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1、毕业设计论文 设计论文题目：Z90型电动阀门装置及数控加工工艺的设计 摘 要本毕业设计主要是设计Z90型电动阀门装置的主要零部件以及关键零部件的数控加工工艺。Z90型电动阀门装置具有功能全、性能可靠、控制系统先进、体积小、重量轻、使用维护方便等特点。广泛用于电力、冶金、石油、化工造纸、污水处理等部门。用以控制阀门的开启、关闭和调节，可远距离控制，也可现场操作。Z90型电动阀门装置广泛应用于电力、冶金、石油、化工、造纸、造船、消防、供水、环保等众多行业。 是阀门实行远程控制、集中控制和自动控制必不可少的驱动装置。 目 录第一章 课题简介1 Z90型电动阀门概述11.2 本文的设计思路1第二章 Z
2、90型电动阀门的结构及工作原理概述22.1 Z90型电动阀门的结构2 Z90型电动阀门的工作原理22.3 Z90型电动阀门装置的原始性能参数2第三章 Z90型电动阀门装置主要零部件的设计3 齿轮的设计33.1.1 选择齿轮材料及热处理方法33.1.2 计算齿轮的许用应力33.1.3 齿轮的几何尺寸计算33.1.4 齿轮弯曲疲劳强度的计算43.1.5 校核齿轮齿面接触疲劳强度53.1.6 齿轮的实际圆周速度63.1.7 计算啮合力63.1.8 电动机的选择63.2 轴的设计73.2.1 选用轴的材料和初步估算轴径7 轴上受力分析7 确定危险截面并计算平安系数73.3 轴承的寿命计算10 计算内部
3、轴向力S11 计算实际轴向力11 取系数X、Y值11 计算当量载荷P11 计算轴承额定寿命L12选用键并校核强度12 输出轴上安装齿轮处选用键的内型12 电机齿轮固定键的内型13箱体的设计13齿轮和轴的润滑油的选择13工件压机构紧及夹具14电器元件及控制机构15第四章 关键零部件的数控加工工艺设计184.1 概述184.1.1 数控加工工艺的概念194.1.2 数控加工工艺特点204.1.3 数控加工的工艺适应性204.1.4 数控加工零件的工艺性分析214.2 数控加工工艺224.2.1 零件图样工艺分析224.2.2 制定工艺过程234.2.3 选择刀具234.2.4 确定切削用量234.
4、3 三维造型及CAM模拟加工23第五章 本文小结25参考文献26致 谢27第一章 课题简介阀门电动装置是阀门的驱动装置，用以驱动和控制阀门的开启和关闭。Z90型电动阀门装置的工作原理是通过齿轮传动来实现的，是二级齿轮传动，即先由电机齿轮带动蜗杆齿轮，带动蜗杆，经过手柄带动拨环,使支杆销直立上档,再由蜗杆带动蜗轮，带动输出轴，而输出轴的转动带动了轴上的大伞齿轮，再由大伞齿轮带动小伞齿轮即中转齿轮，再带动电器局部的行程开关上的小齿轮，经电器局部来完成工作。广泛应用于电力、冶金、石油、化工、造纸、造船、消防、供水、环保等众多行业。 是阀门实行远程控制、集中控制和自动控制必不可少的驱动装置。 Z90型
5、电动阀门概述Z90型电动阀门装置，通称为多回转阀门电动装置，适用于阀瓣做直线运动的阀门，如闸阀、截止阀、隔膜阀、水闸阀等。它用于阀门的开启、关闭或调节，是对阀门实现远控、集控和自控必不可少的驱动装置。他们具有功能全、性能可靠、控制系统先进、体积小、重量轻、使用维护方便等特点，广泛用于电力、冶金、石油、化工造纸、污水处理等部门。1.2 本文的设计思路由于Z90型电动阀门装置的内部结构大局部都采用齿轮传动来完成，所以本文设计上先应从齿轮着手，再确定电动机的型号，再确定轴，轴承，键，以及工件机构和夹具的设计。最后对关键零部件的数控加工工艺进行了设计。第二章 Z90型电动阀门的结构及工作原理概述2.1
6、 Z90型电动阀门的结构Z90型电动阀门装置由六个局部组成，即电机、减速箱、控制机构、手一电动切换机构、手轮部件及电器局部。 Z90型电动阀门的工作原理Z90型电动阀门装置的工作原理是通过齿轮传动来实现的，是二级齿轮传动，即先由电机齿轮带动蜗杆齿轮，带动蜗杆，经过手柄带动拨环,使支杆销直立上档,再由蜗杆带动蜗轮，带动输出轴，而输出轴的转动带动了轴上的大伞齿轮，再由大伞齿轮带动小伞齿轮即中转齿轮，再带动电器局部的行程开关上的小齿轮，经电器局部来完成工作。2.3 Z90型电动阀门装置的原始性能参数1电动阀门装置公称转矩为900Nm。2最大控制转矩为1350 Nm。3最小控制转矩为450 Nm。4允
