摘要PAGEIVPAGEI四軸聯(lián)動促動器摘要該畢業(yè)設計是一種新型電動執(zhí)行器，尤其涉及大型射電望遠鏡主反射面主動調整系統(tǒng)中使用的專用電動執(zhí)行器。一般由電動機、減速器、制動裝置這三大部件組成。大型射電望遠鏡由于自身重量及風載的影響，其主反射面會偏離標準拋物面形狀，這會嚴重降低射電望遠鏡的效率，其高頻效率更會衰減5倍以上。為了提高其高頻工作效率，需要將其主反射面切割成許多小塊，每一塊由一臺電動執(zhí)行器控制，利用電動執(zhí)行器的主動運動來補償主反射面的變形量，這種技術稱之為主反射面主動調整技術。該系統(tǒng)的核心就是主反射面主動調整用，且能用制動器單獨調節(jié)的四軸聯(lián)動促動器。關鍵詞：四軸聯(lián)動促動器，減速機構，電動機，制動器

FOURAXISLINKAGEACTUATORABSTRACTThismeansdesigninganewtypeofelectricactuators,electricactuatorsdedicatedparticularlytolargeradiotelescopemainreflectorinitiativetoadjustthesystemtouse.Generallyitconsistsofmotor,reducer,brakesthesethreecomponents.Largeradiotelescopeduetoitsownweightandwindloadinfluence,itsmainreflectordeviatefromstandardparabolicshape,whichwouldseriouslyreducetheefficiencyoftheradiotelescope,whichwillattenuatehighfrequencyefficiencymorethan5times.Inordertoimprovetheefficiencyofitshighfrequency,itneedstobethemainreflectorsurfaceintomanysmallpieces,eachpiecebyanelectricactuatorcontrol,electricactuatorsusingactivemovementtocompensatefortheamountofdeformationofthemainreflector,thistechniqueiscalledthemainreflectionsurfaceactiveadjustmenttechnology.Thecoreofthesystemisthemainreflectionsurfaceactiveadjustment,andcanbeindividuallyadjustedwiththefouraxislinkagebrakeactuator.Keywords:fouraxislinkageactuator,thespeedreductionmechanism,theelectricmotor,thebrake前言目錄24886前言 119224第一章設計方案的確定 5255061.1設計要求 5310771.2電動執(zhí)行器的結構 5133531.2.1電動執(zhí)行器的結構 52911.2.2電動執(zhí)行器的運動 53600第2章電動機 622182.1集成步進電機特性和安裝 6322352.11電動機的特性 6213572.12電動機的安裝 6178632.2功率選擇 87686第3章齒輪的設計和校核 10121813.1錐齒輪的概要 10295573.1.1設計參數(shù) 10102023.1.2輪齒的受力分析 1034723.2錐齒輪的設計與校核 1128003.2.1按照齒面接觸疲勞強度設計 1186293.2.2齒根彎曲疲勞強度的設計 1385523.2.3幾何尺寸計算 14174633.2.4設計主要結論 14277143.3直齒輪的設計與校核 1482313.3.1輪齒的受力分析 15102623.3.2直齒輪的設計 15282583.3.3主要結論設計 1926216第4章軸的設計與校核 20117844.1軸設計主要內容 20222044.2傳動軸的結構設計 20291394.2.1輸出軸 20258934.2.2作用在齒輪上的力 20288924.2.3先確認軸的最小直徑 20169914.2.4現(xiàn)在根據(jù)軸向定位確定軸的各段長度和直徑 