3810.电动执行器设计书 鲍.docx

第章设计方案本直行程电动执行器的机械部分采纳电机（减速箱）-一同步带一-螺旋套一-输出轴的转动方式，将电机输出的旋转运动转化为输出轴的直线运动。电机的旋转运动通过驱动皮带轮，齿形皮带传给被动皮带轮，使螺纹套筒转动。套筒转动和输出轴用梯形螺纹相连接，输出轴A带动防止转动的止转销，螺纹套筒的转动带动输出轴A上、下运动。电气限制主要靠将输入的直流电信号线性转换为位移量这一特性，从而使执行器的输出轴在最大行程内的随意位置停留.上、下运动通过开度检测部件进行检测，通过齿条齿轮传动精密电位器，精密电位器的动作变换为电气信号作为开度信号反馈给限制器部分，其结果使得来自调整器信号和开度信号之间偏差被减小，当偏差消退时限制部分令电机停止在该位置上。机械部分主要部件数据的由给出的参数结合详细公式计算并校合，其余部件尺寸由主要部件的得出。P1.C的设计结合厂家的说明书要求，按其功能选择开关的作用来设计第三章电机的选用直行程电动执行器3611.SC-99额定输出力100OON速度1.9mms最大行程100mm设计方案电机的选择要依据电源的种类（直流或沟通）、工作条件（环境、温度、空间位置等）及负荷性质、大小、启动特性和过载状况等来选择输出功率P=FV=1000X0.0019=19W带传动效率n=095滚动轴承=0.99螺旋转动滑动丝杠=0.4电机所需功率P=P（0.95x0.4x0.992）=51w选YYJ系列齿轮减速单相电容运转异步电动机中YYJ90-90表3.1电机特性表额定功率W转速可调范围启动转距额定转距电流额定转速电容容量图3.1电机尺寸表3.2电机尺寸表规格减速比DFGE1.NTABHh1h2SYYJ603-180l5512381854073611018130908.5YYJ903-180l5512382004073611018130908.5减速比选9.6由1400rmin减速至150rmin第四章螺旋转动设计4.1 螺旋传动转动的特点螺旋转动主要是将旋转运动转变成为直线运动，同时进行能量和力的传递，或者调整零件的相互位置。也有将直线运动转换为旋转运动的。4.2 螺旋传动的分类螺旋传动利用螺杆和螺母的啮合来传递动力和运动的机械传动。主要用于将旋转运动转换成直线运动，将转矩转换成推力。按工作特点，螺旋传动用的螺旋分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋。传力螺旋：以传递动力为主,它用较小的转矩产生较大的轴向推力,一般为间歇工作,工作速度不高，而且通常要求自锁，例如螺旋压力机和螺旋千斤顶上的螺旋。传导螺旋：以传递运动为主，常要求具有高的运动精度，一般在较长时间内连续工作，工作速度也较高，如机床的进给螺旋（丝杠）。调整螺旋：用于调整并固定零件或部件之间的相对位置，一般不常常转动，要求自锁，有时也要求很高精度，如机器和精密仪表微调机构的螺旋。按螺纹间摩擦性质，螺旋传动可分为滑动螺旋传动和滚动螺旋传动。滑动螺旋传动又可分为一般滑动螺旋传动和静压螺旋传动。滑动螺旋传动通常所说的滑动螺旋传动就是一般滑动螺旋传动。滑动螺旋通常采纳梯形螺纹和锯齿形螺纹，其中梯形螺纹应用最广，锯齿形螺纹用于单面受力。矩形螺纹由于工艺性较差强度较低等缘由应用很少;对于受力不大和精密机构的调整螺旋，有时也采纳三角螺纹。一般螺纹升程和摩擦系数都不大，因此虽然轴向力F相当大，而转矩T则相当小。