毕业设计（论文）-安全阀逆向设计及运动仿真.doc

毕业设计安全阀的逆向设计及运动仿真机械工程系学生姓名： 学号： 机械电子工程系 部： 专 业： 指导教师： 二一五年六月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书）设计题目： 安全阀的逆向设计及运动仿真 系部： 机械工程系 专业： 机械电子工程 学号： 学生： 指导教师（含职称）： 1课题意义及目标 学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解机械产品的逆向设计工程，产品优化设计过程，零件工作图及装配图等方面的设计规范、计算方法及设计思想等内容，开拓学生的设计思路和对专业知识的运用，实现理论到实践的转变，为学生在毕业后从事机械制造发面的工作打好理论基础。 2主要任务（1）查阅资料（包括教材，专著及论文），制定设计方案。（2）利用3D扫描建立三维模型，完成运动仿真（3）分析扫描数据并进行优化设计（4）绘制所属部件的零件图及装配图。（5) 撰写毕业设计说明书一份3主要参考资料1 杨可桢，程光蕴机械设计基础M高等教育出版社；2013.062 张学昌逆向建模技术与产品创新设计 M高等教育出版社；200909 3 黄诚驹逆向工程综合技能实训教程M北京大学出版社；2011.01 4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1查阅文献，确定设计方案3月3日 3月23日2利用3D扫描建立三维模型，完成运动仿真3月24日 4月13日3分析扫描数据并进行优化设计4月14日 5月4日4绘制所属部件的零件图及装配图。5月5日 6月1日5撰写毕业设计说明书一份6月2日 6月22日审核人： 年 月 日太原工业学院毕业设计安全阀的逆向设计及运动仿真摘 要：弹簧式安全阀是安装在压力容器或管道上，在紧急工况下开启的一种承压管道的安全设备。本文将应用逆向设计理论对弹簧式安全阀的主要性能参数进行逆向优化设计，同时绘制其装配图并运动仿真模拟。 分析弹簧式安全阀的工作原理，对弹簧式安全阀的产品进行故障预防及处理，介绍逆向设计的思想和设计方法，阐述了逆向设计的流程，为安全阀的逆向设计提供理论基础。 通过3D扫描获得给定安全阀的尺寸，建立弹簧式安全阀的设计模型，并对其作优化处理，然后绘制装配图。关键词：弹簧式安全阀，逆向设计，运动仿真The Relief Valve Reverse Design and Movement SimulationAbstract：The spring relief valve was installed on the pressure vessel or pipeline, which is a kind of safety facility of pressure pipeline under the emergent condition. The thesis is a reverse optimization design for the main performance parameters of the spring relief valve through applying the theory of reverse design, with its assembling drawing and movement simulation. It is also an analysis of the working principle of spring relief safety valve, with preventing and