【摘要】：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防事業(yè)的發(fā)展,電動(dòng)缸應(yīng)用越來(lái)越廣泛。由于單級(jí)電動(dòng)缸工作行程受缸體本身尺寸的限制,在要求伸縮比較大的應(yīng)用場(chǎng)合下無(wú)法滿足較大工作行程需要。相對(duì)于單級(jí)電動(dòng)缸在相同行程上,多級(jí)電動(dòng)缸的體積更小,重量更輕。在很多應(yīng)用場(chǎng)合由于體積和重量的限制,多級(jí)電動(dòng)缸比單級(jí)電動(dòng)缸有著更好的應(yīng)用。但多級(jí)絲杠電動(dòng)缸在結(jié)構(gòu)上更為復(fù)雜,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)更多,因此其效率損失環(huán)節(jié)也相對(duì)增加,對(duì)多級(jí)電動(dòng)缸效率影響因素的研究具有一定的理論價(jià)值和應(yīng)用參考。本研究主要從多級(jí)電動(dòng)缸傳動(dòng)環(huán)節(jié)效率影響因素及電動(dòng)缸結(jié)構(gòu)參數(shù)等方面進(jìn)行研究,并利用優(yōu)化后的多級(jí)電動(dòng)缸進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,驗(yàn)證驗(yàn)證了研究結(jié)論的合理性。主要研究?jī)?nèi)容如下:對(duì)單級(jí)電動(dòng)缸原理以及影響電動(dòng)缸傳輸效率的主要環(huán)節(jié)、參數(shù)做理論分析,并在此對(duì)單級(jí)電動(dòng)缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)做效率分析和優(yōu)化。分析了滾珠絲桿運(yùn)動(dòng)副傳輸效率與絲杠公稱直徑、導(dǎo)程以及導(dǎo)程角之間的變化規(guī)律。研究了電動(dòng)缸齒輪運(yùn)動(dòng)副的傳輸效率影響因素。通過(guò)對(duì)多級(jí)電動(dòng)缸并聯(lián)式多級(jí)絲杠結(jié)構(gòu)的分析,建立了并聯(lián)式多級(jí)絲杠傳輸效率的數(shù)學(xué)建模,推導(dǎo)了多級(jí)絲杠效率與各結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。分析了多級(jí)絲杠傳輸效率與各級(jí)絲杠公稱直徑及導(dǎo)程之間的變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)多級(jí)并行絲杠傳輸效率的理論分析,建立了以傳輸效率最優(yōu)為目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型,使用混合罰函數(shù)法與遺傳算法相結(jié)合的方法,進(jìn)行了仿真計(jì)算與分析,得到了逼近最優(yōu)解的參數(shù)組合,得出了效率最優(yōu)化模型的參數(shù),并分析了在最優(yōu)效率下載荷與結(jié)構(gòu)參數(shù)的內(nèi)在關(guān)系。依據(jù)多級(jí)電動(dòng)缸結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電動(dòng)缸效率的影響規(guī)律,結(jié)合機(jī)構(gòu)受力狀態(tài)以及模態(tài)分析的有限元分析結(jié)論,對(duì)多級(jí)電動(dòng)缸的結(jié)構(gòu)做出來(lái)優(yōu)化,得出了多級(jí)電動(dòng)缸的結(jié)構(gòu)模型。設(shè)計(jì)了多級(jí)電動(dòng)缸傳輸效率的測(cè)試平臺(tái),通過(guò)液壓加載裝置和相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集及通訊系統(tǒng),對(duì)基于效率最優(yōu)設(shè)計(jì)出的多級(jí)電動(dòng)缸做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,試驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證了研究結(jié)論的合理性。本文的研究結(jié)論可為多級(jí)電動(dòng)缸的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。
【圖文】：

