首推！清華機械大佬花一週講完的非標機械設計選型教程，2026公認最通俗易懂的【Solidworks非標機械設計選型講解大全】 P20 - 伺服電機選型計算

大家好 我是蔣樹蔭飛 本節課主要來聊一下 SERV訂機的選行計算 那麼SERV訂機是我們在做飛鏢設計時 經常會用到的標準件 一般是搭配思感機構 或者是支線模組來使用 偶爾會搭配同步的機構 本節課主要講的內容有這麼幾點 第一點確定工況還有需求 第二點確定訂機的種類 然後計算訂機參數 從而確定型號 還有品牌 先分析工況需求 拿本臺設備爲例 本臺設備中 有一個思感機構 SERV訂機 通過磨片式連接器 連接後方的滾軸思感 訂機工作帶動思感旋轉 從而帶動整個機構 在導軌上方 通過滑塊實現左右運動 對吧 來看第一點工況需求 就是要帶動機構 實現直線運動 對不對 和第二點運動時 要對機構進行精準定位 因爲這裏要移料 要把物料 從這個位置移動到料盤的正上方 進行擺盤 同時要調整物料擺放的角度 所以說 來看 要對機構進行精準定位 對吧 還有訂機輸出的扭矩要足夠 並且適合用在頻繁體積的場所 能夠滿足我們要求的訂機 兩種 一種是步進訂機 一種是什麼 伺服訂機 這裏有實物圖 這是步進訂機的實物圖 後方這是電源線 對吧 這是伺服訂機實物圖 後方除了電源線 還有什麼 還有編碼器的線 伺服訂機是帶編碼器的 來我們看兩者的區別 這裏我介紹大約三點 第一點區別就是控制方式 步進訂機它是屬於開環控制 是沒有反饋的 工作的模式就是輸入到執行 伺服訂機它是屬於閉環控制 有反饋 工作模式輸入 然後執行 再到反饋 再到矯正 再到輸入 它是一個圈 這是第一點區別 第二點區別就是精度 步進訂機它的精度取決於像素 還有驅動器的C分設置 而伺服訂機精度取決於編碼器分辨率 相比起來伺服訂機精度要高很多 好 那麼第三點區別就是後方的 我這裏也寫了 舉評特性的不同 我這裏先畫一個圖像 這是豎軸 這是橫軸 好 豎軸的單位 扭矩 橫軸就是轉速 或者是脈衝頻率 如果說是步進訂機 舉評特性是這個樣子的 外圍扭的 隨着轉速 它的增大 訂機的輸出扭矩一直是在降低的 這是步進訂機的舉評特性 而伺服訂機它是額定轉速之內橫扭矩 最大轉速之內橫功率 這是兩者舉評特性的區別 根據這個工控需求 我們確定訂機準備去哪個選伺服 精度會更高 對吧 好 我們再往下看 再往下看 第三步就是計算訂機的參數了 也就是選行 計算的過程是這樣的 我們先去分析引入條件 利用絲桿帶動的機構有多重呢 20千克 帶動機構運動的速度0.4米每秒的樣子 那麼訂機的加速時間 因爲用的是伺服訂機 所以說0.1秒 對吧 絲桿的導程10毫米 0.01米的樣子 好 絲桿的直徑 15毫米 絲桿的長度 600毫米 0.6米 對吧 那根據這個條件 我們來對訂機進行選行 好 先去計算 宇宙扭矩 宇宙扭矩的公式就是 T等於F的L 利乘以利弊 這是基礎公式 但是在絲桿機構中 在絲桿機構中 利弊它等於導程除以二π 導程除以二π 那麼這個力就是摩擦力 如果這是一臺絲桿提升機構 還要加上重力 對吧 但是這是一個水平的泥料機構 所以說只有摩擦力 得出的結果是0.032毫米 這裏有計算的過程 我特意的截了一個圖 來看 0.1就是摩擦係數 我就直接默認爲0.1了 因爲都是滾動摩擦 你看導軌滑快 滾流絲桿都是滾動摩擦 摩擦係數0.1 對吧 m 20斤克 是不是 好 結果是2 再乘以10的話就是重力加速度 當然你想取9.8也可以 我這裏就是直接取了10 方便計算 好 那麼導程比二π 導程的話 多少 0.01米 在這個位置 二π6.28在這裏 所以說得出結果 大家可以自己算一下 0.032紐米 這是勻速扭矩的計算 我們再去計算加速扭矩 加速扭矩的話 它等於慣量乘以角加速度 慣量用這類表示 角加速度 對吧 這是β 好 那我們再看 這個慣量的話 它分爲旋轉慣量 還有平動慣量 來看這個機構 進擊帶動連接器 帶動絲桿 在幹嘛 在旋轉 而機構在刀口上方 通過彎彎 是做一個直線運動的 運動形式不同的話 慣量的計算公式不一樣 如果說是旋轉 就是1 2mr方 這裏我要多說一嘴 慣量計算的公式 標準的應該是mr方 對吧 標準的應該是mr方 但是圓柱體 繞着中心旋轉的時候 咱們就是用這公式 1 2mr方 它是通過積分得來的 大家不用去研究 直接這麼去用就可以了 好吧 好 那麼 平動 平移所產生的慣量 公式m乘以a比2 這裏的a是什麼呢 a就是導乘 單位移動量 這裏的a就是導乘 你看 