handling the stoppage of spring relief valves products, introducing the ideas and methods of reverse design, and expounding the process of reverse design for providing theory foundation for reverse designs relief valve. The end, we will establish the design model of spring relief valve by basing it on the size of relief valve from 3D scan, and then deal with it by optimizationprocessing, draw the assembly drawing.Keywords：spring relief valve ,reverse design，movement simulation目 录1 绪论11.1 论文的研究目的及意义11.2 国内外研究进展11.3 本论文的主要工作22 设计方案42.1 逆向工程42.1.1 逆向工程的出现及发展42.1.2 逆向工程的定义42.1.3 正设计与逆向设计52.2 安全阀的工作原理72.3 弹簧安全阀故障的预防及处理132.4 扫描及运动仿真152.4.1 扫描原理及阀体零件扫描152.4.2 运动仿真173 安全阀工件图绘制213.1 安全阀各组成零件零件工作图213.2 安全阀装配中配合的确定243.2.1 配合选择原则243.2.2 零件配合选定263.3 装配图284 结论与展望29致 谢30参考文献31附 录32331 绪论1.1 论文的研究目的及意义随着世界能源消耗的加剧，越来越多的工业项目在建或准备在建，而作为保护这些工业设备的最主要也是最后一项重要仪器安全阀的重要性也变的突出。由于我国对安全阀的研究起步晚，技术相对落后，为了再加快发展步伐，在自主研发的同时要引进外国的先进技术。我国对安全阀研究的越来越重视，相信在安全阀的行业必将取得丰硕的成果。安全阀多应用在化工、冶金、材料等领域，经常处在高稳高压的工况下，由于安全阀内介质大多都是易燃的油类液体，如果没有很好的安全措施，就会因为油的外泄，导致危险的事故。为了避免由于压力升高而使容器破坏，往往在承压容器上装安全阀，为了防止设备超压，本文研究的弹簧式安全阀，是常应用于现实生活中的一种有效的泄压装置，对工业设备在不稳定压力和温度的工况下起到非常重要的保护作用。安全阀是作为管道容器和一些大型工业装备的安全保护装置，其作用是防止所保护的设备的内压力升高而导致容器破裂发生事故，保障设备长期运行，通常作为系统中的保护装置。随着科技快速发展，工业上对安全阀的需求会越来越多，种类也会越来越多，而企业为了在竞争中脱颖而出，就必须创新。课题通过逆向设计思维及运动仿真对安全阀实现理想模拟实验，对安全阀的发展有重要的意义。在为期四年的学习中，我对机械专业的知识有了一定程度的积累。我所选的安全阀的逆向设计就是对我们以往所学的知识综合运用与进一步的巩固加深，并对以后解决实际问题的能力的进行训练，熟悉现在所流行的逆向设计思路，进一步强化CAD制图和绘图能力，熟练pro/e三维建模，为以后工作垫底理论基础。1.2 国内外研究进展（1）国内研究进展近年来，得力于国家政策的支持和安全阀产品市场的需求，我国对安全阀研究已取得了较大的进步，安全阀的种类和质量都不断提高，使用寿命也大幅度提高，部分国内自主研制的安全阀达到了国际市场能够接受的水平。