一种停水自闭式水龙头设计.doc

1、一种停水自闭式水龙头设计摘 要：在实际生活中、由于常常停水而忘记关闭水龙头，结果给生活带来不必要的麻烦，所以就提出了自闭水龙头的设计。停水自动关闭水龙头属于阀门类的产品，在阀体的螺纹孔中拧装有带中心孔的阀柱，孔的下端是圆锥凹腔，凹腔侧壁上有出水孔，阀杆插装在阀柱中，阀杆的下端设计成有一定的锥面，阀杆的下锥端面和阀柱的锥端面配合，阀杆上部安装有扭簧，扭簧的一端固定在阀帽的侧壁上，另一端固定阀柱的侧面上，在开启状态停水时，能通过扭簧的作用下使水龙头自动关闭，从而实现不跑水的目的。本次主要进行水龙头结构的设计，在有水状态时经过水压使锥面摩擦力克服上面的弹簧力，所以在水龙头开启时，扭簧不会复位，在本次

2、设计主要涉及弹簧力的计算，阀杆摩擦力的计算，最终完成整个机械结构的设计。关键词：自闭水龙头，阀体，阀柱，阀杆摩擦力，弹簧力Abstract:In real life, because often cut off the water supply and forget to turn off the tap, the results give life to bring unnecessary trouble, so we put forward the design self-closing tap. Automatic closing water tap belongs to the val

3、ve class products without water, in the thread hole of the valve body screw is provided with a valve column with a center hole, hole at the lower end of the conical cavity is a water outlet, the cavity wall, the stems inserted in the valve column design, lower stem into a cone, the cone valve stem e

4、nd and the valve stem end with cone, the stem is provided with a torsion spring, one end of the torsion spring is fixed in the valve cap on the side wall of the side, the other end is fixed on the valve column, in open water, can pass under the action of the torsion of the tap off automatically, so

5、as to realize the purpose of no running water. The main design tap structure, there is water state after the hydraulic pressure to overcome the spring force on the conical surface friction, so the tap is opened, the torsion spring is not reset, in the calculation of the main design relates to the sp

6、ring force, calculation of stem friction, finally completed the whole design of mechanical structure.Key word：Self -closing faucet, Valve body, Valve stem, Valve stem force, Spring force目 录1 前言11.1设计的背景与意义1 1.2阀体造型软件的选择1 1.3研究的基本内容2 1.4 课题任务具体要求及预期成果22总体机械结构设计4 2.1阀体结构设计4 2.2整体结构设计5 2.2.1主要功能分析5 2.3

7、阀体材料选择并分析材料的成分特点及机械性能6 2.3.1材料的选择的原则63各项参数的计算9 3.1 两锥面摩擦力的计算9 3.1.1阀杆下表面的压力计算9 3.1.2阀杆锥面的摩擦力计算10 3.2扭簧的选择及计算10结 论13参考文献14致 谢151 前言1.1设计的背景与意义水资源现已成为人类不可缺少的重要物质，是一切生物赖以生存的保证。但是随社会的飞速发展工业化的进程不断加快，经济,人口不断地增长。导致水资源的需求消耗也随之不断提高；以及生活中各种对水的不合理开发与利用造成的水浪费越来越剧烈。因此水资源的供应与需求之间的矛盾形势严峻，这以成为每一个国家每一个社会的难题。这都要求我们不浪

8、费水资源，节约每一滴水，从身边的小事儿做起，用水后记得关水龙头。在实际生活中我们常常在停水后却忘记了关水龙头，当第二次来水时水龙头处在开水状态，造成大量水资源的浪费，对生活也产生了不必要的麻烦，这些都是我们不愿意看到的。在此种背景下，我们提出了自闭水龙头的设计，在停水的状态下，水龙头能够自动关闭。此设计的提出能够解决不少的水资源的浪费问题，而且给我们的生活也减少了不少不便，所以此设计在我们的生活中有一定的意义。1.2阀体造型软件的选择功能强大、易学易用和技术创新是Pro/E 的三大特点，使得Pro/E 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。Pro/E 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错

9、误以及提高产品质量。Pro/E 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，设计过程最简便、最方便的莫过于Pro/E了。就像美国著名咨询公司所评论的那样：“在基于Windows平台的三维CAD软件中，Pro/E是最著名的品牌，是市场快速增长的领导者。”在无与伦比的设计功能和易学易用的操作，使用Pro/E ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。强大的绘图自动化强化性能使得设计师能够以前所未有的速度从大型装配件创造产品级的工程图。新的轻化制图工具使得用户无需加载每一个部件到内存就能

