1、伺服電機的選型及運用案例引見吳志龍2021.05.10.二，轉動慣量的概念及計算方法三，伺服電機選型的原那么四，伺服電機選型的步驟一，扭矩的概念及計算方法六，實例運用講解五，與選擇相關的工程情況闡明.一.力矩1.定義定義:使物體轉動形狀產生變化的要素，即使物體轉動形狀產生變化的要素，即物體在遭到不為零的外力矩作用下，原為靜物體在遭到不為零的外力矩作用下，原為靜止的將開場轉動，原為轉動的轉速將發生變止的將開場轉動，原為轉動的轉速將發生變化。化。2.扭矩：轉動力矩又稱為轉矩或扭矩。扭矩：轉動力矩又稱為轉矩或扭矩。.3.公式公式:力矩等于徑向矢量與作用力的如右圖所示：欲讓門產生轉動，必需施加一外力F

2、。施力點離轉軸越遠越容易使門產生轉動。平行于門面的分力對門的轉動沒有效果，只需垂直于門面的分力才干讓門產生轉動。力矩的符號經常用T表示。單位N mT=rFsin =有效作用力有效作用力x力臂力臂 .4.電機轉速和扭矩轉矩公式電機轉速和扭矩轉矩公式扭矩公式：扭矩公式：T=9550P/nT=9550P/nT是扭矩，單位Nm；P是輸出功率，單位KW；n是電機轉速，單位r/min扭矩公式：扭矩公式：T=973P/nT=973P/nT是扭矩，單位kgm；P是輸出功率，單位KW；n是電機轉速，單位r/min.5.扭矩計算扭矩計算TFr電機轉矩T N.m滑輪半徑r m提升力F NF= Tr經過減速機提升后的

3、提升力為：F=1/RTFrTr R.F1/RPBTFPBT6.電機帶動絲桿扭矩計算電機帶動絲桿扭矩計算電機轉矩T N.m螺桿導程PB m推力F NF=T P2經過減速機提升后的提升力為：F=T2P R.二.轉動慣量1.定義定義:是剛體繞軸轉動時慣性的量度。通常是剛體繞軸轉動時慣性的量度。通常以字母以字母I或或J來表示。單位為來表示。單位為kgm2.與轉動慣量有關的要素：與轉動慣量有關的要素：1.剛體的總質量 2.質量分布3.轉軸的位置.1r3r2r1m2m3m轉軸3.轉動慣量的計算：轉動慣量的計算：1單個質點的轉動慣量: J=mr22質量離散分布剛體的轉動慣量:jjjJm r2 m rm r2

4、21 12 23質量延續分布剛體的轉動慣量:Jrm2d dm:質量元.常見剛體的轉動慣量常見剛體的轉動慣量2mrJ 2/2mrJ 2/ )(2221rrmJ2/2mrJ 2/2mrJ 12/2mlJ 5/22mrJ 3/22mrJ .三.伺服電機的選型原那么 延續任務扭矩 伺服電機額定扭矩 瞬時最大扭矩 伺服電機最大扭矩 (加速時) 慣量比 電機規定的慣量比 延續任務速度 電機額定轉速.四.伺服電機選型步驟1.1.確定機構部確定機構部次外，還要確定各機構零件滾珠絲桿的長度，導程和帶輪直徑等的細節機構部典型例如機構部典型例如.2.2.確定運轉方式確定運轉方式加減速時間、勻速時間、停頓時間、循環時

5、間、挪動間隔等。.注：運轉方式對電機的容量選擇有很大的影響。除了特別需求的情況，加減速時間、停頓時間盡量獲得大點，就可以選擇小容量的電機3.3.計算負載慣量和慣量比計算負載慣量和慣量比結合各機構部計算負載慣量。請參照普通的慣量及其計算方法并且用所選的電機的慣量去除負載慣量，計算慣量比。.4.4.計算轉速計算轉速根據挪動間隔、加減速時間、勻速時間計算電機轉速。5.5.計算轉矩計算轉矩根據負載慣量和加減速時間、勻速時間計算所需的電機轉矩。6.6.選擇電機選擇電機選擇能滿足以上35項條件的電機。.五.和選擇相關的工程闡明1.轉矩轉矩 a 峰值轉矩運轉過程中主要是加減速時電機所需的最大轉矩，通常為電機

6、最大轉矩的80%以下。 b 挪動轉矩電機長時間運轉所需的轉矩。通常為電機的額定轉矩的80%以下。.各機構挪動轉矩的計算公式：. c 有效轉矩運轉、停頓全過程所需轉矩的平方平均值的單位時間數值，通常為電機的額定轉矩的80%以下。2.轉速轉速最高轉速通常要在額定轉速以下。需運用電機的最高轉速時，應留意轉矩和溫度的上升。.3.慣量比慣量比慣量比是用電機的轉動慣量去除負載慣量的數值。按照通常的規范，750W以下的電機為20倍以下，1000W以上的電機為10倍以下，假設要求快速呼應，那么需更小的慣量比。反之，假設加速時間允許數秒，就可以采用更大的慣量比。.六.實例運用講解案例案例1知：負載分量WA=10

7、kg，螺桿螺距BP=20mm，螺桿直徑BD=20mm，螺桿長BL=0.5m，機械效率=0.9，摩擦系數=0.1，負載挪動間隔0.3m，加減速時間ta=td=0.1s，勻速時間tb=0.8s，靜止時間t4=1s。聯軸器的慣量Jc= 10 x10-6 kg.m2 .請選擇滿足負載需求的最小功率伺服電機。.1.滾珠絲桿的質量：Bw=xV=7.9*103*(0.02/2)2*0.5 =1.24kg 2.負載部分的慣量：JL=JC+JB=JC+BW*BD2/8+WA*BP2/42 =0.00001+(1.24*0.022)/8+10*0.022/42 =1.73*10-4kg.m2 .3.預選電機假設選

8、200W,那么JM= 0.14*10-4kg.m2 4.慣量比JL /JM =1.73/0.14 =12.330 .5.最高速度 Vmax S=1/2*ta*Vmax+tb*Vmax+1/2*td*Vmax0.3=1/2*0.1*Vmax+0.8*Vmax+1/2*0.1*VmaxVmax=0.334m/s所以 N=0.334/0.02=16.7r/s =16.7*60=1002r/min3000r/min.6.計算轉矩Tf=Bp/2*(gWA+F) =0.02/2*0.9(0.1*9.8*10+0)=0.035N.M挪動轉矩挪動轉矩加速時轉矩加速時轉矩Ta=(JL+JM)*2N/加速時間+挪動轉矩 =0.231N.M.減速時轉矩減速時轉矩Td=(JL+JM)*2N/加速時間-挪動轉矩 =0.16