21160814.3齒輪箱軸的設計 22188744.3.1輸出軸上 22283384.3.2確定最小軸直徑 2370084.3.3軸上各段尺寸 23154944.4絲杠套的設計 23137514.5軸的強度校核 24321694.5.1軸上的載荷 24284024.5.2彎矩合成應力校核軸的強度 2521670第5章制動器 26307365.1制動器的原理 26196355.2制動器的組成 2673775.3制動器的優(yōu)點 26251695.4制動器的選擇 2620595第6章諧波減速器 28270336.1諧波減速器的原理 28218106.2諧波減速器的特點 2821076.3諧波減速器的優(yōu)點 28319616.4諧波減速器的選擇 2926688結論 3013045謝辭 31前言世界上第一臺電動執(zhí)行器被制造出來的時候，世界上的科技發(fā)展制造水平提高一個新的臺階。工業(yè)方面的需求讓它的發(fā)展有毋庸置疑的速度，各個國家的發(fā)展已經(jīng)讓需要完整的規(guī)范來衡量，紛紛推出自己的要求規(guī)范，來滿足工業(yè)的應用。后來智能電動執(zhí)行器的出來以讓電子微控技術得到長足發(fā)展，可以說是一大創(chuàng)新。智能化的電動執(zhí)行器有智能通信，且功能強大，能可靠的應用在各種環(huán)境下安全的工作，變位變頻技術使閥門在生產(chǎn)中不同的反響，支持現(xiàn)場總線的電動執(zhí)行器技術先進，簡便可靠，具有自我監(jiān)控的技術，自主的檢測調試把不安全因素總結去除。雙密封的功能包含智能通信，在黑暗環(huán)境中能夠檢測紅外線的功能。再后來的發(fā)展因特網(wǎng)的加入，動作頻率和安全簡便系數(shù)在提高中庚人性化?？偙O(jiān)標準也發(fā)展過快提高精度水平。在1929年由LIMITORQUE公司制造出來，電動執(zhí)行器的制造水平發(fā)展迅速。世界先進水平的公司智能化因特網(wǎng)合為一體。1.智能電動執(zhí)行器的發(fā)展趨勢1.1國內電動執(zhí)行器的發(fā)展趨勢國家這方面的設計應用比較遲，起步的時候國外已經(jīng)發(fā)展一段時間啦，剛開始還是引進其他國家的技術學習研發(fā)自主的電動執(zhí)行器。由于網(wǎng)絡技術的發(fā)展，現(xiàn)在制造精密儀器的制造水平有很大的發(fā)展，在儀表又創(chuàng)新很多專業(yè)用的微控微電型產(chǎn)品，制造的智能電動執(zhí)行器不僅體積小而且容易裝在一個小的體積重，現(xiàn)在電子一體化技術已經(jīng)有讓我國自主研發(fā)精度高的儀表，而且還能持續(xù)很長時間的穩(wěn)定性，制造誤差也在減少，不過還有發(fā)展技術非常好的公司上海光輝自動化閥門有限公司，生產(chǎn)的種類繁多，各式各樣，有專門的承載類型的，傳動平穩(wěn)性。這下技術在創(chuàng)造和社會發(fā)展中已經(jīng)占據(jù)一個重要的地位，人性化的設計，智能化的簡便很多繁瑣的過程，還輕松的達到目的。不過需求到各種工業(yè)機器中，電子技術越來越重要的體現(xiàn)在控制中，普通的電動執(zhí)行器它不僅重復性誤差大，全封閉的電動執(zhí)行器還有一定好處，就是拆裝麻煩，更換檢測零件不能得到很好的解決。有控制心法發(fā)送和接受信號的電動執(zhí)行器已經(jīng)算得上國內不錯的技術，仿制國外的先進技術?？梢钥偨Y我國的智能電動執(zhí)行器的現(xiàn)狀，非常不容樂觀，常常引進國外的技術可以將降低自己自主創(chuàng)新能力，控制技術也沒有高端科技人才，壽命也隨著磨損度的提上而降低，安全保護能力還不是很好，無法滿足國內的發(fā)展需求，工業(yè)中生產(chǎn)的沒有規(guī)范的數(shù)據(jù)來作為標準化制作的規(guī)范，力矩和行程的自我保護機制，限制電動執(zhí)行器的應用。革新技術還得培養(yǎng)技術人員去學習研發(fā)，早日為國內電動執(zhí)行器的發(fā)展邁向前端一步。1.2國外電動執(zhí)行器的發(fā)展趨勢與國內相比，國外的總線技術水平已經(jīng)早早超過國內，電動執(zhí)行器的因特網(wǎng)機電一體化技術術水平也一直超過了國內。世界上的科技發(fā)展制造水平提高一個新的臺階。