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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 梯形絲杠頂升機(jī)構(gòu)負(fù)載問(wèn)題 [打印本頁(yè)]

作者: Dreaming___snai 時(shí)間: 2023-12-25 16:04
標(biāo)題: 梯形絲杠頂升機(jī)構(gòu)負(fù)載問(wèn)題
下圖為一種AGV常用頂升機(jī)構(gòu)，螺母安裝在底盤(pán)上，有定位止口
現(xiàn)各零部件選型如下:
1、伺服電機(jī)200瓦，額定扭矩0.64NM，配行星減速機(jī)速比20
2、梯形絲杠直徑40，導(dǎo)程6mm
3、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪齒數(shù)一樣
我自己計(jì)算的絲杠效率是25%（僅做參考），請(qǐng)大家?guī)臀曳治鲆幌?，這個(gè)配置下它的最大頂升負(fù)載有多少？

作者: 呵呵hahei 時(shí)間: 2023-12-25 16:21
坐等大佬

作者: pengzhiping 時(shí)間: 2023-12-25 16:23
螺距和上升速度給一下

這樣就可以計(jì)算

作者: Dreaming___snai 時(shí)間: 2023-12-25 16:41

pengzhiping 發(fā)表于 2023-12-25 16:23
螺距和上升速度給一下

這樣就可以計(jì)算

螺距是6mm，速度可調(diào)，就按12mm/s吧

作者: DaedraMech 時(shí)間: 2023-12-25 16:43
勻速運(yùn)行狀態(tài)下：
由F·dh=η·τ·dθ
得F=η·τ/(dh/dθ)
其中：
η為整個(gè)傳動(dòng)鏈的機(jī)械效率（包括你的齒輪、軸承、減速機(jī)等），假設(shè)取15%；
τ取電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩640mNm；
dh/dθ為電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)單位弧度使負(fù)載提升的高度，其值為：
dh/dθ=6/(2Π·20)=0.047746mm/rad
于是F=0.15·640/0.0477=2010.6N

作者: 喂我袋鹽 時(shí)間: 2023-12-25 17:01
3個(gè)梯形絲桿？不怕憋死？

作者: Dreaming___snai 時(shí)間: 2023-12-25 17:10

喂我袋鹽發(fā)表于 2023-12-25 17:01
3個(gè)梯形絲桿？不怕憋死？

結(jié)構(gòu)沒(méi)問(wèn)題，如果安裝基準(zhǔn)面加工精度不夠的話可能會(huì)憋

作者: 喂我袋鹽 時(shí)間: 2023-12-25 17:12

Dreaming___snai 發(fā)表于 2023-12-25 17:10
結(jié)構(gòu)沒(méi)問(wèn)題，如果安裝基準(zhǔn)面加工精度不夠的話可能會(huì)憋

磨損之后呢

作者: Dreaming___snai 時(shí)間: 2023-12-25 17:20

喂我袋鹽發(fā)表于 2023-12-25 17:12
磨損之后呢

是銅螺母磨損嗎？首先這種結(jié)構(gòu)用在AGV小車上，動(dòng)作頻率很低；其次是用在豎直舉升，相當(dāng)于有預(yù)壓或者堪稱背壓，磨損后也不會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)問(wèn)題；再者銅螺母的磨損是不可避免的，如果磨損比較嚴(yán)重影響功能性了就更換螺母就行了

作者: Dreaming___snai 時(shí)間: 2023-12-25 17:29

DaedraMech 發(fā)表于 2023-12-25 16:43
勻速運(yùn)行狀態(tài)下：
由F·dh=η·τ·dθ
得F=η·τ/(dh/dθ)

您這是從做功的角度計(jì)算的，跟我用扭矩計(jì)算的差不多，我設(shè)計(jì)舉升力就是200公斤

作者: DaedraMech 時(shí)間: 2023-12-25 17:35
本帖最后由 DaedraMech 于 2023-12-25 17:37 編輯

Dreaming___snai 發(fā)表于 2023-12-25 17:29
您這是從做功的角度計(jì)算的，跟我用扭矩計(jì)算的差不多，我設(shè)計(jì)舉升力就是200公斤

是的，另外我比較感興趣的是，一組絲桿螺母的效率很容易獲知，減速機(jī)+絲桿螺母“串聯(lián)”使用作為一個(gè)整體的效率也可以通過(guò)連乘計(jì)算；但3組絲桿螺母“并聯(lián)”使用時(shí)，其作為一個(gè)整體，效率要如何計(jì)算呢？

作者: 及上開(kāi) 時(shí)間: 2023-12-25 18:36
0.64*20*2*3.14/0.006*0.25=3349.3N

作者: Dreaming___snai 時(shí)間: 2023-12-25 23:04

DaedraMech 發(fā)表于 2023-12-25 17:35
是的，另外我比較感興趣的是，一組絲桿螺母的效率很容易獲知，減速機(jī)+絲桿螺母“串聯(lián)”使用作為一個(gè)整體 ...

