【機械設計入門教程】2024最全非標機械設計零基礎教學，學完這些，你離機械大佬就不遠了！ P47 - 第19講：電機理論基礎2

好 我們繼續下兩課的講解 我們下兩課的話是根據我們這一個 線速度乘以它的這一個力 然後我們就可以得出來一個功率 是吧 得出來一個功率 然後就根據我們的這一個線速度 去除以我們的這一個轉速 除以我們的半徑 得出轉速 轉速得出來之後 我們再跟我們的電極轉速去比 再得出它的傳動比的 那麼像我們這種機構的話 而我們這種普通三向義步電極 一般我們是很少說去算出來的轉矩的 這邊的話可以簡單的做一下筆記 同學們 這邊可以簡單做一下筆記 就是說我們三向義步電極 一般是直接算的是功率 算轉矩的不多 你要算轉矩和算功率都是一樣的 都是一樣的 咱這邊的話不用去糾結 只是說 它速度變化是比較大的 它沒有我們這一個步進電機和這 一個伺服電機 速度那麼好控 因爲我們伺服電機是一個脈衝走 一步 它的話就是一團襲鑿 是吧 靠電磁感應去走的 所以說這邊我們用它用功率來算 的話是比較好的 而我們伺服電機和步進電機 通常情況下 我們是算的它的額定扭矩 或者說是我們的保持卷矩 能理解嗎 能理解 同學咱刷個一好不好 而我們一般也不會 我們選伺服電機和選步進電機 一般都不是說直接去看到的功率 我們首先考慮的還是它的扭矩 能理解嗎 而扭矩的話 我們就要考慮一個問題 就是它的一個慣量問題 是吧 我們按功率來考慮的話 其實嚴格意義上來講 也要考慮慣量問題 但是我們這個皮帶 它並不是說我運行兩秒停一下 然後又運行兩秒又走 這樣的話 我們其實只要運行起來了 它其實不影響我們的工作 能理解嗎 好 待會再來討論扭矩的問題 先把這一個東西的選行給搞定 如果這邊也是用我們的步進電機 帶的話 如果我們按扭矩來計算怎麼算 其實是一樣的 同學們跟着老師來 我們知道它走的速度 我們除以這一個同步帶 節約的半徑 節約的周長 我們就可以把它的轉速算出來 它的轉速算出來 跟我們步進電機的轉速去比 我們就可以算出它要多大的傳動比 是吧 需要多大的傳動比 當它這邊如果說大於600轉的話 那麼可能說步進電機還沒辦法滿足了 是吧 好 這邊的話是要注意的一個重點 那麼當我把減速比算出來的時候 那麼我們就只剩下一個東西了 就是它的轉矩 那麼轉矩跟減速比又有什麼關係 我們小時候有這樣的 大家騎過山地自行車嗎 騎過的咱刷個儀 騎過男士摩托車掛擋的 咱也刷個儀 是吧 大家都騎過 它是這樣的 我們在不減速的時候 我這邊走一步 它的本來它這邊力是多大 我這邊的力也是多大 沒什麼毛病 而減速比 它其實是把速度減下來了 把速度減下來了 它的扭矩是增上去了的 不知道這個概念同學們能不能理解 咱理解的同學刷個儀刷個鮮花 不理解的咱刷個二 咱也不用去裝了 大家都是同班同學 所以說不了解的及時反映出來 那麼我這邊的話詳細講點 不瞭解是吧 不瞭解 好 這麼跟大家講 來先從這一個 公式上面來講 什麼是扭矩 上節課講完了 這一個煙火人生同學 上節課剛講完 我們小帶輪帶大帶輪 它其實是一個減速過程 能不能理解 它的功率會等於它的轉矩 乘以它的這一個角速度 是吧 它的功率 而它的功率會等於它的轉矩 乘以它的角速度 是不是這麼個道理 從公式上面來理解 我們這一個 它的它轉兩圈 它可能才轉一圈 甚至它轉三圈 它纔可能轉一圈 也就是說 同等限速度的情況下 它的轉速肯定是要大的 是吧 而它的轉速肯定是要小的 而它們兩之間 總共就是靠一根帶傳過來 它的總功率 p肯定是相同的 p相同 那麼它乘起來等於我們的p 而它增大了 那麼這邊的扭矩肯定是減小 肯定是要有一個減小的趨勢 而這邊的話 它這個扭矩會增大的 所以說它到這邊來 雖然速度降低了 但是它扭矩增大了 功率不變的情況下 這邊雖然這一個速度增加了 但是它這個扭矩降低了 能理解嗎 很容易理解 是不是這麼個道理 是吧 