目前我国对安全阀的研究水平取得一系列进步，但与国外相比仍然具有较大的差距。目前我国在安全阀行业成立的科研机构比较少，科研开发能力相对薄弱，只能通过逆向设计，参照国外产品的设计，进行一些改进，缺乏设计方面的新理论和新的产品验证方法。所以，在今后一段时间内，研制技术仍是制约我国安全阀产业发展的一个瓶颈。（2） 国外研究进展近几年来，国外研究院加快了安全阀的研制节奏，研究水平日臻成熟，不断有新的安全阀问世，而在高端阀门市场，国外产品依然处于垄断地位，管道切断安全阀方面，国外科研机构研制出了多种新型的安全阀，这些安全阀通常带有电动，气动或液压传动装置，当管线泄露时，可远程控制安全阀关闭。在井下安全阀方面国外的威德福公司、贝克休斯公司、哈里伯顿公司等研制了多种型号的井下安全阀，并投入现场进行了成功应用。目前国外安全阀的研究方向为：1. 研发新产品与实验研究密切结合；2. 重视高新技术在安全阀上的应用研究；3. 重视特殊工况用安全阀的实验和安全阀的基础理论的研究；4. 重视现场实验与改进工作。1.3 本论文的主要工作1) 大量查阅国内外安全阀研究方面的文献资料，了解安全阀目前研究现状，对以及存在的问题进行分析，2) 掌握安全阀的工作原理，对安全阀各个工作阶段原理深入了解，对易引起故障的因素进行分析并优化；3) 理解逆向设计原理，通过这种设计思路对给定安全阀进行设计，并绘制出装配图。综合运用所学过的基础理论知识，深入了解机械产品的逆向设计工程，产品优化设计过程，零件工作图及装配图等方面的设计规范、计算方法及设计思想等内容，开拓学生的设计思路和对专业知识的运用，实现理论到实践的转变，使我在毕业后从事机械方面的工作打好理论基础。4) 3D扫描，熟悉3D扫描原理及步骤，并利用扫描仪对安全阀进行扫描。5）通过测量出的数据，进行三维建模，然后运动仿真。本论文研究的安全阀，应用在低压容器管道中，型号为全启式弹簧安全阀。下面是关于安全阀逆向设计及运动仿真的论文框架图：图1.1 框架图2 设计方案2.1 逆向工程2.1.1 逆向工程的出现及发展20世纪60 年代，一些发达国家为了加快发展步伐，提出科技兴国，随着工业革命后，他们大力发展制造业，当市场出现一种新产品是，他们就会通过模仿再创造，使他变成自己的产品，步骤为：引进 国产化 改进出口 占领市场当外国制造出先进的产品和先进技术时，为了引进这些技术，就得对这些产品和先进技术进行学习，消化、吸收，然后改进，最后创新出新的产品，是目前发展的一条捷径，这种发展思路，就是逆向设计。在近30年，为了适应科技的快速发展，国家大力培育熟练掌握逆向设计的人才，一些院校都把逆向工程作为一门学科进行教育培养，并且投入资金在现实应用上进行系统研究。随着科技的快速发展，产品的更新周期也越来越短，逆向工程在企业中的应用也越来越多，逐渐成为目前发展经济的重要手段。逆向工程通常应用于模型的仿制和开发，其快捷简单，极大的缩短了产品的开发周期。逆向工程能够提供原始产品的主要外形特征，然后再几何外形上进行改进，就能满足现状产品多样化的要求。逆向工程不是完全仿真原有产品，而是掌握其工作原理，外形设计理念，然后优化设计出一个类似的模型，因此逆向工程的含义不只是仿制，也包括了再设计创造。 2.1.2 逆向工程的定义逆向工程 (又名反向工程），是将实物转化为CAD模型的技术，几何模型重建，产品设计制造技术的总称，是将已有的实物转化为设计模型，在此基础上创新优化，进一步深化改进，再创造出一个类似的产品，这就是逆向工程。其结合现代设计学，生产工程学、还有一些相关专业知识对已有实物进行解剖研究，掌握其中关键的技术，在此基础上开发出同类更为先进的产品，。可以说，逆向设计是对已有产品进行建模，然后模型分析，得到产品设计数据，最后优化再设计。