球閥的繪制與三維建模

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文）課題名稱：球閥的繪制與三維建模指導(dǎo)教師： 馬玉清 系 別： 電子信息系 專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí)： 11機(jī)電4班 姓 名： 曹鋒 二一三年十月十五日摘要近年來，高等職業(yè)教育迅速發(fā)展。為我國的職業(yè)教育事業(yè)帶來了蓬勃生機(jī)，數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用作為一門新興行業(yè)，在國內(nèi)外機(jī)械加工中，具有舉足輕重的地位。數(shù)控機(jī)床作為一種高智能產(chǎn)品，它以結(jié)構(gòu)靈活多變，加工精度高，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，特別適應(yīng)多品種，小批量，產(chǎn)品更新周期快的特點(diǎn)，深受廣大生產(chǎn)企業(yè)的青睞。作為一名畢業(yè)生，經(jīng)過三年的職業(yè)教育，按照老師的要求，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，通過查找資料，能否保質(zhì)保量地完

2、成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，是檢驗(yàn)畢業(yè)生合格與否標(biāo)準(zhǔn)。本人經(jīng)過周密思考，認(rèn)真總結(jié)，仔細(xì)篩選，決定設(shè)計(jì)球閥，它綜合運(yùn)用了所學(xué)專業(yè)知識(shí)，充分運(yùn)用了數(shù)控機(jī)床加工的各項(xiàng)功能，具有典型代表性。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要工作是通過用不同的測(cè)量?jī)x器對(duì)球閥教具各個(gè)零部件進(jìn)行測(cè)量，繪制草圖，通過查閱相關(guān)資料對(duì)其中的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行標(biāo)注。用CAD畫出球閥各個(gè)零部件的零件圖和裝配圖，用PRO/E畫出各個(gè)零部件的實(shí)體圖，最終裝配成一個(gè)完整的球閥模型。在測(cè)繪過程中需要熟練運(yùn)用各種量具，熟練查閱技術(shù)資料，國家標(biāo)準(zhǔn)，熟練運(yùn)用CAD軟件和PRO/E軟件。關(guān)鍵字：球閥；測(cè)繪；CAD；PRO/E畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書課題名稱 球閥的繪制與三維建模 課題

3、性質(zhì) 工程應(yīng)用 專業(yè) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 馬玉清 教研室主任 李如平 系部主任 王勇 發(fā)放日期 2013-6-28 一、 課題條件：球閥它具有旋轉(zhuǎn)90度的動(dòng)作，閥芯為球體，有圓形通孔或通道通過其軸線。球閥在管路中主要用來做切斷、分配和改變介質(zhì)的流動(dòng)方向，它只需要用旋轉(zhuǎn)90度的操作和很小的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩就能關(guān)閉嚴(yán)密。球閥最適宜做開關(guān)、切斷閥使用，但近來的發(fā)展已將球閥設(shè)計(jì)成使它具有節(jié)流和控制量之用，如V型球閥。畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容要求：1、熟練查閱技術(shù)資料，國家標(biāo)準(zhǔn)，熟練運(yùn)用CAD軟件和PRO/E軟件2、用AUTOCAD畫出球閥各個(gè)零部件的零件圖和裝配圖3、用CAD或者是PRO/E畫出各個(gè)零部件

4、的實(shí)體圖4、最終裝配成一個(gè)完整的球閥模型5、書寫畢業(yè)論文二、 計(jì)劃進(jìn)度：1. 資料的收集 6月28日至8月1日 2. 用AUTOCAD畫出球閥各個(gè)零部件的零件圖和裝配圖 8月1日至9月1日 3. 用CAD或者是PRO/E畫出各個(gè)零部件的實(shí)體圖并最終裝配成一個(gè)完整的球閥模型 9月1日至10月10日4. 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的書寫、修改、完善 10月11日至11月10日5. 準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 11月10日至11月20日三、 主要參考文獻(xiàn)：1 王先逵機(jī)械制造工藝學(xué)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20112 詹友剛Pro/ENGINEER野火40機(jī)械設(shè)計(jì)教程北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20093 黃云清，張遠(yuǎn)平等公差配合與測(cè)

5、量技術(shù)北京：機(jī)械工業(yè)出版社,20074 李澄，吳天生等機(jī)械制圖北京高等教育出版社，20085 徐炳亭，吳子?xùn)|等計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)天津：天津人民出版社20056 楊黎明，楊志勤等機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)北京：國防工業(yè)出版社，20087 史彥敏AutoCAD2006實(shí)訓(xùn)教程北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009指導(dǎo)教師 馬玉清 （系）教研室主任 王勇 2013年 6 月 28 日 2013 年 6 月 28 日 目錄第一章 緒論1.1 課題研究的背景1.1.1 國內(nèi)外控制閥的發(fā)展現(xiàn)狀從19世紀(jì)控制閥應(yīng)用在蒸汽機(jī)開始直到今天，控制閥已經(jīng)發(fā)展成為全球年產(chǎn)值約為200億美元的產(chǎn)業(yè)，而且隨著全球性工業(yè)化的發(fā)展，保持著穩(wěn)定的增

