3810.電動(dòng)執(zhí)行器設(shè)計(jì)書(shū) 鮑

1、本直行程電動(dòng)執(zhí)行器的機(jī)械部分采用電機(jī)（減速箱）-同步帶-螺旋套-輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方式，將電機(jī)輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為輸出軸的直線運(yùn)動(dòng)。電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)皮帶輪，齒形皮帶傳給被動(dòng)皮帶輪，使螺紋套筒轉(zhuǎn)動(dòng)。套筒轉(zhuǎn)動(dòng)和輸出軸用梯形螺紋相AA上、下運(yùn)動(dòng)。電氣最大行程內(nèi)的任意位置停留.上、下運(yùn)動(dòng)通過(guò)開(kāi)度檢測(cè)部件進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)齒條齒輪傳動(dòng)精密電位器，精密電位器的動(dòng)作變換為電氣信號(hào)作為開(kāi)度信號(hào)反饋給控制器部分，其止在該位置上。部件的得出。PLC的設(shè)計(jì)結(jié)合廠家的說(shuō)明書(shū)要求，按其功能選擇開(kāi)關(guān)的作用來(lái)設(shè)計(jì)361LSC-99螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)絲杠 =0.4表 表 DGELNABHhhS12 74.1 螺旋傳動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn):以傳遞

2、動(dòng)力為主,它用較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向推力,一般為間歇工作,工作速度不高，而且通常要求自鎖，例如螺旋壓力機(jī)和螺旋千斤頂上的螺旋。傳導(dǎo)螺旋：以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，常要求具有高的運(yùn)動(dòng)精度，一般在較長(zhǎng)時(shí)間固定零件或部件之間的相對(duì)位置，一般不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)，要求自鎖，有時(shí)也要求很高精度，如機(jī)器和精密儀表微調(diào)機(jī)構(gòu)的螺旋。按螺紋間摩擦性質(zhì)，螺旋傳動(dòng)可分為滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)和滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)?；瑒?dòng)螺旋傳動(dòng)又可分為普通滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)和靜壓螺旋傳動(dòng)?；瑒?dòng)螺旋傳動(dòng)通常所說(shuō)的滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)就是普通滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)?；瑒?dòng)螺旋通常采用梯形螺紋和鋸齒形螺紋，其中梯形螺紋使用最廣，鋸齒形螺紋用于單面受力。矩形螺紋由于工藝性較差強(qiáng)度較低等原因使用很少;對(duì)

3、于受力不大和精密機(jī)構(gòu)的調(diào)整螺旋，有時(shí)也采用三角螺紋。一般螺紋升程和摩擦系數(shù)都不大，因此雖然軸向力 F 相當(dāng)大，而轉(zhuǎn)矩 T 則相當(dāng)小。傳力螺旋就是利用這種工作原理獲得機(jī)械增益的。升程越小則機(jī)械增益的效果越顯著?；瑒?dòng)螺旋傳動(dòng)的效率低，一般為3040，能夠自鎖。而且磨損大、壽命短，還可能出現(xiàn)爬行等現(xiàn)象。靜壓螺旋傳動(dòng)螺紋工作面間形成液體靜壓油膜潤(rùn)滑的螺旋傳動(dòng)。靜壓螺旋傳動(dòng)摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)效率可達(dá) 99,無(wú)磨損和爬行現(xiàn)象,無(wú)反向空程,軸向剛度很高,不自鎖,具有傳動(dòng)的可逆性,但螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜,供油系統(tǒng)。靜壓螺旋常被用作精密機(jī)床進(jìn)給和分度機(jī)構(gòu)的傳 導(dǎo)螺旋。這種螺旋采用牙較高的梯形螺紋。在螺母每圈螺紋中徑處開(kāi)有

