摘要：以實(shí)際需求為基礎(chǔ)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中實(shí)際遇到的X-Z兩軸系統(tǒng)機(jī)型物理模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，對(duì)直線產(chǎn)品需求進(jìn)行計(jì)算選型，提供伺服電機(jī)、行星減速機(jī)、電機(jī)座、絲杠支撐座、絲杠、導(dǎo)軌的選型。計(jì)算選型中有很多趨于安全的簡(jiǎn)化，使計(jì)算更安全，更具有可操作性。
關(guān)鍵詞：直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠、伺服電機(jī)、絲杠支撐座、電機(jī)支撐座。
一、水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)
負(fù)載重量：800kg；
速度：40mm/s；
重復(fù)精度：0.05mm
（一）導(dǎo)軌選型：
采用雙軌道，4滑塊的形式，每個(gè)滑塊負(fù)載約為200kg，由于沒(méi)有給出具體的使用壽命要求，試選滑塊的基本動(dòng)額定負(fù)荷是實(shí)際負(fù)載的5倍，則滑塊的基本動(dòng)額定負(fù)荷要求，大于1000kg，根據(jù)這個(gè)值，選擇直線導(dǎo)軌。
導(dǎo)軌型號(hào)：HGH20CA2R1240ZAC 2根；（導(dǎo)軌長(zhǎng)度可按照機(jī)械設(shè)計(jì)調(diào)整。）
（二）絲杠選型：
1、加速時(shí)間預(yù)設(shè)0.2s則加速度：
a=0.04/0.2=0.2m/s^2
2、軸向力：F=MGμ+Ma=800*9.8*0.1+800*0.2=944N
根據(jù)軸線力，選擇絲杠，絲杠基本動(dòng)負(fù)荷是負(fù)載8倍。
絲杠型號(hào)：R20-5T4-FSI-800-1000-0.05 （HIWIN）
推薦絲杠支撐座：FK15、BF15 （華準(zhǔn)）
（三）電機(jī)選型：
1、計(jì)算絲杠所需扭矩：T*2000*3.14=944*5
T=0.75nm;
2、計(jì)算系統(tǒng)慣量：
系統(tǒng)慣量：J=6.35KG;
根據(jù)扭矩判斷，伺服電機(jī)的功率在400W就能滿足要求，但是慣量不能滿足要求，引入行星減速機(jī)：速比5，
則等效慣量：J1=6.35/5^2=0.254(KG.CM^2)
推薦伺服電機(jī)：ECMA-C10604RS （臺(tái)達(dá)）
推薦減速機(jī)：AB060-5-S2-P2/60 （上海漣恒）
推薦電機(jī)座：M60D+FK15 （華準(zhǔn)）
推薦聯(lián)軸器：LC-A-305SA-16B-12B （龍創(chuàng)）
二、垂直提升機(jī)構(gòu)
提升重量1800kg；負(fù)載有偏心。
（一）、導(dǎo)軌選型：
1、重心偏心估算，前后方向：偏心300mm;左右方向：偏心1000mm；
2、則前后偏心產(chǎn)生的扭矩：1800*9.8*0.3=5292Nm；
3、偏心導(dǎo)致的滑塊復(fù)負(fù)載為，滑塊的間距：820mm
F*0.82=5292
F1=6435N，上面的滑塊受拉力，下面的滑塊受壓力。
4、左右偏心產(chǎn)生的扭矩：1800*9.8*1=17640Nm;
5、偏心導(dǎo)致的滑塊負(fù)載：F*0.82=17640
F2=21512N
6、滑塊受力標(biāo)量相加：F=F1+F2=6435+21512=27947N
由于上下各有2個(gè)滑塊受力，理論上靠近偏心一側(cè)的滑塊受力更大，但是分析比較復(fù)雜，我們簡(jiǎn)化計(jì)算，預(yù)留大一點(diǎn)的安全系數(shù)。則單個(gè)滑塊的受力為：13974N
7、滑塊系數(shù)取值7倍，F(xiàn)=13974*6=83844N則推薦滑塊
推薦導(dǎo)軌：HGW55CC2R2260ZAC 2根（導(dǎo)軌長(zhǎng)度可按照機(jī)械設(shè)計(jì)調(diào)整。）
（二）絲杠選型：
1、軸向力：F=Mg+F*μ+Ma=1800*9.8+27947*0.1+1800*0.2
F=20795N
根據(jù)軸向力，選擇絲杠：R50-10T4-FSI-1500-1800-0.05 （HIWIN）
絲杠支撐座：FK40、FF40 （華準(zhǔn)）
（三）電機(jī)選型：
1、絲杠需要扭矩：
T*2000*3.14=20795*10
T=33Nm
2、計(jì)算絲杠轉(zhuǎn)速：40*60/10=240rpm
推薦減速比：i=7
則電機(jī)的轉(zhuǎn)速：240*7=1680rpm，建議選擇2000rpm額定轉(zhuǎn)速的中慣量電機(jī)：電機(jī)扭矩大于：33/7=4.7NM
3、推薦電機(jī)：ECMA-E11315SS ?。ㄅ_(tái)達(dá)）
4、推薦減速機(jī)：AB115-7-S2-P2/130 （上海漣恒）
5、推薦聯(lián)軸器：LC-A-060DA-32B-35B （龍創(chuàng)）
6、慣量校核：略。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，垂直提升絲杠機(jī)構(gòu)，扭矩夠了，慣量都足夠。
以上，供參考！
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