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标题: 梯形丝杠顶升机构负载问题 [打印本页]

作者: Dreaming___snai 时间: 2023-12-25 16:04
标题: 梯形丝杠顶升机构负载问题
下图为一种AGV常用顶升机构，螺母安装在底盘上，有定位止口
现各零部件选型如下:
1、伺服电机200瓦，额定扭矩0.64NM，配行星减速机速比20
2、梯形丝杠直径40，导程6mm
3、主动齿轮和从动齿轮齿数一样
我自己计算的丝杠效率是25%（仅做参考），请大家帮我分析一下，这个配置下它的最大顶升负载有多少？

作者: 呵呵hahei 时间: 2023-12-25 16:21
坐等大佬

作者: pengzhiping 时间: 2023-12-25 16:23
螺距和上升速度给一下

这样就可以计算

作者: Dreaming___snai 时间: 2023-12-25 16:41

pengzhiping 发表于 2023-12-25 16:23
螺距和上升速度给一下

这样就可以计算

螺距是6mm，速度可调，就按12mm/s吧

作者: DaedraMech 时间: 2023-12-25 16:43
匀速运行状态下：
由F·dh=η·τ·dθ
得F=η·τ/(dh/dθ)
其中：
η为整个传动链的机械效率（包括你的齿轮、轴承、减速机等），假设取15%；
τ取电机额定转矩640mNm；
dh/dθ为电机转动单位弧度使负载提升的高度，其值为：
dh/dθ=6/(2Π·20)=0.047746mm/rad
于是F=0.15·640/0.0477=2010.6N

作者: 喂我袋盐 时间: 2023-12-25 17:01
3个梯形丝杆？不怕憋死？

作者: Dreaming___snai 时间: 2023-12-25 17:10

喂我袋盐发表于 2023-12-25 17:01
3个梯形丝杆？不怕憋死？

结构没问题，如果安装基准面加工精度不够的话可能会憋

作者: 喂我袋盐 时间: 2023-12-25 17:12

Dreaming___snai 发表于 2023-12-25 17:10
结构没问题，如果安装基准面加工精度不够的话可能会憋

磨损之后呢

作者: Dreaming___snai 时间: 2023-12-25 17:20

喂我袋盐发表于 2023-12-25 17:12
磨损之后呢

是铜螺母磨损吗？首先这种结构用在AGV小车上，动作频率很低；其次是用在竖直举升，相当于有预压或者堪称背压，磨损后也不会出现晃动问题；再者铜螺母的磨损是不可避免的，如果磨损比较严重影响功能性了就更换螺母就行了

作者: Dreaming___snai 时间: 2023-12-25 17:29

DaedraMech 发表于 2023-12-25 16:43
匀速运行状态下：
由F·dh=η·τ·dθ
得F=η·τ/(dh/dθ)

您这是从做功的角度计算的，跟我用扭矩计算的差不多，我设计举升力就是200公斤

作者: DaedraMech 时间: 2023-12-25 17:35
本帖最后由 DaedraMech 于 2023-12-25 17:37 编辑

Dreaming___snai 发表于 2023-12-25 17:29
您这是从做功的角度计算的，跟我用扭矩计算的差不多，我设计举升力就是200公斤

是的，另外我比较感兴趣的是，一组丝杆螺母的效率很容易获知，减速机+丝杆螺母“串联”使用作为一个整体的效率也可以通过连乘计算；但3组丝杆螺母“并联”使用时，其作为一个整体，效率要如何计算呢？

作者: 及上开 时间: 2023-12-25 18:36
0.64*20*2*3.14/0.006*0.25=3349.3N

作者: Dreaming___snai 时间: 2023-12-25 23:04

DaedraMech 发表于 2023-12-25 17:35
是的，另外我比较感兴趣的是，一组丝杆螺母的效率很容易获知，减速机+丝杆螺母“串联”使用作为一个整体 ...