6、長(zhǎng)。目前，全球的控制閥市場(chǎng)如同大部分工業(yè)品一樣被三個(gè)經(jīng)濟(jì)體瓜分，分別是美國為代表的北美經(jīng)濟(jì)體，以德國、英國、法國為代表的歐盟地區(qū)，和以日本為代表的亞太地區(qū)。美國作為世界上的頭號(hào)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國，美國的閥門工業(yè)從二戰(zhàn)后初期的全球一半產(chǎn)值下降到現(xiàn)在的30%左右，仍然是全球的最大的閥門供應(yīng)商。據(jù)美國閥門協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，美國閥門協(xié)會(huì)有超過110家企業(yè)，年產(chǎn)值超過40億美元。隨著美國公司國際化程度的不斷加強(qiáng)，閥門企業(yè)開始通過收購本土以及世界其它國家的企業(yè)來擴(kuò)大自己的市場(chǎng)份額，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。由于企業(yè)之間的收購不斷加劇，如今美國的閥門企業(yè)多數(shù)屬于某個(gè)超大型跨國公司的一部分。著名的TYCO流體控制公司是年度銷售額340億美元

7、的TYCO國際的子公司；MASONEILAN公司是DRESSER工業(yè)公司的一部分，其年銷售額超過3億美元；1984年就在中國開展業(yè)務(wù)的FISHER控制閥由于進(jìn)入中國較早，其產(chǎn)品已經(jīng)成為中國教科書的樣板，其母公司EMMERSON集團(tuán)的銷售額已超過140億美元。德國作為歐盟經(jīng)濟(jì)體的火車頭，德國的經(jīng)濟(jì)在二戰(zhàn)后得到了迅速的恢復(fù)，德國產(chǎn)品憑借其優(yōu)良的質(zhì)量迅速占領(lǐng)了歐洲市場(chǎng)，并隨著中國的對(duì)外開放來到了中國。目前德國的閥門生產(chǎn)企業(yè)有170多家，產(chǎn)值超過22億歐元，其中出口率為50%左右。德國的閥門企業(yè)一直保持著中小型私營企業(yè)的特點(diǎn)，目前剛剛開始類似美國的企業(yè)并購，但還沒有形成類似美國的大的跨國公司。德國的控

8、制閥企業(yè)多數(shù)屬于專業(yè)性很強(qiáng)的公司，在某一類產(chǎn)品的研究、設(shè)計(jì)制造方面都有自己的獨(dú)到之處。SAMSON公司作為德國控制閥行業(yè)的領(lǐng)軍者，銷售額超過4億歐元，從1909年發(fā)明的波紋管開始，一直在控制閥領(lǐng)域保持技術(shù)和質(zhì)量的領(lǐng)先。AUMA公司是世界上最大的專業(yè)生產(chǎn)控制閥用的電動(dòng)執(zhí)行器的企業(yè)之一，銷售額在1.5億歐元左右，其在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的技術(shù)領(lǐng)先使其保持著巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。日本作為世界第二的經(jīng)濟(jì)體，日本的閥門企業(yè)共有706家，但其中15家的產(chǎn)值占到了整個(gè)市場(chǎng)的70%。日本閥門市場(chǎng)的總產(chǎn)值約為6億美元，控制閥是其出口的主要產(chǎn)品。作為中國的近鄰，日本的控制閥企業(yè)早在60年代就來到中國，至今為止，日本的控制閥企

9、業(yè)是目前國內(nèi)合資企業(yè)的最大的合作外方。YAMATAKE、KOSO等幾家日本最著名的控制閥生產(chǎn)商目前和國內(nèi)的多家公司進(jìn)行了合資，其產(chǎn)品由于價(jià)格適中，質(zhì)量較好，迅速占領(lǐng)了國內(nèi)的中低端市場(chǎng)。同樣，在日本本國生產(chǎn)的控制閥在制造質(zhì)量和技術(shù)上領(lǐng)先于合資企業(yè)，保持著在高端市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。目前我國閥門生產(chǎn)企業(yè)約有5000多家，但大多起點(diǎn)低，規(guī)模小，科研開發(fā)能力弱，只能參照國外的一些產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和樣機(jī)，做一些消化吸收的工作。造成這種局面的原因主要有以下兩個(gè)方面：首先，從科研人員組成及經(jīng)費(fèi)投入情況來看，目前國內(nèi)閥門行業(yè)科研人數(shù)不到職工人數(shù)的10%，科研經(jīng)費(fèi)的投入小于年產(chǎn)值的3%；在國外，科研經(jīng)費(fèi)的投入達(dá)到年產(chǎn)值4%的企

10、業(yè)，只能勉強(qiáng)維持生產(chǎn)。其次，在勞動(dòng)生產(chǎn)率方面，美國每人每年13.8萬美元，日本每人每年9.5萬美元，而我國平均每人每年只有3萬元人民幣。落差如此之大，國內(nèi)閥門制造企業(yè)也就無法在市場(chǎng)上產(chǎn)生震憾力，與同行業(yè)國際知名企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)就更加困難。要盡快改變這種現(xiàn)狀，不僅要進(jìn)行資產(chǎn)重組，更重要的是提高閥門的設(shè)計(jì)水平及產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)前，控制閥生產(chǎn)行業(yè)正處于一個(gè)非常有利的發(fā)展時(shí)期。這主要得益于國家經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，固定資產(chǎn)投資逐步擴(kuò)大。尤其是西氣東輸、西電東送、南水北調(diào)等工程的開工建設(shè)，需要大量的控制閥產(chǎn)品與之配套；再加上入世后，國際貿(mào)易門檻降低以及發(fā)達(dá)國家調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使我國控制閥產(chǎn)品的加工制造面臨更大的發(fā)展空間

