调节阀柱塞型阀芯形面数学模型分析与推导
调节阀阀芯形面的设计是一项很复杂的工作，由于涉及的学科较多，到目前为止，在国内还没有一种通用的计算方法。虽然在国内已有相关文献对阀芯设计进行研究[1～3]，也产生了相应的数学模型，要么设计的阀芯形面精度不高，要么不适合于编程实现计算机辅助设计。国内目前进行阀芯形面的设计时主要采用流量试验或者修形的方法，设计周期长、成本高，在很多复杂的工况下难以满足实际运行的要求。某公司的调节阀产品系列，在大量流量试验的基础上已经定型，通常在某一型号的同一公称通径DN下，一般只能提供2～3种额定CV值。当客户提出某一特定CV值的需求时，由于成本、质量、交货期等原因，常常不能满足客户的要求。在国外，德国、日本等发达国家已经实现了调节阀阀芯形面的参数化设计技术，但由于技术封锁，国内还无法获得该项技术。如今，如何提高产品的设计水平、缩短产品开发周期、降低产品研发成本已成为制约产品竞争力的重要因素。现有的阀芯形面设计方法已经不能适应现代化生产发展的需要。如果能掌握阀芯形面的正确设计方法，建立适合于编程的工程数学模型，利用CAD技术就可缩短设计和加工周期，满足不断变化的市场需求。
鉴于以上实际情况，本文根据调节阀流量特性的定义，采用曲线包络的方法，推导直线和等百分比特性的阀芯形面数学模型，以实现阀芯形面的计算机辅助设计。
一、流量特性
调节阀的流量特性是指介质流过调节阀的相对流量与相对位移之间的关系，最为常用的流量特性有直线和等百分比两种。
直线流量特性：调节阀的相对流量与相对开度成直线关系，积分表达式为：
等百分比流量特性：在行程的某一点上，单位相对位移的变化所引起的相对流量的变化与此点的相对流量成正比关系，积分表达式为：
式中Q/Q max?相对流量
Q?调节阀某开度的流量
Q max?全开流量
L/L max?相对位移
L?调节阀某开度的阀芯位移
L max?全开位移
K、C?常数
二、建立数学模型
若阀门前后压差ΔP为常数，阀体流阻系数ξ已测定且保持不变，那么流量主要与流通面积有关，假设它们之间成比例，显然有：
式中A/Amax?相对流通面积
A?调节阀某开度的流通面积
A max?全开时的流通面积
1、直线流量特性
直线流量特性的数学积分表达式（1）可变为：
利用边界条件：当L=L min时，A=A min；L=L max时，A=A max得：
由式（5）、（6）得：
式中R?可调比，且
由式（4）得：
由式（9）可计算出各开度下阀座与阀芯之间的流通面积A。通常所说的流通面积是截锥体MNN1M1的侧表面积，此截锥体的母线MN是位于阀座上的靠近阀芯的一点，至阀芯侧面的垂直线，如图1所示。流通面积A与阀座通道孔面积之间存在如下关系式：
式中x———阀芯形面上动点N的横坐标
θ———截锥体母线M1N1与阀座水平面（M-M1平面）之间的夹角
D———阀座通道孔内径
为保证某开度下的流量，那么就得保证该开度下的流通面积A。通常采用侧表面积相等的截锥体母线所形成的曲线（等值面积曲线）来设计阀芯的形面[4、5]。如图2所示，自M点以各种不同的角度θ引出若干射线，假如这些射线为锥体的母线，且要保证这些截锥体的侧表面积都等于A，则在这些射线上可得出截距MC1、MC2、、MC3
等。连接C1、C2、C3等点，得出该开度下的等值面积曲线。那么阀芯形面曲线应是各开度下等值面积曲线所组成的等值面积曲线簇的包
络线，如图3虚线所示。
随着阀芯行程的增大，θ角变大，如果以θ作为设计阀芯形面的主变参数，那么给定任意θ，可以在等值面积曲线簇上找到对应的点N（x，y，θ），这些点满足式（8），将这些点连成曲线，因此形面曲线也可视为这些曲线所组成的曲线簇的包络线，该曲线簇可表示为：
因为形面曲线是曲线簇F的包络线，由文献[6]，必然满足下列条件：
由图1有：
式中y?阀芯形面上动点N的纵坐标由式（7）、（9）、（11）得：
式中d?阀芯处于某一开度时所对应的直径因此，直线流量特性的阀芯形面数学模型可由式（9）、（10）、（16）、（17）、（18）得：
2、等百分比流量特性
等百分比流量特性的数学积分表达式（2）可变为：
因此，等百分比流量特性的阀芯形面数学模型可由式（8）、
（14）、（16）、（26）、（29）得：
3、实例计算
已知：最大流通面积A max=130mm2，额定行程L max=20mm，最小可调行程L min=0，阀座通道孔直径D=15mm，可调范围R=50。分别设计出直线特性和等百分比特性的阀芯型线。
编写相应的计算机程序，直线特性所得数据见表1。
从表1可以看出，当h等量增加（增量为0.1），流通面积的变化规律为：
A i+1-A i=12.740（i=0，1，L，9）（31）
式（31）表明：单位相对位移的变化所引起的流通面积的变化为常数，与假设的条件Q相符合。
编写相应的计算机程序，等百分比特性所得数据如表2所示。
2014-2015学年第一学期 统计质量管理课程论文 题目：参数设计的深入研究 姓名： xx 学号： xxxxxxx 专业： xxx 授课教师： xxx 完成时间：
参数设计的深入研究 摘要：田口玄一的参数设计的思想和方法已经在实际中取得了巨大的成功 ,同时也引起了学术界的重视。近十年来人们对此作了大量的研究.这些研究涉及参数设计的各个方面.本文试图对参数设计深入研究。 关键词: 参数设计交互作用 一、参数设计简述: 参数设计是产品开发三个阶段中的第二个阶段,即在给定基本结构后,系统中个参数如何确定,是的产品性能指标接那个达到目标值,又使它在各种环境下波动小,稳定好。譬如在惠斯顿电桥中如何选择A,B,D,F的电阻值和电动势E,使得电阻y能准确测量出来,并且在各种使用环境下测量值的波动小,稳定性好。 二、参数设计的基本方法: 参数设计是一个多因素选优问题。由于要考虑三种干扰对产品质量特性值的波动影响，找出抗干扰性能好的设计方案，故参数设计比正交试验设计要复杂得多。田口博士采用内侧正交表和外侧正交表直积来安排试验方案，用信噪比作为产品质量特性的稳定性指标来进行统计分析。 为什么即便采用质量等级不高、波动较大的元件，通过参数设计，系统的功能仍十分稳定呢？