蜗轮蜗杆滚珠丝杠促动器的设计（有cad图+三维图+开题报告）.doc

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1、蜗轮蜗杆滚珠丝杠促动器的设计摘 要本文提出了一种促动器，该促动器在机构传动方面应用到了滚珠丝杠副，蜗轮蜗杆。蜗轮蜗杆滚珠丝杠促动器是应用于大型射电望远镜位置及姿势调整的一种传动机构装置。它是针对大型射电天线在进行主反射面位置及姿势调整时，该促动器所需求速度范围比较大、驱动力比较大的工作状况，在对外国先进电动促动器研究的控制技术的基础上，在通过对电机、传动方式、传动机构的分析与比较，结合国内在促动器方面的实际情况所提出的以智能步进电机，蜗轮蜗杆与滚珠丝杆的机构传动方案。按照该方案选择所需电机种类及型号，并对滚珠丝杠副、蜗轮蜗杆的结构尺寸、强度等各项性能进行设计校核。最后，通过SolidWorks

2、对方案所提出的促动器进行模型建设与运动仿真分析，在虚拟环境中检验其各项传动参数及一般可靠性。该研究为国内在大型射电望远镜位置与姿势调整技术方面提供更多的可能性。关键词：射电望远镜，智能电动促动器，传动机构，虚拟仿真 The Design of the Worm Gear Drive and Ball Screw ActuatorABSTRACTIn this paper, a kind of actuator is put forward, and the actuator is applied to ball screw, worm gear and intelligent stepping

3、 motor. The worm gear drive and ball screw actuator is a kind of transmission mechanism which is applied to the position and position adjustment of the large radio telescope. It is time for a large radio antenna during the main reflector position and orientation adjustment, the demand of the actuato

4、r speed range is relatively large, the driving force is relatively large working conditions, on the basis of foreign advanced electric actuator control technology research , during the adoption of the motor, transmission mode, the transmission mechanism analyzed and compared with the domestic aspect

5、 of the actuator to the actual situation of the proposed intelligent stepper motors, worm gear and ball screw mechanism scheme. According to the program to select the desired motor type and model, and the performance of the ball screw, worm structure size and strength of the design check. Finally, t

6、he program proposed by SolidWorks actuator builds the model and motion simulation analysis, testing its transmission parameters and the general reliability in a virtual environment. The study for domestic technology in large radio telescope position and posture adjustment technology provide more pos

7、sibilities.KEY WORDS: Radio Telescope，Intelligent electric actuators，Transmission，Virtual Simulation5目录前言1第1章 促动器方案的确定41.1 促动器方案的提出41.2 促动器方案的选择51.2.1 电机类型的选择51.2.2 传动机构类型的选择5第2章 促动器的合理布置及原理62.1 促动器的合理布置及原理6第3章 确定电机与传动机构传动比73.1 确定电机的类型及结构73.1.1 计算电机功率73.1.2 计算电机输出的最大扭矩73.2 确定蜗轮传动的传动比8第4章 计算传动装置的动力参数

8、94.1 滚珠丝杠副以及蜗轮蜗杆的转速94.2 滚珠丝杠副以及蜗轮蜗杆的功率94.3 滚珠丝杠副以及蜗轮蜗杆的输入转矩94.4 传动机构参数汇总10第5章 蜗轮蜗杆的设计与校核115.1 蜗轮蜗杆的设计115.1.1 确定蜗杆传动类型115.1.2 确定蜗轮蜗杆的材料115.1.3 设计蜗轮蜗杆尺寸参数115.2 蜗轮蜗杆的校核125.2.1 校核蜗轮蜗杆齿部强度12第6章 滚珠丝杠副的设计与校核146.1 滚珠丝杠副的设计146.1.1 滚珠丝杠副螺杆参数的选定146.1.2 滚珠丝杠螺母副参数的选定156.2 滚珠丝杠副的校核15第7章 轴的设计与校核167.1 蜗杆轴的设计167.1.1

