请教各位大佬 这种剪叉机构最低点推力怎么计算？

风魂8023

各位大佬，最近接到这种垂直剪叉机构设计，但最低点的启动力矩计算把小弟难住了

查过了一些资料和文献，发现都是斜着安装的或者水平安装的，，垂直的第一次见

下面计算方式是根据一些文献写的，但正常剪叉机构丝杆受力应该是和叉臂与水平面夹角有关，在最低点是力最大的时候，但我计算后结果是个定值

请教一下各位大佬  这种机构应该怎么计算丝杆受力？

垂直剪叉.rar (69.72 KB, 下载次数: 5)

2023-12-14 09:10 上传

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剪叉机构采用滚珠丝杆作为剪叉机构驱动。

1)    剪叉机构在极限载荷作用下，当床处于最低位置时，系统的驱动力输出最大，此条件为机构工作的极限状态。对剪叉机构进行受力分析，受力简图如下。

                              

由上图剪叉机构整体受力分析可得：

FAy = FEy  = Q/4

1

剪叉机构工作台及叉臂的受力情况如下，通过对机构整体及各个部件进行受力分析，并根据力平衡原理可得：

FAy  = FCy = FEy = FFy = Q/4	2
FBy = F’ By = F	3
FBx  = F’Bx = 0	4

根据力矩平衡原理，对A进行力矩平衡分析可得：

Fl cosθ= FCyL cosθ+ FByL*0.5  cosθ

5

其中θ为叉臂与工作台夹角，l（485mm）为D点到A点距离，L（720mm）为叉臂长度，则有上式可得：

驱动力

F = 36Q/25  = 5760 N

6

LatersM

驱动端移动1，看下输出端移动多少，这个就是出力的比例啦。
不要算，不要算，容易容易出错。

风魂8023

萝卜包呀 发表于 2023-12-15 11:00
你这电机座跟螺母座都得做铰链了，要随升降旋转，为啥这样设计，出于什么考虑

高度占用空间大，升降行程 ...

升降旋转的幅度不大，另外前一版本是丝杆平放类型，剪叉在最低点启动力矩太大

萝卜包呀

你这电机座跟螺母座都得做铰链了，要随升降旋转，为啥这样设计，出于什么考虑

高度占用空间大，升降行程有限，这点负载感觉丝杆平放都完全够用了

及上开

用剪刀叉机构得都是放大行程得，你这个直连得直接用导轨不好吗

DaedraMech

楼主我没理解错的话，你的电机座和螺母座应该是分别连接在两只叉杆上对吧？也就是说电机+滚珠丝杆组成的模组应该是保持竖直并和剪刀叉一起左右移动的。首先我们可以将这个机构的物理模型抽象出来，画成机构简图：




忽略能量损失的情况下，应用能量守恒可以知道丝杆顶升力（记为F）所做的功等于负载（记为G）提升的重力势能，于是有：G·dh = F·dx
我们记剪刀撑杆长度为L'，剪刀撑杆交叉点到丝杆顶撑位置的距离为L（易知这两个量都恒定不变），则可以得出：
dx = 2L·sin(θ+dθ) - 2L·sin(θ) = 2L·d(sinθ)
dh = L'·sin(θ+dθ) - L'·sin(θ) = L'·d(sinθ)
于是F = (L'/2L)·G
可以看出顶升力只与丝杆安装位置有关，与运行角度无关（而且可以看出，由于L'≥2L，该机构其实是个费力机构，可能不如常见的一些斜置的机构省力）
当然，我们分析的过程中忽略了能量损失，实际计算中应考虑到各运动副的效率、电机需要带动各构件的惯量进行启动加速等。
对于你之前遇到过的推杆斜置的剪刀叉，其G·dh与F·dx的变化趋势并不相同，因此没有这样特殊的规律


另外分析过程中也没有考虑到顶升模组自己和其他各杆件的重力势能，它们的变化趋势就不尽相同了，这也许是最终结果随角度变化的原因

风魂8023

风魂8023 发表于 2023-12-14 13:09
电机是固定在剪叉上的，应该不止重力？

电机-涡轮蜗杆升降坐  固定在图上黑色底座上，底座通过轴承和外侧剪叉连接

pengzhiping

一般都是对 交叉点 为原点 列 力矩图

凸轮机械手

用虚位移计算

SNT

我建议你换个行业