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標題: 我自己計算了畢業設計的一個工作機構的一下數據，求大神看看算的對不對 [打印本頁]

作者: 機械丶萌新 時間: 2020-4-17 22:23
標題: 我自己計算了畢業設計的一個工作機構的一下數據，求大神看看算的對不對
我的畢設是全自動拖把清洗機的結構設計，其中拖把清洗機構的設計思路是由電機直接帶動圓柱形的清洗輥筒在水中以大概10r/min的速度勻速旋轉，或者使用齒輪或V帶帶動輥筒旋轉，傳動簡圖和清洗輥筒的二維圖大概是這樣子的。現在卡在電機選型計算和各工作機構計算那里，我自己試著算了一下，不知道對不對，首先計算這個輥筒的轉動慣量：J=mr^2/2，因為輥筒建模獲得的質量m約等于46.1kg，最大半徑（包括了那一排排的細長圓柱）r=255mm，換算后r=0.255m帶入后得J=46.1*0.255^2/2≈1.495kg·m^2，周期T是轉一圈所需要的時間，所以為6秒一轉，線速度v=2πr/T=2*3.14*0.255/6≈0.27m/s，角速度=2π/T=2*180/6=60rad/s，旋轉輥筒需要的輸入功率為p=F*V/1000，重力F=mg=46.1*9.8=451.78N，那么p=F*V/1000≈0.12kw，電機啟動后，帶動輥筒達到勻速的理想時間是3秒，那么角加速度β=ω/t=60/3=20，轉矩P=J*β=1.495*20=29.9。
目前就算了那么多，請各位大神指正是否有錯，有錯該怎么改，還有知道這些數據之后怎么選電機，選電機后需不需要選減速器，在這里謝謝各位大神了

作者: 斯拙Sizzo 時間: 2020-4-18 08:14
本帖最后由斯拙Sizzo 于 2020-4-18 08:22 編輯

我去年畢業的，不過理論知識我自認為還沒忘記多少，我簡單的說下我看到的錯誤：

1.轉動慣量算錯了，中間重，外圍輕，不能簡單的把最大的r代入進去，你可以在solidworks里面建個模型，然后點開質量屬性看下。
2.你這個轉動輥筒有點重啊，是批量清洗拖把的嗎？
3.電機一般來說轉速在3000r/min左右，所以在這邊需要一個減速器，我看圖上有一級齒輪，應該達不到1:300的減速比。
選電機一般直接按照功率選就完事兒了，看你要伺服電機還是異步電機啥的，主要是控制方法的區別，你可以下個邁迪，里面有蠻多電機的模型。

作者: zhufeng_hgp 時間: 2020-4-18 08:20
功率的計算不對，通過轉矩計算功率P=T*n/9550

作者: 記憶的街角 時間: 2020-4-18 15:33
像這種機構，你應該需要考慮旋轉時水的阻力，阻力跟速度有直接的關系，滾筒的慣量以及傳動過程中的旋轉體慣量都要計算在內，也要計算旋轉時水的阻力，等效一個旋轉慣量，然后根據加速時間，算出所需要的扭矩和功率，給出一定的安全系數，然后查表直接選擇就行了。。。

作者: 未來第一站 時間: 2020-4-18 15:40
你全程不考慮負載嗎？

作者: 機械丶萌新 時間: 2020-4-18 19:58

斯拙Sizzo 發表于 2020-4-18 08:14
...

我輥筒做成實心的了，負載的話因為拖把我設計的是一個夾緊機構把拖把夾在空中，拖把的重力并不壓在輥筒上，輥筒旋轉的時候只接觸拖把頭部的棉條，所以負載的話可能就考慮水的阻力什么的

作者: 機械丶萌新 時間: 2020-4-18 20:00

未來第一站發表于 2020-4-18 15:40
你全程不考慮負載嗎？

負載的話因為拖把我設計的是一個夾緊機構把拖把夾在空中，拖把的重力并不壓在輥筒上，輥筒旋轉的時候只接觸拖把頭部的棉條，所以負載的話可能就考慮水的阻力或者輥筒自身重力什么的

作者: 機械丶萌新 時間: 2020-4-18 20:15

記憶的街角發表于 2020-4-18 15:33
像這種機構，你應該需要考慮旋轉時水的阻力，阻力跟速度有直接的關系，滾筒的慣量以及傳動過程中的旋轉體慣 ...