明確告訴您，事實(shí)證明，效率大幅降低

作者: Dreaming___snai 時(shí)間: 2023-12-25 23:06

及上開(kāi) 發(fā)表于 2023-12-25 18:36
0.64*20*2*3.14/0.006*0.25=3349.3N

沒(méi)毛病，開(kāi)始我也是這么算的

作者: spf19910220 時(shí)間: 2023-12-26 10:26

及上開(kāi) 發(fā)表于 2023-12-25 18:36
0.64*20*2*3.14/0.006*0.25=3349.3N

老鐵，敢不敢給個(gè)單位，做下說(shuō)明

作者: 20080646 時(shí)間: 2023-12-26 10:43

spf19910220 發(fā)表于 2023-12-26 10:26
老鐵，敢不敢給個(gè)單位，做下說(shuō)明

電機(jī)扭矩*減速比*絲桿直徑*3.14/絲桿導(dǎo)程*傳動(dòng)效率，其中絲桿直徑*3.14/絲桿導(dǎo)程相當(dāng)于絲桿的增力倍數(shù)。這樣應(yīng)該明白了吧？

作者: 20080646 時(shí)間: 2023-12-26 10:48
0.25的絲桿效率，不止吧

作者: Dreaming___snai 時(shí)間: 2023-12-26 11:01

20080646 發(fā)表于 2023-12-26 10:48
0.25的絲桿效率，不止吧

您是覺(jué)得高了還是低了？

作者: 20080646 時(shí)間: 2023-12-26 11:16

Dreaming___snai 發(fā)表于 2023-12-26 11:01
您是覺(jué)得高了還是低了？

低了

作者: Dreaming___snai 時(shí)間: 2023-12-26 11:18

20080646 發(fā)表于 2023-12-26 11:16
低了

帶自鎖的梯形絲杠效率值都很低，不會(huì)高于40%

作者: 中年大叔啦 時(shí)間: 2023-12-26 11:19

20080646 發(fā)表于 2023-12-26 11:16
低了

沒(méi)有低吧，梯形絲杠效率差不多就這樣了，滾珠絲杠效率才會(huì)比較高

作者: lcl2094 時(shí)間: 2023-12-26 15:46

20080646 發(fā)表于 2023-12-26 10:48
0.25的絲桿效率，不止吧

這個(gè)0.25不只是絲桿的效率，是整個(gè)系統(tǒng)的效率。如果單純說(shuō)絲桿效率0.25，我也會(huì)覺(jué)得低了。

作者: 喂我袋鹽 時(shí)間: 2023-12-26 20:34

Dreaming___snai 發(fā)表于 2023-12-25 17:10
結(jié)構(gòu)沒(méi)問(wèn)題，如果安裝基準(zhǔn)面加工精度不夠的話可能會(huì)憋

不能中央一個(gè)頂升機(jī)構(gòu)嗎？看你的中央布置了一個(gè)電機(jī)。

作者: Dreaming___snai 時(shí)間: 2023-12-26 21:53

喂我袋鹽發(fā)表于 2023-12-26 20:34
不能中央一個(gè)頂升機(jī)構(gòu)嗎？看你的中央布置了一個(gè)電機(jī)。

中間位置被占了，而且設(shè)計(jì)需要把載荷在底盤(pán)上分布開(kāi)，不能集中于一點(diǎn)，這樣的話整體剛性更好

作者: UG770880 時(shí)間: 2023-12-30 11:17

謝謝分享！

作者: oy666 時(shí)間: 2024-1-4 14:51
以下是AI計(jì)算結(jié)果：為了分析這個(gè)配置下的最大頂升負(fù)載，我們需要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵因素：伺服電機(jī)的額定扭矩、行星減速機(jī)的速比、梯形絲杠的參數(shù)以及你提供的絲杠效率。下面我將逐步進(jìn)行計(jì)算和分析。

1. 伺服電機(jī)和減速機(jī)
伺服電機(jī)額定扭矩：0.64 NM
行星減速機(jī)速比：20

經(jīng)過(guò)減速機(jī)后，輸出扭矩將放大20倍，即： (T_{\text{out}} = 0.64 , \text{NM} \times 20 = 12.8 , \text{NM})

