1、 毕 业 设 计 伺服转台的传动系统设计学 号： 09130193姓 名： 尹天诚专 业： 机械工程及自动化系 别： 机械电子工程指导教师： 教授二一三年六月i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
2、 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
3、 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iiABSTRACTThe graduation design is an approach for students to consolidate, improve and apply the professional knowledge they have learned in university and it is also a test of the stude
4、nts ability of combining theories with practices. Through the process of designing a simple mechanics working procedure, I have gained the idea of designing, the ability of analyzing and solving problems. Therefore it helps me lay a solid foundation for the further study and workThis paper completed
5、 the transmission system design of a servo turntable. Compared with the existing servo system at home and abroad. This system has compact structure. Outline the advantages of small size and light weight.Paper first briefly introduces the background of the topic. and the application of servo system.
6、Then according to the schemes to determine the transmission structure types. To identify the basic types of transmission. Paper main body part including drive device(Consists of motor). Bevel gear drive. Planetary gear reducer. Through the drive unit consists of motor. Bevel gear drive. Planetary ge
7、ar reducer. Distribution of transmission ratio. After the general structure of the spiral bevel gear and planetary gear reducer is determined. On the whole structure design and calculation and checking. Finally, the paper design process are summarized.There is a limit to a persons knowledge and work
8、ing experience. So I sincerely hope that the readers can give me more advice if there is any mistake leaded by my carelessnessKey words: Servo drive system; Less tooth differenced planetary reducer; Bevel gear drive iii目 录摘 要 .iABSTRACT .ii目 录 .iii1 绪论 .12 概述 .23 传动系统的总体设计 .23.1 伺服电机的选取 .23.2 传动方案的选
9、取 .33.3 输出机构选择 .44 传动系统设计 .44.1 传动锥齿轮的设计 .44.2 行星减速装置的设计 .74.2.1 齿轮齿数确定 .74.2.2 模数确定 .74.2.3 齿轮几何尺寸的确定 .104.2.4 偏心轴的设计 .164.2.5 输出轴的设计 .174.2.6 销轴及销轴套的选择 .184.3 顶圆柱齿轮设计 .185 主要零件的校核 .205.1 偏心轴的校核 .215.2 销轴的弯曲强度校核 .225.3 输出轴的校核 .245.4 键的校核 .25结束语 .26参考文献 .27毕业设计（论文）11 绪论伺 服 控 制 技 术 是 自 动 化 学 科 中 与 产
10、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
11、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
12、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 。毕业设计（论文）22 概述
13、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：0300r/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 0.0130/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
14、过分析比较最后选取选华大产电机，型号：110ST-M05030电机的主要参数毕业设计（论文）33.2 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14）的渐开线内啮合
15、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14，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
16、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 内齿轮固定毕业设计（论文）43.3 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
17、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
18、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i60 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 1.8u毕业设计（论文）51）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130z，取整 。 2.83057.2z254z1132.9()2(.5)2Et RHZKTdu查得弹性系数
19、为 册查得极限应力 ， MPaZE8.191lim60MPa设置，取 k=1.52lim50MPa3）取的接触疲劳寿命系数 10.92HNK2.95HN4）取选 =1.2 查表得 =1, =1. 2， =1.2 VKAB.3d计算 42132.872.9*()6.187(05).3td.VK12.1728按实际的载荷系数，校正分度圆的直径 3311.7286.5.6ttKd25.M5）按齿根弯曲疲劳强度设计 124(0.5)FaSRRYKTZu1）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 大齿轮的弯曲疲劳强度 20FEmp2380FEmpa1.86N20.9KFN210.938 24.91FNEKS2）由
20、设计公式进行计算 即技术模数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11.57.4）载荷系数 K=1.728 节圆锥角1arctn29.05.8毕业设计（论文）6290.56.922541.20cos6.9VZ查取齿形系数 （10-5） 1.0FaY2FaY;.8SS1.580.1374asF=0.01732.9FasY432241.780.07(5)3.1nm综合考虑 M=3 10Z19d6）几何尺寸计算 2543162Zm节锥顶距 109.R节圆锥交 9.02.大端直径 11cos3cos2.05da266m24.9da齿宽 9.308Rb取 123b5）当量齿数 113.查取应力校正系数计算大小齿轮的 并加以比较。1amm15d154
