伺服转台的传动系统设计毕业设计.docx

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伺服转台的传动系统设计毕业设计

毕业设计

伺服转台的传动系统设计

摘要

毕业设计是对大学专业知识的巩固、提高和综合运用，是对学生的理论与实际相结合能力的考验。

通过毕业设计这一过程，完成简单机械系统装置的设计，树立正确的设计思想和工程意识，培养独立分析、解决实际设计问题的能力，为今后的学习和工作打下良好的基础。

本文完成了对一个伺服转台的传动系统设计。

与已有的伺服系统相比，此系统它具有结构紧凑、外廓尺寸小和重量轻等优点。

论文首先简要介绍了课题的背景，以及伺服系统的应用，然后根据方案确定传动结构种类，从而确定了传动的基本类型。

论文主体部分包括驱动装置（包含电动机）、锥齿轮传动、少齿差行星减速器。

通过对驱动装置包含电动机选取，然后分配锥齿轮传动、行星减速器、的传动比，确定锥齿轮和行星减速器的大致结构之后，对其进行了整体结构的设计计算和校核。

论文最后对设计过程进行了总结。

因本人的知识水平有限，实际工作经验不足，之中的错误与不妥之处在所难免，恳请读者批评指正

关键词：

伺服传动系统；少齿差行星减速器；锥齿轮传动

ABSTRACT

Thegraduationdesignisanapproachforstudentstoconsolidate,improveandapplytheprofessionalknowledgetheyhavelearnedinuniversityanditisalsoatestofthestudents’abilityofcombiningtheorieswithpractices.Throughtheprocessofdesigningasimplemechanicsworkingprocedure,Ihavegainedtheideaofdesigning,theabilityofanalyzingandsolvingproblems.Thereforeithelpsmelayasolidfoundationforthefurtherstudyandwork

Thispapercompletedthetransmissionsystemdesignofaservoturntable.Comparedwiththeexistingservosystemathomeandabroad.Thissystemhascompactstructure.Outlinetheadvantagesofsmallsizeandlightweight.

Paperfirstbrieflyintroducesthebackgroundofthetopic.andtheapplicationofservosystem.Thenaccordingtotheschemestodeterminethetransmissionstructuretypes.Toidentifythebasictypesoftransmission.Papermainbodypartincludingdrivedevice（Consistsofmotor）.Bevelgeardrive.Planetarygearreducer.Throughthedriveunitconsistsofmotor.Bevelgeardrive.Planetarygearreducer.Distributionoftransmissionratio.Afterthegeneralstructureofthespiralbevelgearandplanetarygearreducerisdetermined.Onthewholestructuredesignandcalculationandchecking.Finally,thepaperdesignprocessaresummarized.

Thereisalimittoaperson’sknowledgeandworkingexperience.SoIsincerelyhopethatthereaderscangivememoreadviceifthereisanymistakeleadedbymycarelessness

Keywords:

Servodrivesystem;Lesstoothdifferencedplanetaryreducer;Bevelgeardrive

1绪论

伺服控制技术是自动化学科中与产业部门联系最紧密、服务最广泛的一个分支。

伺服系统是用来控制被控对象的某种状态（一般是转角和位移），使其能自动地、连续地、精确地复现输入信号的变化规律，可以广泛应用于武器、军舰、航空、航天等军事部门及高精度机床控制。

例如，常见的伺服转台在雷达天线的自动瞄准跟踪控制、战术导弹发射架的瞄准运动控制、军舰的炮塔运动控制、高射炮转角控制、坦克炮塔的控制等都是基于对转台的运动控制，所以对其进行设计有重要的现实意义。

在军事上，伺服转台性能的优劣直接关系到武器系统的可靠性和置信度，是保证型号产品及武器系统精度和性能的基础。

同时，伺服转台也是机电实验室中常用的实验设备，对提高实验室科技水平有着重要的意义。

本设计以舰载火炮发射伺服驱动转台系统为背景，探讨在海洋条件下舰载伺服转台驱动系统的总体设计方案，驱动装置包含电动机、行星减速器、回转大轴承、位置反馈、速度反馈、控制系统等，使伺服转台能够最快速的随动和响应舰体的运动，使火炮能始终准确瞄准确定的方位射击，从而使着弹点准确，这对伺服转台系统的性能提出更高的要求。

