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1、方案的设计与选择节水龙头设计1 前言什么是节水龙头？水龙头自身具备“省减、限制、俭省”功能才可称“节水龙头”。节水属于社会概念，即水在使用的过程中，体现出“省减、限制、俭省”功能；龙头属于产品概念，即自来水水管放水的出口。1.2市面上的节水龙头目前，市面上所出售的节水水龙头，主要有陶瓷芯片式、变距式、自闭式等多种高新技术的新型水龙头。新型水龙头封闭严密，感应灵敏，关闭速度只有老式水龙头的1/10，节水效果显著。中国的节水龙头还处在发展阶段，在市场上流通的产品大多是一些引进的外国产品，或者是外国的产品直接进入中国市场。1.4.1 研究方向本毕业创新设计主要源于节约用水、避免浪费的社会需要。为了解
2、决上述两种情况，设计具有以下功能的节水龙头：1、圆珠笔按钮式开关：改变了传统旋转式或摇动式开闭水龙头方式，采用按钮开启关闭水龙头。解决了使用过程中关不严滴水漏水问题；而且更方便使用。2停水自闭：解决了用水时突然停水忘关水龙头或停水时打开水龙头见没水忘关造成水漫金山。3稳定流量：解决因水压不定因素造成的无形浪费。4增大出水面积 小流量下增大出水的水面积，更便于使用，节约用水。 方案的设计与选择3.1 设计方案1方案1：（见图3.1）结构简图如下所示图3.1 方案1原理功能图3.1.1 方案原理零件2固定在水龙头接管上，零件1可在零件2滑动来控制出水口的开闭。零件1上方加装一个圆珠笔按钮装置。零件
3、3可在水压下自由滑动来控制零件3与零件2的开度。如此图所示为停水状态。零件1处于开启状态，停水时零件3在无水压下被弹簧的弹力下向下移动并被具有始终向里趋势销卡死，即使此时来水，水压无法使零件3移动，因而无法开启水龙头。达到了停水自闭的功能。同时通过设计零件3和零件2的开度不同，在水压的作用下调节开度的大小。当水压正常时，开度适中，当水压过大时开度反而减小，达到了稳定流量的作用。3.1.2 方案1存在的问题此方案从原理上基本满足原理要求，但存在着许许多的问题。首先，零件的制造要求精度高，密封性好。这样无形中增加了水龙头的成本。其次在零件1与2，2与3之间相对运动时存在着压缩空气问题。经初步计算，
4、零件尺寸适当时压缩空气产生作用力很大。如果零件的尺寸设计很大时，虽压缩空气产生的作用力不大，但尺寸过大不符合实际。如果设计零件压缩空气的地方与外界大气压相通的话，就必须大大提高零件的加工精度，在水龙头使用一段时间后，由于运动产生磨损，配合间隙增大，降低密封性，水龙头的使用寿命缩短。再次，设计计算摩擦力，弹簧弹力时不好确定计算。总而言之，此方案原理可行但存在着许多不实用之处，加工成精度要求高，难以保证。3.2 设计方案2由于方案1存在着许多缺陷与不合理，因此放弃了方案1。经过了多天的努力终于想出了设计方案2,结构装配图3.2所示。3.2.1 原理简介水龙头打开时，在水压的作用下18向左移动，缺口
5、与入水口相通，（如图3.2所示）此图为停水时，水龙头处于开启状态。如果停水时18被向下的3顶死，此时即使水来了，入水口的水也无法流向出水口。水龙头使用时，3处于18的右腔，此时如果突然停水，18在弹簧2的作用下向右移动，3滑向18的左边腔，顶死18。此时如果忘了关闭水龙头，来水的时候，入水口的水也无法流向出水口。这样便达到了停水自闭的功能。同时在18的左边空间是与其上面空间相通的。当水龙头处于使用状态，水压对18又具有反馈作用，18能自动调节进水口流向出水口的流量。此水龙头的上部分是圆珠笔的按钮装置，其原理跟圆珠笔相同，在这就不详细介绍了。图3.2 方案2原理功能图3.2.3 方案评价方案2在
