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名称名称 503503 电动高低机电动高低机 方案设计报告方案设计报告 编 号 密 级 阶段标记 会签会签 编编 制制 校校 对对 审审 核核 标标 审审 批批 准准 西安方元明科技发展有限公司西安方元明科技发展有限公司 内容摘要 内容摘要 本报告对高低机方案设计过程进行了阐述 完成高低机整体方案设计报告编 写 主主 题题 词词 方案设计 总体技术设计 更改单号更改单号更改日期更改日期更改人更改人更改办法更改办法 更更 改改 栏栏 第 1 页 共 8 页 1 1 概述概述 此装置用于完成某设备的高低动作 从而进行此姿态稳定伺服高低机 以下简称 高低机 的设计 2 2 主要技术指标主要技术指标 2 12 1 性能指标性能指标 1 推力 不小于 5000N 2 初始安装长度 791 1mm 3 跨距 520mm 4 最长长度 1369mm 前连接耳处的螺纹可实现调节 5 速度 8mm s 6 标称电压 24VDC 36VDC 48VDC 2 22 2 环境适应性环境适应性 1 40 55 正常工作 2 淋雨试验 6mm h 3 冲击实验 加速度 30g 4 三防要求 湿热 盐雾 霉菌 5 符合空投和空载运输要求 2 32 3 组成和功能要求组成和功能要求 2 3 12 3 1 组成组成 此装置由左右高低机 蜗轮蜗杆箱 行星减速器 直流伺服电机 传动轴 手摇 装置等组成 其中高低机主要包含缸筒 滚珠丝杠副 推杆等 其结构布局图如下图 所示 第 2 页 共 8 页 2 3 22 3 2 功能要求功能要求 1 机械自锁 2 手摇机构具备两种速度 手摇速比 1 1 和 1 2 3 手旋螺母微调及锁紧功能 3 3 总体技术设计总体技术设计 3 13 1 结构组成结构组成 本次设计中将高低机分为三大部分 分别是 伺服电机 蜗轮蜗杆箱 缸体等 缸体最重要的包含滚珠丝杠副 轴承组 推杆 缸筒等 3 23 2 工作原理工作原理 工作原理为 伺服电机旋转 通过减速器 蜗轮蜗杆传动机构带动丝杠副旋转 丝杠螺母径向限位 在丝杠旋转力矩的驱动下 丝杠螺母与电动高低机推杆一起做往 复直线 主要部件的选型计算主要部件的选型计算 4 14 1 滚珠丝杠副滚珠丝杠副 根据技术协议中额定推力不小于 5000N 满载速度不小于 8mm s 的要求对电动缸 使用的滚珠丝杠副进行选型计算 选择某公司生产的某型号滚珠丝杠副 该丝杠副的基本额定动载荷为 Ca 15400N 基本额定静载荷为 Coa 33100N 导程 Ph 6mm 1 滚珠丝杠副额定寿命校核 螺母的予紧力为 a 0 060 06 15400924 O FCN 轴向动载荷为 aoa FFFN 动 计算丝杠副理论要求总转数为 46 640 2 2 105 12 10 5 L 理论 圈 计算丝杠副实际额定寿命 总转数 为 3 3 666 15400 101010 2 10 1 2 5924 a wa C LL fF 理论 总 圈 根据计算结果可知丝杠副额定寿命能满足使用要求 2 滚珠丝杠副临界压缩载荷的校核 验算压杆稳定性 根据公式计算可知滚珠丝杠副临界压缩载荷 满足要求 44 44 2 2 22 15 0 l720 d FcnNN 50 3 滚珠丝杠副极限转速的校验 c n 根据公式计算可知滚珠丝杠副极限转速 满足要求 77 1 2 22 8 1015 11093200 360 c a d nrpmrpm 96 综上计算 该型号滚珠丝杠副能够完全满足使用上的要求 4 24 2 电机选择电机选择 1 滚珠丝杠副所需转矩计算 依照技术要求 电动高低机需产生不小于 5000N 的推力 满载工作速度不小于 88mm