变位机设计计算

变位机计算说明书

TRP-D200H

济南时代试金试验机有限公司

目录

1. 翻转台的电机与减速机选型计算 (1)

2. 旋转台的电机与减速机选型计算 (8)

1. 翻转台的电机与减速机选型计算

1.1 翻转台的电机计算

由SE 可以计算出翻转台的质量为116.3Kg ，则翻转台的转动惯量为：（自身）

2

2

2235684.207.01166.2m Kg m Kg m a J J Y ?≈?=?+=+=翻

其中：Y J -为翻转台绕自身轴线的转动惯量，单位：Kgm 2

m-为翻转台的质量，单位：Kg

a- 为翻转台质心与转动中心的距离，单位：m

参照安川变位机翻转台的转动惯量，将本次设计翻转惯量定为50 Kgm2。 假定变位机上安放一200Kg 的圆环筒工件，圆筒外径R=0.5m ，内径r=0.44m ，由圆筒的惯量计算公式可计算该圆筒的高度，即h ，如图1.1.1：

()[]

()[]

2

2222

222148.0220022.025.0312200350148.02312?

?? ??++++=-??

?

??++++=h h h m h r R m J 圆筒

其中：m-为圆筒的质量，单位：Kg R-为圆筒的外径，单位：m r- 为圆筒的内径，单位：m

0．148m-为变位工作台面到翻转中心的距离 整理可得：

01.376.297.662=-+h h

解得：h=0.56m

图1.1.1 翻转台回转示意图

则翻转台的重心位置(假定其它质量分布均匀)：

()()[]

mm

30.0316

12.01.73.95.8065.086148.0256.0200=?++-?++?

根据设计任务书，翻转台的转动速度为115°/s ，假定加翻转台加、减速时间均为0.6s ，翻转角度180°，则角加速度为：速度时间曲线如图1.1.2：

s

rad 345.3180

6.0115=?=πε

图1.1.2 速度时间曲线图

图1.1.3 力矩时间曲线图

匀速阶段转动角度：

?

=

?

?

?

-

?111

2

115

2

6.0

180

,

匀速阶段转动时间：

s

97

.0

115

111=

翻转台加、减速时的力矩：如图1.1.3

m N Gr

J M G ?=?+?=+=64130.02/3160345.3503,1ε 翻转台匀速时的力矩：

r G J M G θεcos 2+=，

当?=?=5.342/1156.0θ 时力矩最大m N M ?=390max 2。 则翻转台的平均力矩：

m N M m N M m N M N M ?=?=?=?=599195195m 599322211

()

m

N t t t M t M t M t M f ?=?+?=

++?+?+?=46417

.2195485.05996.02223

212

3

32

222

11

均

平均角速度：

s f /45.118017.2180=?=

π

ω均

翻转台的电机功率：

w

M W f f f 67345.1464=?=?=均均ω

考虑传动效率，

初选山洋伺服电机EMG-10ASA24,功率为1千瓦。

该电机的额定转矩为5.7Nm ，该轴的减速比为1i =153，则电机轴处实际的转

矩为：Nm

Nm i M f 7.503.3153/4641

≤==均

。

则该电机合适。

1.2 翻转台减速机选型计算

(1)通过前面计算电机功率时得到该轴减速机的的最大转矩为T1=599

m N ?平均转矩T2=195m N ?停止时最大转矩T3=599m N ?。

t1=t3=0.6s,t2=0.97 s.N1=N3=9r/min,N2=19r/min 其中t1,t3为加减速时的时间，t2为匀速时的时间；

N1,N3为加减速时的输出转速，N2为匀速时的输出转速；如图

2.2.1

图2.2.1 转速时间曲线

将以上数值代入平均负载转矩公式：

Nm N

t N t N t T N t T N t T N t T m 4209

6.0199

7.096.096.01997.096.03

213

103

103

103

103

103

3

2

2

1

1

3

103

3

3102

2

3101

1

599

195599=?+?+???+??+??=

?+?+???+??+??=

平均输出转速：

min

/5.136.097.06.09

6.0199

7.096.03

213

32211r t t t N t N t N t N m =++?+?+?=

++?+?+?=

根据RV 减速机的额定表，暂选定RV 减速机型号为 RV-40E

(2)计算减速机的寿命是否满足要求规格值：

h h T T N N K Lh m o m o 600062574204125.131560003

103

10

≥=??

?

???

=???

? ????