計算旋轉時水的阻力根據水的密度計算浮力，然后浮力相當于阻力對嗎，計算出水的阻力后怎么等效一個轉動慣量啊？

作者: 蒸紅餅 時間: 2020-4-18 21:22

|斯拙Sizzo發表于 04-18 08:14 本帖最后由斯拙Sizzo 于 2020-4-18 08:22 編輯 
 
 
我去年畢業的，不過理論知識我自認為還沒忘記多少，我簡單的說下我看到的錯誤： 
 
 
1.轉動慣量算錯了，中間重，外圍輕，不能簡單的把最大的r代入進去，你可以在solidworks里面建個模型，然后點開質量屬性看下。 
2.你這個轉動輥筒有點重啊，是批量清洗拖把的嗎？ 
3.電機一般來說轉速在3000r/min左右，所以在這邊需要一個減速器，我看圖上有一級齒輪，應該達不到1:300的減速比。 
選電機一般直接按照功率選就完事兒了，看你要伺服電機還是異步電機啥的，主要是控制方法的區別，你可以下個邁迪，里面有蠻多電機的模型。

思卓學長？

作者: ccgeril 時間: 2020-4-18 21:26
學習下

作者: ccgeril 時間: 2020-4-18 21:33

作者: yzugwh 時間: 2020-4-18 23:22
本帖最后由 yzugwh 于 2020-4-18 23:26 編輯

幾個錯誤：
1. 滾筒不是規則形狀，需用積分法算轉動慣量，或者直接3d建模測量
2. 穩定狀態的轉動功率和滾筒質量無關，只跟各種阻力之和有關
3. 水的阻力比較難以手算，因為作用機理太復雜，要么通過實驗測定，要么通過有限元模擬下
4. 加速度你是按需求計算，并沒有驗證電機是否能滿足。
你這個例子里對電機功率有兩個要求，一是保證穩定運行時能克服阻力，二時保證加速時間在你要求的3秒之內，你需要針對這兩個需求分別計算出需要的功率，然后取大值。另外需要說明的是，普通異步電機在啟動過程中的扭矩輸出并不是恒定值，也就是說你的加速度是一直在變化的，不能簡單以最終角速度除以時間計算，理論上也需要根據轉矩-轉速曲線積分計算，當然對于畢業設計來說可以不用考慮這么細。

作者: 機械丶萌新 時間: 2020-4-18 23:30

yzugwh 發表于 2020-4-18 23:22
幾個錯誤：
1. 滾筒不是規則形狀，需用積分法算轉動慣量，或者直接3d建模測量
2. 穩定狀態的轉動功率和滾 ...