9、 蜗杆轴轴系的设计167.2 蜗杆轴的校核187.2.1 计算轴上的载荷187.3 蜗轮轴的设计与校核20第8章 轴承的设计与校核218.1 蜗杆上轴承的校核218.2 蜗轮上轴承的校核22第9章 箱体及套筒等部件的设计259.1 箱体的尺寸参数确定259.2 套筒的尺寸参数确定269.3 其他零部件尺寸的确定27第10章 键的校核28第11章 促动器的润滑及密封29结论30谢 辞31参考文献32附录33外文资料翻译34前言随着世界一体化进程加快，世界各国工业也跟随其脚步飞速发展。其中，工业自动化的发展尤为突出。伴随着工业自动化进程前进的脚步，促动器被应用于工业中的需求量也越来越大，应用于石油

10、、化工、食品、农业以及新型能源等领域。同时工业对其要求也越来越高，包括其传动精度、速度、稳定性等各方面可靠性。电动促动器是利用电能驱动，根据输入信号与位置反馈量之间的差值，再通过智能编码控制器控制电机运行，通过传动机构进行速度控制和位移输出，从而完成外部传动装置的自动调节。在一个生产系统的促动器的运动精度、安全可靠性在一定程度上决定了整个生产系统自动化控制的精度、稳定性以及安全可靠性。由此可见，电动促动器在现代工业生产及工业快速发展的进程中的不可替代的作用。随着科技的进步，电动促动器的智能化发展已成为必然趋势。目前，我国已经成功研制了具有储存功能和微机控制的智能促动器，它的成功已被广泛应用到工

11、业生产中。在我们国家，电动促动器出现于1950年以后，那时的电动促动器主要是仿制产品，自主研发的促动器较少，主要是模仿前苏联的产品惊醒生产的，制造的是传统的电动促动器，该促动器带有触点。通过对外国技术的有效吸收，我国在1960年以后开始真正的去自主研发电动促动器，并且这种促动器是无触点的。随着时代的发展、技术的进步与成熟，我国也研制成功了多种型号的电动促动器。就当下而言，我国在智能控制促动器这方面做的比较出色的有重庆川仪集团研制的电动促动器，其中，M系列较为出色，它在结构上采用封闭式的，是编码器与电机成一体化，这有利于对阀门的保护，也是控制方面得到优化，这使得误差控制到很低的限度。上海工业自动

12、化仪器仪表研究所研制开发电动促动器，PK-Z系列较为出色，结构上也是用到了一体化和全封闭的结构，并采用螺杆螺母式传动系统。该促动器具有传动平稳、传动精度高、所受载荷能力比较强等优点。但是，当下的我国还处在不断的对外国科学技术吸收、引进的阶段。由此可见，我国自己所研发的电动促动器还是比较落后的，在传动的控制方面还是比较传统的。在这方面的落后表现在对传动的控制精度不高，稳定可靠性比较低，还有参数的调整能力方面也是比较弱的。相反的是，与我国的研究状况相比，外国在电动促动器这方面在处于领先地位。这集中体现在国外促动器的智能化、数字化、机电一体化以及其网络化上。不管是在应用的广泛程度，产品的多样化，还是

13、这方面人才的专业化上，目前的我国都是无法企及的。在电动促动器这个领域内，国外占据带头位置的有英国的ROTORK、德国的西门子等企业。其中英国ROTORK的促动器具有的优点包括参数调整方便快捷，系统的保护功能强大，拥有自检和诊断能力，安全可靠性、稳定性比较强等等。综合国外在这方面的研究，其优势在于参数指标先进，智能化、数字化技术先进，参数的设置调整能力比较强大，并采用了先机的处理器来代替模拟器，具有自检与诊断能力以及在控制系统上有比较强的安全、稳定、可靠性。大型射电望远镜主反射面位姿调整需要用到一种高精度传动器来实现其位姿的调整，这就需要设计一种传动机构。本文针对电动促动器进行分析研究。电动传动

