渦輪分子泵是一種精密高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)主軸、轉(zhuǎn)子等關(guān)鍵件的設(shè)計(jì)作科學(xué)準(zhǔn)確的計(jì)算、校核尤為重要。文章闡述了借助PRO/E、PRO/MECHANICA 軟件（試用版）對(duì)渦輪分子泵的渦輪葉片進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、有限元分析（應(yīng)力分析及位移分析），大大提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確率、增強(qiáng)了設(shè)計(jì)的可靠性及縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期。把CAD、CAE 有效地應(yīng)用于實(shí)際的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，將會(huì)對(duì)產(chǎn)品的研發(fā)起很大的作用。

　　渦輪分子泵是一種精密高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)，主要用來(lái)獲得高真空和超高真空。目前國(guó)內(nèi)外飛速發(fā)展的半導(dǎo)體電子產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)、平板顯示產(chǎn)業(yè)、太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)、光學(xué)元器件產(chǎn)業(yè)、薄膜產(chǎn)業(yè)推動(dòng)了分子泵的快速發(fā)展；與此同時(shí)，介于時(shí)代及行業(yè)的迫切要求，在分子泵的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一種“短周期性、高可靠性”的設(shè)計(jì)理念應(yīng)運(yùn)而生，然而分子泵的設(shè)計(jì)本身就是一個(gè)相對(duì)比較復(fù)雜的過(guò)程，要實(shí)現(xiàn)“短周期性、高可靠性”的設(shè)計(jì)理念，單憑傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)做不到，必須借助當(dāng)今的主流CAD、CAE 軟件協(xié)作方可實(shí)現(xiàn)。

　　PRO/MECHANICA 是PTC 公司開(kāi)發(fā)的有限元分析軟件，該軟件與該公司的PRO/E 完全無(wú)縫集成，即通過(guò)PRO/E 構(gòu)建的3D 幾何模型，可以直接引入PRO/MECHANICA 里做結(jié)構(gòu)或熱力學(xué)分析， 而當(dāng)3D 幾何結(jié)構(gòu)有變更時(shí)，PRO/MECHANICA 里所建立的結(jié)構(gòu)或熱力學(xué)分析經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的“分析更新”即可方便讓分析結(jié)果隨著更新， 完全做到無(wú)數(shù)據(jù)損失， 這樣，PRO/MECHANICA 就能讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師們將精力集中在設(shè)計(jì)工作上，在設(shè)計(jì)初期就能因?yàn)榻Y(jié)合了分析，實(shí)時(shí)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，而縮短整個(gè)設(shè)計(jì)周期，從而降低設(shè)計(jì)成本，這也是其他主流CAE 軟件無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

　　文章描述了在渦輪分子泵（以本公司研發(fā)的FF250- 250/1600 型復(fù)合分子泵為例）的設(shè)計(jì)中，以關(guān)重件之一（渦輪轉(zhuǎn)片）為例，巧妙借助PRO/E、PRO/MECHANICA 軟件對(duì)其進(jìn)行3D 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析，很大程度上縮短了研發(fā)周期，提高了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性，真正實(shí)現(xiàn)了“短周期性、高可靠性”的設(shè)計(jì)理念。

1、葉片的設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)分析

1.1、葉片的3D 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　在PRO/E 環(huán)境下建立葉片的3D 設(shè)計(jì)模型，該葉片參數(shù)：葉片厚度7 mm、葉片孔徑74 mm、葉齒頂徑257 mm、葉齒根徑134 mm、葉齒傾角40°、葉齒厚度2.5 mm、齒數(shù)38 齒、凸緣厚度12 mm、凸緣外徑109 mm、連接孔6-Φ8.4 均布，其3D 結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

2、結(jié)束語(yǔ)

　　應(yīng)用無(wú)縫集成軟件PRO/E 與PRO/MECHANICA對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)及有限元分析，會(huì)大大縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，同時(shí)，結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更可靠，更準(zhǔn)確。一般地，將理論分析數(shù)據(jù)（如應(yīng)力、位移數(shù)據(jù)）乘以一個(gè)安全因子S（經(jīng)驗(yàn)值）即可作為產(chǎn)品實(shí)際相應(yīng)數(shù)據(jù)，S 取1.1~1.2。本文提供的渦輪分子泵葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析，就是應(yīng)用PRO/E 與PRO/MECHANICA 設(shè)計(jì)的一個(gè)成功案例。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 劉國(guó)慶，楊慶東.ANSYS 工程應(yīng)用教程—機(jī)械篇[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2002.
　　[2] 二代龍震工作室.PRO/MECHANICA Wildfire 3.0/4/0 結(jié)構(gòu)/ 熱力分析[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.
　　[3] 孫江宏，等.Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 中文版企業(yè)應(yīng)用與工程實(shí)踐[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.
　　[4] 達(dá)道安. 真空設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1991.