機械設計計算（13）——剪叉式垂直升降臺驅動力矩的計算

面壁深功

如圖，一個剪叉式垂直升降臺，剪叉升降部分由二組力臂340mm的剪叉上下疊加（串聯），這部分加上頂上平臺的重量合計為35Kg,頂上平板上載有物體重量60Kg，升降的極限高度（二組一起合計）為400mm，升降動力由升降臺下部的水平位置上的電機直聯一個絲桿驅動，絲桿轉動，使絲帽水平移動，帶著下部第一組的叉腳移動，絲桿的導程5mm、直徑16mm。當電機帶動絲桿正轉時上升，反轉時下降。請計算需要扭矩多大的電機？
絲桿的導程5mm、直徑16mm,拉276.44Kg物體時需要多大扭矩
為了計算驅動絲桿所需的扭矩，需要考慮絲桿的導程、直徑以及需要拉動的負載重量。以下是詳細的計算步驟：
1. 系統參數
• 絲桿導程：5 mm = 0.005 m
• 絲桿直徑：16 mm = 0.016 m
• 絲桿半徑：r=20.016=0.008m
• 負載重量：276.44 kg
• 重力加速度：g=9.81m/s2
2. 計算負載力
負載產生的力 F 為：
F=m⋅g=276.44kg×9.81m/s2≈2711.78N
3. 絲桿的機械優勢
絲桿的導程 P 表示每轉一圈，絲帽移動的距離。扭矩 T 與水平力 F 的關系為：
T=F⋅r⋅機械優勢1
對于絲桿，機械優勢（或稱為傳動比）與導程相關。具體來說，每轉一圈所需的扭矩為：
T=F⋅r⋅2π1/P=F⋅r⋅2π/ P
4. 計算扭矩
將已知數值代入公式：
T=2711.78N×0.008m×0.005m2π
T=2711.78×0.008×1256.64
T≈2711.78×10.05312
T≈27260.7Nmm
T≈27.26Nm
5. 考慮傳動效率
實際電機需要提供的扭矩還需考慮傳動效率 η。假設傳動效率為80%：
T電機=ηT=0.827.26≈34.08Nm
6. 安全系數
為了確保電機在各種工況下都能可靠運行，通常會加入一定的安全系數。假設安全系數為1.5：
T最終=34.08×1.5≈51.12Nm
7. 結論
為了驅動絲桿并拉動276.44 kg的負載，所需的電機扭矩大約為 51.12 Nm（考慮1.5倍安全系數）。
實際選擇時，建議根據具體應用場景（如升降速度、頻率等）和成本預算，選擇稍大于計算值的電機，并配備合適的減速機或傳動機構，以確保系統穩定性和可靠性。

lyzsz123

樓主厲害，有沒有實物？

lyzsz123

之前做的電動推桿，推不動，最后買別人做的液壓升降剪叉。

pengzhiping

樓主

這個計算不是用 絲桿直聯驅動 和模組計算完全不一樣

可以看一下 哈工大理論力學 虛位移和虛功那一章 里面有求解過程

千萬不要誤導 同仁！！！

受不了了

最困難的是最低點，這咋計算出來的

智能中國

太麻煩了，利用solidworks motion 求解一下電機扭矩就出來了。

abc778899

有能做機械畢業設計的老哥嗎，需要做建模和計算

Shlgzh

謝謝分享

陌上古道

面壁大佬這是什么算法啊，我平時都是這樣算的，和你的大相徑庭，能不能看下哪出問題了
1、計算水平推力
F=u（M+m）g，其中u為絲杠副之間的摩擦系數，取0.2，M、m分別為自重和負載質量
F=0.2x（35+276.44）x9.81=611.05N
2、計算絲桿扭矩
T=（Fxp）/(2piη),其中η為絲桿效率，取0.8，略去剪式受力，取最大正壓力。則
T=611.05x5/(2x3.14x0.8)=608N.mm=0.608N.m
3.安全系數取1.5，
Tm=Tx1.5=0.91Nm

溫嶺第一機械師

虛功位移秒了