标位置，以右侧为直线，求左侧轮廓位置。当，如图所示状况，即，当圆柱半径，点点在图示状况下本项目中当值时图球阀启闭运动轨迹计算简图在本项设计中，平面凸轮最高升高≌,由式和得由值可见，平面凸轮下窄上宽，角度变化范围约在，斜度在左侧变小当凸轮右侧面是斜平面时，左侧应为曲面，由于曲面曲率变化小，在结构设计中可用个近似斜平面，角度略小于右侧面角来实现。.球阀下支承外形滚动柱面与倒角半径根据球阀启闭采用滚动启闭原理，下支承结构外形要适应这要求，实现无滑动滚动。图所示下支承结构外形简图，图中表示支承外圆即与球阀外径同，它与倒角圆角的接点的位置应远离球阀滚动时用于支承的柱面区。图球阀下支撑点外形当倒角半径为，轴承内孔直径为，经倒角半径为起点与球阀形心连线与轴夹角近似为在本设计中，因而倒角中心点位置点位置应为倒角中心点位置在本项设计中滚动空间要求以点为瞬心，为半径能作无滑动的滚动，此时点长度和与轴夹角关系为当球阀转动角后，点在轴上投影为根据大小来确定尺寸配合间隙。在本项设计中。在滚动中要求右边增大半径.，而左边滚动中出现空隙，此时,空隙为.,考虑左右状况，理论上还有空隙.,因此选择优先配合，支承轴承孔。第章结构设计和计算.阀杆机构受力状况球阀受力状况球阀受力状况可以简化为图所示状态，图中式中式中与见图中尺寸。图球阀受力状况简图因此球阀密封压力所需压紧力轴向总推力，参考式可得本设计中合力和当流体正向流动时，由于，因此当流体反向流动时密封时，要保持密封面值，因此球阀上受倒阀杆作用力引起支反合力在本设计中在后面分析中应用与，在强度计算时将考虑和。阀杆支承反力与支承结构型式选择方案前支承导向型即无后支承图是方案的力系平衡图，由图可得，而，因而图前支承导向受力图因此区间区间因此方案前后支承导向型图是方案受力状况图，由图可知图前后支承导向受力图因此，当比较两个结构方案，方案受力状况较好，在结构设计上又允许设计后支承，因此选用方案只考虑时摩擦阻力扭矩阀杆支承摩擦阻力扭矩式中导轨槽螺旋角，.摩擦系数，润滑不良，取.阀杆直径，因此密封摩阻扭矩式中山形密封件数，密封件长度，在具体结构中.第层件数中间层件数摩擦系数，对于尼龙.因此球阀下支承点摩阻扭矩式中下支承点轴径摩阻系数，.因此导轨槽产生扭矩与摩阻扭矩因此阀杆承受的轴向力导轨槽承受轴向力反作用阀杆上在螺旋槽部分式中，导槽平均直径，导槽外径，导槽内径导槽螺旋升角，.左旋导槽与导轮摩擦角，当，.，在式中，当开启时取，关闭时取在直槽部分式中除导槽以外的轴向合力，详见式。阀杆梯形螺纹摩擦半径关闭用，开启时用，当选用梯形螺纹，螺纹螺旋角，当螺纹摩擦系数时梯形螺纹平均直径。由式可得在本设计中开启时关闭时由式计算结果列于表中。表导轨槽承受轴向力工作状况导向中轴向力区域开启斜槽.直槽.关闭斜槽.直槽.图导轨槽承受力图液压推力式中.因此阀杆前后支承摩擦阻力由式和知，支承摩擦阻力为直线移动中关闭时开启时螺旋移动中式计算结果列于表中。表阀杆前后支承轴向摩擦阻力工作状况前支承后支承摩擦系数螺旋角摩擦阻力直线移动关闭开启螺旋运动阀杆密封摩擦力由式知直线运动时螺旋运动时因此阀杆头部斜面与球阀柱销间摩擦阻力关闭其他状况式中斜面倾角，摩擦系数，.因此再阀门关闭时其他状况阀杆轴向合力开启旋开旋关关闭式中开启关闭由式计算并考虑结果列于表工作状况导轨槽阀杆前后支承阀杆密封杆头斜面液压力轴向合力开启旋开旋关关闭操作扭矩和手轮选择操纵扭矩根据结构设计，阀杆上选用左旋梯形螺纹,根据表已知轴向，可得开启关闭式中止推轴承内径止推轴承摩擦系数.由于，当选用梯形螺纹因而推荐球阀最大操纵力矩，当，.时而计算值。