工業(yè)方面的需求讓它的發(fā)展有毋庸置疑的速度，各個國家的發(fā)展已經(jīng)讓需要完整的規(guī)范來衡量，紛紛推出自己的要求規(guī)范，來滿足工業(yè)的應用。后來智能電動執(zhí)行器的出來以讓電子微控技術得到長足發(fā)展，可以說是一大創(chuàng)新。智能化的電動執(zhí)行器有智能通信，且功能強大，能可靠的應用在各種環(huán)境下安全的工作，變位變頻技術使閥門在生產(chǎn)中不同的反響，支持現(xiàn)場總線的電動執(zhí)行器技術先進，簡便可靠，具有自我監(jiān)控的技術，自主的檢測調試把不安全因素總結去除。雙密封的功能包含智能通信，在黑暗環(huán)境中能夠檢測紅外線的功能。再后來的發(fā)展因特網(wǎng)的加入，動作頻率和安全簡便系數(shù)在提高中庚人性化?？偙O(jiān)標準也發(fā)展過快提高精度水平。在1929年由LIMITORQUE公司制造出來，電動執(zhí)行器的制造水平發(fā)展迅速。世界先進水平的公司智能化因特網(wǎng)合為一體。1總線化、網(wǎng)絡化

在這些年網(wǎng)絡的發(fā)展讓自動化紀錄更加的便捷，通過一個光纜就讓自動化儀表連接起來，電動執(zhí)行器明顯適應這發(fā)展，通過自動控制裝置在總線化生產(chǎn)數(shù)字式的智能通信方式來控制設備?，F(xiàn)在的可靠性提高，風險降低，網(wǎng)絡化的優(yōu)點逐漸體現(xiàn)出來，穿行通信接口讓設備有互聯(lián)能力，多點通信可以遠程監(jiān)控設備是否發(fā)生故障，是否可以繼續(xù)工作，工作精度由于磨損降低，傳動的平穩(wěn)性如何。和因特網(wǎng)一樣的發(fā)展是總線化，系統(tǒng)簡化，成本降低，隨著這種技術的逐漸廣泛使用，我國也自主研發(fā)許多電動執(zhí)行器來控制總線化和網(wǎng)絡化。2數(shù)字化、智能化

智能化實在模擬電子元件為主的控制，傳統(tǒng)的電動執(zhí)行器智能進行簡單的運算，線性系統(tǒng)的有點逐漸取代。工業(yè)設備的發(fā)展已經(jīng)產(chǎn)生新型的模擬器來衛(wèi)星處理，有簡單的硬件控制辦成神經(jīng)元智能化，現(xiàn)在的可靠性提高，風險降低，網(wǎng)絡化的優(yōu)點逐漸體現(xiàn)出來，軟件控制來應用數(shù)據(jù)參數(shù)，非常適應發(fā)展中的電動執(zhí)行器?？偩€化的啟動讓接線容易，功能強大的智能化。3小型化、機電一體化現(xiàn)在儀器儀表的體積小型化，在安裝時候可以非?？焖?，提高效率，節(jié)省時間，電子電路的集成，讓以前非常大的體積才能完成的工作量，只需要一個芯片就可以完成。機電一體化給電動執(zhí)行器的外形和電氣控制回路放到輸出的干擾的信號降低，調試簡單，在傳送信號過程中減小流失，微型化的發(fā)展已經(jīng)讓電動執(zhí)行器更加穩(wěn)定。簡化的執(zhí)行器用的精密電子設備更好的融合因特網(wǎng)，讓其在使用過程中系統(tǒng)更加安全可靠。

國際上，電動執(zhí)行器發(fā)展已經(jīng)在精度可靠性方面取得很大的成功，總線一體化的也越來越勇，同時，帶動的國內電動執(zhí)行器的發(fā)展智能化水平提高，也慢慢擁有自主研發(fā)的產(chǎn)品，高性能的電動執(zhí)行器會讓差距越來越小，質量工藝也能適應任何環(huán)境，網(wǎng)絡化雖說有差距，與時俱進的同時增強和國外的電動執(zhí)行器的對比，在這三個方面的趨勢水平也會得到很大提升?？傊?，在世界上最高端的智能電動執(zhí)行器所有的特點，在國內基本上可以實現(xiàn)，除了最先進的電動執(zhí)行器，包含機電一體化，集成模塊結構簡單，控制系統(tǒng)控制性好，控制策略的改變，有先進的掌控局面，能夠定位更加精確，在外國的智能通信能夠實現(xiàn)雙向通信，可以很好地檢測儀器，無時不刻的反饋信息，掌握儀器的使用情況?，F(xiàn)場通信技術也在這方面有很大的作用，在線能夠自動標定，這是很多儀器不能達到的水平。國產(chǎn)的電動執(zhí)行器定位精度不夠，在使用過程中容易產(chǎn)生殘次品，還得修正。況且結構復雜，不能很好地認識設備，在拆卸修理過程中費時費工。電動執(zhí)行器的結構里面有減速器，其中減速器較為精密，在出現(xiàn)問題時，無法保證安全，沒有完整的檢測和診斷系統(tǒng)來實現(xiàn)智能化，在輸出轉速和減速比無法保障情況下，不可調整的固定因素讓國內電動執(zhí)行器無法滿足精密儀器的工業(yè)。