11、。 1.1.2 國內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)以球體作為關(guān)閉件的閥門，成為球閥。球閥是上世紀(jì)50年代問世的一種新型閥門，但它是近幾年來發(fā)展最快的閥門品種之一。特別是在美、德、日、法、意、西、英等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，球閥的使用非常廣泛，使用品種和數(shù)量仍在繼續(xù)擴(kuò)大，并向高溫、高壓、大口經(jīng)、高密封性、長(zhǎng)壽命、優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能以及一閥多功能方向發(fā)展，其可靠性及其他性能指標(biāo)均達(dá)到較高水平，并已部分取代閘閥、截止閥、節(jié)流閥。它在航天、石油化工、長(zhǎng)輸管線、輕工食品、建筑等許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用。閥體是球閥的主要承載結(jié)構(gòu)，具有幾何形狀復(fù)雜、作用載荷復(fù)雜、支撐結(jié)構(gòu)和約束復(fù)雜的特點(diǎn)。閥體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否合理，將直接影響球閥的使用性能

12、。因此，在對(duì)球閥進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析時(shí)，其主要的分析部件就是閥體。球閥閥體的結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算主要有兩種方法:經(jīng)典力學(xué)方法和有限元計(jì)算方法。經(jīng)典力學(xué)方法需要對(duì)受力系統(tǒng)作大量簡(jiǎn)化和假設(shè)，且計(jì)算繁雜、精以球體作為關(guān)閉件的閥門，成為球閥。球閥是上世紀(jì)50年代問世的一種新型閥門，但它是近幾年來發(fā)展最快的閥門品種之一。特別是在美、德、日、法、意、西、英等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，球閥的使用非常廣泛，使用品種和數(shù)量仍在繼續(xù)擴(kuò)大，并向高溫、高壓、大口經(jīng)、高密封性、長(zhǎng)壽命、優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能以及一閥多功能方向發(fā)展，其可靠性及其他性能指標(biāo)均達(dá)到較高水平，并已部分取代閘閥、截止閥、節(jié)流閥。它在航天、石油化工、長(zhǎng)輸管線、輕工食品、建筑等許多方

13、面都得到了廣泛的應(yīng)用。閥體是球閥的主要承載結(jié)構(gòu)，具有幾何形狀復(fù)雜、作用載荷復(fù)雜、支撐結(jié)構(gòu)和約束復(fù)雜的特點(diǎn)。閥體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否合理，將直接影響球閥的使用性能。因此，在對(duì)球閥進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析時(shí)，其主要的分析部件就是閥體。球閥閥體的結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算主要有兩種方法:經(jīng)典力學(xué)方法度差，影響球閥結(jié)構(gòu)的合理化和可靠性。有限元法是在近幾年代發(fā)展起來的強(qiáng)有力的數(shù)值分析方法，它通過計(jì)算機(jī)實(shí)體建模對(duì)閥體結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)特性分析，找出其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，從而進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。它使復(fù)雜的工程分析問題迎刃而解，而且由于分析軟件和計(jì)算機(jī)硬件處理技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算效率高，實(shí)際應(yīng)用越來越廣泛。目前，國內(nèi)外在結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)領(lǐng)域的研究十分活

14、躍，特別是美國、西歐等一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，十分重視關(guān)于結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)涉及問題的研究，并將其列為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。而我國在這一領(lǐng)域的研究還比較落后。結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的內(nèi)容十分豐富，涉及現(xiàn)代動(dòng)態(tài)分析方法、計(jì)算機(jī)技術(shù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)力學(xué)理論、設(shè)計(jì)方法學(xué)等眾多學(xué)科范圍，目前還沒有形成一套完整的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理論方法和體系。結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括兩個(gè)方面：一是建立一個(gè)切合實(shí)際的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型；二是選擇有效的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法。其過程是：對(duì)滿足工作性能要求的產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)圖樣或需要改進(jìn)的產(chǎn)品實(shí)物進(jìn)行力學(xué)建模，并作動(dòng)態(tài)特性分析，然后根據(jù)實(shí)際情況，給出其動(dòng)態(tài)特性的要求或預(yù)定的動(dòng)態(tài)射擊目標(biāo)再按結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的“正”、“逆

15、”問題求解其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)或進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改。我國控制閥行業(yè)要發(fā)展就一定要實(shí)施技術(shù)創(chuàng)新，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，要大力研制開發(fā)一些技術(shù)含量高、勞動(dòng)附加值高、具有國際領(lǐng)先水平的控制閥產(chǎn)品，以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)對(duì)控制閥的需求。有限元分析方法在國內(nèi)已開始普遍應(yīng)用于球閥閥體的結(jié)構(gòu)分析，研究方向也由單純靜力分析向參數(shù)化建模、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和動(dòng)態(tài)特性等擴(kuò)展，而且將有限元分析計(jì)算與試驗(yàn)研究相結(jié)合，呈現(xiàn)多樣化的局面。如江蘇工業(yè)學(xué)院的張鎖龍采用有限元法對(duì)球閥閥體進(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的分析，肖俊建利用有限元法建立球閥的動(dòng)態(tài)模型并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，趙磊生、劉克銘、張力鈞、劉琳琳等都利用有限元法對(duì)不同類型的控制閥進(jìn)行了仿真設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的分析?？?/p>

