SolidWorks(非標機械設計)教程: 私服電機選型計算(上)

剛纔我們介紹了這個伺服電機和不禁電機 他們的一些這個區別和聯繫 那麼其實伺服電機啊 他本身還有一個這個特性 這個特性的話很多人都不知道我們這個叫什麼功能呢 叫一個這個限制扭矩的功能 同學們要注意到 大家看到我們這裏面有一排伺服電機 有這個有12345 他是用來擰緊通過這個齒輪傳動來擰我們的什麼 擰我們這個瓶蓋的 大家注意到我們這個瓶蓋 他應該怎麼來擰緊呢 如果通過我們這個什麼普通電機 他很難實現 但是如果通過我們剛纔的伺服電機的話 他是可以實現的 怎麼實現啊 我們的這個瓶子 他蓋的所這個滿足要求不是按照我們所領的圈數 大家注意到不是你擰三圈就滿足了 他是按照扭矩來的 假設你這邊你這裏面有1號這裏是2號 我們1號他需要領2.9圈 我們的愛好需要你3.1圈 那怎麼辦呢 所以說我們這裏的話 如果你是在這種擰瓶蓋對扭矩 他應該通過什麼來限制我們的這個工作情況 應該通過扭矩來限制 我們這邊扭矩 如果假設是一牛米 他所需要的是一牛米 那麼我們這個伺服電機他通理論來說的話 輸入就是一牛米 那麼到到一牛米以後的話 我們的這個伺服電機還工作嗎 他就不工作了 不是不工作是這個專門起來了 這個是他的一個特性啊 叫什麼叫這個限制扭矩的一個功能 可能同學們之前沒有了解過 你這邊想把我們的什麼 我們伺服電機他不是有那個編碼器嗎 而不是有這個驅動器嗎 他一般控可以控制我們的什麼啊 控制我們的轉速 控制我們的這個扭矩 還有我們的這個這個啥來着 他他在一定的這個速度下的話 他是一個橫扭矩輸出 這個特性都還是很不錯的 但是同學們也要注意到 我們這個橫扭矩輸出的話 不是同學們想的那樣 他扭矩就是完全一模一樣的 我們可以看一下這裏面有一張這個表 大家注意到沒啊 這個是我們一個小觀量 他的一個扭矩輸出 我們假設這個B的情況 這裏面有一個B反覆使用的情況 就假設我們這邊啊 他和轉速和一個扭矩的話是有一些這個 這個是什麼轉速和扭矩的一個特性 這裏面還是滿足一些這個什麼 滿足這樣的一些啊 假設我們的轉速是是這個是100 就用這張圖來表示吧 轉速是100 那麼他的扭矩是S 轉速是200還是S 轉速是300還是S 那麼如果你一直往上漲 往上漲他還是S嗎 他也不可能是S了 他會慢慢的這個下降 明白嗎 還有我們這邊的話也是的 這邊的話就是轉速是100的話 他的扭矩一直是S 這一列都是S 到500的話 他突然的話就沒有了 我們這裏的話就是不考慮500這個轉速 所以他們要注意到我們這裏的和扭矩輸出 他並不一定完全滿足 像我們這裏面這張圖 他的扭矩這張圖的話 他扭矩是這個轉速是100的時候 我們的扭矩是S 扭矩這個轉速200 他還是S 扭矩是這個轉速是300 他還是S嗎 他就是21了 然後這邊的話400的時候 他變成了18了 所以他也會這個慢慢的往下降啊 還有當他到達一定範圍之內的話 他是一個橫功率輸出 明白嗎 他正常情況下是額定轉速下是橫扭矩輸出 但是在超過一定情況下 他就叫橫功率輸出這樣的一個區別 好 那麼我們現在來看一個題目 這樣一個題目叫四副電機的一個巡行計算 題目的話我給他截個圖 我們看一下 再能不能分析一下 也是一個什麼 我們的四副電機帶動我們的滾軸絲桿進行一個什麼 進行一個這個移動 滾軸絲桿的話 同學們也看到前面有一個連軸器和減速器 這個是他的一個四副電機 他一般會和這兩個東西進行一個連接 不進的話 他一般和我們的連軸器連接在一起就可以了 如果你是買一個模組的話 那可能的話更方便了 好 我們的這個題目要求大家可以看一下 這樣的一個四副電機 這樣的一個工況 四副電機 連軸器 減速機 然後我們的四杆 四杆上面有我們的這個工作臺 他是哪樣的一個這個工況呢 負載速度爲15米每分鐘 大家注意到15米每分鐘 然後我們直線運動的質量是多少呢 是250千克 這上面是250千克還是很大的呀 我們一般的話 這個還是一般沒有這個250千克 還有我們的這個四杆長度是一米 這是他的一個總長度 