不想挨罵就來學電機選型，助理工程師入門必會，這是b站講電機最簡單的視頻了 P7 - 6、絲桿機構中伺服電機的選型

大家好 歡迎來到奧利曼教育 我是工程師秦峯 本節課我們來講解電機的選行計算 首先關於伺服電機的選行的話 我們需要了解幾個參數 也就是我們的功率 p扭矩t轉速n 其中我們會應用到這樣一個公式 p等於t乘以n除以9550這樣一個公式 當我們已知三者其中的兩個的話 另外一個是不是就可以自然而然的計算出來了 對不對 所以我們在做伺服電機選行的時候 會去將它的一個扭矩和轉速去計算出來 從而得到我們需要的一個功率 當然在這個基礎計算基礎上 我們也需要對伺服電機的內容 加上一個安全係數 乘以一個安全係數 安全係數的話 我們選擇兩倍 常規的一個狀態 我們選擇兩倍 如果是垂直工況 或者說跟人有直接接觸 有風險的時候 人身安全風險的時候 我們選擇五倍 甚至更大的一個安全係數 都是沒問題的 看我們的實際應用工況 同樣在實際的計算得出來之後 我們要做一個慣量匹配 慣量匹配 也就是慣量比的一個數值 慣量比由負載慣量 除以電機轉子慣量 電機轉子慣量會由樣冊提供 我們的電機選行樣冊 它是會提供這樣一個數值的 而負載慣量 由我們自身的一個負載來計算 我們看一下 常規的精度要求高 響應時間快的話 一般是選擇慣量比0到10倍 常應用會5倍左右 精度一般響應時間慢的話 慣量比選擇就是10到20倍了 再一個就是我們的點到點運動 它相對應用的話 就會更少一些 爲30倍以內 我們可以通過以上這個數值來看 慣量比越大 它的一個精度和響應時間 是不是就越差 對不對 所以我們對於電機的一個選行的話 要考慮慣量匹配 這樣的話 會對我們的實際工況是有影響的 接下來我們來了解 電機選行時工況的一個需求 大家看到右側這樣一臺設備 它是由四幅電機驅動我們的絲桿 驅動絲桿來運行的 由電機帶動機構實現直線運動 一個水平橫移運動 同時我們要知道 這樣一個動作的前提是 要保障我們機構的精確定位 我們的工藝到底是爲了幹嘛的 它的精度要求高不高 對不對 以及它的一個輸出扭矩 要保證能夠滿足我的頻繁啓停 所以對於實際工況的一個瞭解 能夠使我們確定電機的一個種類 那麼對於電機的種類的話 我們常用的有步進電機和四幅電機 步進電機是開環控制 也就是驅動器會發射脈衝給電機執行 但是它是沒有編碼器反饋的 所以它在高速應用場景下 以及頻繁啓動的應用場景下 它的一個精度要求是沒那麼高的 它由像素和驅動器細分設置 來決定步進電機的一個精度 而四幅電機的話 它是一個閉環控制 由我們的驅動器發射脈衝 電機執行 同時電機的尾端 一般是攜帶了旋轉編碼器的 它會將電機的狀態進行記錄 並且反饋給驅動器 同時驅動器會輸出一個 轉一個矯正的一個 脈衝 矯正脈衝 也就是使我們電機 它如果超出了一個脈衝的話 我就使它迴轉一個脈衝 如果是沒到的話 我就使它前進一個 是不是 所以閉環控制是 相對精度會更高一些 所以四幅電機的一個選擇的話 我們要多方面去考慮 是不是需要一個實時反饋 實時反饋 對於精度的一個影響要求有多高 四幅電機的精度 是由編碼器的一個分辨率決定的 好 看到一個實物圖 我們常用的步進電機的形式 以及四幅電機的形式 接下來我們來計算電機的參數 這裏就輪進入到我們的一個實際計算了 首先先把已知條件給它算出來 是不是 給它擺出來 我們的絲桿屬性 負載屬性 還有機構屬性 絲桿長度爲630毫米 絲桿長度直徑B 小於60 我們的絲桿不能夠又細又長 對不對 對於我們的一個杆類的 或者說軸類的零件的話 一定是要有一個B值的 它的直徑不能特別小 然後又特別長 是不是 直徑特別小 然後你的軸又特別長的話 它是很容易變形的 好 絲桿直徑爲16毫米 那麼它的一個半徑就是8毫米 對不對 半徑就是8毫米 接下來就是絲桿導程爲10毫米 導程的話 我這裏稍微做一個講解 我們絲桿是一個螺旋結構 導程就是絲桿旋轉一圈 也就是360度之後 我們的螺母會平移行徑10毫米 這是一個由旋轉動作 轉化爲直線動作的應用 好 接下來的話 絲桿的一個材質爲鋼 然後無慾壓 同樣絲桿的質量爲1000克 接下來就是負載屬性了 負載屬性 首先要知道的就是它的質量 質量爲20千克 然後輸送距離250毫米 單程切拍兩秒 這樣的話 就是說我兩秒內需要行進250毫米 對不對 單程的一個節拍和動作時間距離 加減速時間0.1秒 0.1秒 也就是我們兩秒的節拍內 有0.1秒是加速 1.8秒是勻速 0.1秒是減速 這樣一個動作 所以我們在已知的一個屬性內 絲桿和負載的屬性 會將它的一個質量 還有它的一個時間 形成會 立出來 同時看到機構屬性 也就是我們的一個傳動結構 首先摩擦係數 摩擦係數這裏主要看到的 就是一個導軌 加上滑塊的結構 所以它的摩擦係數是相對較小的 我們選擇0.05 而機構效率 我們可以看到這樣一個設備 它是由我們的絲桿 作爲主要的傳動結構 