旋塞阀的系列化设计与有限元分析-机械毕业设计资料

3.0 闻远设计 2025-11-11 44 4 4.31MB 29 页 30光币

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旋塞阀的系列化设计与有限元分析

摘要旋塞阀在流体控制系统中起着至关重要的作用，在石油和天然气领域以及水处理

和化学加工操作中具有广泛的应用。这些阀门的性能会因其效率和使用寿命而受到影响，因此

需要采用强大的设计方法来实现更好的操作可靠性。

本论文以旋塞阀的系列化设计与有限元分析为核心，系统探讨了旋塞阀的结构优化、模块

化开发及性能验证方法，为工业阀门的高效设计与可靠性提升提供了理论依据与实践参考。

在设计中，论文对阀体、压盖、旋塞等关键部件进行了详细的结构分析与公式推导，涵盖强度

校核、密封比压计算、热膨胀补偿等关键参数，并结合 SolidWorks 生成三维模型与标准化工程

图。通过系列化设计进行了参数化配置与模块化架构，实现了不同规格（DN/PN 等级）阀门的

零部件兼容性。采用有限元分析进一步验证了设计的可靠性。旋塞的静力学分析表明，最大应

力（285 MPa）低于材料许用应力（345 MPa），但需通过过渡圆角优化以降低局部应力集中；

扳手的非线性接触分析揭示了头部过渡区的屈服风险，并提出增厚结构与表面强化工艺的改进

方案。这些分析结果为系列化设计的参数调整提供了科学依据，实现了性能与成本的平衡。

关键词旋塞阀；有限元分析；系列化设计；安全评估

中原科技学院本科毕业论文（设计）

Serialization design and finite element analysis of stopcock

Abstract Plug The globe valve plays a crucial role in fluid control systems and is widely

applied in the petroleum and natural gas sectors, as well as in water treatment and chemical processing

operations. The performance of these valves is affected by their efficiency and service life, thus

requiring powerful design methods to achieve better operational reliability.

This thesis focuses on the series design and finite element analysis of globe valves, systematically

exploring the structural optimization, modular development, and performance verification methods of

globe valves. It provides theoretical basis and practical references for the efficient design and reliability

improvement of industrial valves.

In the design, the paper conducts detailed structural analysis and formula derivation for key

components such as the valve body, bonnet, and plug, covering strength verification, sealing pressure

ratio calculation, thermal expansion compensation, etc. Key parameters are calculated, and three-

dimensional models and standardized engineering drawings are generated using SolidWorks. Through

series design, parametric configuration and modular architecture are implemented to achieve

component compatibility for valves of different specifications (DN/PN grades). The reliability of the

design is further verified through finite element analysis. The static stress analysis of the plug indicates

that the maximum stress (285 MPa) is lower than the allowable stress of the material (345 MPa), but

the transition fillet needs to be optimized to reduce local stress concentration; the nonlinear contact

analysis of the wrench reveals the risk of yield in the transition zone of the head, and improvement

schemes such as thickening the structure and surface strengthening process are proposed. These

analysis results provide scientific basis for parameter adjustment in series design and achieve a balance

between performance and cost.

Keywords: stopcock；finite element analysis；serialized design；safety assessment

III
中原科技学院本科毕业论文（设计）
目    录
前  言....................................................................................1
旋塞阀总述..........................................................................................................................................2
1 旋塞阀的设计...............................................................................................................................2
旋塞阀的工作原理................................................................................................................................3
1 旋塞阀的构成........................................................................3
2 阀体的设计..........................................................................3
3 压盖的设计..........................................................................5
4 旋塞的设计..........................................................................7
5 螺栓的设计..........................................................................8
6 填料的设计.........................................................................10
7 扳手的设计.........................................................................11
旋塞阀的装配体.........................................................................14
旋塞阀的系列化设计.....................................................................16
1 阀体的系列化设计...................................................................16
2 压盖的系列化设计...................................................................17
3 旋塞的系列化设计...................................................................18
4 螺栓的系列化设计...................................................................19
5 填料的系列化设计...................................................................20
6 扳手的系列化设计...................................................................20
7 装配体的系列化设计展示.............................................................20
旋塞阀零件的有限元分析....................................................................................................................22
1 旋塞有限元分析.....................................................................22
2 扳手有限元分析.....................................................................23
结论...................................................................................................................................................25
参考文献................................................................................................................................................26
致谢.......................................................................................................................................................27

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标签： #设计 #机械毕业设计资料 #毕业设计资料

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I旋塞阀的系列化设计与有限元分析摘要旋塞阀在流体控制系统中起着至关重要的作用，在石油和天然气领域以及水处理和化学加工操作中具有广泛的应用。这些阀门的性能会因其效率和使用寿命而受到影响，因此需要采用强大的设计方法来实现更好的操作可靠性。本论文以旋塞阀的系列化设计与有限元分析为核心，系统探讨了旋塞阀的结构优化、模块化开发及性能验证方法，为工业阀门的高效设计与可靠性提升提供了理论依据与实践参考。在设计中，论文对阀体、压盖、旋塞等关键部件进行了详细的结构分析与公式推导，涵盖强度校核、密封比压计算、热膨胀补偿等关键参数，并结合SolidWorks生成三维模型与标准化工程图。通过系列化设计进行了参数化配置...

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