滚珠丝杠、步进电机的扭矩值及轴承计算(37excel自动计算表格)表格文件下载.xls
- 文档编号:5218366
- 上传时间:2023-05-04
- 格式:XLS
- 页数:52
- 大小:2.88MB
滚珠丝杠、步进电机的扭矩值及轴承计算(37excel自动计算表格)表格文件下载.xls
《滚珠丝杠、步进电机的扭矩值及轴承计算(37excel自动计算表格)表格文件下载.xls》由会员分享,可在线阅读,更多相关《滚珠丝杠、步进电机的扭矩值及轴承计算(37excel自动计算表格)表格文件下载.xls(52页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
采采用用导导程程5mm5mm滚滚珠珠丝丝杠杠或或其其他他螺螺旋旋螺螺纹纹5mm5mm螺螺距距,带带动动其其按按55米米/分分的的速速度度向向上上匀匀速速移移动动:
则则通通用用计计算算公公式式为为:
为为克克服服其其重重力力产产生生的的轴轴向向阻阻力力所所须须的的力力矩矩TL=TL=轴轴向向(重重力力)阻阻力力值值*(一一圆圆周周上上的的升升角角)距距离离值值(即即力力*力力臂臂)/机机械械效效率率及及统统一一单单位位系系数数值值=(m*gm*g)*(Ph/2Ph/2)/(1000*/(1000*)工作台重量m157.00公斤Kg举例为:
m=157KG导程10mm滚珠丝杠或其他螺旋螺纹10mm螺距Ph10.00毫米mm举例为:
Ph=5mm匀速运动速度V匀5.00米/分m/min举例为:
V匀=5米/分重力加速度值g9.80米/秒m/s世界通用值机械传动效率值0.90通通常常取取值值0.70.70.950.95;
滚滚珠珠丝丝杠杠值值取取0.90.9牛顿惯性运动学相关的从静止到动态的惯性阻力力矩Ts0.109牛顿.米N.mTsTs值值是是指指:
负负荷荷及及电电机机从从静静止止启启动动,加加速速至至工工作作台台水水平平移移动动速速度度为为:
VV匀匀=5=5米米/分分。
所所须须的的启启动动加加速速转转矩矩:
基基本本惯惯性性转转矩矩计计算算公公式式为为:
Ts=Ts=(J1+J2+.JnJ1+J2+.Jn)*滚珠丝杠回转轴的转动惯量J10.00065公斤.米Kg.mJJ值值可可由由solidworkssolidworks三三维维图图直直接接查查得得。
该该值值举举例例为为:
滚滚珠珠丝丝杠杠总总长长1.81.8米米,直直径径25mm;
25mm;
由由solidworkssolidworks三三维维图图直直接接查查得得J1=5.4/10000J1=5.4/10000公公斤斤.米米;
同同时时本本例例中中:
联联轴轴器器及及电电机机转转轴轴本本身身的的转转动动惯惯量量值值忽忽略略不不计计。
初选滚珠丝杠轴规格d32.00毫米mm初选滚珠丝杠轴长度L800.00毫米mm水平移动的80KG重的工作台,通通过过丝丝杠杠转转换换为等效旋转,转动惯量的J2值J20.00040公斤.米Kg.mJ2J2值值可可下下图图直直接接查查得得其其计计算算公公式式为为:
通通过过丝丝杠杠转转换换J2=m*Ph/(4*i)-J2=m*Ph/(4*i)-本本例例传传动动比比i=1i=1第1页滚珠丝杠轴每分钟的转速n匀500.00转/分r/minn匀=工作台移动速度(单位:
米/分)/丝杠导程或其他螺旋螺纹螺距(单位:
米)=V匀/(Ph*0.001)通通用用计计算算公公式式为为:
nn匀匀=工工作作台台移移动动速速度度(单单位位:
米米/分分)/丝丝杠杠导导程程或或其其他他螺螺旋旋螺螺纹纹螺螺距距(单单位位:
米米)=V=V匀匀/(Ph*0.001Ph*0.001)物体从静止变为匀速转动运动,转速为n匀,的角加速度值104.72弧度/秒平方rad/s=0.10472*n/(0.10.5);
