Hướng dẫn vẽ 3D chi tiết cánh quạt có biên dạng không đều: Chân vịt tàu thủy

Author
Hướng dẫn vẽ 3D chi tiết cánh quạt có biên dạng không đều: Chân vịt tàu thủy

Hôm nay mình sẽ giới thiệu đến mọi người kinh nghiệm của mình trong việc xây dựng mô hình 3D cho chân vịt tàu thủy. Chỉ là kinh nghiệm chưa được thẩm định vì vậy có gì sai sót mong mọi người cùng đóng góp. Hướng dẫn này mục đích để cho các bạn tham khảo ý tưởng xây dựng mô hình 3D từ bản vẽ 2D chân vịt, hoàn toàn không phải là hướng dẫn dùng thủ thuật Solidworks, vì vậy phần dùng SW có thể hướng dẫn sơ sài.
Lưu ý: Bản quyền thuộc về diễn đàn meslab.org, mọi sự copy hay tham khảo vào các bài viết, bài báo trên các diễn đàn, hay đồ án xin ghi meslab.org vào mục tài liệu tham khảo. Xin chân thành cảm ơn.

Phương pháp: Sử dụng phần mềm SolidWorks để dựng mô hình chân vịt 3D với cơ sở là dùng hình chiếu 2D từ bản vẽ thiết kế (Autocad).. Xin cảm ơn anh nguyenthanh2309 đã giúp đỡ hoàn thành hướng dẫn này. Nếu cần file thực hành xin liên hệ inbox


1. Phân tích đề bài
Từ dữ kiện “Bản vẽ thiết kế chân vịt tàu 5500DWT dựng trên Autocad” để đưa ra phương án cho nhiệm vụ “Dựng mô hình 3D chân vịt tàu 5500DWT”
- Từ thiết kế trên bản vẽ 2D ta sẽ có được các kích thước chính của chân vịt

- Nhưng quan trọng hơn là ta sẽ có được các hình chiếu: mặt khai triển, chiếu pháp và chiếu cạnh. Trong đó mặt khai triển với các profile là các mặt cắt bởi hình trụ lên chân vịt. Có các mặt profile này ta có thể dễ dàng sử dụng các lệnh Loft để tạo lại biên dạng của chân vịt.



2. Ý tưởng:
- Tuy nhiên, khi thiết kế chân vịt:
+ Việc xây dựng các profile chính là hình trải của các mặt cắt trụ lên chân vịt. Vì vậy ta sử dụng một công cụ Wrap có sẵn trên SolidWorks có chức năng cuốn hình lên trên 1 bề mặt cong (như mặt trụ). Như ví dụ sau: ta được chiều dài các đoạn = const.


+ Cánh của chân vịt không nằm trên 1 mặt phẳng như trên hình trải mà vừa nghiêng vừa xoay chéo. Chính vì vậy ta cần xác định được hướng và vị trí của profile cánh, để vừa tạo cho cánh nghiêng vừa xoay chéo trên trục.
 

Đặt mua Tài liệu Thiết kế & Phát triển sản phẩm với giá ưu đãi

Last edited:
Author
Ðề: Hướng dẫn vẽ 3D chi tiết cánh quạt có biên dạng không đều: Chân vịt tàu thủy

3. Xử lý các yêu cầu trên Autocad:
a. Về yêu cầu xoay chéo trên trục:
Từ phương pháp xây dựng các hình chiếu ta nhận thấy profile cong tại hình chiếu pháp có độ dài hình chiếu là a và b = a và b như biểu diễn trên hình trải, điều này phụ thuộc vào góc ΦF.


Theo tính chất hình trải và tính chất của công cụ Wrap ta thấy cần phải xoay profile đi 1 góc 90-ΦF để khi chiếu pháp thì độ dài = a và b.

Ta tiến hành quay góc trong Autocad bằng lệnh: Ro (rotate)
Specify baste point : kích chọn điểm mà đường góc ΦF giao với đường ngang.
Specify rotation angle or [Copy/Reference] <18>: r
Specify the reference angle <70>: Specify second point: Ta chọn 2 point nằm trên đường góc ΦF
Specify the new angle or [Points] <90>: Chọn đường thẳng đứng.