这是因为参数设计利用了非线性效应。 通常产品质量特性值y与某些元部件参数的水平之间存在着非线性关系，假如某一 D(一般呈正产品输出特性值为y，目标值为m，选用的某元件参数为x，其波动范围为 x D，引起y的波动为Dy1，通过参数设计，将x1态分布)，若参数x取水平x1，由于波动 x ，引起y 的波动范围缩小成Dy2，由于非线性效应十分移到x2，此时同样的波动范围 x 明显，即提高了元件质量等级后，对应于x1的产品质量特性y的波动范围仍然比采用较低质量等级元件、对应于水平x2的y波动范围D y2要宽，由此可以看出参数设计的优越性。 三、参数设计的基本流程 在产品设计阶段，研究不一样的产品在使用环境下，不同设计参数是如何影响产品性能的。而参数设计作为一种“放大器”，可以利用比较少的试验费用和时间来获得决策所需的信息。田口参数设计的关键部分就是致力于减少方差，或者说减少产品质量特
由于阀门有多种类型，同类型的阀门结构形式又分成许多类别，因此，阀体的形状千 变万化。尽管如此，由于阀体在受力和功能方面基本相似，故在结构上也有共性，在此将 重点介绍阀体结构设计中最具代表性的阀体和阀体的结构设计。 一、阀体结构设计 阀体结构设计的原则适用于节流阀、、、、及止回 阀等阀体的结构设计。 1.阀体的流道 阀体的流道可分为直通式、直角式和直流式三种， 阀体流道设计的原则如下： （1）阀体端口必须为圆形，介质流道应尽可能设计成直线形或流线形，尽可能避免介 质流动方向的突然改变和通道形状和截面积的急剧变化，以减少流体阻力，腐蚀和冲蚀。 （2）在直通式阀体设计时应保证通道喉部的流通面积至少等于阀体端口的截面积。 （3）阀座直径不得小于阀体端口直径（公称通径）的90%。 （4）直流式阀体设计时，阀瓣启闭轴线（阀杆轴线）与阀体流道出口端轴线的夹角α 通常为45度~60度。 2. 阀体的结构 （1）铸造阀体铸造阀体是目前应用最广的一种结构形式。其最大优点是通过铸件 造型，既能达到所要求的合理的几何形状，特别是流道形状，又可少受重量方面的限制。 （2）锻造阀体锻造阀体一般都用于小口径，特别是用于公称通径小于或等于50mm的高温、高压阀门。锻造阀体的优点是质量能保证、组织致密，表面质量较好。其缺点是由于流道孔采用机械加工（钻孔）制成，在孔与孔的过渡区会产生锐角过渡面，造成流阻大，且易产生紊流，介质对阀体侵蚀大；锻件截面与铸件截面相比较不均匀性更大，因此在厚壁处所产生 的热应力很大（特别是高温场合），常会在流道的锐角处发生开裂，并且锻造阀体材料利 用率较低。 （3）锻焊与铸焊阀体若锻造重量受到限制或由于工艺上的原因，可以考虑采用这种形式（应按相应标准规定）。 （4）焊接阀体焊接阀体有钢管焊接和钢板焊接两种。这种结构既节省材料又能获得理想流道。对于清洁度要求较高的大口径阀门，这种结构也是比较理想的。其优点是重量轻，表面质量好，清洁度高，流阻小，结构简单，加工方便；缺点是焊缝多，焊接较困难。对于不锈钢焊接阀体，要防止或消除晶间腐蚀和焊接变形。因此，应根据不同情况，在工艺上要采取相应措施。 二、阀体结构设计
电子信息工程系实验报告 课程名称：MATLAB 应用 实验项目名称：GUI 计算器设计 实验时间：2012-11-22班级：测控081姓名：学号：810707132实验目的: 1.熟悉MATLAB 的菜单设计方法 2.熟悉MATLAB 的主要控件使用方法 3.熟悉MATLAB 的GUI 设计流程 4.运用MATLAB 的GUI 设计一个简单的计算器 实验环境: MATLAB7.8 实验内容: function varargout =jisuanqi1(varargin)%JISUANQI1M-file for jisuanqi1.fig %JISUANQI1,by itself,creates a new JISUANQI1or raises the existing %singleton*.%%H =JISUANQI1returns the handle to a new JISUANQI1or the handle to %the existing singleton*.%%JISUANQI1('CALLBACK',hObject,eventData,handles,...)calls the local %function named CALLBACK in JISUANQI1.M with the given input arguments.%%JISUANQI1('Property','Value',...)creates a new JISUANQI1or raises the %existing singleton*.Starting from the left,property value pairs are %applied to the GUI before jisuanqi1_OpeningFunction gets called.An %unrecognized property name or invalid value makes property application %stop.All inputs are passed to jisuanqi1_OpeningFcn via varargin.%%*See GUI Options on GUIDE's Tools menu.Choose "GUI allows only one %instance to run (singleton)".%%See also:GUIDE,GUIDATA,GUIHANDLES %Edit the above text to modify the response to help jisuanqi1 %Last Modified by GUIDE v2.505-Dec-201022:24:59 %Begin initialization code -DO NOT EDIT gui_Singleton =1;成 绩： 指导教师（签名）：
