丝杆扭矩、推力计算

1、丝杠水平运动选型计算表格机械结构参数：速度：Vl=120 m/min*滑动部分质量M=30 kg*丝杠部分长度LB=1.93 m*丝杠直径DB=0.035 m*丝杠导程PB=0.15 m*连轴器质量MC10 kg*连轴器直径DC0.035 m*摩擦系数=0.05*移动距离L=1.3 m机械效率=0.9*定位时间t=0.65 s*加减速时间比A=25%*外力FA=0 N移动方向与水平轴夹角a =0 1)速度曲线加速时间t0=t*A = 0.1625s2)电机转速NM =Vl/PB= 800rpm3)负荷转矩计算轴向负载F =FA+= 14.7Nm负载转矩TL =0.389928699Nm4)克服

2、惯量的加速转矩计算（也称做：启动转矩）直线运动平台与负载惯量JL =0.01709787kgm2(sincos )AFmgaa+m2BFPph2()2BP mp滚珠丝杠惯量JB = 0.002246247kgm2连轴器惯量JC= 0.00153125kgm2总负荷惯量JL=JL+JB+JC= 0.020875367kgm2启动转矩TS=11.32928195Nm5)必须转矩必须转矩TM=(TL+TS)*S= 23.4384213Nm6)电机选择根据计算，初步确定电机型号，然后输入转子惯量，确认TM7)负荷与电机惯量比惯量比I1=18.977606058)负荷与减速机惯量比当负荷与电机惯量比5时

3、，考虑采用减速装置，提高惯量匹配折算后的惯量比I2=2.108622895T=7.812807101N=2400432BBL Dpr21 8CmD12()60mlNm JJtp+其他常数G=9.8 m/spi=3.1416丝杠密度=7900 kg/m3丝杠水平运动选型计算表格安全系数S=2电机惯量JM=0.0011 kgm2减速机减速比i3电电机机选选型型计计算算一.电机扭矩的计算电机扭矩的计算涉及到2部分：1.克服驱动机构的摩擦转矩TL2.克服负载和电机转子惯量的启动转矩TS电机扭矩T=（TL+TS）*SS：安全系数二.惯量匹配理论上负载折算到电机轴的惯量与电机转子惯量比 5时，考虑采用减速

4、装置，提高惯量匹配折算后的惯量比I2=0.010009588432BBL Dpr21 8CmD12()60mlNm JJtp+其他常数G=9.8 m/spi=3.1416丝杠密度=7900 kg/m35.288433555丝杠水平运动选型计算表格安全系数S=1电机惯量JM=0.0011 kgm221.15373422减速机减速比i4丝杠垂直运动选型计算表格机械结构参数：速度：Vl=24 m/min*滑动部分质量M=30 kg*丝杠部分长度LB=1.4 m*丝杠直径DB=0.035 m*丝杠导程PB=0.025 m*连轴器质量MC0.5 kg*连轴器直径DC0.05 m*摩擦系数=0.1*移动距

5、离L=1.2 m机械效率=0.9*定位时间t=3 s*加减速时间比A=25%*外力FA=0 N移动方向与水平轴夹角a =90 1)速度曲线加速时间t0=t*A = 0.75s2)电机转速NM =Vl/PB= 960rpm3)负荷转矩计算轴向负载 F =FA+= 293.999892Nm负载转矩 TL =1.299761852Nm4)克服惯量的加速转矩计算（也称做：启动转矩）直线运动平台与负载惯量JL =0.000474941kgm2(sincos )AFmgaa+m2BFPph2()2BP mp滚珠丝杠惯量JB = 0.001629402kgm2连轴器惯量JC= 0.00015625kgm2总

6、负荷惯量JL=JL+JB+JC= 0.002260593kgm2启动转矩TS=0.329821784Nm5)必须转矩必须转矩TM=(TL+TS)*S= 3.259167272Nm6)电机选择根据计算，初步确定电机型号，然后输入转子惯量，确认TM7)负荷与电机惯量比I1=11.302963568)负荷与减速机惯量比当负荷与电机惯量比5时，考虑采用减速装置，提高惯量匹配I2=2.82574089432BBL Dpr21 8CmD12()60mlNm JJtp+其他常数G=9.8 m/spi=3.1416丝杠密度=7900 kg/m3丝杠垂直运动选型计算表格安全系数S=2电机惯量JM=0.0002

