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兩軸直線位移機(jī)構(gòu)計(jì)算選型
發(fā)布時(shí)間:2022-04-21 11:00:23

    摘要:以實(shí)際需求為基礎(chǔ),對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中實(shí)際遇到的X-Z兩軸系統(tǒng)機(jī)型物理模型進(jìn)行簡(jiǎn)化,對(duì)直線產(chǎn)品需求進(jìn)行計(jì)算選型,提供伺服電機(jī)、行星減速機(jī)、電機(jī)座、絲杠支撐座、絲杠、導(dǎo)軌的選型。計(jì)算選型中有很多趨于安全的簡(jiǎn)化,使計(jì)算更安全,更具有可操作性。

    關(guān)鍵詞:直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠、伺服電機(jī)、絲杠支撐座、電機(jī)支撐座。
 
一、水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)
負(fù)載重量:800kg;
速度:40mm/s;
重復(fù)精度:0.05mm
(一)導(dǎo)軌選型:
  采用雙軌道,4滑塊的形式,每個(gè)滑塊負(fù)載約為200kg,由于沒(méi)有給出具體的使用壽命要求,試選滑塊的基本動(dòng)額定負(fù)荷是實(shí)際負(fù)載的5倍,則滑塊的基本動(dòng)額定負(fù)荷要求,大于1000kg,根據(jù)這個(gè)值,選擇直線導(dǎo)軌。
導(dǎo)軌型號(hào):HGH20CA2R1240ZAC    2根;(導(dǎo)軌長(zhǎng)度可按照機(jī)械設(shè)計(jì)調(diào)整。)
(二)絲杠選型:
1、加速時(shí)間預(yù)設(shè)0.2s則加速度:
 a=0.04/0.2=0.2m/s^2
2、軸向力:F=MGμ+Ma=800*9.8*0.1+800*0.2=944N
根據(jù)軸線力,選擇絲杠,絲杠基本動(dòng)負(fù)荷是負(fù)載8倍。
絲杠型號(hào):R20-5T4-FSI-800-1000-0.05 (HIWIN)
推薦絲杠支撐座:FK15、BF15    (華準(zhǔn))
(三)電機(jī)選型:
1、計(jì)算絲杠所需扭矩:T*2000*3.14=944*5
T=0.75nm;
2、計(jì)算系統(tǒng)慣量:
 
系統(tǒng)慣量:J=6.35KG;
根據(jù)扭矩判斷,伺服電機(jī)的功率在400W就能滿(mǎn)足要求,但是慣量不能滿(mǎn)足要求,引入行星減速機(jī):速比5,
則等效慣量:J1=6.35/5^2=0.254(KG.CM^2)
推薦伺服電機(jī):ECMA-C10604RS      (臺(tái)達(dá))
推薦減速機(jī):AB060-5-S2-P2/60    (上海漣恒)
推薦電機(jī)座:M60D+FK15 ?。ㄈA準(zhǔn))
推薦聯(lián)軸器:LC-A-305SA-16B-12B    (龍創(chuàng))
二、垂直提升機(jī)構(gòu)
提升重量1800kg;負(fù)載有偏心。
(一)、導(dǎo)軌選型:
1、重心偏心估算,前后方向:偏心300mm;左右方向:偏心1000mm;
2、則前后偏心產(chǎn)生的扭矩:1800*9.8*0.3=5292Nm;
3、偏心導(dǎo)致的滑塊復(fù)負(fù)載為,滑塊的間距:820mm
F*0.82=5292
F1=6435N,上面的滑塊受拉力,下面的滑塊受壓力。
4、左右偏心產(chǎn)生的扭矩:1800*9.8*1=17640Nm;
5、偏心導(dǎo)致的滑塊負(fù)載:F*0.82=17640
F2=21512N
6、滑塊受力標(biāo)量相加:F=F1+F2=6435+21512=27947N
  由于上下各有2個(gè)滑塊受力,理論上靠近偏心一側(cè)的滑塊受力更大,但是分析比較復(fù)雜,我們簡(jiǎn)化計(jì)算,預(yù)留大一點(diǎn)的安全系數(shù)。則單個(gè)滑塊的受力為:13974N
7、滑塊系數(shù)取值7倍,F(xiàn)=13974*6=83844N則推薦滑塊
 推薦導(dǎo)軌:HGW55CC2R2260ZAC   2根(導(dǎo)軌長(zhǎng)度可按照機(jī)械設(shè)計(jì)調(diào)整。)
(二)絲杠選型:
1、軸向力:F=Mg+F*μ+Ma=1800*9.8+27947*0.1+1800*0.2
 F=20795N
 根據(jù)軸向力,選擇絲杠:R50-10T4-FSI-1500-1800-0.05 (HIWIN)
 絲杠支撐座:FK40、FF40  (華準(zhǔn))
 (三)電機(jī)選型:
1、絲杠需要扭矩:
 T*2000*3.14=20795*10
   T=33Nm
2、計(jì)算絲杠轉(zhuǎn)速:40*60/10=240rpm
  推薦減速比:i=7
  則電機(jī)的轉(zhuǎn)速:240*7=1680rpm,建議選擇2000rpm額定轉(zhuǎn)速的中慣量電機(jī):電機(jī)扭矩大于:33/7=4.7NM
3、推薦電機(jī):ECMA-E11315SS ?。ㄅ_(tái)達(dá))
4、推薦減速機(jī):AB115-7-S2-P2/130    (上海漣恒)
5、推薦聯(lián)軸器:LC-A-060DA-32B-35B   (龍創(chuàng))
6、慣量校核:略。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),垂直提升絲杠機(jī)構(gòu),扭矩夠了,慣量都足夠。

以上,供參考!
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