16、以看出，目前，國內(nèi)己經(jīng)把有限元法作為控制閥的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析的重要手段，球閥各部分結(jié)構(gòu)的有限元分析模型更趨復(fù)雜、完善，計(jì)算結(jié)果精度愈來愈好，成為球閥結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的主流工具。 1. 2本設(shè)計(jì)的意義、內(nèi)容、目的與任務(wù)為提高教學(xué)質(zhì)量，在機(jī)械專業(yè)教學(xué)上各學(xué)校加大教學(xué)設(shè)備上的投資經(jīng)費(fèi)。購買更多的實(shí)體教具等教學(xué)模型以供教學(xué)應(yīng)用。隨著教學(xué)手段的不斷改進(jìn)，多媒體課件越來越多地應(yīng)用于教學(xué)。電子教具也應(yīng)運(yùn)而生，利用軟件制作的三維電子教具既不需要花費(fèi)任何費(fèi)用成本又能達(dá)到觀看立體形狀的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)還可以省去存放實(shí)體教具的空間，教師上課便于攜帶。本次設(shè)計(jì)就是基于學(xué)校以前購買的球閥實(shí)體教具利用軟件制作三維電子教具，

17、制作出的電子教具日后可應(yīng)用于學(xué)校的機(jī)械專業(yè)的教學(xué)，起到實(shí)體教具的效果，為學(xué)校節(jié)約開支又能提高教學(xué)水平。另外通過這樣的實(shí)踐環(huán)節(jié)，能夠更多地了解測(cè)繪儀器的使用方法，零部件的測(cè)繪方法，綜合運(yùn)用所學(xué)過的相關(guān)知識(shí)，提高解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)更能夠培養(yǎng)不斷學(xué)習(xí)，不斷探索，不斷更新儲(chǔ)備知識(shí)庫的能力。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是在簡(jiǎn)要介紹球閥基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用已掌握的機(jī)械設(shè)計(jì)、公差測(cè)量、機(jī)械制圖、PRO/E、CAD等知識(shí)對(duì)其進(jìn)行測(cè)繪建模。應(yīng)用各種相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器對(duì)其各個(gè)零部件的尺寸進(jìn)行測(cè)量，選用適當(dāng)?shù)臋C(jī)件表達(dá)方法確定視圖的表達(dá)形式，并運(yùn)用所學(xué)CAD、PRO/E知識(shí)繪制零件圖裝配圖；參閱相關(guān)技術(shù)資料，確定適當(dāng)?shù)某叽?/p>

18、公差和表面結(jié)構(gòu)等技術(shù)要求；按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注尺寸，使標(biāo)注出的尺寸正確、齊全、清晰、合理。爭(zhēng)取繪制出較為完美的球閥二維零件圖和裝配圖、三維實(shí)體零件圖、裝配圖、爆炸圖來。本設(shè)計(jì)的目的是讓自己：1了解球閥的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。2掌握球閥零部件測(cè)繪的方法和過程。3掌握繪制球閥零件草圖的基本技能。4掌握零件的表達(dá)方法及尺寸標(biāo)注。5掌握裝配圖的表達(dá)方法和提升繪制裝配圖的能力。本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：1運(yùn)用測(cè)量工具對(duì)球閥各零部件進(jìn)行測(cè)量，提高自己運(yùn)用各種量具進(jìn)行測(cè)量的能力。2用CAD軟件繪制出各零部件的標(biāo)準(zhǔn)視圖和裝配圖并正確標(biāo)注，要求熟練運(yùn)用CAD技術(shù)。3用PRO/E軟件繪制出各零部件的實(shí)物圖和裝配圖，掌握并

19、運(yùn)用好PRO/E。希望通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)：1嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、勇于創(chuàng)新、敢于探索、實(shí)事求是、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。2掌握球閥的設(shè)計(jì)原理、工作原理，進(jìn)而具有綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，研究、改進(jìn)及開發(fā)球閥的能力。3具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。4掌握典型球閥的實(shí)驗(yàn)方法，并獲得實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練；5了解國家當(dāng)前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并對(duì)球閥設(shè)計(jì)的新發(fā)展有所了解。 在本設(shè)計(jì)過程中，要綜合運(yùn)用先修課程中所學(xué)的有關(guān)知識(shí)與技能，結(jié)合自己在學(xué)校所掌握的知識(shí)逐步提高自己的理論水平、構(gòu)思能力、洞察力和判斷力，特別是不斷的汲取、融匯與分析問題及解決問題的能力，為自己將來從事相關(guān)行業(yè)打下寬廣而堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

20、改革開放三十余載，我們的祖國發(fā)生了巨大的變化，正在朝著更高、更快、更強(qiáng)的方向邁進(jìn)。與此同時(shí)，我國正在大力推進(jìn)科教興國和科技創(chuàng)新的重要舉措。值此歷史佳遇，必將努力學(xué)好機(jī)械專業(yè)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，并在此基礎(chǔ)上，刻苦鉆研，努力奮斗，不斷推陳出新，為國家的科技繁榮做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)！第二章 球閥的簡(jiǎn)單分析2.1球閥的功用和用途由于球閥通常用橡膠、尼龍和聚四氟乙烯作為閥座密封圈材料，因此它的使用溫度受到閥座密封圈材料的限制。球閥的截止作用是靠金屬球體在介質(zhì)的作用下，于塑料閥座之間相互壓緊來完成的（浮動(dòng)球球閥）。閥座密封圈在一定的接觸壓力作用下，局部地區(qū)發(fā)生彈塑變形。這一變形可以補(bǔ)償球體的制造精度