功率肯定 扭矩跟這一個轉速是成反比的 是不是這麼個道理 很簡單 我們摩托車上坡的時候 你是掛五檔 還是掛一檔 多簡單道理 你是掛一檔 是吧 沒有人說我摩托車上坡的話 我還掛個五檔 立馬就起火了 我這個小轎車 大家都考了駕照 大家都好多都是開車的 開車的話 如果是首度檔的車的話 我上坡的話 我還要把五檔 把它換到三檔 或者是換到二檔 起步的話 一般都是一二檔 沒有說五檔起步的 爲什麼 這個一二檔 那麼大家說一說 一檔速度快 還是五檔速度快 同等油門情況下 我們一檔的速度 肯定比五檔的要慢 是吧 所以說它慢的話 但是我一檔力氣大 很簡單的道理 好 你喜歡掛空檔 摩托車上車 不能掛一檔 好 就是這麼個道理 那麼這邊 我如果說把它的速度算出來之後 速度算出來之後 它原本這邊需要這一個扭矩 我這邊來給大家舉個簡單的例子 我這邊的轉速 這喉嚨不給力了 這完全是靠吼的 來咱心平氣和的講一點點 好嗎 我怕說我心平氣和的講的話 大家就睡着了 好 我假設它這邊的扭矩是200轉 好不好 假設它這個扭矩是200轉 好 我步進電機的扭矩是600轉 好不好 假設它達到最高了 那麼我傳動比是多少 同學們 傳動比是多少 傳動比是3是吧 對 摩托同學怎麼又說傳動比是1 傳動比就是3 好 傳動比是3 我們把這個id下來了 好 我如果算出來我這邊的力是f 好 除以它的乘以它的半徑r 好 我算出來的這一個扭矩是這一個 兩牛米 不行 6牛米 好吧 6牛米 好 假設我不考慮效率 不考慮這一個安全係數任何東西 那麼完美情況下 我這個電機的扭矩要選多大 就是這一個問題 電機的扭矩選多大 好 這一個彈幕轉身一大旺說 18 多少 15 3.6 是吧 你們這 說的啥 好 其實這一個 電機是不是2 我這邊需要6牛米 需要6牛米 沒毛病 這是一個很經典的案例 那麼我這邊是把600轉的速度 給減下來了 600速的速度 我把它減到了200轉 所以說它傳動比是3 那麼我這邊設它的這一個 設它的這一個扭矩爲x 那麼我這個x 它這個速度減下來 我那個扭矩就會升三倍 是吧 乘以3 剛好會等於我們的6倍 那麼我們這個x 它就會等於我們的600除以3 剛好它會等於我們的 2牛米 能理解嗎 還不理解 減速機算進去了 算進去了 有什麼問題嗎 所以說大家你們電機選行的話 你把它理解透了 其實真的是很簡單的 真的很簡單 不應該6除的嗎 是6除以3 好 再講一遍 好 來先把減速機的核心先搞懂 我就知道我不哄 你們就聽不清楚 但是我一鬨的話 我就每一次上完課之後 我得吃吃這個猴片 不然的話我這喉嚨受不了 來再講一遍 先把它講減速機的核心弄清楚 減速機的核心是什麼 把速度減下來 把扭矩升上去 這是它的核心 減速增矩 記住4個核心字 好 這邊的話我們把它打出來 好吧 減速機的核心 好 不是矩 矩 好 把它紅 把它高亮起來 讓同學們看着 好 把它高亮起來 減速增矩 這個伺服電極上裝的第二次聽課 講的都是基礎 趙同學 怎麼說呢 你這邊的話 你可以去看一下前面的視頻 如果老師講的全都是基礎的話 咱這邊的話就不說了 好吧 後面的話我也講什麼 你會很難接受的 好 來看 這邊的話我們說的是減速增矩 這邊的話怎麼給大家說呢 我們這邊電機我需要的這一個 需要的這一個轉速是200轉 假設我選電極 電極選出來電極是600轉 那麼我們要買多大的減速機 那麼我用這一個轉速比上這一個轉速 比出來剛好減速比是3 好 減速比就等於3了 這個有沒有什麼問題 沒問題的話 咱刷個1刷個鮮花 這樣比出來減速比就是3 好 減速比是3 那麼我剛纔說了 我這一個輪子需要6牛米的力 好 需要6牛米的力 那麼我電機在選行的時候該選多大的 牛局呢 是嗎 我減速比是3 減速比是3 是把這個速度減小了3倍 那麼我的牛局就增大了3倍 我就用這一個牛局 用這一個牛局t去乘以3 就會剛好等於我們的6牛米 