资源描述
伺服的选型,伺服系统由伺服驱动器和伺服电机组成，其中最关键的又是伺服电机的确定，伺服电机型号的确定可以通过下列方法： 1. 电机最大转速系统所需之最高移动转速。 2. 电机的转子惯量与负载惯量相匹配。 3. 连续负载工作扭力电机额定扭力 4. 电机最大输出扭力系统所需最大扭力（加速时扭力） 总结：扭矩、速度达到系统要求，转子惯量与负载惯量相匹配。,选型计算,1. 扭矩计算 连续负载工作扭矩(TL)； 加速时扭矩(TS)； 2. 速度计算 负载端转速； 电机端转速； 3. 惯量匹配计算（JL/JM）,扭矩和速度计算,电机扭矩计算包括负载扭矩TL和启动扭矩TS，T=(TL+TS) *S，S: 安全系数。 TL:克服外力所需要的力矩，跟机械结构有关，如果是水平运动时主要是克服摩擦力，垂直运动时还要克服重力等的影响。 TS: 启动需要的扭矩，也就是产生加速度所需要的扭矩，根据公式Ts=J J = 电机转子惯量和负载惯量折算到电机轴的惯量的和 =电机轴角加速度。 计算TS的关键为惯量的计算。,惯量的计算,转动惯量的定义：各质点的质量与该质点到转轴距离平方乘积之和，为描述转动惯性大小的物理量。定义公式： J=mipi2，单位：kgm2 圆柱体惯量计算： 实心圆柱体： JK= (/32)LD4=0.5MR2 空心圆柱体： JK= (/32)L(D04-D14)=0.5M(R02-R12),各种传动机构下负载的惯量计算,下面是几种常见传动方式下负载的惯量计算。 一. 直接驱动 JT：负载折算到电机转子的总惯量 JL：负载惯量；JM：电机转子惯量 JT = JL+JM 二. 皮带输送传动 JT：负载折算到电机转子的总惯量 JL：负载惯量； JM ：电机转子惯量 M：负载和皮带的质量和；R：皮带轮半径；JP：皮带轮惯量 JL= M*R2 ； JT= JL+ JP + JM,三. 丝杆传动 P: 螺距，M: 负载的质量，JB是丝杆惯量 JL = M（P/ 2 )2 ； JT = JL + JM + JB 四.齿轮传动 JL ：负载的惯量，n：齿轮传动比， JM ：电机转子惯量 JT = JL /n2 + JM 下面结合例子讲解如何计算扭据。,例子1,滚珠丝杆传动 物体运动速度要求V=5.0m/min; 滑动部分质量：M=50Kg 丝杆长度 LB=1.4m; 丝杆直径DB=0.012m; 丝杆导程PB=0.01m; 联轴器质量Mc=0.2Kg 联轴器外径DC=0.04m; 磨擦系数：u =0.3 加速时间t0 =0.1s; 机械效率n=0.9则计算过程如下：,(1) 电机转速：N=V/PB=5.0/0.01=500(rpm) (2) 克服磨擦力需要的扭矩： f PB TL 2, f 摩擦力 f Mg TL=MgPB/(2)=50 x9.8x0.3x0.01/(2x0.9)=0.26N.m (3)根据前面的计算公式得出负载惯量为 水平直线运动负载 JLM=M（PB/ 2 )2 =50 x(0.01/2 )2 =1.26x10-4(Kg.m2 ) 滚珠丝杆 JB=0.224x10-4 (Kg.m2 )按圆柱体的方式计算 联轴器 JC=0.4x10-4(Kg.m2 ) 负荷惯量 JL=JLM+JB+JC=1.88 x10-4(Kg.m2 ) (4)根据惯量计算启动所需要的扭矩： Ts=(JL+JM) =2*N/60t0 =523.6 rad/s2 Ts=0.0984+523.6JM(N.m) (5)最终计算的电机扭矩 负载扭矩：TL=0.26(N.m) 产生加速度所需扭力： Ts=0.0984+523 .6JM (N.m),必须扭矩 T=（TL+TS)x S, S为安全系数，一般为23 TM= (0.26+0.0984+523.6JM)x2 =(0.36+523.6JM)x2 =(0.36+0.575)x2=1.87(N.m) 按最大惯量电机JM计算，JM=1.1x10-3 kg.m2,例子2,直接驱动 当电机直接驱动一个圆盘，要求转速在300RPM， 启动时间为1s，圆盘的质量为10Kg，半径100mm。 根据圆柱体惯量的计算公式 JL=0.5M R2 =0.5x10 x0.12=0.05kg.m2 计算角加速度 : =(2) x300/(60 x1)=31.4rad/s2 Ts=(JL+JM) x =(0.05+JM)x31.4 = 1.57+31.4JM Ts启动扭矩 必须扭矩： T= S *Ts(在这里把克服空气阻力略去） S2，得出：T=3.14+62.8JM3.14N.m 取最大惯量电机，惯量JM1.1x10-3 kg.m2, JL/JM=46 考虑到惯量比远大于35的理想范围，所以，该系统不适合直接驱动，可以 考虑通过减速提高惯量比，选型时也需要注意这点。,测试： 1. 滚珠丝杆传动 物体运动速度要求V=3.6m/min; 滑动部分质量：M=200Kg 丝杆长度 LB=1.4m; 丝杆直径DB=0.025m; 丝杆导程PB=0.010m; 联轴器质量Mc=0.2Kg 联轴器外径DC=0.04m; 磨擦系数：u =0.1 加速时间t0 =0.2s; 机械效率n=0.9 请计算需要电机扭矩和转速？ 直接传动，圆盘 当电机直接驱动一个圆盘，要求转速在200RPM， 启动时间为0.5s，圆盘的质量为10Kg，半径100mm。 请计算需要电机的扭矩和转速度？,力矩计算的另外一种简化算法,以上的计算也可以从能量守恒的角度出发。 （力）x（力运动方向的位移）电机扭力 x（轴旋转角度） 简单计算方法： 电机转动一圈（2 角位移）， 物体移动距离P, 得出 FxP =Tx2 计算。其中F是作用在负载上的合力 在以上的计算中F=M a+f，a=Vl/t0.,惯量匹配计算,惯量比：负载惯量JL与电机转子惯量JM之比 1影响：传动惯量对伺服系统的精度，稳定性，动态响应都有影响，惯量大，系统的机械常数大，响应慢，会使系统的固有频率下降，容易产生谐振，因而限制了伺服带宽，影响了伺服精度和响应速度，因此，机械设计时在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。 2. 确定：衡量机械系统的动态特性时，惯量越小，系统的动态特性反应越好；惯量越大，马达的负载也就越大，越难控制，但机械系统的惯量需和马达惯量相匹配才行。不同的机构，对惯量匹配原则有不同的选择，且有不同的作用表现。 理论：JL3JM,案例分析,冲床项目分析 四色平板印刷机项目分析 贴标机项目分析 步进电机在高温场合下的使用注意事项,
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