AT89C51单片机简易计算器的设计 单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物，它是嵌入式控制系统的核心，如今，它已广泛的应用到我们生活的各个领域，电子、科技、通信、汽车、工业等。本设计是基于51系列单片机来进行的数字计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除六位数范围内的基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果。设计电路采用AT89C51单片机为主要控制电路，利用MM74C922作为计算器4*4键盘的扫描IC读取键盘上的输入。显示采用字符LCD静态显示。软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真。 一、总体设计 根据功能和指标要求，本系统选用MCS-51系列单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。具体设计如下：（1）由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，为了得到较好的显示效果，采用LCD 显示数据和结果。 （2）另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，故只需要16 个按键即可，设计中采用集成的计算键盘。 （3）执行过程：开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数
值，按等号就会在LCD上输出运算结果。 （4）错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LCD上提示溢出；当除数为0时，计算器会在LCD 上提示错误。 系统模块图： 二、硬件设计 （一）、总体硬件设计 本设计选用AT89C51单片机为主控单元。显示部分：采用LCD 静态显示。按键部分：采用4*4键盘；利用MM74C922为4*4的键盘扫描IC，读取输入的键值。 总体设计效果如下图：
简单计算器 1 基本功能描述 简单计算器包括双目运算符和单目运算符。双目运算符包含基本的四则运算及乘幂功能，单目运算符包含正余弦、阶乘、对数、开方、倒数等运算。可对输入任意操作数包含小数和整数及正数和负数进行以上的所有运算并能连续运算。出现错误会给出提示，同时包含清除、退格、退出功能以及有与所有按钮相对应的菜单项。 2 设计思路 如图1，是输入数据子函数的流程图。打开计算器程序，输入数据，判断此次输入之前是否有数字输入，如果有，则在之前输入的数字字符后加上现有的数字字符；如果没有，则直接使编辑框显示所输入的数字字符。判断是否继续键入数字，如果是，则继续进行前面的判断，如果否，则用UpdateData(FALSE)刷新显示。 如图2，是整个计算器的流程图。对于输入的算式，判断运算符是双目运算符还是单目运算符。如果是双目运算符，则把操作数存入数组a[z+2]中，把运算符存入b[z+1]中；如果是单目运算符，则把字符串转化为可计算的数字，再进行计算。下面判断运算符是否合法，如果合法，则将结果存入a[0],不合法，则弹出对话框，提示错误。结束程序。
输入一个数字 在之前输入的数字字符后面加上现在的数字字符。 Eg ：m_str+=”9”。 直接使编辑框显示所输入的数字字符。 Eg ：m_str=”9”。 pass3=1表示已有数字输入 开始 之前是否有数字输入？ pass3==1? 继续键入数字？ 用UpdateData(FALSE)刷新显示 图1 输入数据子函数流程图 Y N Y N
输入开始 双目运算符 是否每一个操作数都存入a[]数组？ 把操作数存入a[z+2],把运算符存入b[z+1]。 单目运算符 将字符串转换 为可计算的数进行运算 运算是否合法？ 将结果存入a[0] 弹出对话框提示错误 结束Y Y N N 图2 简单计算器总流程图
传统换向阀的进出油口控制通过一根阀芯来进行，两油口听开口对应关系早在阀芯设计加工时已确定，在使用过程中不可能修改，从而使得通过两油口的流量或压力不能进行独立控制，互不影响。随着微处理控制器、传感器元件成本的下降，控制技术的不断完善，使得双阀芯控制技术在工程机械领域得以应用。英国Utronics公司利用自己的技术及专利优势研制出双阀芯多路换向阀，已广泛应用于JCB、Deere、DAWOO、CASE等公司的挖掘机、*车、装载机及挖掘装载机等产品上。为适应中国工程机械产品对液压系统功能要求。稳定性以及自动化控制程度的不断提高，Utronics公司产品适时进入中国市场，现已初步完成厦工(5t)装载机、詹阳(8t)挖掘机样机调试并进入试验阶段。1、传统单阀芯换向阀的缺陷传统的单阀芯换向阀所组成的液压系统难以合理解决好以下功能和控制之间存在的矛盾: (1)液压系统设计时为提高系统稳定性，减少负载变化对速度的影响，要么牺牲部分我们想实现的功能，要么增加额外的液压元件，如调速阀、压力控制阀等，通过增加阻尼，提高系统速度刚度来提高系统的稳定性。但是这样元件的增加又会降低效率，浪费能源;还会使得整个系统的可*性降低、增加成本。(2)由于换向结构的特殊性，使得用户在实现某一功能时必须购买相应的液压元件，再加上工程机械厂家会根据不同最终用户要求设计出相应的功能，这样会造成生产厂家采购同类、多规格的液压控制元件来满足不同功能要求的需要，不利于产品通用化及产品管理，同时会大大提高产品成本。(3)由于执行机构进出液压油通过一根阀芯进行控制，单独控制执行机构两侧压力是不可能的。因此，出油侧背压作用于执行机构运动的反方向，随着出油侧背压升高，为保质执行机构的运动，必须提高进油侧压力。这样会使得液压系统消耗的功能增加，效率低，发热增加。采用双阀芯技术的液压系统，由于执行机构进出油侧阀口阀芯位置及控制方式各自独立，互不影响，这样通过对两阀芯控制方式的不同组合，利用软件编程能很好解决传统单阀系统不能解决的问题，同时还可以轻易实现传统液压系统中难以实现的功能。