节水龙头设计Word文档格式.docx
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4.1.3稳定流量14
4.1.4增大出水面积15
4.2使用说明15
4.3产品特点16
4.4附加设计16
5零件设计17
5.1配合的选择17
5.1.1活塞18与壳体1孔的配合17
5.1.2连杆活塞6杆与阀盖4孔的配合18
5.2表面粗糙度的选择18
5.3材料的选择18
5.4几个典型零部件的设计19
5.4.1壳体1的尺寸结构设计19
图5.4.1壳体尺寸结构设计19
5.4.2活塞的18尺寸结构设计20
5.4.3连杆活塞6及销5的尺寸结构设计20
图5.4.3连杆话塞及销的尺寸结构设计20
6方案的修改21
7结束语23
参考文献：
24
8附件25
1前言
什么是节水龙头？
水龙头自身具备“省减、限制、俭省”功能才可称“节水龙头”。
节水属于社会概念，即水在使用的过程中，体现出“省减、限制、俭省”功能；
龙头属于产品概念，即自来水水管放水的出口。
1.1节水龙头与普通水龙头比较
1999年末，国家经贸委、建设部、国家技术监督局、国家建材局等部门联合发出的《通知》要求，自2000年1月1日起，在大中城市新建住宅中强制淘汰铸铁水龙头，推广使用陶瓷芯节水型水龙头。
至今5年过去了，仍有70%的住户没有使用节水型水龙头。
节水龙头省水50%。
水龙头是日常生活中不可缺少的一个家居产品，而一个普通水龙头和一个节水龙头相比，出水量大大不同。
一般通用标准中，洗脸池龙头的流量，都大于0.20升/秒，即每分钟出水量在12公斤以上；
节水龙头适合高度喷水，流量为0.046升/秒，即每分钟出水量只有2.76公斤。
那么用普通出水龙头，捧水方式洗脸，时间半分多钟，洗脸用水量6公斤左右，其中，实际捧起来用在洗脸上的水，总量约1公斤，白白流掉的水量约5公斤。
用节水龙头，同样方式、时间，平均用水量仅为1公斤。
常用的节水龙头可分为加气节水龙头和限流节水龙头两种。
两种水龙头都是通过加气或者减小过流面积来降低通过水量的。
这样，在同样的使用时间里，就减少了用水量，达到节约用水的目的。
一个普通水龙头和一个节水龙头相比，出水量大大不同，一般普通龙头的流量都大于0.20升/秒，即每分钟出水量在12公斤以上；
节水龙头流量为0.046升/秒，即每分钟出水量只有2.76升/秒。
就目前市场上最普遍的陶瓷阀芯水龙头，可以开合数十万次不漏一滴水，与旧式水龙头相比，可以节水30%－50%。
水龙头具有选择喷淋与柱流两种出水状态的功能。
其中柱流出水功能保持现有普通水龙头的出水状态;
喷淋出水功能是通过小流量喷淋出水方式将出水面扩大，十分便于日常生活中洗手、冲物等直接用水的需要且非常省水。
喷淋节水效果随出水口口径及出水孔大小的设计而变化，经过实验检测在实现同等功效的情况下喷淋用水比柱流用水最低节省60%左右。
1.2目前水龙头存在的问题
普通水龙头经常出现停水忘关、关不严等现象，究其原因主要有以下几种情况：
1、没有节水意识：
如开大水龙头冲洗水果、洗衣服、冲拖把等；
2、疏忽大意：
如用水时突然停水没关水龙头或停水时打开水龙头见没水忘关了等或用完水后随便一拧没有拧紧；
3、水压因素：
同样的供水压力、同样用水器具，楼房底层出水量大于楼房顶层1-2倍以上，压力越高用水点浪费水量越大，各楼层所处的高度不同，造成各楼层水压有所区别，特别是顶层与底层水压相差最大。
多年的节水工作经验告诉我们，仅仅凭着宣传和经济处罚等手段是不够的，必须依靠强有力的科技手段来实现节水。
目前已广泛使用的陶瓷芯水龙头，其密封性能优良，但它还不能解决以上几种情况。
1.3本次设计的研究方向和技术路线
1.3.1研究方向