但是我們的一個工作長度是多少呢 工作長度爲0.275米 大家注意到工作長度的話 有效行程是0.275 還有我們的四桿直徑 是20毫米 我們的導程是10毫米 剛纔我記得有個同學說 這個Pn是Pb 是導程還是邏輯 我們一般你的這個叫導程 導程等於我們的 等於我們的什麼來着 等於線數乘以這個邏輯 邏輯 但是我們一般的這個線數是一根線 你這裏的話兩根線 我們這裏面就沒有討論必要了 所以我們一般導程是等於邏輯的 如果你真的有這個需求 你有使用了什麼雙線的一個四杆 或者是其他的一些這個結構 這個零件 那麼它有可能是雙線的 那個我們就暫時不討論 那後面還有一個什麼 還有一個材質的一個密度 7.8 還有它的一個減速比是i 還有我們的這個什麼 所承受的一個外力是0 這個就是我們外帶的一個材耕率 假設我們這邊還有一個什麼 還有一個這個人手往這邊推 或者是這個什麼 這個工業機器人往這邊推 那麼這裏也是一種可能 還有我們後面是這個慣例 齒輪和連軸器的一個轉動慣例 它已經把你算出來了 我們的連軸器同學們注意 連軸器很輕 一般的話這個幾百克 那麼我們這裏面大家看到 這個慣例的話大概是0.4左右 齒輪加上我們的這個連軸器 還有後面的話 這裏面是這個是傳動次數的話 是一分鐘40次 我們一分鐘要給它來回40次 那麼我們這個來回不是來回 這個去40次 這個去然後回去回去回40次 那麼我們這裏面40次的話 你也可以算出來它的一個 這個是一個頻率 還有那個傳遞長度是0.275 傳動時間是0.12秒以下 我們需要在0.12秒 就給它完全定位 明白嗎 這裏面是0.12 我們剛纔這個是一個40 這個40是有什麼情 是和這個0.12有什麼關係呢 我們40是一分鐘60除以40 那麼我們一個週期是多少 一個週期是1.5秒 但是你1.5秒 你可能讓它 這裏去了就回來 去了就回來嗎 不可能的 它肯定是去了 然後停一段時間再回來 然後回來的時候停一段時間再去 所以說0.15秒當中有 它工作時間是1.2秒 有0.3秒鐘是停止的 明白嗎 還有摩擦係數是0.2 這個的話是 是我們的產品和這個工作臺的一個摩擦係數 其實我們滾珠絲桿的摩擦係數還很低的 一般的話0.05我是是有的 還有後面的話是一個接效率 傳動這個滾珠絲桿的話 效率大概的話就是90%以上 我們這裏知道0.9算 如果是滾這個滑動絲桿 同學們注意 滑動絲桿它比我們的滾珠絲桿的效率的話是低一些的 一般的話低多少了同學們 滑動絲桿的效率大概的話是它的三分之一 就是0.3左右 我們記住這樣一個數據 還有同學們也不要以爲 不要以爲絲桿它的效率越高越好 其實在一些情況下 我們的效率反而是越低越好 或者說越低 把它的一個這個啓動扭矩 我們這裏面也許這個啓動扭矩就是一牛米 但是我們這邊的話是三牛米纔可以啓動 那麼你說一下一牛米好還是三牛米好嗎 這裏面沒有一個好壞之分 只有一個適合不適合 我們也可以簡單的說一下 如果你是這裏面是它是一個調節我們水平位置的一個什麼 一個這個絲桿 這個絲桿的話 同學們想一下 它是用我們的滾珠絲桿還是滑動絲桿呢 同學們 這個絲桿上面有個手輪來帶動它傳動這個移動來控制我們的什麼 控制我們的這個夾緊氣缸 它的一個水平位置 同學們覺得 你們的這個絲桿在這裏面 你是選擇滑動絲桿還是滾珠絲桿 同意滑動絲桿的敲個1 同意滾珠絲桿的同學敲個2 我看下這個miss同學 需要轉齒輪和連軸器的關聯嗎 齒輪的話是需要這個需要算啊 對這裏的話 一般有同學敲了一個L小兵同學 這裏面應該是滑動絲桿好一些 爲什麼呀 第一滑動絲桿的具有自鎖性 它效率是0.3 效率低的話 它本身也就是啓動扭矩的話大一些 所以它本身的話具有個自鎖性 這裏精度沒有要求啊 精度的話其實是我們的這個滾珠絲桿的話 精度稍微好一些 而且第二滾珠絲桿的話貴一些 我們滑動絲桿稍微便宜一些 所以的話我們在這裏面選擇滑動絲桿 大家也可以注意一下這樣一個東西 這個東西是一個位置顯示器 以後有機會老師會給同學們講解一下這樣的一款設備 再回到我們剛纔的題目 這個題目剛纔介紹了一下我們滑動絲桿和滾珠絲桿 它的一些這個特性 好現在來看一下我們這裏面第一步 我們要求出來我們的這個加速時間 工作時間是1.2秒 那麼我們加速時間是多少呢 加速時間其實是你自己可以給定的一個值啊 我們我們的伺服電機 它加速時間是完全可以達到零點零幾秒鐘的 0.05秒鐘是可以的 但是我們一般的話 你也可以就是不一定非要看0.05秒 你可以給他一個什麼0.