1、1 緒論本次畢業設計承擔的題目是基于UG的爐頂放散閥的三維設計與運動仿真。通過查閱20余篇文獻內容，對閥門及UG軟件有了比較清晰的認識。我國閥門種類繁多，功能多樣，發展非常迅速。閥門在工業生產中正扮演著越來越重要的角色。其中，爐頂放散閥在冶金行業的作用尤顯突出。爐頂放散閥主要應用于控制冶金爐中的壓力以保證安全生產。其控制的 介質可以是煤氣、空氣等氣體。當爐內壓力大于閥門額定壓力時，爐頂放散閥的重錘被頂起。重錘通過連桿、拉桿、鍵連接、軸、卸扣等部件實現簡單的運動，把閥蓋拉起。從而使爐內壓力減小，以保證在安全的工作范圍內。當爐內壓力低于正常生產所需壓力時，爐內壓力便支撐不了重錘的重量，還是通過部件

2、間的連接和相對運動來實現閥門的閉合。形象地說，爐頂放散閥的工作原理正如高壓鍋鍋蓋上閥門的工作原理。我國早些時候大部分使用的是有重錘的爐頂放散閥。有重錘的爐頂放散閥結構簡單，操作方便。其主要結構是：拉環、拉桿、杠桿、閥蓋、閥座、下殼和重錘。由于重錘的存在，爐頂放散閥安裝在高爐上很是笨重，而且可能會有危險發生。因此，無配重爐頂放散閥正被國內閥門行業所研究和廣泛應用。無配重爐頂放散閥主要結構是：.液壓驅動裝置、機體、小支座、小轉臂、連接板、大支座、大轉臂、閥蓋、下殼、中殼、閥座。在設計具體的某一種閥門時應遵循必要的設計流程。首先，應認真研究閥門的詳細結構，通過相關資料確定具體數據；其次，根據預定的功

3、能試制有關的部件；然后，幾個部件裝配成一個組件并檢查是否滿足要求，若滿足則進行下一部件的設計，如不滿足要求則要返回上一步驟修改設計方案。如此往復，最后形成一個閥門的成體。在閥門的實體設計中，一定會用到CAD相關軟件，例如UG等。UG是個功能強大的軟件，它提供了產品設計所需的各種功能。例如三維實體造型、裝配序列仿真、運動仿真、爆炸視圖、導出工程圖、可靠性分析等等。本文主要針對閥門行業的現狀，以爐頂放散閥為例介紹了其發展前景并利用UG軟件對其進行了產品設計。1.1 閥門及爐頂放散閥概述閥門是流體輸送系統之中的控制部件，它們是用來改變通路斷面和介質流動方向的部件，具有導流、截止、節流、分流和溢流、卸

4、壓等功能。用于流體控制閥門，從最簡單的截止閥到復雜的自控系統中所用的各類閥門，其品種規格繁多， 各類閥門的公稱通徑從極微小的儀表閥門大至 通徑達10m的工業管路用閥門。閥門可用于控制蒸汽、水、油品、泥漿、各種腐蝕性介質、氣體、 液態金屬和流體等各種類型流體地流動 ，閥門的工作壓力可從0.0013MPa到1000MPa 的高壓，工作溫度從-300的低溫到1430的高溫。閥門的控制可采用多種傳動方式， 如電動、液動、手動、渦輪、電磁動、電磁液動、電液動等；可以在壓力、溫度和其它形式傳感信號的作用下， 按照預定要求動作，和不依傳感信號而進行開啟和關閉，閥門依靠驅動和自動機構使啟閉件作滑移、旋擺升降、

5、回轉運動， 從而改變流道面積從而實現其控制功能。 爐頂放散閥是冶金高爐 上應用的閥門，其作用是保證爐內壓力保持在正常工作范圍壓力內，并在高爐修風時將煤氣排放出高爐，以此來保證安全生產。1.1.1 閥門業的發展自從改革開放以來， 隨著各行業的發展， 生產廠家迅速增加，閥門也得到了快速發展， 閥門產量大幅增加， 生產水平有了較大提高 ， 閥門市場的成套率、和成套能力都有了較大的提高。僅浙江從改革開放初期的幾家， 發展到目前的兩千多家閥門企業，收入300多億元。在浙江的杭州、臺州、寧波， 江蘇常州、蘇州、上海、鹽城 ， 西南地區成都， 西北蘭州， 安徽等地， 借助地區優勢和國內外大型企業的投資， 逐