本创新设计主要源于节约用水、避免浪费的社会需要。
为了解决上述两种情况，设计具有以下功能的节水龙头：
1、圆珠笔按钮式开关：
改变了传统旋转式或摇动式开闭水龙头方式，采用按钮开启关闭水龙头。
解决了使用过程中关不严滴水漏水问题；
而且更方便使用，尤其残废人使用。
2停水自闭：
解决了用水时突然停水忘关水龙头或停水时打开水龙头见没水忘关造成水漫金山。
3稳定流量：
解决因水压不定因素造成的无形浪费。
4增大出水面积小流量下增大出水的水面积，更便于使用，节约用水。
2市场调查
日前，各式各样的环保型产品吸引了众多消费者与投资者的眼光，节水型水龙头更受到了部分市民的热捧，当场购买的不在少数。
与之截然相反的是，笔者近日对北京某小区30名住户的随机调查中发现，70%以上的住户没有使用节水型水龙头，许多家庭仍在使用旋转式铸铁水龙头。
目前，市面上所出售的节水水龙头，主要有陶瓷芯片式、变距式、自闭式等多种高新技术的新型水龙头。
新型水龙头封闭严密，感应灵敏，关闭速度只有老式水龙头的1/10，节水效果显著。
我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源不足2200立方米，约为世界人均水资源占有量的1/4。
为节约用水，国家经贸委、建设部、国家技术监督局、国家建材局等部门早在1999年就联合发出的《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见的通知》（简称《通知》）要求，自2000年1月1日起，在大中城市新建住宅中强制淘汰铸铁水龙头，推广使用陶瓷芯水龙头。
《通知》发出后，引起了人们的广泛关注，可在推行过程中却遇到了这样那样的困难。
几年前，北京市政府向市民免费发放了200万只节水龙头，可一阵热闹之后，许多市民甚至连包装也没拆就把免费发放的节水龙头闲置在了柜子里。
距《通知》发出至今5年多了，对某小区的随机调查发现，70%的家庭没有使用节水型水龙头。
据各地反映的情况表明，许多居民家中使用的仍然是非节水型的铸铁水龙头，特别是经济欠发达城市。
全面推行节水型水龙头仍是困难重重。
相关专家指出，节约用水是一项长期任务，全面推行并普及节水型水龙头，需要全社会的共同参与和努力。
需要政府相关部门加大监管力度；
生产商加强行业自律，生产优质产品；
销售商严把进货质量关；
媒体加强宣传与舆论监督，进一步规范水龙头市场。
提高人们节水的忧患意识，转变人们落后的用水观念和用水习惯，在全社会形成节约用水、合理用水的风气。
目前，各级政府均出台了相应的政策，全面推行节水型社会的建设，深圳、重庆已出台相关政策，将在今年7月1日起，在新建建筑中强制推行节水型水龙头……
经过两天的调查，市面上暂时没有发现这种圆珠笔式按钮的水龙头，有的只是那种按钮延时水龙头。
这种水龙头与本次设计的节水龙头按钮原理功能是不同的。
3方案设计与选择
针对前言（1.4研究方向和技术路线），逐个设计出解决方法：
1按钮式水龙头（一次性开启与关闭）——引用按钮式圆珠笔按钮原理
2停水自闭——利用弹簧弹力及水的压力
3限制流量——利用弹簧弹力及水的压力反馈
4增大出水面积——只需在出水口加装一个喷淋装置
基于以上解决方法，设计以下两个方案：
3.1设计方案1[1][2][3]
方案1：
（见图3.1）结构简图如下所示
图3.1方案1原理功能图
3.1.1方案原理
零件2固定在水龙头接管上，零件1可在零件2滑动来控制出水口的开闭。
零件1上方加装一个圆珠笔按钮装置。
零件3可在水压下自由滑动来控制零件3与零件2的开度。
如此图所示为停水状态。
零件1处于开启状态，停水时零件3在无水压下被弹簧的弹力下向下移动并被具有始终向里趋势销卡死，即使此时来水，水压无法使零件3移动，因而无法开启水龙头。
