2 超声波测量结合面原理及试验台搭建
?P?La?dr???10?4??m?21/4?246?320????10?4??19.9?21/4? 3.35(mm)
(2-16)
参照SFS01620的尺寸表，dr=12.2mm满足条件 （b）允许转速的确认
尺寸表中的允许转速为3000/min，由于电机的最高转速为3000/min，为此，其实际转速小于允许转速
（c）寿命确认
平均负载Fm、平均转速Nm
根据轴向负载的计算，转速N1和时间ti为（加速时间1、4）
F1?246(N)N1?n3000??1500(min?1)22 (2-17)
（匀速时2、5）
F2?6(N)N2?3000(min?1)tb?2?t2?t3?0.65(s)（减速时3、6）
F3?234(N)N3?1500(min?1)tc?2?t3?t6?0.75(s)表格 2-1 轴向负载转速
运转条件 1、4 2、5 3、6
根据公式
轴向负载 F1=246 F2=6 F3=234
转速 N1=1500 N2=3000 N3=1500
使用时间 Ta=0.75 tb=0.65 Tc=0.75
19
机器人结构分析与综合
?F13?N1?ta?F23?N2?tb?F33?N3?tc?Fm??(2-18) ?N?t?N?t?N?t1a1a1a?? =195（N）
N1?ta?N2?tb?N3?tc(2-19) tNm?1200(min?1) Nm?1/3寿命计算
SFS01620为Ca=3870N，根据公式：
3L?Ca?16t???F?f???10 mw?60Nm3L?3870?1t???195?1.2???60?1200?106 Lt?62800满足要求寿命25000h d）确认适合要求性能的项目 （a）精度和间隙的确认 根据尺寸表及导程精度许可值 算出精度等级C5；
ep??0.035/800(mm)vu?0.025(mm)
满足要求的定位精度±0.10/700mm，间隙的检查 （b） 驱动扭矩的确认
要求型号如下：电机转速3000/min,到达最高速度时间0.25s以下 负载（电机轴换算）
根据公式算出滚珠丝杠各部分惯性矩，这里，Y为密度（丝杠轴）
J?y?34B??32D?L???7.8?1032?1.54?80 20
(2-20) (2-21)
2 超声波测量结合面原理及试验台搭建
JB?0.31(kg?cm2)
可动部分惯性矩（如公式2-22所示）：
JW?m?(122)?60?()2 (2-22) 2?2?JW?6.1(kg?cm2) 联轴器惯性矩：
Jc?0.25(kg?cm2)（全体）
假设
滚珠丝杠的惯性矩Jl为
JL?JB?JW?JC (2-23) JL?0.31?6.1?0.25JL?6.7?10(kg?m)驱动扭矩计算：
使用SFS01620推荐的支撑单元，小型机器/轻负载用ABK12-01，电机的惯性矩为
?42
JW=3.1(kg?m2)=3.1?10?4(kg?m2)
（匀速时）
抵抗外部负载并驱动滚珠丝杠匀速运转的必要地扭矩T1可根据公式推算出
T1?Ta?Tpmax?Tu
（2-24）
这里，Ta为匀速驱动扭矩，Tpmax为动态摩擦扭矩的上限值，Tu为支撑轴承摩擦扭矩，根据尺寸表，Tpmax=7.8（N.cm）Tu=2.1（N.cm）
Ta?Fa?1 （2-25） 2??1
匀速时的驱动扭矩T单
T1?Fa?1 ?Tpmax?Ta （2-26）
2???1 21
机器人结构分析与综合
6?2?7.8?2.1 2??0.9T1?12(N?cm)?0.12(N?m)T1?（加速时）
抵抗轴向负载并加减速驱动滚珠丝杠时必要的驱动扭矩可根据以下公式推算出：
T2?T1?J?2??n （2-27） 60t1T2??n2?T1?(JL?JM)?60t1T(6.7?10?4?3.1?10?4)2??30002?0.12?60?0.25
T2?1.35(N?m)（减速时）
T2?T1?J?2??n60t 3T2?T1?(J??nL?JM)?260t3T?42??30002?0.12?(6.7?10?4?3.1?10)60?0.25
T2??1.11(N?m) 选定条件如下： 最高转速?3000/min
电机的额定扭矩TM?Trms(N?m)(Trms:实效扭矩） 电机的转动惯量JM?JL/3以上 根据以上条件选定以下AC电机 电机型号
额定输出 WM?300W( )最高转速N1M?3000(min?）
22
2-28） 2-29）
2-30） （电机的选定 （ （2 超声波测量结合面原理及试验台搭建
额定扭矩TM?1(N?m)?1?102(N?cm) 2转动惯量
JM?3.1?10?4(kg?m)J2M?3.1(kg?cm)
对扭矩实效值的检查：
利用以下公式可求出实际运行扭矩Trms
2T?T2?ta?T21?t2b?T2?tcrmst T?1.352?0.75?0.122?0.55?1.112?0.75rms3.5Trms?0.81
满足TM?Trms 启动时间确认：
达到最高速度所需的时间可以用以下公式。即：
T'M?2?TM tJL?JM)?2??na?(?T'?1.4M?T1?(6.7?10?4t?3.1?10?4)?2??3000a??2?1?0.12??60?1.4
ta?0.23要求型号满足0.25sec以下。 e）结论
根据以上分析，确定选用TBI -SFS01620。 （3）直线导轨校核
初步选用品牌：TBI-BGXS15-H级。
基本额定动负荷：C=473Kn 基本额定静负荷：C0=996kN
2-31）2-32）2-33）
23
（ （ （