那麼算出來電機的牛局它是2 有問題嗎 好 這個小宇同學告訴老師說 老師我覺得這邊的話不用這麼去選 伺服電機都裝減速機嗎 不 如果說你什麼樣情況下裝減速機 什麼情況下不裝減速機 它是這樣的 看我們通常這一個速度走的是多快 如果說你大多數情況下 走的是這一個速度的話 那麼我們就不需要去調它的頻率 按照它的額定速度 或者說按照它的最高速度去選 選出來是沒什麼問題的 這樣的話我們就不用去靠調頻率去選 你要去想想同學們是這樣的 本來我畢業10年複習一下挺好 它是這樣的 如果你伺服電機 你剛好把這一個速度全部運用上來了 那麼其實我選電機的話 是不用選這麼大扭矩的 你如果速度你完全靠伺服電機自己去選 那麼我選出來的這一個電機 像剛纔的一個我選出來的電機 就要比它比原本的大三倍 這樣的話我本來需要6牛米的電機 但是我增過加一個減速機 我這個電機可以只需要2牛米的電機 就可以帶起了 一個6牛米的電機和一個2牛米的電機 你們去看一下這個價格差多少就知道了 爲什麼要加減速機 當然了減速機也需要錢 減速機也需要錢 是吧 減速機也需要錢 好 那麼這種情況下是我們最基礎的知識 咱這以上的全部聽懂了 咱就在這個基礎上來昇華 好不好 同學們 在這基礎上來昇華 聽懂了沒 好 我把這個模型把它立起來 把這個模型立起來之後 那麼它的負載就不是沒有mg了 它的負載是什麼 老同學告訴老師 我 它的負載就是mg了 不是沒有mg了 那個後面的這一個數值的摩擦力 咱把它忽略掉 咱這邊不好算 先不說你們有沒有這樣的功底能算出來 咱統一忽略 好不好 同學們 把它立起來之後 它的負載就是它的重量 mg 所以我們這個摩擦力就咱就不考慮了 哥 你這立起來了 你這摩擦力 比這一個倒下去的摩擦力要小 比它要小 咱這再考慮的話 咱這邊就算起來就複雜了 我們撿了西瓜就可以把芝麻丟掉 咱不要去圍着芝麻去研究 你這樣研究的話 雖然能研究出來 但是你這邊可能爲了算芝麻的話 你要花上一下午的時間 說的有點誇張 好 立起來之後 我負載就是它的重量 這邊的話 大家如果對這一塊不是特別瞭解的話 咱寫一下 好 再來看圓盤的知識點 圓盤的知識點怎麼來考慮 圓盤的乾脆放到下節課去講 咱來講講加速的問題 剛纔這個東西 不是皮帶制動機 咱就沒考慮這一個慣量的問題 咱但是這邊你用的是控制電機 咱這邊要考慮慣量問題 慣量問題怎麼算 咱這邊的話 咱是這麼定義的 同學們 是這麼定義的 來記住 我們所謂的慣量 就是慣性產生的力 不是 就是它的這一個慣性 可以這麼去理解 它只是把慣性實質化 把它變成一個量 能理解這句話嗎 同學們 能理解的話 咱刷個一刷個新話 好 當在直線運動上 它的慣性 它轉化的就是力 而我圓周運動上轉化出來的 它是以扭矩的形式而體現 能理解嗎 所以說我們可以衍生成爲兩個公式 可以衍生成爲兩個公式 如果是直線運動上 它慣性體現出來的這一個等效力 它是這麼體現的 我們的f 它會等於我們的ma 寫小小 有沒有什麼問題 那麼圓周運動 它直線運動 它是等於我們的質量 乘以我們的加速度 好 圓周運動 它就不是力了 我剛纔說了 是嗎 直線運動 它是等於力乘以速度 圓周運動 它就沒有力 這一說 它只有扭矩和角速度 這一說 是吧 它是這麼說的 它其實是力乘以速度對時間的微分 在這邊就是扭矩乘以角速度 對時間的微分 不是 是微分 不是對着一個 對着一個速度的極分 極分是微分 微分 沒什麼毛病 好 是微分 微分嗎 我看一下 是微分 微分 好 這邊的話 所以說 我們就可以把這兩個公式變一下形 我們的力就會等於它乘以ma 其實a就是我們的速度除以時間 是吧 等於我們的速度除以時間 好 那麼再來看一下圓周運動 圓周運動它就不是a了 它是7了 從現在開始 我們這個知識點升級了 沒有剛纔那麼簡單 它會等於我們的這一個 慣料 用j表示 乘以我們的什麼 乘以我們的b b在 好 b 好 來 