毕业设计（论文）节水龙头设计.doc

郑州华信学院 毕 业 设 计题目 节水龙头设计 系别 机电工程学院 专业机电一体化 班级 09机电五班 姓名 学号 指导教师 设计任务书设计题目：节水龙头设计设计要求：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，尤其适合残疾人使用。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。设计进度要求：第一周：选定设计题目 第二周：资料查阅、分析设计、图纸绘制等第三周：资料查阅、分析设计、图纸绘制等第四七周：整理完善设计内容，按规定进行撰写和图纸的修订第八周：确定报告和图纸，打印装订，准备毕业答辩指导教师（签名）： 摘 要 目前普通水龙头常存在停水忘关、关不严等现象。 新型节水龙头采用按钮式开关，原理同按钮式圆珠笔。按下时密封垫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。与普通市面上水龙头相比，新型节水龙头有以下优点：按钮开关解决了使用过程中关不严滴水漏水问题；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；恒定出水量，解决因水压因素不定造成的无形浪费；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。关键词：连杆活塞，联动销，橡胶套，装配，节水 目 录1 前言11.1节水龙头与普通水龙头比较11.2市面上的节水龙头21.3目前水龙头存在的问题41.4 本次设计的研究方向和技术路线41.4.1 研究方向42 市场调查53 方案设计与选择73.1 设计方案173.1.1 方案原理73.1.2 方案1存在的问题83.2 设计方案284 方案的原理设计124.1.1 圆珠笔按钮式开关124.1.2 停水自闭134.1.3稳定流量134.1.4增大出水面积134.2使用说明144.3产品特点144.4附加设计155 零件设计155.1配合的选择 (零件设计中有两处比较重要的配合)165.1.1活塞18与壳体1孔的配合13165.1.2连杆活塞6杆与阀盖4孔的配合13165.2表面粗糙度的选择14175.3材料的选择13 14175.4 几个典型零部件的设计185.4.2活塞的18尺寸结构设计185.4.3连杆活塞6及销5的尺寸结构设计196 模型的制作与调试20致 谢22PRO/E三维零件图及装配图241 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。1.1节水龙头与普通水龙头比较1999年末，国家经贸委、建设部、国家技术监督局、国家建材局等部门联合发出的通知要求，自2000年1月1日起，在大中城市新建住宅中强制淘汰铸铁水龙头，推广使用陶瓷芯节水型水龙头。至今5年过去了，仍有70%的住户没有使用节水型水龙头。节水龙头省水50%。水龙头是日常生活中不可缺少的一个家居产品，而一个普通水龙头和一个节水龙头相比，出水量大大不同。一般通用标准中，洗脸池龙头的流量，都大于0.20升/秒，即每分钟出水量在12公斤以上；节水龙头适合高度喷水，流量为0.046升/秒，即每分钟出水量只有2.76公斤。那么用普通出水龙头，捧水方式洗脸，时间半分多钟，洗脸用水量6公斤左右，其中，实际捧起来用在洗脸上的水，总量约1公斤，白白流掉的水量约5公斤。用节水龙头，同样方式、时间，平均用水量仅为1公斤。常用的节水龙头可分为加气节水龙头和限流节水龙头两种。两种水龙头都是通过加气或者减小过流面积来降低通过水量的。这样，在同样的使用时间里，就减少了用水量，达到节约用水的目的。一个普通水龙头和一个节水龙头相比，出水量大大不同，一般普通龙头的流量都大于0.20升/秒，即每分钟出水量在12公斤以上；节水龙头流量为0.046升/秒，即每分钟出水量只有2.76升/秒。就目前市场上最普遍的陶瓷阀芯水龙头，可以开合数十万次不漏一滴水，与旧式水龙头相比，可以节水30%50%。水龙头具有选择喷淋与柱流两种出水状态的功能。其中柱流出水功能保持现有普通水龙头的出水状态;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，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。