6、步形成了完整的閥門制造生產產業鏈。生產產業鏈的形成有利于閥門行業進行生產、成本控制， 使閥門行業規模化、專業化、精品化。總體上看， 我國閥門技術有了很大進步， 目前已能生產、設計、檢測十幾大類、40000多個規格的閥門產品、3000多個型號。十.一五期間， 我國閥門行業研制了旋轉閥、固體物料氣力輸送用閥、新一代高性能雙向密封的偏心復合圈金屬密封蝶閥、蝶閥、軟硬密封真空電磁閥和耐壓閥、鑲嵌耐磨陶瓷密封的閘閥、球閥、調節閥。此外還開發生產高溫高壓Y型波紋管截止閥、波紋管氯氣閥、亞臨界和超臨界高壓截止閥、生物抗菌隔膜閥等。某些企業生產的產品還填補了國內空白， 獲得了國家的專利。例如杭州惠閥門有限公司

7、研發的超臨界機組配套使用的一種高溫高壓減溫減壓裝置(閥)及一種高性能安全閥等在2008年分別獲得國家專利； 浙江高壓閥門有限公司研制成功我國首臺大風洞排氣節流調壓閥； 國內冶金閥門龍頭企業秦冶重工獲得八項閥門專利的節能節水型熱風閥； 這些產品的研發標志著我國閥門技術水平有了很大的提高。然而國內閥門技術水平與世界發達國家相比還有一定差距。大部分國內企業只生產技術含量低、附加值少的產品， 新產品開發只是在原有產品上作些改進和者直接借鑒國外同類產品。企業缺乏具有自主知識產權核心技術， 缺乏具有國際競爭力高端產品。60萬千瓦以上火電機組配套高溫高壓閥門、核電閥門、一些行業配套的特殊閥門、高參高性能安全

8、閥等產品主要依賴進口。閥門企業研發動力不強， 對新產品研發重視不足， 閥門研發主要還是依靠各研究機構。1.1.2 閥門的驅動方式(1) 電力驅動閥門電力驅動閥門是常用驅動方式的閥門，通常稱驅動裝置形式的驅動為閥門電動裝置，閥門電動裝置特點如下：啟閉迅速，可以一定程度縮短啟閉閥門所需時間；可以大大減輕操作人員勞動強度，非常適用于高壓、大口徑閥門；適用于安裝在不能手動操作和難于接近的位置，易實現遠距離操縱，而且安裝高度不受限制；有利整個系統的自動化設計；電源比氣源容易獲得，其電線的維護也比壓縮空氣簡單得多。閥門電動裝置的缺點是構造的復雜性，在潮濕的地方使用較為困難，用于易爆介質的時候，需要采用隔爆

9、措施。閥門電動裝置一般由傳動機構、轉矩限制機構、電動機、行程控制機構、手動-電動切換機構、開度指示器組成。(2) 氣動和液動閥門氣動閥門和液動是以一定壓力空氣、水和油為動力源，利用氣缸和活塞的運動來驅動閥門的，一般氣動的空氣壓力應該是小于0.8MPa，液動的水壓和油壓為2.5MPa至25MPa。如用于驅動隔膜閥；回轉型氣用于驅動球閥、蝶閥和旋塞閥。液動裝置的驅動力大，適用于驅動大口徑閥。如用于驅動旋塞閥、球閥和蝶閥時，須將活塞的往復運動轉換面回轉運動。除了采用氣缸和液壓缸的活塞來驅動外，還有采用氣動薄膜驅動，因其行程和驅動力較小，故主要用于調節閥門。(3) 手動閥門手動閥門是最基本的驅動方式的

10、閥門。它包括用手輪、手柄和板手直接驅動和通過傳動機構進行驅動兩種形式。當閥門的啟力矩大時，可通過齒輪和蝸輪傳動進行驅動，以達到省略目的。齒輪傳動分直齒圓柱齒輪傳動和錐齒傳動。齒輪傳動減速比較小，適用于閘閥和截止閥，蝸輪傳動減速比較大，適用于旋塞閃、球閥和蝶閥等。1.1.3 爐頂放散閥爐頂放散閥是冶金高爐上的一種閥門，其功能是保證爐內壓力保持在適當的范圍內，并且在高爐煤氣修風時將煤氣排放出高爐。放散閥又分為有配重爐頂放散閥和無配重爐頂放散閥。傳統重錘杠桿式結構爐頂放散閥，主要有拉環、拉桿、杠桿、閥蓋、閥座、下殼和重錘組成，因為有配重爐頂放散閥有笨重的配重，在高爐上工作風險比較大，所以現在冶金業廣

