DN32电动球阀传动机构的设计

说明书设计题目： DN32电动球阀传动机构的设计设计要求及原始数据（资料）：一 设计要求：1根据原始数据和有关资料，进行文献检索、调查研究工作；2综合应用所学基础理论和专业知识，制定最佳设计方案；所设计的电动球阀应满足在预定的各项性能指标；3设计图纸要求布局合理，清晰，符合国家制图标准及有关规定；4毕业说明书要求内容完整、层次清晰、纹理通顺，具体按太原理工大学毕业论文规范撰写；5通过毕业设计，掌握电动球阀的结构形式和设计方法；6独立按时完成毕业设计所承担的各项任务。二 原始数据（资料）： 1电动球阀通径DN32，球阀开关力矩30Nm； 2电动球阀的开启时间10s； 3电动球阀电动机转速2800 r/min，电动球阀PN2.5MPa。三 设计主要内容： 1传动系统的总体方案设计； 2进行机械结构设计； 3对结构中的关键零件进行设计,并绘制工程应用图纸； 4对设计的关键零部件进行校核； 5对自己所做的毕业设计进行汇总，编写设计说明书。四 任务要求：图纸方面： 1电动球阀总装图; 2齿轮传动部件图,单个齿轮零件图; 3蜗轮零件图,蜗杆零件图。计算任务： 1根据原始参数计算分配传动比 2设计齿轮齿数模数，蜗轮蜗杆的头数、齿数； 3 校核任务； （1）轴的设计及校合：轴径，结构并附图形； （2）齿轮的设计：包括齿数，模数，齿宽，齿高，齿距，分度圆； （3）蜗轮蜗杆的设计及校合：蜗杆头数，蜗轮的齿数等。五 主要参考文献（资料）：1邱宣怀 主编 . 机械设计 .第四版 . 北京：高等教育出版社.19972徐灏 主编 . 机械设计手册 . 第三卷 . 北京：机械工业出版社3郑文纬 吴克坚 主编 .第七版 .北京：高等教育出版社.19974李群芳 张士军 黄建 主编 .第2版 .电子工业出版社5江耕华 胡来瑢 陈启松 主编 .机械传动设计手册 .煤炭工业出版社6廖念钊 古莹菴 莫雨松 李硕根 杨兴骏 主编 .互换性与技术测量 .第四版 .重庆 .中国计量出版社7王明珠 主编 .工程制图学及计算机绘图 .北京 .国防工业出版社 8上海柴油机厂工艺设备研究所 编 .金属切削机床夹具设计手册 .北京 .机械工业出版社学院 专业班级 学号 学生 要求设计（论文）工作起止时间 指导教师签字 日期 教研室主任签字 日期 系主任批准签字 日期 DN32电动球阀传动机构的设计 摘要 随着电子技术的发展，嵌入式技术的前进，在控制仪器微型化的趋势下电动阀门以其控制精度高，体积小、质量轻，反映时间短而逐渐占领了大量的市场。本次设计的电动球阀主要由机械传动和电路控制两部分组成，当给直流电机通电时，先带动三级齿轮减速机构，再经蜗轮蜗杆进一步减速，同时也起到改变转动方向的作用，其蜗轮轴（即阀杆）通过一连接件与阀芯相连，从而带动阀芯转动，实现阀门的开启或关闭。其中，在蜗轮轴的外端设有两限位螺钉，用于限制其转动角度090。另外，在蜗轮轴的上端还安装有行程开关，当阀门开到位或关到位时将触动其动作，实现信号的反馈，继而实现对电机的通、断电控制。 因本次设计针对煤矿下的危险作业而设计的自动水路开关，为确保电动球阀设计的安全性和平稳性，在控制部分上加以安全本质电压控制，并对机械传动部分的各齿轮机构，蜗轮蜗杆机构进行受力校核，及轴、轴承的受力进行了校核。关键词：电动球阀；齿轮减速机构；蜗轮蜗杆；Design of the Electrical ball valveAbstractWith the development of electronic technology, embedded technology forward inmicro-control equipment under the trend of the electric control valves with highprecision, small size, light weight, reflecting a short time and gradually occupied a lot of the market. The design of the electric ball valves mainly by mechanical