節(jié)水龍頭設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　節(jié)水龍頭設(shè)計</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　什么是節(jié)水龍頭？水龍頭自身具備“省減、限制、儉省”功能才可稱“節(jié)水龍頭”。節(jié)水屬于社會概念，即水在使用的過程中，體現(xiàn)出“省減、限制、儉省”功能；龍頭屬于產(chǎn)品概念，即自來水水管放水的出口。</p><p>　

2、　1.1節(jié)水龍頭與普通水龍頭比較</p><p>　　1999年末，國家經(jīng)貿(mào)委、建設(shè)部、國家技術(shù)監(jiān)督局、國家建材局等部門聯(lián)合發(fā)出的《通知》要求，自2000年1月1日起，在大中城市新建住宅中強制淘汰鑄鐵水龍頭，推廣使用陶瓷芯節(jié)水型水龍頭。至今5年過去了，仍有70%的住戶沒有使用節(jié)水型水龍頭。</p><p>　　節(jié)水龍頭省水50%。水龍頭是日常生活中不可缺少的一個家居產(chǎn)品，而一個普通水龍頭和

3、一個節(jié)水龍頭相比，出水量大大不同。</p><p>　　一般通用標準中，洗臉池龍頭的流量，都大于0.20升/秒，即每分鐘出水量在12公斤以上；節(jié)水龍頭適合高度噴水，流量為0.046升/秒，即每分鐘出水量只有2.76公斤。那么用普通出水龍頭，捧水方式洗臉，時間半分多鐘，洗臉用水量6公斤左右，其中，實際捧起來用在洗臉上的水，總量約1公斤，白白流掉的水量約5公斤。用節(jié)水龍頭，同樣方式、時間，平均用水量僅為1公斤。<

4、;/p><p>　　常用的節(jié)水龍頭可分為加氣節(jié)水龍頭和限流節(jié)水龍頭兩種。兩種水龍頭都是通過加氣或者減小過流面積來降低通過水量的。這樣，在同樣的使用時間里，就減少了用水量，達到節(jié)約用水的目的。一個普通水龍頭和一個節(jié)水龍頭相比，出水量大大不同，一般普通龍頭的流量都大于0.20升/秒，即每分鐘出水量在12公斤以上；節(jié)水龍頭流量為0.046升/秒，即每分鐘出水量只有2.76升/秒。就目前市場上最普遍的陶瓷閥芯水龍頭，可以開合

5、數(shù)十萬次不漏一滴水，與舊式水龍頭相比，可以節(jié)水30%－50%。水龍頭具有選擇噴淋與柱流兩種出水狀態(tài)的功能。其中柱流出水功能保持現(xiàn)有普通水龍頭的出水狀態(tài);噴淋出水功能是通過小流量噴淋出水方式將出水面擴大，十分便于日常生活中洗手、沖物等直接用水的需要且非常省水。噴淋節(jié)水效果隨出水口口徑及出水孔大小的設(shè)計而變化，經(jīng)過實驗檢測在實現(xiàn)同等功效的情況下噴淋用水比柱流用水最低節(jié)省60%左右。</p><p>　　1.2市面上的

6、節(jié)水龍頭</p><p>　　目前，市面上所出售的節(jié)水水龍頭，主要有陶瓷芯片式、變距式、自閉式等多種高新技術(shù)的新型水龍頭。新型水龍頭封閉嚴密，感應(yīng)靈敏，關(guān)閉速度只有老式水龍頭的1/10，節(jié)水效果顯著。</p><p>　　中國的節(jié)水龍頭還處在發(fā)展階段，在市場上流通的產(chǎn)品大多是一些引進的外國產(chǎn)品，或者是外國的產(chǎn)品直接進入中國市場。</p><p>　　到現(xiàn)在為止，市場

7、上到底有哪些“節(jié)水”龍頭呢？科勒優(yōu)帝瑪恒溫龍頭，以其先進的技術(shù)和對節(jié)水概念的全新詮釋而備受矚目。為了保證精確控制，這種龍頭采用了石蠟溫控閥芯，平穩(wěn)調(diào)節(jié)水流，并在出廠前時對水溫做了預調(diào)，使水龍頭在輕輕擰開后，就會以適當?shù)乃疁睾土髁砍鏊瑥囊婚_始就將浪費控制到最低限度。其龍頭的結(jié)構(gòu)非常精確，能自動地、不間斷地彌補水壓、水溫的變化，能使水溫瞬間達到用戶的溫度要求，并將溫差控制在0.5度之內(nèi)。從而進一步減少了水的浪費。同時，設(shè)有保溫防燙防傷保護

8、裝置，一旦水溫超過40度，龍頭將自動限流，是理想的節(jié)水龍頭產(chǎn)品。 </p><p>　　TOTO推出了一種自發(fā)電型的自動感應(yīng)節(jié)水龍頭，使用內(nèi)置發(fā)電機和后備干電池的“強強”組合，加上低能耗控制電路，比傳統(tǒng)的省電一半，一次更換電池后的使用時間長達10年。同時這種龍頭還將感應(yīng)器安在吐水嘴上，使每一個感應(yīng)過程更為精確。內(nèi)部還設(shè)有定流閥，對水流進行源頭控制，可以產(chǎn)生高達20%的節(jié)水效果。（圖1.1所示為紅外線傳感節(jié)水

9、龍頭）</p><p>　　此外，美標、科馬也都推出了節(jié)水型龍頭，節(jié)水的原理基本上都是恒溫設(shè)計，減少溫度過渡時的費水消耗。</p><p>　　常用的節(jié)水龍頭可分為加氣節(jié)水龍頭和限流節(jié)水龍頭兩種。兩種水龍頭都是通過加氣或者減小過流面積來降低通過水量的。這樣，在同樣的使用時間里，就減少了用水量，達到節(jié)約用水的目的。一個普通水龍頭和一個節(jié)水龍頭相比，出水量大大不同，一般普通龍頭的流量都大于0.

