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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 我自己計(jì)算了畢業(yè)設(shè)計(jì)的一個(gè)工作機(jī)構(gòu)的一下數(shù)據(jù)，求大神看看算的對(duì)不對(duì) [打印本頁(yè)]

作者: 機(jī)械丶萌新 時(shí)間: 2020-4-17 22:23
標(biāo)題: 我自己計(jì)算了畢業(yè)設(shè)計(jì)的一個(gè)工作機(jī)構(gòu)的一下數(shù)據(jù)，求大神看看算的對(duì)不對(duì)
我的畢設(shè)是全自動(dòng)拖把清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中拖把清洗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路是由電機(jī)直接帶動(dòng)圓柱形的清洗輥筒在水中以大概10r/min的速度勻速旋轉(zhuǎn)，或者使用齒輪或V帶帶動(dòng)輥筒旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)簡(jiǎn)圖和清洗輥筒的二維圖大概是這樣子的。現(xiàn)在卡在電機(jī)選型計(jì)算和各工作機(jī)構(gòu)計(jì)算那里，我自己試著算了一下，不知道對(duì)不對(duì)，首先計(jì)算這個(gè)輥筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=mr^2/2，因?yàn)檩佂步＋@得的質(zhì)量m約等于46.1kg，最大半徑（包括了那一排排的細(xì)長(zhǎng)圓柱）r=255mm，換算后r=0.255m帶入后得J=46.1*0.255^2/2≈1.495kg·m^2，周期T是轉(zhuǎn)一圈所需要的時(shí)間，所以為6秒一轉(zhuǎn)，線(xiàn)速度v=2πr/T=2*3.14*0.255/6≈0.27m/s，角速度=2π/T=2*180/6=60rad/s，旋轉(zhuǎn)輥筒需要的輸入功率為p=F*V/1000，重力F=mg=46.1*9.8=451.78N，那么p=F*V/1000≈0.12kw，電機(jī)啟動(dòng)后，帶動(dòng)輥筒達(dá)到勻速的理想時(shí)間是3秒，那么角加速度β=ω/t=60/3=20，轉(zhuǎn)矩P=J*β=1.495*20=29.9。
目前就算了那么多，請(qǐng)各位大神指正是否有錯(cuò)，有錯(cuò)該怎么改，還有知道這些數(shù)據(jù)之后怎么選電機(jī)，選電機(jī)后需不需要選減速器，在這里謝謝各位大神了

作者: 斯拙Sizzo 時(shí)間: 2020-4-18 08:14
本帖最后由斯拙Sizzo 于 2020-4-18 08:22 編輯

我去年畢業(yè)的，不過(guò)理論知識(shí)我自認(rèn)為還沒(méi)忘記多少，我簡(jiǎn)單的說(shuō)下我看到的錯(cuò)誤：

1.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量算錯(cuò)了，中間重，外圍輕，不能簡(jiǎn)單的把最大的r代入進(jìn)去，你可以在solidworks里面建個(gè)模型，然后點(diǎn)開(kāi)質(zhì)量屬性看下。
2.你這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)輥筒有點(diǎn)重啊，是批量清洗拖把的嗎？
3.電機(jī)一般來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)速在3000r/min左右，所以在這邊需要一個(gè)減速器，我看圖上有一級(jí)齒輪，應(yīng)該達(dá)不到1:300的減速比。
選電機(jī)一般直接按照功率選就完事兒了，看你要伺服電機(jī)還是異步電機(jī)啥的，主要是控制方法的區(qū)別，你可以下個(gè)邁迪，里面有蠻多電機(jī)的模型。

作者: zhufeng_hgp 時(shí)間: 2020-4-18 08:20
功率的計(jì)算不對(duì)，通過(guò)轉(zhuǎn)矩計(jì)算功率P=T*n/9550

