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我国阀门产品在80年代初期进入国际市场，同时也从国外引进或仿制与阀门配套的驱动装置，手动装置就是其中之一。我国有关手动装置的生产标准也在逐步完善，1990年颁布实施GB12222-89《多回转阀门驱动装置的连接》，规定了多回转阀门驱动装置的连接尺寸和驱动件尺寸、转矩和轴向推力基准值。1998年机械工业部颁发实施JB/T8531-1997《阀门手动装置技术条件》，规定了手动装置的技术要求、试验和验收等内容。多回转阀门手动装置的阀杆螺母与阀杆作螺旋副连接时，同时传递转矩和承受轴向推力，有时在泵验或工作中出现破损，本文就有限元分析问题作些讨论。
各厂生产的多回转阀门手动装置具体结构有差别，但基本上采用一对圆锥齿轮减速，或圆锥齿轮与行星齿轮减速，产品有BA系列和相类似的SZ系列等。对应GB12222中法兰号为F16、F25、F30、F35和F40有相应的手动装置(为了叙述方便，以法兰号作为与之相配的手动装置名称)。F16、F25和F30的结构形式如图，F35、F40则在小锥齿轮轴端与行星齿轮减速装置的系杆连接，增大传动比。
在阀门工作和启闭操作过程中，驱动装置壳体受管道工作压力、关闭阀门的密封压力、圆锥齿轮的啮合作用力、转动手轮的圆周力、重力及连接螺钉的约束力等，其中工作压力和密封压力数值较大，而密封压力随施加于螺母上的力矩增大而增加。它们的合力作用在阀杆螺母上，经过锁紧螺圈、空心轴、推力轴承传到壳体的推力轴承支承面上，与连接螺钉给予的约束力相平衡，使壳体同时受到轴向推力和弯曲力矩，是造成壳体破坏的主要因素。其余的力相对较小，对壳体强度影响不大。在手动装置受到推力作用时，连接法兰受力是与壳体及阀门连接的2组螺栓的约束力相平衡，其受力大小和情况与壳体相似，由于零件结构不同，比壳体应力小。在最大工作压强条件下关闭阀门时，施加于阀杆螺母上的力矩通过螺旋副产生的轴向推力，不仅要克服因压强作用在阀杆上的轴向力，而且还要有一定的密封压力。手动装置的许用最大轴向推力若不考虑弯曲应力，至少要大于以上两力之和，如果考虑弯曲应力，则应该进一步提高承受轴向推力的能力，才能保证安全。
以许用最大轴向推力为依据，对F16、F25和F30壳体的简化模型进行有限元分析后，发现最大应力出现在锥体上下端转角处的内外表面、推力轴承支承面和螺纹孔周围。不同型号的壳体因外形差别，最大应力的部位不同，但基本上在上述部位之一。即使不是最大，其应力也比较大。
最大转矩和最大推力与仅传递转矩的驱动件无关，一般情况下轴向力不大，因此不讨论。
对于同时传递转矩和推力的螺旋传动，工作压力和密封压力通过阀杆和阀杆螺母等零件传递到壳体上，力矩通过转动手轮，经齿轮传动传递到阀杆螺母上，根据螺旋传动轴向力和矩之间的关系式，可以计算出阀杆螺母所受轴向力大小。
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