如果還用以前的大流量的設備，現(xiàn)場總線的功能也跟隨性的減少，因特網(wǎng)帶來的技術機電一體化和智能化可靠性差。必須在整個國際化趨勢中改變。課題研究的可行性分析大型射電望遠鏡由于自身重量及風載的影響，其主反射面會偏離標準拋物面形狀，這會嚴重降低射電望遠鏡的效率，其高頻效率更會衰減5倍以上。為了提高其高頻工作效率，需要將其主反射面切割成許多小塊，每一塊由一臺電動執(zhí)行器控制，利用電動執(zhí)行器的主動運動來補償主反射面的變形量，這種技術稱之為主反射面主動調整技術。該系統(tǒng)的核心就是主反射面主動調整用電動執(zhí)行器，與其他電動執(zhí)行器相比其具有以下特點：1.功率重量比大；2.定位精度高；3.承受側向力4.可靠性高；5.防水防塵6.防電磁輻射；7.掉電可自鎖；8.能通過現(xiàn)場總線控制。由于國內現(xiàn)有電動執(zhí)行器無法滿足上述設計要求，因此有必要重新設計一臺射電望遠鏡主反射面主動調整用四軸聯(lián)動電動執(zhí)行器。新型電動執(zhí)行器的設計實踐是鞏固和深化大學生所學知識，提高他們理論綜合分析和設計能力的一種行之有效的方法。通過設計可以培養(yǎng)學生在工程設計中包括結構分析、參數(shù)擬定、傳動設計、強度計算等能力。傳動器技術要求：傳動形式：直線式有效行程：60mm最大行程：60mm額定出力（N）：1200額定速度（mm/sec）：0.36定位精度（mm）：≤±0.5（負載不變的情況下）內部防轉機構：有防護等級：IP67使用溫度范圍（℃）：-40-+60抗側向負載能力（N）：≥2200垂直破壞負載力（N）：≥3000設計方案的確定1.1設計要求傳動形式：直線式；有效行程：60mm；最大行程：60mm；額定出力（N）：1200；額定速度（mm/sec）：0.36；定位精度（mm）：≤±0.5（負載不變的情況下）；內部防轉機構：有；防護等級：IP67；使用溫度范圍（℃）：-40-+60；抗側向負載能力（N）：≥2200；垂直破壞負載力（N）：≥30001.2電動執(zhí)行器的結構1.2.1電動執(zhí)行器的結構圖1.1電動執(zhí)行器結構1.2.2電動執(zhí)行器的運動電動執(zhí)行器由電機輸出功率轉矩，經(jīng)過聯(lián)軸器和軸的傳遞，在錐齒輪上作用；第二大部分，減速器減速傳送到四個軸上，可單獨控制各個軸的轉動情況。第2章電動機2.1集成步進電機特性和安裝2.11電動機的特性可編程、細分型集成式步進電機+驅動器工作電壓肖流12-70V速度、位置模式抗共振算法、抑制系統(tǒng)中頻共振可只能通信，接受數(shù)字信號和模擬信號輸入信號能夠星星解決計算，細分下也能在平穩(wěn)中運動KS-422/485通訊模式可選的內置編碼器反饋STM23S/Q-2可輸出最大0.9N.m的力矩STM23S/Q-3可輸出最大1.5N.m的力矩3個光隔5-24V數(shù)字輸入輸入信號的波可以過濾1個光隔，30V,100mA的數(shù)字輸出1個用于速度及位置控制的0-5V模擬輸入2.12電動機的安裝任何型號的STM23驅動產(chǎn)品的安裝環(huán)境必須具備良好的散熱條件及空氣流通。STM23驅動產(chǎn)品周圍必須留有空問以保證空氣對流。不要在沒有空氣對流以及環(huán)境溫度超過40℃不要在潮濕或者可能引起短路的場合使用。始終保持STM周圍良好的空氣流通。選擇合適的電源為了最大目的的降低所謂的安全隱患造成的后果，要根據(jù)你用的地方的使用的功率，采取相應的因地制宜。不一樣的環(huán)境有不一樣的安裝規(guī)則條例。系統(tǒng)錯誤也可能造成設備的損壞或者人身傷害。我們不保證此產(chǎn)品適合您的特定應用，我們也無法為您系統(tǒng)設一的可靠性承擔責任。圖2-1電動機的功能結構安裝時候要防止不規(guī)范使用造成傷害。也要閱讀檢查使用手法是否規(guī)范，盡可能在知道如何操作情況下安裝，遵守相關技術要求。請一定要先確認這個設備的安放情況，是否接地，如果沒有接地的系統(tǒng)是不能正常使用的。STM23內部的元件很多，為防止一些不正常的操作而影響使用，必須要保證不受外部的靜電干擾，旁邊的操作人員要確認安全后才能接觸。一定不要將產(chǎn)品放在能夠導電的平臺上，這樣可以避免接觸靜電而產(chǎn)生火災。