10、20升／秒，即每分鐘出水量在12公斤以上；節(jié)水龍頭流量為0.046升／秒，即每分鐘出水量只有2.76公斤。就目前市場上最普遍的陶瓷閥芯水龍頭，可以開合數(shù)十萬次不漏一滴水，與舊式水龍頭相比，可以節(jié)水30%－50%。（圖1.2為一加氣節(jié)水龍頭）</p><p>　　我國的水龍頭產(chǎn)業(yè)已呈現(xiàn)出百花爭奇的局面。從新型水龍頭的市場來看，這些節(jié)水的終端衛(wèi)士具有三個特點：一是結(jié)構(gòu)新穎。新型水龍頭多為不銹鋼或銅制陶瓷芯片式水龍頭，

11、其內(nèi)部有兩片緊貼在一起的陶瓷芯片，水龍頭的開關(guān)和水溫的控制都由這兩片陶瓷芯片前后左右移動調(diào)整。有的水龍頭配有出水不銹鋼網(wǎng)罩，放出的水柔性泡沫狀，讓人感到輕柔。用陶瓷芯片制作的水龍頭使用壽命大大延長，目前國際標準是30萬次開閉。二是功能多樣，新型水龍頭既有延時系列，也有感應(yīng)系列。廚房用的水龍頭一般都為長嘴可旋轉(zhuǎn)式，安裝在兩個洗盆中間，可靈活調(diào)用。有一種新式臺盆用水龍頭，其出水嘴帶一軟管，類似于淋浴用的花灑。還有一種水龍頭的手柄上有溫度顯示

12、，可精確地調(diào)控水溫。三是造型優(yōu)異。新型水龍頭大都有流暢的造型和不同的顏色，這使水龍頭多了一種裝飾功能。有些水龍頭表面鍍鈦金、鍍鉻、烤漆、烤瓷等，造型上除常見的流線型、鴨舌型外，還有球型、細長的圓錐形、倒三角形等，這些造型使水龍頭有時看起來更像一件藝術(shù)品。</p><p>　　1.3目前水龍頭存在的問題</p><p>　　普通水龍頭經(jīng)常出現(xiàn)停水忘關(guān)、關(guān)不嚴等現(xiàn)象，究其原因主要有以下幾種情況

13、：</p><p>　　1、沒有節(jié)水意識：如開大水龍頭沖洗水果、洗衣服、沖拖把等；</p><p>　　2、疏忽大意：如用水時突然停水沒關(guān)水龍頭或停水時打開水龍頭見沒水忘關(guān)了等或用完水后隨便一擰沒有擰緊；</p><p>　　3、水壓因素：同樣的供水壓力、同樣用水器具，樓房底層出水量大于樓房頂層1-2倍以上，壓力越高用水點浪費水量越大，各樓層所處的高度不同，造成各樓

14、層水壓有所區(qū)別，特別是頂層與底層水壓相差最大。</p><p>　　多年的節(jié)水工作經(jīng)驗告訴我們，僅僅憑著宣傳和經(jīng)濟處罰等手段是不夠的，必須依靠強有力的科技手段來實現(xiàn)節(jié)水。目前已廣泛使用的陶瓷芯水龍頭，其密封性能優(yōu)良，但它還不能解決以上幾種情況。</p><p>　　1.4 本次設(shè)計的研究方向和技術(shù)路線</p><p>　　1.4.1 研究方向</p>

15、<p>　　本畢業(yè)創(chuàng)新設(shè)計主要源于節(jié)約用水、避免浪費的社會需要。為了解決上述兩種情況，設(shè)計具有以下功能的節(jié)水龍頭：</p><p>　　1、圓珠筆按鈕式開關(guān)：改變了傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式或搖動式開閉水龍頭方式，采用按鈕開啟關(guān)閉水龍頭。解決了使用過程中關(guān)不嚴滴水漏水問題；而且更方便使用，尤其殘廢人使用。</p><p>　　2停水自閉：解決了用水時突然停水忘關(guān)水龍頭或停水時打開水龍頭見沒水忘關(guān)

16、造成水漫金山。</p><p>　　3穩(wěn)定流量：解決因水壓不定因素造成的無形浪費。</p><p>　　4增大出水面積 小流量下增大出水的水面積，更便于使用，節(jié)約用水。</p><p>　　1.4.2 技術(shù)路線(如圖1.3所示)</p><p>　　圖1.3 技術(shù)路線</p><p><b>　　2 市場

17、調(diào)查</b></p><p>　　1999年末，國家經(jīng)貿(mào)委、建設(shè)部、國家技術(shù)監(jiān)督局、國家建材局等部門聯(lián)合發(fā)出的《通知》要求，自2000年1月1日起，在大中城市新建住宅中強制淘汰鑄鐵水龍頭，推廣使用陶瓷芯節(jié)水型水龍頭。至今5年過去了，仍有70%的住戶沒有使用節(jié)水型水龍頭。</p><p>　　日前，在北京科技博覽會環(huán)保專項展廳里，各式各樣的環(huán)保型產(chǎn)品吸引了眾多消費者與投資者的眼光

18、，節(jié)水型水龍頭更受到了部分市民的熱捧，當場購買的不在少數(shù)。與之截然相反的是，筆者近日對北京某小區(qū)30名住戶的隨機調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，70%以上的住戶沒有使用節(jié)水型水龍頭，許多家庭仍在使用旋轉(zhuǎn)式鑄鐵水龍頭。</p><p>　　目前，市面上所出售的節(jié)水水龍頭，主要有陶瓷芯片式、變距式、自閉式等多種高新技術(shù)的新型水龍頭。新型水龍頭封閉嚴密，感應(yīng)靈敏，關(guān)閉速度只有老式水龍頭的1/10，節(jié)水效果顯著。</p>&l