作者: 記憶的街角 時(shí)間: 2020-4-18 15:33
像這種機(jī)構(gòu)，你應(yīng)該需要考慮旋轉(zhuǎn)時(shí)水的阻力，阻力跟速度有直接的關(guān)系，滾筒的慣量以及傳動(dòng)過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)體慣量都要計(jì)算在內(nèi)，也要計(jì)算旋轉(zhuǎn)時(shí)水的阻力，等效一個(gè)旋轉(zhuǎn)慣量，然后根據(jù)加速時(shí)間，算出所需要的扭矩和功率，給出一定的安全系數(shù)，然后查表直接選擇就行了。。。

作者: 未來(lái)第一站 時(shí)間: 2020-4-18 15:40
你全程不考慮負(fù)載嗎？

作者: 機(jī)械丶萌新 時(shí)間: 2020-4-18 19:58

斯拙Sizzo 發(fā)表于 2020-4-18 08:14
...

我輥筒做成實(shí)心的了，負(fù)載的話(huà)因?yàn)橥习盐以O(shè)計(jì)的是一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)把拖把夾在空中，拖把的重力并不壓在輥筒上，輥筒旋轉(zhuǎn)的時(shí)候只接觸拖把頭部的棉條，所以負(fù)載的話(huà)可能就考慮水的阻力什么的

作者: 機(jī)械丶萌新 時(shí)間: 2020-4-18 20:00

未來(lái)第一站發(fā)表于 2020-4-18 15:40
你全程不考慮負(fù)載嗎？

負(fù)載的話(huà)因?yàn)橥习盐以O(shè)計(jì)的是一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)把拖把夾在空中，拖把的重力并不壓在輥筒上，輥筒旋轉(zhuǎn)的時(shí)候只接觸拖把頭部的棉條，所以負(fù)載的話(huà)可能就考慮水的阻力或者輥筒自身重力什么的

作者: 機(jī)械丶萌新 時(shí)間: 2020-4-18 20:15

記憶的街角發(fā)表于 2020-4-18 15:33
像這種機(jī)構(gòu)，你應(yīng)該需要考慮旋轉(zhuǎn)時(shí)水的阻力，阻力跟速度有直接的關(guān)系，滾筒的慣量以及傳動(dòng)過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)體慣 ...

計(jì)算旋轉(zhuǎn)時(shí)水的阻力根據(jù)水的密度計(jì)算浮力，然后浮力相當(dāng)于阻力對(duì)嗎，計(jì)算出水的阻力后怎么等效一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量啊？

作者: 蒸紅餅 時(shí)間: 2020-4-18 21:22

|斯拙Sizzo發(fā)表于 04-18 08:14<i class="pstatus"> 本帖最后由斯拙Sizzo 于 2020-4-18 08:22 編輯 </i><br>
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我去年畢業(yè)的，不過(guò)理論知識(shí)我自認(rèn)為還沒(méi)忘記多少，我簡(jiǎn)單的說(shuō)下我看到的錯(cuò)誤：<br>
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1.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量算錯(cuò)了，中間重，外圍輕，不能簡(jiǎn)單的把最大的r代入進(jìn)去，你可以在solidworks里面建個(gè)模型，然后點(diǎn)開(kāi)質(zhì)量屬性看下。<br>
2.你這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)輥筒有點(diǎn)重啊，是批量清洗拖把的嗎？<br>
3.電機(jī)一般來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)速在3000r/min左右，所以在這邊需要一個(gè)減速器，我看圖上有一級(jí)齒輪，應(yīng)該達(dá)不到1:300的減速比。<br>
選電機(jī)一般直接按照功率選就完事兒了，看你要伺服電機(jī)還是異步電機(jī)啥的，主要是控制方法的區(qū)別，你可以下個(gè)邁迪，里面有蠻多電機(jī)的模型。<br>