14、器主要用于旋转与摆动工况，传动需要通过齿形带或丝杆等机械装置进行传动转化。蜗轮蜗杆啮合运动使运动传递到滚珠丝杠副，而滚珠丝杠副的运动精度较高，这样就能以滚珠丝杠带动物体实现高精度的运动。电动传动器的优势在于响应时间快，通过反馈系统对速度、位置及力矩进行精确控制。满足设计上适应大型射电望远镜主反射面位姿调整的要求，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电动执行器。通过搜集国内外关于射电望远镜的主反射面主动调整技术资料并参考与机械原理、工程力学等相关书籍资料，对所提出的电动执行器方案进行分析研究。基于SolidWorks虚拟环境，对执行器进行构建模型，进行装配、运动分析，从而为检查电动

15、执行器结构设计中的静态干涉问题，为装配过程提供提供正确、有效的装配序列和验证路径规划的合理性提供了合理依据。进而通过SolidWorks作出三维图，再通过三维图转化为二维工程图，结合AutoCAD的工程图编辑功能，作出电动执行器零部件模型的二维工程图。在研究方法方面，用比较研究法，再通过图书馆、上网搜集资料对促动器的几种方案进行比较研究，从而得出适用于大型射电望远镜的传动器方案。在研究内容方面，在对电机、传动方式分析比较和前期试验结果的基础上，提出了智能步进电机、蜗轮蜗杆、滚珠丝杆副传动的促动器设计方案，然后依据该方案选择电机并对蜗轮蜗杆、滚珠丝杆的结构尺寸、各项性能进行优化设计及校核。最终再

16、通过在SolidWorks中建立三维模型并进行运动分析。 第1章 促动器方案的确定1.1 促动器方案的提出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。电动执行器主要用于旋转与摆动工况，传动需要通过齿形带或丝杆等机械装置进行传动转化。其优势在于响应时间快，通过反馈系统对速度、位置及力矩进行精确控制。该系统的核心就是主反射面主动调整用电动执行器，而

17、与其他电动执行器相比其具有以下特点：功率重量比大，定位精度高，承受侧向力，可靠性高，防水防尘，防电磁辐射，掉电可自锁，能通过现场总线控制。传统射电望远镜主反射面位置及姿势调整机构常用手动和电动调整促动器两种，手动调整促动器较多用到了调整螺杆，电动调整促动器较多用在调整螺杆的基础上另设电机来完成。由于传统望远镜的主反射面分块数量比较少并且其变形量比较小，需要促动器的运动范围也小，因此，传动的促动器即可满足使用要求。针对于大型射电望远镜的特点，显然传统的调整机构已不能满足其使用要求。为此，需要重新设计一台新型的促动器。根据大型射电望远镜的技术指标和工作状况，也即需要承受的力大约在2500N，有效行

18、程60mm，环境温度-1040摄氏度，工作地点在户外露天，使用寿命至少要达到几十年。按能源形式，促动器可分为气动、电动和液压三大类。液压传动机构的推动力比较大，快速性也比较好，容易完成传动装置的往复直线运动，但其自身也存在缺陷，也即液压系统容易漏油，不方便作维修护理，在控制调整方面也不如气动传动装置来的方便。气动传动装置，在动力源获取方面则比较容易并且成本也很低，传动动作快，其缺点是自身的输出功率比较小，所占体积也比较大，由于工作时，空气摩擦产生比较大的噪音，最重要的是这种传动装置的控制精度不太高。相比较气动、液动促动器，电动促动器则拥有两者的综合优点，并且其对环境的适应性也比较强，因此采用电

19、动的传动机构运用于该方案中。在国内外促动器方面的资料和反复研究的基础上，通过用比较研究法对促动器的几种方案进行比较研究，从而得出适用于大型射电望远镜的促动器方案。其中，提出的实际性的三种促动器的方案如下：方案一：摆线针轮减速电机+齿轮+梯形丝杠方案二：伺服电机+行星齿轮减速器+蜗轮蜗杆+滚珠丝杠方案三：智能步进电机+蜗轮蜗杆+滚珠丝杠1.2 促动器方案的选择1.2.1 电机类型的选择大型射电望远镜在接收信号时，主反射面所分割的众多的板块需要进行位置与姿势的调整来把其接收到的射电波聚焦到一点上，才能被接收机所检测。此时，板块的调整就涉及到了电机的频繁变速与停启，并要求板块运动到精确位置，自然对运