21、和表面粗糙度，保證球閥的密封性能。 又由于球閥的閥座密封圈通常采用塑料制成，故在選擇球閥的結(jié)構(gòu)和性能上，要考慮球閥的耐火和防火，特別是在石油、化工、冶金等部門，在易燃、易爆介質(zhì)的設(shè)備和管路系統(tǒng)中使用球閥，更應(yīng)注意耐火和防火。 通常，在雙位調(diào)節(jié)、密封性能嚴(yán)格、泥漿、磨損、縮口通道、啟閉動(dòng)作迅速（1/4轉(zhuǎn)啟閉）、高壓截止（壓差大）、低噪聲、有氣穴和氣化現(xiàn)象、向大氣少量滲漏，操作力矩小、流體阻力小的管路系統(tǒng)中，推薦使用球閥。 球閥也適用于輕型結(jié)構(gòu)、低壓截止（壓差?。?、腐蝕性介質(zhì)的管路系統(tǒng)中。在低溫（深冷）裝置和管路系統(tǒng)中也可選用球閥。在冶金行業(yè)的氧氣管路系統(tǒng)中，需使用經(jīng)過嚴(yán)格脫脂處理的球閥。在輸油管

22、線和輸氣管線中的主管線需埋設(shè)在地下時(shí)，需使用全通徑焊接式球閥。在要求具有調(diào)節(jié)性能時(shí)，需選用帶V形開口的專用結(jié)構(gòu)的球閥。在石油、石油化工、化工、電力、城市建設(shè)中，工作溫度在200度以上的管路系統(tǒng)可選用金屬對(duì)金屬密封的球閥。2.2球閥的工作原理球閥的工作原理是靠旋轉(zhuǎn)球體來使暢通或閉塞。球閥開關(guān)輕便，體積小，可以做成很大口徑，密封可靠，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，維修方便，密封面與球面常在閉合狀態(tài)，不易被介質(zhì)沖蝕，在各行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。球閥有兩種口徑的結(jié)構(gòu)形式，球體通孔的直徑等于管道的內(nèi)經(jīng)，這種球閥稱全通經(jīng)球閥。通孔的直徑略小于管道的內(nèi)經(jīng)，稱縮經(jīng)球閥。此次設(shè)計(jì)的是全通徑軟密封球閥。設(shè)計(jì)固定球閥應(yīng)考慮殼體剛度強(qiáng)度、

23、閥桿強(qiáng)度、中法蘭強(qiáng)度、填料高度等力學(xué)性能。還應(yīng)考慮使用年限、防火、防靜電、外觀及便于制造、安裝使用、維修等特點(diǎn)。2.3球閥的主要特點(diǎn)球閥的主要特點(diǎn)是本身結(jié)構(gòu)緊湊，密封可靠，流體阻力小，維修方便。球面常在閉合狀態(tài)，不易被介質(zhì)沖蝕，易于操作和維修，適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質(zhì)，而且還適用于工作條件惡劣的介質(zhì)，如氧氣、過氧化氫、甲烷和乙烯等，在各行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。球閥閥體可以是整體的，也可以是組合式的。優(yōu)點(diǎn)： 1流體阻力小。一般有縮經(jīng)和全通徑兩種結(jié)構(gòu)。無論哪種結(jié)構(gòu)，球閥的流阻系數(shù)都是很小的。特別是全通經(jīng)球閥，由于其通道直徑等于管道內(nèi)經(jīng)，故在所有閥門中，這種閥門的流阻是最小的。2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

24、、體積小、重量輕。 3緊密可靠，兩個(gè)密封面，而且目前球閥的密封面材料廣泛使用各種塑料，密封性好，能實(shí)現(xiàn)完全密封。在真空系統(tǒng)中也已廣泛使用。 4啟閉迅速球閥在一般情況下只需要轉(zhuǎn)動(dòng)90°就可完成了全開或全關(guān)動(dòng)作，所以很容易實(shí)現(xiàn)啟閉，啟閉時(shí)間少，便于遠(yuǎn)距離的控制。 5維修方便，球閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封圈一般都是活動(dòng)的，拆卸更換都比較方便。 6在全開或全閉時(shí)，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，介質(zhì)通過時(shí)，不會(huì)引起閥門密封面的侵蝕。 7適用范圍廣，通徑從小到幾毫米，大到幾米，從高真空至高壓力都可應(yīng)用。8可靠性高。閥的可靠性高主要的原因是：1、球體與閥座是硬密封所以密封圈不會(huì)因高溫而融化，可以在高溫的工作