Và kết quả ta được:


b. Về yêu cầu nghiêng trên trục :
- Sử dụng phương pháp hình học họa hình ta có thể tìm được hình biểu diễn còn lại của vị trí điểm A’’’, nhờ đường nghiêng đã vẽ trong thiết kế chân vịt ta hoàn toàn có thể tìm được các điểm Ai’’’, O’’’. Vậy là ta đã xác định được vị trí các điểm A khi nhìn theo hướng vuông góc với các mặt profile cong và hướng tâm (so với hình chiếu pháp)




Lọc vị trí:


Xếp các Profile đã xoay vào:
Xếp từng cái hoặc tất cả vào 1 vị trí


Ngoài cách xếp vị trí trên ta có thể làm từng bước với lệnh tạo vị trí thực của 1 đường nhờ 2 hình chiếu, 1 công cụ có sẵn trong SolidWorks:



Nhưng cách này áp dụng trong trường hợp này sẽ mất nhiều thao tác và thời gian.
Tiếp tục với cách trước:
Ta nên chuyển hệ tọa độ tương đối bằng lệnh UCS về gần các mặt profile để khi copy – paste vào SolidWorks sẽ gần gốc tọa độ nhất có thể. Vì vậy nếu ta sử dụng cách xếp vị trí từng cái thi phải thay hệ tọa độ liên tục sau mỗi lần copy.




Vì vậy ta sẽ đặt UCS tại đây:


Nhìn hình ta có thể hình dung nếu vẽ theo hình chiếu này cho vào SolidWorks thì chân vịt sẽ chúc xuống theo hệ tọa độ, vì vậy để thuận lợi và tiện chuyển đổi qua các phần mềm thì ta quay kết quả thu được ở trên 1 góc -90*.
Command: ro (ROTATE)
Specify base point: chọn điểm O
Specify rotation angle or [Copy/Reference] <90>: -90
Và lại dùng UCS để chuyển gốc tọa độ:
 
Lượt thích: umy
Author
Ðề: Hướng dẫn vẽ 3D chi tiết cánh quạt có biên dạng không đều: Chân vịt tàu thủy

4. Thực hiện xây dựng 3D trên SolidWorks:
Vậy là bước đầu đã xử lý được một phần dữ liệu và ta có thể bắt đầu với SolidWorks :
Chạy chương trình Solidworks:





Ta tiến hành tạo các mặt tham chiếu Plane 1-8, Plane 1 cách Front Plane 300mm, Plane 2-8 cách Plane 1 các đoạn đều nhau 150mm.






Tạo các Sketch trên từng mặt phẳng, trong đó ta paste lần lượt từng profile vào từng mặt phẳng tham chiếu đó.




Chuột phải vào các cung tròn và chọn Split để chia cung tròn ra, để sau sẽ cần nối các điểm cho bước sau.


Kết quả ta được:


Chú ý: Để thuận tiện cho một số bước sau, nên vẽ lại trong Autocad các profile bởi 2 nửa bằng 2 đường spline. Sau đó ta được miền kín. Ta region để tạo vùng. Rồi copy vùng đó vào SW. Như vậy trên đường bao Spline sẽ không hiện các điểm điều khiển.
Hoặc:
Vấn đề này thì được tạo ra bằng lệnh Fit Spline để chuyển những biên dạng không được tạo bằng Spline thành một đường Spline thật sự , mục đích là có thể sử dụng những tính chất trong Spline như Tangency Control , Curvature Control , .v.v… để dễ dàng thao tác hơn với những biên dạng đặc biệt như Airfoil.

Ví dụ :

Có một biên dạng như thế này , biên dạng này không phải tạo từ Spline




Sau khi sử dụng lệnh Fit Spline , và Split Entities thì sẽ ra được kết quả






Hoặc lúc Fit chọn theo tùy chọn với nửa biên dạng, trừ cung bo tròn:




 
Author
Ðề: Hướng dẫn vẽ 3D chi tiết cánh quạt có biên dạng không đều: Chân vịt tàu thủy

Tiếp theo ta dựng các mặt trụ cắt:
Tạo 1 sketch trên Top Plane như hình, sao cho mỗi đường dài hơn mỗi profile tương ứng, mỗi đường trùng với 1 mặt profile :


Sử dụng lệnh S
để tạo các mặt trụ:




Sau đó ta cuộn các profile lên mặt trụ cắt bằng lệnh Wrap:




Ta được các profile cong:


Xóa bỏ các mặt ngoài bằng lệnh Delete Face:





Tạo 2 mặt tham chiếu về 2 phía Top Plane: Plane 9 cách 100mm về bên trái, Plane 10 cách 150mm về bên phải.


