❶ 在机械设计中预紧力怎么求 如题 请尽量详细
T=F*D*K
T为拧紧力矩
F为轴向预紧力
D为螺栓公称直径
K为系数,通常取0.1~0.25
❷ 机械设计常用计算公式锦集
一、直线运动
基本公式:(距离、速度、加速度和时间之间的关系)
1)路程 = 初速度 x 时间+
2)平均速度 = 路程 / 时间;
3)末速度 - 初速度 = 2x 加速度 x 路程;
4)加速度 = (末速度 - 初速度)/ 时间
5)中间时刻速度 =(初速度 + 末速度)
6)力与运动之间的联系:牛顿第二定律:F = ma,[合外力(N)= 物体质量(kg)x 加速度(m/s^2)] (注:重力加速度 g=9.8或 g=9.8N/kg)
二、旋转运动
单位对比:
圆的弧长计算公式:弧长 s = rθ = 圆弧的半径 x 圆弧角度(角位移)
周长 C = 2πr = πd,即:圆的周长 = 2x3.14x 圆弧的半径 = 3.14x 圆弧的直径
旋转运动中角位移、弧度(rad)和公转(r)之间的关系。
1)1r(公转)= 2π(弧度)= 360°(角位移)
2)1rad = 57.3°
3)1° = 0.01745rad
4)1rad = 0.16r
5)1° = 0.003r
6)1r/min = 6.28rad/min
7) 1r/min = 360°/min
三、旋转运动与直线运动的联系:
1)弧长计算公式(s = rθ):弧长=圆弧的半径 x 圆心角(圆弧角度或角位移)
2)角速度(角速度是角度(角位移)的时间变化率)(ω = θ / t):角速度=圆弧角度 / 时间
注:结合上式可推倒出角速度与圆周速度(即:s / t 也称切线速度)之间的关系。
3)圆周速度 = 角速度 x 半径,(即:v = ωr)
注:角度度ω的单位一般为 rad/s,实际应用中,旋转速度的单位大多表示为 r/min(每分钟多少转)。可通过下式换算:
1rad/s = 955r/min
例如:电机的转速为 100rad/s 的速度运行,将其角速度ω=100rad/s 换算成 r/min 单位,则为:
ω = 100rad/s = 955r/min
四、转矩计算公式:
(1)普通转矩:T = Fr
即:普通转矩(N*m)= 力(N)x 半径(m);
(2)加速转矩:T = Jα
即:加速转矩(N*m)= 角加速度α(rad/s^2)x 转动惯量 J(kg*m^2)
五、摩擦阻力相关公式:
(1)动摩擦力= 两接触面上的正压力 x 动摩擦系数;
注:摩擦系数查相关设计手册(静摩擦系数大于滑动摩擦系数);
(2)静摩擦力:其大小取决于产生相对运动的趋势的力,其值可为零到最大静摩擦力之间的任意值。
最大静摩擦力计算公式:
最大静摩擦力 = 两接触面上的正压力 x 静摩擦系数;
注:最大静摩擦力总是会比动摩擦力大;动摩擦力与接触面积无关;静摩擦系数永远大于动摩擦系数。
(3)黏滞摩擦力:黏滞摩擦力会在一些具有黏性的东西上出现,其摩擦力与速度成正比。
黏滞摩擦力 = 黏滞摩擦系数 x 速度
六、转动惯量篇:
常用单位介绍:
密度一般为 g/cm^3 或 kg/m^3;g=9.8m/s^2;转动惯量 J 的单位一般为 kg*m^2; 力矩的单位为 N*m; 角加速度α的单位为 rad/s
1)圆柱体或圆盘,围绕对称轴旋转:J = ...
2)圆环,围绕其对称轴旋转:J = ...
3)实心球:J = ...
4)条棒,围绕中心点旋转:J = ...
5)实心圆柱体围绕着直径旋转:J = ...
6)圆环围绕着直径旋转:J = ...
7)薄球壳:J = ...
8)条棒围绕着末端旋转:J = ...
注:公式变形方式,将质量 m 用重量 W 或密度ρ替代,即:m = W / g = ρV。
七、电机相关:
1、普通电机:电动机功率(kW)= 转矩(N*m)x 转速(r/min)/ 9550;
(1)同步带选型的设计功率:设计功率(kW)= 电动机功率 x 过载系数(过载系数一般取 1.5~2.5)(具体参数可参考相关设计手册)。
(2)链传动选型功率计算:设计功率(kW)= 电动机功率 x 使用系数 / 多列系数(使用系数根据不同工况确定,一般取 1.0~1.7,多列系数查相关设计手册)。
2、伺服电机:伺服电机驱动滚珠丝杠:电机输出转矩 = 匀速运动时的驱动转矩 + 预压引起的摩擦转矩 + 加速运动时的加速转矩;
(1)匀速运动时的驱动转矩:匀速运动时的驱动转矩(N*cm)= 匀速运动时的外部载荷(N)x 丝杆导程(cm)/(丝杆效率 x3.14);注:丝杆效率一般取 0.9;
(2)预压引起的摩擦转矩:预压引起的摩擦转矩(N*cm)= 内部摩擦系数 x 预压载荷(N)x 丝杆导程(cm) / 2x3.14;
注:无预压时,载荷为 0;预压载荷大小查相关产品手册;
(3)加速运动时的加速转矩:加速转矩(N*m)= 总惯量(kg*m^2)x 电动机轴角加速度(rad/s^2);
加速度(rad/s)= 转速(r/min)x60/(2x3.14)。
以上内容提供机械设计中常用计算公式,涉及直线运动、旋转运动、转矩计算、摩擦阻力、转动惯量及电机相关参数计算。在实际应用中,这些公式和参数的选择需根据具体工况和设计要求进行调整和优化。