=

其中：Lh 为所求寿命时间h Nm 为平均输出转速r/min Tm 为平均负载转矩Nm No 额定输出转速r/min To 定额转矩Nm (3)确认输出转速

最高转速19r/min ≤60 r/min 。 (4)确认起动停止时转矩 T1max=T3max=641Nm ≤1029 Nm 。 (5)确认主轴承的承受能力: ① 确认弯矩刚性 W1=1580N,W2=0N L1=255mm,L2=66mm 。

分）分）(1(43.010*******

025********

2211≤=??+?=

?+=t M l W l W θ

② 确认负载弯矩 L2= L1+b-a =255+143.7-29.6 =369.1mm

{}Nm

Nm l W l W M c 16662.5833691.015801000/3221≤=?=+=

则选定该轴的减速机型号为： RV-40E-153-B-B 满足要求。

2旋转台的电机与减速机选型计算

2.1旋转台的电机计算

如图2.1.1：

如图2.1.1 旋转台回转示意图

由SE可以计算出旋转台的质量为79.5Kg，据安川变位机，旋转台的转动惯量为17 Kgm2。根据设计任务书，旋转台的转动速度为115°/s，假定加旋转台加、减速时间均为0.6s，旋转角度180°，则角加速度为：

图2.1.2 速度时间曲线图

图2.1.3 力矩时间曲线图

s

rad 345.3180

6.0115=?=πε

匀速阶段转动角度： ?

=???-?111211526.0180, 匀速阶段转动时间：s

97.0115111=

速度时间曲线如图2.1.2。 旋转台加、减速时的力矩：

m N Gr

J M G ?=?+?=+=2.406125.02795345.3173,1ε 旋转台匀速时的力矩：

r G J M G θεcos 2+=，

当?=?=5.342/1156.0θ 时力矩最大m N M ?=288max 2。 力矩时间曲线如图2.1.3。

则旋转台的平均力矩：

m N M m N M m N M N M ?=?=?=?=5.375144144m 5.375322211

()

m

N t t t M t M t M t M f ?=?+?=

++?+?+?=29517

.2144485.05.3756.02223

212

332

222

11

均

平均角速度：

s f /45.118017.2180=?=

π

ω均

旋转台的电机功率：

w

M W f f f 3.428=?=均均ω

初选山洋伺服电机EMG-10ASA22，功率为1000瓦。

该电机的额定转矩为2.6Nm ，该轴的减速比为1i =153，则电机轴处实际的转

矩为：Nm

Nm i M f 6.2928.1153/2951

≤==均

。

则该电机合适。

2.2 旋转台减速机选型计算

(1)通过前面计算电机功率时得到该轴减速机的的最大转矩为T1=375.5

m N ?平均转矩T2=144m N ?停止时最大转矩T3=375.5m N ?。

t1=t3=0.6s,t2=0.97 s.N1=N3=9r/min,N2=19r/min 其中t1,t3为加减速时的时间，t2为匀速时的时间；

N1,N3为加减速时的输出转速，N2为匀速时的输出转速；如图2.2.1

图2.2.1 转速时间曲线

将以上数值代入平均负载转矩公式：

Nm N

t N t N t T N t T N t T N t T m 3.2679

6.0199

7.096.096.01997.096.03

213

103

103

103

103

103

3

2

2

1

1

3

103

3

3102

2

3101

1

5

.3751445.375=?+?+???+??+??=

?+?+???+??+??=

平均输出转速：

min

/5.136.097.06.09

6.0199

7.096.03

213

32211r t t t N t N t N t N m =++?+?+?=

++?+?+?=

根据RV 减速机的额定表，暂选定RV 减速机型号为 RV-40E

(2)计算减速机的寿命是否满足要求规格值：

h h T T N N K Lh m o m o 6000277953.2674125.131560003

10

3

10≥=??

?

???

=????

????= 其中：Lh 为所求寿命时间h Nm 为平均输出转速r/min Tm 为平均负载转矩Nm No 额定输出转速r/min To 定额转矩Nm (3)确认输出转速

最高转速19r/min ≤60 r/min 。 (4)确认起动停止时转矩

T1max=T3max=406.2Nm ≤1029 Nm 。 (5)确认主轴承的承受能力: ① 确认弯矩刚性 W1=0N,W2=2795N L1=255mm,L2=125mm 。

分）分）(1(375.010009311252795103

2211≤=??=

?+=t M l W l W θ ② 确认负载弯矩 L3= 125mm

{}Nm

Nm l W l W M c 16663.349125.027951000/3221≤=?=+=

则选定该轴的减速机型号为： RV-40E-153-B-B 满足要求。