11、泛應用無配重爐頂放散閥門。我國也正結合國外先進技術大力發展無配重爐頂放散閥門。無配重爐頂放散閥由閥座、閥蓋、下殼、中殼、拉桿等零件組成。它是由卷揚式啟閉機控制的杠桿系統拉動閥蓋實現閥門的啟閉，具有啟閉靈活操作方便、工作安全可靠、結構簡單等特點，主要用于在高爐休風時將爐中的煤氣排放至空氣中，以保證高爐系統的安全。圖1-1 無配重爐頂放散閥 圖1-2 有配重爐頂放散閥1.2 爐頂放散閥的結構與應用特點1.2.1 無配重爐頂放散閥的結構1-液壓驅動裝置 2-機體 3-小支座 4-小轉臂 5-連接板 6-大支座 7-大轉臂 8-閥蓋 9-下殼 10-中殼 11-閥座圖1-3 無配重爐頂放散閥 高爐煉鐵

12、中采用的無配重爐頂放散閥，包括閥體、閥蓋和驅動裝置。閥體由閥座、中殼和下殼組成。閥蓋的啟閉裝置由大、小轉臂及支座和二者之間的連接板等組成，閥蓋與大轉臂鉸鏈連接，大轉臂及大支座鉸鏈連接，小轉臂及小支座鉸鏈連接，大轉臂和小轉臂均與連接板鉸鏈連接。連接板與大、小轉臂連接的二銷軸孔處于豎直位置時，啟閉裝置開始自鎖，閥蓋處于關閉狀態。當驅動裝置拉動小轉臂時，連接板與大、小轉臂連接的二銷軸孔偏離死點位置，小轉臂帶動連接板，從而拉動大轉臂擺動，閥蓋被打開。無配重自鎖式的放散閥利用大小轉臂與連接板之間的置關系，實現閥蓋的啟閉，啟動動力小，結構簡單，重量輕，經濟、安全，使用壽命延長。閥門通過拉動杠桿來實現閥門的

13、啟閉動作。由于采用軸承定位部件，閥門具有壽命長、操作靈活，密封可靠 等特點。例如：閥蓋、閥體、拉桿機構組成， 由卷揚機牽動拉桿機構驅動閥蓋實現閥門啟閉。 閥門用于高爐爐頂的放散，密封付噴焊粉末合金經工藝加工后密封可靠，耐沖蝕性能較好，閥門使用壽命較高。 閥拉桿軸該用軸瓦支承采用干式潤滑從而保證在多粉塵潤滑條件差的惡劣環境下仍然使用可靠。1.2.2 有配重爐頂放散閥的結構1-閥蓋 2-閥座 3-中殼 4-下殼 5-杠桿 6-重錘 7-拉桿圖1-4 有配重爐頂放散閥煉鐵高爐中采用的有配重爐頂放散閥，主要由閥蓋、閥座、中殼、下殼、杠桿、重錘、拉桿組成。有配重爐頂放散閥結構比較簡單，工作可靠，價格相對

14、較低，操作方便，原理簡單易懂。在早期的冶金行業中，有配重爐頂放散閥被廣泛應用。有配重爐頂放散閥主要應用于控制冶金爐中的壓力以保證安全生產。其控制的介質可以是煤氣、空氣等氣體。當爐內壓力大于閥門額定壓力時，爐頂放散閥的重錘被頂起。重錘通過連桿、拉桿、鍵連接、軸、卸扣等部件實現簡單的運動，把閥蓋拉起。從而使爐內壓力減小，以保證在安全的工作范圍內。當爐內壓力低于正常生產所需壓力時，爐內壓力便支撐不了重錘的重量，還是通過部件間的連接和相對運動來實現閥門的閉合。形象地說，爐頂放散閥的工作原理正如高壓鍋鍋蓋上閥門的工作原理。但由于重錘的存在，爐頂放散閥安裝在高爐上很是笨重，而且可能會有危險發生。因此，研究

15、人員從多方面改進了有配重的爐頂放散閥?，F在，比較流行并且相對安全可靠地冶金用放散閥是無配重爐頂放散閥。1.3 閥門設計流程與CAD技術的應用1.3.1 爐頂放散閥的設計流程閥門的設計應遵循一定的設計流程。首先，收集閥門的相關資料，熟悉閥門的結構、功能、原理等；其次，根據相關資料確定閥門部件的尺寸、位置；然后，學習設計閥門用的CAD軟件，如UG；再次，繪制閥門的相關零件。爐頂放散閥需要繪制的零件有法蘭、閥體、平墊圈、彈墊、螺栓、螺母、閥座、閥蓋、鉚釘、連桿、擋鐵、墊片、重錘、彈簧墊圈、開槽螺母、拉桿、軸、銷軸、開口銷、六角頭螺栓、六角螺母、擋蓋、頭部帶孔螺栓、鋼絲、鍵、軸套、索具卸扣、軸座、開口