這個0.1秒也沒有什麼問題啊 那麼我們來看啊 這個它工作時間一個行程 它需要的是1.2秒 那麼我們這裏面有一張圖片 先加速 再勻速 再減速 然後再停止 這段停止時間就是我們剛纔算出來了 這個一個週期是1.5秒 1.5秒減去我們剛纔的工作時間是1.2秒 1.2秒等於多少 等於這個0.3 那麼這段時間的話就是0.3一個停止時間 那麼我們的這個加速時間是多少了 加速時間的話 經過這樣一個公式計算 同學們可能這個公式的話看起來有一些有些麻煩 其實他的話就是這樣的一個過程啊 是我們的1.2秒總時間減去 0.275是我們的一個行程 單行程除以15 15的話是我們的這個米每秒啊 這個是米每分鐘啊 它的一個時間時間的話是分鐘 然後再乘一個60 60就換成秒了 這個是我們的一個勻速時間的這個勻速時間的 勻速的時候他所需要的時間 勻速就是需要多少時間 需要這個1.1秒 那麼我們來看一下他就是什麼 他算出來一個這個加速時間就是一個就是1.1秒 後面的話是一個0.1秒 那麼我們加速時間就是多少 是0.1秒 大家注意到我們減速時間的話也是可以把它假設成這邊是減速 也是0.1秒 這個是勻速 也是0.1秒 這樣子算 讓你這裏的話也不需要這裏面通過這樣的一個手段 你可以直接假設我們的一個加速時間是0.1 我們的減速時間是0.2 0.1 你這裏的話是可以的 這樣假設的 好 這個是勻速時間的話是1.1 1.0秒 就是中間的話 這就是這段過程 好 這是他的整整個的一個運行運行過程啊 同時要注意到我們的普通鏈接 普通的三相易部鏈接 他不會考慮這麼 不會考慮這麼精確 他一般你算出來一個勻速的話 需要一個100瓦 那麼我們給他一個乘以什麼乘以1.2倍 就假設我們已經考慮到了這個勻速 和這個減速等於120瓦就行了 哎 我們進度的話需要嚴格的考慮一下 因爲他是一個什麼 他對這個位置和速度的話是要求很嚴的 好 第二個點轉速 轉速怎麼算了 轉速你明顯的這個轉速很容易算 這個絲桿的轉速絲桿轉速就是啊 n等於v除以導乘p等於多少了 等於這個v除以導乘p等於15 這個是15米每秒每分鐘除以0.01毫米等於多少 等於1500轉 我們的絲桿 這個絲桿需要的轉速是1500轉速很高呀 那麼我們的這個電機的轉速呢 轉速爲3000轉 因爲他傳動比爲2 這個轉速就已經出來了 我們現在看一下 現在我們第一個是加減速時間 第二個是轉速已經出來了 我們這個是電機 那麼我們再來看第三個數據 第三個數據的話是我們的叫轉矩 轉矩的話 哎 老師你這個轉矩只有一個這個轉矩tL 哎 我們之前的話那個固定電機 他有哪些轉矩啊 有這個加速轉矩 有我們的這個這個啊 這個勻速轉矩 有我們的這個加速轉矩 但是我們這裏面是隻需要計算一個什麼 計算一個這個勻速轉矩就可以了 這是克服摩擦力的一個轉矩 然後他的轉這個轉矩的話是等於有一個公式 同學們也可以看一下我們的 這張表格就這個公式 這個公式 是這個吧 是這個 好在這 這個F的話是我們的摩擦力啊 剛纔的話那個質量是250 摩擦係數是0.2 那麼我們這個F就知道了 F知道了 我們的愛帕也知道導程是15 那麼我們的t是不是就知道了 我們這個斯杆要帶動的他進行運動 他就是滿足這樣的一個公式 好扭矩 我們來看一下這個斯杆他需要多大扭矩啊 這個tL我們把t放在左邊 F的話放在右邊 大家也可以也可以看一下我們這樣的一個這樣一個過程 這個同學們也不需要背啊 你只需要知道就行了 然後算出來這個多少 我們這個負載這個工作臺要移動的時候 他需要0.43牛米的一個什麼一個工作轉矩 