2. 梯形絲杠
直徑：40 mm
導(dǎo)程：6 mm
速度：12 mm/s

梯形絲杠的導(dǎo)程角 (\phi) 可以通過(guò)以下公式計(jì)算： (\tan(\phi) = \frac{\text{導(dǎo)程}}{\pi \times \text{直徑}}) (\tan(\phi) = \frac{6 , \text{mm}}{\pi \times 40 , \text{mm}}) (\phi \approx 2.86^\circ) （這里我們使用了小角度近似，因?yàn)閷?dǎo)程角很?。?br />
然后，我們可以計(jì)算絲杠的傳動(dòng)效率。雖然你提供了25%作為參考，但這個(gè)值可能需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。傳動(dòng)效率受到多種因素的影響，包括絲杠的制造質(zhì)量、潤(rùn)滑條件等。這里我們暫時(shí)接受你提供的25%作為傳動(dòng)效率。

3. 最大頂升負(fù)載計(jì)算

最大頂升負(fù)載 (F_{\text{max}}) 可以通過(guò)以下公式計(jì)算： (F_{\text{max}} = \frac{T_{\text{out}} \times \eta}{r}) 其中，(\eta) 是傳動(dòng)效率（0.25），(r) 是絲杠的半徑（20 mm 或 0.02 m）。

將已知數(shù)值代入公式： (F_{\text{max}} = \frac{12.8 , \text{NM} \times 0.25}{0.02 , \text{m}}) (F_{\text{max}} = 1600 , \text{N})

因此，在這個(gè)配置下，最大頂升負(fù)載大約為1600 N。請(qǐng)注意，這個(gè)結(jié)果基于你提供的傳動(dòng)效率，實(shí)際應(yīng)用中可能需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，還需要考慮其他因素，如系統(tǒng)的剛性、穩(wěn)定性以及可能的機(jī)械振動(dòng)等。

作者: Dreaming___snai 時(shí)間: 2024-1-4 15:17

oy666 發(fā)表于 2024-1-4 14:51
以下是AI計(jì)算結(jié)果：為了分析這個(gè)配置下的最大頂升負(fù)載，我們需要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵因素：伺服電機(jī)的額定扭矩 ...

大哥，復(fù)合型人才啊，程序也會(huì)寫(xiě)。但是這個(gè)力F的計(jì)算公式看不太明白，能用數(shù)學(xué)公式表達(dá)一下嗎

作者: DaedraMech 時(shí)間: 2024-1-4 18:02

Dreaming___snai 發(fā)表于 2024-1-4 15:17
大哥，復(fù)合型人才啊，程序也會(huì)寫(xiě)。但是這個(gè)力F的計(jì)算公式看不太明白，能用數(shù)學(xué)公式表達(dá)一下嗎

這里是LaTex代碼，可以直接復(fù)制到word里進(jìn)行LaTex公式轉(zhuǎn)換：
(, 下載次數(shù): 415)
下面是轉(zhuǎn)換結(jié)果，顯然AI對(duì)力學(xué)的理解還有待提高。。。
(, 下載次數(shù): 425)

作者: Dreaming___snai 時(shí)間: 2024-1-5 09:19

DaedraMech 發(fā)表于 2024-1-4 18:02
這里是LaTex代碼，可以直接復(fù)制到word里進(jìn)行LaTex公式轉(zhuǎn)換：

下面是轉(zhuǎn)換結(jié)果，顯然AI對(duì)力學(xué)的理解還有 ...

老哥，頂升負(fù)載力F的計(jì)算公式好像不對(duì)啊，F(xiàn)=T/r算出來(lái)的是絲桿的切向力，頂升力應(yīng)該是F=（T*2Π）/Pb吧，Pb是螺距

作者: 汪元真110 時(shí)間: 2024-1-16 16:57

我感覺(jué)25%效率高了，因?yàn)樘菪谓z桿有自鎖，一般帶自鎖效率低于30%，然后你三個(gè)絲桿，還有其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，效率更低，估計(jì)在20%或者更低

作者: Dreaming___snai 時(shí)間: 2024-1-16 17:18

汪元真110 發(fā)表于 2024-1-16 16:57
我感覺(jué)25%效率高了，因?yàn)樘菪谓z桿有自鎖，一般帶自鎖效率低于30%，然后你三個(gè)絲桿，還有其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，效 ...

不過(guò)，實(shí)際中可能10%-15%

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