搞設計必備——伺服電的選型計算，實例分享！

大家好 我是蔣旭雲飛 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 同時要調整物料擺分的角度 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 並且適合用在頻繁起點的場合 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 SERV訂機 這裏有實物圖 這是步進訂機的實物圖 後方這是訂運線 對吧 這是SERV訂機實物圖 後方除了訂運線 還有什麼 還有編碼器的線 SERV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 工作模式就是輸入到執行 SERV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SERV訂機精度取決於 編碼器分辨率 相比起來SERV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 劇頻特性的不同 我這裏先畫一個圖像 這是豎軸 這是橫軸 好 那豎軸的單位 扭矩 橫軸就是轉速 或者是脈衝頻率 如果說是步進訂機 劇頻特性是這個樣子的 外面扭扭的 隨着轉速 它的增大 訂機的輸出扭矩 一直是在降低的 這是步進訂機的劇頻特性 而SERV訂機 它是最大額定轉速之內橫扭矩 最大轉速之內橫功率 這是兩者劇頻特性的區別 根據這個工控需求 我們確定訂機種類是哪個 選SERV 經濟會更高 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 我們先去分析引擎條件 利用絲桿帶動的機構有多重 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SERV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 根據這個條件 我們來對定律進行選行 好 先去計算 語音速扭矩 語音速扭矩的公式 t等於f乘以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 利弊它等於導乘 除以二π 導乘除以二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一調機構 所以說只有摩擦力 得出的結果是0.032牛米 這裏有計算的過程 我特意的截了一個圖 來看0.1 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 m20kg 是不是 好 結果是2 再乘以10的話 就是重力加速 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 那麼導乘比二π 導乘的話 多少 0.01米 在這個位置 二π 0.28在這裏 所以說得出結果 大家可以自己算一下 0.032牛米 這是宇宙牛紙的計算 我們再去計算加速牛紙 加速牛紙的話 它等於灌量乘以腳加速度 灌量用這類表示 腳加速度 對吧 這是beta 好 我們再看 灌量的話 它分爲旋轉灌量 還有平動灌量 來看機構 定機 帶動連軸器 帶動絲桿 在幹嘛 在旋轉 而機構在刀口上方 通過滑塊 是做一個直線運動的 運動形式不同的話 灌量的計算公式不一樣 如果說是旋轉 就是二分之一mr方 這裏我要多說一嘴 灌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 咱們就是用這公式二分之一mr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 平移所產生的灌量公式 m乘以a比2b配方 這裏的a是什麼 a就是導程 單位移動量 這裏的a就是導程 你看所有的數值 我們是不是都知道 都是知道的 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 然後地指的是絲桿的直徑 15毫米 以這條計裏面給了 好 長度600毫米 材質我用的是不鏽鋼的 密度就是8乘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 看一下 我把它記錄在這裏面 應該 沒有記錄 就是0.239 我們再看這個平動的 單位移動量就是導程 10毫米 對不對 機構的質量20千克 結果0.507乘以10的 -5次次方千克平方米 相加 兩者相加 0.746單位 來後方 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 它其實應該是這樣 角加速度 它等於角速度除以加速時間 然後角速度 它等於二π乘轉速 你看 二π乘轉速 不就是角速度 再除以加速時間 不就變了 對吧 我把角速度帶到裏面去 好 來稍微整理一下 稍微整理一下 首先要確定什麼 確定轉速 同學們 根據什麼來確定 根據剛剛給出的一致條件 移動速度是0.4米每秒的樣子 運動速度0.4米每秒 好 我們回到上面來 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結果 指定移動量400毫米 然後機構加速時間 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 換算成每秒多少轉 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 再除以加速時間 自定義加速時間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 腳加速度乘以總的官量 對不對 得出的結果 0.2082牛米的樣子 0.2082牛米 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 有的人想的 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 效率去多少 像這裏 靈驟器滾珠絲桿 搞不好快效率都很高 就直接給0.9就可以了 安全係數四復定積 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2安全係數 到這結果多少 0.53 0.534 是吧 0.534牛米 接下來就是要去確定定級的品牌 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 對吧 安川的三菱的很多 主要是根據你們公司 是否和這個品牌有合作 或者看客戶是否有指定這個品牌 把品牌捐好就可以了 去了品牌之後 來我今天拿東陽的定級爲例 我手裏面現在只找到這麼一個樣子 其他的很難找 就沒有找 只看這個樣子 同學們 首先看什麼 看總牛局 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力矩 來對比 跟他樣冊裏面所提供的最大力矩 來對比 哪一個 比0.534大 0.64 是不是 0.64 同時它的額定力矩是0.32 0.32要跟什麼 要跟這個與雲素力矩來對比 可不可以 一個是0.32 這是定級的額定力矩 我所需要的是0.03 沒問題的 對不對 好 我們再看灌量要進行什麼 要進行灌量的匹配 它這裏提供的數值是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 我們在進行灌量匹配時 一般是這樣的 整個機構運動所產生的總灌量 除以定級轉轉灌量 要怎麼樣 小於30 對不對 也就是說總灌量要 咱們這裏不能這麼說 這裏不能這麼說 那麼我們看 剛剛算出的總灌量多少來着 來回到這裏來 0.746 對不對 那你除以定級智能灌量要小於30 那麼這臺s40的 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級就可以了 好吧 今天咱們聊這麼多 同學們 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 行 今天講到這 我是雲飛老師 咱們下節課 再見