叶轮木模图的手动绘图方法总结

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在没有电脑绘图或者没有三维建模的年代，先辈们就是靠着这个木模图来演示叶片的造型，如下图所示：

即使没有三维造型，我们也可以从上图中看到叶片的工作面和背面，以及叶片的旋转方向和包角等参数，如果完成三维造型，叶片形状就是上图中的样子，因为画木模图的过程也采用了打点法，把叶片位置定义的死死的！如下所示：

下面以小丫自己毕业设计的叶轮水力图作为参考，来讲一下如何利用现有参数去完成木模图的创建！

一、完成水力设计

一般叶轮叶片绘型的方法是采用方格网包角变换法，主要步骤如下：

• 绘制轴面投影图

轴面投影图也就是常见的叶轮内部流体域的横截面，根据叶轮进口直径、出口宽度可以确定进口和出口，然后前后盖板可以根据叶轮的安装尺寸或者根据流道面积检查来绘制，得到如下图形：

• 沿轴面流线分点

得到如下结果

• 绘制流线

有了前盖板、中间平面、后盖板的点之后就可以用样条曲线连接来绘制流线了。得到如下结果：

• 叶片加厚

上面得到的流线是工作面流线，因为叶片有厚度，所以我们需要在轴面投影图上对叶片进行加厚，加厚规律可通过叶片真实厚度来计算！最终得到如下结果：

接下来才正式要进入木模图绘制阶段了。在绘制之前我们还需要做的工作是确定叶片上点的位置！

• 绘制叶片剪截图

所谓“叶片剪截图”就是在轴面投影图上按照一定的规律绘制平行线与叶片工作面流线和背面流线以及叶轮前后盖板相交，通过人为定义坐标系来确定叶片上任何点的坐标，从而实现木模绘型前数据点的准备工作！

具体的操作方法就是用等距（推荐等距，这样好算坐标）的垂直线段去截叶片，每一条线可以理解为是一个垂直于叶轮轴心线的平面，这些平面与叶片相交得到的交线就是叶片的木模截线。直线组可以相同间距也可以变化尺寸，在叶片扭曲度较大的地方线可以布置的细密一点，能够保证我们叶片绘型更加圆滑过渡！直线组可以从后盖板处依次向前偏移，因为常见的后盖板都是垂直于中心线出去的，便于定位！

最终得到如下结果：

• 记录截线坐标

根据上面的叶片剪裁图，我们可以看到绘制的直线组分别于叶轮前盖板、后盖板、每一个角度下的叶片工作面和背面都有了相交的点（也不是每条直线都能与所有目标相交，我们只关注真正相交的部分！比如从左往右看第一条直线就只与前盖板相交了一个点，与后盖板相交了一个点，与0°下的叶片背面相交了一个点，其他无交点！）

最终得到如下如下表格：表格中包含了工作面和背面的坐标数据

其中第一行代表的是不同的轴面，根据流道我们把120°的包角划分为20°一个区间，也就是每隔20°创建一个轴面截线，所以从0°、20°、40°、60°、80°、100°、120°这些角度入手，第一列表示的是叶轮的前后盖板和我们创建的直线组，因为第9条线的数据坐标和后盖板是一致的，所以就没有必要添加进来！我们单独拎出一个20°的轴面截线也就是上表中第三列的数据来做一个说明！

先来看工作面也就是上图中红色标注“20°时的工作面”，可以看到①点是20°时叶片工作面与前盖板的交点，②是20°时叶片工作面与后盖板的交点，我们通过测量这个交点到叶轮中心轴线的距离就能得到表中第三列第二行和第三行的数据：

除了与前后盖板相交之外，叶片工作面截线与第3、4、5、6、7、8条直线也相交了，所以我们必须要得到这些点到轴线的距离，填入表格中，所以表格中第一列不仅包括了前盖板和后盖板，还包括了这8条直线！