那麼我們這一個b又等於什麼了 來 大家來看 其實你們如果把它學懂了 這個知識是特別有意思的 等於我們的角速度除以時間 還有多少東西能跟上來的 來 比劃一下 一個是質量 一個是慣料 一個是加速度 一個是角加速度 好 一個是我們的力 一個是我們的扭矩 它是我們的牛頓第二定律的兩種表達形式 在我們的直線運動中 我們的力等於ma 我們的在我們的旋轉運動中 我們的力 它會等於我們的這一個 慣料乘以角加速度 j是我們的慣料 好 那麼 可能直線運動你們還能理解 那麼咱先把這個直線運動搞懂 下節課再給你們來講 講解這一個公式 好吧 先把這一個搞懂 再說 好 先把這一個搞懂 這一個如果說 我們其實它是一模一樣的 同學們 來看 它這樣的 如果說我們要算這一個負載的慣料 轉化到皮帶輪上面來 它會等於我們的1 m2的平方 好像不用乘2 好像不要乘1 m2的平方 轉化到這個上面來 它就會剛好等於我們的這一個ma 轉化它爲 咱的話 咱課後的話再去轉化一下 好吧 來看一下 如果真要m2的平方 等於它ma 乘以我們的它 好 所以說你這邊如果要算這一個加速逆矩的話 它其實是這樣的 你用轉化到它上面的這一個慣料去算 也是對的 你用直接用f等於ma去算也是對的 所以說我們現在會存在兩種不同的公式 第一種公式就是我們這一個 它這個逆它是分爲兩部分的 第一部分這一個f 它會等於我們的mu mg 這是我們的第一部分 那麼在加速的時候 我們要還要加一個逆 f會等於我們的ma 好 只有當這一個f1加上f2的時候 纔是加速時候的合力 好 這兩者一相加 會等於我們的f和 這一點能不能理解 能理解同學 咱刷個一刷個鮮花 能理解嗎 是吧 好 所以說 我們爲什麼 爲什麼我們這麼說 我們說它這一個 皮帶輸送機 咱不考慮慣料 而這一個它要考慮慣料 那麼這一個加速度又是什麼 加速度會等於我們的v除以我們的t 那麼t又是什麼 拿個東西來告訴老師t是什麼 t是什麼 加速時間 t是加速時間 這就不是大家以爲的 我從這邊到這邊的時間了 不是大家認爲的 我從這一點到這一點的時間了 而是我這邊假設我這個速度 我這邊運動的速度 我假設它爲平均速度 假設平均速度爲 10米每分鐘 好 假設到平均速度爲10米每分鐘 但是我每一次停下來 它總得從0到10米每分鐘 這一個速度 慢慢開始增上去 那麼我到底是花5秒鐘的時間 讓它增上去 還是花10秒鐘的速度 讓它增上去 因爲我這邊說的是一個平均速度 是吧 可能我按的是平均速度來比的 像這邊的話 我皮帶輸送機 我從一早上開上去 它就不停了 它一上午 它就一直在那裏工作 所以我們不需要考慮加減速 是吧 你哪怕是讓5秒鐘 讓它來達到我們預定的速度 它等得起 但是我們用伺服電機和部件電機 一般是我們的這一個 我們需要經常來回動 我們需要精確定位的 我等着你慢慢吞吞走過來的話 我黃花菜頭娘了 爲什麼我們買跑車 我們要買法蘭蒂 我們要買蘭卜基尼 爲什麼 因爲它的加速性能好 我踩一腳油門立馬就走動了 那我們爲什麼我們沒沒價錢的 我就買一個什麼麪包車買的什麼 怎麼的 我百公里加速的話 它要20秒 而他呢 4秒鐘6秒鐘 是吧 這個性能能比嗎 這就是我們當需要頻繁加減速的時候 我們考慮起停 要考慮灌尿 當這邊我一直運動下去不變的話 我們不需要考慮灌尿 它只是運行起來 達到我們預定的速度慢一點而已 它總能動起來 是不是這麼個道理 同學們 好 其實從某種意義上來說 那這邊的話 咱再把這個模型 再把它大家講透一點 我假設知道它的摩擦阻力 因爲這個模式摩擦阻力無法算 我假設知道它的摩擦阻力 那麼說白了 我這一個電機 只要克服它的摩擦阻力就可以了 是吧 假設我這邊它的這一個力 我只需要驅動它的0.1流的密 是它的摩擦阻力 那麼我只需要這一個電機 大於0.1流 理論上面它總可以轉起來的 因爲我這個力一旦大於它的話 根據我們這一個牛頓定律的話 