2、双阀芯换向阀的两种基本控制策略由于双阀芯换向两油口控制的灵活性，两油口可分别采取流量控制、压力控制或流量压力控制。正面介绍两种简单的控制策略。(1)负载方向在整个工作过程中保持不变我们知道，对于汽车起重机、挖掘机、装载机等而言，其液压缸在整个工作过程中负载方向始终维持不变。下面以起重机变幅液压缸为例来探讨双阀芯的控制策略。起重机变幅缸在工作过程中其受力，负载方向始终保持不变，因此我们可以采取液压缸有杆控用压力控制、无杆腔用流量控制的控制策略。无杆腔流量控制是通过检测连接到无杆腔侧阀前后两侧的压差，再根据所需流入或流出流量的多少，计算出阀芯开口大小;有杆腔侧采用压力控制，使该侧维持一个低值的压力，使得更加节能、高效。由于我们在无杆腔采用了流量控制，因此原控制系统中所用的平衡阀可用一个液控单向阀来代替。这样可消除因平衡阀所带来的系统不稳定，从而提高系统稳定性。(2)负载方向在工作过程中发生改变在这种情况下，采取“进油侧压力控制，出油侧流量控制”，在液压缸有杆腔侧用压力控制，无杆腔侧有流量控制。如负载方向不变，由于出油侧采取了流量控制，我们可将双向平衡阀用液控单向阀来替换，从而提高系统的稳定性。进油侧用压力控制器来维持一个较低的参考压力，一方面提高系统效率，另一方面使系统不发生气穴。为了使负载方向变化的工作机构能得到很好控制，另外一个PI控制器将被运用到有杆腔的压力控制器中，当负载方向改变后，无杆腔的压力将减小;如果仍将有杆腔维持一个很低的压力，当负载很大时，液压缸将向反方向运动。此时我们可用所增加的PI控制器监视无杆腔压力的变化，当PI控制器检测到无杆腔压力低于所设定的参考值时，将提高有杆腔压力控制器所设定的压力，从而保证系统的正常工作。3、Ultronics液压控制系统Ultronics公司是一家集设计、研究和制造的电子液压技术公司。其液压控制系统采用了CAN总线通信，双阀芯控制技术，通过两个阀芯的组合控制，可实现对执行机构多种控制，以提高系统的稳定性，降低能源损耗，同时还可使得系统更加简单，降低成本，加快产品开发速度，这些都是传统的电子系统所不能做到的。Ultronics控制系统的硬件一般由操纵手柄、电控单元
沈阳航空航天大学 课程设计报告 课程设计名称：单片机系统综合课程设计课程设计题目：简易计算器的设计与实现 院（系）： 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 完成日期：
沈阳航空航天大学课程设计报告 目录 第1章总体设计方案 (1) 1.1设计内容 (1) 1.2设计原理 (1) 1.3设计思路 (2) 1.4实验环境 (2) 第2章详细设计方案 (3) 2.1硬件电路设计 (3) 2.2主程序设计 (7) 2.2功能模块的设计与实现 (8) 第3章结果测试及分析 (11) 3.1结果测试 (11) 3.2结果分析 (11) 参考文献 (12) 附录1 元件清单 (13) 附录2 总电路图 (14) 附录3 程序代码 (15)
第1章总体设计方案 1.1 设计内容 本设计是基于51系列的单片机进行的十进制计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除1位无符号数字的简单四则运算，并在6位8段数码管上显示相应的结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑，首先选择内部存储资源丰富的8751单片机，输入采用4×4矩阵键盘。显示采用6位8段共阳极数码管动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C语言和汇编语言进行比较分析，最终选用汇编语言进行编程，并用protel99se涉及硬件电路。 1.2 设计原理 在该课程设计中，主要用到一个8751芯片和串接的共阳数码管,和一组阵列式键盘。作为该设计的主要部分，下面将对它们的原理及功能做详细介绍和说明。 1)提出方案 以8751为核心，和数码管以及键盘用实验箱上已有的器件实现计算器的功能。 2) 总体方案实现 (1)要解决键值得读入。先向键盘的全部列线送低电平，在检测键盘的行线，如果有一行为低电平，说明可能有按键按下，则程序转入抖动检测---就是延时10ms再读键盘的行线，如读得的数据与第一次的相同，说明真的有按键按下，程序转入确认哪一键按下的程序，该程序是依次向键盘的列线送低电平，然后读键盘的行线，如果读的值与第一次相同就停止读，此时就会的到键盘的行码与列码
2.5 示例 2.5.1 按照水平一的要求确定交通参数示例 华中地区某一级公路，设计年限为15年。根据OD分析，断面大型客车和货车交通量为3500辆/日，交通量年增长率为6.5%。方向系数取0.55；根据表2-3，车道系数取0.50，则设计车道初始年大型客车和货车日均交通量为962辆/日，进而计算得到15年大型客车和货车累计为850万辆，可知设计交通荷载等级为重。根据对路段每辆车实际收集到的轴载组成数据，经统计分析后，得到车辆类型分布系数列于表2-11。 表2-11 车辆类型分布系数 分别统计2~11类车辆中单轴单胎、单轴双胎、双联轴和三联轴的数量，除以各类车辆总量，按式（2-11）计算各类车辆中不同轴型平均轴数，列于表2-12。 表2-12 各种车辆类型的不同轴型平均轴数 按式（2-12）计算2~11类车辆不同轴型在不同轴重区间所占的百分比，得到不同轴型的轴重分布系数，即轴载谱。部分车辆类型的不同轴型的轴载谱如图2-23~图2-26所示。
图2-23 部分车辆类型的单轴单胎轴载谱 图2-24 部分车辆类型的单轴双胎轴载谱 图2-25 部分车辆类型的双联轴轴载谱
