Z90型電動閥門裝置及數(shù)控加工工藝的設(shè)計

1、摘 要本畢業(yè)設(shè)計主要是設(shè)計Z90型電動閥門裝置的主要零部件以及關(guān)鍵零部件的數(shù)控加工工藝。Z90型電動閥門裝置具有功能全、性能可靠、控制系統(tǒng)先進(jìn)、體積小、重量輕、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。廣泛用于電力、冶金、石油、化工造紙、污水處理等部門。用以控制閥門的開啟、關(guān)閉和調(diào)節(jié)，可遠(yuǎn)距離控制，也可現(xiàn)場操作。Z90型電動閥門裝置廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工、造紙、造船、消防、供水、環(huán)保等眾多行業(yè)。 是閥門實(shí)行遠(yuǎn)程控制、集中控制和自動控制必不可少的驅(qū)動裝置。 目 錄第一章 課題簡介11.1 Z90型電動閥門概述11.2 本文的設(shè)計思路1第二章 Z90型電動閥門的結(jié)構(gòu)及工作原理概述22.1 Z90型電動閥門的結(jié)

2、構(gòu)22.2 Z90型電動閥門的工作原理22.3 Z90型電動閥門裝置的原始性能參數(shù)2第三章 Z90型電動閥門裝置主要零部件的設(shè)計33.1 齒輪的設(shè)計33.1.1 選擇齒輪材料及熱處理方法33.1.2 計算齒輪的許用應(yīng)力33.1.3 齒輪的幾何尺寸計算33.1.4 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度的計算43.1.5 校核齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度53.1.6 齒輪的實(shí)際圓周速度63.1.7 計算嚙合力63.1.8 電動機(jī)的選擇63.2 軸的設(shè)計73.2.1 選用軸的材料和初步估算軸徑73.2.2 軸上受力分析73.2.3 確定危險截面并計算安全系數(shù)73.3 軸承的壽命計算103.3.1 計算內(nèi)部軸向力S113.3.2

3、 計算實(shí)際軸向力113.3.3 取系數(shù)X、Y值113.3.4 計算當(dāng)量載荷P113.3.5 計算軸承額定壽命L123.4選用鍵并校核強(qiáng)度123.4.1 輸出軸上安裝齒輪處選用鍵的內(nèi)型123.4.2 電機(jī)齒輪固定鍵的內(nèi)型133.5箱體的設(shè)計133.6齒輪和軸的潤滑油的選擇133.7工件壓機(jī)構(gòu)緊及夾具143.8電器元件及控制機(jī)構(gòu)15第四章 關(guān)鍵零部件的數(shù)控加工工藝設(shè)計184.1 概述184.1.1 數(shù)控加工工藝的概念194.1.2 數(shù)控加工工藝特點(diǎn)204.1.3 數(shù)控加工的工藝適應(yīng)性204.1.4 數(shù)控加工零件的工藝性分析214.2 數(shù)控加工工藝224.2.1 零件圖樣工藝分析224.2.2 制定

4、工藝過程234.2.3 選擇刀具234.2.4 確定切削用量234.3 三維造型及CAM模擬加工23第五章 本文小結(jié)25參考文獻(xiàn)26致 謝278第一章 課題簡介閥門電動裝置是閥門的驅(qū)動裝置，用以驅(qū)動和控制閥門的開啟和關(guān)閉。Z90型電動閥門裝置的工作原理是通過齒輪傳動來實(shí)現(xiàn)的，是二級齒輪傳動，即先由電機(jī)齒輪帶動蝸桿齒輪，帶動蝸桿，經(jīng)過手柄帶動撥環(huán),使支桿銷直立上檔,再由蝸桿帶動蝸輪，帶動輸出軸，而輸出軸的轉(zhuǎn)動帶動了軸上的大傘齒輪，再由大傘齒輪帶動小傘齒輪（即中轉(zhuǎn)齒輪），再帶動電器部分的行程開關(guān)上的小齒輪，經(jīng)電器部分來完成工作。廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工、造紙、造船、消防、供水、環(huán)保等眾多行

