涡轮分子泵叶片的结构设计与分析

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1、涡轮分子泵叶片的结构设计与分析涡轮分子泵是一种精密高速旋转机械，在设计过程中对主轴、转子等关键件的设计作科学准确的计算、校核尤为重要。文章阐述了借助 PRO/E、PRO/MECHANICA 软件（试用版）对涡轮分子泵的涡轮叶片进行结构设计、有限元分析（应力分析及位移分析） ，大大提高了设计的准确率、增强了设计的可靠性及缩短了产品的研发周期。把 CAD、CAE 有效地应用于实际的产品结构设计中，将会对产品的研发起很大的作用。涡轮分子泵是一种精密高速旋转机械系统，主要用来获得高真空和超高真空。目前国内外飞速发展的半导体电子产业、半导体照明产业、平板显示产业、太阳能电池产业、光学元器件产业、薄膜产业

2、推动了分子泵的快速发展；与此同时，介于时代及行业的迫切要求，在分子泵的设计过程中，一种“短周期性、高可靠性” 的设计理念应运而生，然而分子泵的设计本身就是一个相对比较复杂的过程，要实现“短周期性、高可靠性 ”的设计理念，单凭传统的设计方法远远做不到，必须借助当今的主流 CAD、CAE 软件协作方可实现。PRO/MECHANICA 是 PTC 公司开发的有限元分析软件，该软件与该公司的 PRO/E 完全无缝集成，即通过 PRO/E 构建的 3D 几何模型，可以直接引入 PRO/MECHANICA 里做结构或热力学分析， 而当 3D 几何结构有变更时，PRO/MECHANICA 里所建立的结构或热

3、力学分析经过简单的“分析更新” 即可方便让分析结果随着更新， 完全做到无数据损失， 这样，PRO/MECHANICA 就能让结构设计师们将精力集中在设计工作上，在设计初期就能因为结合了分析，实时优化结构，而缩短整个设计周期，从而降低设计成本，这也是其他主流 CAE 软件无法比拟的优点。文章描述了在涡轮分子泵（以本公司研发的 FF250- 250/1600 型复合分子泵为例）的设计中，以关重件之一（涡轮转片）为例，巧妙借助 PRO/E、PRO/MECHANICA 软件对其进行 3D 结构设计及分析，很大程度上缩短了研发周期，提高了产品结构设计的可靠性，真正实现了“短周期性、高可靠性 ”的设计理念

4、。1、叶片的设计及结构分析叶片的 3D 结构设计在 PRO/E 环境下建立叶片的 3D 设计模型，该叶片参数：叶片厚度 7 mm、叶片孔径 74 mm、叶齿顶径 257 mm、叶齿根径 134 mm、叶齿倾角 40、叶齿厚度 2.5 mm、齿数 38 齿、凸缘厚度 12 mm、凸缘外径 109 mm、连接孔 6-8.4 均布。2、结束语应用无缝集成软件 PRO/E 与 PRO/MECHANICA 对机械产品的结构进行优化设计及有限元分析，会大大缩短产品研发周期，同时，结构分析数据为产品的设计提供了强有力的技术支撑，使产品的设计更可靠，更准确。一般地，将理论分析数据（如应力、位移数据）乘以一个安全因子 S（经验值）即可作为产品实际相应数据，S 取 1.11.2。本文提供的涡轮分子泵叶片的结构设计与分析，就是应用 PRO/E 与 PRO/MECHANICA 设计的一个成功案例。