10、创建装配图。只需拖拽并释放一个装配件到工程图中，用户就能够在10秒钟左右生成包括10,000个组件的装配件2D图。许多系统不能创建这样一个大型装配视图。Pro/E野火5 还使得设计工程师第一次能够为零件种类多、数量庞大和配置复杂的多个项目生成一个单一的材料清单，这是加速设计到生产的一个关键环节。其他重要的新的制图自动化包括自动序号标注、孔汇总表和修订跟踪表。省时、提高生产力这样的特性使得产品看起来更好，性能更佳，在市场上也更受欢迎。没有任何其他软件能够与Pro/E的性能相媲美，Pro/E 能够比与之竞争的2D产品快10倍地生成工程图注释也是吸引2D软件用户迁移到3D软件的一个重要原因。Pro/

11、E 可以动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。用智能零件技术自动完成重复设计。智能零件技术是一种崭新的技术，用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中，而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。镜像部件是Pro/E 技术的巨大突破。镜像部件能产生基于已有零部件（包括具有派生关系或与其他零件具有关联关系的零件）的新的零部件。1.3研究的基本内容本课题主要研究水龙头的总体结构设计，包括阀体、阀柱的设计同时一进行弹簧的设计。自闭水龙头的基本构造包括两个方面：机械结构零件的设，以及弹簧的设计，在设计中我们主要运用Pro/E软件进行阀体结构的造型设计。1.4 课题任

12、务具体要求及预期成果具体任务：(1)资料收集、方案确定及总装图设计；(2)各参数的设计计算；(3)运用CAD、Pro/E软件完成自闭水龙头的总体设计及二维设计；(4)设计及选择；(5)计图纸和编写设计说明书；预期效果：本毕业设计是为机制专业学生在学完基础理论课、技术基础课和专业课的础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。其目的是：(1)综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次机械产品设计的实际训练，使学生树立正确的设计思想，培养和提高学生独立工作的能力和创新意识。(2)巩固与扩充“机械制图、机械设计基础、机械制造技术等课程所学的内容，学会机械产品设计的方法和步骤，掌握机械产品设计的

13、一般规律。提高运用课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械产品设计问题的能力。(3)固学生对Auto CAD、Pro/E软件等的综合应用能力。(4)有关设计能力，如计算能力、绘图能力等，熟悉设计资料（手册、图册等）的使用，熟悉标准和规范等。掌握经验估算等机械产品设计的基本技能。(5)完成毕业设计说明书，绘制相应零件图、装配图。2总体机械结构设计2.1阀体结构设计 在本次机械设计中，我们所选择的阀体结构设计是采用铸造模具铸造而成的，在阀体上面我们留有快速连接的螺纹接头，螺纹接头的设计和阀体采用一体铸造而成的，在铸造完成后在采取加工螺纹；阀体的主要铸造结构如下图2.1所示：图2.1阀体结构图在阀体

14、的腔体内，阀柱的下端面刚好将阀体的下面腔体堵死，如果水流出来要经过阀柱的缺口A处，所以阀体下面的台阶是铸造时就铸造出来的，在加工时只需要将阀体的下端口面按照一定的要求加工就行了，在加工中保证下加工面平整，平面度要好，以免和阀柱配合时漏水。2.2整体结构设计在阀体的螺纹孔中拧装有带中心孔的阀柱，孔的下端是圆锥凹腔，凹腔侧壁上有出水孔，阀杆插装在阀柱中，阀杆的下端设计成有一定的锥面，阀杆的下锥端面和阀柱的锥端面配合，阀杆上部安装有扭簧，扭簧的一端固定在阀帽的侧壁上，另一端固定阀柱的侧面上，在开启状态停水时，能通过扭簧的作用下使水龙头自动关闭，主要结构功能如图2.2图2.2 水龙头整体图1阀体 2.

15、阀柱 3.阀杆 4.压缩弹簧 5.扭簧 6、阀帽 7.螺帽 8.固定键2.2.1主要功能分析 在上图的状态中是放水状态 ，放水状态时，扭簧5处于扭卷状态，在水压的作用下阀杆3被水压冲击上推，压缩弹簧4受压，阀杆4的外锥面和阀柱2的内锥面相接触，两个锥面之前产生一定的摩擦力，使扭簧5不能转动阀帽和阀杆动作，A、B两个出水孔始终相对放水；一旦出现停水现象，水压消失，在弹簧3的作用下，阀杆3被压缩回来，两锥面的摩擦力消失，这时扭簧5转动阀帽和阀杆转动，从而使两个出水孔A和B相对位置错位，出水通道被堵死；一旦来水时，也不会出现跑水现象；如果需要放水，则需用手动扭转螺帽6，使A和B位置相对，为了使放水孔A和B两孔相对准确性，在阀帽和阀柱上面有固定的位置转动。2.3阀体材料选择并分析材料的成分特点及机械性能2.3.1材料的选择的原则(1) 材料的工艺性能材料的加工工艺性能主要有：铸造、压力加工、切削加工、热处理和焊接等性能。其