传力螺旋就是利用这种工作原理获得机械增益的。升程越小则机械增益的效果越显著。滑动螺旋传动的效率低，一般为3040%,能够自锁。而且磨损大、寿命短，还可能出现爬行等现象。静压螺旋传动螺纹工作面间形成液体静压油膜润滑的螺旋传动。静压螺旋传动摩擦系数小，传动效率可达99%,无磨损和爬行现象,无反向空程,轴向刚度很高,不自锁,具有传动的可逆性,但螺母结构困难,而且须要有一套压力稳定、温度恒定和过滤要求高的供油系统。静压螺旋常被用作精密机床进给和分度机构的传导螺旋。这种螺旋采纳牙较高的梯形螺纹。在螺母每圈螺纹中径处开有36个间隔匀称的油腔。同一母线上同一侧的油腔连通，用一个节流阀限制。油泵将精滤后的高压油注入油腔，油经过摩擦面间缝隙后再由牙根处回油孔流回油箱。当螺杆未受载荷时，牙两侧的间隙和油压相同。当螺杆受向左的轴向力作用时，螺杆略向左移，当螺杆受径向力作用时，螺杆略向下移。当螺杆受弯矩作用时，螺杆略偏转。由于节流阀的作用，在微量移动后各油腔中油压发生改变，螺杆平衡于某一位置,保持某一油膜厚度。滚动螺旋传动用滚动体在螺纹工作面间实现滚动摩擦的螺旋传动，又称滚珠丝杠传动.滚动体通常为滚珠，也有用滚子的。滚动螺旋传动的摩擦系数、效率、磨损、寿命、抗爬行性能、传动精度和轴向刚度等虽比静压螺旋传动稍差，但远比滑动螺旋传动为好。滚动螺旋传动的效率一般在90%以上。它不自锁，具有传动的可逆性；但结构困难，制造精度要求高，抗冲击性能差。它已广泛地应用于机床、飞机、船舶和汽车等要求高精度或高效率的场合。滚动螺旋传动的结构型式，按滚珠循环方式格外循环和内循环。外循环的导路为一导管,将螺母中几圈滚珠联成一个封闭循环。内循环用反向器,一个螺母上通常有24个反向器，将螺母中滚珠分别联成24个封闭循环，每圈滚珠只在本圈内运动。外循环的螺母加工便利，但径向尺寸较大。为提高传动精度和轴向刚度，除采纳滚珠与螺纹选配外，常用各种调整方法以实现预紧。4.3 滑动螺旋传动螺旋副的螺纹滑动螺旋副常采纳梯形螺纹，锯齿型罗纹或矩型螺纹。滑动螺旋副的特点分析滑动螺旋副的失效主要是螺纹磨损，因此螺杆的直径和螺母高度通常是依据耐磨性计算确定的。传力螺旋应校核螺杆危急截面的强度；青铜或铸铁螺母以及承受重载的调整螺母应校核罗纹牙的剪切强度和弯曲强度。要求自锁的螺杆应当校核其自锁性。精密的传动螺旋应校核螺杆的刚度（有时就是依据赶度确定其直径）。当螺杆受压力，其长径比又很大时简洁产生侧向弯曲，应当校核其稳定性。转速高的长螺杆可能产生横向振动，还应当校核其临界转速。调整螺旋和部分传力螺旋要求自锁是，应采纳单线罗纹；为了提高传动效率以及要求较高的直线运动速度，可采纳多线罗纹，以得到较大的螺纹升角和导程。滑动螺旋副的材料选择与许用应力螺杆材料应具有高的强度和良好的加工性能，不经过热处理的螺杆一般选用A5、40、50、Y40Mn等钢。对于重要传动、，要求耐磨性高，需进行热处理，可选用TI2、65Mn、40WMn或18CrMnTi等钢。对于精密传动的螺旋，螺杆进行热处理后还要求有较好的尺寸稳定性，可选用9Mn2V、CrWMn>38CrMoAIA钢。螺母材料除要有足够的强度外，和螺杆协作后还应当具有较低的摩擦系数和较高的耐磨性，常选用铸造青铜ZQSnlOJ、ZQSn6-6-3;重载低速可选用较高强度的铸造青铜ZQAI166-6-3-2；重载调整螺母可选用35钢或球墨铸铁；速度低载荷小时也可选用耐磨铸铁。滑动螺旋传动的精度GB5796.4-86对梯形螺纹大径、中径、小径。