多回转阀门执行器的设计与动力学研究_刘媛.pdf

多回转阀门执行器的设计与动力学研究 多回转阀门执行器的设计与动力学研究 专 业：机械设计及理论 硕 士 生：刘 媛 指导老师：神会存教授 摘 要 摘 要 多回转阀门执行器为了实现手动/电动操作的变换，常需要添加辅助的切换装置来完成牙嵌式离合器结合和分离，操作较麻烦；执行器采用蜗轮蜗杆作为主传动装置，结构笨重，整体工作效率低；若执行器的输出转矩不稳定，常会产生较大的冲击，阀杆易被扭断，引起操作失控、漏油、漏气等现象。为了解决以上问题，本文对多回转阀门执行器进行了结构设计和研究。本文为了改进传动结构，实现手动与电动之间的完全自动变换，提高整体的工作效率，主要做了以下工作：首先，对现存的执行器结构进行对比分析，将主传动机构设计成由直齿轮、锥齿轮和行星齿轮组成的减速机构，结构紧凑，传动效率高。在锥齿轮上添加双向逆止机构，当电机正向输入时，实现扭矩和动力的双向传递；手动输入时，动力传递双向逆止，完全锁死电机，实现手动和电动之间的任意切换。执行器的手动输入装置采用蜗轮蜗杆传动，在电机正向输入动力时，利用自身的机械自锁性能，锁止手动输入装置。其次，对执行机构进行 CATIA 的参数化建模，建立多回转阀门执行器的三维实体，进行装配和干涉检验，并将简化后的模型导入 ADAMS 软件，建立执行器的虚拟样机模型。最后，对建立的样机模型进行运动学分析，以验证传动比的正确性，从而为样机的动力学分析提供理论依据；并且针对电机正向输入和手动逆向输入两种情况，进行动力学仿真，分析输出轴、双向逆止机构和啮合齿轮的动态变化，以便于证明执行器和逆止机构设计的合理性。然后通过简单的实验，来对比物理样机和仿真模型的机械效率，验证所建立模型的高效性和正确性，从而为执行器的进一步研究和产品的系列设计提供可靠的实验数据。关键词 关键词：执行器 逆止机构 参数化 ADAMS 机械效率 Research on the Design and Dynamics of multi.turn valve actuator Specialty:Mechanical Design and Theory Name:Liu Yuan Supervisor:Associate Prof.Shen Huicun Abstract In order to transform from manual operation to electric operation,multi.turn valve actuator often needs to add auxiliary switch device to make the tooth clutch combination or separation,which causes much more trouble to the transformation.The main transmission mechanism of the electric actuator used to adopt a worm gearing.As the structure is complicated,the overall mechanical efficiency is very low.The output shaft of the actuator is not stable,which often causes a larger impact force,breaks the stem,causes out of control and operation,and arises the phenomenon of the oil and gas leakage.In order to solve the problems,the paper dig deep research on the design of electric actuator.To improve the transmission structure,achieve fully automatic transformation operation between manual and electric,and increase the overall mechanical efficiency,the author has done the main jobs as follows:Firstly,compare and analyze the existing actuators.The main transmission mechanism,which includes spur gear,bevel gear and planetary gear,is more delicate a