5、業(yè)。 是閥門實(shí)行遠(yuǎn)程控制、集中控制和自動控制必不可少的驅(qū)動裝置。1.1 Z90型電動閥門概述Z90型電動閥門裝置，通稱為多回轉(zhuǎn)閥門電動裝置，適用于閥瓣做直線運(yùn)動的閥門，如閘閥、截止閥、隔膜閥、水閘閥等。它用于閥門的開啟、關(guān)閉或調(diào)節(jié)，是對閥門實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控、集控和自控必不可少的驅(qū)動裝置。他們具有功能全、性能可靠、控制系統(tǒng)先進(jìn)、體積小、重量輕、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)，廣泛用于電力、冶金、石油、化工造紙、污水處理等部門。1.2 本文的設(shè)計思路由于Z90型電動閥門裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大部分都采用齒輪傳動來完成，所以本文設(shè)計上先應(yīng)從齒輪著手，再確定電動機(jī)的型號，再確定軸，軸承，鍵，以及工件機(jī)構(gòu)和夾具的設(shè)計。最后對關(guān)鍵零

6、部件的數(shù)控加工工藝進(jìn)行了設(shè)計。第二章 Z90型電動閥門的結(jié)構(gòu)及工作原理概述2.1 Z90型電動閥門的結(jié)構(gòu)Z90型電動閥門裝置由六個部分組成，即電機(jī)、減速箱、控制機(jī)構(gòu)、手一電動切換機(jī)構(gòu)、手輪部件及電器部分。2.2 Z90型電動閥門的工作原理Z90型電動閥門裝置的工作原理是通過齒輪傳動來實(shí)現(xiàn)的，是二級齒輪傳動，即先由電機(jī)齒輪帶動蝸桿齒輪，帶動蝸桿，經(jīng)過手柄帶動撥環(huán),使支桿銷直立上檔,再由蝸桿帶動蝸輪，帶動輸出軸，而輸出軸的轉(zhuǎn)動帶動了軸上的大傘齒輪，再由大傘齒輪帶動小傘齒輪（即中轉(zhuǎn)齒輪），再帶動電器部分的行程開關(guān)上的小齒輪，經(jīng)電器部分來完成工作。2.3 Z90型電動閥門裝置的原始性能參數(shù)1電動閥門裝

7、置公稱轉(zhuǎn)矩為900Nm。2最大控制轉(zhuǎn)矩為1350 Nm。3最小控制轉(zhuǎn)矩為450 Nm。4允許通過的閥桿直徑為60mm5輸出轉(zhuǎn)速為24rmin。6電機(jī)功率為2.2KW。7電動閥門裝置的重量為128kg。第三章 Z90型電動閥門裝置主要零部件的設(shè)計3.1 齒輪的設(shè)計3.1.1 選擇齒輪材料及熱處理方法根據(jù)工作要求，選用多齒輪傳動。在箱體內(nèi)，沒有特殊要求，從降低成本、減小結(jié)構(gòu)尺寸和易于選材的原則出發(fā)，決定蝸桿齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為217255HBS。3.1.2 計算齒輪的許用應(yīng)力1）計算許用接觸應(yīng)力查教材，得齒輪的接觸疲勞極限別為：齒輪（217255）1=580MPa1= Zn1×

8、1/ S=580/1.1=527.3 Mpa2）計算許用彎曲應(yīng)力由教材查得：齒輪（217255HBS）（2）數(shù)控車床：粗車兩段外圓面達(dá)160.5×35和145.5×35。（3）數(shù)控車床：精車145.5和160.5兩段外圓面。（4）數(shù)控車床：倒角2mm。4.2.3 選擇刀具根據(jù)工件的材料采用硬質(zhì)合金刀具，其切削工具鋼時宜采用切削鋼時較低的切削速度。切削用量選用的規(guī)律是：工件材料的硬度愈高經(jīng)濟(jì)切削速度愈低；粗加工時背吃刀量和進(jìn)給量大，切削速度低；精加工時背吃刀量和進(jìn)給量小，切削速度高。4.2.4 確定切削用量切削用量根據(jù)工件材料、刀具材料及圖樣要求選取。所選參數(shù)詳見機(jī)械加工工序