19、t;p>　　我國是一個水資源貧乏的國家，人均水資源不足2200立方米，約為世界人均水資源占有量的1/4。為節(jié)約用水，國家經(jīng)貿(mào)委、建設(shè)部、國家技術(shù)監(jiān)督局、國家建材局等部門早在1999年就聯(lián)合發(fā)出的《關(guān)于推進住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化提高住宅質(zhì)量若干意見的通知》（簡稱《通知》）要求，自2000年1月1日起，在大中城市新建住宅中強制淘汰鑄鐵水龍頭，推廣使用陶瓷芯水龍頭。</p><p>　　《通知》發(fā)出后，引起了人們的廣泛關(guān)

20、注，可在推行過程中卻遇到了這樣那樣的困難。幾年前，北京市政府向市民免費發(fā)放了200萬只節(jié)水龍頭，可一陣熱鬧之后，許多市民甚至連包裝也沒拆就把免費發(fā)放的節(jié)水龍頭閑置在了柜子里。距《通知》發(fā)出至今5年多了，筆者近日對北京某小區(qū)的隨機調(diào)查發(fā)現(xiàn)，70%的家庭沒有使用節(jié)水型水龍頭。據(jù)各地反映的情況表明，許多居民家中使用的仍然是非節(jié)水型的鑄鐵水龍頭，特別是經(jīng)濟欠發(fā)達城市。全面推行節(jié)水型水龍頭仍是困難重重。</p><p>　

21、　水龍頭市場混亂也是一個不爭的事實，近日，北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局對市內(nèi)陶瓷密封水龍頭產(chǎn)品質(zhì)量進行了監(jiān)督抽查，對昌平區(qū)42家經(jīng)銷單位所銷售的50種產(chǎn)品的抽查結(jié)果表明，不合格產(chǎn)品32種，抽樣不合格率高達64%，而產(chǎn)品價格也普遍偏高。從全國各地消協(xié)的統(tǒng)計表明，由冒充節(jié)水型水龍頭質(zhì)量問題所引發(fā)的投訴，近兩年有明顯的上升趨勢。</p><p>　　全面推行需多方努力。</p><p>　　相關(guān)專家指出

22、，節(jié)約用水是一項長期任務(wù)，全面推行并普及節(jié)水型水龍頭，需要全社會的共同參與和努力。需要政府相關(guān)部門加大監(jiān)管力度；生產(chǎn)商加強行業(yè)自律，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品；銷售商嚴把進貨質(zhì)量關(guān)；媒體加強宣傳與輿論監(jiān)督，進一步規(guī)范水龍頭市場。提高人們節(jié)水的憂患意識，轉(zhuǎn)變?nèi)藗兟浜蟮挠盟^念和用水習慣，在全社會形成節(jié)約用水、合理用水的風氣。</p><p>　　目前，各級政府均出臺了相應(yīng)的政策，全面推行節(jié)水型社會的建設(shè)，深圳、重慶已出臺相關(guān)政策

23、，將在今年7月1日起，在新建建筑中強制推行節(jié)水型水龍頭，天津已經(jīng)建立多個節(jié)水型生活小區(qū)……而節(jié)水型水龍頭質(zhì)量方面，經(jīng)國家認監(jiān)委批準，國內(nèi)已經(jīng)成立了相關(guān)的節(jié)水龍頭認證單位，消費者在市場上購買節(jié)水龍頭也可以通過辨識帶有“節(jié)字認證標志的龍頭。北京市政府網(wǎng)站上可以查到政府推薦采購的節(jié)水龍頭名錄。</p><p>　　06年4月1日～5日，我跟同學走訪了一下荊州本地附近的水暖市場，經(jīng)過兩天的調(diào)查，市面上暫時沒有發(fā)現(xiàn)這種圓

24、珠筆式按鈕的水龍頭，有的只是那種按鈕延時水龍頭。這種水龍頭與本次設(shè)計的節(jié)水龍頭按鈕原理功能是不同的。一位經(jīng)銷商說：“現(xiàn)在還沒有見過這種按鈕的水龍頭，有的話應(yīng)該會蠻貴，100塊錢以上?！?6年5月3日，我們對福建省南安豐元水龍頭有限公司進行電話咨詢。該公司稱目前他們也沒有生產(chǎn)這種圓珠筆式按鈕的水龍頭，有生產(chǎn)那種按鈕延時水龍頭，按下去后，出水5秒鐘自動關(guān)閉?，F(xiàn)階段的水龍頭主要講究節(jié)水、美觀、造型、個性……所以說目前我們所設(shè)計的水龍頭應(yīng)該講究

25、以上幾個特點。</p><p><b>　　3 方案設(shè)計與選擇</b></p><p>　　針對前言（1.4研究方向和技術(shù)路線），逐個設(shè)計出解決方法：</p><p>　　1按鈕式水龍頭（一次性開啟與關(guān)閉）——引用按鈕式圓珠筆按鈕原理 </p><p>　　2停水自閉——利用彈簧彈力及水的壓力</p>&l

26、t;p>　　3限制流量——利用彈簧彈力及水的壓力反饋 </p><p>　　4增大出水面積——只需在出水口加裝一個噴淋裝置</p><p>　　基于以上解決方法，設(shè)計以下兩個方案：</p><p><b>　　3.1 設(shè)計方案1</b></p><p>　　方案1：（見圖3.1）結(jié)構(gòu)簡圖如下所示</p>

27、;<p>　　圖3.1 方案1原理功能圖</p><p>　　3.1.1 方案原理</p><p>　　零件2固定在水龍頭接管上，零件1可在零件2滑動來控制出水口的開閉。零件1上方加裝一個圓珠筆按鈕裝置。零件3可在水壓下自由滑動來控制零件3與零件2的開度。如此圖所示為停水狀態(tài)。零件1處于開啟狀態(tài)，停水時零件3在無水壓下被彈簧的彈力下向下移動并被具有始終向里趨勢銷卡死，即使此