图2-26 部分车辆类型的三联轴轴载谱 验算的设计指标包括沥青混合料层层底拉应变和永久变形量、无机结合料稳定层层底拉应力和路基顶面竖向压应变。针对这三个设计指标，按式（2-13）计算2~11类车辆各种轴型在不同轴重区间的当量设计轴载换算系数；然后按式（2-14）计算各类车辆当量设计轴载换算系数，针对不同设计指标的各类车辆当量设计轴载换算系数，列于表2-13。 表2-13 不同设计指标的各类车辆当量设计轴载换算系数 根据表2-13的计算结果，按式按式（2-16）和（2-17）计算设计车道上的当量设计轴载累计作用次数Ne。对应于沥青混合料层层底拉应变和永久变形量的当量设计轴载累计作用次数为3.23×107次；对应于无机结合料稳定层层底拉应力的当量设计轴载累计作用次数为3.71×109次；对应于路基顶面竖向压应变的当量设计轴载累计作用次数为6.55×107次。 2.5.2 按照水平二的要求确定交通参数示例 华中地区某一级公路，设计年限15年。基本交通参数见2.5.1示例。
第2章渐开线圆柱齿轮几何参数设计计算 2．1 概述 渐开线圆柱齿轮设计是齿轮传动设计中最常用、最典型的设计，掌握其设计方法是齿轮设计者必须具备的，对于其它类型的传动也有很大的帮助。在此重点讨论渐开线圆柱齿轮设计的设计技术。 2．2 齿轮传动类型选择 直齿（无轴向力） 斜齿（有轴向力，强度高，平稳） 双斜齿（无轴向力，强度高，平稳、加工复杂） 2．3 齿轮设计的主要步骤 多级速比分配 单级中心距估算 齿轮参数设计 齿轮强度校核 齿轮几何精度计算 2．4 齿轮参数设计原则 （1) 模数的选择 模数的选择取决于齿轮的弯曲承载能力，一般在满足弯曲强度的条件下，选择较小的模数，对减少齿轮副的滑动率、増大重合度，提高平稳性有好处。但在制造质量没有保证时，应选择较大的模数，提高可靠性，模数増大对动特性和胶合不利。 模数一般按模数系列标准选取，对动力传动一般不小于2 对于平稳载荷：mn=(0.007-0.01)a 对于中等冲击：mn=(0.01-0.015)a 对于较大冲击：mn=(0.015-0.02)a （2）压力角选择 an=20 大压力角（25、27、28、30）的优缺点：
优点：齿根厚度和渐开线部分的曲率半径增大，对接触弯曲强度有利。齿面滑动速度减小，不易发生胶合。根切的最小齿数减小。缺点：齿的刚度增大，重合度减小，不利于齿轮的动态特性。轴承所受的载荷增大。过渡曲线长度和曲率半径减小，应力集中系数增大。 小压力角（14.5、15、16、17.5、18）的优缺点： 优点：齿的刚度减小，重合度增大，有利于齿轮的动态特性。轴承所受的载荷减小。缺点：齿根厚度和渐开线部分的曲率半径减小，对接触弯曲强度不利。齿面滑动速度增大，易发生胶合。根切的最小齿数增多。 （3）螺旋角选择 斜齿轮螺旋角一般应优先选取整:10-13. 双斜齿轮螺旋角一般应优先选取:26-33. 螺旋角一般优先取整数，高速级取较大，低速级取较小。 考虑加工的可能性。 螺旋角增大的优缺点： 齿面综合曲率半径增大，对齿面接触强度有利。 纵向重合度增大，对传动平稳性有利。 齿根的弯曲强度也有所提高（大于15度后变化不大）。 轴承所受的轴向力增大。 齿面温升将增加，对胶合不利。 断面重合度减小。 （4）齿数的选择 最小齿数要求（与变位有关） 齿数和的要求 齿数互质要求 大于100齿的质数齿加工可能性问题（滚齿差动机构） 高速齿轮齿数齿数要求 增速传动的齿数要求 （5）齿宽和齿宽系数的选择 一般齿轮的齿宽由齿宽系数来确定， φa=b/a φd=b/d1 φm=b/mn φa=(0.2-0.4)
第一章阀门的设计 一、设计目的 随着社会的不断发展，人们的生活水平也在不断的提高，家家户户都告别了原来的手压井，用上了自来水。为了防止有人在停水时打开水龙头而忘记了及时的关闭造成了水资源的浪费。我们根据实际的需求为广大人民群众设计出了这样一套很实用而且特别的水阀—停水自动关闭阀。这套设计不是很完美，但是真的很实用。 二、停水自动关闭阀门的创新与特色简介 该停水自动关闭水阀在原有的相关的水阀的基础上，改进了它的结构，使其结构更加简单，操作方便，便于安装，更适合与大众的使用要求。在该停水自动关闭水阀中，运用了回复杆，它可以更好的完成来水时必须手动打开水阀的这一工作过程。 三、设计方案的拟定 在最近一个月的时间里，我和本组的其他成员团结合作，通过在图书馆及上网查阅相关资料和反复的讨论，对设计创新的停水自动关闭阀门进行零件图、装配图及立体图的绘制，在老师的指导下对图形及方案进行了反复的修改，经过十几天的不懈努力，对创新的停水自动关闭阀门设计出了两套方案。下面结合图形1-1和图形1-2对两套方案功能、原理、用途及其优缺点方面进行比较和分析： 方案一：此方案结构简单、便于操作、安装放置方便，如图1-1所示。该水阀由阀体（1）、阀芯（2）、阀盖（3）、回复弹簧（5）、回复杆（6）等零件构成。当无水时，阀芯靠自身的重力下落到如图1-1所示的位置挡住进水口，使得水阀处于关闭状态，回复弹簧恢复到原始位置，回复杆挡在阀芯上方，阻止阀芯在来水时向上运动，达到来水时水阀不会自动打开的效果。当来水正常用水时，将回复杆向外拔出，通过水的压力及水的浮力
图1-1 设计方案一图 方案二：此方案结构简单，便于操作，由阀体（1）、阀芯（2）、阀盖（3）压簧（4）、阀杆（5）、手柄（6）等零件构成。 该装置如图1-2所示位置放置，当无水时，靠压簧（4）的压力把阀芯压到如图所示位置，使得水阀处于关闭状态；在有水情况下用户要用水时，拉动手柄（6）由于水的最小压力大于压簧的压力，阀芯处于进水口右端位置，进水口和出水口均处于打开状态，使得阀处于正常流通状态。 此方案的缺点： （1）安装时摆放位置单一，不便于安装； （2）密封不易保证；由于如图1-2所示位置阀芯与阀体之间的配合属于间隙配合，当正常用水时，进水口出的水有可能会进入右腔中。
班级：06030601 姓名：贾光帅 学号：061411 指导老师：徐斌
第一部分课程设计指导 1.目的与要求 交通规划是一门为解决交通问题提供基本理论基本技术的一门学科，本课设的目的是通过实地的交通调查，了解交通分布规律，对交叉口的通行能力进行一定的评价，并提出改进意见，给学生自己在以后的交通规划工作中提供必要经验。 2.任务 （1）对某一交叉口的通行能力进行调查，绘制交通调查汇总表； （2）分别求出交叉口的5min和15min的高峰小时系数； （3）通过交通调查求出交叉口的实际通行能力； （4）求出交叉口的设计通行能力，并于实际测得的交通量进行对比； 3.提交结果 （1）交通调查汇总表； （2）高峰小时系数，交叉口的实际通行能力，交叉口的设计通行能力，并对其进行评价的计算书。