transmission and control circuit composed of two parts, when the electricity to themotor when the first three gears driven slowdown, then the worm worm furtherslowdown, but also play a role in changing the direction of rotation ,The worm-axis (stem) through a connector connected with the spool, thus spool rotation, and the valve open or closed. Among them, the worm wheel shaft, a two-limit screws, used to restrict its angle of rotation 0 90 .In addition, the worm shaft in the top of the itinerary also installed a switch, when the valve opening in place or the Commissioner will be in place when touched its action, and the feedback signal, and then therealization of the motor-and power control. Because of this design against the dangerof operating under the coal mine designed to automatically switch waterways, toensure the safety of electric valve design and smooth, be in control of the security on the nature of voltage control, and mechanical transmission part of the gear mechanism , Worm Gear bodies of the check, and axle, bearings of a nuclear force seized. Key words: electric ball valves; gear deceleration; Worm Gear; 符号说明 中心距，系数 齿形系数 齿宽 应力修正系数 齿宽系数 弯曲疲劳极限 许用接触应力 尺寸系数 圆周速度 弹性系数 齿数 导程角 模数 重度 使用系数 轴惯性矩 动载系数 蜗杆挠度齿间载荷分配系数 端面重合度 重合度系数 传动比 齿向载荷分布系数 载荷系数 弹性系数 接触应力 节点区域系数 接触最小安全系数 应力循环系数 接触寿命系数 重合度系数 目录摘要4Abstract51绪论81.1概述81.2课题背景及意义91.3课题主要内容102总体方案的设计112.1方案设计112.2电动球阀的选取122.3电动机选取122.4传动比分配143零件的设计及校核163.1圆柱齿轮的设计及校核163.1.1圆柱齿轮的设计163.1.2圆柱齿轮的校核计算183.2蜗轮蜗杆传动设计及校核293.2.1蜗轮蜗杆的设计293.2.2校核计算333.3轴的设计及校核343.3.1轴的设计343.3.2轴径校核394总结40参考文献40致谢42附录一：中文翻译43附录二：外文资料541 绪论1.1概述 对于阀门，简单的说是一种流量控制装置，用来控制流体的流量。大体分气动、电动两大类，还有许多其他的形式。目前来看电动阀门的前景是很可观的，因为随着电子技术的发展，嵌入式技术的前进，在控制仪器微型化的趋势下电动阀门以其控制精度高，反映时间短占领了大量的市场。 在运作效率及节省能源消耗方面，自动控制阀的运用也是不可缺少的一环，传统产业界常用的手动阀、气动阀，在安装成本及效率上均不及电动阀。