其中再设计是关键，不然就失去逆向工程的意义。在逆向工程应用中，用三维扫描或CAD绘图对实物就行建模，然后分析其工作原理，并对其进行优化设计，再根据优化后的数据进行重建模型，然后运动仿真测试，最后通过CAD绘制装配图并再生产。2.1.3 正设计与逆向设计一般工业产品的开发是从已经确定的预期功能和目标开始，构思其产品结构，然后再对所需的零部件进行设计、制造及检测，最后通过装配、测试完成整个开发新产品的过程，人们通称这种产品开发设计为正设计。功能分析市场需求分析 产品设计人员创造性活动随着科技高速发展，产品的生命周期越来越短，人们追求完美与个性化的消费需求使产品种类越来越多，生产批量也大大减小，导致企业间竞争不再局限与质量和成本上的竞争，生产新产品的时间成为当今竞争的核心，对已有产品为基准进行创新设计已经当今的一条设计理念，称之为逆向设计。取众家之长，充分消化吸收和利用先进的设计制造成果，在通过创新，制造出更为先进的产品。逆向工程技术与几何建模、数控加工、快速原型制造一起组成有机整体，形成了一个闭环结构，从而可以不断进行产品改型，促进新产品的诞生2。用图2.1表示：实物模型、图像等测量模型库三维点云数据 数据预处理几何特征库数控加工快速加工三角网络文件生成数控编程特征提取和数据分块等处理零件模型库CAD模型曲线曲面生成交互编辑模型重建图2.1 逆向工程结构图2.1.4逆向工程的应用背景（1）没有设计资料或设计资料不完整；（2）需要通过实验测试才能确定工件模型时；（3）在复杂艺术工艺品或假体模型制作；（4）修复缺乏数据的损坏零件等。2.2 安全阀的工作原理2.2.1 安全阀的定义安全阀(safety valve)：用于过载保护的溢流阀就是安全阀，主要作用就是对液压系统定压或进行安全保护13。安全阀是一种起过载安全保护作用的液压阀，它的正常工作状态下处于关闭，当系统发生故障压力升到安全阀的额定值时，阀口才打开，通过向系统外排放系统内部介质来减低压力，来防止管道或设备内介质压力超过额定数值。安全阀的性能要求：1.定压精度高；2.灵敏度要高；3.工作要平稳且无剧烈振动；4.当阀关闭时密封要好，泄露要小。 2.2.2 安全阀的分类（1）重力式安全阀利用重力(如重锤)来控制安全阀的定压的安全阀（2）弹簧安全阀利用弹簧的弹力来确定额定压力的安全阀。（3）先导式先导式安全阀是由主阀和先导阀组成的安全阀，其是由导阀控制系统介质压力，从而控制主阀的开启关闭。图2.2先导型安全阀当进油口压力升高到作用在先导阀上的压力大于弹簧4作用力时，先导阀打开，流进阀内的介质就会通过阻尼孔3、经导阀流回。由于阻尼孔的作用，是阀瓣上端面A的压力p2小于下端面压力p1，当这个压力差作用在阀瓣上的力大于弹簧力F、摩擦力f和阀瓣自重G时，阀瓣开启，实现安全保护作用15。p=p1-p2（F+f+G）/A阀瓣上升高度为喉径的1/201/40（4）微启式和全起式安全阀用于不可压缩流体微启式安全阀阀瓣上升的高度一般小于喉径的1/4用于可压缩的流体全启式安全阀2.2.3 安全阀的结构安全阀在市场的需求越来越多，种类也越来越多，但是他们都具有共性，结构上它们都有阀体、阀瓣、调节杆和驱动阀瓣运动的部件（如弹簧、电磁铁）。安全阀的原理示意图如图2.3，在安全阀正常工作状态时，液体从右侧阀口进入，从下端流出。当系统发生故障或因某种原因使系统中压力升高，当超过安全阀的调节值值时，由全阀内部介质对阀瓣下端的作用力就会增大，是阀瓣上升，这时阀瓣与阀体直间就会有缝隙，安全阀中的介质就会从缝隙中流出，来降低安全阀内部压力，当压力降低调节值时，弹簧给阀瓣上端面的压力就会大于下端液体介质的压力，从而使阀瓣回到密封状态。