第二部分交通调查汇总表及高峰小时系数，交叉口的实际通行能力的计算 调查地点是桃园桥十字交叉口，时间为8：40—9：40，历时一个小时，为一天中的高峰小时之一，所测得的交叉口实际通行交通量为高峰小时交通量。交通调查汇总表如下表所示： 交叉口车辆汇总表 地点桃园桥十字日期07月04日天气（晴）观测者 5min 时间 车 型 从北来从南来南 北 合 计 从东来从西来东 西 合 计右 转 直 行 合 计 右 转 直 行 合 计 右 转 直 行 左 转 调 头 合 计 右 转 直 行 左 转 调 头 合 计 00-05 大 车 12 11 23 6 5 11 34 2 1 7 0 10 0 5 3 1 9 19 小 车 96 67 16 3 23 55 78 24 1 41 17 22 4 84 14 39 28 1 82 16 6 05-10 大 车 3 4 7 1 6 7 14 0 2 2 0 4 3 1 6 1 11 16 6 小 车 58 80 13 8 31 80 11 1 24 9 40 19 44 9 11 2 29 27 38 0 94 20 6 10-15 大 车 15 4 19 3 4 7 26 1 6 4 0 11 0 3 4 1 8 19 小 车 96 56 15 2 17 62 79 23 1 36 26 45 5 11 2 20 27 41 0 88 20 15-20 大 车 12 4 16 4 6 10 26 2 3 2 0 7 2 5 3 1 11 18 小 车 85 74 15 9 39 81 12 27 9 33 19 15 1 68 21 23 34 3 81 14 9
控制阀细节分析之五－阀芯阀座 李宝华 摘要：包含阀芯阀座的阀内件（Valve Trim ）是控制阀的关键核心部件，直接影响控制阀的流量特性、 流体调节和控制质量。阀内件是与流体直接接触的阀内可拆卸的改变流通截面积和截流件导向等作用的零部件总称，包括典型截流件的阀芯(Plug)和阀座(Seat)、套筒(Cage)、阀杆(Stem)，以及减噪器(Flow divider)、抗空化气蚀部件(AC-trim)、导向(Guide)，等等。从单座型控制阀(Globe valve)的阀芯阀座等阀内件的细节分析入手，看部分品牌厂家的阀芯阀座设计。 关键词：控制阀；阀内件；阀芯；阀座；细节分析；区别 引言 控制阀（Control valve ，国标GB/T 17213.1-1998定义为控制阀，国内旧称调节阀）是终端控制元件，决定着过程控制是否及时有效，在整个控制回路中较为重要但又是长期以来技术比较薄弱的环节。 一个控制系统的控制质量受到组成系统各环节的影响，更取决最薄弱环节的影响，控制阀虽然相对控制系统和过程仪表而言略显简单，但在工业生产过程对控制要求及安全性不断提高的情况下，其必要性、重要性以及在回路中较高的故障频次已引起业内注意。 控制阀的生产厂家众多，造成控制阀品种多、规格多、参数多，质量参差不齐。不同厂家的同类型控制阀的设计差异、技术特点和应用情况如何？应是大家关注的问题。本文着重对目前在用量最大、多数厂家都在生产的单座型控制阀(Globe valve)做一些细节分析。以部分知名品牌控制阀为例，对阀内件的阀芯阀座的技术细节进行分析探讨。 阀内件（Valve Trim） 国标《工业过程控制阀 第1部分：控制阀术语和总则》GB/T17213.1－1998（等效IEC 60534-1）对阀内件（Valve Trim ）的定义是：阀内接触被控流体的部件，例如截流件、阀座、套筒、阀杆、以及连接阀杆与截流件的部件等。阀体、阀盖、底法兰和垫圈不属于阀内件。 阀内件是与流体直接接触的阀内可拆卸的改变流通截面积和截流件导向等作用的零部件总称，包括典型截流件的阀芯(Plug)和阀座(Seat)，还包括套筒(Cage)、阀杆(Stem)以及减噪器(Flow divider)、抗空化气蚀部件(AC-trim)、导向(Guide)、密封件、固定件，等等。阀内件主要功能是使流通截面积按一定规则比例变化，实现流通能力和阀芯/阀杆行程之间的相互关系，其次是保证紧密关闭国内和符合标准规定的泄漏率。 阀芯是阀内件中最为关键的部件，同时是控制阀的可动部件，阀芯与阀座配合使用，可紧密关闭切断流体，可通过改变节流截面积来调节流体通过量，进而达到过程控制的目的。阀芯的形状（或笼式阀的套筒开口形状）决定着控制阀的流量特性，如常见的线性、等百分比、快开特性和抛物线特性等。阀芯阀座的尺寸以及阀内流路决定着控制阀的最大流通能力。阀芯阀座的选材及其工艺处理决定着控制阀的工况应用和可靠性。阀芯阀座以及阀内件的设计直接反映了控制阀厂家的技术能力。 阀芯设计 为了获得不同的阀门特性，阀芯结构设计有多种多样，一般分直行程和角行程两大类。单座型控制阀(Globe valve)一般都是顶部导向的直行程控制阀，采用最多的是柱塞型阀芯、V 开口型阀芯和套筒 形状和流量特性 小流量阀芯柱塞型阀芯V 开口型阀芯 图1 典型的直行程控制阀阀芯
简单计算器设计报告 045 一、基本功能描述 通过文本编辑框实现基本整数的加减乘除运算 二、设计思路 如下图是整个程序进行的流程图，基本方法是在ItemText文本编辑框输入字符，程序对字符进行判断，若输入不是数字则提示错误。输入正常时，通过下拉框ComboBox_InsertString 选择相应运算符。点击等号IDC_OK，即可得出运算结果。操作简便，算法简单。 三、软件设计 1、设计步骤 打开Microsoft Visual C++ 6.0,在文件中点击新建，在弹出框内选择MFC AppWizard[exe]工程，输入工程名zhoutong及其所在位置，点击确定 1