所有的數值 我們是不是都知道 都是值得的 來 這裏是我通過工具算出的結果 大家看一下 看到沒有 圓柱體 繞着x軸旋轉 對吧 沒問題 旋轉軸s軸 然後這個d指的是絲桿的直徑 15毫米 以這條線裏面給的 好 那長度呢 600毫米 材質我用的是不鏽鋼的 密度就是8乘以10的三次方 千克每立方厘米 每立方米了 好 那麼計算結果 0.239乘以10的-4次方千克平方米 來 看一下 我把它記錄在這裏了 應該 沒有記錄 就是0.239 那我們再看這個平動的 單位移動量 就是導乘 10毫米 對不對 機構的質量20千克 結果0.507乘以10的-4次方千克平方米 相加 兩者相加 0.746 單位 就是在後方 加上一個乘以10的-4次方千克平方米就可以了 好 那我們再看 角加速度 角加速度呢 它其實應該是這樣 角加速度 它等於角速度除以加速時間 然後呢 這個角速度它等於二π乘轉速 那你看 二π乘轉速不就是角速度嗎 再除以加速時間 對吧 我把這個角速度帶到這裏面去 好 來 稍微整理一下 首先要確定什麼呢 確定這個轉速 根據什麼來確定呢 根據剛剛給出的理智條件 移動速度是0.4米每秒的樣子 運動速度0.4米每秒 我們回到這個 上面 回到上面來 這個圖像有點小 大家可能看得不太清 也是我用工具得出的這個結果 指定移動量400毫米 然後呢 機構加速時間就是定期加速時間0.1秒 移動時間是一秒鐘 那麼對應的轉速就是2666 或者說2667 好吧 把它換算成什麼呢 換算成這個 就是每秒多少轉 單位要統一 好 來看一下 單位統一之後 就是這個樣子的 2667 轉每分鐘 除以60 就是44.45轉每秒 對吧 再乘以2π 再除以這個 除以什麼我們看 除以加速時間 自動定期加速時間0.1秒 得出結果 2791.46 對吧 2791.46 這是腳加速度的單位 弧度每秒方 好 那麼加速轉矩 就是腳加速度乘以總的官量 對不對 得出的結果 0.2082紐米的樣子 0.2082紐米 然後我們要去計算 帶動整個機構運動所需要的總的轉矩 那麼這個時候要考慮到什麼 考慮到效率了 有同學可能想了 剛剛你爲什麼不去算效率 其實我就是偷了一個懶 放到這裏一起來算了 效率取多少呢 像這裏 靈柩器 滾珠絲桿 導火好快 效率都很高 就直接給0.9就可以了 那安全係數 伺服定機 咱們一般給兩倍就夠了 好吧 k取2 效率這裏是0.9 你們可以自己去算一下 可以自己算一下 這是0.2082加速轉矩 0.032是勻速轉矩 總轉矩 0.2402 對吧 除以0.9 這除以效率 再乘以2安全係數 那這結果多少 0.53 0.534 是吧 0.534紐米 接下來 就是要去 確定 競技的 品牌 以及 型號了 這個品牌很多 同學們 比如說 西門子 施耐德 對不對 臺達的 東源的 深圳的匯川 華中數控 是吧 安川的三菱的 很多很多 主要是根據 公司是否 和這個品牌有合作 或者看客戶是否有指定這個品牌 把品牌定好就可以了 定好品牌之後 來我今天拿這個 東洋的這個定計爲例 我手裏面 現在只找到這麼一個樣子 其他的很難找 也沒有找 只看這個樣子 同學們 那首先看什麼呢 看這個總流矩 我們算出的結果是0.534 對不對 那麼跟他樣冊裏面所提供的 最大利矩 來對比 跟他樣冊裏面所提供的最大利矩 來對比 哪一個 比0.534大 0.64 是不是 0.64 那同時呢 他的額定利矩是0.32 0.32要跟什麼呢 要跟這個語音素利矩來對比 可不可以 一個是0.32 這是定計的額定利矩 我所需要的是0.032 沒問題的 對不對 好 那我們再看慣量要進行什麼 要進行這個慣量的匹配 他這裏提供的數值是 0.051乘以10的-4次方千克平方米 對吧 看到沒有 這裏千克平方米 那我們在進行慣量匹配時 一般是這樣的 整個機構運動所產生的總慣量 除以定計轉移慣量 要怎麼樣 小於30 對不對 也就是說總慣量要 這裏不能這麼說 那麼我們看 剛剛算出的總慣量多少來着 回到這裏來 0.746 對不對 那你除以定計正常慣量要小於30 那麼這臺s40的 這個數字功率是100瓦的 就是能夠滿足要求的 大家可以算一下 是沒問題的 我剛剛是有算過 忘記把這個結果放在這裏了 它是沒問題的 就是要保證小於30就可以 如果要求高的話 可能是要求 就是要小於10 那我們可以選擇大點定計就可以了 好吧 那今天咱們聊這麼多 如果說想了解更多的飛鏢設計相關的知識 可以持續的關注我 那行 今天講到這 我是雲飛老師 咱們下節課 再見