好這個是第一個工作轉矩 那麼我們的工作轉機現在的話同學們應該明白了 那麼我們再看還有個慣例 慣例的話也是很重要的 慣例的話 那麼我們這裏面大家看一下我們這張圖 同學們覺得有哪些慣例呢 我們這裏面你只需要你只是所你所看到的都是需要考慮到慣例的 但是如果同學覺得你這個聯絡器很輕的話 其實你也可以不考慮啊 我們這個質量的話是250千克 你這個聯絡器頂多的話幾百克呀 這個幾千克那麼是完全可以不考慮的 那麼我們這250千克 他的一個平動的轉距 還有我們四杆的一個旋轉轉距 還有我們的這個就沒了 還有齒輪裏面齒輪還有我們的這個聯絡器 這四個部分的一個轉距啊 還有我們的齒輪和聯絡器的轉距 他已經給了是0.4 那麼我們只需要算哪一個 算平動和我們的這個四杆的一個旋轉運動 這兩個轉距啊 這兩個慣量講錯了 這兩個慣量是多少呢 慣量的話等於多少直線慣量 就是我們剛纔的那個那個那個的四杆上面的慣量啊 等於也是這個公式 我們看一下 我們可能看到公式的話看起來有一些麻煩 這個是四杆慣量 有個公式 等於m乘以導乘除以ipod這個平方 這他也是一個換算過來 老朋友們也不需要糾結 他裏面每個三種什麼意思 這裏面是m導乘pH啊 出一個這個愛帕R的平方 大家看到我們這裏面有一個出一個R 這個R就是我們剛纔所說的傳動筆 看到了嗎 我們直線部分 他正常的沒有傳動筆的情況下是R是1 哎 我們這裏面有傳動筆 我們的負載慣量 我們的那個水平臺 它所需的慣量是和我們的傳動筆的平方有關係的 看到了嗎 他的平方這個點 同學們要了解一下 有減速筆 有減速器和沒有減速器 他的慣量是不一樣的 好 算出來等於多少 等於1.58 然後還有個滾珠絲桿 它是一個旋轉慣量 滾珠絲桿的話 它的旋轉慣量也就是 就是這個公式 它的一個旋轉 這個公式八分之一m d的平方 看一下 他這裏面是代入進去了 算出來是這樣的一個過程 我們也可以看一下 算出來結果是 這裏面也有一個R的平方 大家看到沒 這是我們剛纔那個減速器的一個傳動筆 然後等於0.31 那麼我們的一個連軸器加上加上我們的齒輪的慣量呢 是0.4 那麼它們全部相加等於多少 等於2.29 純實的公式四方 我們一般的話後面是一個單位 前面話就是2.29 現在我們算出來了一個總慣量 好 現在我們再回復這個回顧一下 一點一點來 我們剛纔算了哪些東西 算了我們的這個速度 算出來了 工作扭矩算出來了 0.43 那麼後面還有什麼 還有一個慣量 慣量的話是2.29 寫個圖 速度明確了 這是我們需要參數 工作轉矩是0.43 我們需要的 慣量是2.29 我們需要的 後面再看了 後面還有一個功率 這個功率的話 其實同學們也需要了解一下 我們的伺服器電競 它其實本身有一個功率 功率的話就是P等於 P等於NT 這個N的話就是我們的這個地方 這個地方 P等於NT 這個iPad 這個N的話就是一個就是一個轉速 等於3000 然後出一個60 然後乘一個什麼 乘一個扭矩 等於135瓦 這個叫什麼功率呢 是我們的負載的一個功率 就是正常功率 這是正常運行的 我們克服摩擦力所需要的一個扭矩 所需要的一個功率 等於多少 大家可以注意到這個0.43 大家可以看一下我們剛纔那個0.43是什麼結果 0.43的話是一個工作扭矩 就是克服摩擦力 是135瓦 我們要克服這個摩擦力的話 那麼他只需要一個135瓦的電機 那麼第二個是什麼呢 這個PDF杯 這個怎麼說呢 PDF杯的話 你這裏的話最好不要這個不要這樣算了吧 這它是本身自帶的通過扭矩來算的 你通過這個轉速算的話 結果其實從這個理論上來說是一樣的 但是的話我們這裏最好的 你不考慮這個就是不算那個不通過速度來考慮 通過這個扭矩來考慮 明白嗎 這個Tank同學老建議通過扭矩來考慮吧 感覺一樣一樣的 是和那個不進考慮嗎 還有同學說這個不考慮加速轉圈 考慮的考慮的 待會老師會給同學們總結啊 可能你現在看 而且你自己看的話也可能會有一些問題 待會老師再給同學們總結一下 如果你真的什麼 一樣暈啊 呃 這樣子算吧