在控制設備中，保持控制設備外蓋，柜門的關閉一定在運行過程中，不然，很大一部分會造成設備傷害。在設備工作過程中，可能會因為其他設備的影響而斷電，要防止是不是帶有高壓觸電，產(chǎn)生事故，為防止發(fā)生必須依據(jù)周圍環(huán)境采用不同的設備保護，彼此之間有一定的間隔。絕對禁止在這杯運行時候無故做切斷設備電源的事情，避免因為設備突然停轉而產(chǎn)生電弧再生人身危害。在設備切斷電源停止一段時間后，才可將與設備相關的電線收起來，其中容性器件可能帶有部分電能，在保證安全的情況下，先用測量萬用表來檢測是否帶有電，才能接觸。一定要在安全規(guī)范的方法下進行操作，同時對不明顯的安全提示做出警告標志，在設備工作前做這些安全措施。在使用設備前，一定要了解這些規(guī)范，知道安全的操作方法，這樣才能減少事故的發(fā)生，或者設備的損壞，這些風險都有可能造成不可避免的人身和財產(chǎn)損失。2.2功率選擇選擇電源需要考慮很多因素。再生產(chǎn)設備的時候，需要在一個安全精確的前提下，電壓穩(wěn)定，結構合理布局，重量把握的合理，避免開著電源檢查設備。根據(jù)你所要用到的情況選擇你需要的功率來滿足這些要求。電壓STM23系列驅動產(chǎn)品在使用直流24V-48V輸入時有最佳的表現(xiàn)。電壓的選擇取決于所需要的運行力矩以及可以接受的電機/驅動器發(fā)熱(不應導致驅動器過熱)。電源使用接近于驅動器最大電壓的輸出電壓可以有效地降低占空比。下而是不同電壓下的占一空比US速度曲線圖。如果設備在不是穩(wěn)定電壓下工作，不要超過最大的輸入電壓。表2-1電機的占空比的速度2.3電機尺寸圖2-2電機的尺寸選用STN23S-2A如圖2-2電機輸出最大力矩0.9N.M,轉速為950r/min第3章齒輪的設計和校核3.1錐齒輪的概要錐齒輪在運動中提供傳遞，用于相錯軸和相交軸的運動。3.1.1設計參數(shù)根據(jù)直齒錐齒輪的小端和大端的模數(shù)和幾何尺寸不同，國家標準中規(guī)定標準值用大端參數(shù)。幾何參數(shù)如下圖3.1圖3-1直齒錐齒輪傳動的幾何參數(shù)3.1.2輪齒的受力分析和圓柱齒輪相似，在小齒輪的平均分度圓處把名義上的法向載荷分解為徑向力和圓周力，各力的方向如圖3.2然后再通過各力之間的力平衡計算條件進行幾何計算，即圖3-2輪齒受力分析3.2錐齒輪的設計與校核選定齒輪類型、齒數(shù)及材料、精度等級1.選擇標準直齒錐齒輪傳動，壓力角取。2.齒輪精度選擇7級精度，材料選擇45鋼（調質），硬度齒面240HBS3.選用齒輪齒數(shù)3.2.1按照齒面接觸疲勞強度設計先算小齒輪分度圓直徑1）確認各個參數(shù)公式中。選擇計算主動齒輪傳遞的轉矩。齒寬系數(shù)選擇=0.3。區(qū)域系數(shù)選擇=2.5。材料的彈性影響系數(shù)=189.8。計算許用應力接觸疲勞查的齒輪的接觸疲勞極限為=550Mpa試著先算算齒輪的分度圓直徑。（2）齒輪分度圓直徑的調整1)數(shù)據(jù)的準備實際載荷系數(shù)前圓周速度v。=26.8×（1-0.5×0.3）=22.76mm==1.1m/s齒輪的當量齒寬系數(shù)。=0.3×26.8×=9.8mm=9.8/22.76=0.4332）載荷系數(shù)的實際值。使用系數(shù)=1。根據(jù)=1.1m/s。降低一級精度八級精度，動載系數(shù)=1.053。由于錐齒輪精度降低齒間載荷分配系數(shù)=1。七級精度小齒輪懸臂時，齒向載荷分布系數(shù)=1.140。實際載荷系數(shù)=1×1.053×1×1.040=1.0953）分度圓直徑有實際載荷系數(shù)得到=26.8×=25.3mm相應的齒輪模數(shù)m==25.3/20=1.266mm3.2.2齒根彎曲疲勞強度的設計模數(shù)的計算各參數(shù)的數(shù)值=1.3。計算。由分錐角=arctan（1）=4=4齒形系數(shù)=2.55。應力修正值=1.62。兩齒輪的齒根彎曲疲勞強度極限=380Mpa彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.86彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.7得Mpa=192Mpa計算模數(shù)。==1.59mm調整齒輪模數(shù)1）數(shù)據(jù)實際載荷系數(shù)的準備圓周速度v。