2025《某工业防爆电动执行机构的方案分析及结构设计案例》5400字.docxVIP

PAGE37

PAGE37

PAGE

PAGE37

某工业防爆电动执行机构的方案分析及结构设计案例

目录

TOC\o1-3\h\u20587某工业防爆电动执行机构的方案分析及结构设计案例 1

86791课题来源 1

47142方案设计 1

291632.1总功能 1

246982.2形态学矩阵 2

197202.2.1功能元分解 2

892.2.2动力源方案 2

221202.2.3传动方案 3

131582.2.4形态学矩阵 3

126382.4方案评价与决择 4

85252.4.1方案选择 4

230152.4.2方案评价 4

13023结构设计 5

312303.1技术要求 5

60433.2传动方案布局 6

273223.3电机选择 7

191143.3.1初选电机 7

182693.3.2电动机过载校核 8

170053.4齿轮的设计与计算 9

270553.5轴的设计与计算 10

99273.5.1轴的设计 10

87953.5.2轴的校核 11

298833.6涡轮蜗杆的选型 13

218123.7滚动轴承寿命计算 16

1课题来源

任务书

2方案设计

2.1总功能

随着国家基础设施建设量的增加，广泛运用于工业生产的阀门市场取得了快速发展，作为管网系统的终端控制元件的执行机构，在终端控制中起着确定性的作用。如今电动执行机构作为阀门的控制单元，调节阀门，用来控制管道内的流量，电动执行机构是实现远程控制和自动化控制的关键控制部件。

电动执行机构按性能可分为如下三种类型：普通型、防爆型、防辐射型，防爆型。

（1）防爆型

防爆型一般用于工作环境较差的情况，具有防护壳作为保护，同时壳上具备观察窗，便于操作人员观察阀门的实时位置情况。

（2）防辐射型

防辐射型则用于特定的核电情况，一般用于工作环境恶劣的情况。

电动执行机构通过电机控制工作效率高、机械结构合理。在如今的现代化生产中，电动执行机构动力源能够获得可靠的动力，电动执行机构安装方便适合在现代化生产中广泛使用。

随着我国大力发展基础设施、我国工业现代化、生产技术环境的进步及企业对生产可靠性的需求。本次设计研制一款防爆型电动执行机构来满足我国工业现代化生产需求，本次设计电动执行机构具有重大意义。

2.2形态学矩阵

2.2.1功能元分解

图2.1电动执行机构的功能树

方案设计出发点的本质是功能分析，功能分析作为产品设计的第一个基础过程。功能分析能够使得设计者将对机器机构的思维角度转变为对机器机构的功能角度。通过功能分析，使设计者不在受现有机械构造的束缚，从而产生电动执行机构设计的新方向并提电动执行机构所遇到的问题的解决方案，通过分功能解法合成一个整体以实现总功能的过程。

2.2.2动力源方案

（1）液压驱动

液压传动是现代自动化机械传动中比较常见的驱动方式，其优点在于液缸传动成本低，易于控制和实现机构的平移以及旋转运动，可以实现机构基本运动。其次，由于其反应速度快，易于控制的特点，成本低，易于维护。但是，由于液压传动空气黏性较差，流动性大，对于设备的刚度和密封性要求较高，其次，在传动过程中，由于传动平稳性和控制精度的影响，在紧密机械设计领域应用较少。液压传动设备液压传动成本低，但是输出力相应较少。

（2）电机驱动

在机械设计中，电机驱动是作为广泛的动力源之一，目前市场上常见的电机驱动有：三相电机驱动、步进电机驱动、伺服电机驱动、伺服步进电机驱动以及直线电机驱动等，电机的种类比较多，主要根据控制的要求和精度有关。电机输出扭矩大，稳定性好，结构简单。缺点在于电机驱动成本较高，特别是控制要求较高的领域，电机驱动成本直线上升。

2.2.3传动方案

（1）齿轮传动

齿轮传动作为机械传动中是最为常见的传动方式之一，其应用较高。常见的齿轮传动有直齿/斜齿传动、齿轮齿条传动、蜗轮蜗杆传动、以及在自动化应用领域较高的螺纹螺杆传动，齿轮传动可以实现力矩增大，降速或者升速，实现平面运动转旋转运动，以及水平或者垂直方向的传动。齿轮传动的有点在于成本低，传动平稳，速度可以根据实际情况进行配速，如在汽车领域应用较多的减速器等。从而导致齿轮应用较为广泛，缺点在于齿轮加工比较困难。

（2）带传动

带传动特点在于制造成本低，可以实现远距离传动，特别是由于机械空间较大时，选用带传动，可以让结构更加合理。带的种类有很多，有V型带，平带，齿形带等。其主要缺点在于传动效率比较低，传动效率只有80%左右，其次，在带传送过程中，因