16、銷等；之后，將各零件裝配在一起形成裝配圖，并分析部件的位置能否滿足閥門功能的需要；最后，在裝配圖正確完成后，通過UG軟件完成裝配圖的爆炸視圖與運動仿真。1.3.2 UG在設計爐頂放散中的應用在設計爐頂放散閥的零部件時，需要首先繪制出這些零部件的二維草圖，然后根據UG其他功能做成三維實體，例如回轉、拉伸等。在設計前應熟練運用UG軟件強大的功能。UG特征建模部分提供了各種標準設計特征的鍵槽、凹腔、方形、圓形、異形、生成和編輯、各種孔、方形凸臺、方塊、圓錐、球體、圓形凸臺、異形凸臺、倒圓、倒角、圓柱、管道、桿、模型抽空產生薄壁實體、模型簡化，用于壓鑄模設計、實體線、面提取，用于砂型設計等、拔模、特征

17、編輯、刪除、壓縮、復制、粘貼、特征引用，陣列、特征順序調整、特征樹。UG實體建模提供了編輯、布爾運算、草圖設計、各種曲線生成、掃掠實體、旋轉實體、尺寸驅動、定義、沿導軌掃掠、編輯變量及其表達式、非參數化模型后參數化等工具。UG具有豐富曲面建模工具。包括通過兩組類正交曲線的自由曲面、直紋面、掃描面、通過一組曲線的自由曲面、曲線廣義掃掠、標準二次曲線方法放樣、等半徑和變半徑倒圓、距和不等距偏置、兩張及多張曲面間的光順橋接、廣義二次曲線倒圓、動態拉動調整曲面、曲面裁減、編輯、曲面編輯、點云生成。在將爐頂放散閥的零部件繪制完成后，需要利用UG軟件的相關裝配功能將這些零部件組裝成裝配圖。UG裝配建模具有

18、如下特點：提供并行的自頂而下和自下而上的產品開發的方法；裝配模型中零件數據是對零件自身鏈接映象，保證裝配模型和零件設計完全雙向相關，并改進軟件操作性能，減少存儲空間需求。零件設計修改后裝配模型中的零件自動更新，同時在裝配環境下直接修改零件設計；在裝配中安放零件和子裝配件，并可定義不同零件和組件間參數關系；參數化裝配建模提供描述組件間配合關系的 附加功能，也可用于說明通用緊固件組和其它重復部件。在裝配層次中快速切換，直接訪問任何零件和子裝配件從而生成支持漢字的裝配明細表，當裝配結構變化時裝配明細表可以跟著自動更新。UG高級裝配部分提供了如下功能：增加產品級大裝配設計特殊功能；允許用戶靈活過濾裝配

19、結構的數據調用控制。定義各種干涉檢查工況儲存起來多次使用，并可選擇以批處理方式運行；軟、硬干涉的精確報告；對于大型產品，設計組可定義、共享產品區段和子系統，以提高從大型產品結構中選取進行設計更改的部件時軟件運行時的響應速度；并行的計算能力，可支持多個CPU硬件的平臺，可充分利用硬件資源。1.4 畢業設計課題主要工作內容 查閱相關資料，了解閥門行業的發展狀況，發展歷史。學習UG軟件的主要功能，并利用UG軟件做爐頂放散閥的三維設計與運動仿真。并導出爐頂放散閥的二維工程圖、裝配序列仿真動畫和運動仿真動畫。在完成三維建模后還要利用UG軟件完成爐頂放散閥三維模型的爆炸視圖。2 任務分析與實現方案2.1

20、任務分析爐頂放散閥是冶金行業高爐系統普遍采用的一種安全控制閥門產品，主要用于煤氣排放、爐壓控制等。本課題以DN250、DN300爐頂放散閥為研究對象，采用通用三維CAD軟件UG NX完成產品三維結構設計，并利用通用三維CAD軟件的相關分析功能進行結構運動仿真、干涉檢查、關鍵零部件受力分析以及產品裝配模型的分解(爆炸視圖)和裝配過程仿真，以此綜合訓練運用所學專業知識解決實際工程問題的方法和思路。同時，結合畢業設計過程，熟練掌握相關常用CAD應用工具，培養正確、規范的綜合工程表述能力(技術文獻寫作、二維與三維工程設計表述等)，以期為適應將來的技術工作打下良好的基礎。2.1.1 畢業設計課題內容及要