图2.3 安全阀符号安全阀的特点1.密封性能好2.结构简单3.开启压力准确4.回座压力小5.调节方便图2.4 安全阀示意图1-螺母 2-螺钉 3-垫片 4-弹簧 5-阀瓣 6-罩 7-盖 8-螺杆 9-弹簧压盖 10-螺柱，垫圈，螺母 11-阀体 图2.5 安全阀内部结构图安全阀工作过程有4中状态：1.密封状态 2.泄露状态 3.开启排放状态 4.回座状态当安全阀正常工作时，内部压力无法顶起阀瓣，此时处于密封状态，随着内部压力的升高，作用在阀瓣下端的力也越来越大，当作用力与弹簧弹力和摩擦力恰好抵消时，阀瓣与阀体发生松动，此时就会有液体从缝隙泄漏，则进入泄漏状态，当作用力大于弹簧弹力和摩擦密封力时，阀瓣就会被顶起，这时安全阀处于了开启排放状态。随着不断向外排放，安全阀中压力开始降低，阀瓣慢慢下降回到原来位置，在弹力作用下紧密与阀体接触，这是回座状态。图2.6安全阀压力分布图(1)密封状态安全阀在正常工作情况下,阀瓣上所承受的弹簧力等于或大于介质力与密封力之和。即F1F2+F3,F1为弹簧力,F2为介质力,Q3为密封力,见图1所示弹簧式安全阀受力示意图。当弹簧力大于或等于介质力和阀瓣与阀座密封面之间摩擦力之和时,安全阀内的介质压力不能是阀瓣顶起,保证了阀瓣的密封性,因而此时的安全阀处于密封状态14。(2)泄漏状态系统在正常运行时，因为操作失误或发生故障，就会使系统中管道压力升高，当到达安全阀限定的额定压力时,作用在阀瓣上端面的力就会使阀瓣松动，与阀体出现一定缝隙。受力表示为：F1F1时。由于弹簧向上挤压，弹力也会不断增大，当上下端面受力再次平衡时，安全阀完全开启。(4)回座状态随着安全阀中液体介质不断流出，系统内的压强就会逐渐减小，阀瓣下端面的力也会随之减小，这是阀瓣在弹力作用下就会下降，直到安全阀内的压力回到正常工作时，阀瓣再次回到与阀体紧密接触状态，这就是安全阀的回座。受力表示为F1F2+F3。回座后，系统再次处于密封状态，系统正常工作。2.2.4 安全阀的常见问题产生原因安全阀都满足定压精度高，灵敏度要高，工作平稳且无振动噪声，密封性好等性能要求。但是在现实中，由于疏忽，在选择安全阀时没有考虑所选安全阀应该用于什么场合，再就是在安装时，没有按照安全阀使用说明安装，就会造成系统不能正常工作，影响系统的功效和寿命，严重时安全阀失效，不能起到安全保护作用，从而影响设备的安全运行。（1）最大流量小于设备的安全排放量（2）由于未经过计算，设备流过的最大流量都不能使安全阀的阀瓣启动，使安全阀失去泄压的意义（3）泄露由于安全阀的使用时间的增加，液体介质对阀内零件的冲蚀或磨损就会慢慢积累，造成阀瓣和阀体不能紧密接触，使液体容易从缝隙泄露。由于安全阀一直处于安全运行状态，阀瓣封面上会积存介质污渣、腐蚀性介质及残留物，在密封面间产生的凹坑沟痕，当安全阀回座时，会造成阀瓣和阀体间密封不严密，例如：蒸汽锅炉的安全阀在使用中一旦起跳，回落时阀瓣与阀体之间就会留有一层水渍，经过一定时间便会生成氧化铁，使密封面不平整，使安全阀阀瓣不能更好的与阀体接触，造成泄露。当安全阀应用在高温环境时，弹簧会因为温度过高，发出形变或者弹力变小，使安全阀的额定压力值随着变小，从而使安全阀未到达规定额定压力时就泄露。由于系统中的液体介质带有腐蚀性，为了保护系统，就会在系统中安装安全阀，而处在这种工况下的安全阀，其中弹簧就会有可能被腐蚀，发生变形，从而弹力发生改变，使安全阀的开启额定压力变化。弹簧安全阀安装不正确或零件制造有误差，阀体安装不垂直，调节杆由于重心不正被卡住；弹簧上下端面不平行，造成阀瓣和阀体接触面因压力不均匀而毁坏；支撑与安全阀连接的管道不稳定，在阀内液体快速流过时，就会发生振动。使安全阀与系统连接出现松动，造成安全阀位置发生倾斜，弹力不能均匀作用在阀瓣造成的泄露。