此处启动时间取0.5秒=(=(末末-初初)/(t)/(t末末-t-t初初)=()=(匀匀-0)/(t-0)/(t末末-0)-0)-对对于于电电力力带带动动的的运运动动的的启启动动时时间间通通常常取取值值tt末末=0.1=0.1秒秒-0.5-0.5秒秒:
此此处处取取中中间间值值0.30.3秒秒.-.-按按机机械械设设计计手手册册单单位位换换算算关关系系有有:
匀匀=0.10472*n=0.10472*n匀匀-故故公公式式变变为为:
=匀匀/(0.10.10.50.5)=0.10472*n/=0.10472*n/(0.10.10.50.5);
此此处处启启动动时时间间取取0.50.5秒秒启动时间t0.50秒s启动时间取0.10.5秒依据现场实际需求扭矩值来求步进电机的扭矩值T8.5牛顿.米N.mT=3*TL(力学相关的阻力力矩)+Ts(牛顿惯性运动学相关的从静止到动态的惯性阻力力矩)通通用用计计算算公公式式为为:
T=3*TLT=3*TL(力力学学相相关关的的阻阻力力力力矩矩)+Ts+Ts(牛牛顿顿惯惯性性运运动动学学相相关关的的从从静静止止到到动动态态的的惯惯性性阻阻力力力力矩矩)电机功率P0.44千瓦KwT=P*9550/n匀通通用用计计算算公公式式为为:
对对转转动动P=T*nP=T*n匀匀/9550;
/9550;
对对移移动动P=F*VP=F*V匀匀/1000/1000根据能量守恒定律按工作直线运动或回转运动校核电机功率P千瓦Kw对转动P=T*n匀/9550;
对移动P=F*V匀/1000通通用用计计算算公公式式为为:
对对移移动动P=F*VP=F*V匀匀/1000/10002-22-2、水水平平安安装装进进给给丝丝杠杠时时进进给给电电机机功功率率值值的的确确定定:
蓝蓝色色底底为为根根据据实实际际取取值值的的可可变变数数据据-黄黄色色底底为为公公式式套套算算所所得得的的不不变变的的数数据据)项项目目符符号号数数值值单单位位单单位位符符号号计计算算公公式式说说明明力学相关的阻力力矩TLTL2.601牛顿.米N.mTL=摩擦阻力值*(一圆周上的升角)距离值/机械效率及统一单位系数值=(m*g*)*(Ph/2)/(1000*)该该值值举举例例为为:
m=500KGm=500KG重重的的工工作作台台;
采采用用导导程程10mm10mm滚滚珠珠丝丝杠杠或或其其他他螺螺旋旋螺螺纹纹10mm10mm螺螺距距,带带动动其其按按55米米/分分的的速速度度水水平平匀匀速速移移动动:
为为克克服服因因重重力力产产生生的的轴轴向向(摩摩擦擦)阻阻力力所所须须的的力力矩矩TL=TL=轴轴向向(摩摩擦擦)阻阻力力值值*(一一圆圆周周上上的的升升角角)距距离离值值(即即力力*力力臂臂)/机机械械效效率率及及统统一一单单位位系系数数值值=(m*g*m*g*)*(Ph/2Ph/2)/(1000*/(1000*)工作台重量m500.00公斤Kg举例为:
m=500KG第2页导程10mm滚珠丝杠或其他螺旋螺纹10mm螺距Ph10.00毫米mm举例为:
Ph=10mm匀速运动速度V匀5.00米/分m/min举例为:
V匀=5米/分重力加速度值g9.80米/秒m/s世界通用值机械摩擦系数0.30通通常常取取值值0.10.10.450.45;
中中间间值值取取0.30.3机械传动效率值0.90通通常常取取值值0.70.70.950.95;
滚滚珠珠丝丝杠杠值值取取0.90.9牛顿惯性运动学相关的从静止到动态的惯性阻力力矩Ts0.336牛顿.米N.mTsTs值值是是指指:
Ts=Ts=(J1+J2+.JnJ1+J2+.Jn)*滚珠丝杠回转轴的转动惯量J10.00194公斤.米Kg.mJJ值值可可由由solidworkssolidworks三三维维图图直直接接查查得得。
(也也可可采采用用计计算算公公式式为为:
