1 概述 

　　隨著工業自動化的發展，傳統的手工機械調節的方式在許多場合已不再適用，要實現管網系統的工業自動化管理, 離不開自動閥門這個管網系統中的執行機構。 

　　閥門的種類也很多，下面的模型是其中一種——球閥，如圖1所示。 

　　圖1 球閥 

　　由于閥門的應用非常廣，手工機械調節的方式在許多場合已不再適用，本設計能夠在較安全的情況下工作，而且效率提高了幾倍，故設計智能閥門控制裝置具有實際的意義。電動執行器是工業過程控制系統中一個十分重要的現場驅動裝置 ,其能源取用方便、安裝調試簡單 ,在電力、冶金、石油、化工等工業部門得到越來越廣泛的應用。 

　　2 原理 

　　閥門控制器由電動機驅動，通過蝸輪蝸桿減速，帶動空心輸出軸轉動。在該減速箱中，具有手動/自動機構(手動機構可獨立進行操作)。當切換手柄處于手動位置時，操作手輪，帶動空心輸出軸轉動。當電動操作執行機構時，手動機構處于斷開狀態，由電動機驅動空心輸出軸。 

　　傳動機構的結構詳如圖2所示。 

　　圖2 傳動機構結構圖 

　　3 渦輪蝸桿設計   

　　由于此處的蝸輪蝸桿有特殊的要求，故自己設計并進行校核(此處用軟件進行設計)。設計的蝸桿僅僅是螺旋部分。 

　　根據庫存材料的情況，并考慮到蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度中等，但蝸桿在傳動中起到相當重要的作用，故蝸桿用45Cr;因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45—55HRC。蝸桿用ZCuSn10P1，金屬膜鑄造。 

　　設計完成后的模型如下圖3： 

　　圖3 蝸桿蝸桿 

　　各個參數如下：  
　　蝸桿輸入功率：8.05kW  
　　蝸桿類型：阿基米德蝸桿(ZA型)  
　　蝸桿轉速n1：1460r/min  
　　蝸輪轉速n2：73r/min  
　　使用壽命：8000小時  
　　理論傳動比：20  
　　蝸桿頭數z1：2  
　　蝸輪齒數z2：40  
　　實際傳動比i：20  
　　************蝸桿蝸輪材料************  
　　蝸桿材料：40Cr  
　　蝸桿熱處理類型：淬火  
　　蝸輪材料：ZCuSn10P1  
　　蝸輪鑄造方法：離心鑄造  
　　疲勞接觸強度zui小安全系數SHmin;1.1  
　　彎曲疲勞強度zui小安全系數SFmin;1.2  
　　轉速系數Zn：0.749  
　　壽命系數Zh;1.21  
　　材料彈性系數Ze：147N^0.5/mm  
　　蝸輪材料接觸疲勞極限應力σHlim：425N/mm^2  
　　蝸輪材料許用接觸應力[σH]：349.914N/mm^2  
　　蝸輪材料彎曲疲勞極限應力σFlim：190N/mm^2  
　　蝸輪材料許用彎曲應力[σF]：158.333N/mm^2  
　　************蝸輪材料強度計算************  
　　蝸輪軸轉矩T2:842.493N.m  
　　蝸輪軸接觸強度要求:m^2d1≥1161.145mm^3  
　　模數m:5mm  
　　蝸桿分度圓直徑d1:90mm