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。到现在为止，市场上到底有哪些“节水”龙头呢？科勒优帝玛恒温龙头，以其先进的技术和对节水概念的全新诠释而备受瞩目。为了保证精确控制，这种龙头采用了石蜡温控阀芯，平稳调节水流，并在出厂前时对水温做了预调，使水龙头在轻轻拧开后，就会以适当的水温和流量出水，从一开始就将浪费控制到最低限度。其龙头的结构非常精确，能自动地、不间断地弥补水压、水温的变化，能使水温瞬间达到用户的温度要求，并将温差控制在0.5度之内。从而进一步减少了水的浪费。同时，设有保温防烫防伤保护装置，一旦水温超过40度，龙头将自动限流，是理想的节水龙头产品。 TOTO推出了一种自发电型的自动感应节水龙头，使用内置发电机和后备干电池的“强强”组合，加上低能耗控制电路，比传统的省电一半，一次更换电池后的使用时间长达10年。同时这种龙头还将感应器安在吐水嘴上，使每一个感应过程更为精确。内部还设有定流阀，对水流进行源头控制，可以产生高达20%的节水效果。（图1.1所示为红外线传感节水龙头）图1.1 感应节水龙头此外，美标、科马也都推出了节水型龙头，节水的原理基本上都是恒温设计，减少温度过渡时的费水消耗。常用的节水龙头可分为加气节水龙头和限流节水龙头两种。两种水龙头都是通过加气或者减小过流面积来降低通过水量的。这样，在同样的使用时间里，就减少了用水量，达到节约用水的目的。一个普通水龙头和一个节水龙头相比，出水量大大不同，一般普通龙头的流量都大于0.20升秒，即每分钟出水量在12公斤以上；节水龙头流量为0.046升秒，即每分钟出水量只有2.76公斤。就目前市场上最普遍的陶瓷阀芯水龙头，可以开合数十万次不漏一滴水，与旧式水龙头相比，可以节水30%50%。（图1.2为一加气节水龙头）图1.2 加气节水龙头我国的水龙头产业已呈现出百花争奇的局面。从新型水龙头的市场来看，这些节水的终端卫士具有三个特点：一是结构新颖。新型水龙头多为不锈钢或铜制陶瓷芯片式水龙头，其内部有两片紧贴在一起的陶瓷芯片，水龙头的开关和水温的控制都由这两片陶瓷芯片前后左右移动调整。有的水龙头配有出水不锈钢网罩，放出的水柔性泡沫状，让人感到轻柔。用陶瓷芯片制作的水龙头使用寿命大大延长，目前国际标准是30万次开闭。二是功能多样，新型水龙头既有延时系列，也有感应系列。厨房用的水龙头一般都为长嘴可旋转式，安装在两个洗盆中间，可灵活调用。有一种新式台盆用水龙头，其出水嘴带一软管，类似于淋浴用的花洒。还有一种水龙头的手柄上有温度显示，可精确地调控水温。三是造型优异。新型水龙头大都有流畅的造型和不同的颜色，这使水龙头多了一种装饰功能。有些水龙头表面镀钛金、镀铬、烤漆、烤瓷等，造型上除常见的流线型、鸭舌型外，还有球型、细长的圆锥形、倒三角形等，这些造型使水龙头有时看起来更像一件艺术品。1.3目前水龙头存在的问题普通水龙头经常出现停水忘关、关不严等现象，究其原因主要有以下几种情况：1、 没有节水意识：如开大水龙头冲洗水果、洗衣服、冲拖把等；2、疏忽大意：如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等或用完水后随便一拧没有拧紧；3、水压因素：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，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。多年的节水工作经验告诉我们，仅仅凭着宣传和经济处罚等手段是不够的，必须依靠强有力的科技手段来实现节水。目前已广泛使用的陶瓷芯水龙头，其密封性能优良，但它还不能解决以上几种情况。1.4 本次设计的研究方向和技术路线1.4.1 研究方向本毕业设计主要源于节约用水、避免浪费的社会需要。为了解决上述两种情况，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，尤其残废人使用。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。2 市场调查1999年末，国家经贸委、建设部、国家技术监督局、国家建材局等部门联合发出的通知要求，自2000年1月1日起，在大中城市新建住宅中强制淘汰铸铁水龙头，推广使用陶瓷芯节水型水龙头。至今5年过去了，仍有70%的住户没有使用节水型水龙头。日前，在北京科技博览会环保专项展厅里，各式各样的环保型产品吸引了众多消费者与投资者的眼光，节水型水龙头更受到了部分市民的热捧，当场购买的不在少数。