J1=0.77*d*d*d*d*L/1000000000000)J1=0.77*d*d*d*d*L/1000000000000)同同时时本本例例中中:
初选滚珠丝杠轴规格d32.00毫米mm初选滚珠丝杠轴长度L2400.00毫米mm水平移动的80KG重的工作台,通通过过丝丝杠杠转转换换为等效旋转,转动惯量的J2值J20.00127公斤.米Kg.mJ2J2值值可可下下图图直直接接查查得得其其计计算算公公式式为为:
通通过过丝丝杠杠转转换换J2=m*Ph/(4*i)-J2=m*Ph/(4*i)-本本例例传传动动比比i=1i=1第3页滚珠丝杠轴每分钟的转速n匀500.00转/分r/minn匀=工作台移动速度(单位:
此此处处启启动动时时间间取取0.10.1秒秒启动时间t0.50秒s启动时间取0.10.5秒依据现场实际需求扭矩值来求步进电机的扭矩值T8.8牛顿.米N.mT=3*TL(力学相关的阻力力矩)+Ts(牛顿惯性运动学相关的从静止到动态的惯性阻力力矩)通通用用计计算算公公式式为为:
T=3*TLT=3*TL(力力学学相相关关的的阻阻力力力力矩矩)+Ts+Ts(牛牛顿顿惯惯性性运运动动学学相相关关的的从从静静止止到到动动态态的的惯惯性性阻阻力力力力矩矩)电机功率P0.46千瓦KwT=P*9550/n匀通通用用计计算算公公式式为为:
对对移移动动P=F*VP=F*V匀匀/1000/100033、切切削削阻阻力力值值计计算算:
项项目目符符号号数数值值单单位位单单位位符符号号计计算算公公式式说说明明进给切削力计算方法一:
电主轴扭矩:
T66牛.米N.M铣床飞刀常用直径:
d0.1米M进给切削力:
F11320牛NT=F1*d/2-即(力矩=力*力臂)铣床立铣刀常用直径:
d0.02米M进给切削力:
F1-16600牛NT=F1*d/2-即(力矩=力*力臂)同时:
按常用立铣刀直径20;
总长100;
刃长20;
夹持长度20进行变形比强度值1200分之一;
加力6600牛顿核验结果为:
有限元变形比值为:
总长100/变形值0.616=166;
所以远小于1200/166=7.22倍;
故受力值最大刀具允许为:
6600/7.22=914牛顿-再将力值914牛,放入有限元内结果为:
总长100/变形值0.085=1176倍-接近1200倍所以,该立铣刀直径20最大允许切削受力力值为914牛-而不允许6600牛。
进给切削力计算方法二:
垂直安装丝杠时进给电机功率:
P0.15千瓦KW见上:
实际所需电机加工功率为1/3水平安装丝杠时进给电机功率:
实际所需电机加工功率为1/3进给速度V5米/分M/min公司要求本次设计X-Y-Z三轴的最高空载或工作进给速度均为5米/分。
d/2F100飞刀T工件滚珠丝杠进给第4页垂直安装丝杠时进给切削力:
F21778.958349牛NF=60*P*1000/V水平安装丝杠时进给切削力:
F21844.859379牛NF=60*P*1000/V综上切削力计算:
F1582.429689牛N取F1-F2两种方法的平均值设定最大与最小切削力Fmax1582.429689牛NFmax=FFmin237.3644534牛NFmin=Fx=0.15F4-14-1、垂垂直直安安装装进进给给丝丝杠杠轴轴移移动动时时向向所所受受全全部部阻阻力力值值Fh1Fh1计计算算:
项项目目符符号号数数值值单单位位单单位位符符号号计计算算公公式式说说明明垂直安装丝杠的进给机构上升时重力阻力值计算:
Fc11540.17牛NFc1=m1*g公式:
Fc1=由三维图:
设置单位:
米-千克-米查得体积*7850千克得:
进给机构上升时的总质量(千克)m1*重力加速度g值=m1*g垂直安装丝杠的进给机构上升时总质量值m1157千克Kg由三维图:
进给机构上升时的总质量(千克)m1重力加速度值g9.81米/秒M/s常数值垂直安装进给丝杠轴空载上升移动时向所受合计阻力值计算:
Fc21583.606667牛NFc2=重力阻力Fc1+加速上升所需加速力Fj=Fc1+Fj垂直安装进给丝杠轴空载上升加速移动时向所需力值计算:
Fj43.43666667牛NFj=m1*a=m1*(V/t)进给加工速度V0.083米/秒M/s公司要求本次设计X-Y-Z三轴的最高空载或工作进给速度均为5米/分。
进给速度5米/分=5米/60秒=0.0833米/秒进给加速启动时间t0.3秒s该电控启动时间通常取为:
0.1-0.5秒。
垂直安装进给丝杠轴向下切割移动时向所受合计阻力值计算:
Fs21582.429689牛NFs2=其上最大切削力Fmax-(此处下刀加速度a与重力加速度g值作用相互抵消,故均不再考虑)垂直安装进给丝杠轴移动时向所受合计阻力值Fh1计算:
Fh11583.606667牛NFh1=Fc2与Fs2俩种计算结果中取较大值。
4-24-2、水水平平安安装装进进给给丝丝杠杠轴轴移移动动时时向向所所受受全全部部阻阻力力值值Fh2Fh2计计算算:
项项目目符符号号数数值值单单位位单单位位符符号号计计算算公公式式说说明明水平安装丝杠的进给机构水平移动时重力产生的摩擦阻力值计算:
Fs1245.25牛NFs1=m2*g*Fs1=由三维图:
进给机构水平移动时的总质量(千克)m2*重力加速度g值*导轨摩擦系数值=m2*g*水平安装丝杠的进给机构水平移动时总质量值m2500千克Kg由三维图查得进给机构水平移动的总重质量(千克)m2Fh1=Fc2与Fs2俩种计算结果中取较大值。
Fc2=重力阻力Fc1+加速上升所需加速力Fj(重力阻力Fc1=m1*g;
加速力Fj=m1*a=m1*(V/t)Fmax=最大切削力重力加速度值g9.81米/秒M/s常数值导轨摩擦系数值0.05对滚动导轨取值为:
0.1-0.01对滑动导轨取值为:
0.1-0.45水平安装进给丝杠轴水平移动时所受合计阻力值计算:
Fs2383.583牛NFs2=Fs1+Fj=m2*g*+m*a=m2*g*+m2*(V/t)第5页水平安装进给丝杠轴空载水平加速移动时向所需力值计算:
Fj138.333牛NFj=m2*a=m2*(V/t)进给加工速度V0.083米/秒M/s公司要求本次设计X-Y-Z三轴的最高空载或工作进给速度均为5米/分。
水平安装进给丝杠轴水平移动切割时所受合计阻力值计算:
Fs31827.679689牛NFs3=Fs1+最大切削力Fmax水平安装进给丝杠轴移动时向所受合计阻力值Fh2计算:
Fh21827.680牛NFh2=Fs2与Fs3俩种计算结果中取较大值。
5-15-1、垂垂直直安安装装进进给给丝丝杠杠轴轴移移动动时时当当量量载载荷荷:
计计算算:
项项目目符符号号数数值值单单位位单单位位符符号号计计算算公公式式说说明明最大力值Fmax11583.606667牛NFmax1=Fh1最小力值Fmin1237.541牛NFmin1=0.15*Fh1当量力值Fm11134.918111牛NFm1=(2Fmax1+Fmin1)/3(参考机械手册第三卷12-45页)5-25-2、水水平平安安装装进进给给丝丝杠杠轴轴移移动动时时当当量量载载荷荷:
项项目目符符号号数数值值单单位位单单位位符符号号计计算算公公式式说说明明最大力值Fmax21827.679689牛NFmax2=Fh2最小力值Fmin2274.1519534牛NFmin2=0.15*Fh2当量力值Fm21309.837111牛NFm2=(2Fmax2+Fmin2)/3(参考机械手册第三卷12-45页)6-16-1、垂垂直直安安装装进进给给丝丝杠杠轴轴当当量量转转速速:
项项目目符符号号数数值值单单位位单单位位符符号号计计算算公公式式说说明明最高转速值Nmax1500转/分r/minVmax=Nmax1*Ph25规格及以下的丝杠:
导程多为5-4mm=0.005-0.004m导程10mm滚珠丝杠或其他螺旋螺纹10mm螺距Ph10.00毫米mm举例为:
Ph=10mm进给加工速度Vmax5米/分M/min公司要求本次设计X-Y-Z三轴的最高空载或工作进给速度均为5米/分。
进给速度5米/分=5米/60秒=0.0833米/秒平均转速系数:
Cn0.35注:
中小型中载机床输入0.35,大型重载机床输入0.2当量转速值Nm1175转/分r/minNm1=Nmax1*Cn6-26-2、水水平平安安装装进进给给丝丝杠杠轴轴当当量量转转速速:
项项目目符符号号数数值值单单位位单单位位符符号号计计算算公公式式说说明明最高转速值Nmax2500转/分r/minVmax=Nmax1*Ph32规格及以上的丝杠:
导程多为10mm=0.01m导程10mm滚珠丝杠或其他螺旋螺纹10mm螺距Ph10.00毫米mm举例为:
中小型中载机床输入0.35,大型重载机床输入0.2当量转速值Nm1175转/分r/minNm2=Nmax2*Cn7-17-1、垂垂直直安安装装进进给给丝丝杠杠轴轴:
额额定定动动载载荷荷及及初初选选丝丝杠杠规规格格直直径径:
项项目目符符号号数数值值单单位位单单位位符符号号计计算算公公式式说说明明第6页精度系数:
a0.9丝杠选用精度系数表精度等级1,2,34,57a1.00.90.8可靠性系数:
c0.62可靠性系数表可靠性/%9095969798c10.620.530.440.33载荷性质系数:
w1.5载荷性质系数表载荷性质无冲击(很平稳)轻微冲击w11.21.21.5预加载荷系数:
e4.5预加载荷系数:
表预加载荷类型轻预载中预载e6.74.5各类机械预期工作寿命Lh15000.0小时h预期工作寿命:
表普通机械500010000精密机床普通机床1000020000测试机械数控机床20000航空机械额定动载荷(无预载):
Cam16805.39牛NCam=fwFm1(60Nm1Lh)1/3/100fafcCam=Cam与Cam俩种计算结果中取较大值额定动载荷(有预载):
Cam7126.23牛NCam=feFmax额定动载荷:
Cam16805.39牛N选上述两项最大的一项根据额定动载荷:
按汉江丝杠样本初选丝杠规格直径为d032.00毫米mm7-27-2、水水平平安安装装进进给给丝丝杠杠轴轴:
项项目目符符号号数数值值单单位位单单位位符符号号计计算算公公式式说说明明精度系数:
Cam19395.52牛NCam=fwFm2(60Nm2Lh)1/3/100fafcCam=Cam与Cam俩种计算结果中取较大值额定动载荷(有预载):
Cam8224.56NCam=feFmax额定动载荷:
Cam19395.52N选上述两项最大的一项根据额定动载荷:
按汉江丝杠样本初选丝杠规格直径为d032.00毫米mm8-18-1、垂垂直直安安装装进进给给丝丝杠杠轴轴:
按按精精度度要要求求及及受受力力估估算算丝丝杠杠底底径径:
项项目目符符号号数数值值单单位位单单位位符符号号计计算算公公式式说说明明全行程定位精度:
m70.0微米mm=IT值/4=(IT8级-基本尺寸2000-2500)/4=280m/4=70m参考机械手册第一卷2-94-98页,按铣床最高加工精度IT8级,基本尺寸2000-2500,公差允许值280的1/4=70m重复精度:
m35.0微米mm=0.5*m第7页丝杠允许的最大轴向变形:
mm8.8微米mm=重复精度m/4m选上述两项m-m中的最小的一项m17.5微米mm=全行程定位精度m/4m8.8微米mm选上述两项m-m中的最小的一项滚珠丝杠两轴支点间距离:
L1700.00毫米mmL1=其
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 滚珠 步进 电机 扭矩 轴承 计算 37 excel 自动 表格