在现代工业自动化过程中，电动执行机构充当十分重要的角色，它使阀门自动完成调节动作。作为电动执行机构的主传动部分，ZK蜗杆（又称锥面包络圆柱蜗杆）传动系统的材料费用高，占用空间大。本文通过理论研究，开展关键零部件的尺寸参数优化，对推动电动执行机构的材料费用、体积和重量减少具有很大的实用价值。在参数优化的基础上建立三维模型，并综合利用有限元软件、动力学仿真软件以及疲劳寿命试验，研究ZK蜗杆传动系统的接触问题及疲劳寿命。具体研究内容如下:　　(1)根据ZK蜗杆传动的特点，以材料费用最小化为目标，建立ZK蜗杆传动系统尺寸参数优化的数学模型，并联合运用MATLAB软件中全局概率搜索的遗传算法和求解有约束非线性规划问题的fmincon函数，开展尺寸优化设计。　　(2)在ZK蜗杆传动系统最优尺寸参数的基础上，结合ZK蜗轮蜗杆加工原理以及刀具与工件之间的坐标关系的基础上，探讨CAD软件中精确建立ZK蜗杆传动系统数字化模型的方法。　　(3)在建立ZK蜗杆传动系统虚拟样机的基础上，利用ADMAS软件对其进行动力学仿真，分析传动过程中接触力、速度等运动特性随时间变化的规律，并验证数字模型的准确性。利用ANSYS经典模式对ZK蜗杆传动系统进行静态接触分析，模拟启动瞬间蜗轮蜗杆的接触情况，分别获得输入轴、输出轴和蜗轮蜗杆的应力、应变云图，在此基础上校核ZK蜗杆传动系统的承载能力。　　(4)利用ANSYS Workbench对ZK蜗杆传动系统的实际工况进行模拟，并开展瞬态接触分析，获得传动过程主要零部件的应力、应变情况，并与静态接触分析的结果对比。在瞬态分析的基础上通过改变时间历程载荷开展疲劳寿命的数值分析，并结合试验台测试电动执行机构的疲劳寿命，验证优化参数的可行性。