6、原理上实现了本次毕业设计的原理要求。此方案采用连杆活塞及橡胶垫片，橡胶套，使密封性能更好；加工的零部件精度无需要求太高，提高生产出率，大大降低生产成本。无论从加工工艺还是制造成本都是无可非议的。此方案还可把停水自闭功能部份去掉，制造成一个较低档次的节结束语4 方案的原理设计本章主要介绍方案2节水龙头的原理功能，创新点，使用说明。经过了方案的选择和改造，最后设计的新型节水龙头装配图4.1如下所去示：图4.1 原理装配图1壳体；2弹簧；3连动销；4阀盖；5销；6连杆活塞；7转子；8定子；9按柄；10按套；11弹簧；12密封圈；13密封垫；14阀座；15密封垫；16弹簧；17连动销座；18活塞；19
7、密封套4.1 方案原理（如上图4.1所示）4.1.1 圆珠笔按钮式开关新型节水龙头采用按钮式开关，其原理同按钮式圆珠笔，零件7、8、9、10组成按钮装置。按下去的时候，密封垫15与连杆活塞6分离，水龙头处于开启状态，按上来时正好相反，6与15闭合，水龙头处于关闭状态。这里面弹簧11的弹力一定要大于连杆活塞6的重力、摩擦力及拉拔连动销3锁入活塞左槽时的拉力。此设计有个优点，水龙头关闭时水压力越大密封性能越好。创新点：圆珠笔按钮式水龙头改变了传统旋转式或摇动式开闭水龙头方式，打破了现行龙头的启闭结构，变旋转运动为直线运动,一次性开启关闭水龙头。解决了使用过程中关不严滴水漏水问题。4.12 停水自闭
8、停水自闭功能是在停水时利用弹簧释2放出来的能量推动活塞18堵死进水口，在水龙头开启的状态下，连动销3往下移动，顶死活塞18，（上图4.1水龙头处于开启停水状态）。此时如果来水，水压并无法推动活塞18，水龙头处于开启状态亦不会出水，达到了停水自闭的功能。此时若需要用水，按下按钮关闭水龙头，连动销3在连杆活塞6及其的作用下向上被拔起，活塞18在水压力下被往左推。再按下按钮开启水龙头，此时连动销3并不会落到如图活塞18槽的位置而是偏向右边的槽，此时处于正常供水状态。弹簧13的弹力只需要在停水能使连动销3自动锁入活塞18左边槽即可。创新点：断水后，弹簧2迅速把活塞18推至阻塞位，水龙头在开启状态下连动
9、销3能自动锁死活塞18，使供水通路关闭。解决了用水时突然停水没关水龙头或停水时打开水龙头见没水忘关了问题。4.1.3稳定流量水龙头正常供水时，连动销3处于活塞18右边槽，并不影响活塞18的运动。活塞18左边腔亦是与其上方腔相通的，左边腔的水压对活塞18具有反作用，当供水压力增大时，左边腔的水压也跟着增大，加上弹簧2的作用，使活塞18右移，进水口与连杆活塞6腔通口面积减小，减小进水量；同理，当供水压力减小时，活塞左移，增大进水量。这样就达到了平衡出水量，起到了限流的作用。这里的弹簧2弹力只需略大于活塞18与腔的摩擦阻力即可，避免供水压力较小时无法正常用水。创新点：恒定出水量。解决因水压因素不定造
