毕业设计（论文）

第2章 促动器的速度需求及计算

促动器作为射电望远镜微调的核心机构，我们在设计和计算的是后要尽量的避免很多的误差，是之在工作和运行时不出现不必要的问题。本次设计的促动器是电动式的促动器。它的优点是精度高、负载高、噪音小、寿命长，并且可以实现网络化和智能化，电动缸促动器是我国的主要发展方向。

2.1电动机的选择

促动器实现的是微调，不需要很大的功率和扭矩。电动机上由编码器，编码器作为输出单元，给电动机输出一定的信号让电动机输出一定的扭矩，最后传给了滚珠丝杠，实现微调的功能,智能步进电机如下图：

图2-1

根据任务书给的额定速度为0.36mm/s我们可以算出滚珠丝杠的转速，通过速比我们可以知道电动机的转速从而选择电动机的型号。

7

毕业设计（论文）

滚珠丝杠的转速n1=拉杆的额定速度v1/丝杠的基本导程L0 n1=0.36mm/s/5mm n1=0.072s/r 减速器的速比为63

所以 锥齿轮的转速n2=n1X63

n2=0.072s/rX63=4.536s/r 锥齿轮的齿数比为1

所以 电机的转速n3=4.536s/r 又已知电动机的扭矩T=1.5N.M

T=9550?P/n 电机的选取：

表2-1智能步进电机参数

智能步进电机STM23S/Q-3 扭矩（N*M） 1.5

转速s/r 4.536 电压v 12 2.2联轴器的选择

这次设计的促动器电机和齿轮轴通过联轴器连接。联轴器是随电机的转动带动齿轮轴的转动。

联轴器的需用一般是根据工作条件和原动件的机械的特性来选择的适合的类型。选择联轴器是一定要考虑传递的扭矩大小，载荷是否由冲击、循环转动、装配引起的误差、天气的改变引起温差变化而是联轴器变形，后续的维修拆装。联轴器选定后可以根据其扭矩、转速和功率来选择联轴器。大部分的联轴器是已经标准化和系列化了，我们在选用的时候是可以查表。

选择联轴器是，联轴器的扭矩计算应选取机器的不稳定计算时的最大扭矩所带载荷的最大扭矩。

本次需用的联轴器为夹紧式梅花弹性联轴器。夹紧式梅花弹性联轴器的特点

8

毕业设计（论文）

是：结构简单、无需润滑方便维修、便于检查、免维护、可连续长期运行。高强度聚氨酯弹性元件耐磨耐油、承载能力大、使用寿命长、安全可靠。工作时，稳定、具有良好的减震、缓冲和电气绝缘性能。具有较大的轴向、径向和角向补偿能力。结构简单，径向尺寸小，重量轻，转动惯量小。

促动器在出长的时候在里面已经装上了润滑油，所以在选择联轴器的时候就应该选用可以自润滑或无需润滑的联轴器。夹紧式梅花弹性联轴器刚好就适用于这种工作环境，并且它的承载能力可以达到。夹紧式梅花弹性联轴器的扭矩也可以。联轴器如下图2-2。

图2-2联轴器

2.3齿轮轴的计算

轴是一个号由弹性的物体，当它工作时，轴和轴周围的其他零件会产生振动，甚至出现共振，而产生共振时轴的转速为临街速度。当达到了临街速度，轴就会出现剧烈的振动，从而破坏其机械的正常工作，甚至会破坏其轴承的滚子。当轴在临界速度的一定范围之外，轴就可以稳定的工作。 1、计算轴的临界转速： n4=946?i 2、输出轴的相关数据

EI(i=1,2,3为临界转速阶数） W0L3 齿轮输入轴选用的是40#钢。这种钢的机械性能很好，广泛应用于机械方面。 45#钢是一种中碳钢，淬火性能并不好，它的强度达到HRC42~46.所以中碳钢只能用于表面淬火，这样就可以发挥45#钢的机械性能。45#钢的抗拉强度为600MPa 屈服强度为355MPa 3、轴1的校核

9

毕业设计（论文）

① 拟定轴上零件的装配方案

该设计的装配方案本着满足各种性能和要求的前提下,尽量简化轴的结构形式.

为了便于装配零件并去掉毛刺,轴端应制出45?的倒角:需要磨削加工的轴段应该留有砂轮越程槽:需要切削的轴段,应该留有退刀槽.

为了减少装卡的时间,同一轴上不同轴段的键槽应布置在轴的同一母线上.为了减少加工道具种类和提高劳动生产率,轴上直径相近处的圆角,倒角,键槽宽度,砂轮越程槽宽度和退刀槽宽度等应尽可能采用相同尺寸.

② 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

根据要求和牢固性需在轴端制出两个9.5mm和14.5mm的平键槽。 ③ 轴承选择 轴承下部采用轴肩定位.由于轴受径向力所以轴上段选择代号为6003的深沟球轴承,其尺寸为d?D?T?15mm?37mm?21mm.

④ 取安装齿轮轴段直径为10mm;这.在轴的下端安装有一个固定齿轮.采用平键轴定位.齿轮周向定位均采用花键轴定位。 a 作用在齿轮上的力 FT1=

2T12?1.5N?M==250N d0.0012 Fr1?Ft1tan45。=250?1=250N b 轴承给的作用力

查表得到深沟球轴承的重量为0.039kg 在促动器不工作的情况下，深沟球轴承对轴的作用力是

F=0.039?9.8=0.3822N 所以轴所承受的垂直力为F+Ft1=250.3822N

轴所受的垂直弯矩为M1=Ft1L=250?5=1250N 水平弯矩为M2=Fr1L=250?5=1250N

2轴所受的总的弯矩为M总=M12?M2=12502N

根据轴算的弯矩校核轴的疲劳强度：

2?0.75T2=1950N*mm M=M总 10

毕业设计（论文）

3.14?d3 W==12

32轴的疲劳强度=M/W=1950/12=162.5MPa?600MPa 所以轴的强度可以承受工作。

轴1上载荷分析

(a) 轴的结构图

M=-640 N.mm

M=-520 N.mm

（b）垂直面剪力图

M=200 N.mm

M=-200 N.mm

(c) 水平面剪力图

M=-300 N.m

11