机器人结构分析与综合
J1=W(1BP2?）?GL22x10 （2-6）
公式中，W是可动部分重量(Kg)，BP：丝杠螺距，GL：减速比。 d）计算转速
根据移动距离、加减速时间、匀速运动时间计算电机转速 e）计算转矩
（?W?F)?9.81BPTL=?(3)?GL （2-7）
2??10?:摩擦系数，BP:丝杠螺距（mm），W,W1：可动部分重量（Kg），W2：配重重量 GL:减速比，F:推力 上升时（垂直）
（（?+1）W1?W2)?9.81BPTL=?(3)?GL （2-8）
2??10下降时（垂直）
（（?-1）W1?W2)?9.81BPTL=?(3)?GL2??10 （2-9） 停止时（垂直）
（W?W2)?9.81BPTL=1?(3)?GL2??10（2-10）
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2 超声波测量结合面原理及试验台搭建
图 2-16 滚珠丝杠转矩计算
根据负载惯量和加减速时间、匀速运转时间计算所需的电机转矩 f）选择电机
选择满足3~5条件的电机 相关说明： （a）峰值转矩
运转过程中所需要的最大转矩，一般在加速阶段，转矩最大。而移动转矩、停止时的保持转矩是电机长时间运转所需的转矩
移动转矩计算公式如下所示：
Tf?P2??(?gW?F) （2-11）
W:质量(Kg)，?：机械效率 P：导程（m），?：摩擦因数，F:外力（N），g：重力加速度9.8（m/s2）
图 2-17 移动转矩计算
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（b）有效转矩
运转、停止全过程所需转矩的平方平均值的单位时间数值
Trms?Ta2?ta?Tf2?tb?Td2?tdtc (2-12)
Ta：加速时间转矩（N.M），ta：加速时间，tc：循环时间（s）,Tf：移动转矩(N.M)，
tb：匀速时间（s），Td减速转矩(N.M),td：减速时间（s）
根据最后的校核，本文选择：MSMD042P1
a）电机运转速度时间图像 b）扭矩时间图像
图 2-18 电机运行模式
（2）滚珠丝杠校核
a）工作条件 工作台重量 m1=40kg 搬送物重量m2=20kg 最大行程Smax=200mm
快进速度Vmax=1000mm/sec(60m/min) 定位精度±0.02/200mm（0.005mm/脉冲） 重复定位精度 ±0.015mm 要求寿命Lt=2500h（5年） 滑动面（滚动）u=0.01（摩擦系数）
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2 超声波测量结合面原理及试验台搭建
驱动电机 交流伺服电机（Nmax=3000/min） b）各基本参数的选定
（a）精度等级、轴向间隙的选定
根据滚珠丝杠的用途区分精度等级，精度等级可设为C5级
根据设计条件的重复定位精度为±0.015mm，及最小分解能力为0.005mm/脉冲，轴向间隙必须小于0.005mm
根据精度等级和间隙的组合，轴向间隙小于0.005mm者选定其精度等级为C5，轴向间隙为0mm（z间隙：预压）
（b）导程的选定
由交流电机的最高转速及工作台的快进速度来选择导程： l?Vmax1000?60??20（mm） (2-13) Nmax3000从导程l=20mm以上者选定导程 （c）丝杠轴外径的选定
根据标准滚珠丝杠的丝杠轴外径、导程及行程，导程在16mm以上的丝杠轴外径d为16~32mm，选定其中最小的16mm （d）行程的选定
根据标准滚珠丝杠的丝杠轴外径、导程及行程，轴径为16mm，导程为20mm时，可以满足最大行程为200mm的要求，故可从标准滚珠丝杠中选择，第一次选定结果如下：
轴径 16mm） 导程 20（mm） 行程 200（mm） 精度等级 C5 轴向间隙 Z
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机器人结构分析与综合
c）确认标准滚珠丝杠
从交货期和价格上考虑，从标准滚珠丝杠轴端完成品中选用 第一次备选：SFS01620 （a）基本的安全性确认 对第一次备选滚珠丝杠进行分析 许可轴向负载的确认 轴向负载的计算 加减速时的加速度为：
a1?Vmax1000??4000(mm/s2)?4(m/s2) (2-14) t10.25
轴向负载Fi为 （加速时1、4）
F1??(m1?m2)?g?(m1?m2)?a1 (2-15) F1?0.01?(40?20)?9.80665?(40?20)?4 F1?246(N) （匀速时2、5）
F2??(m1?m2)?g?0.01?(40?20)?6(N)
（减速时3、6）
F3???(m1?m2)?g?(m1?m2)?a1F1??0.01?(40?20)?9.80665?(40?20)?4 F1?234(N)压曲负载计算：
下面以TBI的安装间距离La=320mm，工作台的最大轴向负载P=246（N）来进行分析，轴承支持构造（固定-支持），因螺母部为固定支持，根据负载方向安装条件为固定-固定，（系数m=19.9），根据公式：
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