4、 36 個(gè)間隔均勻的油腔。同一母線上同一側(cè)的油腔連通，用一個(gè)節(jié)流閥控制。油泵將精濾后的高壓油注入油腔，油經(jīng)過(guò)摩擦面間縫隙后再由牙根處回油孔流回油箱。當(dāng)螺桿未受載荷時(shí)，牙兩側(cè)的間隙和油壓相同。當(dāng)螺桿受彎矩作用時(shí)，螺桿略偏轉(zhuǎn)。由于節(jié)流閥的作用，在微量移動(dòng)后各油腔中油壓發(fā)生變化，螺桿平衡于某一位置,保持某一油膜厚度。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)用滾動(dòng)體在螺紋工作面間實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦的螺旋傳動(dòng)，又稱滾珠絲杠傳動(dòng).滾動(dòng)體通常為滾珠，也有用滾子的。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的摩擦系數(shù)、效率、磨損、壽命、抗爬行性能、傳動(dòng)精度和軸向剛度等雖比靜壓螺旋傳動(dòng)稍差，但遠(yuǎn)比滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)為好。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的效率一般在 90以上。它不自鎖，具有傳動(dòng) 的可

5、逆性；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，抗沖擊性能差。它已廣泛地使用于機(jī)床、飛機(jī)、船舶和汽車(chē)等要求高精度或高效率的場(chǎng)合。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)型式，按滾珠循環(huán)方式分外循環(huán)和內(nèi),將螺母中幾圈滾珠聯(lián)成一個(gè)封閉循環(huán)。內(nèi)循環(huán)用反向器，一個(gè)螺母上通常有 24 個(gè)反向器，將螺母中滾 珠分別聯(lián)成 24 個(gè)封閉循環(huán)，每圈滾珠只在本圈內(nèi)運(yùn)動(dòng)。外循環(huán)的螺母加工方便，但徑向尺寸較大。為提高傳動(dòng)精度和軸向剛度，除采用滾珠和螺紋選配外，常用 各種調(diào)整方法以實(shí)現(xiàn)預(yù)緊?；瑒?dòng)螺旋副的失效主要是螺紋磨損，因此螺桿的直徑和螺母高度通常是根據(jù)耐磨性計(jì)算確定的。傳力螺旋應(yīng)校核螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度；青銅或鑄鐵螺母以及承受重載的調(diào)整螺母應(yīng)校核羅紋牙

6、的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。要求自鎖的螺桿應(yīng)該校核其自鎖性。精密的傳動(dòng)螺旋應(yīng)校核螺桿的剛度（有時(shí)就是根據(jù)趕度確定其直徑）。當(dāng)螺桿受壓力，其長(zhǎng)徑比又很大時(shí)容易產(chǎn)生側(cè)向彎曲，應(yīng)該校核其穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)速高的長(zhǎng)螺桿可能產(chǎn)生橫向震動(dòng)，還應(yīng)該校核其臨界轉(zhuǎn)速。調(diào)整螺旋和部分傳力螺旋要求自鎖是，應(yīng)采用單線羅紋；為了提高傳動(dòng)效率以及要求較高的直線運(yùn)動(dòng)速度，可采用多線羅紋，以得到較大的螺紋升角和導(dǎo)程。4.3.3 滑動(dòng)螺旋副的材料選擇和許用應(yīng)力A540、50Y40Mn T1265Mn、40WMn 或18CrMnTi 等鋼。對(duì)于精密傳動(dòng)的螺旋，螺桿進(jìn)行熱處理后還要求有較好的尺寸穩(wěn)定性，可選用9Mn2V、CrWMn、38CrMo

7、AlA 鋼。4.3.4滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的精度GB5796.4-86 對(duì)梯形螺紋大徑、中徑、小徑。外螺紋的大徑d 和小徑都只是規(guī)定了一種公差帶位置，其基本偏差為零。只有外羅紋中徑規(guī)定了3 種公差帶he 和、以適應(yīng)傳動(dòng)對(duì)螺旋副配合的需要。標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了中等和粗糙兩種精度等級(jí)，一般傳力螺旋和重載調(diào)整螺旋多采用中等精度，要求精度不高時(shí)，可選用粗糙精度。對(duì)于做精確運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)螺旋（如金切削機(jī)床的絲桿），對(duì)螺旋線誤差4.3.5 滑動(dòng)螺旋副的設(shè)計(jì)計(jì)算由文獻(xiàn)2-2得出內(nèi)外Pd11. 螺桿中徑d F/P=0.8 1000/20 12.65mm2整體式梯形螺紋 0.8, 1.2 2.5 p,取2表 距pd D D4dD2