因为没有与第1条直线以及第2条直线相交，所以表格中这2格就是空白的，不需要填写！依次量取每个交点到轴心线的距离，记录到表格中，如下图所示：

以上只是演示了20°时工作面截线与前后盖板以及竖直线组交点的距离获取方法，背面也是一样的，就是量取背面截线与这些前后盖板及竖直线组交点的距离，记录到表格中！

最终得到所有工作面和背面的交点数据，如下表：

如果上述内容还是没有表达清楚的话，读者可以下载附带的叶轮水力图源文件来一一量取图中的位置来对应数据表中的数值，这样就能很快明白了！

二、木模图绘制

有了上述表格中的数据后，我们就能很容易创建木模图了。

先来看看没有绘制前的基础工作

因为叶片的包角是120°且按照20°来划分，所以可以画出上图所示的这样一个基础图形。这个圆的直径就是叶轮的外径！

然后就是很枯燥的数据转化过程了，将前面数据表中的数值反应在木模图中。

这里先来看一下关老师《现代泵理论与设计》中的表述：

根据上图可以看到木模图中几条关键的线标注了①②③④，这些线分别代表了什么可以看一下

也就是说根据上述标注的指引，我们完全可以照猫画虎把表格中的数据对应进去就行了。

比如说我们要先画图中所示①这2条曲线，我们先把数据表中关于这条线的数据单拎出来，

意思就是我们沿着0°的方向画一段长度为125.21的线段，沿着20°的方向画一段长度为136.15的线段，依次类推，我们最终得到如下所示的图形（图中实际量取可能存在微小的误差，这个不是问题，可以忽略！），画好这些线段以后用样条曲线连接这些线段的顶点就得到了下图中的这条曲线，右边这条曲线和左侧是完全一致的，可以通过镜像命令得到！

然后再来看一下图中②这2条曲线，我们先把数据表中关于这条线的数据单拎出来（代表的是叶片背面和后盖板的交线）

我们依然沿着0°的方向画一段长度为81.77的线段，沿着20°的方向画一段长度为98.66的线段，依次类推，我们最终得到如下所示的图形（图中实际量取可能存在微小的误差，这个不是问题，可以忽略！），画好这些线段以后用样条曲线连接这些线段的顶点就得到了下图中的这条曲线，右边这条曲线和左侧是完全一致的，可以通过镜像命令得到！

同样的道理我们完成③和④的绘制

③代表的是叶片背面和前盖板的交线

④代表的是叶片工作面和后盖板的交线

这4步完成以后木模图的大致形状就已经出来了，我们可以先打上剖面线，如下所示

接下来就是发挥那些直线组数据的作用了，用来细化叶片的形状，从上面的图片形状可以判断出叶片的工作面和背面，如下图所示：（就记住一句话：泵的工作方式是叶片推水！）

既然已经知道了工作面和背面，对应数据表中工作面与直线组的交点数据和背面与直线组的交点数据按照上述方法一一绘制样条曲线即可！

这里我们演示一个叶片工作面与5-5直线的绘制！先从数据表中找到这一行数据出来

然后在木模图右侧沿着0°的方向画一段长度为99.32的线段，沿着20°的方向画一段长度为120.86的线段，依次类推，我们最终得到如下所示的图形（图中实际量取可能存在微小的误差，这个不是问题，可以忽略！），画好这些线段以后用样条曲线连接这些线段的顶点就得到了下图中的这条曲线！

你会发现随着交线越画越多，木模的形状就越来越清晰！最终完全绘制完成后就能到的下面的图了，这也就是最终的木模图了！

• Over！

三、总结

现在手工画木模图的机会已经很少了，企业内大多都是软件自动生成水力图的，还能包括中间设计部分。所以珍惜大学课程设计以及毕业设计中能够自己按照流程设计的机会吧，各位！又写到凌晨了，一点也不觉得累！洋洋洒洒三千字，希望能够帮到可爱的后辈们喽。

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