机械手扭矩计算

工作台和工件的规格        W  ：运动部件的质量=300 kg μ  ：摩擦系数=0.1 η    ：滚珠丝杠的效率=0.9 fg  ：导轨预紧力 0.05C=1490N                            滚珠丝杠的规格          D：轴径=32 mm L：轴长=1000 mm P：节距=10mm 1.电机轴上的负载力矩 F×P 2πη TL =                  + Tf F    : 工作台匀速移动所需的力 μ（W g +fg）=0.1×(300×9.8+1490) =443N P    ：节距=0.01m    Tf    :滚珠丝杠螺母的摩擦力矩 =0.045Nm 负载力矩TL = (443×0.01) / (2×π×0.9)+0.045=0.83 (Nm) 选型原则：负载力矩TL<电机扭矩Tm 满足要求   2.计算负载惯量                                                          圆柱体绕其中心轴回转的惯量按下式计算： 1 2 J =      mr2 （kg.m2） J    : 惯量（kg.m2） m    ：丝杠的质量（kg） r    ：丝杠半径（0.016m） 铁比重为7.8×103kg/m3 滚珠丝杠惯量：    Js= 0.5×7.8×103 (πr2 L) 0.0162=8.03×10-4kg.m2 直线运动件折算到转动件的惯量 J =  W×(P/2π)2  (kg.m2)                                W: 沿直线运动物体的重量(kg) P：节距=0.01m                            工作台折算到电机轴的惯量    Jw= 300 (0.01/2π) 2=7.6×10-4kg.m2 总负载惯量      JL= Js+ Jw=15.63×10-4 kg.m2 选型原则：JL ＜3Jm 满足要求   （若负载惯量JL＞电机惯量Jm的3倍时，控制特性会降低） 拟选电机规格 n 快速移动时的电机速度2000r/min ta 加速时间0.1 s Jm 电机的惯量14.59×10-4 kg.m2 Tm 电机额定扭矩 9.55Nm Tmax :电机最大扭矩 28.65Nm   3.加减速阶段的校核 通过    估算角加速度 TL  负载扭矩 JL  负载惯量 =(10-0.83)/( 14.59+15.63) ×104 =3034 rad/s2 可以得到0~2000r/min用时约70ms 实际加速时间 设为100ms标定所需加速扭矩  计算Ta =7.91Nm 选型原则： = + =8.74Nm < 电机最大扭矩28.65Nm 满足要求   加速时间对应的最大扭矩（后三栏可选）    (ms) 10 20 30 50 100 200 (Nm) 80.2 40.6 27.4 16.7 8.9 5.0               4. 计算力矩的均方根值 （频繁快速定位的机床必须检查加/减速电流是否会引起电机过热） To    ：停止时的力矩 设  Ta=7.91Nm  TL=To=0.83 Nm  t1= 0.1 s  t2=1s  t3=3s 计算Trms=0.93Nm 选型原则： Trms＜电机额定力矩0.9 Tm 满足要求   （如果Trms小于或等于电机静止时额定力矩的90%，选择的电机不会过热 则可以使用）