s 结合丝杠副导程 计算丝杠副转速为 第 4 页 共 8 页 h 60v60 8 n80 P6 rpm 丝杠 丝杠副的效率 2 0 95 0 980 920 83 丝杠导轨 滚珠滚子轴承 丝杠副的额定输出动转矩为 5000 0 006 4 8 22 ha FP TN m 动 丝杠输出 丝杠副的额定输入动转矩为 4 8 5 8 0 83 T TN m 丝杠输出 丝杠输入 丝杠 2 伺服电机的转矩计算 整个减速传动环节的效率 电机需输出转矩为 5 8 2 3 32 0 38 1 3 T TN m i 丝杠输入 电机输出 减速 电机需输出转速为 80X32 3 854rpm 电机详细参数见下表 4 34 3 增速器增速器 增速器输入扭矩 3N m 减速比为 3 输出转速为 2560rpm 根据以上技术指标选 择浩普实业 KF40 减速器 详细参数见下表 额定扭矩额定转速重量 3Nm8545Kg 型号传动比额定输出扭矩重量 ABR042320Nm1 5Kg 0 4 0 960 38 减速增速器 蜗轮蜗杆 第 5 页 共 8 页 4 44 4 手传动端结构设计手传动端结构设计 根据客户要求手动端设计为两种减速比 分别为 1 1 1 2 传动比为 1 时手传动扭矩为 1 2 11 6 1 0 4 0 96 32 1 T TN m ii 螺杆输入 手传动 增速器蜗轮蜗杆 传动比为 2 时手传动扭矩为 1 2 11 6 2 0 4 0 96 32 0 5 T TN m ii 螺杆输入 手传动 增速器蜗轮蜗杆 5 5 产品保证设计产品保证设计 5 15 1 可靠性可靠性设计设计 电缸本着安全 可靠的方针进行设计 根据已有的成熟产品的设计经验 结合总 体单位的需要来完成该产品的设计 并在设计中采取以下措施来提高高低机的可靠性 1 采用标准化设计 外购件全部采用标准化专业厂家生产的优质配件 2 关键配件如滚珠丝杠 深沟球轴承 圆锥滚子轴承等均采用质量最优的专业化生 产厂家的优质产品 3 关键部件的主要参数均选用足够的安全系数 4 考虑到高低机防水 防尘等功能要求 对外露的高低机等部件均做了全密封的设 计 从而提高了产品可靠性 5 25 2 维修性维修性设计设计 1 采用模块化设计 提高零部件 元器件的通用性 2 在高低机总体布局上 充分考虑使用维护的方便性和可达性 5 35 3 安全性安全性设计设计 根据高低机安全性的要求 在设计中采取了以下措施 1 电缸采用全封闭的连接方式 保证了电缸具有防水 防尘的防护能力 提高了使 用 的安全性 2 在设计上保证产品结构具有足够的强度和刚度 在关键部位采用必要的加强措施 第 6 页 共 8 页 以提高产品的安全性 3 在高低机传动部分的设计上 采用蜗轮蜗杆传递扭矩 从而实现机械自锁 保证 了整个传动装置的安全性 6 6 设计结果满足设计技术要求的程度设计结果满足设计技术要求的程度 通过对该高低机设计的理论计算 指标达到情况见表 6 1 序号技术指标要求值设计值结论 1 额定推力 5000N5000N 满足规定的要求 2 初始安装距 791 1mm791 1mm 满足规定的要求 3 跨距 520mm520mm 满足要求 4 有效工作行程不小于 578mm 580mm 满足要求 5 满载最大速度不小于 8mm s 8mm s 满足规定的要求 7 7 结论结论 高低机是用于新型军用设备的的重要部件 为了适应复杂恶劣环境和实战需求 经与总体单位的技术人员反复协商 采取了一系列措施 全面满足了总体提出的各项 技 战术要求 其主要设计参数经过充分计算 分析 关键技术已有相应的解决措施 元器件供应有保障 方案合理可行
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