径选择式中圆周力，通常般推荐建议选取当当.零件设计与计算具有螺旋导轨槽衬套的主要结构尺寸角选择根据摆动从动件许用压力角，考虑到滑动摩擦系数，其摩擦角，由于的方向与角坐标方向差，因而，考虑到摩擦角影响，选择.。作用于导轨槽的正压力式中接触长度滚子半径当实际滚子宽用轴承钢渗氮淬火许用应力时式中导轨槽数，本结构螺旋导轨槽的平均直径本结构.。受力不均匀系数，，取.因此如果选用淬火.，由式得，因此，选用制造。螺旋导轨槽高度或长度式中螺旋导轨槽螺旋部分高直线长度即阀杆头斜面长，详见后面因此，球阀销轴接触强度由式知选用,当斜面宽，销轴半径时，由式得，而由式推得最大接触应力，此时为，高于，而用时略高于.,故用。球阀下支承的接触强度下支承的衬套，球阀即球体材料，其最大接触应力为按第接触类型。式中球形半径曲率球形的外半径.衬套轴向曲率半径直线即圆柱形衬套内半径.式中由椭圆方程系数值查表来确定由式得，由表.得，.，当.，代入式得由于已结构设计出衬套和球体，材料也选定，其加工后硬度估计，≌计算出远大于值，由于处于最大值频较低小于次分钟，工作过程中滚动范围窄，因此滑动磨损和损坏很慢，建议按原方案施用，如果试用中出现过大磨损或压痕，可以采用以下方案来进步改善。衬套进行淬火，提高表面硬度达，对用材料制造球体下支承表面进行表层镀硬铬，硬度达以上，提高接触许用应力≌。更改衬套和球体下支承处的材料和结构，使。阀杆主要结构尺寸及其强度和刚度计算主要结构尺寸选择阀杆直径。根据，当，.，阀杆最小直径，考虑到阀杆主结构部分形状复杂，增大断面积为，故选用。梯形螺纹。参考手轮尺寸及阀杆螺母设计，选取。杆头结构尺寸。根据，当，阀杆头直径，扁头厚度按阀杆销孔强度校核图式中销径，抗扭断面系数许用应力因此阀杆头部斜面结构尺寸头部总长式中螺旋槽部分高详见前面，.斜面高度长度斜面高度，小于等于斜面自琐最大角因而头部厚度阀杆头部弯扭组合强度旋转开启或旋转关闭阶段由图知弯曲拉应力式中抗弯断面系数，近似简化斜面宽度见图因此选用，式中抗弯断面系数，查表.选用，由第三强度理论得由式和得阀杆头部刚度和抗弯强度计算在关闭状况下截面模数于惯性矩由于阀杆头部截面形状如图，它是在圆截面基础上，切去上下两个扇形面，沿杆长这两个扇形面形状并不对称。该截面模数图阀杆头部截面形状式中，见图而惯性矩式中整圆惯性矩，虚线弧段区惯性矩，弧段对自身重心惯性矩式中虚线弧段区面积根据结构图阀杆头部截面得截面模数与惯性矩主要选取斜面始终两点计算，并辅以将阀杆头部截面作不变矩形计算，并进行比较，根据式和，当，可得扁头对称于杆中心位置时斜面终止点扁头始端位置，只缺边扇形即斜面起始点。，由式直接计算得如果按矩形近似计算表阀杆头部截面力学性能截面截面Ⅰ对称于杆轴线截面Ⅱ斜面起始点近似矩形由表知，可以用矩形近似计算，在本节中用截面Ⅱ的和进行计算更接近实际状况。抗弯强度阀杆头部受力可近似为悬臂受集中负荷，如图所示，由式确定，而计算受力矩离应选择在阀门完全关闭状态下力作用点，距斜面起始点约为即大于或等于斜面长度位置，由式，命得式中材料许用应力，阀杆材料，阀杆头部刚度计算按图所示受力状态，在阀杆头的挠度和变形角度对于般传动轴来说在轴承出弧度第章工作能力校核.工作寿命此处工作寿命系指操纵阀杆部件部分，根据前述计算知，球阀销轴接触强度较大，是该部件的薄弱环节，它又是阀杆运动关键部位，因此寿命取决于它。通常接触疲劳极限试验循环基数不应小于次，因此实际材料疲劳循环次数为式中接触疲劳许用极限应力，接触疲劳许用极限应力时的循环试验次数，次接触应力，指数，由第三部分四节项知，略高于许用，可以使用，将代入式得次考