20、动精度要求较高。促动器的启动与停止次数每分钟高达十几次，这将对电机造成严重影响：电机启动时的电流过大，造成大量的热无法立刻散去，从而较少电机的使用寿命，几百个促动器是同一时间进行运转的，这将对整个电网系统造成严重的电力冲击；对机械传动机构造成振动而磨损，从而影响传动机构的使用寿命。所以方案一不适合大型射电望远镜促动器的要求。方案二虽然摆脱了在启动与停止过于频繁的问题，但其造价成本过高，不利于不方案的实施。相对于方案三所提出的智能步进电机，同时避免了方案一和方案二所遇到的问题，符合所研究促动器的要求。决定采用智能步进电机。1.2.2 传动机构类型的选择梯形丝杠在结构上比较简单，并且还具有较好的自

21、锁性，但存在传动的效率比较低，容易磨损，并且在润滑方面不容易操作。与之相比较，滚珠丝杠不仅传动精度高，不易磨损，传动的效率也比较高，使用寿命的可靠性也比较高。因此，采用方案三：智能步进电机+蜗轮蜗杆+滚珠丝杠。第2章 促动器的合理布置及原理2.1 促动器的合理布置及原理促动器的传动机构的合理布置及其原理图（简化图），如图2-1所示，促动器采用某公司SMT系列智能步进电机1做动力源，智能步进电机与蜗杆2相连接，在箱体3中布置有蜗轮5和蜗杆2，滚珠丝杠7通过键与蜗轮5相连接，滚珠丝杠螺母副6与滚珠丝杆7相螺旋连接，内套筒10内有一个键槽9用来防止滚珠丝杠螺母副6与套筒之间的相对旋转，螺母副上面的键

22、和键槽配合。电机产生驱动力并把动力传递到蜗轮蜗杆，蜗轮再把运动传递到滚珠丝杠副，滚珠丝杠副的转动带动螺母副运动，由于螺母副上装有键，该键与内套筒内的键槽相配合，从而防止螺母副的转动，并且达到只允许螺母副沿直线上下运动，最终由螺母副带动套筒的上下直线运动，从而实现主副反射面位姿调整。图2-1 促动器传动机构布置原理图(简化图)1.智能步进电机 2.蜗杆 3.箱体 4.支座 5.蜗轮 6.滚珠丝杠螺母副 7.滚珠丝杠副 8.内套筒 9.键槽 10.外套筒 11.支撑机构 12.负载机构6第3章 确定电机与传动机构传动比3.1 确定电机的类型及结构经过上述讨论，已经决定用某公司的智能步进电机+驱动器

23、系列产品，该产品及编码器、细分型集成式步进电机、驱动器为一体的封闭式结构。 3.1.1 计算电机功率根据传动机构的结构，电机的功率为：其中：p为电机所需功率；v为额定速度；m为额定出力；为自锁式蜗杆传动的机械效率；为滚珠丝杠副传动的机械效率； 、均为滚动轴承的机械效率，为弹性联轴器的机械效率。3.1.2 计算电机输出的最大扭矩初选滚珠丝杠副的型号：205，初定滚珠丝杠副输出力为(每牛米)，可得：F=则可得扭矩为：由以上数据，可选用该公司的SMT-23S-3A型号的智能步进电机，该电机技术规格如图3-1。图3-1 电机的技术参数3.2 确定蜗轮传动的传动比初选蜗轮蜗杆规格：传动比为62，蜗杆头数