与之截然相反的是，笔者近日对北京某小区30名住户的随机调查中发现，70%以上的住户没有使用节水型水龙头，许多家庭仍在使用旋转式铸铁水龙头。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。我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源不足2200立方米，约为世界人均水资源占有量的1/4。为节约用水，国家经贸委、建设部、国家技术监督局、国家建材局等部门早在1999年就联合发出的关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见的通知（简称通知）要求，自2000年1月1日起，在大中城市新建住宅中强制淘汰铸铁水龙头，推广使用陶瓷芯水龙头。通知发出后，引起了人们的广泛关注，可在推行过程中却遇到了这样那样的困难。几年前，北京市政府向市民免费发放了200万只节水龙头，可一阵热闹之后，许多市民甚至连包装也没拆就把免费发放的节水龙头闲置在了柜子里。距通知发出至今5年多了，笔者近日对北京某小区的随机调查发现，70%的家庭没有使用节水型水龙头。据各地反映的情况表明，许多居民家中使用的仍然是非节水型的铸铁水龙头，特别是经济欠发达城市。全面推行节水型水龙头仍是困难重重。水龙头市场混乱也是一个不争的事实，近日，北京市质量技术监督局对市内陶瓷密封水龙头产品质量进行了监督抽查，对昌平区42家经销单位所销售的50种产品的抽查结果表明，不合格产品32种，抽样不合格率高达64%，而产品价格也普遍偏高。从全国各地消协的统计表明，由冒充节水型水龙头质量问题所引发的投诉，近两年有明显的上升趋势。全面推行需多方努力。相关专家指出，节约用水是一项长期任务，全面推行并普及节水型水龙头，需要全社会的共同参与和努力。需要政府相关部门加大监管力度；生产商加强行业自律，生产优质产品；销售商严把进货质量关；媒体加强宣传与舆论监督，进一步规范水龙头市场。提高人们节水的忧患意识，转变人们落后的用水观念和用水习惯，在全社会形成节约用水、合理用水的风气。目前，各级政府均出台了相应的政策，全面推行节水型社会的建设，深圳、重庆已出台相关政策，将在今年7月1日起，在新建建筑中强制推行节水型水龙头，天津已经建立多个节水型生活小区而节水型水龙头质量方面，经国家认监委批准，国内已经成立了相关的节水龙头认证单位，消费者在市场上购买节水龙头也可以通过辨识带有“节字认证标志的龙头。北京市政府网站上可以查到政府推荐采购的节水龙头名录。06年4月1日5日，我跟同学走访了一下本地附近的水暖市场，经过两天的调查，市面上暂时没有发现这种圆珠笔式按钮的水龙头，有的只是那种按钮延时水龙头。这种水龙头与本次设计的节水龙头按钮原理功能是不同的。一位经销商说：“现在还没有见过这种按钮的水龙头，有的话应该会蛮贵，100块钱以上。”06年5月3日，我们对福建省南安丰元水龙头有限公司进行电话咨询。该公司称目前他们也没有生产这种圆珠笔式按钮的水龙头，有生产那种按钮延时水龙头，按下去后，出水5秒钟自动关闭。现阶段的水龙头主要讲究节水、美观、造型、个性所以说目前我们所设计的水龙头应该讲究以上几个特点。3 方案设计与选择1.针对前言（1.4研究方向和技术路线），逐个设计出解决方法：按钮式水龙头（一次性开启与关闭）引用按钮式圆珠笔按钮原理 2.停水自闭利用弹簧弹力及水的压力3.限制流量利用弹簧弹力及水的压力反馈 4.增大出水面积只需在出水口加装一个喷淋装置基于以上解决方法，设计以下两个方案：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，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。图3.2 方案2原理功能图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密封套3.2.2 方案2的设计演化方案2是经过多次的思考设计而出来的，经历了以下几个的设计修改。因为停水自闭功能只需要在水龙头打开的状态下才产生作用，所以在水龙头关闭时就无需考虑停水自闭问题，因而大大减化了问题的复杂性。图3.3为方案2的最初设计图（如下）： 图3.3 连动销最初设计图图3.3所示，虽然在停水时开启水龙头忘了关，能够解决停水封闭的问题，但在水龙头使用过程中，如果忽然停水就无法自闭了。