四轴联动促动器的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 四轴联动促动器 摘 要 该毕业设计是一种新型电动执行器，尤其涉及大型射电望远镜主反射面主动调整系统中使用的专用电动执行器。 一般由电动机、减速器、制动装置这三大部件组成。 大型射电望远镜由于自身重量及风载的影响，其主反射面会偏离标准抛物面形状，这会严重降低射电望远镜的效率，其高频效率更会衰减 5 倍以上。为了提高其高频工作效率，需要将其主反射面切割成许多小块，每一块由一台电动执行器控制，利用电动执行器的主动运动来补偿主反射面的变形量，这种技术称之为主反射面主动调整技术。该系统的核心就是 主反射面主动调整用，且能 用制动器单独调节的四轴联动促动器 。 关键词： 四轴联动促动器，减速机构，电动机，制动器 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 a of to to to it of to of In to of it to be by an to of of is of is be 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 前 言 . 1 第一章 设计方案的确定 . 5 计要求 . 5 动执行器的结构 . 5 动执行器的结构 . 5 动执行器的运动 . 5 第 2 章 电动机 . 6 成步进电机特性和安装 . 6 动机的特性 . 6 动机的安装 . 6 率选择 . 8 第 3 章 齿轮的设计和校核 . 10 齿轮的概要 . 10 计参数 . 10 齿的受力分析 . 10 齿轮的设计与校核 . 11 照齿面接触疲劳强度设计 . 11 根弯曲疲劳强度的设计 . 13 何尺寸计算 . 14 计主要结论 . 14 齿轮的设计与校核 . 14 齿的受力分析 . 14 齿轮的设计 . 15 要结论设计 . 19 第 4 章 轴的设计与校核 . 20 设计主要内容 . 20 动轴的结构设计 . 20 出轴 . 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 作用在齿轮上的力 . 20 确认轴的最小直径 . 20 在根据轴向定位确定轴的各段长度和直径 . 21 轮箱轴的设计 . 22 出轴上 . 22 定最小轴直径 . 23 上各段尺寸 . 23 杠套的设计 . 23 的强度校核 . 24 上的载荷 . 24 矩合成应力校核轴的强度 . 25 第 5 章 制动器 . 26 动器的原理 . 26 动器的组成 . 26 动器的优点 . 26 动器的选择 . 26 第 6 章 谐波减速器 . 28 波减速器的原理 . 28 波减速器的特点 . 28 波减速器的优点 . 28 波减速器的选择 . 29 结 论 . 30 谢 辞 . 31 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 X 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 前 言 世界上第一台电动执行器被制造出来的时候，世界上的科技发展制造水平提高一个新的台阶。工业方面的需求让它的发展有毋庸置疑的速度，各个国家的发展已经让需要完整的规范来衡量，纷纷推出自己的要求规范，来满足工业的应用。后来智能电动执行器的出来以让电子微控技术得到长足发展，可以说是一 大创新。智能化的电动执行器有智能通信，且功能强大，能可靠的应用在各种环境下安全的工作，变位变频技术使阀门在生产中不同的反响，支持现场总线的电动执行器技术先进，简便可靠，具有自我监控的技术，自主的检测调试把不安全因素总结去除。双密封的功能包含智能通信，在黑暗环境中能够检测红外线的功能。再后来的发展因特网的加入，动作频率和安全简便系数在提高中庚人性化。总监标准也发展过快提高精度水平。在 1929 年由 司制造出来，电动执行器的制造水平发展迅速。世界先进水平的公司智能化因特网合为一体。 1. 智 能电动执行器的发展趋势 国内电动执行器的发展趋势 国家这方面的设计应用比较迟，起步的时候国外已经发展一段时间啦，刚开始还是引进其他国家的技术学习研发自主的电动执行器。由于网络技术的发展，现在制造精密仪器的制造水平有很大的发展，在仪表又创新很多专业用的微控微电型产品，制造的智能电动执行器不仅体积小而且容易装在一个小的体积重，现在电子一体化技术已经有让我国自主研发精度高的仪表，而且还能持续很长时间的稳定性，制造误差也在减少，不过还有发展技术非常好的公司上海光辉自动化阀门有限公司，生产的种类繁多，各式各 样，有专门的承载类型的，传动平稳性。