（4）未到规定压力就排泄安全阀弹簧的弹力不足弹簧安全阀运行一定时间后，密封面和弹簧性能发生变化安全阀未进行定期校验，随着安全阀出现的磨损，开启压力会与安全阀正常工作压力慢慢接近，这样就可能导致安全阀在正常工作下就泄压。2.3 弹簧安全阀故障的预防及处理2.3.1严格控制弹簧安全阀的制造质量安全阀装配之前， 要对其零件进行热处理，这样有助于提高刚度，在热处理后，要对各个零件表面进行研磨，根据零件技术要求的粗糙度进行精加工。在安装安全阀时应该弹簧端面平整度、 安全阀零件的装配精度等方面进行严格检查，以免不合格的零件装配到安全阀上。2.3.2正确选择弹簧安全阀的型式和规格（l）选用安全阀所处工况下的流量必须不小于泄压口的排放量。（2）安全阀的开启高度要进过多次试验，按照安全技术规程的规定来确定。（3）在选定安全阀时，应该考虑外界因素对安全阀的影响，选用安全阀适用所处工况温度及介质，这样就能避免事故。（4）在选择安全阀时，应该先测定安全阀所用位置压力大小，从而在选择适应的安全阀。不能把用于高压的安全阀用在低压上，这样及时到达危险压力时，都不能泄压，从而使系统毁坏。相反，把用于低压的安全阀用在高压上，会使安全阀在正常工作状态时，由于工况下处于高压，就已经达到了低压安全阀的开启压力，使安全阀一直处于泄露状态，系统不能正常工作。2.3.3 正确地安装弹簧安全阀（1）在系统中安装安全阀时，应该提前对安全阀进行密封性测试和耐压测试，以确保系统正常工作。不合格的安全阀及时进行检测和维修，再确保合格后再投入使用。（2）安全阀一般都直接与所保护的设备相连，这样可以避免设备振动产生的负载力对安全阀的接口造成损坏。当在安全阀不能与设备相连时，就会选用连接管（连接管截面面积应该大于安全阀的进口截面面积）为媒介，并且安全阀、设备容器、连接管尽量保持直线或较小的转弯，这样就能减小液体介质在管道中流通的阻力。（3）要垂直安装安全阀，并且安装的位置要便于日常检查。如果安全应用在寒冷的环境，要有防止阀内介质因寒冷冻结的措施。（4）当安全阀内介质为易燃易爆介质时，如液压油等，泄压口必须做适当处理，如果介质没有被污染就可以回收利用，如果已经被污染，就必须把泄压口接到处理污染介质的区域，并且合理处理排泄出的介质，以免浪费。2.3.4 在使用过程中正确地维护安全阀（1）在使用一定周期后，定期为安全阀做维护，检查阀瓣和阀体之间接触是否还紧密，调节杆和调节螺母是否能正常工作，检查弹簧是否由于不合理操作发生变性。（2）要经常对安全阀的进行清洁，防止安全阀零件表面和连接处被油垢或腐蚀后的物质堵住。当安全阀一直未有过泄流时，应该安全阀进行手动调节泄流，这样就能避免安全由于长时间都正常工作而没有泄压所引起的残留物堆积。在手动调节时，应该按照安全阀真确调节方法调节，防止阀瓣因剧烈震动，冲击与阀体接触的密封面。（3）当在工作时，发现安全阀泄漏，不能为了省时间，通过增加弹簧压缩使阀瓣与阀体接触更紧密来防止泄露，这样是错误的，如果用力过度，阀体和阀瓣的密封面就会变形，这样对安全阀的额定压力就会有影响，造成事故。所以当出现问题，应该及时检修安全阀。（4）如果安全阀内部压力达到规定的压力，但是安全阀没有开启排压，在检查中如果原因是弹簧的形变导致，则应重新通过手动调节螺母时调节杆控制弹簧压盖来改变弹簧的压力，如果弹簧形变严重不能继续使用就更换弹簧。如果是阀瓣与阀体由于腐蚀造成的摩擦过大，因更换阀瓣。（5）安全阀的定期检验与设备的定期维修结合到一起。维修中检验，检验中维修。2.4 扫描及运动仿真2.4.1 扫描原理及阀体零件扫描3D扫描是逆向工程、计算机辅助工程或有限元分析经常需要一种有效的坐标测量设备来对实物进行三维数字化的一种技术。