24、为1，蜗轮齿数为62。可得出电机的转速为：，把所得转速与电机参数图（图3-2）相比较，经对照校验的符合此型号电机参数要求。图3-2 矩频特性曲线该促动器滚珠丝杠副规格为：205，额定速度为：0.36（毫米每秒）可得蜗轮转速：则蜗杆转速：，符合电机的转速。综上所述，确定蜗轮蜗杆传动比为：=62并采用智能步进电机、滚珠丝杠副、蜗轮蜗杆的方案设计能完成速度在00.36mm/s内的变动，符合所设计的蜗轮蜗杆滚珠丝杠促动器的传动要求。30第4章 计算传动装置的动力参数4.1 滚珠丝杠副以及蜗轮蜗杆的转速根据初选蜗轮蜗杆规格：传动比为62，蜗杆头数为1，蜗轮齿数为62。该促动器滚珠丝杠副规格为：205，额

25、定速度为：0.36（毫米每秒），得：滚珠丝杠的转速：；蜗轮的转速：；蜗杆的转速：。4.2 滚珠丝杠副以及蜗轮蜗杆的功率蜗杆的功率：；蜗轮的功率：；滚珠丝杠副的功率：；滚珠丝杠螺母副的功率：。4.3 滚珠丝杠副以及蜗轮蜗杆的输入转矩输入轴转矩：电机轴：蜗杆：蜗轮：滚珠丝杠副：4.4 传动机构参数汇总把传动机构的各动力参数绘成一表，如表4-1。表4-1 传动机构各机构动力参数名称功率P/W转矩T/（Nm）转速n/（rmin）电机轴40.9251.44270蜗杆40.5421.46268蜗轮15.89335.134.32滚珠丝杠副15.89335.134.32滚珠丝杠螺母副13.239第5章 蜗轮蜗

26、杆的设计与校核5.1 蜗轮蜗杆的设计5.1.1 确定蜗杆传动类型在设计蜗杆传动时，首先考虑到的是促动器的自锁性要求，根据蜗杆所承受转矩以及传动机构的动力参数，决定在促动器中用圆柱蜗杆传动。根据圆柱蜗轮蜗杆国家标准的推荐与蜗干传动精度，决定用锥面包络圆柱蜗杆传动。5.1.2 确定蜗轮蜗杆的材料由于促动器在要求上维修不便，在选取蜗轮蜗杆材料时，要考虑其耐磨性，并由于摩擦的减小，强度，寿命等等因素，蜗杆材料决定使用20CrMnTi（渗碳钢），蜗杆材料决定用Qsn10-1（锡磷青铜），并对蜗轮进行表面渗碳淬火，使硬度达到4050HRC。5.1.3 设计蜗轮蜗杆尺寸参数由封闭式蜗杆的设计要求，按初选蜗杆

27、头数为1，蜗轮齿数为62。蜗杆要有良好的自锁性，则导程角应该小于。根据公式：，代入数据得：其中：K为载荷系数，为模数，为蜗杆分度圆直径，为蜗轮齿数，为蜗轮齿形系数，为螺旋角影响系数，为锡青铜蜗轮的基本许用应力。考虑到其承受外载荷的能力与传动效率，变位系数应该为正，当时，查表得，近似数据，由，选择蜗杆齿宽为35mm。再由，则选择蜗轮厚度为16mm。其中，5.2 蜗轮蜗杆的校核5.2.1 校核蜗轮蜗杆齿部强度验证蜗干传动的效率：其中，为单独考虑啮合摩擦损耗效率，为溅油损耗时的效率，为单独考虑轴承摩擦损耗。结果与初选值相差不大。校核蜗轮齿面接触疲劳强度的验算公式：其中，为材料的弹性影响系数，为蜗轮所

28、受转矩，为需用接触应力。数据代入得：校核结果满足设计要求。校核齿根弯曲疲劳强度的验算公式：其中，m为蜗杆模数，为蜗轮齿形系数，为螺旋角影响系数，为锡青铜蜗轮的许用接触应力。数据代入得： 校核结果满足设计要求。第6章 滚珠丝杠副的设计与校核6.1 滚珠丝杠副的设计由于滚珠丝杠副是促动器在机构传动过程中的主要传动机构，起着把蜗轮蜗杆旋转运动转变为沿直线上下运动最关键传动机构的作用。滚珠丝杠副与滚珠丝杠螺母副都应具有足够的耐磨性，并且还应该具有足够的接触疲劳强度。因此，可对滚珠丝杠副的螺杆和螺母副表面进行热处理工艺。对滚珠丝杠副螺杆表面进行高频淬火并使其硬度达到60HRC。对滚珠丝杠螺母副表面进行渗