这下技术在创造和社会发展中已经占据一个重要的地位，人性化的设计，智能化的简便很多繁琐的过程，还轻松的达到目的。不过需求到各种工业机器中，电子技术越来越重要的体现在控制中，普通的电动执行器它不仅重复性误差大，全封闭的电动执行器还有一定好处，就是拆装麻烦，更换检测零件不能得到很好的解决。有控制心法发送和接受信号的电动执行器已经算得上国内不错的技术，仿制国外的先进技术。可以总结我国的智能电动执行器的现状，非常买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 不容乐观，常常引进国外的技术可以将降低自己自主创新能力，控制技术也没有 高端科技人才，寿命也随着磨损度的提上而降低，安全保护能力还不是很好，无法满足国内的发展需求，工业中生产的没有规范的数据来作为标准化制作的规范，力矩和行程的自我保护机制，限制电动执行器的应用。革新技术还得培养技术人员去学习研发，早日为国内电动执行器的发展迈向前端一步。 国外电动执行器的发展趋势 与国内相比，国外的总线技术水平已经早早超过国内，电动执行器的因特网机电一体化技术术水平也一直超过了国内。 世界上的科技发展制造水平提高一个新的台阶。工业方面的需求让它的发展有毋庸置疑的速度，各个国家的发展已经 让需要完整的规范来衡量，纷纷推出自己的要求规范，来满足工业的应用。后来智能电动执行器的出来以让电子微控技术得到长足发展，可以说是一大创新。智能化的电动执行器有智能通信，且功能强大，能可靠的应用在各种环境下安全的工作，变位变频技术使阀门在生产中不同的反响，支持现场总线的电动执行器技术先进，简便可靠，具有自我监控的技术，自主的检测调试把不安全因素总结去除。双密封的功能包含智能通信，在黑暗环境中能够检测红外线的功能。再后来的发展因特网的加入，动作频率和安全简便系数在提高中庚人性化。总监标准也发展过快提高精度水平。 在 1929 年由 司制造出来，电动执行器的制造水平发展迅速。世界先进水平的公司智能化因特网合为一体。 1 总线化、网络化 在这些年网络的发展让自动化纪录更加的便捷，通过一个光缆就让自动化仪表连接起来，电动执行器明显适应这发展，通过自动控制装置在总线化生产数字式的智能通信方式来控制设备。现在的可靠性提高，风险降低，网络化的优点逐渐体现出来，穿行通信接口让设备有互联能力，多点通信可以远程监控设备是否发生故障，是否可以继续工作，工作精度由于磨损降低，传动的平稳性如何。和因特网一样的发展是总线化， 系统简化，成本降低，随着这种技术的逐渐广泛使用，我国也自主研发许多电动执行器来控制总线化和网络化。 2 数字化、智能化 智能化实在模拟电子元件为主的控制，传统的电动执行器智能进行简买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 单的运算，线性系统的有点逐渐取代。工业设备的发展已经产生新型的模拟器来卫星处理，有简单的硬件控制办成神经元智能化，现在的可靠性提高，风险降低，网络化的优点逐渐体现出来，软件控制来应用数据参数，非常适应发展中的电动执行器。总线化的启动让接线容易，功能强大的智能化。 3 小型化、机电一体化 现在仪器仪表的体积小型化，在安装时候可以非常快 速，提高效率，节省时间，电子电路的集成，让以前非常大的体积才能完成的工作量，只需要一个芯片就可以完成。机电一体化给电动执行器的外形和电气控制回路放到输出的干扰的信号降低，调试简单，在传送信号过程中减小流失，微型化的发展已经让电动执行器更加稳定。简化的执行器用的精密电子设备更好的融合因特网，让其在使用过程中系统更加安全可靠。 国际上，电动执行器发展已经在精度可靠性方面取得很大的成功，总线一体化的也越来越勇，同时，带动的国内电动执行器的发展智能化水平提高，也慢慢拥有自主研发的产品，高性能的电动执行器会让差距越 来越小，质量工艺也能适应任何环境，网络化虽说有差距，与时俱进的同时增强和国外的电动执行器的对比，在这三个方面的趋势水平也会得到很大提升。 总之，在世界上最高端的智能电动执行器所有的特点，在国内基本上可以实现，除了最先进的电动执行器，包含机电一体化，集成模块结构简单，控制系统控制性好，控制策略的改变，有先进的掌控局面，能够定位更加精确，在外国的智能通信能够实现双向通信，可以很好地检测仪器，无时不刻的反馈信息，掌握仪器的使用情况。