将弹出MFC AppWizard-step 1对话框，选择基本对话框，点击完成 MFC AppWizard就建立了一个基于对话窗口的程序框架
四、主要程序分析 1、字符判定函数 BOOL IsInt(TCHAR*str) { int i=atoi(str); TCHAR strtemp[256]; wsprintf(strtemp,"%i",i); if(strcmp(str,strtemp)!=0) { return FALSE; } Else { return TRUE; } } 该函数通过atoi把文本编辑框读取的字符转换为数字，再通过wsprintf把转换数字转换为字符，通过strcmp比较原字符和转换得来的字符。如相同返回true,不通则返回false. 3、运算符选择程序 BOOL Main_OnInitDialog(HWND hwnd, HWND hwndFocus, LPARAM lParam) { HWND hwndComboOP=GetDlgItem(hwnd,IDC_COMBOOP); ComboBox_InsertString(hwndComboOP,-1,TEXT("+")); ComboBox_InsertString(hwndComboOP,-1,TEXT("-")); ComboBox_InsertString(hwndComboOP,-1,TEXT("*")); ComboBox_InsertString(hwndComboOP,-1,TEXT("/")); return TRUE; } 3
目录 第1章电子计算器控制工艺分析 (1) 1.1PLC简介 (1) 1.2PLC电子计算器特点 (1) 1.3电子计算器控制要求 (2) 1.4电子计算器设计要求 (2) 第2章电子计算器PLC控制系统设计 (3) 2.1系统选型 (3) 2.2系统硬件连接图 (3) 2.3输出I/O点数 (3) 2.4梯形图 (4) 2.5程序运行 (6) 第3章电子计算器PLC监控系统设计 (7) 结论与体会 (8) 参考文献 (9) 附录 (10)
第1章电子计算器控制工艺分析 1.1 PLC简介 PLC英文全称为Programmable Logical Controller即：可编程逻辑控控制器，顾名思义；它本来的含义是具有柔性的（可编程）主要来完成逻辑控制（针对数字量）工业控制器，它代替了传统的靠硬触点来做的控制系统就象当初的计算机已经演变为电脑一样，现在的PLC也由早期单纯地实现逻辑控制演变为一个可进行数模、模数转换，可进行定位控制，等一个功能强大的工业控制器，可以说它在现代社会各种需要自动控制的场合发挥了巨大的作用。 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30 万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC 的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 1.2 PLC电子计算器特点 从某种角度而言，广义的“计算机”概念是包括“电子计算器”的。电子计算器中也有集成电路，但计算器的功能简便，价格更加便宜，利于携带与稳定性好。与电子计算机的最大区别在于：计算器只是简单的计算工具，有些机型具备函数计算功能，有些机型具备一定的贮存功能，但一般只能存储几组数据。计算机则具备复杂存贮功能、控制功能，更加强大，在中国俗称“电脑”者也。计算器和计算机一样都能够实现数据的录入、处理、存储和输出，但它所以区别于计算机的就是，它不能自动地实现这些操作过程，必须由人来操作完成。而计算机通过编制程序能够自动进行处理。所以以自动化程度来区别二者，就在于是否需要人工干预其运行。
第一章系统概述 1.1 系统介绍 全方位轮参数计算设计软件是集国内外齿轮最新研究成果和实践经验，结合最新国家及国际标准，经知名齿轮专家的几十年研究和提炼，推出的全新设计的齿轮专家系统。系统提供了原始设计，精度计算、强度校核、几何计算、齿轮测绘等模块。在国内拥有众多客户，并得到了客户的认可和好评。 系统以专家模式，渐进方式指导用户快速完成从原始参数得到设计参数的优化设计过程，系统提供大量详实的资料，使得每步的操作和每个的功能都有根有据。同时设计过程在优化条件下，又提供了及其灵活的控制和操作，用户根据自己的经验和方法，选择完全符合自己的设计参数。在系统推荐的总变位分配方案下，可以根据不同的设计优化目的，提供了9种总变位分配方法。在齿轮精度计算中，软件使用了最新国际精度标准并且提供了多达8种的侧隙类型选择，提供了完整的齿厚检测方法。在强度计算中，软件采用了ISO6336-1/2/3强度计算标准（GB/T3480-1997等同采用ISO标准），并且提供了灵活智能的计算过程配置管理功能，使得强度计算可以按照客户的计算要求，并且一步完成包括接触、弯曲、胶合在内的所有计算内容，用户直接可以输出指定格式的计算报告。 使用本软件，用户可以大量节约设计时间和设计成本，提高生产效率。使得原本需要好几天甚至好几个星期的设计量，只需要几分钟或几小时就完成。 2 功能特点 1. 简单易用软件使用Windows标准界面和操作习惯，界面简洁美观，步骤思路清晰，操作方便灵活，对稍有机械传动设计知识的人员，无须培训，在短时间内即可熟悉操作过程。 2．使用范围广软件可以适合减速机行业、矿山机械、汽车行业、船舶行业等多种行业的传动件和传动设备的设计计算要求。 3．先进设计理念和最新标准本软件结合了国内外先进的传动设计技术和研究成
液压阀的基本结构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内做相对运动的操纵装置。阀芯的主要形式有滑阀、锥阀和球阀；阀体上除有与阀芯配合的阀体孔或阀座孔外，还有外接油管的进、出油口和泄油口；驱动阀芯在阀体内做相对运动的装置可以是手调机构，也可以是弹簧或电磁铁，有些场合还采用液压力驱动。 在工作原理上，液压阀是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口的大小，以实现压力、流量和方向控制。液压阀工作时，所有阀的阀口大小、阀进、出油口间的压差以及通过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式(q＝KA·Δp m)，只是各种阀控制的参数各不相同而已。