然後中間會有一個軸承座 包括尾端這裏會有一個連軸器 連接電機 所以它們三個之間 都是有傳動效率的 絲桿的傳動效率爲0.95 軸承爲0.99 連軸器爲0.99 所以總效率就是三者相乘 得出來的0.93 運行模式爲平行與水平面 也就是一個橫移的一個動作 傳動機構 我們可以直觀看到 對不對 它是由電機來直驅 絲桿的沒有減速機這一類的 過渡傳動機構 所以減速比還是唯一 傳動比爲1 沒有我們的減速機 或者說沒有我們的大小齒輪 大小的 鏈輪 皮帶輪這一類的 同時連軸器的慣量 連軸器它有應用的話 所以我們可以考慮它的慣量 連軸器的慣量在樣冊上 可以直接找到 同時因爲它的一個慣量的話 會相對較小 相對較小 可以忽略不計 接下來正式進入到 我們的一個計算環節了 首先要計算慣量 我們的 加速力矩 加速力矩等於慣量乘以較加速度 所以我們要對慣量 還有速度進行計算 同時勻速力矩 這邊是加速力矩 勻速力矩的話 會等於力乘以力臂 力乘以力臂 這邊的話 我們可以放到後面計算 先將慣量 還有我們的腳加速度進行計算 慣量的話 首先是轉動慣量 轉動慣量的話 相當於是我們死杆的一個屬性 死杆的屬性 質量爲1000克 然後半徑爲0.008米 0.008米 然後R的平方是不是 1M2的平方 得出的值爲0.000032千克 每平方米 所以我們在單位換算中 一定要記得這一點 直動慣量 也就是我們的負載慣量 它是M 擴號乘以擴號 A除以Rπ的平方 其中A是我們的單位移動量 也就是我們的導乘 所以計算內容爲負載質量20千克 乘以導乘 擴號乘以導乘0.01除以Rπ的一個平方 最終得出的一個值爲 0.0000507千克每平方米 總慣量則是轉動慣量 加上自動慣量 得出這樣一個值 0.000827 接下來就是對於腳加速的一個計算 腳加速度 我們對於實際的一個腳加速度 是沒有提供的 同時轉速是不是也沒有提供 需要將我們現在看到的 這樣一個形成 也就是250毫米 和我們的時間 加減速以及勻速時間進行一個換算 換算帶入之後 會得到直線速度爲131.6毫米每秒 毫米每秒 大家看到這樣一個值 同時絲桿轉速N等於直線速度 除以導乘 會得到這樣一個13.1RPS 這就是我們的絲桿轉速 同樣在這一步的時候 我們可以順帶將電極 工況轉速給計算出來 13.1乘以60秒 會得出789.5RPM 也就是我們的工況轉速 腳加速度的話 它的公式是這樣的 是由2πN 也就是我們轉速除以時間 這個時間是加速時間 其中2πN的意義 就是我們的一個腳速度 換算得出822.7弧度 每平方秒這樣一個數值 那麼是不是 我們的加速力矩就能得出來了 是不是 剛剛說了加速力矩 等於慣量乘以腳加速度 好 接下來我們看到力矩的一個計算 加速力矩等於慣量乘以腳加速度 最終會得出等於0.068牛米 而勻速力矩 它等於力乘以力臂 力乘以力臂 力的話 我們的力臂的話 是等於導乘除以2π 會等於0.0016米 這邊力的話 就是我們的一個摩擦力 因爲它是橫移運動 是沒有其他外力影響的 如果是數值工況 我們就要考慮一個重力了 考慮重力 好 這裏得出爲10牛 兩者相乘 就等於0.016牛米 那麼總力矩 就等於勻速力矩 加上加速力矩 除以我們的傳動效率 再乘以安全係數 好 最後我們會得到0.18 這樣一個數值 所以整個計算過程中 我們對力矩轉速 都已經得到了 是不是 那麼我們可以通過這兩個值 再去得出功率 好 這裏的話就留給大家 自己去進行一個計算 最後的話 我們要說到選完之後 會得到一個慣量匹配 是不是 首先我們先看到 剛剛計算出來的一個總慣量 爲0.827 然後我這邊選行的電機提供的 樣冊提供的一個轉子慣量 爲0.051 兩者之比 會等於16 這樣的值是會小於 我們的20倍慣量比的 對不對 所以在這個情況下 也就是我們的 精度要求一般 響應速度慢的情況下 是能應用的 能用的 當然對於電機的話 我們可以確定合適的一個品牌 合適的品牌 然後再去選擇電機 因爲它的一個樣冊內容 還是會有一定的參數變化 所以在整個四部電機的一個選行中 我們要對實際的一個工況進行分析 去選擇合適的電機類型 然後結合我們的負載質量 彈動結構 去進行一個慣量計算 叫加速度計算 最終得出力矩 對不對 所以在這個內容中 我們會得到轉速和力矩的一個值 最終去計算我們的功率 最後去對比 最終最後一步 一定是對比樣冊 來選擇合適的電機的 好 那麼今天關於電機的選行計算內容 就到此爲止了 如果有同學對於這些內容感興趣 或者說需要更多的一些內容 可以在我們的評論區留言 把你需要進行講解的一些知識點 可以 留言在我們的評論區 老師看到的話 後續我們會對你這些知識的話 做一些小的視頻講解 像我們今天這堂課一樣的 包括如果大家需要 對自身的一個系統化提升的話 可以後臺私信老師 老師這邊有合適的一些資料 以及視頻 可以提供給大家進行一個分享 那麼這一節課的內容就到此爲止 我們下一節課再見