8、2312P2F10000 0.015 0.001 122S22f0.1coscos2f摩擦系數(shù) 查表22.4-6取0.1導(dǎo)程 mmS22224FT30.01352d11ss 2503 F100009.螺桿剪切強(qiáng)度 d bz 13.5 13 12 33134.88bd z b 13.5 1.3 221 1.0 1.2 92.4bF1000011. 螺母剪切強(qiáng)度 3b2b2b 50 bbl 210013.5i4i340340d33413.04Nc44l 2 i cFdaai 螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑i A 螺桿危險(xiǎn)截面的面積 2a1A 4 長(zhǎng)度系數(shù)和螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān)，查表 22.4-4 一端固定一

9、端自由 = 214.軸向載荷使導(dǎo)程產(chǎn)生的變形42 2.07 0.000675(4.15) Ed21-螺桿材料的彈性模量，對(duì)于鋼 E = 2.07 10 MPa615.轉(zhuǎn)矩使導(dǎo)程產(chǎn)生的變形 S22 0.000005mm(4.16)G8.3 d 10 13.5 102210212PdI 螺桿危險(xiǎn)截面的極慣性矩 I mm4PP 0.000675 0.000005 mm(4.17)SSM SF60 i E21gcld13.510352rn 12.3a61mincl2v60 1.960rn57minp2n 0.8ncl 螺桿兩支承間的最大距離c11g 重力加速度 g = 9800N18.驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T=

10、T T T =11W23Fdtan 2.435.91 11W2 tan 10000T2T 螺紋力矩N/ m112319. 效率 0.990.27(4.22) 5.1.帶傳動(dòng)的特點(diǎn)（6）效率低，壽命短；（7）由于張緊力存在。軸，軸承受力較大。聯(lián)組帶：幾根帶聯(lián)成一體，可降低橫向振動(dòng)，載荷均勻。用于大功率，高速，振動(dòng)較同步帶傳動(dòng)具有帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。由前述可知，同步帶傳動(dòng)由于帶和帶輪是靠嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，故帶和帶輪間無(wú)相 對(duì)滑動(dòng)，能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。同步帶通常以鋼絲繩或玻璃纖維繩為抗拉體，氯丁橡膠或聚氨酯為基體 ,這種帶薄而且輕，故可用于較高速度。傳動(dòng)時(shí)的線速度可達(dá) 50m/s，傳動(dòng)

11、比可達(dá)10，效率可達(dá)98。傳動(dòng)噪音比帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)小，耐磨性好，不需油潤(rùn)滑，壽命比摩擦帶長(zhǎng)。其主要缺點(diǎn)是制造和安裝精 度要求較高，中心距要求較嚴(yán)格。所以同步帶廣泛使用于要求傳動(dòng)比準(zhǔn)確的中、小功率傳動(dòng)中，如家用電器、算機(jī)、儀器及機(jī)床、化工、石油等機(jī)械。因此同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)主要是限制單位齒寬的拉力，必要時(shí)才校核工作齒面的壓力。r2p2AP K P 1.451 71.4WdAAr根據(jù) p =71.4W n =5757r/min和1d1drn 小帶輪轉(zhuǎn)速11由表 22.1-51查得小帶輪最小齒Z Z 1n 15012.63n 小帶輪的轉(zhuǎn)速；n 大帶輪的轉(zhuǎn)速121b11216. 大帶輪節(jié)圓直徑

12、d b2(5.7)2同步帶 3大帶輪8 初定軸間距0.7 d d a2 d d.12129.帶長(zhǎng)及其齒數(shù)22l 2a d d 42.5112.2 212122pa a 120L L02ZP Z61d12 2 132.522由表 22.1-48查T(mén) =245N，m=0.096 maT m v 0.096v2P (5.13)a0as0m-寬度為b 的帶的線質(zhì)量s0由表 22.1-52 查得 L型帶bs0Z(5.14)ss1.14 K P0Zs0b 基準(zhǔn)寬度（mm）s0K 小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)ZrPd31.44mbz v1.440.0960.025460.346s m 60000016.帶輪的結(jié)構(gòu)和尺