1．1液压阀块的结构特点 按照结构和用途划分，液压阀块有条形块、小板块，盖板、夹板、阀安装底板、泵阀块、逻辑阀块、叠加阀块、专用阀块、集流排管和连接块等多种形式。实际系统中的液压阀块是由阀块体以及其上安装的各种液压阀、管接头、附件等元件组成。 (1)阀块体 阀块体是集成式液压系统的关键部件，它既是其它液压元件的承装载体，又是它们油路连通的通道体。阀块体一般都采用长方体外型，材料一般用铝或可锻铸铁。阀块体上分布有与液压阀有关的安装孔、通油孔、连接螺钉孔、定位销孔，以及公共油孔、连接孔等，为保证孔
道正确连通而不发生干涉有时还要设置工艺孔。一般一个比较简单的阀块体上至少有40-60个孔，稍微复杂一点的就有上百个，这些孔道构成一个纵横交错的孔系网络。阀块体上的孔道有光孔、阶梯孔、螺纹孔等多种形式，一般均为直孔，便于在普通钻床和数控机床上加工。有时出于特殊的连通要求设置成斜孔，但很少采用。 (2)液压阀 液压阀一般为标准件，包括各类板式阀、插装阀、叠加阀等，由连接螺钉安装在阀块体上，实现液压回路的控制功能。 (3)管接头 管接头用于外部管路与阀块的连接。各种阀和阀块体组成的液压回路，要对液压缸等执行机构进行控制，以及进油、回油、泄油等，必须与外部管路连接才能实现。 (4)其它附件 包括管道连接法兰、工艺孔堵塞、油路密封圈等附件。 1．2液压阀块的布局原则
调节阀柱塞型阀芯形面数学模型分析与推导 调节阀阀芯形面的设计是一项很复杂的工作，由于涉及的学科较多，到目前为止，在国内还没有一种通用的计算方法。虽然在国内已有相关文献对阀芯设计进行研究[1～3]，也产生了相应的数学模型，要么设计的阀芯形面精度不高，要么不适合于编程实现计算机辅助设计。国内目前进行阀芯形面的设计时主要采用流量试验或者修形的方法，设计周期长、成本高，在很多复杂的工况下难以满足实际运行的要求。某公司的调节阀产品系列，在大量流量试验的基础上已经定型，通常在某一型号的同一公称通径DN下，一般只能提供2～3种额定CV值。当客户提出某一特定CV值的需求时，由于成本、质量、交货期等原因，常常不能满足客户的要求。在国外，德国、日本等发达国家已经实现了调节阀阀芯形面的参数化设计技术，但由于技术封锁，国内还无法获得该项技术。如今，如何提高产品的设计水平、缩短产品开发周期、降低产品研发成本已成为制约产品竞争力的重要因素。现有的阀芯形面设计方法已经不能适应现代化生产发展的需要。如果能掌握阀芯形面的正确设计方法，建立适合于编程的工程数学模型，利用CAD技术就可缩短设计和加工周期，满足不断变化的市场需求。 鉴于以上实际情况，本文根据调节阀流量特性的定义，采用曲线包络的方法，推导直线和等百分比特性的阀芯形面数学模型，以实现阀芯形面的计算机辅助设计。 一、流量特性
调节阀的流量特性是指介质流过调节阀的相对流量与相对位移之间的关系，最为常用的流量特性有直线和等百分比两种。 直线流量特性：调节阀的相对流量与相对开度成直线关系，积分表达式为： 等百分比流量特性：在行程的某一点上，单位相对位移的变化所引起的相对流量的变化与此点的相对流量成正比关系，积分表达式为： 式中Q/Q max?相对流量 Q?调节阀某开度的流量 Q max?全开流量 L/L max?相对位移 L?调节阀某开度的阀芯位移 L max?全开位移 K、C?常数 二、建立数学模型 若阀门前后压差ΔP为常数，阀体流阻系数ξ已测定且保持不变，那么流量主要与流通面积有关，假设它们之间成比例，显然有： 式中A/Amax?相对流通面积 A?调节阀某开度的流通面积
计算机程序训练任务书简单计算器设计 学院：材料科学与工程学院 专业：材料成型及控制工程 班级：07050103 学号：0705010318 姓名：郭炯
目录 一．训练目的 二．设计内容和要求 三．设计思路 四．该程序功能分析 五．系统用到的数据类型及函数六．基本算法 七．程序流程图及屏幕运行截图八．参考文献 九．设计心得 十．源程序代码
计算机程序训练设计报告 一．训练目的： 计算机程序设计训练是学习完《计算机程序设计》课程后进行的一次全面的综合性上机实验。其目的在于为学生提供了一个既动手又动脑，独立实践的机会，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼学生的分析解决实际问题的能力。提高学生适应实际，实践编程的能力。 二．设计内容和要求： 用C语言作为工具制作一个简单的windows计算器，根据课程设计1周时间的安排选择适当大小的设计课题，根据题目的基本需求，画出流程图，编写程序，并写出详细的设计说明书。最后上机调试通过，并进行验收，交上机报告和程序的原代码。 设计题目设计一个简单计算器 具体内容在功能上功能尽量模拟windows操作系统中的计算器，系统界面 不做强制要求。 三．设计思路 大体框架是用两个while语句来实现相应的计算，用goto 语句来实现多次进入while语句进行相应的计算，第一个while语句用于新的两个数来进行计算，第二个while语句是用上一次储存的计算结果来与另外的数进行相应的运算。 每个while语句嵌套switch语句来实现加减乘除以及三角函数等运算。 每种运算都是调用自定义的函数来实现相应运算的。 四．该程序功能分析： 该程序主要功能是计算简单运算，以及简单的三角函数的计算，优点是一次运算结束后会提醒是否将运算的结果储存下来，如果储存则与另外的数继续进行下一次运算，如果不储存，则会执行新的运算，如果不计算了即可跳出界面。同时计算开方。 五．系统用到的数据类型及其函数： 1.整型变量num 用于判断需要进行什么运算。 整型变量l 用于决定进入哪个while循环语句。 实型变量a,b,x,t a,b,x用于放置需要计算的数，t用于放置每次运算的结果。