28、時來水，水壓無法使零件3移動，因而無法開啟水龍頭。達到了停水自閉的功能。同時通過設(shè)計零件3和零件2的開度不同，在水壓的作用下調(diào)節(jié)開度的大小。當水壓正常時，開度適中，當水壓過大時開度反而減小，達到了穩(wěn)定流量的作用。</p><p>　　3.1.2 方案1存在的問題</p><p>　　此方案從原理上基本滿足原理要求，但存在著許許多的問題。首先，零件的制造要求精度高，密封性好。這樣無形中增加了

29、水龍頭的成本。其次在零件1與2，2與3之間相對運動時存在著壓縮空氣問題。經(jīng)初步計算，零件尺寸適當時壓縮空氣產(chǎn)生作用力很大。如果零件的尺寸設(shè)計很大時，雖壓縮空氣產(chǎn)生的作用力不大，但尺寸過大不符合實際。如果設(shè)計零件壓縮空氣的地方與外界大氣壓相通的話，就必須大大提高零件的加工精度，在水龍頭使用一段時間后，由于運動產(chǎn)生磨損，配合間隙增大，降低密封性，水龍頭的使用壽命縮短。再次，設(shè)計計算摩擦力，彈簧彈力時不好確定計算。</p>&l

30、t;p>　　總而言之，此方案原理可行但存在著許多不實用之處，加工成精度要求高，難以保證。</p><p><b>　　3.2 設(shè)計方案2</b></p><p>　　由于方案1存在著許多缺陷與不合理，因此放棄了方案1。經(jīng)過了多天的努力終于想出了設(shè)計方案2,結(jié)構(gòu)裝配圖3.2所示。</p><p>　　3.2.1 原理簡介</p>

31、<p>　　水龍頭打開時，在水壓的作用下18向左移動，缺口與入水口相通，（如圖3.2所示）此圖為停水時，水龍頭處于開啟狀態(tài)。如果停水時18被向下的3頂死，此時即使水來了，入水口的水也無法流向出水口。水龍頭使用時，3處于18的右腔，此時如果突然停水，18在彈簧2的作用下向右移動，3滑向18的左邊腔，頂死18。此時如果忘了關(guān)閉水龍頭，來水的時候，入水口的水也無法流向出水口。這樣便達到了停水自閉的功能。同時在18的左邊空間是與其

32、上面空間相通的。當水龍頭處于使用狀態(tài)，水壓對18又具有反饋作用，18能自動調(diào)節(jié)進水口流向出水口的流量。此水龍頭的上部分是圓珠筆的按鈕裝置，其原理跟圓珠筆相同，在這就不詳細介紹了。</p><p>　　圖3.2 方案2原理功能圖</p><p>　　3.2.2 方案2的設(shè)計演化</p><p>　　方案2是經(jīng)過多次的思考設(shè)計而出來的，經(jīng)歷了以下幾個的設(shè)計修改。<

33、;/p><p>　　因為停水自閉功能只需要在水龍頭打開的狀態(tài)下才產(chǎn)生作用，所以在水龍頭關(guān)閉時就無需考慮停水自閉問題，因而大大減化了問題的復雜性。圖3.3為方案2的最初設(shè)計圖（如下）：</p><p>　　圖3.3 連動銷最初設(shè)計圖</p><p>　　圖3.3所示，雖然在停水時開啟水龍頭忘了關(guān)，能夠解決停水封閉的問題，但在水龍頭使用過程中，如果忽然停水就無法自閉了。如

34、圖3.3所示，水龍頭使用時連動銷桿處于活塞的右邊腔，此時如果突然停水，連動銷桿無法向上移動，活塞無法在彈簧作用下向右移動。為了解決這一問題，經(jīng)過多次的設(shè)計修改把圖3.3設(shè)計為圖3.4所示。 </p><p>　　在圖3.3的其的基礎(chǔ)上其它大部分不變，對連動銷進了設(shè)計修改。此裝置就解決了以上的問題。水龍頭正常使用中，伸到活塞的連動銷處于活塞右邊腔。此時如果停水，在彈簧彈

35、力的作用下活塞向右移動，此過程中連動銷在活塞斜槽內(nèi)先向上移動，移動到活塞左邊腔時自動落下，鎖死活塞。這樣就實現(xiàn)了停水自閉功能。如果需要用水時，需要先關(guān)閉水龍頭，連動銷向上被拔起，再按下水龍頭，此過程中，活塞向左移動，連動銷桿會落到活塞右邊腔，這又如同上述狀態(tài)了。</p><p>　　圖3.3、圖3.4結(jié)合只是初步實現(xiàn)原理功能，還沒有考慮到尺寸的合理設(shè)計及加工工藝的實現(xiàn)。經(jīng)過了最后的思考設(shè)計修改為圖3.2所示也即是

36、最終的結(jié)構(gòu)裝配圖。</p><p>　　3.2.3 方案評價</p><p>　　方案2在原理上實現(xiàn)了本次畢業(yè)設(shè)計的原理要求。此方案采用連桿活塞及橡膠墊片，橡膠套，使密封性能更好；加工的零部件精度無需要求太高，提高生產(chǎn)出率，大大降低生產(chǎn)成本。無論從加工工藝還是制造成本都是無可非議的。此方案還可把停水自閉功能部份去掉，制造成一個較低檔次的節(jié)水龍頭。（詳細見4方案的原理設(shè)計）。</p&g

37、t;<p><b>　　4 方案的原理設(shè)計</b></p><p>　　本章主要介紹方案2節(jié)水龍頭的原理功能，創(chuàng)新點，使用說明。經(jīng)過了方案的選擇和改造，最后設(shè)計的新型節(jié)水龍頭裝配圖4.1如下所去示：</p><p>　　圖4.1 原理裝配圖</p><p>　　1——殼體；2——彈簧；3——連動銷；4——閥蓋；5——銷；6——連