它能对实物进行高速高密度测量，输出三维点云，利用相关软件处理点云，得到相应的实物模型。三维扫描技术是作为一种测绘技术，它的工作步骤：1.选择目标，2.扫描并生成云数据，3.图像处理，4.纠正拼接，5.三维建模。具体内容如表2.1所示。表2.1 三维扫描步骤1.选择目标通过扫描仪取景2.扫描并生成云数据按照选定方式对物体目标进行扫描3.图像处理首先进行彩色化，然后进行表面处理4.纠正拼接把不在同一坐标系的零件进行纠正拼接5.三维建模通过数据处理，实现物体三维建模，进一步得到平面图选取阀体为扫描对象，利用扫描仪对阀体进行扫描，得到云数据，输出的点云图如图2.7，由于对使用仪器有一定的生疏，使获得的图像有点误差。根据得到的数据，对阀体三维建模，得到阀体的三维图如图2.8。图2.7 阀体扫描点云图图2.8 阀体三维建模利用三坐标扫描仪对安全阀进行扫描，得到安全阀外模型图2.9，利用Germanics studio软件转化为实体如图2.10。图2.9 安全阀扫描图图2.10安全阀扫描实体图2.4.2 运动仿真(1) 仿真概念 仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算机初等理论基础之上的，以计算机辅助软件和其他专用物理效应设备为工具，利用系统建立模型对真实实物进行仿真试验，并借助于专家的经验知识、统计数据和信息资料对实验结果进行分析研究，进而优化再设计。表2.2 仿真分类根据模型不同计算机的类别不同系统特性不同仿真时钟与实际1.物理仿真1.模拟仿真1.连续系统仿真1.实时仿真2.数学仿真2.数字仿真2.采样系统仿真2.欠时仿真3.半实物仿真3.混合仿真3.离散事件系统仿真3.超时仿真仿真主要的理论依据时相似性原理。所谓相似，是指各类事物或对象间存在的某些相同性。它通过模拟实物的一切物理特性，来帮助我们队实物进行运动仿真。采用相似性技术建立实际系统的相似模型就是仿真的本质过程。 (2) 仿真的作用仿真技术具有很高的应用价值，能带来巨大的经济效益。由于仿真技术具有安全性和经济性，使得仿真技术在航空、航天、电力、核电站等工程技术领域得到应用和推广。在实际应用中的用途见表2.3。表2.3 仿真的用途1.优化系统设计在实际系统建立以前，通过改变仿真模型结构和调整系统参数来优化系统设计2.系统故障再现实际中系统故障再现比然带来危害，利用仿真来实现系统故障，即安全有经济3.验证设计必须验证设计的正确性与可行性，4.性能评价和分析做一些物理实验，测试一下其功能与耐压强度，有利于定位所设计的安全阀应用于什么场合5.训练操作员熟悉如何使用安全阀。并且掌握安全阀手动调节的原则6.提供技术支持为管理决策和技术决策提供支持(3) 仿真算法 在得到实物的数据后，需要利用计算机辅助软件将其转变成能够在计算机上运行的仿真模型。由于计算机只能进行离散的数值计算，因而必须推导出连续系统的递推数学公式，如解微分方程的龙格库塔算法。这实际上属于数值计算的内容，其发展已经相当完善了，其实这就是计算机仿真算法的设计。通常这些仿真算法并不需要仿真人员去编制，因为这些仿真算法都已经用在仿真的专用软件中了。但是对这些算法的了解无疑有助于用户更好地完成仿真任务。一般来说，系统仿真算法有如下几类： (1) 集中参数系统仿真算法。 (2) 分布参数系统仿真算法。 (3) 离散时间系统仿真算法(4) 计算机仿真的一般过程表2.4 计算机仿真过程1）描述仿真存在问题明确仿真目的2）项目计划、方案设计与系统定义根据仿真的目的确定相应的仿真结构（实时仿真还是非实时仿真，纯数学仿真还是半物理仿真等），规定相应仿真系统的边界条件与约束条件。