25、條件下適用。2、閥桿設(shè)計(jì)成在工作環(huán)境中拆去填料壓蓋閥桿不會(huì)飛出的結(jié)構(gòu)，消除了填料壓蓋松開而飛出的事故隱患；3、采用防靜電裝置，適用于輸送石油、天然氣、煤氣的管線。9由于球閥在啟閉過程中有擦拭性，所以可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)中。缺點(diǎn)：10.加工精度高，造價(jià)昂貴，高溫中不易使用。第三章 球閥的拆卸3.1 測(cè)繪前的準(zhǔn)備及測(cè)繪步驟3.1.1測(cè)繪前的準(zhǔn)備工作全面細(xì)致地了解測(cè)繪對(duì)象的用途、性能、工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及裝配關(guān)系等，了解測(cè)繪目的和任務(wù)，在組織、資料、場(chǎng)地、工具等方面做好充分準(zhǔn)備。進(jìn)行測(cè)繪時(shí)主要的測(cè)量工具有：游標(biāo)卡尺、鋼直尺、螺紋規(guī)、圓弧規(guī)、以及內(nèi)外卡鉗等等。如圖2-1為幾種常用的測(cè)量工具。圖

26、2-1 測(cè)量工具圖3.1.2測(cè)繪主要步驟1拆卸零部件對(duì)測(cè)繪的零部件進(jìn)行拆卸，弄清被測(cè)零部件的工作原理和結(jié)構(gòu)形狀，并對(duì)零件進(jìn)行記錄、分組和編號(hào)2繪制零部件草圖進(jìn)行測(cè)量裝配體中除標(biāo)準(zhǔn)件外的每一個(gè)零件，應(yīng)根據(jù)零件內(nèi)、外結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇合適的表達(dá)方案畫出零件草圖。3繪制裝配示意圖根據(jù)所拆卸的零件間的位置裝配關(guān)系，繪制球閥的裝配示意圖，以供回裝零件和畫裝配圖使用。4測(cè)量零部件用相應(yīng)的量具對(duì)拆卸后的零件進(jìn)行測(cè)量，得到零件的尺寸和相關(guān)參數(shù)，并標(biāo)注在草圖上，通過查閱資料確定零件符合國家標(biāo)準(zhǔn)的尺寸和相應(yīng)的技術(shù)要求。5繪制裝配草圖根據(jù)裝配示意圖和零件草圖繪制裝配草圖。6繪制標(biāo)準(zhǔn)圖樣用CAD軟件根據(jù)所測(cè)量的零部件尺寸

27、進(jìn)行繪圖，包括二維零件圖和裝配圖。嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。7繪制實(shí)物圖用PRO/E軟件根據(jù)所有的零件尺寸進(jìn)行繪制零件實(shí)體圖，最終裝配成一個(gè)完整的球閥裝配實(shí)體圖，另外根據(jù)裝配實(shí)體圖繪制爆炸圖。32球閥的拆卸要求拆卸零部件是為了準(zhǔn)確方便的進(jìn)行零件上有關(guān)尺寸的測(cè)量及形位公差、表面粗糙度和表面硬度的測(cè)定，以確定相應(yīng)的技術(shù)要求。拆卸時(shí)的要求：遵循“恢復(fù)原機(jī)”的原則，按照裝配關(guān)系和裝配方式選擇正確的拆卸方法。在開始拆卸時(shí)就應(yīng)該考慮到再裝配時(shí)要與原機(jī)相同，即保證原機(jī)的完整性、準(zhǔn)確度和密封性等。33球閥拆卸時(shí)注意事項(xiàng)1選擇合理的拆卸步驟。機(jī)械設(shè)備的拆卸順序，一般是由附件到主機(jī)、由外部到內(nèi)部、由上到下進(jìn)行拆卸，不

28、能盲目亂拆亂卸。2對(duì)零件編號(hào)和作標(biāo)記。拆卸時(shí)應(yīng)對(duì)每個(gè)零件命名并作標(biāo)記，按拆卸順序分組擺好并進(jìn)行編號(hào)。編號(hào)時(shí)可采用雙面膠紙，將雙面膠紙的一面貼于零件上，另一面貼上白紙，在白紙上寫上組號(hào)和零件號(hào)。也可用數(shù)碼相機(jī)將拆卸的過程拍攝下來備用。3正確放置零部件。拆下的部件和零件（如閥體、閥門、螺栓、螺母、墊片等）必須有次序、有規(guī)則地按原來的裝配順序放置在木架、木箱或零件盤內(nèi)，對(duì)精密的零件應(yīng)小心安放并包扎好，以防彎曲變形和碰傷。切不可將零件雜亂的堆放，使相似的零件混在一起，甚至遺失。這樣重新裝配時(shí)裝錯(cuò)或裝反，造成不必要的返工甚至無法裝配。4做好記錄。拆卸記錄必須詳細(xì)具體，對(duì)每一拆卸步驟應(yīng)逐條記錄并整理出裝配

29、注意事項(xiàng)，尤其要注意裝配時(shí)的相對(duì)位置，在記錄本上繪制裝配位置，連接草圖幫助記憶，力求記清每個(gè)零件的拆卸順序和位置，以備重新組裝。對(duì)復(fù)雜組件，最好在拆卸前做好照相記錄。對(duì)在裝配中有一定的嚙合位置、調(diào)整位置的零部件，應(yīng)先測(cè)量、鑒定，標(biāo)出記號(hào)，并詳細(xì)記錄。本球閥的拆卸順序如下所示：（1）拆卸扳手，標(biāo)序號(hào)為1。（2）拆卸閥蓋，拆下零件共四件，標(biāo)螺栓序號(hào)為2，墊圈序號(hào)為3，閥蓋為4，密封圈列為其他零件。（3）拆卸閥體，拆下零件共六件，標(biāo)閥芯序號(hào)為5，閥桿序號(hào)為6，壓緊套序號(hào)為7，閥體序號(hào)為8，填料和密封墊圈列為其他零件。第四章 零部件的測(cè)繪 41扳手的測(cè)繪扳手的作用主要是用于打開或閉合球閥，也可用于調(diào)整