13、寸小帶輪 Z=14,d 41.69mm1a2d=112.2mmL 型雙邊擋圈帶輪最小寬度 b f = 20.3mm同步帶輪的設(shè)計(jì)工而成，因此齒型尺寸取決于其加工刀具的尺寸。也可用直邊齒型，下表給出了直邊齒帶輪的尺寸和公差。（L 型帶）2.6700.10ora0dapaPafaad.推力軸承 公稱接觸角等于90 度，只能承受軸向負(fù)荷。上述ab 兩種軸承只能用于承受徑向的負(fù)荷，屬向心類(lèi)軸承，cd 兩種軸承，主要用于承受軸向載荷，屬推力軸承。滾動(dòng)軸承按滾動(dòng)體的形狀分為球軸承和滾子軸承；滾動(dòng)軸承按列數(shù)的多少分為單列、雙列、三列、四列、和多列軸承；按工作中能否自動(dòng)調(diào)整軸和孔的角度偏差，分為調(diào)心軸承和非調(diào)

14、心軸承。滾動(dòng)軸承的選用，包括類(lèi)型、尺寸、精度、游隙、配合以及支撐形式的選擇和壽命的計(jì)算。通?？砂匆韵虏襟E計(jì)算進(jìn)行。(1)根據(jù)工作條件確定軸承部件的結(jié)構(gòu)形式；螺旋套上端選用30207圓錐滾子軸承系列d=35mm,D=72mm,T=18.25mm,B=17mm,E=58.844mm額定動(dòng)負(fù)荷C 為51.5KN,0的離散性是非常大的。因此不能簡(jiǎn)單的運(yùn)用單個(gè)的壽命來(lái)代表一批軸承的壽命。對(duì)于靜止的,緩慢擺動(dòng)的或轉(zhuǎn)速極低的軸承,其失效形式是滾動(dòng)體和內(nèi)外圈接觸處產(chǎn)生過(guò)大的塑性變形,轉(zhuǎn)軸承，在按動(dòng)載荷做壽命計(jì)算后，應(yīng)驗(yàn)算靜強(qiáng)度對(duì)于一批同型號(hào)的軸承，在一定的條L 之間的10%的軸承發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕時(shí)，軸承所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)

15、數(shù)或工作小時(shí)數(shù)，被定義為軸承的基本額定壽命。計(jì)算公式是：用工作小時(shí)數(shù)表示： c 6L 10h 60n p (6.1)(6.2)F144.25=F2（44.25+73.16）計(jì)算得：F1=343.07NF2=129.30N校核 30207 圓錐滾子軸承:（1）確定軸承的承載能力查手冊(cè) C 為51.5KN,（2）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷F 343.07rS (6.3)(6.4)aX =0.4Y =1.611P = XR + YA =0.4 343.07+1.6 10107.21=16308.76N(6.1)軸承6L (6.5)360 57P33snsFWS連桿的橫截面積（mm）SW l 235 sl2nsF

16、 10000Nw將數(shù)據(jù)代入公式中得：A s117.52A sd螺牙強(qiáng)度的校核F10000 22 0.759.33 螺母材料的許用切應(yīng)力 1.5螺母材料的許用曲應(yīng)力 28 b221.5 60Mp ab彈簧多在變應(yīng)力下工作，其應(yīng)力不允許超過(guò)屈服極限，因此對(duì)材料要求具有較高的疲勞極限、屈服極限和一定的沖擊韌性。對(duì)熱成形的大型彈簧要求材料具有良好的淬透性。低的過(guò)熱敏感性和不易脫碳等。彈簧的材料種類(lèi)很多，其中碳素彈簧鋼絲使用最廣泛。熱軋彈簧鋼主要以圓鋼、扁鋼和方鋼等產(chǎn)品供應(yīng)，其直徑或厚度一般為550mm，多用于制造大型彈簧，如車(chē)輛的懸掛彈簧，這類(lèi)鋼材在制造彈簧時(shí)一般采用加熱成形，然后經(jīng)淬火回火處理。冷拉