38、桿活塞；</p><p>　　7——轉(zhuǎn)子；8——定子；9——按柄；10——按套；11——彈簧；12——密封圈；</p><p>　　13——密封墊；14——閥座；15——密封墊；16——彈簧；17——連動銷座；</p><p>　　18——活塞；19——密封套</p><p>　　4.1 方案原理（如上圖4.1所示）</p>&

39、lt;p>　　4.1.1 圓珠筆按鈕式開關(guān)</p><p>　　新型節(jié)水龍頭采用按鈕式開關(guān)，其原理同按鈕式圓珠筆，零件7、8、9、10組成按鈕裝置。按下去的時候，密封墊15與連桿活塞6分離，水龍頭處于開啟狀態(tài)，按上來時正好相反，6與15閉合，水龍頭處于關(guān)閉狀態(tài)。這里面彈簧11的彈力一定要大于連桿活塞6的重力、摩擦力及拉拔連動銷3鎖入活塞左槽時的拉力。此設(shè)計有個優(yōu)點，水龍頭關(guān)閉時水壓力越大密封性能越好。<

40、;/p><p>　　創(chuàng)新點：圓珠筆按鈕式水龍頭改變了傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式或搖動式開閉水龍頭方式，打破了現(xiàn)行龍頭的啟閉結(jié)構(gòu)，變旋轉(zhuǎn)運動為直線運動,一次性開啟關(guān)閉水龍頭。解決了使用過程中關(guān)不嚴滴水漏水問題。</p><p><b>　　4.12 停水自閉</b></p><p>　　停水自閉功能是在停水時利用彈簧釋2放出來的能量推動活塞18堵死進水口，在水龍頭開

41、啟的狀態(tài)下，連動銷3往下移動，頂死活塞18，（上圖4.1水龍頭處于開啟停水狀態(tài)）。此時如果來水，水壓并無法推動活塞18，水龍頭處于開啟狀態(tài)亦不會出水，達到了停水自閉的功能。此時若需要用水，按下按鈕關(guān)閉水龍頭，連動銷3在連桿活塞6及其的作用下向上被拔起，活塞18在水壓力下被往左推。再按下按鈕開啟水龍頭，此時連動銷3并不會落到如圖活塞18槽的位置而是偏向右邊的槽，此時處于正常供水狀態(tài)。彈簧13的彈力只需要在停水能使連動銷3自動鎖入活塞18左

42、邊槽即可。</p><p>　　創(chuàng)新點：斷水后，彈簧2迅速把活塞18推至阻塞位，水龍頭在開啟狀態(tài)下連動銷3能自動鎖死活塞18，使供水通路關(guān)閉。解決了用水時突然停水沒關(guān)水龍頭或停水時打開水龍頭見沒水忘關(guān)了問題。</p><p><b>　　4.1.3穩(wěn)定流量</b></p><p>　　水龍頭正常供水時，連動銷3處于活塞18右邊槽，并不影響活塞1

43、8的運動。活塞18左邊腔亦是與其上方腔相通的，左邊腔的水壓對活塞18具有反作用，當供水壓力增大時，左邊腔的水壓也跟著增大，加上彈簧2的作用，使活塞18右移，進水口與連桿活塞6腔通口面積減小，減小進水量；同理，當供水壓力減小時，活塞左移，增大進水量。這樣就達到了平衡出水量，起到了限流的作用。這里的彈簧2彈力只需略大于活塞18與腔的摩擦阻力即可，避免供水壓力較小時無法正常用水。</p><p>　　創(chuàng)新點：恒定出水量

44、。解決因水壓因素不定造成的無形浪費。</p><p>　　4.1.4增大出水面積</p><p>　　增大出水面積其實就是在節(jié)水龍頭出水口加一個噴淋裝置。噴淋出水功能是通過小流量噴淋出水方式將出水面擴大，十分便于日常生活中洗手、沖物等直接用水的需要且非常省水。噴淋節(jié)水效果隨出水口口徑及出水孔大小的設(shè)計而變化。如果需要柱流出水只需卸下噴淋裝置。建議平常使用時帶有噴淋裝置，經(jīng)過實驗檢測在實現(xiàn)同

45、等功效的情況下噴淋用水比柱流用水最低節(jié)省60%左右。</p><p>　　創(chuàng)新點：一個簡單的噴淋裝置，小流量下增大出水的水面積，更便于使用，節(jié)約用水。</p><p><b>　　4.2使用說明</b></p><p>　　將本節(jié)水龍頭與普通水管相連接即可。使用時同使用圓珠筆相通，按下去開啟，按上來關(guān)閉。使用時停水，活塞18將被彈簧2推至阻塞位

46、，此時連銷會被活塞槽推動并進入活塞18的左邊槽頂死活塞18使供水通路關(guān)閉。停水過程中，若有人將水龍頭開啟而未關(guān)閉，連動銷會自動鎖入活塞18左邊槽，使供水通路始終保持關(guān)閉。</p><p>　　此產(chǎn)品為新型節(jié)水專利產(chǎn)品,適用于各種公共場所及家庭. 1.自動節(jié)水龍頭采用獨特，超前的理念專為節(jié)水而特殊設(shè)計。集傳統(tǒng)之高雅，實用與智能相統(tǒng)一，傳播節(jié)水新文化，體現(xiàn)使用者超前節(jié)約意識。2.選材嚴格，工藝精細，閥芯采用

47、優(yōu)質(zhì)黃銅精密制造，結(jié)構(gòu)科學，智能環(huán)保；閥體為銅合金制造，堅固耐用，性能可靠。 3.按鈕操作使用方便，使用時同使用圓珠筆相同，按下去開啟，按上來關(guān)閉。停水后忘關(guān)或停水時開啟后忘關(guān)會自動關(guān)閉，高效節(jié)能，為您節(jié)省水費。 4.順水流關(guān)閉，垂直密封取代磨擦密封，且磨損自補不易滴漏。不需要用電也無需感應(yīng)及其他任何動力，使用和安裝方法與普通水龍頭完全一樣。5.同等口徑的水龍頭在水壓力變化的時出水量也在變化，同樣的供水壓力、同樣用水

