YHD-SL0107-风车翻转机构

案例介绍

一、设计思路
设计目的：	通过风车翻转机构将样品翻面。用于样品需要翻面下料或者样品需要两面加工场合。此机构也可起到缓存作用。
设定场景：	光伏、3C、电路板等
动作流程：	1、样品通过皮带输送机来料
	2、定位机构对样品进行机械定位
	3、风车翻转机构将样品翻面(需要翻面场合)&风车翻转机构不翻转，样品通过皮带输送机往下流动(不需要翻面场合)
	4、样品通过皮带输送机流入下一个工序
二、机构参数
外形尺寸：	L1037xW579.5xH585(mm)
通用性(样品厚度)：	0-4(mm)
循环周期：	1.5（S）
精度：	±0.05(mm)
三、示例应用
工件形状：	矩形
工件尺寸：	L210xW210(mm)
工件重量：	40(g)
使用气压：	P=0.5(MPa)
电源：	AC220V 50Hz/DC24V
四、计算过程
注：选型计算&公式可下载技术文档进行详细查看
【步进电机选型计算】
参数	公式&注解	取值
1）、机械结构参数
工件线速度：	V=（m/s）	0.6
滚筒直径：	D=（m）	0.03
皮带质量：	M1=（Kg）	0.052
工件质量：	M2=（Kg）	0.04
滚筒和滚轮质量：	M3=（Kg）	0.65
电机加减速时间：	t=（s）	0.2
减速比：	i	1
摩擦系数：	μ	0.2
安全系数：	K	2
选型电机型号（57CM13）
选型电机扭矩：	TP= (N·m)	1.31
选型电机惯量：	J电机=（kg·m²）	0.000030
2）、计算惯量和转矩
电机转速：	N=60*V/D/π （rpm）	382.2
电机转动加速力：	F1=2(M1+M2)V/t（N）	0.552
电机转动所需要克服的力：	F=μ2(M1+M2)g+1/3μ2(M1+M2)*g+F1=（N）	1.041
电机必须转矩：	T=1/2FD*K (N·m)	0.031
工件和皮带惯量：	J1=2(M1+M2)(D/2)² （kg·m²）	0.000041
滚筒惯量：	J2=1/8M3D² （kg·m²）	0.000073
总惯量：	J=J1+J2（kg·m²）	0.000115
惯量比：	J/i² /J电机	3.82
整体设计工况计算：	案例所需最大扭矩0.031Nm<实际电机扭矩1.31Nm
	案例负载转动惯量与电机惯量比＜5，因此电机符合设计要求。
【伺服电机选型计算】
参数	公式&注解	取值
1）、机械结构参数
风车直径：	D=（m）	0.47
风车每次转动角度：	θ= °	30
每次转动的时间：	t1=（s）	0.6
电机加减速时间：	t2=（s）	0.1
风车转动负载总质量：	M=（Kg）	7.6
减速比：	i	40
安全系数：	K	2
选型电机型号（ZNH02-020-N）
选型电机扭矩：	TP= (N·m)	2.25
选型电机惯量：	J电机=（kg·m²）	0.0000203
2）、计算惯量和转矩
风车角速度：	ω=θ*π/180/t1 (rad/s)	0.87
风车转速：	N=ω*30/π （rpm）	8.3
电机所需转速：	N电机=N*I （rpm）	333.3
负载转动惯量：	J=1/8MD² （kg·m²）	0.21
风车角加速度：	α=ω/t2 (rad/s²)	8.7
电机轴必须转矩：	T=JαK/i= (N·m)	0.09
惯量比：	J/i² /J电机	6.44
整体设计工况计算：	案例所需最大扭矩0.1Nm<实际电机扭矩2.25Nm
	案例负载转动惯量与电机惯量比＜10，因此电机符合设计要求。
【定位气缸选型计算】
1）、机械结构参数
倾斜度：	θ=°(水平0°，垂直90°)	0
负载重量：	M=（kg）	0.14
工作气压力：	P=（MPa）(应≤减压阀进口压力*85%)	0.5
摩擦系数：	u=（参考说明）	0.5
负载率(安全系数)：	η=	0.65
气缸运行时间：	t=（s）	0.3
气缸启动时间：	t0=（s）	0.1
气缸刹车时间：	t1=t0=（s）	0.1
负载行程：	L0=（mm）	20
选型气缸型号（WGU07-10-20-Y-N-3）
前进出力：	F1=（N）	38.5
后退出力：	F2=（N）	32.3
2）、计算所需最小缸径
最大线速度：	V=V0=L0/(t-t0)=（mm/s）	100
加速度：	a=V/t0=（m/s²）	1
负载需最小力：	F0=mg(sinθ+μcosθ)+ma=（N）（未考虑η）	0.83
气缸理论出力：	F=F0/η=（N）（已考虑η）	1.27
推力最小缸径：	D1= （mm）	1.80
初设杆径：	d0=（mm）	5
拉力最小缸径：	D2=（mm）	5.31
整体设计工况计算：	案例所需出力1.27N<F1&F2，因此气缸符合设计要求