17、（軋）彈簧鋼主要以鋼絲和鋼帶等形狀供應(yīng)。碳素彈簧鋼絲多為淬火的冷拉鋼絲，多用于制造小型彈簧。冷卷成形后，只需進(jìn)行退火處理。硅錳、鉻釩、硅鉻等合金彈簧查表：選用60S2M 材料in許用切應(yīng)力 =628MPa =785MPaG78.5GPaE196GpapBP特性及用途：這種彈簧的特點(diǎn)是彈性好，回火穩(wěn)定性好，易脫碳，用于受高負(fù)荷的工作矩形截面材料比圓形截面材料的剛度大，吸收的能量多。特性線更接近于直線，剛度更接近常數(shù)。D3f 5.38(7.4)rG223機(jī)或其他執(zhí)行電器為被控對(duì)象，以繼電器、按鈕、行程開(kāi)關(guān)、保護(hù)元件等器件組成的自動(dòng)控制線路，通常稱為電氣控制線路。電氣控制線路是根據(jù)一定的控制方式用導(dǎo)

18、線把它們連接起來(lái)組成的。其作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的自動(dòng)控制，以滿足生產(chǎn)工藝的要求和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)過(guò)程不同，對(duì)控制線路的要求也是不同的。但是，無(wú)論是哪一種控制線路，都是由一些比較基本的控制環(huán)節(jié)組合而成的。因此，只要掌握控制線路的基本方法了。首先讀入輸入信號(hào)，存儲(chǔ)在計(jì)數(shù)器C1 中，并判斷信號(hào)的有無(wú)：若有信號(hào)則讀入反饋信號(hào)并存儲(chǔ)在另一計(jì)數(shù)器C2 中，和讀入信號(hào)比較|C1-C2| 誤差，若為真，則內(nèi)部繼電器輸出為0，電動(dòng)機(jī)不動(dòng)作。反之繼電器輸出為1，這是還要判斷C1C2，是真，則正動(dòng)作時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，反動(dòng)作電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；非真，則正動(dòng)作電機(jī)反轉(zhuǎn)，反動(dòng)作電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。如果沒(méi)有信號(hào)，則可以選擇斷信

19、號(hào)動(dòng)作開(kāi)關(guān)，可以控制輸出軸在原位、上限位和下限位停止。制模塊部分，其結(jié)果使得來(lái)自計(jì)算機(jī)、調(diào)節(jié)器或操作器的信號(hào)和開(kāi)度信號(hào)之間的偏差被減小。當(dāng)偏差消除時(shí)控制部分令電機(jī)停止在該位置。精密電位器采用帶復(fù)位彈簧的導(dǎo)電塑料方式的無(wú)隙接觸，所以，齒條齒輪的齒隙被抵消，可隨時(shí)檢測(cè)出準(zhǔn)確的位置，而且精密電位器壽命比饒線式電位器長(zhǎng)幾十倍，保證了工作可靠性。限位控制主要通過(guò)使用行程開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。IP1612系列PLC 等。8.2 PLC 設(shè)計(jì)可編程邏輯控制器PLC 是微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順數(shù)字控制的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。國(guó)際電工委員會(huì)曾于1982 年11 月頒發(fā)了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1985

20、年1 操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各類(lèi)型的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程。而有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于和工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)乘一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。”場(chǎng)的電氣操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，拋棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言表達(dá)形式，獨(dú)PLC 后，只需按說(shuō)明書(shū)或提示，做少量的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PLC 使用于生產(chǎn)實(shí)踐。2、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)。PLC 的基本工作過(guò)程如下：上述過(guò)程執(zhí)行完后，又重新開(kāi)始，反復(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期。PLC 的掃描周期通常為幾十ms。PLC的工作方式和此相似。因此，PLC 的程序可和機(jī)器的動(dòng)作一一對(duì)應(yīng)，程序編制簡(jiǎn)單、直觀，不容易出錯(cuò)，而且容易修改，從而大大減少了軟件的開(kāi)發(fā)費(fèi)用，縮短了軟件的開(kāi)發(fā)周期。圖 8.1 電氣控制原理圖8.2.4 PLC 外部接線