电动执行机构限位部分的改良设计说明书.doc

目录 目录 1 1前言 3 1.1选题背景 3 1.2选题意义 4 1.3 设计内容和目的 4 2电动执行机构机械部分的设计 5 2.1 电机型号的确定 5 2.1.1折算到电机轴上的转矩为 5 2.1.2 电动机的计算功率为 6 2.2 一级蜗轮蜗杆减速装置的设计 6 2.2.1 选择蜗杆传动类型 6 2.2.2 选择蜗轮蜗杆材料 6 2.2.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 6 2.2.4 蜗杆与蜗轮的主要参数和几何尺寸 7 2.2.5 校核齿根弯曲疲劳强度 8 2.2.6 验算效率η 9 2.2.7 对蜗杆轴校核 9 2.2.8 轴承的选择及校核计算 11 2.3 二级蜗轮蜗杆减速装置的设计 12 2.3.1 选择蜗杆传动类型以及蜗轮蜗杆材料 12 2.3.2 蜗杆与蜗轮的主要参数和几何尺寸 13 2.4一级圆柱齿轮减速器参数计算 13 2.4.1选择精度等级、材料及齿数 13 2.4.2按齿面接触强度设计 13 2.4.3计算 14 2.4.4按齿根弯曲强度设计 14 2.4.5几何尺寸计算 15 3电动执行机构控制部分设计 16 3.1 电动执行机构限位部分的改良设计 16 3.1.1 普通电动执行机构机械限位的介绍 16 3.1.2 电动执行机构电子限位部分的改良设计 17 3.2 单片机硬件电路的设计 18 3.2.1 驱动电路的设计 18 3.2.2 时钟电路的设计 19 3.2.3 复位电路的设计 19 3.2.4 外部存储器的设计 20 3.2.5 USB接口电路的设计 20 3.2.6 霍尔传感器电路的设计 21 3.2.7 各种保护电路的设计 22 3.3 单片机程序设计 23 3.3.1 程序流程图设计 23 3.3.2 电子限位程序设计 25 4 结 论 27 参 考 文 献 28 1前言 1.1选题背景 我国电动执行器的研制开发起步比较晚，是从苏联有触点的电动执行机构进行仿制开始的，从60年代末、70年代初开始，逐步发展了DDZ- II和DDZ- III系列产品。80年代以来，随着机电一体化技术的发展，电动执行器的发展也十分迅速，市场上逐渐形成了无触点的DKJ型角行程和DKZ型直行程两大类产品，这是我国生产的唯一的、最早的电动执行器，其特点是产品结构简单、经济实用等，由于这些优点而被早期的国营大型企业使用。随着现代工控计算机管理的发展，我国的仪器仪表行业的整体综合技术水平也得到了普遍上升，所以在仪器仪表产品中开始普遍采用微电子技术和计算机技术，从而实现了多数产品的智能化。现在，DKJ、DKZ系列与以前相比有了实质性的改进，这主要体现在一下两方面：（1）生产出的智能电子型、户外型、隔爆型等改进产品直接受计算机的控制；（2）电路控制部分被封装在一个小型塑料盒中，即形成了便于维护的即插即用型的模块。所以，很大程度上提高了普通DKJ型和DKZ型的可靠性、负载能力、精度、信号品质系数等，与此同时也降低了对环境条件的要求[1]。 自1929年LIMITORQUE公司制造出世界上第一台电动执行机构以来，国际上的电动执行器的技术水平也得到了迅猛发展。从20世纪80年代起，国外陆续推出了符合各种现场总线标准的智能型电动执行机构，这些新产品在工业现场都取得了非常好的应用效果[2]。随着高新科技的迅猛发展，国外目前已经开发出新一代智能化电动执行机构产品，在这些产品中电子计算机技术、微机控制技术已经在阀门设计中得到广泛应用，他们的优点是功能强大、简单可靠、技术先进。国际著名的电动执行机构公司，英国的ROTORK（罗托克）生产的ITQ系列智能化电动执行机构，不仅拥有智能控制、智能通信、支持多种现场总线的功能，而且其独有的双密封系统和红外线非侵入式设定使其可以在任何环境中被使用，防水防爆，调试以及故障排除简单，终身可靠[3]。另一家国际著名公司——德国HartmannBraun公司的新一代智能型电动执行器MOE700实现了电子一体化，变频变速定位监控等功能。在该领域拥有世界先进水平的公司还有美国的JORDAN和LIMITORQUE公司等[4]。JORDAN公司的智能型电动执行器的动作频率是2000~4000/h，频率非常之高，相比国内的电动执行器的动作频率都在2000/h以下，一般动作频率达到1200/h就已经算是很高的了[5]。归结起来，国际上智能电动执行机构具有以下特点：（1）智能控制和智能通信。利用微机技术和现场通信技术，智能电动执行机构能够实现双向通信、在线自动标定、PID调剂以及自动校正和自动诊断等多种控制技术要求的功能，能有效提高控制水平。（2）机电一体化性能。新型智能化电动执行机构将伺服放大器和执行机构合为一体，同时驱动电路使用功能强大的集成模块，不仅结构简单，而且控制性能更好。（3）更为先进的控