基于少齿差传动的电动执行器的研究与开发

摘要

电动执行器是工业过程控制中的重要设备，用于对阀门进行控制和调节。而现有的国产电动执行器存在控制手段落后、机械传动机构多、结构复杂、定位精度低、可靠性差等问题。本文对现有的国内外电动执行器进行了深入对比和分析，在借鉴和传承现有电动执行器优点的基础上，进行了基于少齿差传动的电动执行器的研究和开发工作。 第一章概述了电动执行器的重要作用，介绍了电动执行器的国内外现状，指出了未来电动执行器的发展趋势。 第二章首先概述了电动执行器是由控制器和执行机构两部分组成的，提出了电动执行器的总体功能设计要求。通过比较现有的减速传动机构，因NN型渐开线少齿差行星传动机构有很大的传动比大和较高的传动效率从而可以减小执行器体积，且制造加工方便，成本较低，执行机构中减速传动机构采用了NN型渐开线少齿差行星传动，然后进行了控制器的控制方案及主要功能设计。 第三章首先介绍了NN型渐开线少齿差行星传动的组成、传动形式及其传动比与配齿计算公式，然后讨论了渐开线少齿差行星传动的两个主要限制条件和它对设计参数的影响，最后进行了设计参数的选择计算以及实例的计算分析。 第四章首先介绍了控制器的工作原理。在硬件方面，考虑到通讯、控制的及时、稳定、转换的精度和速度等几方面，选用了AT89C52单片机、L,CM09CYR3液晶显示器、MAX 1247四通道串行12位A/D转换器及高精密导电塑料电位器传感器，完成了单片机及其外围基本电路、液晶显示、开度反馈和 V/A输出电路的设计；在软件方面，用汇编语言编写，完成了数据采集及处理、通讯、键盘管理等主要软件程序设计；然后应用CAN总线技术实现对电动执行器的远程通信。 最后采用南京伟福实业有限公司设计生产的伟福Lab2000系列仿真实验仪进行了系统的仿真调试。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2国内外研究概况及发展趋势

1.3本课题研究目的和意义

1.4本课题的主要研究内容

2基于少齿差传动的电动执行器的总体设计

2.1电动执行器概述

2.1.1电动执行器的组成

2.1.2电动执行器功能的设计要求

2.2执行机构中传动机构的设计

2.3控制器设计

2.3.1控制方案的设计

2.3.2控制器的主要功能

3 NN型渐开线少齿差行星传动机构设计

3.1渐开线少齿差行星传动概述

3.2 NN型渐开线少齿差行星传动的原理及特点

3.2.1 NN型渐开线少齿差行星传动的组成和传动形式

3.2.2 NN型渐开线少齿差行星传动的传动比与配齿计算

3.3渐开线少齿差行星传动的两个主要限制条件

3.3.1主要限制条件问题的讨论

3.3.2主要限制条件对设计参数的影响

3.4 NN型渐开线少齿差行星传动的设计计算

3.4.1设计计算公式

3.4.2设计参数的选择

3.4.3设计计算实例

4控制器的硬件、软件设计

4.1硬件设计

4.1.1微处理器的选择

4.1.2 A/D转换器的选择

4.1.3 E2PROM电路

4.1.4 D/A转换及V/A输出电路

4.1.5位置传感器的选择

4.1.6液晶显示模块

4.2软件设计

4.2.1主程序流程

4.2.2数据采集及数据处理

4.2.3键盘扫描

4.2.4软件抗干扰

4.3 CAN总线通信设计

4.3.1 CAN总线概述

4.3.2 CAN总线通信协议

4.3.3 CAN总线控制器SJA1000和CAN收发驱动器PCA82C250

4.3.4 CAN总线通信模块硬件电路设计

4.3.5 CAN通信软件设计

5仿真调试

5.1 Lab2000单片机仿真系统

5.1.1概述

5.1.2伟福实验系统的支持软件

5.1.3 Wave的开发环境

5.2软件调试

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

致 谢

参考文献

附录