摘要：本文根据挖泥船绞刀结构特点，在SolidWorks环境下生成绞刀三维模型，同时探讨了从二维图片到三维实体的灵活建模方法，并将模型数据与ANSYS成功联接，根据绞刀水下切削实际工况对其进行有限元分析，实现了CAD与CAE的结合，提高了绞刀设计开发的效率。

绞吸式挖泥船广泛应用在河湖航道疏浚整治工程中，绞刀是绞吸式挖泥船关键部件之一，其切削性能的好坏对整船的产量有决定性的影响。在国内，绞刀现 代设计理论体系还没有形成，有些设计和制造还停留在模仿国外类似产品上。绞刀3D建模及CAE分析是实现绞刀数字化设计、提高设计效率的重要一环。

为了对绞刀的切削性能进行实验研究，河海大学疏浚教育和研究中心通过SolidWorks软件生成三维实体造型，应用于仿真系统及后续CAE分析。下面主要探讨如何在SolidWorks环境下，利用AutoCAD二维工程图及二维图片实现绞刀曲面三维建模的方法，并将模型数据导入ANSYS中，对其进行虚力应变分析，实现了CAD与CAE软件的结合，为绞刀的设计制造提供方便。

1 绞刀有限元模型的建立

1.1 基于SolidWorks的三维实体造型

绞刀的主体由大环、刀臂、切削元件、轮毂四部分组成。刀臂安装上各种不同的切削刀刃（或刀齿）直接用于切削介质，轮毂直接与绞刀轴相连，起到传递力和力矩的作用，大环和轮毂把多个刀臂连为一个整体，实现切削过程的连续性、受力的平稳性。

绞刀建模的关键是刀臂轮廓空间曲线的确定。

1.1.1 坐标导入法：

若已知内外轮廓线的精确坐标，选取轮廓线中具有代表性的若干点的坐标，做成SolidWorks可识别的txt文本文档，按照要求导入三维软件即可生成相应空间曲线。

1.1.2 由AutoCAD图形文件生成三维模型

SolidWorks三维模型的建立，是以草图为基础的，将AutoCAD二维图形文件直接输入，转化为SolidWorks草图，从而建立三维实体模型。

AutoCAD二维图形转化为SolidWorks草图后，分别选择刀臂外轮廓线在两个基准面上的投影曲线，拉伸生成两相交柱面，利用交叉曲线得 到两柱面交线的3D草图。用同样的方法获得刀臂内轮廓线空间曲线的3D草图，之后将辅助的拉伸曲面隐藏即可；选择大环上的刀臂横截面为扫描轮廓，刀臂内轮 廓线3D草图为路径，刀臂外轮廓线3D草图为引导线，方向“随路径和第一引导线变化”，即可生成刀臂实体，如图1。

图1 刀臂实体建模