臺灣博碩士論文加值系統

本研究根據機械產品優化設計方法及理論展開球閥結構的優化設計。並以有限元法為基礎，利用SolidWorks 和ANSYS 軟體建立球閥力學模型。在分析球閥閥體結構特點上，在SolidWorks 裡建立球閥閥體3D 模型；透過介面技術，將3D 模型匯入到ANSYS 軟體中。因此，本研究根據球閥閥體的實際情況選擇合適的單元類型，進行網格劃分，施以合理的負載和邊界條件，建立了閥體的有限元模型，再進行計算與分析。透過計算與分析結果，提出球閥閥體的結構優化方案。所以，本研究對於球閥產品開發、改進與市場拓展，有著重要的實質義意。

This research was based on the optimal mechanical product design methods and theories to develop the structural optimization of ball-valve. And then the finite element method as the basis, the software of SolidWorks and ANSYS are using to create the mechanical models for ball-valve. In the analyzing structural characteristics of ball-valve, a 3D ball-valve model was created by using SolidWorks. Through the interface technology, this 3D model was transferred into ANSYS software. Therefore, according to choosing a proper type of component of ball-value in real use situation, a meshing of component is process and then imposing a reasonable load and boundary conditions; thus, a finite element model can be established and mathematical calculation and analysis can be made. An optimal design of ball-valve structure can be achieved by the analyzed results. As the results, this research has significance effects in practical to product design, product development and market development.

誌 謝 ................................................................................................................................. ii
摘要 ................................................................................................................................... iii
Abstract ............................................................................................................................... vi
目錄 .................................................................................................................................. v
圖目錄 .............................................................................................................................. viii
表目錄 ............................................................................................................................... ix
第一章 緒論 ...................................................................................................................... 1
第一節 研究背景與動 .............................................................................................. 1
第二節 研究現狀....................................................................................................... .. 2
第三節 研究問題與流 ............................................................................................. . 4
第四節 本章小結 ...................................................................................................... . 6
第二章 機械產品優化設計概 ...................................................................................... 7
第一節 優化設計概念 ............................................................................................. . 7
第二節 機械產品優化設 ....................................................................................... 11
第三節 本章小結 ..................................................................................................... 23
第三章 球閥工作原理與結構設計 ............................................................................ 24
第一節 球閥的工作原理 ....................................................................................... 24
第二節 球閥基本參數及分類 ............................................................................... 26
第三節 球閥的結構設計.......................................................................................... 27
第四節 本章小結 ..................................................................................................... 35
第四章 球閥的3D 實體建模 ..................................................................................... 36
第一節 SolidWorks 簡介........................................................................................ 36
第二節 SolidWorks 構建球閥的3D 實體模型 ................................................ 37
第三節 本章小結 ..................................................................................................... 42
第五章 球閥的有限元分析 ......................................................................................... 43
第一節 ANSYS 簡介 ............................................................................................ 43
第二節 SolidWorks 與ANSYS 的數據介面研究 ............................................ 48
第三節 球閥有限元模型的建立 .......................................................................... 50
第四節 本章小結 ..................................................................................................... 64
第六章 總結與展望 ...................................................................................................... 66
第一節 總結 ............................................................................................................. 66
第二節 展望 ............................................................................................................. 66
參考文獻 .......................................................................................................................... 68


圖目錄

圖1-1 研究流程圖 ........................................................................................................ 5
圖3-1 一片式低壓球閥的工作原理圖 ..................................................................... 25
圖3-2 一片式低壓球閥3D 立體圖 .......................................................................... 25
圖3-3 一片式低壓球閥實物圖 .................................................................................. 26
圖3-4 浮動球球閥 ........................................................................................................ 27
圖3-5 球閥閥體結構圖 ............................................................................................... 28
圖3-6 球閥閥杆結構圖 ............................................................................................... 31
圖3-7 0 形密封圈 ....................................................................................................... 32
圖3-8 壓緊螺母結構圖 ............................................................................................... 33
圖3-9 球閥接頭結構圖 .............................................................................................. 33
圖3-10 球閥閥球結構圖 ............................................................................................ 34
圖3-11 球閥總成圖 ...................................................................................................... 35
圖4-1 球閥閥球3D 實體模型 ................................................................................... 38
圖4-1 球閥閥球3D 實體模型 ................................................................................... 39
圖4-3 球閥扳手3D 實體模型 ................................................................................... 39
圖4-4 球閥壓緊螺母3D 實體模型 .......................................................................... 40
圖4-5 球閥閥體接頭3D 實體模型 .......................................................................... 40
圖4-6 球閥閥座3D 實體模型 ................................................................................... 40
圖4-7 球閥密封圈3D 實體模型 .............................................................................. 41
圖4-8 球閥閥體3D 實體模型 ................................................................................... 41
圖4-9 球閥裝配體3D 實體模型 ............................................................................... 42
圖5-1 SolidWorks 與ANSYS 數據交換流程 ......................................................... 49
圖5-2 球閥閥體模型 ................................................................................................... 51
圖5-3 球閥閥體網格模型 .......................................................................................... 54
圖5-4 球閥閥體網格模型 .......................................................................................... 54
圖5-5 球閥閥體有限元負載模型 ............................................................................. 55
圖5-6 球閥閥體X 軸方向應力圖 ............................................................................ 57
圖5-7 球閥閥體Y 軸方向應力圖 ........................................................................... 58
圖5-8 球閥閥體Z 軸方向應力圖 ............................................................................. 59
圖5-9 球閥閥體節點等效應力Von mises 等值線圖 ........................................... 60
圖5-10 球閥閥體X 軸方向位移等值線圖 ............................................................ 61
圖5-11 球閥閥體Y 軸方向位移等值線圖 ............................................................. 62
圖5-12 球閥閥體Z 軸方向位移等值線圖 ............................................................ 63
圖5-13 球閥閥體節點結構總變形等值線圖 ......................................................... 64


表目錄

表5-1 單位 ...................................................................................................................... 52
表5-2 X 軸方向最大及最小應力 ............................................................................. 57
表5-3 Y 軸方向最大及最小應力 ............................................................................ 58
表5-4 Z 軸方向最大及最小應力 ........................................................................... 59
表5-5 節點等效應力Von mises ................................................................................ 60
表5-6 X 軸方向位移 ................................................................................................. 61
表5-7 Y 軸方向位移 ................................................................................................. 62
表5-8 Z 軸方向位移 ............................................................................................... 63
表5-9 體節點結構總變形 ......................................................................................... 64

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