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专 业： 数控技术与应用 毕 业 论 文I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。毕 业 论 文II目 录第一
2、章 课题简介 .11.1 Z90 型电动阀门概述 .11.2 本文的设计思路 .1第二章 Z90 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 .22.2 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 .33.1 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 .6
3、3.1.8 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 .73.2.2 轴上受力分析 .73.2.3 确定危险截面并计算安全系数 .73.3 轴承的寿命计算 .103.3.1 计算内部轴向力 S.113.3.2 计算实际轴向力 .113.3.3 取系数 X、Y 值 .113.3.4 计算当量载荷 P.113.3.5 计算轴承额定寿命 Lh.123.4 选用键并校核强度 .123.4.1 输出轴上安装齿轮处选用键的内型 .123.4.2 电机齿轮固定键的内型 .13毕 业 论 文III3.5 箱体的设计 .133.6 齿轮和轴的润滑油的选择 .133.7 工件
4、压机构紧及夹具 .143.8 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 .234.3 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毕 业 论 文1第一章 课题简介阀门电动装置是阀门的驱动装置，用以驱
5、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） ，再带动电器部分的行程开关上的小齿轮，经电器部分来完成工作。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。1.1 Z90 型电动阀门概述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
6、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部分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。毕 业 论 文2第二章 Z90 型电动阀门的结构及工作原理概述2.1 Z90 型电动阀门的结构Z90型电动阀门装置由六个部分组成，即电机、减速箱、控制机构
7、、手一电动切换机构、手轮部件及电器部分。2.2 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） ，再带动电器部分的行程开关上的小齿轮，经电器部分来完成工作。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允许通过的阀杆直径为 60mm5输出转速为 24rmin。
8、6电机功率为 2.2KW。7电动阀门装置的重量为 128kg。毕 业 论 文3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，从降低成本、减小结构尺寸和易于选材的原则出发，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（217255） 1=580MPalimH 1= Zn1 1/ S =580/1.1=527.3 MpalimH2）计算许用弯曲应力 F由教材查得：齿轮（217255HB
9、S） lim1=440 MpaF齿轮弯曲许用应力为： 1= Yn1 lim1S F=14401.4=314.3 Mpa。FF3.1.3 齿轮的几何尺寸计算齿轮的设计计算求出齿轮的模数m 312FdSZYKT毕 业 论 文4= 207.689.138.2=1.355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 3FdSzYKT21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 N1 -圆柱齿轮的齿宽系数dZ -齿轮系数1Y -齿轮的复合齿形系数FSY -齿轮的重合度系数 -齿轮的许用弯曲应力F确定公式内的各计算数据值 、选定齿轮的参数
10、 Z =20， Z =iZ =4.3320=86.6 取 Z =88121 2查机械设计实用手册 ，可得 =0.7d 、计算齿轮的名义转矩T =9550P/n =95501.5/1400=10.23（Nm）=10230（Nmm）11 计算齿轮的载荷系数 K查机械设计实用手册 ，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 =1.0。所以，初步估计转速 V=24m/sA毕 业 论 文5查机械设计实用手册可得，K V=1.4，K =1.15，K =1.13则 =1.883.2（1/ Z +1/Z ）cosa12=1.883.2（1/201/88）1=1.7055式中：
11、-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则 K=K K K KAV=1.01.41.151.13=1.82 、查取齿轮的复合系数 YFS根据机械设计实用手册查得，Y =4.2，Y =3.551FS2FS式中：Y -齿轮的复合齿形系数 FS 、计算齿轮的 Y / SFY / =4.2/210=0.021F1Y 2S/ =3.15/210=0.0152所以 Y / Y / 1F1FS2 、计算齿轮的重合系数Y =0.250.75/ =0.250.75/1.7055=0.6898a3.1.5 校核齿轮齿面接触疲劳强度=Z Z ZHEubdKT21式
12、中：ZE=189.8 ，Z =2.5，Z =0.76 =MpaH34a705.1毕 业 论 文6-齿轮齿面接触疲劳强度HZ -材料的弹性系数EZ -齿轮节点区域系数HZ -齿轮重合度系数K-齿轮的载荷系数U -两齿轮的齿数比则， =Z Z Z HEubdKT21=189.8 3.41082.76.05=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=d1n1/601000=3.141460251.72/601000=1.02（m/s）3.1.7 计算啮合力圆周力Ft=2T1/d1=3733(N)径向力Fr= Fttan n/cos=1372(N)轴向力F= F rtan=532(N)3.1.8 电动机的选择（1）电动机的型号