就产品本身而言，因电动阀具备装配容易、故障率低以及符合业界自动化需求的优点，是业者较划算的选择。因为使用一般传统气动阀，免不了要有配管、电磁阀及压缩机等才能匹配，而电动阀是以电机驱动，安装简易省事，且电动阀安装配合工厂原有的自控线路即可，可节省其他成本支出。此外，以电机驱动方式开闭较平顺，无瞬间冲力过大的缺点，故障率可大幅降低。 由于球阀构造简略，只由少数几个零件组成，资料耗用省、体积小、重量轻、安装尺寸小 、驱动力矩小等优势，它不仅在石油、煤气、化工、水处置等一般产业上有广泛运用，而且还利用于冷却水系统。但随着以上各个产业的逐步实现自动化，手动球阀已不能满足自动化的需求，因此需要一种新型阀满足自动化的需求，即为电动球阀。以井下自动排水系统为例：自动排水系统，由于泵采用容积式离心泵，泵启动前，必须抽空离心泵内的空气，以达到抽真空的目的。根据实验及现场调研发现，以及现场环境概况，抽真空系统必须采用快速、密闭性好的电动球阀。根据目前阀的分类，如截断阀、直回阀、调节阀、分流阀、安全阀等，但是只有电动球阀适合抽真空系统。因此，电动球阀具有至关重要的作用。电动球阀是一种转角为90的旋转类球阀，密封性能优良，流通能力大，流阻系数小，结构简单、维修方便、使用寿命长 ，阀体通道和连接管径相等并成一直径，介质几乎可以毫无损 失的流过。产品通常用于密封要求严格的场合，除控制气体、液体、蒸汽介质外，还适宜控制污水和含有纤维性杂质的介质，广泛用于石油、化工、冶金、轻工、造纸、电站、制冷等工作领域。 球阀是一种重要的阀类，在石油化工、长输管线等领域有广泛应用。球阀的关闭件是一个带孔的球体（或部分球），球 体随阀杆转动，实现阀门的开启或关闭。球阀旋转90即可全关全开，与相同规格的闸阀、截止阀比较、球阀体积小、重量轻，便于管道安装。此次设计主要针对煤矿井下存在的瓦斯、煤尘危险及水质差、水压范围广的恶劣作业环境下，做的一种自动化防尘、防灭火，水路自动控制开关装置。此电动球阀是一种由球体旋转而开闭水路的新型电动阀门，由于其适应的供水压力范围广，不受泥沙、污水影响，供水通径大，工作过程中通电时间短，工作稳定可靠，是一种通用电动阀的理想替代产品。1.2课题背景及意义 电动执行机构是采用电动机和减速装置来移动阀门的执行机构。电动执行机构可按位移分为直行程、角行程和多回转等三类，也可按输入信号与输出性的关系分为比例式、积分式等两类。 电动执行机构具有动作迅速、响应快、所用电源的取用方便、传输距离远等特点。 目前行业当中采用的执行结构，体积大，重量重等缺点，不适合电动球阀的使用，因此需要设计一种新型机构，满足电动球阀的需求，即为电动执行机构。球阀用带圆形通孔的球体作启闭件，球杆随阀杆转动，以实现启闭动作的阀门。球阀的启闭件作为一个球体，利用球体绕阀杆的轴线旋转90实现开启和关闭的目的。具有流体阻力小、结构简单、体积小、重量轻、紧密可靠、密封性好、操作方便、维修方便。电动球阀由电动执行机构和球阀两部分构成，而电动执行机构由减速装置和电动机两部分构成。对于减速装置的设计，涉及到我们本科专业知识，如齿轮机构传动、蜗轮机构传动、蜗杆机构传动、轴的设计分析。本次的设计可以巩固我们所学知识，以及对本专业进一步的加深了解。同时本次毕业设计还涉及到球阀的相关知识。这对我来说是一个新领域，所以通过这次毕业设计对我自学能力的培养是一个很好的机会。因此通过本次学习将对我进一步巩固所学知识及灵活应用所学知识来解决实际问题有着深远的意义。1.3课题主要内容首先结合实际拆卸电动球阀，运用实验和经验相结合的方式获知原始数据，并进行数 据的计算包括扭距的计算，电动机的功率和转速，传动比的分配；齿轮机构的设计及校合，蜗轮蜗杆的机构设计和校合。从而得出各个零件的参数尺寸。具体着手画齿轮机构的结构图和相关组件图，蜗轮蜗杆机构的结构图及相关组件图。最后通过对球阀的认识和研究得出球阀行程开关的原理，从而结合零件图作出电动球阀的总装图。本课题的研究将涉及一些二维的软件的应用，如CAXA等，以及相关软件的应用。这将会使我运用这些软件的能力得到提升。同时本次毕业设计还涉及到球阀的相关知识。这对我来说是一个新领域，所以通过这次毕业设计对我自学能力的培养是一个很好的机会。