现场通信技术也在这方面有很大的作用，在线能够自动标定，这是很多仪器不能达到的水平。 国产的电动执行器定位精度不够，在使用过程中容易产生残次品，还得修正。况且结构复杂，不能很好地认识设备，在拆卸修理过程中费时费工。电动执行器的结构里面有减速器，其中减速器较为精密，在出现问题时，无法保证安全，没有完整的检测和诊断系统来实现智能化，在输出转速和减速比无法保障情况下，不可调整的固定因素让国内电动执行器无法满足精密仪器的工业。如果还用以前的大流量的设备，现场总线的功能也跟随性的减少，因特网带来的技术机电一体化和智能化可靠性差。必须在整个国际化买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 趋势中改变。 课题研究的可行性分析 大型射电望远镜由于自身 重量及风载的影响，其主反射面会偏离标准抛物面形状，这会严重降低射电望远镜的效率，其高频效率更会衰减 5 倍以上。为了提高其高频工作效率，需要将其主反射面切割成许多小块，每一块由一台电动执行器控制，利用电动执行器的主动运动来补偿主反射面的变形量，这种技术称之为主反射面主动调整技术。该系统的核心就是主反射面主动调整用电动执行器，与其他电动执行器相比其具有以下特点：2. 定位精度高； 3. 承受侧向力 5. 防水防尘 6. 防电磁辐射； 于国内现有 电动执行器无法满足上述设计要求，因此有必要重新设计一台射电望远镜主反射面主动调整用四轴联动电动执行器。 新型电动执行器的设计实践是巩固和深化大学生所学知识，提高他们理论综合分析和设计能力的一种行之有效的方法。通过设计可以培养学生在工程设计中包括结构分析、参数拟定、传动设计、强度计算等能力 。 传动器技术要求： 传动形式：直线式 有效行程： 60 大行程： 60 定出力（ N）： 1200 额定速度（ mm/ 位精度（ 载不变的情况下） 内部防转机构：有 防 护等级： 用温度范围（）： +60 抗侧向负载能力（ N）： 2200 垂直破坏负载力（ N）： 3000 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第一章 设计方案的确定 计要求 传动形式：直线式；有效行程： 60 大行程： 60 定出力（ N）： 1200；额定速度（ mm/ 位精度（ 载不变的情况下）；内部防转机构：有；防护等级： 用温度范围（）： +60；抗侧向负载能力（ N）： 2200；垂直破坏负载力（ N）： 3000 动执行器的结构 动执行器的结构 图 动执行器结构 动执行器的运动 电动执行器由电机输出功率转矩，经过联轴器和轴的传递，在锥齿轮上作用；第二大部分，减速器减速传送到四个轴上，可单独控制各个轴的转动情况。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 第 2 章 电动机 成步进电机特性和安装 动机的特性 可编程、细分型集成式步进电机 +驱动器 工作电压肖流 12度、位置模式 抗共振算法、抑制系统中频共振 可只能通信，接受数字信号和模拟信号 输入信号能够星星 解决计算，细分下也能在平稳中运动 85 通讯模式 可选的内置编码器反馈 输出最大 0. 9N. m 的力矩 输出最大 1. 5N. m 的力矩 3 个光隔 5字输入 输入信号的波可以过滤 1 个光隔， 30V, 100数字输出 1 个用于速度及位置控制的 0拟输入 动机的安装 任何型号的 动产品的安装环境必须具备良好的散热条件及空气流通。 动产品周围必须 留有 空问以保证空气对流。 不要在没有空气对流以及环境温度超过 40的场合使用。 不要在潮湿或者可能引起短路的场合使用。 始终保持 围良好的空气流通。 选择合适的电源为了最大目的的降低所谓的安全隐患造成的后果，要根据你用的地方的使用的功率，采取相应的因地制宜。不一样的环境有不一样的安装规则条例。系统错误也可能造成设备的损坏或者人身伤害。我们不保证此产品适合您的特定应用，我们也无法为您系统设一的可靠性承买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 担责任。 图 2动机的功能结构 安装时候要防止不规范使用造成伤害。也要阅读检查使用手 法是否规范，尽可能在知道如何操作情况下安装，遵守相关技术要求。 请一定要先确认这个设备的安放情况，是否接地，如果没有接地的系统是不能正常使用的。 部的元件很多，为防止一些不正常的操作而影响使用，必须要保证不受外部的静电干扰，旁边的操作人员要确认安全后才能接触。 一定不要将产品放在能够导电的平台上，这样可以避免接触静电而产生火灾。 