態(tài)調(diào)整、導(dǎo)彈發(fā)射架姿態(tài)調(diào)整、坦克炮桿隨動(dòng)系統(tǒng)、飛機(jī)起落架收放機(jī)構(gòu)（如圖逡逑１．ｌａ）等；在民用自動(dòng)化領(lǐng)域用于：輔助設(shè)備舉升、測(cè)試仿真行業(yè)中的動(dòng)感座椅（如逡逑圖１．１ｂ）、模擬器、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療器材、汽車工業(yè)等領(lǐng)域［４’５］，電動(dòng)缸與氣缸、逡逑液壓缸相比系統(tǒng)構(gòu)成更為簡(jiǎn)單，控制更為便捷。多級(jí)電動(dòng)缸作為單級(jí)電動(dòng)缸的衍逡逑生產(chǎn)品有著很多技術(shù)難點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外很多科研和工程研發(fā)人員正在不斷地對(duì)其進(jìn)行逡逑研宄和探索。逡逑＿磐逡逑ａ．飛機(jī)起落架邐ｂ．動(dòng)感娛樂(lè)座椅逡逑圖１．１電動(dòng)缸產(chǎn)品應(yīng)用逡逑Ｆｉｇ邋１．１邋Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ｃｙｌｉｎｄｅｒ邋ｐｒｏｄｕｃｔ逡逑１．２．１國(guó)外研究現(xiàn)狀逡逑國(guó)外電動(dòng)缸的研究起步較早，技術(shù)較國(guó)內(nèi)先進(jìn)許多，國(guó)外一些企業(yè)和科研機(jī)逡逑構(gòu)研制的電動(dòng)缸產(chǎn)品己經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和重視，為行業(yè)的發(fā)展奠逡逑定了一定的基礎(chǔ)。現(xiàn)在國(guó)際上生產(chǎn)電動(dòng)缸比較知名的公司有：美國(guó)的Ｄａｎａｈｅｒ公逡逑司、ＬＩＭ－ＴＥＣ公司、Ｐａｒｋｅｉ？公司，日本的ＴＨＫ公司，德國(guó)的Ｂｏｓｃｈ公司、Ｒｅｘｒｏｔｈ逡逑公司等［６，７］。逡逑美國(guó)Ｄａｎａｈｅｒ公司的執(zhí)行器可提供各種行程長(zhǎng)度和負(fù)載能力，其產(chǎn)品性能高、逡逑能耗低、效率高

的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為輸出端直線運(yùn)動(dòng)并提供精確定位的裝置［２２］。電動(dòng)缸由電機(jī)、減逡逑速機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、活塞桿、缸體、防轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及其逡逑余連接安裝部分組成。如圖２．１所示。逡逑電動(dòng)缸的電機(jī)類型多樣：ＡＣ伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、ＤＣ電動(dòng)機(jī)等，其適用逡逑范圍較廣。減速機(jī)構(gòu)通常采用：齒輪減速機(jī)構(gòu)、同步帶減速機(jī)構(gòu)等。其中由于軍逡逑用產(chǎn)品對(duì)電動(dòng)缸的環(huán)境適應(yīng)性要求較高，而同步帶需要十分良好的密封環(huán)境，且逡逑在低溫環(huán)境下由于水汽凝結(jié)可能導(dǎo)致材料發(fā)生脆性斷裂，因此在軍用產(chǎn)品中使用逡逑較少。但由于同步帶具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，低載荷情況下運(yùn)行平穩(wěn)以及噪音低等優(yōu)點(diǎn)在逡逑民品小推力電動(dòng)缸中使用十分廣泛。逡逑注：１．安裝法蘭２．電機(jī)、減速機(jī)３．減速機(jī)構(gòu)４．螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)５．防轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)６．活塞桿７．逡逑缸體８．導(dǎo)向機(jī)構(gòu)逡逑Ｎｏｔｅｒｌ．邋ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ邋ｆｌａｎｇｅ邋２．邋ｍｏｔｏｒ，，ｒｅｄｕｃｅｒ邋３．邋ｄｅｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋４．邋ｓｐｉｒａｌ邋ｍｏｔｉｏｎ逡逑ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋５．邋ａｎｔｉ邋ｒｏｔａｔｉｏｎ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋６．邋ｐｉｓｔｏｎ邋ｒｏｄ邋７．邋ｃｙｌｉｎｄｅｒ邋８．邋ｇｕｉｄｅ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｉｎ逡逑圖２．１電動(dòng)缸結(jié)構(gòu)組成逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｓｔｒｕｃ
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM921

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2617995