7、许通过的阀杆直径为60mm5输出转速为24rmin。6电机功率为2.2KW。7电动阀门装置的重量为128kg。第三章 Z90型电动阀门装置主要零部件的设计3.1 齿轮的设计3.1.1 选择齿轮材料及热处理方法根据工作要求，选用多齿轮传动。在箱体内，没有特殊要求，从降低本钱、减小结构尺寸和易于选材的原那么出发，决定蜗杆齿轮选用45钢调质，齿面硬度为217255HBS。3.1.2 计算齿轮的许用应力1计算许用接触应力查教材，得齿轮的接触疲劳极限别为：齿轮2172551=580MPa1= Zn11/ S=580/1.1= Mpa2计算许用弯曲应力由教材查得：齿轮217255HBSlim1=440 M
8、pa齿轮弯曲许用应力为：1= Yn1lim1SF=1 Mpa。3.1.3 齿轮的几何尺寸计算齿轮的设计计算求出齿轮的模数 m = 将齿轮模数为标准值，所以，取m=23.1.4 齿轮弯曲疲劳强度的计算计算齿轮的模数 m式中： m-齿轮的模数K-齿轮的载荷系数T-小齿轮传递的名义转矩N-圆柱齿轮的齿宽系数Z-齿轮系数Y-齿轮的复合齿形系数Y-齿轮的重合度系数 -齿轮的许用弯曲应力确定公式内的各计算数据值 、选定齿轮的参数 Z=20， Z=iZ20=86.6 取Z=88查?机械设计实用手册?，可得 、计算齿轮的名义转矩 T=9550P/n=9550Nm=10230Nmm 计算齿轮的载荷系数K查?机械
9、设计实用手册?，因电机为短时工作制，额定持续工作时间为10分钟。载荷平稳，所以取K。所以，初步估计转速V=24m/s查?机械设计实用手册?可得，K，K，K那么 1/ Z+1/Zcos1/201/881 式中： -齿轮的端面重 cos-齿轮的螺旋角系数 K-齿轮间的载荷分配系数 K-齿轮齿向载荷分配系数那么 K=K K KK 、查取齿轮的复合系数Y根据?机械设计实用手册?查得，Y，Y=3.55式中：Y-齿轮的复合齿形系数 、计算齿轮的Y/ Y/ Y/所以 Y/ Y/ 、计算齿轮的重合系数Y3.1.5 校核齿轮齿面接触疲劳强度 =ZZZ式中：ZE= ，Z，Z=-齿轮齿面接触疲劳强度Z-材料的弹性系
10、数Z-齿轮节点区域系数Z-齿轮重合度系数K-齿轮的载荷系数U -两齿轮的齿数比 那么， =ZZZ =1023.15(Mpa)所以，接触疲劳强度足够。3.1.6 齿轮的实际圆周速度V=d1n1/601460/601000=1.02m/s3.1.7 计算啮合力圆周力 Ft=2T1/d1=3733(N)径向力 Fr= Fttann/cos=1372(N)轴向力 F= Frtan=532(N)3.1.8 电动机的选择1电动机的型号初选电动机型号：采用YDF2-W户外型三相异步电动机该电机为短时工作制，额定持续工作时间为10分钟。载荷平稳，对启动无特殊要求，启动性能较好，所以选用YDF2-W户外型三相异
11、步电动机，电压为380V。kw。2确定电动机的转速电动机的额定转速是根据生产要求而选定。在确定电动机额定转速时，要考虑装置的传动比，两者相互配合，经过技术，经济方面全面考虑才能确定。所以选用的电动机转速要求不低24r/min。 轴的设计3.2.1 选用轴的材料和初步估算轴径输出轴的设计如图1所示轴的材料选用45.粗加工后进行调质处理便能满足使用要求。45经调处理后，硬度为217215HBS，由?机械设计根底?查表得：B=650MPa，S=360MPa，-1=300MPa，-1=60 MPa。3.2.2 轴上受力分析齿轮分度圆上的切向力 Ft=2000T/d1=2000614.67/872/co
12、sN齿轮的径向力 Fr=Ft=tann/cosN齿轮的轴向力 Fx=Fttantan10N3.2.3 确定危险截面并计算平安系数根据轴的结构尺寸,可知道截面处弯矩最大,且受转矩,又有过盈联接的应力集中,键槽的应力集中。以下将逐个校核之：1、校核截面的平安系数如图2所示由公式24-9及24-10,可知,n=n=式中：1、,1-对称循环下材料试件的扭剪疲劳极限k，k-弯曲，扭剪时的有效应力集中系数-外表品质系数，弯曲，扭剪的绝对尺寸影响系数，-材料拉伸，扭剪的平均应力计算系数，-正应力，扭剪应力的平均应力式中：由?机械设计使用手册?表24-1查得， =238Nmm. =138N/mm k、，k由表24-16可以知道，过盈配合的应力集中系数远大于键槽的，故只按过盈配合考虑即可。查得，k，k。 查表24-19，取 查表24-13，得， ，查表24-24，得，=0.21那么 =M/w=320/8.18=39(N/mm2) W由表24-27可以知道，单键槽d=46mm时，W=,Wp=17.1 cm. =Fx/A=0因为 ，Fx为D截面以左的轴向应力，D截面以右即，受转矩的一段不受轴向力。 =T/W=N/mm将上列诸值代入公式， n= n=代入式中n= =图1 输出轴