7、kgm2减速机减速比i2皮带轮间歇运动选型计算表格机械结构参数：皮带与工作物总质量mL=0.5 kg*滑动面摩擦系数=0.3*滚筒直径D=0.052 m*滚筒质量m2=1 kg*传送带和滚筒的机械效率=0.9*减速机机械效率G=0.7减速比i=1*每次定位时间t=0.07 s*每次运动距离L=0.09 m*加减速时间比A=50%*外力FA=0 N*移动方向与水平轴夹角a =0 1)速度曲线加速时间t0= t*A = 0.035s2)电机转速减速机输出轴角加速度 =2825.75rad/s2减速机输出轴转速N= 944.4337 rpm电机输出轴角加速度M= i*= 2825.746 rad/s

8、2电机输出轴转速NM= N*i= 944.4337 rpm3)计算负载转矩减速机轴向负载F=1.47 N减速机轴负载转矩TL= 0.042467 Nm电机轴负载转矩TLM=(sincos )AFmgaa+m2 F Dh L GT i h 0000(/)2()2(/)()LDt ttL Dt ttppb =- =-= 0.060667 Nm4)计算电机轴加速转矩（克服惯量）皮带和工作物的惯量JM1= 0.000338 kgm2滚筒的惯量JM2= 0.000338 kgm2折算到减速机轴的负载惯量 JL=JM1+2JM2= 0.001014 kgm2电机惯量全负载惯量J= 0.001284 kgm

9、2电机轴加速转矩TS= 5.183225 Nm5）必须转矩必须转矩TM=(TLM+TS)*S安全系数= 10.48778 Nm6)负荷与电机惯量比惯量比N1= 3.7555562 2()2 ()2L LD m D mp p2 21 8 mD 2 LJ Jmi +2/LJ JmiMGJ b h L GT i h g=9.8 m/spi=3.1416皮带轮间歇运动选型计算表格JM=0.00027 kgm2S=2皮带轮连续运动选型计算表格说明：由于是连续运动，所以在计算牛矩时只需考虑负载牛矩，启动牛矩忽略，但必须考虑到惯量的匹配机械结构参数：皮带速度：V=3 m/min其他常数皮带与工作物总质量mL

10、=40 kg*滑动面摩擦系数=0.3*滚筒直径D=0.1 m*滚筒质量m2=1 kg*传送带和滚筒的机械效率=0.9*减速机机械效率G=0.7减速比i=3*外力FA=0 N*移动方向与水平轴夹角a =0 1)电机转速减速机输出轴转速N= 9.549274 rpm电机输出轴转速NM= N*i= 28.64782 rpm2)计算负载转矩减速机轴向负载F=117.6 N减速机轴负载转矩TL= 6.533333 Nm电机轴负载转矩TLM= 3.111111 Nm4)计算折算到电机轴的惯量皮带和工作物的惯量JM1=(sincos )AFmgaa+m2 F Dh 2 2()2 ()2L LD m D mp

11、 pL GT i h =0.1 kgm2滚筒的惯量JM2=0.00125 kgm2折算到减速机轴的负载惯量 JL=JM1+2JM2=0.1025 kgm2电机惯量5）必须转矩必须转矩TM=TLM*S安全系数= 6.222222 Nm6)负荷与电机惯量比惯量比N1= 10.353542 21 8 mD 2/LJ JmiG=9.8 m/spi=3.1416皮带轮连续运动选型计算表格说明：由于是连续运动，所以在计算牛矩时只需考虑负载牛矩，启动牛矩忽略，但必须考虑到惯量的匹配JM=0.0011 kgm2S=2分度盘机构选型计算表格机械结构参数：分度盘直径DT=0.3 m分度盘厚度LT=0.01 m*工