30、流量大小。扳手是長(zhǎng)度方向不在同一平面內(nèi)的零件。測(cè)量扳手過程中用到了游標(biāo)卡尺、高度尺、和角度尺。游標(biāo)卡尺用內(nèi)測(cè)量爪測(cè)量外形尺寸，用外測(cè)量爪測(cè)量?jī)?nèi)方孔尺寸。高度尺測(cè)量整個(gè)扳手的高度，將扳手平放在平板上進(jìn)行測(cè)量。角度尺測(cè)量扳手折彎處的角度。然后通過標(biāo)準(zhǔn)件比較得出各表面的表面粗糙度，再經(jīng)過查閱資料得出圓整后扳手的尺寸。具體如下表4-1：表4-1 扳手各處尺寸名稱尺寸名稱尺寸手柄寬度26mm手柄厚度8mm手柄尾部圓弧半徑R13mm頭部厚度16mm頭部臺(tái)階高度2mm頭部方形孔寬度10×10mm頭部圓直徑38mm折彎處角度45°注：本件所有表面粗糙度為Ra25，材料為Al。有了測(cè)量得到的

31、尺寸后，通過CAD軟件繪制出其零件圖（見圖4-1），用PRO/E繪制其實(shí)物圖（見圖4-2）。在此過程中必須運(yùn)用好所學(xué)的CAD和PRO/E基礎(chǔ)進(jìn)行繪制。設(shè)置圖形單位、圖形界限、工具欄、圖層、線型、文字樣式、標(biāo)注樣式、表格樣式、顏色、捕捉追蹤、制作標(biāo)題欄等。圖4-1 扳手零件圖圖4-2 扳手實(shí)物圖42螺栓的測(cè)繪螺栓用于連接閥體和閥蓋，并固定兩者的位置。根據(jù)此螺栓的作用主要是用來承受力可知其為粗牙螺紋，根據(jù)拆裝螺栓的過程可知其為右旋螺紋，通過目視判斷其為單線螺紋。測(cè)量螺栓用到游標(biāo)卡尺、螺紋規(guī)和鋼尺；游標(biāo)卡尺測(cè)量各輪廓尺寸，鋼尺測(cè)量牙型長(zhǎng)度。因?yàn)槠錇闃?biāo)準(zhǔn)件，所以只需測(cè)量其出大徑便可根據(jù)公式計(jì)算出其小徑

32、，在這里采用模糊計(jì)算法：d1=d×0.85。也可用螺紋規(guī)測(cè)量，螺紋規(guī)的使用方法如圖4-3。測(cè)繪具體尺寸見下表4-2：表4-2 螺栓各處尺寸名稱尺寸名稱尺寸螺栓總長(zhǎng)36mm六棱螺栓頭厚度6mm牙型長(zhǎng)度27mm六棱頭凹槽深度2mm螺紋大徑10mm凹槽底圓直徑13mm六棱頭對(duì)邊寬度17mm注：其材料為35號(hào)鋼。圖4-3 螺紋規(guī)的使用圖4-4圖4-5分別為零件圖和實(shí)物圖：圖4-4 螺栓零件圖圖4-5 螺栓實(shí)物圖43墊圈的測(cè)繪墊圈在螺紋連接中起的是防松作用，使螺栓與閥體間軸向力增大，屬于摩擦防松的一種。墊圈是標(biāo)準(zhǔn)件。測(cè)量墊圈用到游標(biāo)卡尺，外圓用內(nèi)測(cè)量爪測(cè)量，內(nèi)孔用外測(cè)量爪測(cè)量。所得尺寸在國家標(biāo)

33、準(zhǔn)中查找、規(guī)整，找出其標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)。特別要指出的是，在這次墊圈的測(cè)繪中，為了方便裝配，經(jīng)過指導(dǎo)老師指導(dǎo)，將不在同一平面的彈簧墊圈簡(jiǎn)畫成在同一平面的普通墊圈。測(cè)量墊圈內(nèi)徑尺寸為10mm，外徑尺寸為15mm，厚度為2mm。經(jīng)查國標(biāo)得到其標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為：GB/T93 10。材料為：35。圖4-6 墊圈零件圖圖4-7為墊圈實(shí)物圖44閥蓋的測(cè)繪閥蓋的用途有兩個(gè)：一是給閥桿定位，保證閥桿正常傳動(dòng)開關(guān)。二是密封作用，具有一定的強(qiáng)度，防止內(nèi)部的流體流出。閥蓋的測(cè)量主要是用游標(biāo)卡尺進(jìn)行的，游標(biāo)卡尺可測(cè)量出外形尺寸、內(nèi)孔尺寸和孔距之間的距離。因?yàn)橥庑螌挾确较蚩缇噍^大，高度方向游標(biāo)卡尺不能測(cè)量，所以采用高度尺進(jìn)行測(cè)量。因閥

