下的最大速度为最大允许工作频率
(m/min),系统脉冲当量为 为:
(mm),则步进电机在工作负载情况下的
= (3-5)
2.3 传动和执行件的选择 2.3.1丝杠螺母副
(1).主要确定丝杠的外径d,及长度,选择螺纹的类型,牙型角β,计算出螺纹中径d2,螺纹升角φ,定出螺距P,求出螺纹导程S。可用下式进行计算
螺纹升角φ: (3-6)
式中 ----螺纹数,一般取 =1
----螺距
导程
则
再利用下式计算出丝杠的质量,以及螺母的质量。
(2). 电动机启动、加速时的负载扭矩
通过下式计算出电动机启动、加速时的负载扭矩:
(3-7)
式中 ---
----丝杠的转动惯量
(3-8)
此公式也用来计算齿轮等圆形零件的转动惯量
------由电机轴到丝杠一级齿轮减速器的传动比,
-----丝杠上的齿轮的转动惯量
-----丝杠启动的角加速度
-----电机轴上齿轮的转动惯量
-----电机启动的角加速度
-----螺母作用在丝杠上的扭矩
其中, =/
式中 -----螺母的线加速度
=S
-----螺母与丝杠间的磨擦系数,一般取=0.1---0.3
还要计算出夹紧力对丝杠的扭矩:
(3-9)
式中 F------夹紧力
将折算到电机轴上去:
(3).丝杠及轴类零件的强度校核:
轴类零件的强度校核可以依据下式来进行计算
(3-10)
(3-11)
式中 ------轴传递的功率(kW)
------扭应力(MPa)
-----轴的抗扭截面系数()
------轴的转速(r/min)
C-------常数,见表3-2
-----许用应力(MPa),见表3-2
-----零件中的最小直径(mm)
T--------轴承受的转矩,T=P*9.55*1000000/n
表2.1 轴常用的几种材料的及C值
40Cr,35SiMn, 轴的材料 Q235,20 35 45 38SiMnMo,2Cr13 /MPa C 12—20 160—135 20—30 135--118 30—40 118—106 40---52 106---98 2.3.2齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆
(1).关于齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆的设计,在《机械设计》第三版中有详细的说明,其中主要是确定它的几个重要的参数,如齿轮、齿条的分度圆直径、齿顶高等;蜗轮的分度圆直径、喉圆直径、齿根圆直径等。在选出电机后,还需要对这些传动件和运动件进行校核。
(2).多级变速机构转动惯量的折算
在选择摆动机构的驱动电机时,需要将摆臂、转塔、各级齿轮(或蜗轮)及其轮轴(或蜗杆)的转动惯量折算到电机轴上。转动惯量的折算:
(3-12)
式中 -----摆臂相对于腰部的转动惯量
-----腰部的转动惯量
-----与腰部相连的轴及其上的转筒的转动惯量
-----次级轮轴及其上的齿轮的转动惯量
-----电动机轴上的齿轮的转动惯量
式中 为摆臂的长度
-----轴1的质量,为半径
-----轴1上的齿轮质量,为
齿轮半径
以后的各级转动轮轴的转动惯量的计算方法,与的算法相同。上式是在不考虑机械
)中增加机械效率
效率的情况下进行的折算。若要考虑机械效率,则应在减速比(如因子(详见第四章的相关部分)。
2.3.3滚动轴承
滚动轴承的类型、尺寸和公差等级均已制定有国家标准,在机械设计中只需根据工作条件选择合适的轴承类型,尺寸和公差等级等,并进行轴承的组合结构设计。
按滚动轴承承受载荷的作用方向,常用轴承可分为三类,即径向接触轴承、向心角接触球轴承和轴向接触轴承。
在机械手的设计中,通常使用角接触球轴承、圆锥滚子轴承或深沟球轴承和推力球轴承的组合件。选择轴承要根据它所支承的轴的粗度(一般轴径的设计要先由计算的强度来确