9、卡片。4.3 三維造型及CAM模擬加工根據(jù)前述的工藝措施，制定數(shù)控加工的主要工藝工藝過程。我選擇離合套作為三維造型設(shè)計的對象，（如圖6所示）在Solid Works軟件中進(jìn)行草圖繪制，再用旋轉(zhuǎn)功能得到三維造型圖，（見圖7，8所示）圖 6 離合套的三維造型設(shè)計圖7 離合套（1） 圖8 離合套（2）第五章 本文小結(jié)三年緊張而又愉快的大學(xué)即將接近尾聲了，在此，我將以一畢業(yè)設(shè)計來總結(jié)我三年所學(xué)的知識。我設(shè)計的課題是Z90型電動閥門裝置及關(guān)鍵零部件的數(shù)控加工工藝設(shè)計，這一次的設(shè)計使我對電動閥門的工作原理有了進(jìn)一步的認(rèn)識，從而了解了此類機(jī)械產(chǎn)品的一些內(nèi)部特征。在設(shè)計的過程中遇到了一些問題，在這些問題中我也

10、懊惱過，但還是靜下心來慢慢的回顧三年所學(xué)習(xí)的知識，通過自己的分析和老師的指導(dǎo)，這些問題得到了進(jìn)一步的解決。通過這次的畢業(yè)設(shè)計，使我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，和對所學(xué)知識鞏固的必要性，使我從中得到了一些啟發(fā)。這次畢業(yè)設(shè)計，將會在我以后的工作和生活中有所幫助。這次的畢業(yè)設(shè)計可以測試一個人的能力，我將會把它當(dāng)作一筆寶貴的財富。最后，謝謝學(xué)校三年來對我的教育和培養(yǎng)。在這畢業(yè)設(shè)計中讓我感觸最深的是要會靈活應(yīng)用。其實(shí)，我們大學(xué)三年學(xué)了不少東西，學(xué)的東西很多，但是都不是很精，知道是知道一點(diǎn)，但如果要問我該零件的原理或者用在哪里？怎么用？等等一系列的問題我都答不上來。通過了這次設(shè)計讓我對有些零部件有了一個籠統(tǒng)的概念

11、，至少知道如何去選用，如何裝配。從資料收集到模具總體結(jié)構(gòu)方案的擬定，從模具具體數(shù)據(jù)的設(shè)計計算到設(shè)計模具總體裝配圖以及零件圖的繪制，從三維輔助設(shè)計軟件進(jìn)行產(chǎn)品零件設(shè)計到模具的造型和仿真加工以及生成NC文件等全過程本人都盡力而為之，力求做得最好！在這次的畢業(yè)設(shè)計中，老師對我們提出的問題及困惑，總是不厭其煩的一一解答，并對我們的設(shè)計提出意見和建議，使我們在設(shè)計中不斷的完善，而且避免犯一些嚴(yán)重的錯誤，這些也是我們在平時根本學(xué)不到或不可能注意到的方面。由于我的知識水平有限，在設(shè)計過程中難免有不足甚至錯誤的地方，希望老師和同學(xué)能給我提出批評和建議！多謝指教！參考文獻(xiàn)1. 新編機(jī)械設(shè)計實(shí)用手冊-學(xué)苑出版社 蔡春源主編2. 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)-中國礦業(yè)大學(xué)出版社 張建中主編3. 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)教程-上海交通大學(xué)出版社 王家禾主編4. 機(jī)械加工工藝手冊-機(jī)械工業(yè)出版社 孟少農(nóng)編5. 機(jī)械零件設(shè)計手冊-冶金工業(yè)出版社6.