在控制设备中，保持控制设备外盖，柜门的关闭一定在运行过程中，不然，很大一部分会造成设备伤害。 在设备工作过程中，可能会因为其他设备的影响而断电，要防止是不买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 是带有高压触电 ，产生事故，为防止发生必须依据周围环境采用不同的设备保护，彼此之间有一定的间隔。 绝对禁止在这杯运行时候无故做切断设备电源的事情，避免因为设备突然停转而产生电弧再生人身危害。 在设备切断电源停止一段时间后，才可将与设备相关的电线收起来，其中容性器件可能带有部分电能，在保证安全的情况下，先用测量万用表来检测是否带有电，才能接触。 一定要在安全规范的方法下进行操作，同时对不明显的安全提示做出警告标志，在设备工作前做这些安全措施。 在使用设备前，一定要了解这些规范，知道安全的操作方法，这样才能减少事故的发生，或者 设备的损坏，这些风险都有可能造成不可避免的人身和财产损失。 率选择 选择电源需要考虑很多因素。再生产设备的时候，需要在一个安全精确的前提下，电压稳定，结构合理布局，重量把握的合理，避免开着电源检查设备。 根据你所要用到的情况选择你需要的功率来满足这些要求。 电压 列驱动产品在使用直流 24入时有最佳的表现。电压的选择取决于所需要的运行力矩以及可以接受的电机 /驱 动器发热 (不应导致驱动器过热 )。电源使用接近于驱动器最大电压的输出电压可以有效地降低占空比。下而是不同电压下 的占一空比 度曲线图。如果设备在不是稳定电压下工作，不要超过最大的输入电压。 表 2机的占空比的速度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 机尺寸 图 2机的尺寸 选用 图 2机输出最大力矩 速为 950r/文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 第 3 章 齿轮的设计和校核 齿轮的概要 锥齿轮在运动中提供传递，用于相错轴和相交轴的运动。 计参数 根据直齿锥齿轮的小端和大端的模数和几何尺寸不同，国家标准中规定标准值用大端参数。几何参数如下图 3齿锥齿轮传动的几何参数 齿的受力分析 和圆柱齿轮相似，在小齿轮的平均分度圆处把名义上的法向载荷圆周力1力的方向如图 后再通过各力之间的力平衡计算条件进行几何计算，即 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 c o s/s o 图 3齿受力分析 齿轮的设计与校核 选定齿轮类型、齿数及材料、精度等级 力角取 020 。 级精度，材料选择 45 钢（调质），硬度齿面 240. 选用齿轮齿数 2021 照齿面接触疲劳强度设计 （ 1） 先算小齿轮分度圆直径 32211) 1）确认各个参数公式中。 选择 891950/ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 齿宽系数选择 R = 区域系数选择 材料的弹性影响系数 。 计算许用应力接触疲劳 H 查的齿轮的接触疲劳极限为 2H =550） 试着先算算齿轮的分度圆直径。 4)(（ 2）齿轮分度圆直径的调整 1)数据的准备实际载荷系数前 圆周速度 v。 )1 = =00060 11 =60000 =s 齿轮的当量齿宽系数d。 2/121 2/11 =）载荷系数的实际值 使用系数 1。 根据s。降低一级精度 八级精度，动载系数 由于锥齿轮精度降低齿间载荷分配系数。 七级精度小齿轮悬臂时，齿向载荷分布系数 实际载荷系数 =1）分度圆直径有实际载荷系数得到 311 = 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 相应的齿轮模数 m= 11/0= 齿根弯曲疲劳强度的设计 （ 1） 模数的计算 3 2212 1 )( 各参数的数值 计算 。 由分锥角 u/1 =1） =4 05 12 =4 05 齿形系数21 Y = 应力修正值21 Y = 两齿轮的齿根弯曲疲劳强度极限 2F =380曲疲劳寿命系数21 K =曲疲劳安全系数 S= 92 0 2 1 21 11 F 计算模数。 3 2212 1 )( =3 22 0 2 1( = 2） 调整齿轮模数 1）数据实际载荷系数的准备 圆周速度 v。 11 t=0文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 )1 Rm = 00 060 9 0 060 11 s 齿宽 b。 