外螺纹的大径d和小径都只是规定了一种公差带位置，其基本偏差为零。只有外罗纹中径规定了3种公差带h、e和c、以适应传动对螺旋副协作的须要。标准还规定了中等和粗糙两种精度等级，一般传力螺旋和重载调整螺旋多采纳中等精度，要求精度不高时，可选用粗糙精度。对于做精确运动的传动螺旋(如金切削机床的丝杆)，对螺旋线误差有较严格的要求，须要更高的精度，则应依据专业标精确定其精度。螺杆材料40钢,螺母材料ZQSnlO-I滑动螺旋副的设计计算由文献2-2得出图4.1螺旋副1.螺杆中径di=JFldPl=0.8×JlOOO/X20=12.65mm(4.1)整体式梯形螺纹=0.8,°=1.22.5,皿一许用压强。查表22.4-7取20MPaF一轴向载荷，按算出的小由标准中选取相应的公称直径d和螺距Pmpa查机械设计手册得表4.1螺纹尺寸公称|螺中径大径W直径dmmPd2=D2D4小Dl1621516.513.5142.螺母高度H=W2=1.4x15=22.5/zw“整体式°=1.22.5(4.2)3.旋和圈数Z=史=经=11.2512(1012(4.3)P24.螺纹的工作高度h=0.5p=lmm梯形螺纹h=O.5p(4.4)5 .工作压强P=100oo-1(4.5)11dhz)x0.015x0.001x12p<p=20mpa6 .螺纹升角,S2,=arctan=arctan=2.43°(4.6)Tidi×15f0.1p-arctan=arctan-=5.91o(4.7)a30cos-cos一22P'一当量摩擦角f摩擦系数查表22.4-6取0.1S一导程nun通常可使人4o30x7.当量应力11dV4x10000-×0.01352110.2×0.0135379.87mpa(4.8)T-传递转距N.mm口-螺杆材料的许用应力查表22.448M=自一般炭素钢5=255Z275MPa=2=84MpabYb8.螺纹牙底宽度b=0.65×P=0.65×2=1.3mm梯形螺纹b9.螺杆剪切强度T=TldlbZ100Oo1X13.5X13X12=20.4MPa0.65×P(4.9)(4.10)同材料的许用切应力查表22.4-8r=0.6=50AMpaTYE10.螺杆弯曲强度3Fh3×10000×16=-=；TId后Z×13.5×(1.3)"×12=34.88MpaM=(1.o1.2Q=92AMpa11.螺母剪切强度T=上二则四一=12.75MPaTidbz4x16x1.3x12=39Mpa(4.11)(4.12)12 .螺母弯曲强度MPa3Fh3×10000×1b=JJ=29.4Mpa11c*bz11×6×1,3×12b=50MPabYb材料的许用切应力上材料的许用弯曲应力/>13 .螺杆的稳定性4=与出=59.26i13.5(4.13)(4.14)必90侏淬火钢)zFc=340F1_33413.04F10000A2.5340×13.5271+0.00013(59.26)4=33413.04N螺杆稳定I-螺杆的最大工作长度机机Z1.螺杆危急截面的轴惯性矩,=等根洲i-螺杆危急截面的惯性半径A-螺杆危急截面的面积"7?2-长度系数与螺杆的端部结构有关,查表22.4-4一端固定一端自由=214.轴向载荷使导程产生的变形UFS4人SOSF=EA11Ed4x10000x211×2.07×105×13.52=0.000675mm(4.15)E-螺杆材料的弹性模量，对于钢£=2.0