21、求(1) 課題以爐頂放散閥為設計對象，利用通用三維CAD軟件UG NX完成產品三維結構設計與分析仿真；(2) 主要技術指標為：公稱通徑DN250、DN300，公稱壓力0.15MPa，煤氣、煙氣等氣體介質，工作溫度250，驅動方式為電動驅動。設計要求： (1) 學習和了解爐頂放散閥的總體結構特點、工作原理、設計流程及相關領域設計知識，并重點研究分析其開啟和閉合原理。 (2) 熟練掌握所采用通用三維CAD軟件的零件造型和裝配造型功能，學習并掌握相關分析仿真功能。 (3) 依據閥門產品設計規范和相關設計資料，完成必要的設計計算，確定產品零、部件構成層次劃分。 (4) 完成產品三維零件造型設計，構建產

22、品總裝配模型及相關部件裝配模型，生成裝配模型的爆炸視圖，并完成附帶三維模型的相關二維工程圖。 (5) 利用相關裝配模型進行產品結構運動仿真和干涉檢查，裝配過程仿真；針對關鍵零部件嘗試進行相關受力分析，驗證產品性能特點。工作要求： (1) 通過查閱相關文獻資料，撰寫開題報告，包括2000字左右的文獻綜述，以及畢業設計解決的問題和擬采用的研究方法與途徑； (2) 完成與本課題相關的3000單詞以上的英文資料翻譯； (3) 完成DN250、DN300爐頂放散閥的三維模型構建，并生成附帶三維模型的相關二維設計圖紙。2.1.2 爐頂放散閥門結構構成分析有配重爐頂放散閥主要由下法蘭、閥體、閥座、閥蓋、拉桿

23、、平墊圈、彈墊、螺栓、螺母、鉚釘、連桿、擋鐵、墊片、重錘、彈簧墊圈、開槽螺母、拉桿、軸、銷軸、開口銷、六角頭螺栓、六角螺母、擋蓋、頭部帶孔螺栓、鋼絲、鍵、軸套、索具卸扣、軸座、開口銷等。其中閥體是有配重爐頂放散閥最主要的支撐部件。圖2-1 閥體圖2-2 閥體部件一圖2-3 閥體部件二2.2 實現方案本次畢業設計是基于UG環境下的爐頂放 散閥的三維設計與運動仿真。因此，爐頂放散閥的三維設計與運動仿真是通過UG這個軟件實現的。UG是個功能強大的軟件，首先介紹UG軟件的各項功能。 2.2.1 參數化設計方法(1) 電子表格法電子表格法是在設計的過程中利用參數描述零件拓撲的關系， 在系統內部實現零件的

24、尺寸的驅動。因關系到表格之應用， 故形象地稱之為電子表格方法。它是通過UG 的集成思想來實現對生成零件的調用的， 是UG 現有造型工具的簡單的應用。(2) 程序控制表達式法程序控制的表達式法的幾何信息和拓撲關系包含在已生成的子零件表達式之中。它的參數思想和電子表格法是一致的。但是它是針對這些表達式編寫程序代碼， 通過人機交互技術控制表達式從而來實現尺寸驅動， 在系統運行的過程中動態地生成用戶需要零件。其中， 圖形部分任務是子零件的設計， 方法和電子表格法相同。系統總控部分也就是系統運行管理部分， 它負責其下屬的兩個部分就是圖形部分和程序設計部分的調用。程序設計部分列兩個接口：界面接口和應用程序

25、接口。界面接口通過UG 提供的部分完成應用程序的框架建設。應用程序接口則是程序設計的主要內容。ODBC即開放式數據庫互連技術， 它核心是一組標準SQL語句， 它以頭文件形式集成到生成的C語言程序中， 完成對數據庫的添加、修改、等操作； UG的應用程序接口， 它由2000 多個函數組成， 涵蓋了CAD、CAM 等領域， 通過函數實現系統的人機交互功能。設計特點：這種參數化設計方法將UG的命令和程序設計方法很好地結合在一起， 用盡量少的變量控制， 實現了快速、準確的圖形設計；但由于這種方法是在系統運行過程中動態生成零件， 因此系統運行速度慢。(3) 程序設計法程序設計法部分劃分比較簡單。它頂層就是

26、程序設計部分， 包括界面接口和應用程序接口兩個分支部分。它將零件設計部分集成到應用程序接口中。除了利用界面接口提供程序代框架外， 其他如造型等工作均由開發者提供程序來實現。程序設計流程：程序計法的程序代碼和具體零件相關。由于不同種類、不同系列零件設計方法不同， 所以一組程序代碼最多只能設計一個系列的零件。設計特點：程序設計法參數化設計從根本上解決了前兩種方法依賴于數據庫的缺陷。而且， 只要零件設計方法正確， 它就可以精確地設計出用戶想要的零件， 因此它具有穩定可靠的特性， 尤其適用于形狀復雜零件。但是由于它把設計工作轉化到程序開發上來， 因此存在工作量大、編譯困難缺點。2.2.2 產品設計結合