21 2）实际载荷系数 根据 v=s 八级精度，动载系数 锥齿轮精度较低齿间载荷分配系数 1 查表的 载荷系数为 =轮模数由实际载荷系数算的 33 取 m= 几何尺寸计算 分度圆直径的计算 121 =00锥角的计算 1 =1/u） =045 02 45 齿轮宽度 2/121 =11 设计主要结论 齿数 21 =20，模数 m=力角 = 020 ，变位系数 01x ，02 x ，分锥角 021 45 ，齿宽 21 =11轮采用 45 调质钢，齿轮按七级精度设计。 齿轮的设计与校核 齿的受力分析 为知道齿轮强度，需要把齿轮上的力计算出来，另外，计算安装齿轮的轴和轴承中齿轮传动的力分析必不可少。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 齿轮传动的方式加以润滑，摩擦力一般很小在啮合齿轮间，可不给考虑。在小齿轮的平均分度圆处把名义上的法向载荷圆周力1力的方向如图 后再通过各力之间的力平衡计算条件进行几何计算，即 11111 图 齿轮圆柱齿轮轮齿的受力分析 齿轮的设计 （ 1） 选定齿轮类型、齿数及材料、精度等级 选择标准直齿锥齿轮传动，压力角取 020 。 齿轮精度选择 7 级精度，材料选择 45钢（调质），硬度齿面 240 选用齿轮齿数 3321 （ 2） 按照齿面接触疲劳强度设计 1）先算小齿轮分度圆的直径 3 11 12 公式的参数的确定 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 选择 计算传递的转矩 62261 = 齿宽系数 1d。 区域系数选择 材料的弹性影响系数 。 计算接触疲劳重合系数Z。 00*111 6 2 0co s2/co s aa 0t a a a a t a nt a nt a nt a 9 6 1 Z 计算接触疲劳许用应力 H 。 大小齿轮的接触疲劳极限为 2H =550效概率为 1%，安全系数 S=1 M p aM p 391 i 齿轮分度圆直径 3 11 12 = =）齿 轮分度圆直径的调整 载荷计算的前提准备 圆周速度 v。 t /9100060 11 齿宽 b。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 2 计算实际载荷系数 系数 1 从上面 v=s。七级精度，得到动载系数 02.1 齿轮圆周力。 4111 1 0 0/ 2 31 齿间载荷的分配系数 七级精度，载荷齿向分布系数 由实际载荷得到的分度圆直径 311 轮模数为 11 （ 3） 齿根弯曲疲劳强度设计 模数公式 3 21 12 F 确定各个参数的数值 选取 弯曲疲劳强度用重合度系数 8 6 齿形系数 修正值 p 8 02 弯曲疲劳寿命系数 K= 弯曲安全系数疲劳 S= M i 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 F Y 试算模数 243 211 调整齿轮模数 计算数据准备 圆周速度 v。 00060 1 齿宽 b。 d 齿高比 b/h。 * b/h=际载荷系数的结果计算 由于速度 v=载系数 02.1 根据00/齿间载荷分派系数 合 b/h= 3 模数 m=计的齿轮传动，可以满足齿根弯曲疲劳强度，也可以满足齿面接触疲劳强度，结构同样紧凑。 （ 4）几何尺寸计算 计算分度圆直径 d=3文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 计算中心距 ( 21 计算齿轮宽 b=18齿轮的齿宽为 18齿轮的齿宽为 15 5）齿面接触疲劳强度校核 和前面类似， p 标准齿轮相比齿面接触应力有所下降。 （ 6）齿根弯曲疲劳强度校核 计算各个参数值 p 劳强度满足要求 要结论设计 齿数 z=33，模数 m=力角 020 ，变位系数 x=心距 动齿轮齿宽 18动齿轮 15用调质 45 钢，齿轮按 7级精度。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 第 4 章 轴的设计与校核 设计主要内容 轴设计包含工作能力和结构设计两方面。 轴的结构设计是整个设计的重中之重，确定合理的结构能让轴的寿命周期延长，可靠性增加，在轴上面零件的定位也得合理选择，轴的制造工艺要求匹配，不然户造成制造成本过高，零件装配不合理。 轴 的工作能力是指轴的强度能满足工件工作需要，在工作中不会发生断裂和变形，轴