34、蓋上螺紋主要用于密封，所以此螺紋為細(xì)牙螺紋，用螺紋規(guī)測(cè)量出螺距后確定此螺紋的代號(hào)。由于閥蓋有密封作用，所以對(duì)內(nèi)部表面質(zhì)量要求較高，通過標(biāo)準(zhǔn)試樣對(duì)比可得出各表面的表面質(zhì)量。在此零件的測(cè)繪過程中需要參閱許多資料來確定其尺寸精度。又因?yàn)槠錇殍T造件，鑄造圓角需要用圓弧規(guī)測(cè)量。具體尺寸見下表4-3：表4-3 閥蓋各處尺寸名稱尺寸名稱尺寸閥蓋寬度76mm連接孔中心距56mm螺栓連接孔直徑10mm閥蓋圓弧半徑R10mm臺(tái)階軸直徑小41mm臺(tái)階軸直徑中50mm臺(tái)階軸直徑大53mm臺(tái)階軸端內(nèi)孔直徑35mm臺(tái)階軸端內(nèi)孔深度7mm通孔直徑20mm螺紋端內(nèi)孔直徑28mm螺紋端內(nèi)孔深度4mm螺紋代號(hào)M36X2端蓋總厚度

35、48mm螺紋退刀槽直徑32mm閥蓋最寬處厚度12mm注：材料為Al。圖4-8為其零件圖，途中Z=Ra25,Y=Ra12.5。圖4-9為其實(shí)物圖：圖4-7 閥蓋零件圖圖4-9 閥蓋實(shí)物圖45閥芯的測(cè)繪閥芯是控制流體通斷的重要零件，用游標(biāo)卡尺測(cè)量所得尺寸：閥芯直徑S40mm，內(nèi)孔直徑20mm，槽底距最遠(yuǎn)端距離34mm，槽寬8mm，內(nèi)孔兩端距離32mm。零件圖見圖4-10，實(shí)物圖見圖4-11：圖4-10 閥芯零件圖圖4-11 閥芯實(shí)物圖46閥桿的測(cè)繪閥桿是連接扳手與閥芯的零件，測(cè)量主要用游標(biāo)卡尺和圓弧規(guī)。測(cè)量尺寸見表4-4：表4-4 閥桿各處測(cè)量尺寸名稱尺寸名稱尺寸閥桿總長(zhǎng)60mm大圓柱直徑18mm

36、小圓柱直徑14mm銑方平面寬度10X10mm銑方平面長(zhǎng)度21mm大圓柱厚度12mm閥桿頭部寬度8mm頭部深度8mm頭部球半徑SR20注：其材料為Al。圖4-12為閥桿零件圖，實(shí)物圖見圖4-13：圖4-12 閥桿零件圖圖4-13 閥桿實(shí)物圖47壓緊套的測(cè)繪壓緊套是套在閥桿上，通過螺紋與閥體固定并對(duì)閥桿施加力的零件。壓緊套雖然體積較小，但技術(shù)要求、質(zhì)量要求較高，加工比較困難。主要還是通過游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量，配合螺紋規(guī)測(cè)量螺紋。測(cè)量尺寸見表4-5：表4-5 壓緊套各處測(cè)量尺寸名稱尺寸名稱尺寸總長(zhǎng)14mm內(nèi)臺(tái)階高度4mm內(nèi)臺(tái)階直徑16mm內(nèi)孔直徑14mm槽寬4mm外圓直徑22mm外圓長(zhǎng)度3mm螺紋代號(hào)M

37、24X15注：材料為Al。圖4-15為實(shí)物圖：圖4-14 壓緊套零件圖48閥體的測(cè)繪閥體是球閥的最重要部件，結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，加工難度最高，尺寸多而且不容易測(cè)量。測(cè)量閥體用到了：游標(biāo)卡尺、鋼尺、內(nèi)卡鉗、高度尺、螺紋規(guī)等。特別要說明的是：內(nèi)卡鉗是間接測(cè)量工具，只能與鋼尺配合使用，主要是用來測(cè)量游標(biāo)卡尺測(cè)量不到的深孔。因尺寸繁多，在這里不一一列出，詳見表4-6：表4-6 閥體的測(cè)量尺寸（部分）名稱尺寸名稱尺寸總高76mm外螺紋代號(hào)M36X2小內(nèi)螺紋代號(hào)M10小內(nèi)螺紋間距56mm閥體最大內(nèi)孔直徑44mm外螺紋端處內(nèi)孔直徑20mm扳手配合處臺(tái)階高度3mm填料放置處內(nèi)孔直徑22mm閥體外圓柱直徑54mm安放密封圈處直徑35mm圖4-16 閥體零件圖圖4-17 閥體實(shí)物圖 49密封圈的測(cè)繪密封圈在球閥中起密封作用，填料還有傳力的作用。密封圈零件圖見圖4-18，密封圈零件圖見圖4-19，圖4-18 密封圈零件圖圖4-20 密封圈實(shí)物圖410填料的測(cè)繪填料在球閥中起密封作用填料,還有傳力的作用. 填料實(shí)物圖見圖4-20；填料填料實(shí)物圖見圖4-20填料實(shí)物圖第五章球閥的裝配51零件圖的裝配裝配圖是表達(dá)機(jī)器、部件或組