27、面向對象技術和特征技術，對面向特征繼承特征分類方法、特征重構技術基本算法進行了研究，并以此為基礎，在UG環境下利用函數，實現了凸臺類、腔孔類、溝槽類、倒角類等特征的繼承和重構算法，并將其成功地運用到手機下蓋的造型概念設計中。目前，該產品開發主要采用串行設計方法，以傳統的二維設計為主，設計主要依賴，這就導致出現設計開發周期長、設計更改困難、設計信息傳遞困難、重復設計等問題。針對這些問題，本論文提出在現代設計的框架下，用三維設計替代原有的二維設計，以三維數字化模型替代原來的二維模型，并用并行設計方法，基于UG的產品設計技術來進行新產品的開發。 UG提供了解決了大型產品設計中的設計更改控制問題的方案

28、，是面向產品級的并行工程技術。參數化建模只允許在一單個零件內建立特征間相關的關系，而UG是一種能實現相關部件間建模的技術，但二者并不矛盾。局部的部件間建?？梢詫崿F同一裝配體內不同部件之間相互關聯，以便實現相關部件的自動更改，從而實現了設計的連續性。自頂向下產品建模則是UG的指導思想，它是實現產品級并行工程技術的關鍵。系統工程的設計方法則是上述各種技術的綜合應用，體現了系統設計的現代設計理念，是UG的精髓。 本論文從解決堆垛機的設計方法出發，提出面向產品級的并行設計解決方案，側重從方法學上解決問題，同時具有一定的普遍適用性。2.2.3 運動仿真隨著計算機技術的飛速發展，CAD已經廣泛應用于零件設

29、計和制造中，但一般的CAD軟件都具有很廣的通用性，很難滿足各類具體產品設計需要，所以以通用CAD軟件作為基礎，根據本單位實際，進行不同程度二次開發成為產品現代設計的最重要的內容。齒輪作為各種機械傳動設備中重要的裝置，具有傳動平穩，承載能力強等等優點，有著廣泛的應用前景。但其結構復雜，設計計算困難，為了提高設計的效率，增加競爭的優勢，實現齒輪的三維參數化精確建模顯得及其重要。首先，以功能強大的三維軟件UG為開發平臺，深入掌握UG二次開發技術，選用UG和UG二次開發的工具，實現了直齒齒輪、斜齒齒輪和直齒錐齒輪的三維參數造型。其次，利用UG技術、數據庫技術開發設計了齒輪信息數據庫，可以有效的管理小組

30、成員間的共享數據，使工作者方便地查詢齒輪的名稱、技術要求、材料、和設計者等信息，達到協同合作、提高設計效率的目。最后，采用UG對所設計齒輪進行了嚙合運動分析，進一步驗證了漸開線的正確性，而且提供了一種進行干涉分析，跟蹤齒輪運動軌跡，分析齒輪傳動的速度、加速度和力的一種方法3 爐頂放散閥門三維結構設計如前文爐頂放散閥結構所述，爐頂放散閥主要由下法蘭、閥體、閥座、閥蓋、拉桿、平墊圈、彈墊、螺栓、螺母、鉚釘、連桿、擋鐵、墊片、重錘、彈簧墊圈、開槽螺母、拉桿、軸、銷軸、開口銷、六角頭螺栓、六角螺母、擋蓋、頭部帶孔螺栓、鋼絲、鍵、軸套、索具卸扣、軸座、開口銷等組成。這些零件都可以通過UG軟件實現三維造型

31、。3.1 閥蓋的三維建模過程3.1.1 創建草圖首先創建閥蓋的草圖。閥蓋的三維建模利用了UG的三維建模功能，UG的三維建模主要功能包括拉伸、鏡像、對稱、草圖、回轉等功能。創建草圖時的步驟是：首先，新建草圖環境；其次，根據相關資料繪出供回轉利用的草圖，其中會用到快速修剪、直線、圓、測量等命令；最后，點擊完成草圖。圖3-1 草圖3.1.2 回轉 利用UG的回轉功能可以將草圖回轉成體。回轉的基本步驟是：首先，點擊回轉命令；其次，選擇草圖的曲線；然后，選擇回轉軸；最后，點擊完成即可。 圖3-2 回轉3.1.3 創建蓋耳草圖創建蓋耳草圖的基本步驟：首先，選擇蓋的側面為草圖平面；其次，根據相關資料繪出拉伸

