电动搬运车设计计算详解系统扭矩和功率计算选型解析.docx
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电动搬运车设计计算详解系统扭矩和功率计算选型解析
1、电动搬运车设计详解
（1）设计输入与需求分析
1、本电动搬运车的作用是为第五章线切割系统输送工作必须的工件——槽轮线轴。
2、操作方式：
人工操作
3、行走运动：
电动升降运动：
电动
货叉左右运动：
电动货叉前后运动：
电动
4、电动搬运车参数及技术要求
序号
项目
内容
1
搬运能力
每次每台电动搬运车可搬运1件
2
衔接
与槽轮线轴存放区、线切割机、下一系统衔接
3
驾驶方式
站驾式
4
额定载荷
500kg
5
升降高度
1700mm
6
转弯半径
1300mm
7
取料货叉
根据上下槽轮线轴的范围确认
8
多功能控制手柄
集开关、急停、转向、前进后退、升降于一体
9
紧急反向行驶
在向后行驶过程中，一旦操作者背后碰到物体，操作者会自然反应用身体撞击手柄反向按钮，车子立即紧急反向行驶，使操作者避免受到伤害
10
慢速行驶功能
将手柄处于近垂直状态，行驶速度会自动降低，便于在狭窄空间内实现精确作业
11
驱动系统
交流驱动系统使整车反应更迅速，控制更精确，运行更平稳，电瓶使用寿命更长
12
外形尺寸
L1800*W800*H1850mm
5、前期项目设计方案图
（2）电动叉车车体设计计算与选型
1、驱动方式：
24v直流电瓶；
2、所需提升高度：
≧1800mm；
3、实际载重：
≦600KG（电动机械手+工件=400KG）；
4、提升和下降速度：
＜100mm/s；
5、行走速度：
≧4KM/h；
6、升降运动所需功率计算
根据P=F*V=mg*V=（400*10）*0.1m/s=800W;安全系数选择2，系统效率选择0.8，可得升降所需功率400*2/0.8=1000W,所以所选电动叉车提供的升降功率≧1000W。
7、叉电动车选择：
根据参数选择了诺力一款电动叉车，能满足所需要求，具体参数如下：
实物图
（3）电动机械手设计与计算
1、系统介绍
本节重点对电动搬运车电动机械手部分从结构方案，设计计算、选型、3D建模，2D图纸等方面进行详细讲解，作为自动化设备设计案例。
2、结构方案
根据客户需求电动机械手需要在左右方向和前后方向对工件位置进行微调，左右方向（X轴）上的行程为200mm,负载为300KG;前后方向（Y轴）上的行程为300mm,负载为100KG。
大体方案可以设计为用减速电机带动T形丝杆在X轴和Y轴上做直线往复运动的两轴机械手，示意如下。
3、电动机械手X轴的设计计算
1）主要参数：
负载：
300KG行程：
200mmVmin=5mm/sVmax=15mm/s
变速方式：
减速机动力：
24V直流电瓶（电动叉车自带）
2）方案设计
根据结构方案中的机械手X轴设计，用减速电机带动同步带轮，同时通过T形同步带将运动传递给T形丝杆，T形丝杆带动负载在X轴上做直线往复运动。
根据标准选型（天津三益），初步选择T形丝杆D=22mm（轴的直径后续会根据选择的电机功率和转速进行验证），螺距=5mm;可查表得T形丝杆的摩察系数η=0.15，效率=0.7；设加速时间为1s。
设圆柱体的外径为D，圆柱体的长度为L;根据初步设计同步带轮（两个相同）D=45mm,L=16mm;T形丝杆D=22mm,L=404mm；减速电机的转动惯量假设为为10×10¯4kg/m²（需要后续选型后验证）
3）电机所需转矩和功率计算
根据上面的图表公式和已知条件可做如下计算：
由Tm=T1+T2又
4）电机的选型
由计算可知，电机功率＞40W;输出扭矩＞0.645N.M;所需的最大转速为180r/min;由上诉条件选出电机如下：
由表可得电机的额定转速r=3200RPM,所需的最大转速为180r/min,得减速比为3200/180=17.8，选择18的减速比；
综上，选择微特微电机和减速机型号为VDM07SGN24-60&80JB18G10M5，满足以上所有条件。
5）电机功率和惯性矩验证
由通用功率简化计算公式得：
P=F*V（W,N,m/s）
F=Mg=300*10=3000NVmax=15mm/s
P=3000*0.015=45W可知选择的60W减速电机可行；
因J=
;
r=7.8*10
kg/cm
D≈6cmL=10cm;
J≈9.9×10
kg.m²;
可知计算结果和假设相吻合，计算结果准确。
6）T形丝杆轴径验证
由d≧
设材质为45#，调制处理,查表得
=110;
P=60×
KW,N=180r/min;
d≧7.6,所以T形丝杆D=22mm强度满足要求。
4、电动机械手Y轴的设计计算
1）主要参数
负载：
100KG行程：
300mmVmin=12mm/sVmax=48mm/s
变速方式：
减速机动力：
24V直流电瓶（电动叉车自带）
2）方案设计
根据结构方案中的机械手Y轴设计，用减速电机带动同步带轮，同时通过T形同步带将运动传递给T形丝杆，T形丝杆带动负载在Y轴上做直线往复运动。
根据标准选型（天津三益），初步选择T形丝杆D=18mm（轴的直径后续会根据选择的电机功率和转速进行验证），螺距=4mm;可查表得T形丝杆的摩察系数η=0.15，效率=0.7；设加速时间为1s。
设圆柱体的外径为D，圆柱体的长度为L;根据初步设计同步带轮（两个相同）D=45mm,L=16mm;T形丝杆D=18mm,L=450mm；减速电机的转动惯量假设为为10×10¯4kg/m²（需要后续选型后验证）
3）电机所需转矩和功率计算
根据上面的图表公式和已知条件可做如下计算：
T1=0.2N.mT2=0.085N.m;
Tm=0.285N.m;
又Tm=9550
P=0.022kw;
算上安全系数P可取60w左右。
4）电机的选型
由计算可知，电机功率60W;输出扭矩＞0.285N.M;所需的最大转速为720r/min;由上诉条件选出电机如下：
由表可得电机的额定转速r=3200RPM,所需的最大转速为720r/min,得减速比为3200/720=4.5，选择5的减速比；
综上，选择的微特微电机和减速机型号为VDM07SGN24-60&80JB5G10M5。
5）电机功率验证
由通用功率简化计算公式得：
P=F*V（W,N,m/s）
F=Mg=100*10=1000NVmax=48mm/s
P=1000*0.048=48W可知选择的60W减速电机可行；
因J=
;
r=7.8*10
kg/cm
D≈6cmL=10cm;
J≈9.9×10
kg.m²;
可知计算结果和假设相吻合，计算结果准确。
6）T形丝杆轴径验证
由d≧
设材质为45#，调制处理,查表得
=110;
P=60×
KW,N=720r/min;
d≧4.8,所以T形丝杆D=18mm强度满足要求。
（4）三维设计及图纸
1、总装图
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