因此通过本次学习将对我进一步巩固所学知识及灵活应用所学知识来解决实际问题有着深远的意义。2总体方案的设计2.1方案设计由要求数据，电动球阀通径DN32，球阀开关力矩30Nm，电动球阀PN2.5MPa，球阀开启时间，及电动机转速，可知总传动比。由于总传动比相对较大，因此采用一级蜗轮蜗杆和三级齿轮传动，从而传动比i的分配： 而不发生变位的齿轮最小齿数=17,则选取 则依据与之啮合的齿轮齿数依上分析，得出结论：1、如果均分传动比，那么结构太大，不符合要求；2、选择单头蜗杆，则蜗轮齿数又太小，必发生根切。蜗杆头数可取，常用者为，过多精确制造蜗杆及蜗轮滚刀有困难，因此蜗杆取单头。而蜗轮的选取，在齿数少时，蜗轮齿将发生根切现象；在齿数过多时，为使蜗杆传动尺寸不至于过大，就要减少模数，导致蜗轮轮齿弯曲强度显著降低。则总的设计方案如下。2.2电动球阀的选取（1）阀门型号表示举例 电动：法兰联接，明杆楔式双板，阀座密封面在阀体上加工，公称压力为1MPa，阀体材料为灰铸铁的闸阀表示为Z945W-1。 手动：外螺纹联接，浮动球直通式，阀座密封圈，材料为氟塑料，公称压力为4MPa，阀体材料为1Cr18Ni9Ti的球阀表示为Q21F-40P。（2）电动球阀的选取 球阀代号Q，驱动形式电动代号9，阀门联接形式法兰代号4，阀门结构形式浮动直通式代号1，阀座密封面或衬里材料铜合金代号H，阀体材料铬镍不锈钢耐酸钢代号P。（3）球阀的结构长度 公称通径DN32，公称压力PN2.5MPa，长180mm，电动球阀开启时间10s， 90对应的是10s，则360对应的是40s，电动球阀转速是 （4）球阀型号Q941H-2.5P2.3电动机选取（1）电动机功率计算方法 ，F工作机的工作阻力，n工作机卷筒的转速，v工作机卷筒的线速度，工作机卷筒的角速度，T工作机的阻力矩。（2）电动机选型 电动机至球阀传动总效率= 由于 则因此电动机型号 表1电动机型号 牌 中兴 产品类型 有刷直流电动机 型号 38SRZ 额定功率 0.007（kW） 额定电压 24（V） 额定转速 3000（r/m） 外形尺寸 38*65（mm） 表2电动机参数规格Mode空载Free-load最高效率点At max eff功率Powerw电压VoltageV转速Speedrpm电流CurrentA转速Speedrpm转矩TorqueKgcm电流CurrentA效率eff%38SRZ2430000.40021000.351.0541738SRZ1230000.35022000.1510.684427 图1电动机型号2.4传动比分配（1）传动比分配的基本原则 使各级传动比的承载能力近于相等 使各级传动中的大齿轮浸入油中的深度大致相近，从而使润滑最为简单。 使减速器获得最小的外形尺寸或重量等（2）传动比分配 总传动比 各轴转速 （3）各轴的输入功率 （4）总结 根据一根轴的输出功率（或转矩）与下一根轴的输入功率（或转矩）的数值也不相同（因为有传动件功率损耗）运动和动力参数计算结果整理于下表表3系统各参数分配轴名功率P kw转矩T N.m转速r/min传动比i效率输入输出输入输出电动机0.0070.0243000轴0.0070 0.00690.0240.023300011轴0.00680.00670.0700.068100030.97轴0.00660.00650.3390.32820050.97轴0.00640.00632.3062.23728.5770.97轴0.00460.004533.33324.0001.4200.723零件的设计及校核3.1圆柱齿轮的设计及校核3.1.1圆柱齿轮的设计 齿轮传动需要满足两项基本要求传动平稳和承载能力高设计闭式标准直齿圆柱齿轮传动名义功率 小齿轮转速传动比 传动尺寸无严格限制，批量较小，故小齿轮用，调质处理，硬度，平均取为，大齿轮用45钢，调质处理，硬度，平均取为。 