32、所需的蓋耳的草圖；然后，利用快速修剪，直線，圓等命令完成草圖；最后，點擊完成即可。圖3-3 草圖3.1.4 拉伸拉伸草圖步驟：首先，點擊拉伸按鈕；其次，選擇草圖曲線；然后，選擇對稱拉伸；最后，點擊確定即可。圖3-4 拉伸3.1.5 在蓋耳上打孔步驟：首先，在蓋耳上創建草圖平面；其次，繪出圓形；最后，點擊完成即可。圖3-5 草圖3.1.6 拉伸草圖成孔步驟：首先，點擊拉伸按鈕；其次，選擇上一步的草圖；然后，選擇對稱拉伸；最后，求差確定即可。其中，選擇體是蓋耳，刀選擇圓孔。圖3-6 拉伸3.1.7 創建蓋耳上的圓柱孔步驟：首先，側面創建草圖；然后，根據相關尺寸繪出圓形；最后，點擊完成草圖按鈕。圖3

33、-7 草圖3.1.8 拉伸孔成圓柱步驟：首先，點擊拉伸按鈕：其次，選擇上一步草圖中的草圖；然后，選擇對稱拉伸命令并輸入開始和結束的數據；最后，點擊確定即可。圖3-8 拉伸3.1.9 創建蓋上的凸臺草圖蓋體上的凸臺供創建螺紋孔用。創建步驟：首先，在蓋體平面上創建草圖平面；其次，利用鏡像命令繪出對稱的兩部分草圖；然后，用快速修剪命令修剪多余線條；最后，點擊完成草圖即可。圖3-9 草圖3.1.10 創建凸臺創建凸臺步驟：首先，選擇拉伸命令；其次，選擇上步草圖中的矩形；然后，輸入拉伸的高度；最后，點擊確定即可。圖3-10 創建凸臺3.1.11 創建邊倒圓步驟：首先，選擇邊倒圓快捷命令；其次選擇凸臺的邊

34、；然后，輸入半徑；最后，點擊確定即可。圖3-11 邊倒圓3.1.12 插入基準點插入基準點，為插入螺紋孔指定位置。插入基準點步驟：首先，選擇基準點命令；其次根據相關資料定出一點位置，點擊確定；然后，根據對稱確定另一點位置，點擊確定。圖3-13 基準點3.1.13 插入螺紋孔插入螺紋孔步驟：首先，選擇螺紋孔命令；其次，根據上一步的基準點確定螺紋孔的位置；然后，輸入正確的螺紋孔數據；最后，點擊確定即可。圖3-14 螺紋孔3.1.14 創建邊倒圓創建邊倒圓節省了材料，并且使閥蓋更美觀。創建邊倒圓的步驟：首先，選擇邊倒圓命令；其次，選擇上步閥蓋的邊；然后，輸入半徑尺寸；最后，點擊確定即可。圖3-15

35、邊倒圓3.2 閥蓋的二維工程圖生成3.2.1 選擇大小合適的圖紙模板因為UG自帶的模板與GB尺寸有所不同，所以模板需另外繪制。本部件選擇A2圖紙。圖3-16 選擇圖紙3.2.2 填寫表格表格內容字體均為仿宋字體。選擇比例1:2，單位名稱為河北科技大學，部件名稱為閥蓋，材料為ZG230-450等內容圖3-17 填寫表格3.2.3 插入基本視圖插入基本視圖的步驟：首先，選擇插入菜單下的視圖命令，并選擇基本視圖；其次，選擇適當比例1:2；最后，拖動視圖到合適位置即可。圖3-18 基本視圖3.2.4 插入側視圖為了更好地表達部件，可以插入側視圖。插入側視圖步驟：首先，選擇插入菜單下的視圖命令，并選擇基

36、本視圖；其次，選擇適當比例1:2；最后，拖動視圖到合適位置即可。圖3-19 側視圖3.2.5 標注尺寸在插入完成了主視圖與側視圖后就應該進行尺寸的標注。尺寸標注分為直線標注、圓半徑與直徑標注、圓柱標注、倒角標注、粗糙度標注、尺寸公差標注、形位公差標注等，在進行標注時，只需根據想要的標注內容選擇合適的標注按鈕和標注內容即可。例如：在標注300時，只需選擇快捷命令圓柱尺寸，然后選擇直線兩端，系統即可自動標出300，方便，快捷，UG提供了強大的標注功能。圖3-20 尺寸標注圖3-21 尺寸標注3.2.6 插入正二測圖為了清楚地表達部件，也為了讓讀圖人員更容易讀懂二維圖紙，應在二維圖上附上正等側視圖。