這個是用solidworks建模后得出的數據，怎么算轉動慣量

作者: yzugwh 時間: 2020-4-18 23:44

機械丶萌新發表于 2020-4-18 23:30
這個是用solidworks建模后得出的數據，怎么算轉動慣量

就是你截圖里的慣性張量316176kg*mm2，也就是0.316kg*m2

作者: 機械丶萌新 時間: 2020-4-18 23:49

yzugwh 發表于 2020-4-18 23:44
就是你截圖里的慣性張量316176kg*mm2，也就是0.316kg*m2

知道了負載=29.596N，轉動慣量=0.316kg*m^2后，如果想用V帶傳動，怎么選電機啊

作者: yzugwh 時間: 2020-4-19 00:27

機械丶萌新發表于 2020-4-18 23:49
知道了負載=29.596N，轉動慣量=0.316kg*m^2后，如果想用V帶傳動，怎么選電機啊

你這個是旋轉的機構負載怎么可能是一個力呢？即便是一個切向的力（比如滾筒上的觸角劃水產生的力）也應該等效成轉矩。有了這個轉矩，你通過滾筒的穩態角速度就可以計算穩態功率了。之后除以一個總的傳動效率就可以得出電機的功率（穩態輸出功率）。
至于加速的過程，其實需要考慮兩個載荷，一是轉筒加速的載荷，而是轉筒受水的阻力載荷（未知，但一般與轉速平方成正比）。如果假定電機輸出扭矩減去水阻力矩后是恒定的，那么根據穩態角速度=2Π*10/60=1.047rad/s,可以算出角加速度就是1.047/3=0.348rad/s2 （你之前算的把角度弧度搞混了），那么加速所需的扭矩=0.316kg*m2 ×0.348rad/s2=0.11Nm, 然后加上水阻力矩，再乘以加速完成時的角速度（即穩態角速度，該瞬間功率最大）就可以得出最大功率。所以電機要能保證瞬間功率可以達到這個最大功率，同時額定功率也要大于第一步計算的穩態功率。
功率確定后，那就是確定轉速，這個就很簡單了，你看你選的電機是多少轉速，除以滾筒轉速就是傳動比了。

作者: 機械丶萌新 時間: 2020-4-19 01:01

yzugwh 發表于 2020-4-18 23:44
就是你截圖里的慣性張量316176kg*mm2，也就是0.316kg*m2

我算了一下，您看看對不對，已知轉動慣量=0.316，負載=輥筒轉動時水的阻力=水密度p*物體在水中排開的體積v*重力加速度g=（1*10^3）*0.00302*9.8=29.596N，轉矩M=0.316*角加速度20=6.32 N ·m，負載功率p=M*n/9550=6.32*10/9550 約等于0.007KW，換算成瓦=7W。
還有我想問下如果電機轉速1400r/min，像我這種機構近距離傳動的話可以用電機直接連V帶傳動然后減速到10r/min左右嗎

作者: yzugwh 時間: 2020-4-19 13:42

機械丶萌新發表于 2020-4-19 01:01
我算了一下，您看看對不對，已知轉動慣量=0.316，負載=輥筒轉動時水的阻力=水密度p*物體在水中排開的體積 ...

水中的負載不是這么算的，這個沒有明確的公式，只能說跟你的形狀，浸水的比例，劃水的速度都有關系，具體還是要實驗測定或者CFD分析。
1400r/min降到10r/min，傳動比高達140，一級帶減速肯定不現實，因為兩個輪子直徑比140：1你想想就很不協調，用多級的吧，比如3級，那么每級傳動比就只有5.2了。或者用蝸輪蝸桿，行星齒輪都可以實現單級的大傳動比

作者: 機械丶萌新 時間: 2020-4-19 18:26

記憶的街角發表于 2020-4-18 15:33
像這種機構，你應該需要考慮旋轉時水的阻力，阻力跟速度有直接的關系，滾筒的慣量以及傳動過程中的旋轉體慣 ...

旋轉時水的阻力怎么計算啊，有沒有什么公式

作者: 遠祥 時間: 2020-4-20 07:12
樓主計算的是功率，扭矩沒有計算嗎，側重點在負載。

作者: 機械丶萌新 時間: 2020-4-20 14:28

遠祥發表于 2020-4-20 07:12
樓主計算的是功率，扭矩沒有計算嗎，側重點在負載。

我想問一下，這樣一根不規則軸在水中被電機帶動以10r/min的速度旋轉，軸的兩頭有軸承，軸上沒有東西壓在軸上，那么它的負載需要計算這個軸自身的重力嗎，因為它是搭在軸承上的，還是只需要算水對它的浮力。還有可以的話您能幫算下它在水中旋轉的時候受到的水的阻力嗎。

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