思卓學(xué)長(zhǎng)？

作者: ccgeril 時(shí)間: 2020-4-18 21:26
學(xué)習(xí)下

作者: ccgeril 時(shí)間: 2020-4-18 21:33

作者: yzugwh 時(shí)間: 2020-4-18 23:22
本帖最后由 yzugwh 于 2020-4-18 23:26 編輯

幾個(gè)錯(cuò)誤：
1. 滾筒不是規(guī)則形狀，需用積分法算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，或者直接3d建模測(cè)量
2. 穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)動(dòng)功率和滾筒質(zhì)量無(wú)關(guān)，只跟各種阻力之和有關(guān)
3. 水的阻力比較難以手算，因?yàn)樽饔脵C(jī)理太復(fù)雜，要么通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，要么通過(guò)有限元模擬下
4. 加速度你是按需求計(jì)算，并沒(méi)有驗(yàn)證電機(jī)是否能滿(mǎn)足。
你這個(gè)例子里對(duì)電機(jī)功率有兩個(gè)要求，一是保證穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)能克服阻力，二時(shí)保證加速時(shí)間在你要求的3秒之內(nèi)，你需要針對(duì)這兩個(gè)需求分別計(jì)算出需要的功率，然后取大值。另外需要說(shuō)明的是，普通異步電機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中的扭矩輸出并不是恒定值，也就是說(shuō)你的加速度是一直在變化的，不能簡(jiǎn)單以最終角速度除以時(shí)間計(jì)算，理論上也需要根據(jù)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)積分計(jì)算，當(dāng)然對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)可以不用考慮這么細(xì)。

作者: 機(jī)械丶萌新 時(shí)間: 2020-4-18 23:30

yzugwh 發(fā)表于 2020-4-18 23:22
幾個(gè)錯(cuò)誤：
1. 滾筒不是規(guī)則形狀，需用積分法算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，或者直接3d建模測(cè)量
2. 穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)動(dòng)功率和滾 ...

這個(gè)是用solidworks建模后得出的數(shù)據(jù)，怎么算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

作者: yzugwh 時(shí)間: 2020-4-18 23:44

機(jī)械丶萌新發(fā)表于 2020-4-18 23:30
這個(gè)是用solidworks建模后得出的數(shù)據(jù)，怎么算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

就是你截圖里的慣性張量316176kg*mm2，也就是0.316kg*m2

作者: 機(jī)械丶萌新 時(shí)間: 2020-4-18 23:49

yzugwh 發(fā)表于 2020-4-18 23:44
就是你截圖里的慣性張量316176kg*mm2，也就是0.316kg*m2

知道了負(fù)載=29.596N，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=0.316kg*m^2后，如果想用V帶傳動(dòng)，怎么選電機(jī)啊

作者: yzugwh 時(shí)間: 2020-4-19 00:27

機(jī)械丶萌新發(fā)表于 2020-4-18 23:49
知道了負(fù)載=29.596N，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=0.316kg*m^2后，如果想用V帶傳動(dòng)，怎么選電機(jī)啊

你這個(gè)是旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)負(fù)載怎么可能是一個(gè)力呢？即便是一個(gè)切向的力（比如滾筒上的觸角劃水產(chǎn)生的力）也應(yīng)該等效成轉(zhuǎn)矩。有了這個(gè)轉(zhuǎn)矩，你通過(guò)滾筒的穩(wěn)態(tài)角速度就可以計(jì)算穩(wěn)態(tài)功率了。之后除以一個(gè)總的傳動(dòng)效率就可以得出電機(jī)的功率（穩(wěn)態(tài)輸出功率）。
至于加速的過(guò)程，其實(shí)需要考慮兩個(gè)載荷，一是轉(zhuǎn)筒加速的載荷，而是轉(zhuǎn)筒受水的阻力載荷（未知，但一般與轉(zhuǎn)速平方成正比）。如果假定電機(jī)輸出扭矩減去水阻力矩后是恒定的，那么根據(jù)穩(wěn)態(tài)角速度=2Π*10/60=1.047rad/s,可以算出角加速度就是1.047/3=0.348rad/s2 （你之前算的把角度弧度搞混了），那么加速所需的扭矩=0.316kg*m2 ×0.348rad/s2=0.11Nm, 然后加上水阻力矩，再乘以加速完成時(shí)的角速度（即穩(wěn)態(tài)角速度，該瞬間功率最大）就可以得出最大功率。所以電機(jī)要能保證瞬間功率可以達(dá)到這個(gè)最大功率，同時(shí)額定功率也要大于第一步計(jì)算的穩(wěn)態(tài)功率。
功率確定后，那就是確定轉(zhuǎn)速，這個(gè)就很簡(jiǎn)單了，你看你選的電機(jī)是多少轉(zhuǎn)速，除以滾筒轉(zhuǎn)速就是傳動(dòng)比了。