37、插入正等測試圖的步驟：首先，選擇插入菜單下的視圖命令，并選擇基本視圖下的正二側視圖，可在小預覽窗口調整視圖的位置角度以便更好地表達；其次，選擇適當比例；最后，拖動視圖到合適位置即可。圖3-22 正二測圖3.2.7 插入技術要求每一張零件圖都應有技術要求和相應的說明。插入技術要求的步驟：首先，選擇插入菜單下的注釋命令；然后，在注釋的方框中填寫注釋的內容，可在填寫時改變字體和大?。蛔詈螅蟿幼⑨尩街付ㄎ恢眉纯伞?.2.8 總的零件二維圖總的零件二維圖應有的內容應包括：適當的圖紙、表格、表格內容、主視圖、剖視圖、正等側視圖、尺寸的標注、尺寸公差、形位公差的標注、技術要求的注釋等內容。圖3-23 閥蓋

38、二維圖4 爐頂放散閥門裝配建模與爆炸視圖4.1 UG軟件的裝配功能UG是個功能強大的軟件，它提供了供零件裝配的各種命令。一般裝配步驟：首先，新建一個裝配環境；其次，選擇裝配下拉菜單下的組件命令，選擇添加組件；然后，第一個添加的組件選擇絕對原點命令；最后，單擊確定即可。在裝配過程中，其余組件應選擇通過約束命令，之后選擇正確的約束，例如可選同心、接觸對其、距離、首選接觸、固定、平行、垂直、角度、中心等，然后在預覽的小窗口里操作相關約束即可。若裝配位置不理想，可先刪除約束，之后利用組件移動命令移動相關組件即可。4.2 支撐板的裝配過程4.2.1 打開UG，新建模型環境。4.2.2 點擊裝配下拉菜單，

39、選擇組件下的添加組件命令圖4-1 添加組件4.2.3 在文件夾中選擇想要的零件，因為是第一個零件，所以選擇絕對原點。圖4-2 選擇組件4.2.4 添加筋板一。先添加組件，再選擇通過約束即可。圖4-3 添加筋板一4.2.5 確定筋板位置。選擇接觸對其約束，再選擇筋板的面與支撐板的面確定。圖4-4 裝配約束4.2.6 完成一側的筋板圖4-5 裝配筋板一4.2.7 完成另一側的筋板，重復上述步驟即可。圖4-6 裝配筋板二4.2.8 添加加強筋，選擇添加組件命令。在文件夾中選擇加強筋。圖4-7 添加組件4.2.9 確定加強筋位置，選擇接觸對齊命令。圖4-8 裝配約束4.2.10 完成一側加強筋，點擊確

40、定。圖4-9 裝配加強筋4.2.11 完成另一側加強筋，重復上述步驟即可。圖4-10 裝配另一側加強筋4.2.12 添加支撐板二并確定準確位置。在添加組件中選擇支撐板，然后選擇距離約束，根據相關資料，輸入具體數值，單擊確定即可。圖4-11 裝配約束4.2.13 確定支撐板的精確位置，選擇距離約束，輸入相應數據，單擊確定。圖4-12 輸入數據4.2.14 確定加強筋精確位置，重復上一步步驟即可。圖4-13 裝配約束4.2.15 最終視圖圖4-14 支撐座4.3 爆炸視圖為了更好地表達裝配圖中零件的相互關系，應插入爆炸視圖。UG軟件提供了方便的爆炸視圖插入方法。插入爆炸視圖的一般步驟：首先，新建爆

41、炸視圖環境；然后，刪除所有約束以便移動；其次拖動組件運動，和在距離中輸入相應數據，單擊確定即可。如此循環便可做出總裝配的爆炸視圖。圖4-15 爆炸視圖5. 裝配序列仿真與運動仿真UG的裝配序列仿真實現了動態的裝配過程與拆卸過程，形象了裝配過程，讓觀察者一目了然。UG的運動仿真實現了某一部件工作的動態過程，讓觀察者很容易理解其工作原理。裝配序列仿真與運動仿真應用領域廣泛，主要有機械廠、航空航天、汽車企業、家電、醫療設備、模具等方面。圖5-1 裝配序列仿真本次畢業設計裝配序列仿真與運動仿真詳見動畫。結 論隨著國內工業的迅速發展，各類閥門也得到了越來越多地應用。閥門在經濟發展中正扮演著越來越重要的角色。基于閥門的重要性，這篇論文報告了閥門的現狀并以爐頂放散閥為例對閥門的結構設計進行了研究。論文期間認真學習了UG軟件，UG是個功能強大的軟件，它提供了產品的三維建模、創建草圖、創建爆炸視圖、導出二維圖、導出裝配序列仿真、導出運動仿真動畫等功能。并且，通過查閱相關圖紙，本文研究了爐頂放散閥的結構特點和工作原理及應用場合等。在此基礎上，利用UG軟件的三維造型功能完成了爐頂放散閥的三維造型，利用UG的二維圖功能完成了爐頂放散閥的所有零件的