=1.59×20mm=31.8mm=31.8×（1-0.5×0.3）mm=27.03mm=1.34m/s齒寬b。2）實際載荷系數(shù)。根據(jù)v=1.34m/s八級精度，動載系數(shù)1.10。錐齒輪精度較低齒間載荷分配系數(shù)。查表的=1.230，=1.150。載荷系數(shù)為=1.10×1××1.23×1.150=1.556齒輪模數(shù)由實際載荷系數(shù)算的mm=1.69mm選取m=2.5mm3.2.3幾何尺寸計算分度圓直徑的計算=2.5×20mm=50mm分錐角的計算=arctan（1/u）=arctan1=齒輪寬度=11mm3.2.4設計主要結論齒數(shù)=20，模數(shù)m=2.5mm，壓力角=，變位系數(shù)，，分錐角，齒寬=11mm。齒輪采用45調質鋼，齒輪按七級精度設計。3.3直齒輪的設計與校核3.3.1輪齒的受力分析為知道齒輪強度，需要把齒輪上的力計算出來，另外，計算安裝齒輪的軸和軸承中齒輪傳動的力分析必不可少。齒輪傳動的方式加以潤滑，摩擦力一般很小在嚙合齒輪間，可不給考慮。在小齒輪的平均分度圓處把名義上的法向載荷分解為徑向力和圓周力，各力的方向如圖2.3然后再通過各力之間的力平衡計算條件進行幾何計算，即圖3.3直齒輪圓柱齒輪輪齒的受力分析3.3.2直齒輪的設計（1）選定齒輪類型、齒數(shù)及材料、精度等級選擇標準直齒錐齒輪傳動，壓力角取。齒輪精度選擇7級精度，材料選擇45鋼（調質），硬度齒面240HBS選用齒輪齒數(shù)（2）按照齒面接觸疲勞強度設計1）先算小齒輪分度圓的直徑公式的參數(shù)的確定選擇=1.3。計算傳遞的轉矩=齒寬系數(shù)。區(qū)域系數(shù)選擇=2.5。材料的彈性影響系數(shù)=189.8。計算接觸疲勞重合系數(shù)。計算接觸疲勞許用應力。大小齒輪的接觸疲勞極限為=550Mpa失效概率為1%，安全系數(shù)S=1齒輪分度圓直徑==59.123mm2）齒輪分度圓直徑的調整載荷計算的前提準備圓周速度v。齒寬b。計算實際載荷系數(shù)。系數(shù)。從上面v=0.045m/s。七級精度，得到動載系數(shù)。齒輪圓周力。齒間載荷的分配系數(shù)齒輪相對支承非對稱布置時，得七級精度，載荷齒向分布系數(shù)得實際載荷系數(shù)由實際載荷得到的分度圓直徑mm齒輪模數(shù)為齒根彎曲疲勞強度設計模數(shù)公式確定各個參數(shù)的數(shù)值選取=1.3。彎曲疲勞強度用重合度系數(shù)計算。齒形系數(shù)應力修正值齒輪的齒根疲勞彎曲極限為彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.87。彎曲安全系數(shù)疲勞S=1.4得試算模數(shù)調整齒輪模數(shù)計算數(shù)據(jù)準備圓周速度v。齒寬b。齒高比b/h。b/h=14.67實際載荷系數(shù)的結果計算。由于速度v=3.03mm/s.七級精度，動載系數(shù)。根據(jù)齒間載荷分派系數(shù)插值法得，結合b/h=14.67得載荷系數(shù)實際載荷系數(shù)得到的模數(shù)模數(shù)m=2.5mm設計的齒輪傳動，可以滿足齒根彎曲疲勞強度，也可以滿足齒面接觸疲勞強度，結構同樣緊湊。（4）幾何尺寸計算計算分度圓直徑d=mz=2.5×33mm=82.5mm計算中心距計算齒輪寬b=18mm大齒輪的齒寬為18mm小齒輪的齒寬為15mm（5）齒面接觸疲勞強度校核和前面類似，滿足要求，和標準齒輪相比齒面接觸應力有所下降。（6）齒根彎曲疲勞強度校核計算各個參數(shù)值齒輪抵抗彎曲疲勞破壞能力大于齒輪，疲勞強度滿足要求3.3.3主要結論設計齒數(shù)z=33，模數(shù)m=2.5mm，壓力角，變位系數(shù)x=0.5，中心距82.5mm，主動齒輪齒寬18mm，從動齒輪15mm，選用調質45鋼，齒輪按7級精度。第3章標題洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文）PAGE8PAGE27第4章軸的設計與校核4.1軸設計主要內容軸設計包含工作能力和結構設計兩方面。軸的結構設計是整個設計的重中之重，確定合理的結構能讓軸的壽命周期延長，可靠性增加，在軸上面零件的定位也得合理選擇，軸的制造工藝要求匹配，不然戶造成制造成本過高，零件裝配不合理。軸的工作能力是指軸的強度能滿足工件工作需要，在工作中不會發(fā)生斷裂和變形，軸的震動不會影響軸的傳動精度，穩(wěn)定性好。