12、作物直径DW=0.05 m*工作物厚度LW=0.04 m*工作台材质密度=1500 kg/m3*工作物数量n=4 个*由分度盘中心至工作物中心的距离l=0.125 m定位角度=90 *定位时间t=1 s*加减速时间比A=25%减速机减速比i=7减速机效率G=0.71）决定加减速时间加减速时间仍然以定位时间的25%加减速时间t0= t*A= 0.25s2)电机转速减速机输出轴角加速度G=8.3776 rad/s2减速机输出轴最大转速N=20 rpm电机轴角加速度m= G*i=58.6432 rad/s2电机输出轴转速NM= N*i=140 rpm3)计算负载转矩0(0)360t ttqp2-G0

13、 2tp 60因为摩擦负载及小，故忽略TL= 0Nm4)计算电机轴加速转矩（克服惯量）工作台的惯量JT=0.011928262 kgm2工作物的惯量JW1=（工作物同时绕工作物中心轴旋转,如果工作物没有自转，可以不考虑这部分惯量）=3.68156E-05 kgm2工作物质量mw=0.11781 kg工作物的惯量JW=(按工作物体中心自转）=0.007510388 kgm2全负载惯量JL= JT+JW=0.01943865 kgm25）加速转矩负载折算到电机轴上的惯量：JLM= JL/i2=0.000396707 kgm2电机轴加速转矩Ts=0.044963178 Nm6)必须转矩必须转矩T=

14、（TS+TL）*S=0.089926355 Nm6)负荷与电机惯量比2/LJ Jmi432WWL Dpr432TTL Dpr24wwL Dpr2 1)wwnJm l(+()GLMMJJm+bh惯量比N1=2.8336224492/LJ Jmi其他常数G=9.8 m/spi=3.1416分度盘机构选型计算表格电机惯量 JM=0.00014 kgm2安全系数 S=2 *其他一.根据运动要求计算最大转速和角加速度运动参数：减速比i=1*每次定位时间t=0.2 s*每次运动角度L=367 *加减速时间比A=30%*负载惯量J=0.000096 Kg.m21)速度曲线加速时间t0= t*A = 0.06

15、s2)电机转速减速机输出轴角加速度 =762.5444rad/s2减速机输出轴转速Nmax= 436.904762 rpm电机输出轴角加速度M= i*= 762.544444 rad/s2电机输出轴转速NM= Nmax*i= 436.904762 rpm电机输出扭据：T= J= 0.07320427 NmTs 2T= 0.14640853 Nm00180 ()t ttqp-0()2 tpb 60g=9.8 m/spi=3.1416其他常常识识一.电机温升电机温度是指电机各部分实际发热温度,它对电机的绝缘材影响很大,温度过高会使绝缘老化缩短电动机寿命,甚至导致绝缘破坏.为使绝缘不致老化和破坏,对

16、电机绕组等各部分温度作了一定的限制,这个温度限制就是电机的允许温度.电机的各部温度的高低还与外界条件有关,温升就是电动机温度比周围环境温度高出的数值.T2-T1-温升T1-实际冷却状态下的绕组温度(即环境温度);T2-发热状态下绕组温度二.电机功率1. 根据电源电压、使用条件、拖动对象选择电机.要求电源电压与电机额定电压相符.2. 根据安装地点和工作环境选择不同型式的电机.3. 根据容量、效率、功率因数、转数选择电机.如果容量选择过小,就会发生长期过载现象,影响电动机寿命甚至烧毁. 如果容量选择过大,电机的输出机械功率不能充分利用,功率因数也不高.因为电机的功率因数和效率是随着负载变化的.4. 电机在恒定负载运行下,功率计算公式如下:式中: P-电机的功率(KW); P1-生产机械功率(KW); 1-生产机械本身效率; 2 -电机效率.上式计算出的功率不一定与产品规格相同,所以选择电机的额定功率(P1)应等于或稍大于计算所得的功率1p p12= h h电机温度是指电机各部分实际发热温度,它对电机的绝缘材影响很大,温度过高