29、碳淬火并使其表面硬度达到60HRC。6.1.1 滚珠丝杠副螺杆参数的选定1确定丝杠导程由于选滚珠丝杠副的型号：205，现在通过公式对其规格的选用进行范围校核：其中，v为滚珠丝杠的额定传动速度，n为滚珠丝杠副的额定转速。则可选用P=5mm，符滚珠丝杠副设计要求。2确定丝杠螺杆直径根据促动器的设计要求，滚珠丝杠的额定出力为2500N，出选定其直径为。3确定滚珠丝杠的额定转速4整理参数根据上述结果与促动器对丝杠工作要求，整理滚珠丝杠副工作参数，如表6-1。表6-1 滚珠丝杠副参数直径/mm导程/mm精度等级工作温度/长度/mm2055-4060122.36.1.2 滚珠丝杠螺母副参数的选定滚珠丝杠副

30、的滚珠循环方式分为两种，一种是内循环式，另一种是外循环方式。在本促动器中的滚珠丝杠副选取的是内循环式。根据螺母副中钢球的循环方式又可以分为：弯管式、端盖式、循环器式。在本方案中选用弯管式，其特点是结构简单，承受载荷的能力比计较大以及不用受到滚珠丝杠副导程的限制。6.2 滚珠丝杠副的校核由于滚珠丝杠副的额定转速比较小，其静态安全系数比较高，则滚珠丝杠的轴向载荷忽略不计，并可以按照其所受静载荷进行强度校核，下面对其工作寿命进行计算。根据基本额定动载荷和轴向载荷，计算滚珠丝杠副的工作寿命，有公式：其中，f为载荷系数，由于滚珠丝杠副转速很低，载荷系数选：f=1，为滚珠丝杠副所受横向载荷系数为2500。

31、使用寿命为：其中，N为滚珠丝杠副每分钟所转的圈数，n每分钟的来回次数：，为行程。有寿命结算结果可知，丝杠符合促动器设计要求。第7章 轴的设计与校核7.1 蜗杆轴的设计7.1.1 蜗杆轴轴系的设计1蜗杆轴的材料选择，选用20CrMnTi并进行表面热处理，达到T235，齿部S0.7-C58。查表得：2根据扭转强度计算轴的最小直径，查表得C=100，由公式得： 轴连接电机轴的联轴器，考虑其可能会产生位移，决定采用梅花形弹性联轴器，同时考虑联轴器外部形状，决定采用螺丝夹紧固定型梅花弹性联轴器。转矩其中，K为载荷系数，取1.5，标准孔径为8mm，则轴伸直径为8mm。3确定润滑方式： 由蜗轮转速故采用蜗杆

32、蜗轮浸油润滑，轴承采用脂润滑。4轴系初步设计：首先按照比例绘制草图，如图7-1所示。轴的定位方式如图7-1所示，均使用轴肩定位，有已知的蜗杆分度圆直径为22.5mm，齿顶圆直径为50mm，则把蜗杆与轴设计成一体的。由最小直径轴d=8mm开始设计，d2起定位作用，轴肩定位高度h1可在（0.070.1）d选取，又d2与唇形密封圈配合，选取唇形密封圈内径为10mm，则d2=10mm，密封圈厚度为10mm，长度L2取15mm。d3与轴承配合，选用轴承为角接触球轴承，根据内径系列初选轴承型号为7002C，确定内径为15mm，则d3=15mm，L3取11mm。d4处轴肩定位，选取d4=18mm，L4初取4