48、器具，樓房底層出水量大于樓房頂層1-2倍以上，壓力越高用水點浪費水量越大，商品房、酒店、賓館各樓層所處的高度不同，造成各樓層水壓有所區(qū)別，特別是頂層與底層水壓相差最大?？头?、廚房 、宿舍、桑拿等用水點在配置水龍頭時采用同一型號的龍頭，如果頂部樓層用水感覺良好，底層水壓高于頂層1-2倍，出水量也增大1-2倍，這樣就造成水源浪費。本設(shè)計的節(jié)水原理是：以正常使用感覺良好</p><p><b>　　4.3產(chǎn)品

49、特點</b></p><p>　　無滴漏 打破了現(xiàn)行龍頭的啟閉結(jié)構(gòu)，變旋轉(zhuǎn)運動為直線運動，垂直壓合密封，密封面無旋轉(zhuǎn)摩擦，克服或避免了自然性磨損后的跑冒滴漏。</p><p>　　防點滴線流 打開龍頭的最小流量足以使水表轉(zhuǎn)動，防止或杜絕了人為的點滴無計量偷水，減少了供水管網(wǎng)的漏失率。</p><p>　　初步估計，該產(chǎn)品如果大批量生產(chǎn)，使用銅合金模注制作

50、，生產(chǎn)成本在40元左右；使用塑料模具生產(chǎn)制作，生產(chǎn)成本在20元左右。</p><p><b>　　4.4附加設(shè)計</b></p><p>　　圖4.2所示的裝配圖也可以把功能1獨立出來作為一個定位較低的簡易節(jié)水龍頭（按鈕式水龍）其功能同普通節(jié)水龍頭相同并且能解決我們生中沒關(guān)緊關(guān)嚴水龍頭的問題。初少估計，如果使用銅合金模注大批量生，生產(chǎn)成本在6元左右。其裝配圖如下所示&

51、lt;/p><p>　　圖4.2 簡易水龍頭原理裝配圖</p><p><b>　　5 零件設(shè)計</b></p><p>　　本節(jié)主要介紹圖4.1所示部分零件的配合選擇，表面粗糙度選擇，其它零件見附圖。由于此設(shè)計為創(chuàng)新設(shè)計，零件尺寸只能參照現(xiàn)有的產(chǎn)品，然后進行比較合乎實際需求的尺寸制定。</p><p>　　5.1配合的選

52、擇 (零件設(shè)計中有兩處比較重要的配合)</p><p>　　5.1.1活塞18與殼體1孔的配合[13]</p><p>　　活塞18與殼體1孔之間的配合主要起停水自閉功能。在能夠?qū)崿F(xiàn)原理功能的前提下還需要有一定的密封性。根據(jù)[13]郭芝俊、左寶山、張桂芳、張寶興主編的《機械便覽》（天津科學技術(shù)出版社出版 2004年9月）第71頁中的優(yōu)先配合特性及應(yīng)用舉例，活塞18與殼體1孔的配合采用H7

53、/g6(理由：1選用基孔制容易加工；2H7/g6間隙很小的滑動配合，用于不希望轉(zhuǎn)動、但可以自由移動和滑動并精密定定位時，也可用于要求明確的定位配合，相當舊國標D/db)。其配合如圖5.1所示。</p><p>　　圖5.1 活塞與殼體的配</p><p>　　5.1.2連桿活塞6桿與閥蓋4孔的配合[13]</p><p>　　連桿活塞6桿與閥蓋4孔的配合需要有一定

54、的定位精度及密封性。同上連桿活塞6桿與閥蓋4孔的配合采用H7/g6，如圖5.2所示。</p><p>　　圖5.2 連桿活塞與閥座的配合</p><p>　　5.2表面粗糙度的選擇[14]</p><p>　　根據(jù)[14]《機械設(shè)計制圖手冊》（同濟大學出版社出版 1994年8月）第335頁：粗糙度為Ra0.4 應(yīng)用范圍為要求能長期保持所規(guī)定的配合特性的IT7的

55、軸和孔的配合表面。高速工作下的軸頸及襯套的工作面，7級精度的大小齒輪工作面，蝸桿齒面（7～8級精度），滾動軸承軸頸。 要求保證定心及配合特性的表面，如滑動軸承軸瓦的工作表面。 不要求保證定心及結(jié)合特性的活動支承面，如推桿，導桿表面。 工作時愛反復應(yīng)力的重要零件，在不破壞配合特性下工作要保證其耐久性和疲勞強度所要求的表面，如受力螺栓的圓柱表面，曲軸和凸輪的工作表面；</p><p>　　粗糙度為Ra6.3 應(yīng)用范圍

56、 半精加工表面。不重要零件的非配合表面或和其它零件連接而不是配合表面。</p><p>　　根據(jù)上述需要配合地方選擇粗糙度Ra0.4，其它不需要配合的地方選擇粗糙度為Ra6.3。具體見附圖中的零件圖。</p><p>　　5.3材料的選擇[13] [14]</p><p>　　本產(chǎn)品適合鑄造大批量生產(chǎn)，現(xiàn)階段水龍頭大部份采用銅材料。一般來說，水龍頭的主體原材料分為雜

57、銅和純銅，更高級的是銅鎳混合材料。純銅由于不容易腐蝕氧化，經(jīng)過多次拋光后，有利于電鍍，質(zhì)量也相對雜銅來說更好。采用銅材料不僅美觀，同時具有殺菌作用。</p><p>　　殼體1、閥座14、連動銷座17選用材料鑄錫青銅（ZQSn5-5-5）。根據(jù)[13]郭芝俊、左寶山、張桂芳、張寶興主編的《機械便覽》（天津科學技術(shù)出版社出版 2004年9月）第157頁：這種材料切削加工性能好，適用于成型鑄造和離心鑄造。用于受中等