有的軸根據(jù)工作情況需要長度太長，上面的壓力過大而彎曲，提高軸的剛度，防止在運動中產(chǎn)生大的彈性變形，高速旋轉的軸，還要防止共振帶來的影響。4.2傳動軸的結構設計4.2.1輸出軸上的功率，轉矩，轉速包含軸承效率在內=0.99，得4.2.2作用在齒輪上的力4.2.3先確認軸的最小直徑選擇45鋼為軸的材料，調質處理。先確定=112，可以得到為了安裝在聯(lián)軸器的直徑為最小直徑，所以最小直徑要和聯(lián)軸器的孔徑合適，所以還要選擇聯(lián)軸器來配合。聯(lián)軸器的轉矩算的結果應該小于聯(lián)軸器的公稱轉矩，選用彈性爪型聯(lián)軸器，型號U-cplc20-BL-L6.5-R6.5，半聯(lián)軸器的孔徑d為6.5mm半聯(lián)軸器和輪轂配合的長度。擬定軸的結構如圖4.1圖4.1軸的結構4.2.4現(xiàn)在根據(jù)軸向定位確定軸的各段長度和直徑半聯(lián)軸器要軸向定位，滿足這個要求第一段軸需要先制定出一個軸肩，所以第二段的直徑，半聯(lián)軸器和輪轂的長度，為了保證不影響聯(lián)軸器工作，所以第一段的長度應該短點，取。根據(jù)制動器來確定第二段軸的長度，制動器右端有軸肩，取，選擇深溝球軸承GB276-1994，內徑17mm，外徑35mm，寬度8mm。第三段軸長度為=8mm。軸環(huán)處軸肩高度h=（2-3）R，軸經(jīng)，R=0.8mm。所以h=1.5mm，軸環(huán)處直徑，軸環(huán)寬度，取。軸環(huán)右端有軸承，軸承同時受徑向力和軸向力的作用所以選用角接觸球軸承GB292-1994，根據(jù)工作需要，內徑17mm，外徑35mm，寬度10mm，安裝錐齒輪的軸段直徑，錐齒輪右端采用圓螺母和止動墊圈定位，圓螺母定位可承受較大的軸向力，但軸上的螺紋處有較大的應力集中，會降低軸的疲勞強度。確定。圓螺母采用GB810-1988M12×1.25得到。3.2.5軸上零件的軸向定位軸的軸向定位和錐齒輪、半聯(lián)軸器的全部采用平鍵連接。由各段的直徑可的平鍵為保持錐齒輪和軸有良好的配合采用，同樣，半聯(lián)軸器和軸的配合用。軸承和軸的軸向定位是由過渡配合來保證的，在此選擇軸的直徑公差m6。4.3齒輪箱軸的設計4.3.1輸出軸上的功率，轉矩，轉速包含軸承效率在內=0.99，得作用在齒輪上的力4.3.2確定最小軸直徑選取調質45鋼取先確定=112，可以得到軸的裝配方案如圖4-2如圖4-2齒輪箱軸4.3.3軸上各段尺寸選擇滾動軸承軸上收到兩種力的作用，選角接觸軸承GB292-1994內徑15mm，外徑35mm，寬度11mm，軸承端蓋便于拆裝的裝配往里面注入加潤滑脂，對稱的同樣直徑長度。軸承右邊軸肩高度用軸肩定位，錐齒輪兩邊用圓螺母和止動墊片來定位，小圓螺母選擇GB8101988M20×1.5，此段直徑，長度，安裝錐齒輪軸段，長度，軸環(huán)處軸肩高度h=（2-3）R，h=3mm，軸環(huán)直徑，長度，為了讓軸輸出到諧波減速器的凸輪定位套上，采用，中間傳動4.4絲杠套的設計絲杠套用來傳遞絲杠上下運動，根據(jù)其功率和轉速，確定各個階段的尺寸。輸出軸上的功率，轉矩，轉速包含軸承效率在內=0.99，，得作用在齒輪上的力如圖4-3絲杠套確定軸的最小直徑16mm，采用小圓螺母和止動墊片定位，根據(jù)圓錐滾子軸承GB297-1994可以知道直徑，，。箱體和制動器確定絲杠套直徑，。摩擦盤來帶動傳遞斷開動力，直徑。螺栓與骨架油封組件可以知道。4.5軸的強度校核4.5.1軸上的載荷由于軸較長，容易產(chǎn)生軸的軸的扭矩和彎曲，且鍵槽的集中應力比過盈配合小，危險截面時候軸應力集中容易斷裂。應力不對稱可以省去靜強度校核沒問題。減小軸的輸入傳送，便面用加工工藝可與強化處理提高疲勞強度，軸得應壓力抗疲勞強度能力不在抵消。再水平截面計算軸的各面轉矩，彎曲截面載荷平衡，用撓度來測量，精度要求不高，齒輪和角接觸軸承穩(wěn)定性也不造成影響。表4-1軸的載荷表載荷水平面H垂直面V支撐反力F彎矩M總彎矩扭矩T負值為反方向。4.5.2彎矩合成應力校核軸的強度在校核時候，只需要校核軸上承受的最大彎矩的扭矩的截面強度，根據(jù)上面的表格數(shù)據(jù)，還有軸的單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)應力得到，這時候軸的計算應力在前面已經(jīng)選定材料為調質處理45鋼，得到。因此，所以是安全的。