作者: 機(jī)械丶萌新 時(shí)間: 2020-4-19 01:01

yzugwh 發(fā)表于 2020-4-18 23:44
就是你截圖里的慣性張量316176kg*mm2，也就是0.316kg*m2

我算了一下，您看看對(duì)不對(duì)，已知轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=0.316，負(fù)載=輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)水的阻力=水密度p*物體在水中排開(kāi)的體積v*重力加速度g=（1*10^3）*0.00302*9.8=29.596N，轉(zhuǎn)矩M=0.316*角加速度20=6.32 N ·m，負(fù)載功率p=M*n/9550=6.32*10/9550 約等于0.007KW，換算成瓦=7W。
還有我想問(wèn)下如果電機(jī)轉(zhuǎn)速1400r/min，像我這種機(jī)構(gòu)近距離傳動(dòng)的話(huà)可以用電機(jī)直接連V帶傳動(dòng)然后減速到10r/min左右嗎

作者: yzugwh 時(shí)間: 2020-4-19 13:42

機(jī)械丶萌新發(fā)表于 2020-4-19 01:01
我算了一下，您看看對(duì)不對(duì)，已知轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=0.316，負(fù)載=輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)水的阻力=水密度p*物體在水中排開(kāi)的體積 ...

水中的負(fù)載不是這么算的，這個(gè)沒(méi)有明確的公式，只能說(shuō)跟你的形狀，浸水的比例，劃水的速度都有關(guān)系，具體還是要實(shí)驗(yàn)測(cè)定或者CFD分析。
1400r/min降到10r/min，傳動(dòng)比高達(dá)140，一級(jí)帶減速肯定不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)閮蓚€(gè)輪子直徑比140：1你想想就很不協(xié)調(diào)，用多級(jí)的吧，比如3級(jí)，那么每級(jí)傳動(dòng)比就只有5.2了。或者用蝸輪蝸桿，行星齒輪都可以實(shí)現(xiàn)單級(jí)的大傳動(dòng)比

作者: 機(jī)械丶萌新 時(shí)間: 2020-4-19 18:26

記憶的街角發(fā)表于 2020-4-18 15:33
像這種機(jī)構(gòu)，你應(yīng)該需要考慮旋轉(zhuǎn)時(shí)水的阻力，阻力跟速度有直接的關(guān)系，滾筒的慣量以及傳動(dòng)過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)體慣 ...

旋轉(zhuǎn)時(shí)水的阻力怎么計(jì)算啊，有沒(méi)有什么公式

作者: 遠(yuǎn)祥 時(shí)間: 2020-4-20 07:12
樓主計(jì)算的是功率，扭矩沒(méi)有計(jì)算嗎，側(cè)重點(diǎn)在負(fù)載。

作者: 機(jī)械丶萌新 時(shí)間: 2020-4-20 14:28

遠(yuǎn)祥發(fā)表于 2020-4-20 07:12
樓主計(jì)算的是功率，扭矩沒(méi)有計(jì)算嗎，側(cè)重點(diǎn)在負(fù)載。

我想問(wèn)一下，這樣一根不規(guī)則軸在水中被電機(jī)帶動(dòng)以10r/min的速度旋轉(zhuǎn)，軸的兩頭有軸承，軸上沒(méi)有東西壓在軸上，那么它的負(fù)載需要計(jì)算這個(gè)軸自身的重力嗎，因?yàn)樗谴钤谳S承上的，還是只需要算水對(duì)它的浮力。還有可以的話(huà)您能幫算下它在水中旋轉(zhuǎn)的時(shí)候受到的水的阻力嗎。

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