转矩 齿宽系数由于齿轮相对于轴对称布置 表4齿宽系数 齿轮相对于轴承的位置齿面硬度软齿面硬齿面（大轮或大、小轮硬度350HB）（大、小轮硬度350HB）对称布置0.8-1.40.4-0.9非对称布置0.6-1.20.3-0.6悬臂布置0.3-0.40.2-0.25接触疲劳极限由图得 图2调质处理的碳钢，合金钢及铸铁 初步计算的许用接触应力 值由下表得知（）表5值及其修正系数螺旋角值修正系数小齿轮材料大齿轮材料钢铸钢球墨铸铁灰铸铁081.4-96.5钢10.9970.970 0.90681580.3-95.3铸钢一0.9940.9670.898253575.3-89.3球墨铸铁一一0.9430.880 灰铸铁一一一0.836 初步计算小齿轮直径 取 初选齿宽3.1.2圆柱齿轮的校核计算 圆周速度精度等级由表得知选9级精度表6动力齿轮传动的最大圆周速度 精度等级圆柱齿轮传动锥齿轮传动直齿斜齿直齿斜齿5级和以上153012206级153012207级10158108级610479级241.53锥齿轮传动的圆周速度按平均直径计算齿数和模数 初选齿数 由表得知 取（往大或往小均可，视验算结果）表7标准模数圆柱齿轮第一系列11.251.522.53456810121620GB1357-87第二系列1.752.252.75（3.25）3.5（3.75）4.45.5（6.5）79（11）1418注：优先采用第一系列，括号内的模数尽可能不用。则 使用系数由表得知 表8使用系数动力机工作特性工作机工作特性均匀平稳轻微冲击中等冲击严重冲击均匀平稳1.00 1.251.50 1.75轻微冲击1.10 1.351.60 1.85中等冲击1.251.50 1.752.0 严重冲击1.50 1.7522.25 动载系数由图得知 图3动载系数 齿间载荷分配系数先求 重合度系数 则 齿间载荷分配系数 载荷系数 弹性系数由表得知表9弹性系数 小齿轮材料大齿轮材料钢铸铁球墨铸铁灰铸铁铸锡青铜锡青铜尼龙(20610)（20210（17310118-1261010310113107850钢189.8188.9181.4162.0-165.4155.0 159.856.4铸铁一188.0 180.5161.4一一一球墨铸铁一一173.9156.6一一一灰铸铁一一一143.7-146.7一一一 节点区域系数由图得知 图4节点区域系数接触最小安全系数表10最小安全系数 使用要求 高可靠度（失效概率不大于110000）1.50-1.602.00 较高可靠度（失效概率不大于11000）1.25-1.301.60 一般可靠度（失效概率不大于1100）1.00-1.101.25低可靠度（失效概率不大于110）0.851.00 注：1在经过使用验证或对材料强度、载荷工况及制造精度拥有较准确的数据时，可取下限值。此外，在新的ISO标准和新国标中，鉴于低速、软齿面、大模数工业齿轮，即使全齿面点蚀和严重磨损，仍能安全工作10余年，故规定。2一般齿轮传动不推荐采用此栏数值。3采用此值时，可能在点蚀前先出现齿面塑性变形。 总工作时间（单班制，预期使用寿命10年，每年300个工作日，在使用期限内，工作时间占20%）应力循环次数由表得知 表11应力循环次数和指数材料及热处理静强度最大循环次数持久寿命循环基数工作应力循环次数指数接触强度结构钢、调质钢、球墨铸铁（珠光体、贝氏体）、珠光体可锻造铁、渗碳淬火的渗碳钢、感应或火焰淬火的钢和球墨铸铁允许有一定点蚀6.77 8.787.08不允许点蚀 6.61 原估计应力循环次数正确 接触寿命系数由图得知 图5 应力循环次数 许用接触应力验算 计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。 实际分度圆直径d，因模数取标准值时，齿数已重新确定，但并未圆整，故分度圆直径不会改变。 中心距 齿宽 取 齿根弯曲疲劳强度验算 重合度系数 齿间载荷分配系数 齿向载荷分布系数 由图得知 图6接触强度计算的齿向载荷分布系数 载荷系数 齿形系数由图得知 图7齿形系数 应力修正系数由图得知 图8应力修正系数弯曲疲劳极限由图得知 图9 弯曲疲劳极限 弯曲最小安全系数由表得知 表12最小安全系数 使用要求 高可靠度（失效概率不大于110000）1.50-1.602.00 较高可靠度（失效概率不大于11000）1.25-1.301.60 一般可靠度（失效概率不大于1100）1.00-1.101.25低可靠度（失效概率不大于110）0.851.00 注：1在经过使用验证或对材料强度、载荷工况及制造精度拥有较准确的数据时，可取下限值。