10、成的无形浪费。4.1.4增大出水面积增大出水面积其实就是在节水龙头出水口加一个喷淋装置。喷淋出水功能是通过小流量喷淋出水方式将出水面扩大，十分便于日常生活中洗手、冲物等直接用水的需要且非常省水。喷淋节水效果随出水口口径及出水孔大小的设计而变化。如果需要柱流出水只需卸下喷淋装置。建议平常使用时带有喷淋装置，经过实验检测在实现同等功效的情况下喷淋用水比柱流用水最低节省60%左右。创新点：一个简单的喷淋装置，小流量下增大出水的水面积，更便于使用，节约用水。4.2使用说明将本节水龙头与普通水管相连接即可。使用时同使用圆珠笔相通，按下去开启，按上来关闭。使用时停水，活塞18将被弹簧2推至阻塞位，此时连销
11、会被活塞槽推动并进入活塞18的左边槽顶死活塞18使供水通路关闭。停水过程中，若有人将水龙头开启而未关闭，连动销会自动锁入活塞18左边槽，使供水通路始终保持关闭。此产品为新型节水专利产品,适用于各种公共场所及家庭.1.自动节水龙头采用独特，超前的理念专为节水而特殊设计。集传统之高雅，实用与智能相统一，传播节水新文化，体现使用者超前节约意识。2.选材严格，工艺精细，阀芯采用优质黄铜精密制造，结构科学，智能环保；阀体为铜合金制造，坚固耐用，性能可靠。3.按钮操作使用方便，使用时同使用圆珠笔相同，按下去开启，按上来关闭。停水后忘关或停水时开启后忘关会自动关闭，高效节能，为您节省水费。4.顺水流关闭，垂
12、直密封取代磨擦密封，且磨损自补不易滴漏。不需要用电也无需感应及其他任何动力，使用和安装方法与普通水龙头完全一样。5.同等口径的水龙头在水压力变化的时出水量也在变化，同样的供水压力、同样用水器具，楼房底层出水量大于楼房顶层1-2倍以上，压力越高用水点浪费水量越大，商品房、酒店、宾馆各楼层所处的高度不同，造成各楼层水压有所区别，特别是顶层与底层水压相差最大。客房、厨房 、宿舍、桑拿等用水点在配置水龙头时采用同一型号的龙头，如果顶部楼层用水感觉良好，底层水压高于顶层1-2倍，出水量也增大1-2倍，这样就造成水源浪费。本设计的节水原理是：以正常使用感觉良好为标准，使楼层底部与顶部楼层出水量基本相同，从
13、而达到节水的目的。也就是在不改变系统供水压力的前提下，改变用水器具的出水量，在不影响用水效果前提下节省20-50%的自来水或热水。4.3产品特点无滴漏 打破了现行龙头的启闭结构，变旋转运动为直线运动，垂直压合密封，密封面无旋转摩擦，克服或避免了自然性磨损后的跑冒滴漏。防点滴线流 打开龙头的最小流量足以使水表转动，防止或杜绝了人为的点滴无计量偷水，减少了供水管网的漏失率。初步估计，该产品如果大批量生产，使用铜合金模注制作，生产成本在40元左右；使用塑料模具生产制作，生产成本在20元左右。知识的综合运用、设计能力、机械制图、计算机的运用及英文翻译等方面有了很大的提高。当然也发现了自己的很多不足，这
14、就要求在以后的工作和学习中加以弥补，努力提高自身的各种能力和素质。尤为重要的是，经过本次设计，我已初步掌握了有关水龙头设计的基本方法，有了一定的设计经验，具备了较好的设计思想，并在很大程度上提高了自己的独立科研能力和创新思维能力。这次毕业设计虽然是对毕业生的一项测试，但我认为这次毕业设计对我个人非常重要。因为它除了使我加深了对书本知识的理解外，更使我获得了走向实践、投入社会所必需的基本素质，使我通过了从校园奔向工作岗位的重要环节。我相信经过毕业设计这一环节的锻炼，我将能够在今后的工作岗位中很快适应新的环境，去迎接新的挑战。这次设计的原理功能基本上能实现其原理功能，这种设计的水龙头不仅可以节省用水，且方便实用。如果本设计节水龙头实际应用于生活中应该能产生积极的效果，特别是附加设计中的较为低档的按钮式水龙头，不管是功能还是价格上都能让广大消费者所接爱。权利要求书10002 2002.8