58、沖擊載荷和在液體或半液體潤滑及耐蝕條件下工作的零件，如軸承、軸瓦、蝸輪、螺母、及壓力1Mpa以下的蒸汽配件。</p><p>　　連動銷3、閥蓋4、連桿活塞6、按柄9、按套10、活塞18選用材料普通黃銅（H62）。此種材硬度較低、容易切削、價格較低。</p><p>　　轉(zhuǎn)子7、定子8選用材料鑄鋁青銅（ZQAl10-3-1.5）。根據(jù)[14]郭芝俊、左寶山、張桂芳、張寶興主編的《機械便覽》

59、（天津科學技術(shù)出版社出版 2004年9月）第157頁：這種材料主要用于制造高強度、高耐磨性、高耐蝕性的零件，如蝸輪、螺母、軸套、齒輪等；制造棒材、管材、鑄件和防銹零件。</p><p>　　5.4 幾個典型零部件的設(shè)計</p><p>　　5.4.1殼體1的尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計（如下圖5.3所示）</p><p>　　圖5.3 殼體尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計</p>&

60、lt;p>　　5.4.2活塞的18尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(如下圖5.4所示) </p><p>　　5.4.3連桿活塞6及銷5的尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(如下圖5.5所示)</p><p>　　圖5.5 連桿話塞及銷的尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　6 模型的制作與調(diào)試</p><p>　　由于理論與實踐總存在著差距，因此決定制作出模型看是否能實現(xiàn)其功能

61、。</p><p>　　5月20日，開始了模型的加工制作。</p><p>　　因為缺少實際工作經(jīng)驗，設(shè)計尺寸與加工尺寸存在著許多的差距，所示在零件的設(shè)計尺寸上存在著許多不合理的地方。如：加工螺紋需要退刀槽；螺紋太短，螺距不宜太大；部份尺寸的標注不符合加工要求等等。幸好在經(jīng)驗豐富宋宏高級工程師的細心指導下，發(fā)現(xiàn)并修正過來。加工模型的工作就完全交給了宋師傅。</p><p

62、>　　加工零件圖紙雖經(jīng)過修正，但仍存在著不少問題，這些問題都由宋師傅在加工過程幫我解決了。在宋師傅的一個多星期精心加工下，模型終于出爐。6月1號我拿到了模型。拿到的模型只是加工的零件，還未進行裝配。裝配的彈簧和墊片因沒有選擇標準件，因此需要自己動手進行裁剪，并進行安裝與調(diào)試。</p><p>　　安裝完后就是進行測試看是否能實現(xiàn)本次設(shè)計的功能。因為設(shè)計中有許多看不到的細節(jié)，測試調(diào)試時就出了不少問題，如：&l

63、t;/p><p>　　圖6.1 停水時連動銷的受力圖 圖6.2 改造后的活塞18填充圖</p><p>　　存在問題1（如圖6.1所示）。 </p><p>　　圖6.1所示為連動銷3與活塞18裝配處的局部放大圖?；钊?8在彈簧的作用下有向右運動的趨勢，F(xiàn)1和F2為

64、連動銷的受力情況。由此不難看出，此時若要拔起連動銷3就需要蠻大的力氣因此，此處設(shè)計很不合理。最后用塑料填平把斜槽去掉，如下圖6.2所示為填平的活塞18。</p><p>　　存在問題2（如圖6.3所示）。</p><p>　　圖6.3所示為活塞18與密封套19局部放大圖。此設(shè)計并無法解決密封性問題。水龍頭雖能實現(xiàn)停水自閉功能，但由于密封問題，停水自閉后來水，水龍頭出水口還是會出水，只是比沒

65、有停水自閉時出水量小。因此把圖6.3的密封處修改成圖6.4所示，這樣密封問題基本上解決了。（填充黑處為o型密封圈。）</p><p>　　存問題3：功能1按鈕開關(guān)與功能2停水自閉均能完美實現(xiàn)，但功能3穩(wěn)定流量基本沒有達到預期效果。究其原因，是活塞18與殼體1沒有達到密封要求。根據(jù)液壓傳動壓力反饋原理，要實現(xiàn)壓力反饋，活塞18與殼體1必須有嚴格的密封，要解決這一問題有很大的難度，首先是加工方面，需要有較高的精度；其

66、次是配合方面，光靠金屬之間的配合是無法達到密封要求的，需要在活塞18上面添加密封圈。</p><p>　　最后經(jīng)過裝配調(diào)試出來的模型如下列圖所示。(因為出水嘴比較不好加工,就直接加工了個孔代替。)</p><p><b>　　7 結(jié)束語</b></p><p>　　緊張而有序的畢業(yè)設(shè)計終于接近尾聲，回首這三個多月的點點滴滴，覺得自己受益匪淺。通

67、過這次畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)了我對工作認真負責、一絲不茍、協(xié)作攻關(guān)的精神；鍛煉了我潛心考察、勇于開拓與實踐的基本素質(zhì)；使我獲得了從文獻、科學實驗、生產(chǎn)實踐和調(diào)查研究中獲取知識的能力；提高了我從別人經(jīng)驗、從其它學科找到解決問題的新途徑的悟性。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計不同于以往的課程設(shè)計，它持續(xù)時間長，且要完成的內(nèi)容也較多，從查閱資料、中英文翻譯到開題報告，再到方案設(shè)計，最后到完成畢業(yè)設(shè)計文論文等等，每個環(huán)節(jié)都不能