第5章制動器5.1制動器的原理制動器是工件在運動過程中用來切斷動力來阻礙工件的運動趨勢，不同的使用功能的位置不同，在轎車上用摩擦片來實現(xiàn)減速制動，不過機械零件有的目的是停止的工件，減小結構尺寸也可以降低它的載荷，運動的工件為降低制動力矩，會在中間采用相應的方法來降低工件的損傷，調節(jié)制動所帶來的損耗，不過制動采用的能量可以傳遞，整體制動器簡單，方便安裝，靈敏度好，可以用到多種設備中來制動。5.2制動器的組成四個基本組成部分組成制動器：1）傳動零件，可以將制動所需要的動力傳給其他零件供能裝置。2）功能組件，能夠將需要的能量為下一部件工作提供。3）控制設備，能夠控制切斷和傳遞動力的控制制動。4）減速裝置，還有來阻礙工件運動的輔助制動減速裝置制動器。5.3制動器的優(yōu)點1）制動器質量輕便，整體占據(jù)空間不大；2）自動化性好，適用各種設備；3）安裝和拆卸方便，便于維修；4）制動能力強；5）反應迅速，傳動快，沖擊力低。5.4制動器的選擇為了滿足設計的四軸聯(lián)動促動器的設計要求，需要精度制動性快的，占據(jù)空間下，能夠在整體中協(xié)調整體空間布局，達到結構簡單的目的，且對其他零件沖擊力不強，不會造成設備故障，不會損耗零件壽命，維修也能簡易，能準確知道故障地方，帶來節(jié)省工時，提高效率，且能智能控制的制動器，如圖5-1選擇昕芙旎雅無勵磁制動器SBR-60-127EZ圖5-1昕芙旎雅制動器結論PAGE30第6章諧波減速器6.1諧波減速器的原理諧波減速器中一般分為三部分，在構件之間傳遞動力是其中一種形式，同時讓其有可控彈性變形，靠波發(fā)生器來調節(jié)，柔性齒輪在這樣作用會發(fā)生彈性形變，在和剛性齒輪起到不同的作用，剛性齒輪來傳遞動力的可控彈性變形結合。6.2諧波減速器的特點1）諧波減速器在零件之間傳動的效率高，且歷時時間長。2）占空間小，質量輕便小巧。3）能夠給輸入和輸出產(chǎn)生巨大傳動比。4）在傳動中聲音小，運動穩(wěn)定性高，對其他損傷小，準確傳送。5）柔輪的材料工藝要求高，表面需熱處理，增加疲勞強度，做工復雜。6）在和普通的減速器上相比，因為齒之間的是面與面的接觸，加上重疊系數(shù)多，同樣的情況下載荷小，承載能力相比較好。6.3諧波減速器的優(yōu)點1）結構明了，安裝方便。諧波減速器的組成構件不多，三個零件在輸入和輸出之間不存在其他多余的零件，給安裝和拆修維護帶來很大的方便。2）傳動精度高。在諧波減速器傳動中傳動空程小可以做到無側隙嚙合，由于里面齒輪齒數(shù)多，在相對運動過程中微量的改變可以達到齒隙減小，誤差能平分到各個齒輪上，實現(xiàn)互補。在精度差不多一樣的條件時候，多齒嚙合還對他們之間的誤差有減小作用，能轉卻的達到想要的結果。3）承受載荷高。在和普通的減速器上相比，因為齒之間的是面與面的接觸，加上重疊系數(shù)多，同樣的情況下載荷小，承載能力相比較好。且柔輪的材料強度比較高。4）質量輕、體積占據(jù)空間小。在同樣情況下與其他一般減速機比較，諧波減速器的體積可以減小一半，且沒有笨重感，運送輕巧，不給其他零件帶來壓力。5）輸入輸出比值大。在減速器中的輸送速比的比值大，可以用到多種場合，能滿足增速和減速的地方。6）運動穩(wěn)定性好，效率高。在諧波減速器運動時候輸入的速度非常高，但在柔性齒輪嚙合過程中，相比較的滑動速度非常小，這個徑向移動是均勻的，對其他的磨損減小可以增加壽命，在運動過程中傳動已知沒有較大的沖擊力，穩(wěn)定性好，實用性好。7）還有一個獨一無二的特點就是可在一個完全封閉的環(huán)境中達到傳遞的運動目的。6.4諧波減速器的選擇減速器的結構一般都有透氣地方，在裝配時候保證這個位置在減速器的頂上。在減速器工作的環(huán)江溫度中，它的最高溫度不應該超過60攝氏度減速器的潤滑1）半流體潤滑脂潤滑用的機型在25到60，出場時候減速器已經(jīng)都注入油脂。油潤滑用的機型是80到250，如果輸入的速度比較小，在機型為80到120，也同樣選擇油脂潤滑。2）諧波減速器在出場的時候都沒有往里面加入油脂，在減速器的結構單獨有一個加油孔，將加油塞擰開便可以注油，在油的位置標線不得高于油標中心線，油脂也得干凈，無污染。3）換油時間，使用過程中應經(jīng)常檢查油面是否保持在油標中心的位置，油量不宜太多或者太少，否則就會導致減速器過熱或者嚙輪的早期磨損。諧波減速器型號：XSF-80-66-00，速比：66。結論該研究課題為四軸聯(lián)動促動器，電動執(zhí)行器用的范圍很廣，國內這一行業(yè)起步表較晚，在