目前,在国内电动执行机构市场上,智能角行程输出产品多为多转式搭配二级减速箱的形式,然而其体积大、成本高,非常不适合脱硫等对体积、功能和成本均有较高要求的场合。因此市场迫切需求执行机构厂商研发一种体积小、成本低、功能强大的智能一体化角行程输出的电动执行机构(Part-turn intelligent electric actuators).本项目的设计为一款输出扭矩为500Nm的角行程形式输出的智能电动执行机构。设计内容主要包括动力源(电动机)、主传动(减速箱)、辅助部件(手轮、手柄、遥控器等)、控制部分等四大块。其中主传动的设计是决定电动执行机构输出形式、结构、体积、外观、行程时间等要素的主要因素,是电动执行机构设计的源头和机械设计的核心。本文根据“安全、可靠、简便”的原则,根据项目具体参数要求,进行了总体设计。重点对SIT智能电动执行机构的机械部分进行设计并优化。分析了目前国内外同类的电动执行机构,并确定最优设计方案。对比目前市场上使用较多的电动机的优缺点,确定采用直流无刷电机驱动；根据行程时间要求和电机转速,确定主传动减速比,采用圆柱齿轮加蜗轮蜗杆组合的传动形式,并设计计算出各传动副具体参数；同时根据主传动参数设计了减速箱体等关键零件。设计过程中,对箱体和主传动建立三维模型,并对主传动的齿轮和蜗轮蜗杆等关键受力零件进行了强度校核。同时建立有限元模型,模拟主要零件的受力状态,得到零件的形变和应力分布,进行针对性优化,确保设计的可靠性。此外对直流无刷电机的驱动原理和模式进行了对比分析,采用无传感器模式驱动电机,并自主研发了无传感器模式驱动模块。通过大量试验研究,解决了低温环境下电动执行机构力矩变化问题,首次成功得将直流无刷电机实际应用在电动执行机构上。最终实际试制和测试结果表明,SITS00角行程电动执行机构的整体设计较合理、性能稳定可靠,实现了体积小、重量轻、功能强大的一体化角行程输出的预期设计目标。