3）数学建模根据系统的先验知识、实验数据及其机理研究，按照物理原理或者采取系统辨识的方法，确定模型的类型、结构及参数。注意要确保模型的有效性和经济性。4）仿真建模根据数学模型的形式、计算机类型、采用的高级语言或其它仿真工具，将数学模型转换成能在计算机上运行的程序或其他模型，也即获得系统的仿真模型。5）试验设定实验环境/条件和记录数据，进行实验，并记录数据。6）仿真结果分析根据实验要求和仿真目的对实验结果进行分析处理(整理及文档化)10。利用pro/e建模，实现运动仿真图2.11 安全阀三维建模图3 安全阀工件图绘制3.1 安全阀各组成零件零件工作图（1）阀盖零件工作图如图3.1所示。图3.1 阀盖零件工作图（2）罩子零件工作图如图3.2所示。图3.2 罩子零件工作图（3） 阀瓣零件工作图如图3.3所示。图3.3 阀瓣零件工作图（4） 阀体零件工作图如图3.4所示。图3.4 阀体零件工作图（5） 调节杆零件工作图如图3.5所示。图3.5 调节杆零件工作图如图3.5所示（6） 弹簧压盖零件工作图如图3.6所示。图3.6 弹簧压盖零件工作图如图3.6所示。安全阀的标准零件工作图见附录3.2 安全阀装配中配合的确定3.2.1 配合选择原则配合制分为两种：基孔制配合和基轴制配合。配合有三种：间隙配合、过盈配合、过渡配合图3.7 基本偏差系列表在配合公差及选择GB1800-79GB1804-79配合优先：基孔制H7/g6 H7/h6 H7/k6 H7/n6 H7/p6 H7/s6 H7/u6 H8/h7 H9/d9 H9/h9 H11/c11 H11/h11基轴制G7/h6 H7/h6 K7/h6 N7/h6 P7/h6 S7/h6 U7/h6 F8/h7 H8/h7E8/h8 D9/h9 C11/h11 有关配合选择的说明表3.1公称尺寸至500mm优先配合的配合特性与应用 优先配合 说明 基轴制基孔制H9/d9D9/h9间隔比较大，液体摩擦情况良好，用于公差等级较低，温度变化大，高转速，或者径向力比较大的自由转动配合H8/f7F8/h7液体摩擦情况良好，配合间隙适中，能保证旋转时有较好的润滑条件。用于中等转速的一般精度的转动H7/g6G7/h6间隙较小，用于不回转的精密滑动配合或用于缓慢间歇性旋转的精密配合，也可以用于保证配合件间具有较好的同轴精度或者定位精度，又需要经常拆装的配合H7/h6H7/h6均为间歇定位配合，其最小间隙为零，最大间隙等于孔轴公差配合之和，用于具有缓慢的轴向移动的配合；有同轴度和导向精度要求的定位H8/h7H8/h7H9/h9H9/h9表3.2尺寸在500mm下基孔制优先，常用配合3.2.2 零件配合选定(1) 阀体与阀瓣配合由于阀瓣在阀体之间需要上下滑动，并且精密滑动配合，为了满足这写要求，根据表3.1，选用H7/g6为阀体和阀瓣的配合尺寸。 如图3.1图3.8 阀体与阀瓣配合(2) 罩子和阀盖的配合罩子与阀盖直接为间隙配合，经常需要打开来调节安全阀，需经常拆装。根据表3.1，选用H7/g6为罩子和阀盖的配合尺寸。如图3.9所示。图3.9 罩子与阀盖的配合(3) 调节杆与阀盖调节杆与阀盖的连接为普通粗牙螺纹连接(4) 阀体与阀盖阀体与阀盖为紧固连接，用的是六角头螺栓。如图3.2图3.10 阀体与阀盖连接图3.3 装配图图3.11 安全阀装配图表3.2 安全阀零件明细表4 结论与展望随着我国经济高速发展，工业上对安全阀的需求增加巨大，这样就对现阶段安全阀的开发和研究提出了更高的要求。本文只是利用逆向设计工程对安全阀进行优化设计，很多方面的知识都有限，我认为有以下方面有待深入研究：（1）从多个方面对安全阀在使用中存的泄漏、堵阀、弹簧失效、颤振和频跳等故障进行了解析，提出了改善的方法，提高了阀门