33、mm，带退刀槽。d5取13mm，d7已经确定为35mm，L8取10mm。图7-1 轴的结构草图 其他尺寸，螺丝夹紧固定型梅花弹性联轴器采用广州凌科自动化公司的产品，型号为LK8-C20。轴段的长度与箱体的设计有关，两轴承之间的距离为62mm。其他详细尺寸为如图7-2所示。图7-2 轴系详细尺寸图7.2 蜗杆轴的校核7.2.1 计算轴上的载荷计算齿轮受力，如图7-3蜗杆轴的受力图： 图7-3 受力分析图计算支撑反力：水平面：垂直平面：表7-1 蜗杆轴上的载荷载荷HV支反力N322832281191.251191.25弯矩M总弯矩M扭矩T=34.3380按弯扭合成应力校核轴的强度：进行校核时，轴的

34、计算应力：，因此符合设计要求。7.3 蜗轮轴的设计与校核如图其结构草图，如图7-4。图7-4 蜗轮轴结构草图对蜗轮轴进行设计，d1可有最小轴径先确定，由公式：，而初选定的滚珠丝杠副的规格为直径为20mm，有根据结构尺寸，设计最小直径轴为16mm，蜗轮轴只承受扭矩，且所选用的直径较大，蜗轮转速很低，此轴不需要校核，满足要求。图7-5 蜗轮轴结构参数第8章 轴承的设计与校核在设计轴系时，轴承已经初选确定了，现在只需要对其进行校核。8.1 蜗杆上轴承的校核1.轴承的选择采用角接触球轴承，根据轴直径d=15mm，选择角接触球轴承的型号为7002C，主要参数如下：D=32mm；B=9mm；基本额定静载荷

35、：基本额定动载荷：在脂润滑条件下的极限转速为：2.寿命计算因蜗杆轴所受的轴向力向左，该轴承所受的径向力约为对于70000型轴承，轴承生轴向力，其中e判断系数，其值由的大小来确定，查表得角接触球轴承所以当量动载荷角接触球轴承所受的径向力为：当量动载荷所以，应用核算轴承的寿命因为是球轴承，所以取指数轴承计算寿命减速器设计寿命所以满足寿命要求。8.2 蜗轮上轴承的校核1.轴承的选择初选角接触球轴承，根据轴直径d=35mm，选用角接触球轴承的型号为7007C。主要参数如下： D=62mmd=35mmB=14mm基本额定静载荷基本额定动载荷在脂润滑条件下的极限转速： （2）寿命计算对于70000C型轴承

36、，查表轴向力，其中判断系数，其值由的大小来确定，但现轴承轴向力未知，故先初取，因此可得出：由相关公式得查表，代入数据得：，。再计算： 计算的值相吻合，可以确定，。3.轴承当量动载荷、由 对轴承1 对轴承2 因轴承运转，取。则：轴承计算寿命： 满足寿命要求。第9章 箱体及套筒等部件的设计9.1 箱体的尺寸参数确定如图为箱体的外形结构图，如图9-1所示：图9-1 箱体结构图箱体的设计与蜗轮蜗杆等主要部件的尺寸相关较大，详细参数如下图9-2所示：图9-2 箱体内部结构图还有电机屏蔽盒的设计上，根据电机的大小而定，厚度设为5mm。具体尺寸如图9-3。图9-3 电机屏蔽盒结构尺寸9.2 套筒的尺寸参数确

37、定如图所示套筒结构尺寸图，如图9-4，9-5。图9-4 中套筒结构尺寸图图9-5 外套筒结果尺寸图其中，中套筒的花键长度与其套筒长度相等，内套筒外花键的长度为60mm，配合关系上为为间隙配合，精度等级为8级。材料为6061铝合金材料。9.3 其他零部件尺寸的确定其它部件中，有推杆采用12.5mm，200mm。推杆挡板的厚度设置为12mm，电机法兰套筒设定为4.5mm。图9-6 电机法兰结构尺寸图第10章 键的校核在键的设计与选用上，用到了花键，普通平键。在滚珠丝杠轴上，键的规格为541 GB/T1096-2003，取其平均值。键的工作长度为36mm。 所以此键强度符合设计要求。中套筒与内套筒存