如图3.3所示，水龙头使用时连动销杆处于活塞的右边腔，此时如果突然停水，连动销杆无法向上移动，活塞无法在弹簧作用下向右移动。为了解决这一问题，经过多次的设计修改把图3.3设计为图3.4所示。 图3.4连动销改进图 在图3.3的其的基础上其它大部分不变，对连动销进了设计修改。此装置就解决了以上的问题。水龙头正常使用中，伸到活塞的连动销处于活塞右边腔。此时如果停水，在弹簧弹力的作用下活塞向右移动，此过程中连动销在活塞斜槽内先向上移动，移动到活塞左边腔时自动落下，锁死活塞。这样就实现了停水自闭功能。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。4.1.2 停水自闭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。此设计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。4.4附加设计图4.2所示的装配图也可以把功能1独立出来作为一个定位较低的简易节水龙头（按钮式水龙）其功能同普通节水龙头相同并且能解决我们生中没关紧关严水龙头的问题。初少估计，如果使用铜合金模注大批量生，生产成本在6元左右。其装配图如下所示4.2 装配图5 零件设计本节主要介绍图4.1所示部分零件的配合选择，表面粗糙度选择，其它零件见附图。由于此设计为创新设计，零件尺寸只能参照现有的产品，然后进行比较合乎实际需求的尺寸制定。5.1配合的选择 5.1.1活塞18与壳体1孔的配合13活塞18与壳体1孔之间的配合主要起停水自闭功能。在能够实现原理功能的前提下还需要有一定的密封性。根据13郭芝俊、左宝山、张桂芳、张宝兴主编的机械便览（天津科学技术出版社出版 2004年9月）第71页中的优先配合特性及应用举例，活塞18与壳体1孔的配合采用H7/g6(理由：1选用基孔制容易加工；2H7/g6间隙很小的滑动配合，用于不希望转动、但可以自由移动和滑动并精密定定位时，也可用于要求明确的定位配合，相当旧国标D/db)。其配合如图5.1所示。图5.1 活塞与壳体的配合5.1.2连杆活塞6杆与阀盖4孔的配合13 连杆活塞6杆与阀盖4孔的配合需要有一定的定位精度及密封性。同上连杆塞6杆与阀盖4孔的配合采用H7/g6，如图5.2所示。图5.2 连杆活塞与阀座的配合5.2表面粗糙度的选择14根据14机械设计制图手册（同济大学出版社出版 1994年8月）第335页：粗糙度为Ra0.4 应用范围为要求能长期保持所规定的配合特性的IT7的轴和孔的配合表面。高速工作下的轴颈及衬套的工作面，7级精度的大小齿轮工作面，蜗杆齿面（78级精度），滚动轴承轴颈。 要求保证定心及配合特性的表面，如滑动轴承轴瓦的工作表面。 不要求保证定心及结合特性的活动支承面，如推杆，导杆表面。 工作时爱反复应力的重要零件，在不破坏配合特性下工作要保证其耐久性和疲劳强度所要求的表面，如受力螺栓的圆柱表面，曲轴和凸轮的工作表面；粗糙度为Ra6.3 应用范围 半精加工表面。不重要零件的非配合表面或和其它零件连接而不是配合表面。根据上述需要配合地方选择粗糙度Ra0.4，其它不需要配合的地方选择粗糙度为Ra6.3。具体见附图中的零件图。5.3材料的选择13 14本产品适合铸造大批量生产，现阶段水龙头大部份采用铜材料。一般来说，水龙头的主体原材料分为杂铜和纯铜，更高级的是铜镍混合材料。纯铜由于不容易腐蚀氧化，经过多次抛光后，有利于电镀，质量也相对杂铜来说更好。采用铜材料不仅美观，同时具有杀菌作用。壳体1、阀座14、连动销座17选用材料铸锡青铜（ZQSn5-5-5）。根据13郭芝俊、左宝山、张桂芳、张宝兴主编的机械便览（天津科学技术出版社出版 2004年9月）第157页：这种材料切削加工性能好，适用于成型铸造和离心铸造。用于受中等冲击载荷和在液体或半液体润滑及耐蚀条件下工作的零件，如轴承、轴瓦、蜗轮、螺母、及压力1Mpa以下的蒸汽配件。连动销3、阀盖4、连杆活塞6、按柄9、按套10、活塞18选用材料普通黄铜（H62）。此种材硬度较低、容易切削、价格较低。转子7、定子8选用材料铸铝青铜（ZQAl10-3-1.5）。根据14郭芝俊、左宝山、张桂芳、张宝兴主编的机械便览（天津科学技术出版社出版 2004年9月）第157页：这种材料主要用于制造高强度、高耐磨性、高耐蚀性的零件，如蜗轮、螺母、轴套、齿轮等；制造棒材、管材、铸件和防锈零件。