此外，在新的ISO标准和新国标中，鉴于低速、软齿面、大模数工业齿轮，即使全齿面点蚀和严重磨损，仍能安全工作10余年，故规定。2一般齿轮传动不推荐采用此栏数值。3采用此值时，可能在点蚀前先出现齿面塑性变形。 应力循环次数估计 指数 原估计应力循环次数正确 弯曲寿命系数 由图得知 图10弯曲寿命系数 尺寸系数 由图得知 图11尺寸系数 许用弯曲应力 验算 传动无过载，故不作静强度校核。3.2蜗轮蜗杆传动设计及校核 输入功率，转速，传动比，动力机中等冲击，工作机轻微冲击，预期寿命，蜗杆采用45钢，表面硬度，蜗轮材料采用,砂型铸造。3.2.1蜗轮蜗杆的设计设查表得 表13钢蜗杆和青铜蜗轮间的当量摩擦系数及当量摩擦角0.010.10-0.122.50.03-0.040.10.08-0.0930.028-0.0350.250.065-0.07540.023-0.030.50.055-0.06570.018-0.0261.0 0.045-0.055100.016-0.0241.50.04-0.05150.014-0.0202.0 0.035-0.045注：1.对于经过渗碳、磨削和抛光、的蜗杆，当有良好润滑时，应取上述范围内的小值。2. 对于ZC型蜗杆传动，表中数值应乘以0.75-0.85。选值在图中选取得 图12蜗杆传动值的选取 蜗轮转矩使用系数由表得知 表14使用系数 动力机工作特性工作机工作特性均匀平稳轻微冲击中等冲击严重冲击均匀平稳1.00 1.251.50 1.75轻微冲击1.10 1.351.60 1.85中等冲击1.251.50 1.752.0 严重冲击1.50 1.7522.25 转速系数 弹性系数根据蜗轮辅材料查表 图13涡轮材料的力学性能和设计数据 寿命系数 接触系数由图得知-用于ZI型蜗杆（ZA,ZN型也适应）-用于ZC型蜗杆图14接触系数 接触疲劳极限由表得知 图15涡轮材料的力学性能和设计数据 接触疲劳最小安全系数中心距取（取标准值） 蜗杆头数 取 蜗轮齿数 模数 取 蜗杆分度圆直径 取 蜗轮分度圆直径 蜗杆导程角 蜗轮宽度 取 蜗杆圆周速度 相对滑动速度（符合假设） 当量摩擦系数 3.2.2校核计算 许用接触应力 最大接触应力 合格 齿根弯曲疲劳极限由表得知 弯曲疲劳最小安全系数自取 许用弯曲疲劳应力 轮齿最大弯曲应力 轴惯性钜 允许蜗杆挠度 蜗杆轴挠度合格 （此处取） 传动啮合效率 搅油效率 轴承效率 总效率 散热面积估算 箱体工作温度 合格，此处中等通风环境。 润滑油粘度根据由表得知 表15蜗杆传动的润滑油粘度和润滑方法滑动速度11-2.52.5-55-1010-1515-2525工作条件重载重载中载运功粘度100068032022015010068润滑方法浸油润滑浸油或喷油润滑压力喷油润滑，喷油压力，MPa0.070.20.3润滑方法由上表得知采用浸油润滑3.3轴的设计及校核3.3.1轴的设计 对轴进行结构设计及校核 传动功率，输入转速。 大齿轮、。 小齿轮、。 中心距 轴材料选用45钢调质，、。 轴的结构图 图16 轴II的布置图 大齿轮分度圆直径 小齿轮分度圆直径 大齿轮受力：转矩 圆周力 径向力 法向力 小齿轮受力：转矩 圆周力 径向力 法向力 画轴的受力图图17轴II的受力图 水平面受力 垂直面受力 水平面（xy）受力图 图 18水平受力图 垂直面（xz）受力图图19垂直面受力图 水平面弯矩图图20水平面弯矩图 垂直面弯钜图图21垂直面弯矩图 合成弯矩图图22合成弯矩图 画轴的转矩图 轴受的转矩图 转矩图 图23转矩图用插入法由表查得 表16转轴和心轴的许用弯矩应力 材料碳素钢40013070405001707545600200955570023011065合金钢80027013075100033015090铸钢40010050305001207040 许用应力值 应力校正系数 当量弯矩 在大齿轮中间截面处 在小齿轮中间截面处当量弯矩图图24当量弯矩图3.3.2轴径校核 齿根圆直径 轴径选取合格4总结 毕业设计是大四的最后一个环节，也是对大学四年所学知识的一次高度综合运用。