达到了停水自闭的功能。
同时通过设计零件3和零件2的开度不同，在水压的作用下调节开度的大小。
当水压正常时，开度适中，当水压过大时开度反而减小，达到了稳定流量的作用。
3.1.2方案1存在的问题
此方案从原理上基本满足原理要求，但存在着许许多的问题。
首先，零件的制造要求精度高，密封性好。
这样无形中增加了水龙头的成本。
其次在零件1与2，2与3之间相对运动时存在着压缩空气问题。
经初步计算，零件尺寸适当时压缩空气产生作用力很大。
如果零件的尺寸设计很大时，虽压缩空气产生的作用力不大，但尺寸过大不符合实际。
如果设计零件压缩空气的地方与外界大气压相通的话，就必须大大提高零件的加工精度，在水龙头使用一段时间后，由于运动产生磨损，配合间隙增大，降低密封性，水龙头的使用寿命缩短。
再次，设计计算摩擦力，弹簧弹力时不好确定计算。
总而言之，此方案原理可行但存在着许多不实用之处，加工成精度要求高，难以保证。
3.2设计方案2
由于方案1存在着许多缺陷与不合理，因此放弃了方案1。
经过了多天的努力终于想出了设计方案2,结构装配图3.2所示。
3.2.1原理简介
水龙头打开时，在水压的作用下18向左移动，缺口与入水口相通，（如图3.2所示）此图为停水时，水龙头处于开启状态。
如果停水时18被向下的3顶死，此时即使水来了，入水口的水也无法流向出水口。
水龙头使用时，3处于18的右腔，此时如果突然停水，18在弹簧2的作用下向右移动，3滑向18的左边腔，顶死18。
此时如果忘了关闭水龙头，来水的时候，入水口的水也无法流向出水口。
这样便达到了停水自闭的功能。
同时在18的左边空间是与其上面空间相通的。
当水龙头处于使用状态，水压对18又具有反馈作用，18能自动调节进水口流向出水口的流量。
此水龙头的上部分是圆珠笔的按钮装置，其原理跟圆珠笔相同，在这就不详细介绍了。
图3.2方案2原理功能图
3.2.2方案2的设计演化
方案2是经过多次的思考设计而出来的，经历了以下几个的设计修改。
因为停水自闭功能只需要在水龙头打开的状态下才产生作用，所以在水龙头关闭时就无需考虑停水自闭问题，因而大大减化了问题的复杂性。
图3.3为方案2的最初设计图（如下）：
图3.3连动销最初设计图
图3.4连动销改进图
图3.3所示，虽然在停水时开启水龙头忘了关，能够解决停水封闭的问题，但在水龙头使用过程中，如果忽然停水就无法自闭了。
如图3.3所示，水龙头使用时连动销杆处于活塞的右边腔，此时如果突然停水，连动销杆无法向上移动，活塞无法在弹簧作用下向右移动。
为了解决这一问题，经过多次的设计修改把图3.3设计为图3.4所示。
在图3.3的其的基础上其它大部分不变，对连动销进了设计修改。
此装置就解决了以上的问题。
水龙头正常使用中，伸到活塞的连动销处于活塞右边腔。
此时如果停水，在弹簧弹力的作用下活塞向右移动，此过程中连动销在活塞斜槽内先向上移动，移动到活塞左边腔时自动落下，锁死活塞。
这样就实现了停水自闭功能。
如果需要用水时，需要先关闭水龙头，连动销向上被拔起，再按下水龙头，此过程中，活塞向左移动，连动销杆会落到活塞右边腔，这又如同上述状态了。
图3.3、图3.4结合只是初步实现原理功能，还没有考虑到尺寸的合理设计及加工工艺的实现。
经过了最后的思考设计修改为图3.2所示也即是最终的结构装配图。
3.2.3方案评价
方案2在原理上实现了本次毕业设计的原理要求。
此方案采用连杆活塞及橡胶垫片，橡胶套，使密封性能更好；
加工的零部件精度无需要求太高，提高生产出率，大大降低生产成本。
无论从加工工艺还是制造成本都是无可非议的。
此方案还可把停水自闭功能部份去掉，制造成一个较
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