Tạo đường giao cắt của các mặt này với các mặt profile cong:




Ta được:


Nối các đoạn lại bằng các đường Spline như hình sau:


Và nối các đỉnh bo (chú ý cùng Sketch3D với hình trên)


Tiến hành S
để tạo hình cánh:




Click vào khu vực gần cung bo sao cho điểm dẫn trên cung bo. Chọn các mặt theo thứ tự từ dưới lên.
Chọn Open Group như hình


 
Lượt thích: umy
Author
Ðề: Hướng dẫn vẽ 3D chi tiết cánh quạt có biên dạng không đều: Chân vịt tàu thủy

Ta dựng Plane 11 cách Plane 8 150mm


Trên Plane 11, ta convert lại profile cong Wrap 8. Rồi chuyển về dạng centerline





Và dựng 1 đoạn nhỏ 11mm, với các ràng buộc nhờ phương pháp hình học họa hình tương tự phần trước:




Tạo sketch 3D spline nối 3 điểm đó với các mép cạnh.


Sau đó: Boundary-Surface



Làm kín các mặt còn lại:


Dựng Sketch 11 trên Top Plane để làm củ chân vịt với lệnh Surface Revolve



Dùng Spline on surface để dựng chân cánh.


Dùng Surface Trim để khoét phần củ chân vịt:




Dùng spline3D để dựng các đường nối:


Surface Loft để dán mặt:


Tương tự mặt còn lại:
 
Lượt thích: umy
Author
Ðề: Hướng dẫn vẽ 3D chi tiết cánh quạt có biên dạng không đều: Chân vịt tàu thủy

Dựng tiếp các chân cánh


Bằng cách:
Từ Version 2009 trở đi thì Solidworks đã hổ trợ thêm các lệnh Modify trong 3DSketch như Move , Copy , Rotate , tuy nhiên vẫn chưa hổ trợ cho tùy chọn Linear Sketch Pattern và Circular Sketch Pattern ,nên với vấn đề này có thể thực hiện thủ công bằng cách sử dụng Rotate trong 3D Sketch để giải quyết.





- Đầu tiên tạo 3DSketch , sử dụng lệnh Convert Entities để sao chép lại biên dạng của Spline on Surface .




- Sử dụng lệnh Rotate trong 3D Sketch với tùy chọn như sau :




Chú ý: Không đánh dấu kiểm vào Keep Relation , vì khi Rotate thì không cần giữ lại các Relation trên Profile cũ của biên dạng.

Lặp lại 2 thao tác trên 2 lần nữa , và thay đổi Angle khi Rotate Profile sang Angle là 180deg , và 270deg thì sẽ được kết quả mong muốn như sau



Trim:


Circular pattern để nhân cánh chân vịt lên:




Delete các profile cong:

Vậy là đã hoàn thành được mẫu chân vịt.
 
Lượt thích: umy
Author
Ðề: Hướng dẫn vẽ 3D chi tiết cánh quạt có biên dạng không đều: Chân vịt tàu thủy

Ngoài ra mọi người có thể sử dụng một phần mềm có sẵn: PropCAD là một phần mềm giúp thiết kế chân vịt theo các thông số nhập vào. (liên hệ qua email đã cho ở trên để nhận phần mềm)



PropCAD có thể xuất sang file mà SolidWorks nhận được, thông qua việc xuất file 3D sang Autocad, rồi từ Autocad xuất 3D, mở với SolidWorks theo DWG.



Nếu để chỉnh sửa được thì có thể là không được. Nhưng có thể lấy được dữ liệu điểm từ đó.
 
Last edited:
Lượt thích: umy
Author
Re: Ðề: Hướng dẫn vẽ 3D chi tiết cánh quạt có biên dạng không đều: Chân vịt tàu thủy

Ngoài ra mọi người có thể tham khảo các link sau:
Thiết kế cánh quạt của chú DCL :http://www.meslab.org/mes/threads/8954-Thiet-ke-canh-quat.html


Hoặc Ứng dụng catia vẽ chân vịt tàu thủy, trước đây do 1 thành viên trên diễn đàn có post lên để quảng cáo dạy catia, nhưng giờ tìm lại không thấy tên: http://files.myopera.com/that_tinh_92003/files/CHAN VIT.pdf


Phương pháp thiết kế cánh quạt này lấy từ cuốn Advanced Solid Modeling của Ths Lê Trung Thực : http://www.mediafire.com/view/?9albnudgd2v3sj1
 
Last edited:
Top