它是对我们能力的一种考验，同时也是对我们将来步入社会生产实践去解决实际问题的一种思维能力的培养。 本次设计的内容是关于电动球阀的设计，它包括机械传动和电路控制部分。机械部分又设计到齿轮传动、蜗轮蜗杆传动，以及轴、轴承的选择和校核；电路控制部分是在本质安全规程之内，通过控制电机正反转实现球阀的开启或者关闭，同时辅以行程开关的反馈环节实现对阀开到位或关到位的精确控制。 此次设计，从开始收集资料，到实习车间对实体测绘，再到查阅相关手册设计、校核计算，绘制图形，直至设计的最后完成，整个过程让我真正体会到做产品设计的一种思路，同时也培养了我对机械行业更浓厚的兴趣。 我坚信我将以更饱满的热情投入到未来的学习和工作中，能够为机械行业作出我的最大贡献！参考文献1上海自动化仪表股份有限公司IKZL .智能型电动执行器使用说明.2重庆川仪ONTRAC MOE700/MME800 .系列智能电动执行器使用说明.3杨源泉. 阀门设计手册M. 北京: 机械工业出版社,1992.4陆培文. 实用阀门设计手册M. 北京: 机械工业出版社,2002.5章华友，陈元芳等球阀设计与选用北京：北京科学技术出版社，19946何衍庆控制阀工程设计与应用北京：化学工业出版社，200567Hanjalic KAdvanced turbulence closure models：A view of currentstatus and future prospectsIntJHeat and Fluid Flow1 994，15(3)：178之038Yakhot v，Orszag S A，Thamgam S，Gatski T B and Speziale C GDevelopment of turbulence model for shear flows by double expansiontechniquePhysFluidsA。1992，(7)：151015209 朱荔1 吴宁胜2 基于MCS-51 单片机的智能电动阀门控制器 .浙江机电职业技术学院 杭州 310053； 2.浙江商业职业技术学院 杭州 310053)10 郑建光. 刘长海 .阀流量特性实验研究. (中国计量学院.浙江 杭州310018)11动装置的发展趋势 许常武1 .谭爱红2(11 扬州电力设备修造厂, 江苏扬州225003 ； 21 扬州职业大学, 江苏扬州225002)致谢该设计是在矿山机电液研究所所有老师指导下完成的，从设计选题，框架结构，文句修改到定稿，我都得到了老师们的精心指导。矿山机电液研究所的所有老师渊博的学识，严谨的治学，深邃的思想，勤勤恳恳的工作作风，正直无私的高尚品德都给我留下了深刻的印象，这使我一生受益。论文的顺利完成，首先我要感谢矿山机电液研究所所有师杨老师以及周围同学朋友的帮助，感谢他们提出宝贵的意见和建议。另外，要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是论文得以完成的基础。另外，在设计的完成过程中，本人得到了多位朋友的帮助，在此深表谢意。感谢机电液研究所所有老师在毕业设计工作中给予的帮助。附录一：中文翻译 分析和优化丁晴橡胶密封机理的球阀 Xue-Guan SONG, Lin WANG, Young-Chul PARK 韩国釜山大学，机械工程学院,警察604-714，2009年3月2日接受,2009年5月30日收到。 文摘提出一种方法来分析与优化，由球阀密封机理制成的丁晴橡胶(NBR)。 有限元法。Mooney-Rivlin超弹性材料模型被选为国内丁腈橡胶密封,因为它描述已被建议在类似应用场合。也就是说国内丁腈橡胶密封进行了建模，它是不可压缩的超弹性材料,以及这个假定的各向同性的流动。结果表明该结构的压力和接触压力,国内丁腈橡胶密封机理在接触表面表明,非常适合于密封后尺寸优化。关键词:丁晴橡胶(NBR);弹性密封;有限元方法;接触压力。介绍 丁晴橡胶(NBR)在阀门工业近年来使用增长，一群广泛球阀的密封工作作为主要或重要部件。丁二烯橡胶的化学名称是腈产品丙烯腈，然而大多数都被称为丁晴橡胶(NBR)或Buna-N， 作为一种弹性体或丁晴橡胶能力。