2概述

本设计以舰载火炮发射伺服驱动转台系统为背景，通过给定参数最终完成伺服转台的传动系统设计。

主要设计指标参数

回转转速范围：

0～300r/min

回转半径：

1000mm以内

台面平面度：

≤0.01mm

台面跳动量：

≤0.01mm

最大转动角加速度：

≥25°/s2

角速度精度：

≤0.05mil/s（保精度角速度0.01～30°/s）

总重：

450kg以下

驱动重量：

600kg（均匀分布）

使用环境条件：

温度-45～+50℃、湿度≯85%

3传动系统的总体设计

3.1伺服电机的选取

通过对私服系统的分析计算可知1.5KW的电机足以满足伺服系统动力需求，通过分析比较最后选取选华大产电机，型号：

110ST-M05030

电机的主要参数

3.2传动方案的选取

通过对比可知行星齿轮传动与普通齿轮传递相比较，具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点。

少齿差传动是行星齿轮传动中的一种。

由一个外齿轮与一个内齿轮组成一对内啮合齿轮副。

它采用的是渐开线齿形，内外齿轮的齿数相差很小，简称为少齿差传动。

一般所讲的少齿差行星齿轮传动是专指渐开线少齿差行星齿轮传动而言的。

少齿差行星齿轮减速器具有结构紧凑、体积小、重量轻、传动平稳、效率高、传动比范围大等优点。

所谓渐开线少齿差行星传动，就是由齿数差很小（一般1～4）的渐开线内啮合变位齿轮副组成的K-H-V型传动或2K-H型传动。

若齿数差为1，则称为一齿差行星传动；依次类推。

渐开线少齿差行星传动是一种特殊的轮系，由固定的渐开线内齿轮2、行星轮1、系杆H及输出机构V组成。

因齿轮1和2采用渐开线齿廓，且两者齿数相差很少，一般为1～4，故称为渐开线少齿差行星传动。

工程中以K代表中心轮，H代表系杆，V代表输出机构，因此又称为K-H-V型轮系。

设计任务：

设计四齿差渐开线行星齿轮减速器。

转臂H通常有单偏心轴和双偏心轴两种，双偏心的转臂H是采用相对180°的偏心轴上安装两个行星轮，可抵消离心力。

图中行星轮与输出轴V之间用销轴连接。

输出有两种方式：

一种是内齿轮与机壳固定在一起，输出轴输出（图2.1）；另一种是构件V固定，该减速器设计采用的是由双偏心轴带动行星轮传动，内齿轮固定不动，由输出轴输出。

图2.1内齿轮固定

3.3输出机构选择

较常用的有销轴式、十字滑块式、浮动盘式和零齿差式四种。

1）销轴式

它是由固连在输出轴的若干个销轴与行星齿轮轮辐上对应的均布销轴孔所组成。

由于它在结构上可以保证行星齿轮上的销轴孔直径比销轴套的外径大两倍的偏心距，因此在传动过程中，销轴套始终与行星齿轮上的销孔壁接触，而使行星齿轮的自转运动通过销轴传递给输出轴，且在行星齿轮与输出轴之间实现传动比为i=1的运动关系。

2）十字滑块式

这种机构是由两个端面具有矩形榫的连接盘和两个端面具有凹槽的行星齿轮，以及一根带凹槽的输出轴组成。

它的优点是结构简单、制造容易，成本较低，且可以补偿由于转配或零件制造的误差。

但其承载能力和传动效率相比销轴式低，故适于传递小功率，低转速和不连续运转的条件下工作；或只有一个行星齿轮的少齿差行星传动的结构中。

3）浮动盘式

主要由两个浮动盘和固连在行星齿轮轮辐上的销轴及销轴套等组成。

优点是结构简单、安装方便、摩擦损失小、使用效果好。

而且制造工艺比销轴输出机构简单，容易获得所需要的精度。

4）零齿差试

采用一对零齿差的齿轮将行星齿轮与输出轴连接起来而组成的W机构。

在该机构中，零齿差齿轮副的内齿轮（或外齿轮）与行星齿轮做成一体，而另一齿轮则与输出轴合为一体。

它的优点是结构紧凑、制造方便，零件数目较少，故成本较低，适用于小功率和传动比为∣i∣≦60及齿数差为1或2的行星减速器。

本减速器设计采用销轴式作为输出机构。

4传动系统设计

4.1传动锥齿轮的设计

通过对整体传动比的分配即对锥齿轮适合传动比查询取锥齿轮传动比

1）选择小齿轮材料为45钢（调制），硬度为280HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS，两者硬度相差40HBS。

选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取整。

2）由设计公式进行计算即

查得弹性系数为册查得极限应力，设置，取k=1.5

3）取的接触疲劳寿命系数

4）取选=1.2查表得=1,=1.2，=1.2

计算

按实际的载荷系数，校正分度圆的直径

技术模数

5）按齿根弯曲疲劳强度设计

1）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度

2））查得弯曲疲劳寿命的系数

3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4则

4）载荷系数K=1.728节圆锥角

5）当量齿数

查取齿形系数（10-5）

查取应力校正系数

计算大小齿轮的并加以比较。

=0.0173

综合考虑M=3

6）几何尺寸计算

mm

节锥顶距

节圆锥交

大端直径

齿宽

取

4.2行星减速装置的设计

4.2.1齿轮齿数确定

由于选定传动比i＝-30，且齿差数。

对于K－H－V型行星传动输出轴输出方式，根据公式

其中为内齿轮的齿数，为外齿轮的齿数。

故取齿数，。

4.2.2模数确定

因采用了内啮合和较大的正变位齿轮副，从而提高了齿面接触强度和齿根弯曲强度，且齿面接触强度远高于齿根弯曲强度。

所以，少齿差传动的模数通常是按弯曲强度决定的。

也可按照结构要求和功率大小初选，然后校核弯曲强度，因为模数最后的确定往往是受结构尺寸的限制的。

硬齿面齿轮传动具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿根弯曲强度设计，再校核齿面接触疲劳强