5.4 几个典型零部件的设计5.4.1壳体1的尺寸结构设计（如下图5.3所示）图5.3 壳体尺寸结构设计5.4.2活塞的18尺寸结构设计(如下图5.4所示) 图5.4 活塞尺寸结构设计5.4.3连杆活塞6及销5的尺寸结构设计(如下图5.5所示)图5.5 连杆话塞及销的尺寸结构设计 6 模型的制作与调试由于理论与实践总存在着差距，因此决定制作出模型看是否能实现其功能。因为缺少实际工作经验，设计尺寸与加工尺寸存在着许多的差距，所示在零件的设计尺寸上存在着许多不合理的地方。如：加工螺纹需要退刀槽；螺纹太短，螺距不宜太大；部份尺寸的标注不符合加工要求等等。幸好在王老师的细心指导下，发现并修正过来。加工模型的工作就完全交给了王老师。加工零件图纸虽经过修正，但仍存在着不少问题，这些问题都由王老师在加工过程帮我解决了。在王老师的一个多星期精心加工下，模型终于出炉。我拿到了模型。拿到的模型只是加工的零件，还未进行装配。装配的弹簧和垫片因没有选择标准件，因此需要自己动手进行裁剪，并进行安装与调试。安装完后就是进行测试看是否能实现本次设计的功能。因为设计中有许多看不到的细节，测试调试时就出了不少问题，如： 图6.1 停水时连动销的受力图 图6.2 改造后的活塞18填充图存在问题1（如图6.1所示）。 图6.1所示为连动销3与活塞18装配处的局部放大图。活塞18在弹簧的作用下有向右运动的趋势，F1和F2为连动销的受力情况。由此不难看出，此时若要拔起连动销3就需要蛮大的力气因此，此处设计很不合理。最后用塑料填平把斜槽去掉，如下图6.2所示为填平的活塞18。存在问题2（如图6.3所示）。图6.3所示为活塞18与密封套19局部放大图。此设计并无法解决密封性问题。水龙头虽能实现停水自闭功能，但由于密封问题，停水自闭后来水，水龙头出水口还是会出水，只是比没有停水自闭时出水量小。因此把图6.3的密封处修改成图6.4所示，这样密封问题基本上解决了。（填充黑处为o型密封圈。）图6.3 采用密封套图 图6.4 改造采用O型密封存问题3：功能1按钮开关与功能2停水自闭均能完美实现，但功能3稳定流量基本没有达到预期效果。究其原因，是活塞18与壳体1没有达到密封要求。根据液压传动压力反馈原理，要实现压力反馈，活塞18与壳体1必须有严格的密封，要解决这一问题有很大的难度，首先是加工方面，需要有较高的精度；其次是配合方面，光靠金属之间的配合是无法达到密封要求的，需要在活塞18上面添加密封圈。致 谢紧张的毕业设计就要结束了，大学三年的生活也到了尾声。此时此刻感慨万千，首先，感谢指导老师在这几个月里对我的指导、帮助和鼓励。再次，我要向机电工程系的全体老师表示感谢，感谢他们对我学习和生活上的关照，没有他们的谆谆教诲，我不可能掌握扎实的专业知识，也不可能顺利完成毕业设计。同时，我也要向与我同窗几载的同学表示感谢，学习上互助，生活中的点点滴滴使我们建立了伟大而又深厚的友谊。就要分别了，衷心祝福各位一路走好！在实际完成论文的过程中，由于受个人的知识、经验和能力的限制，论文肯定存在不足之处，我恳请各位老师提出批评和指正。我会在以后的学习和工作中严格要求自己，努力提高自己的专业水平，以不辜负老师对我的期望。最忠心的感谢！ 参考文献：1杨源泉.阀门设计手册.北京.机械工业出版社,19922洪勉成.阀门设计计算手册.北京.国标出版社,19943陆培文.阀门选用手册.北京.机械工业出版社,20014万仁溥.采油技术手册（修订本）.北京.石油工业出版社,19965丁忠饶.液压传动设计手册.上海.煤矿机械研究所,19896林建亚.液压元件.浙江.浙江大学出版社,20047严金坤.液压元件.北京.机械工业出版社,19968宋鸿尧,丁忠尧等.液压阀设计与计算.北京.机械工业出版社,19889陈昆昌,陈子辰.大批量定制产品仿生建模基础.北京.工业出版社,200110于帆.造型设计.北京.北京国标出版社.199411郭芝俊,左宝山,张桂芳,张宝兴.机械便览.天津.天津科学技术出版社出版,200412陈子辰.机械设计制图手册.北京.同济大学出版社出版,1994PRO/E三维零件图及装配图附图1 壳体1附图2 阀座04 附图3 连动销3 附图4 连杆活塞6 附图5 按柄9 附图6 活塞18 附图7 阀座14 附图8 连动销座17 附图8 按套10 附图9 转子7 附图10 弹簧 附图11 定子8 附图12 装配图郑州华信学院毕业设计意见表指导教师意见： 教师签字： 年 月 日评阅人意见： 评阅人签字： 年 月 日答辩委员会意见： 成 绩 评 定： 答辩组组长签字： 年 月 日