68、忽視。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我有了很大收獲。</p><p>　　首先，我查閱了大量文獻資料，深入了解有關(guān)水龍頭設(shè)計的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并以陶瓷式節(jié)水龍頭的設(shè)計為例，學習和分析了相關(guān)的設(shè)計方案，并選出了最佳設(shè)計方案進行了設(shè)計。通過這次設(shè)計，我學到了許多有關(guān)水龍頭設(shè)計方面的知識，知道了其設(shè)計的一般步驟及各系統(tǒng)設(shè)計的原則和注意事項，已達到了這次畢業(yè)設(shè)計的最終目的。</p><p>　　其次，在

69、這次設(shè)計過程中，鞏固了我以前所學的知識，包括零件設(shè)計、機械制圖、機械設(shè)計、AutoCAD、PRO/E畫圖等等，同時在知識的綜合運用、設(shè)計能力、機械制圖、計算機的運用及英文翻譯等方面有了很大的提高。當然也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，這就要求在以后的工作和學習中加以彌補，努力提高自身的各種能力和素質(zhì)。</p><p>　　尤為重要的是，經(jīng)過本次設(shè)計，我已初步掌握了有關(guān)水龍頭設(shè)計的基本方法，有了一定的設(shè)計經(jīng)驗，具備了較好的設(shè)

70、計思想，并在很大程度上提高了自己的獨立科研能力和創(chuàng)新思維能力。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計雖然是對畢業(yè)生的一項測試，但我認為這次畢業(yè)設(shè)計對我個人非常重要。因為它除了使我加深了對書本知識的理解外，更使我獲得了走向?qū)嵺`、投入社會所必需的基本素質(zhì)，使我通過了從校園奔向工作崗位的重要環(huán)節(jié)。我相信經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計這一環(huán)節(jié)的鍛煉，我將能夠在今后的工作崗位中很快適應(yīng)新的環(huán)境，去迎接新的挑戰(zhàn)。</p><p

71、>　　這次設(shè)計的原理功能基本上能實現(xiàn)其原理功能，這種設(shè)計的水龍頭不僅可以節(jié)省用水，且方便實用。如果本設(shè)計節(jié)水龍頭實際應(yīng)用于生活中應(yīng)該能產(chǎn)生積極的效果，特別是附加設(shè)計中的較為低檔的按鈕式水龍頭，不管是功能還是價格上都能讓廣大消費者所接愛。</p><p>　　此次設(shè)計也有不完美之處，如無法方便調(diào)節(jié)出水量大小，密封性設(shè)計存在一定的問題，對外觀也只是進行了粗略設(shè)計，由于時間比較緊迫，所遺留問題有待在實際工作中進一

72、步研發(fā)。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　緊張的畢業(yè)設(shè)計就要結(jié)束了，大學三年的生活也到了尾聲。此時此刻感慨萬千，首先，感謝指導教師在這半年對我的指導、幫助和鼓勵。再次，我要向機電工程系的全體老師表示感謝，感謝他們對我學習和生活上的關(guān)照，沒有他們的諄諄教誨，我不可能掌握扎實的專業(yè)知識，也不可能順利完成畢業(yè)設(shè)計。同時，我也要向與我同窗幾載的同

73、學表示感謝，學習上互助，生活中的點點滴滴使我們建立了偉大而又深厚的友誼。就要分別了，衷心祝福各位一路走好！</p><p>　　在實際完成論文的過程中，由于受個人的知識、經(jīng)驗和能力的限制，論文肯定存在不足之處，我懇請各位老師提出批評和指正。我會在以后的學習和工作中嚴格要求自己，努力提高自己的專業(yè)水平，以不辜負老師對我的期望。</p><p>　　最忠心的感謝！ </p&

74、gt;<p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1]楊源泉主編；閥門設(shè)計手冊；北京機械工業(yè)出版社；1992</p><p>　　[2]洪勉成等編；閥門設(shè)計計算手冊；北京國標出版社；1994</p><p>　　[3]陸培文等編著；閥門選用手冊；機械工業(yè)出版社；2001</p><p>　

75、　[4]上海第二石油機械廠等合編；國內(nèi)外高壓采油(氣)井口裝置資料匯編；機械工業(yè)部蘭州石油機械研究所；1994</p><p>　　[5]石油機械國外標準譯文匯編；動力及傳動機械井口裝置及閥門、鉆井工具；第一機械工業(yè)部蘭州石油機械研究所；1981</p><p>　　[6]萬仁溥等主編；采油技術(shù)手冊（修訂本）；石油工業(yè)出版社；1996</p><p>　　[7]液壓

76、傳動設(shè)計手冊；上海煤礦機械研究所；1989</p><p>　　[8]林建亞主編；液壓元件；浙江大學出版社；2004</p><p>　　[9]嚴金坤主編；液壓元件；機械工業(yè)出版社；1996</p><p>　　[10]宋鴻堯、丁忠堯等編；液壓閥設(shè)計與計算；機械工業(yè)出版社；1988</p><p>　　[11]陳昆昌、陳子辰等編，大批量定制產(chǎn)

77、品仿生建?；A(chǔ)[J]，工業(yè)出版社</p><p>　　[12]于帆主編；造型設(shè)計；北京國標出版社；1994</p><p>　　[13]郭芝俊、左寶山、張桂芳、張寶興主編；機械便覽；天津科學技術(shù)出版社出版；2004年9月，70～73</p><p>　　[14]機械設(shè)計制圖手冊；同濟大學出版社出版；1994年8月；157～158</p><p&g

78、t;<b>　　附圖1 殼體1</b></p><p><b>　　附圖2 閥座04</b></p><p>　　附圖3 連動銷3 附圖4 連桿活塞6 </p><p><b>　　附圖5 按柄9</b></p><p>　　附圖6 活塞1

79、8 </p><p><b>　　附圖7 閥座14</b></p><p>　　附圖8 連動銷座17</p><p><b>　　附圖8 按套10</b></p><p>　　附圖9 轉(zhuǎn)子7 附圖10 彈簧</p><