1、伺服電機(jī)的選型及應(yīng)用案例介紹,二，轉(zhuǎn)動慣量的概念及計算方法,三，伺服電機(jī)選型的原則,四，伺服電機(jī)選型的步驟,一，扭矩的概念及計算方法,六，實例應(yīng)用講解,五，與選擇相關(guān)的項目情況說明,一.力矩,1.定義:使物體轉(zhuǎn)動狀態(tài)產(chǎn)生變化的因素，即 物體在受到不為零的外力矩作用下，原為靜止的將開始轉(zhuǎn)動，原為轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速將發(fā)生變化。,2.扭矩：轉(zhuǎn)動力矩又稱為轉(zhuǎn)矩或扭矩。,3.公式:,力矩等于徑向矢量與作用力的,如右圖所示：欲讓門產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，必須施加一外力F。施力點離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)越容易使門產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。平行于門面的分力對門的轉(zhuǎn)動沒有效果，只有垂直于門面的分力才能讓門產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。力矩的符號經(jīng)常用T表示。單位N m,T=rFsi

2、n =有效作用力x力臂,4.電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩（轉(zhuǎn)矩）公式,扭矩公式：T=9550P/n,T是扭矩，單位Nm； P是輸出功率，單位KW； n是電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min,扭矩公式：T=973P/n,T是扭矩，單位kgm； P是輸出功率，單位KW； n是電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min,5.扭矩計算,T,F,r,電機(jī)轉(zhuǎn)矩T （N.m） 滑輪半徑r （m） 提升力F （N）F=,T,r,經(jīng)過減速機(jī)提升后的提 升力為：F=,1/R,T,F,r,T,r,R,F,1/R,PB,T,F,PB,T,6.電機(jī)帶動絲桿扭矩計算,電機(jī)轉(zhuǎn)矩T （N.m） 螺桿導(dǎo)程PB （m） 推力F （N）F=T,P,2,經(jīng)過減速機(jī)提升后的提

3、升力為：F=T,2,P,R,二.轉(zhuǎn)動慣量,1.定義:是剛體繞軸轉(zhuǎn)動時慣性的量度。通常以字母I或J來表示。單位為kgm,2.與轉(zhuǎn)動慣量有關(guān)的因素：,1.剛體的總質(zhì)量 2.質(zhì)量分布 3.轉(zhuǎn)軸的位置,3.轉(zhuǎn)動慣量的計算：,（1）單個質(zhì)點的轉(zhuǎn)動慣量: J=mr2,（2）質(zhì)量離散分布剛體的轉(zhuǎn)動慣量:,（3）質(zhì)量連續(xù)分布剛體的轉(zhuǎn)動慣量:,dm:質(zhì)量元,常見剛體的轉(zhuǎn)動慣量,三.伺服電機(jī)的選型原則,連續(xù)工作扭矩 伺服電機(jī)額定扭矩 瞬時最大扭矩 伺服電機(jī)最大扭矩 (加速時) 慣量比 電機(jī)規(guī)定的慣量比 連續(xù)工作速度 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速,四.伺服電機(jī)選型步驟,1.確定機(jī)構(gòu)部,次外，還要確定各機(jī)構(gòu)零件（滾珠絲桿的長度，導(dǎo)程

4、和帶輪直徑等）的細(xì)節(jié),機(jī)構(gòu)部典型示例,2.確定運轉(zhuǎn)模式,加減速時間、勻速時間、停止時間、循環(huán)時間、移動距離等。,注：運轉(zhuǎn)模式對電機(jī)的容量選擇有很大的影響。除了特別需要的情況，加減速時間、停止時間盡量取得大點，就可以選擇小容量的電機(jī),3.計算負(fù)載慣量和慣量比,結(jié)合各機(jī)構(gòu)部計算負(fù)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(jī)的慣量去除負(fù)載慣量，計算慣量比。,4.計算轉(zhuǎn)速,根據(jù)移動距離、加減速時間、勻速時間計算電機(jī)轉(zhuǎn)速。,5.計算轉(zhuǎn)矩,根據(jù)負(fù)載慣量和加減速時間、勻速時間計算所需的電機(jī)轉(zhuǎn)矩。,6.選擇電機(jī),選擇能滿足以上35項條件的電機(jī)。,五.和選擇相關(guān)的項目說明,1.轉(zhuǎn)矩,a 峰值轉(zhuǎn)矩 運

5、轉(zhuǎn)過程中（主要是加減速時）電機(jī)所需的最大轉(zhuǎn)矩，通常為電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的80%以下。,b 移動轉(zhuǎn)矩 電機(jī)長時間運轉(zhuǎn)所需的轉(zhuǎn)矩。通常為電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩的80%以下。,各機(jī)構(gòu)移動轉(zhuǎn)矩的計算公式：,c 有效轉(zhuǎn)矩 運轉(zhuǎn)、停止全過程所需轉(zhuǎn)矩的平方平均值的單位時間數(shù)值，通常為電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩的80%以下。,2.轉(zhuǎn)速,最高轉(zhuǎn)速通常要在額定轉(zhuǎn)速以下。需使用電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速時，應(yīng)注意轉(zhuǎn)矩和溫度的上升。,3.慣量比,慣量比是用電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量去除負(fù)載慣量的數(shù)值。按照通常的標(biāo)準(zhǔn)，750W以下的電機(jī)為20倍以下，1000W以上的電機(jī)為10倍以下，若要求快速響應(yīng)，則需更小的慣量比。反之，如果加速時間允許數(shù)秒，就可以采用更大的慣量比。

6、,六.實例應(yīng)用講解,案例1,已知：負(fù)載重量WA=10kg，螺桿螺距BP=20mm，螺桿直徑BD=20mm，螺桿長BL=0.5m，機(jī)械效率=0.9，摩擦系數(shù)=0.1，負(fù)載移動距離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(lián)軸器的慣量Jc= 10 x10-6 kg.m2 .請選擇滿足負(fù)載需求的最小功率伺服電機(jī)。,1.滾珠絲桿的質(zhì)量：,Bw=xV=7.9*103*(0.02/2)2*0.5 =1.24kg,2.負(fù)載部分的慣量：,JL=JC+JB=JC+BW*BD2/8+WA*BP2/42 =0.00001+(1.24*0.022)/8+10*0.022/4

7、2 =1.73*10-4kg.m2,3.預(yù)選電機(jī),若選200W,則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*Vmax 0.3=1/2*0.1*Vmax+0.8*Vmax+1/2*0.1*Vmax,Vmax=0.334m/s,所以 N=0.334/0.02=16.7r/s =16.7*60=1002r/min3000r/min,6.計算轉(zhuǎn)矩,Tf=Bp/2*(gWA+F) =0.02/2*0.9(0.1*9.8*10+0)=0.035N.M,移動轉(zhuǎn)矩,加速時轉(zhuǎn)矩,Ta=(JL+JM)*2N/加速時間+移動轉(zhuǎn)矩 =0.231N.M,減速時轉(zhuǎn)矩,Td=(JL+JM)*2N/加速時間-移動轉(zhuǎn)矩 =0.161N.M,7.確認(rèn)最大轉(zhuǎn)矩