明确告诉您，事实证明，效率大幅降低

作者: Dreaming___snai 时间: 2023-12-25 23:06

及上开发表于 2023-12-25 18:36
0.64*20*2*3.14/0.006*0.25=3349.3N

没毛病，开始我也是这么算的

作者: spf19910220 时间: 2023-12-26 10:26

及上开发表于 2023-12-25 18:36
0.64*20*2*3.14/0.006*0.25=3349.3N

老铁，敢不敢给个单位，做下说明

作者: 20080646 时间: 2023-12-26 10:43

spf19910220 发表于 2023-12-26 10:26
老铁，敢不敢给个单位，做下说明

电机扭矩*减速比*丝杆直径*3.14/丝杆导程*传动效率，其中丝杆直径*3.14/丝杆导程相当于丝杆的增力倍数。这样应该明白了吧？

作者: 20080646 时间: 2023-12-26 10:48
0.25的丝杆效率，不止吧

作者: Dreaming___snai 时间: 2023-12-26 11:01

20080646 发表于 2023-12-26 10:48
0.25的丝杆效率，不止吧

您是觉得高了还是低了？

作者: 20080646 时间: 2023-12-26 11:16

Dreaming___snai 发表于 2023-12-26 11:01
您是觉得高了还是低了？

低了

作者: Dreaming___snai 时间: 2023-12-26 11:18

20080646 发表于 2023-12-26 11:16
低了

带自锁的梯形丝杠效率值都很低，不会高于40%

作者: 中年大叔啦 时间: 2023-12-26 11:19

20080646 发表于 2023-12-26 11:16
低了

没有低吧，梯形丝杠效率差不多就这样了，滚珠丝杠效率才会比较高

作者: lcl2094 时间: 2023-12-26 15:46

20080646 发表于 2023-12-26 10:48
0.25的丝杆效率，不止吧

这个0.25不只是丝杆的效率，是整个系统的效率。如果单纯说丝杆效率0.25，我也会觉得低了。

作者: 喂我袋盐 时间: 2023-12-26 20:34

Dreaming___snai 发表于 2023-12-25 17:10
结构没问题，如果安装基准面加工精度不够的话可能会憋

不能中央一个顶升机构吗？看你的中央布置了一个电机。

作者: Dreaming___snai 时间: 2023-12-26 21:53

喂我袋盐发表于 2023-12-26 20:34
不能中央一个顶升机构吗？看你的中央布置了一个电机。

中间位置被占了，而且设计需要把载荷在底盘上分布开，不能集中于一点，这样的话整体刚性更好

作者: UG770880 时间: 2023-12-30 11:17

谢谢分享！

作者: oy666 时间: 2024-1-4 14:51
以下是AI计算结果：为了分析这个配置下的最大顶升负载，我们需要考虑以下几个关键因素：伺服电机的额定扭矩、行星减速机的速比、梯形丝杠的参数以及你提供的丝杠效率。下面我将逐步进行计算和分析。

1. 伺服电机和减速机
伺服电机额定扭矩：0.64 NM
行星减速机速比：20

经过减速机后，输出扭矩将放大20倍，即： (T_{\text{out}} = 0.64 , \text{NM} \times 20 = 12.8 , \text{NM})

2. 梯形丝杠
直径：40 mm
导程：6 mm
速度：12 mm/s

梯形丝杠的导程角 (\phi) 可以通过以下公式计算： (\tan(\phi) = \frac{\text{导程}}{\pi \times \text{直径}}) (\tan(\phi) = \frac{6 , \text{mm}}{\pi \times 40 , \text{mm}}) (\phi \approx 2.86^\circ) （这里我们使用了小角度近似，因为导程角很小）

然后，我们可以计算丝杠的传动效率。虽然你提供了25%作为参考，但这个值可能需要根据实际情况进行调整。传动效率受到多种因素的影响，包括丝杠的制造质量、润滑条件等。这里我们暂时接受你提供的25%作为传动效率。

3. 最大顶升负载计算

最大顶升负载 (F_{\text{max}}) 可以通过以下公式计算： (F_{\text{max}} = \frac{T_{\text{out}} \times \eta}{r}) 其中，(\eta) 是传动效率（0.25），(r) 是丝杠的半径（20 mm 或 0.02 m）。

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

因此，在这个配置下，最大顶升负载大约为1600 N。请注意，这个结果基于你提供的传动效率，实际应用中可能需要根据实际情况进行调整。同时，还需要考虑其他因素，如系统的刚性、稳定性以及可能的机械振动等。

作者: Dreaming___snai 时间: 2024-1-4 15:17

oy666 发表于 2024-1-4 14:51
以下是AI计算结果：为了分析这个配置下的最大顶升负载，我们需要考虑以下几个关键因素：伺服电机的额定扭矩 ...

大哥，复合型人才啊，程序也会写。但是这个力F的计算公式看不太明白，能用数学公式表达一下吗

作者: DaedraMech 时间: 2024-1-4 18:02

Dreaming___snai 发表于 2024-1-4 15:17
大哥，复合型人才啊，程序也会写。但是这个力F的计算公式看不太明白，能用数学公式表达一下吗

这里是LaTex代码，可以直接复制到word里进行LaTex公式转换：
(, 下载次数: 402)
下面是转换结果，显然AI对力学的理解还有待提高。。。
(, 下载次数: 411)

作者: Dreaming___snai 时间: 2024-1-5 09:19

DaedraMech 发表于 2024-1-4 18:02
这里是LaTex代码，可以直接复制到word里进行LaTex公式转换：

下面是转换结果，显然AI对力学的理解还有 ...

老哥，顶升负载力F的计算公式好像不对啊，F=T/r算出来的是丝杆的切向力，顶升力应该是F=（T*2Π）/Pb吧，Pb是螺距

作者: 汪元真110 时间: 2024-1-16 16:57

我感觉25%效率高了，因为梯形丝杆有自锁，一般带自锁效率低于30%，然后你三个丝杆，还有其他传动机构，效率更低，估计在20%或者更低

作者: Dreaming___snai 时间: 2024-1-16 17:18

汪元真110 发表于 2024-1-16 16:57
我感觉25%效率高了，因为梯形丝杆有自锁，一般带自锁效率低于30%，然后你三个丝杆，还有其他传动机构，效 ...

不过，实际中可能10%-15%

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