丁晴橡胶(NBR)在恢复负载和焊接变形之后，它有能力恢复尺寸和形状在本质上的变形。因此,丁晴橡胶被认为是规范资料密封结构,至今国内丁腈橡胶磨损和撕裂电阻是很出色的。 许多丁晴橡胶的应用都归因于其特殊的力学性能。然而在另一方面,特别是非线性力学性能方面，使得国内丁腈橡胶在分析方面变得很困难，而在考虑非线性应力-应变关系、材料不可压缩性能和大的变形方面是必要的。在过去,弹性变形和实施各种各样的条形密码方面投入了大量的工作。尤其，当设计一个新的几何密封或分析现存第15条，有限元方法在弹性材料性能研究方面是非常流行。它是非常有益的，在评估压力、接触压力、变形状态、在物体表面上、摩擦力等等 在这项研究中,它集中设计一种能安装在现有球阀上的一种新型的密封。密封设计过程可划分为两个阶段。在第一阶段中,一个现有的密封在了解应力和接触压力分布方面进行了考察。在第二阶段中,结果是基于第一阶段,对横截面上的密封结构进行优化,使接触压力分布均匀。为达此目的,做了一个平面的有限元模型,该模型对材料非线性和密封和球体摩擦接触进行说明,最终研制成功。密封和球体之间的接触表面的接触应力,并举例说明比较不同截面的性能验证中，接触应力是最好的一个。几何形状和材料特性 在本研究的密封是研究了一种商业专为个人密封泄漏安装的保护球阀,直径50毫米。图1同时显示纤维横截面的三维模型和3 / 4的密封。在实践中,密封装夹在阀门固定环和球的身体,有轻微的干涉配合,指定在切向方向0.2毫米和在轴向方向0.05mm。 该国内丁腈橡胶材料的性能得到了测试的样本试验。通过对应力-应变特征确定了单轴拉长-压缩装配和测试使用测功机按照标准的测试标本6518 KS M。于是Mooney-Rivlin超弹性材料模型被选来表征密封,因此它已经成为历史上受欢迎的建模中弹性体。Mooney-Rivlin模型的假设材料在各向同性和不可压缩应力的基础上,确定引出了一个相关的应变能函数W,可以包括二、三、五、及九个参数。数值模型 有限元模型,使用的密封建于ANSYSTM释放11.0%,为了评估工作条件下的密封性能。在图2显示有限元模型一架飞机模型,研制出平面密封四重节超级56和接触单元的元素接触来模拟接触169公章和阀球。这种阀门通过球的代表是僵化的元素,也就是说,有不变形进行了比较与初步形成。此外,轴向对称约束模型中考虑了模拟真实的模型。 在完整的工作条件下,正常运行过程分为三种类型:安装在座椅预装干涉配合(A)、荷载工况的影响负荷条件下的流体压力(B),和阀球的旋转或开放荷载工况（C)。一个实现了负载条件,通过取代球体和移动，反对密封在切线方向和轴向方向距离等于0.2毫米和0.05毫米,建立了标称状态。荷载工况B是表示为一个定负荷单位管长内部边缘的密封。负荷条件C,达到了旋转球在Z方向,但都没有做到充分的讨论。 这项工作，在负载条件下,应用增量为每个小载荷,有助于鼓励解趋于一致。除此之外,也在考虑了边界条件下摩擦接触面之间的密封和球体。基于铸钢和国内丁腈橡胶做了一些简单的测试方法,水润滑密封和球体之间的接触表面的摩擦系数f=0.1，这个假定使得摩擦系数简化。如上所述,丁腈橡胶（NBR）可以很好作为应变能函数的一个代表，根据Mooney-Rivlin方程，具有两参数的选择及被选,因为它提供了足够的体能与试验曲线。这两个常量,C10的1.87和C01的0.47,计算了单轴拉伸及通过单轴压缩试验,而泊松比被假设为0.49。分析现有的密封 印前把几何有限元分析作为基础,对现有密封工作条件下的行为进行了研究。图2和3显示了在压力和接触压力分布影响的负荷条件和载荷条件下A + B,分别代表了板料的啮合之前的形状及负载条件下密封并加以应用，表明了坚实的飞机座位后的新形态变形。图2和图3可以得出负荷下最大应力状态，标记为“MX”发生在内部的角落圈的密封,但部分在加载条件下,显现出A + B附近的外眼角接触阀体,应力集中或许可能出现在直角的角落。接触压力密封/球界面是特别感兴趣的,它直接显示密封的效率和磨损。图3显示了接触压力在荷载作用下的界面条件和载荷状态A + B。从图可以看到它的最大值标记为“MX”接触压力总是发生在圈的靠近外眼角的部分,在它之下条件密封分布非常相似。图展示了接触压力沿密封球体的