3810.电动执行器设计书 鲍

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）---同步带---螺旋套---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。 PLC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 361LSC-99 额定输出力10000N 速度1.9mm/s 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PFV1000X0.0019 19W 带传动效率η0.95 滚动轴承η0.99 螺旋转动滑动丝杠η0.4 电机所需功率PP/0.95x0.4x0.9951w 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 90 5002.3 5000 6750 1.75 1400 20 图3.1 电机尺寸 表3.2 电机尺寸表 规格 减速比 D F G E L N T A B H h1 h2 S YYJ60 3180 φ15 5 12 38 185 φ40 7 36 110 18 130 90 φ8.5 YYJ90 3180 φ15 5 12 38 200 φ40 7 36 110 18 130 90 φ8.5 减速比选9.6 由1400r/min减速至150r/min 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。①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。②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）。③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30～40％，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3～6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2～4个反向器，将螺母中滚 珠分别联成2～4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T12、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9Mn2