38、在花键，外花键规格：6-50x45x8，花键长度为60mm，内花键与外花键相互配合。由于滚珠丝杠副转速很小，且花键只起到防止套筒与滚珠丝杠螺母副之间的相对转动，按花键轴只承受扭转作用来校核其强度。危险截面的抗扭截面系数为：=17883最大扭转应力 最小扭转应力 求出安全系数S:=16.54由安全系数可知花键的强度满足设计要求。第11章 促动器的润滑及密封由于促动器在维修上很困难，润滑剂的选择上比较困难，在本方案中，决定采用高抗氧化润滑脂，再加充氮气的方法，并且在相应部位用O型密封圈，唇形密封圈进行密封处理。在润滑方面还应指出的是，在内外套筒中间还设置了一个自润滑轴承，该轴承采用锡青铜材料。结论

39、蜗轮蜗杆滚珠丝杠促动器是运用于大型射电望远镜主反射面调整技术上的传动装置，其传动精度与自动化方面的性能能够符合射电望远镜对其在工作方面的要求。在本文促动器的设计中，设计的核心传动机构就是滚珠丝杠副和蜗轮蜗杆，在电机的选择上也是一个重点，不仅要求传动机构的传动精度还要考虑其使用寿命，同样，电机的智能化也是一个重点，能够进行编码，还能对信息进行检测反馈，进行自动化调整传动机构。设计过程中，润滑方面是一个难点，促动器要求其长时间不用维修，蜗轮蜗杆的转速比较低，又不能采用浸油润滑。所以采用高抗氧化脂润滑加充氮的方案。如今，航天事业的飞速发展，人类对外太空的求知探索欲望也越来越高，进而对大型射电望远镜的

40、观测能力的要求也越来越高。随着促动器技术的日益纯熟，相信其功能及性能会不断的得到修整与完善。谢 辞感谢杨奎民老师，从论文题目的选择到论文的最终完成，杨老师都始终给与我细心的指导和不懈的支持。杨老师对工作认真、一丝不苟的态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，都深深地激励着我，给了我以后工作和学习树立了榜样。感谢我身边的同学们，感谢在论文的设计过程中，你们在学习上、生活上对我的支持和帮助，让我在这样燥热的天气感觉到了如沐春风般的温暖。感谢我的父母，谢谢这么多年来，你们对我的支持，对我的保护，正是由于你们的关爱，我才能如此一路走过来。最后，我要感谢我自己，感谢我没有放弃我自己，努力完成了自己作为

41、一名学生应该完成的任务，为自己在学生的最后一站站好了岗。参考文献1 于惠力等. 机械设计课程设计. 北京：科学出版社，20072 杨光等. 机械设计课程设计. 北京：高等教育出版社，20103 宋宝玉等. 简明机械设计手册. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20084 机械设计手册第3卷：机械零部件设计(轴系、支承与其他)，北京：机械工业出版社，20105 机械设计手册：单行本减速器和变速器 机械设计手册编委会编.北京：机械工业出版社，20076 向敬忠等. 机械设计课程设计图册. 北京：化学工业出版社，20097 张龙. 机械设计课程设计手册. 北京：国防工业出版社，20068 孙桓主编. 机

42、械原理 （第六版）. 北京：高等教育出版社， 2001年9 李宁，薛建兴，王启明. FAST促动器的设计与仿真. 机械设计与制造，2012，11，555710 赵卫，叶骞，冯正进. 射电望远镜反射面控制技术简析. 现代雷达，2011,33（5），888911 贾彦辉，李建军. 大型天线反射面位姿调整机构设计. 河北省科学院学报，2014,11（3），384012 吴举秀，綦星光. 电动执行器的发展现状及发展趋势. 山东轻工业学院学报，2007,21（3），505213 GB/T10085-1988, 圆柱蜗轮蜗杆国家标准14 GB/T10089-1988，蜗杆、蜗轮和蜗杆传动的等级要求15 濮良贵，纪名刚. 机械设计. 北京：高等教育出版社，201132