我們這個f 它只需要比我們這個摩擦阻力大一點點 減去我們的f小f 它就會產生一個加速度 就會產生一個加速度 所以說只要我們電機比它理論上面的大一點點 它就會產生一個加速度 但是當我這個東西無限接近於它的時候 那麼我加速時間可能會達到無限長 能不能理解 能理解嗎 同學們 所以說理論上面來說 哪怕是一個地球擺在我們的面前 當它沒有受到摩擦力的時候 我一個小拇指就可以把這個地球給撥動起來 但是我這個小拇指可能需要一年的時間才能撥動 甚至需要10年的時間 甚至需要一光年的時間才能撥動 形容的很對 是吧 那麼加速時間的大小 它其實就是我們的這一個慣量選擇的大於小的問題 它其實你慣量如果選擇的越大 那麼不是你這個扭矩選擇的越大 那麼我可能需要的啓動的速度就越快 是不是這麼個道理 不是誰也沒有資格說你這個電極選小了 我只是說我加速起來慢一點點 說的有點誇張 同學們 好 這邊的話咱這個支點的話留到我們下節課再去探討 這邊的話給大家總結一下 一光年是巨鳥 光年是巨鳥 說錯了 不好意思 哪怕需要一年的時間 說錯了 光年是距離的長度單位是長度單位 這邊的話說錯了 好 這邊的話簡單的說一下 其實我們重量你夠了嗎 什麼意思 是距離沒錯 其實我們的國際單位一米爲什麼會等於一米 它是怎麼來的 它是光在這一個 在這一個特定的條件下 它經過多少秒 然後形成的走動的距離才定爲我們的一米 或者說多少長度 是這麼定義來的 是長度單位 我們長度單位是光在這一個時間內走的一個距離 來定義我們的這一個長度的 不是說 現在我們的糧度都是這麼定義的 你不信去百度一下 好 在這邊的話不糾結 而這邊的話你要選行的話 你可以按照兩個例相加 然後算出它的這一個扭矩 只要我算出來的這一個扭矩比它大 理論上面我是可以把它帶動的 能理解嗎 老師繼續講考慮加速的問題 繼續選電機 對的 好 這一課的話 我們理論部分先講到這裏 有沒有要答疑的同學們 有沒有答疑的 後面的話 由於知識點一下子加難了一點 這邊加上這一個慣料 假加速可能聽到大家有點懵 下期課的話繼續給大家講透徹點 好吧 留個題 留個題的話很簡單 好吧 這邊的話給大家留一個題目 大家去 下課去做一下 好吧 皮帶駕駛動機 上面輸送的這一個物量爲400千克 走動的速度爲30米每分 好 我來定一下 走動的速度爲30米每分 設它的摩擦阻力爲0.2 好 設它的阻力爲0.2 然後重量是400千克 滾子直徑是200 好 考慮是我們的減速電機 加鏈的一個驅動形式 好 設它的總的效率爲75% 好 我看一下條件夠不夠 滾子直徑知道了 速度知道了 摩擦係數知道了 基本上夠了 好 那麼求 要你們選出一款電機出來 你們用多大的電機可以 來 題目重申一下 給大家出個題目 題目重申一下 負載重量 皮帶加負載的重量 就是負載重量 我就不寫皮帶加負載了 是我們的400千克 好 速度 30米每分 好 滾子直徑 200毫米 然後總效率 75 條件應該是夠了 這邊 摩擦係數0.2 大家給出一個答案 安全係數給1.8 鏈輪不管了 總的減速比要求出來 咱要求出這幾個參數 電機功率 求 轉速 減速比 扭矩也算一下 減速比的話 給你們幾個選項 減速比給你們幾個選項 減速比的話 我只能在這裏面去選 12345 只能在12345裏面去選 我看一下 1到 減速比12345 1到10 好 你到這裏面去選減速比 雖然我也不知道答案是多少 你們可以先算出來 我看一下活計同學的問題 老師這些 這種傳動線的電機 都是普通調速電機嗎 還是什麼三項異步電機 這個問題一直很懵 等你上完這堂課的話 基本上完這一個普通電機 和這一個功能電機的話 你就懂了 我們普通電機和調速電機都可以用 都可以用 好 修機制品是說 老師我有個問題是 伺服電機一定要工作在額定轉速下嗎 不 1450 比上剛纔得出的轉速比 可以變頻器控制 還有需要已知條件嗎 好像已知條件都有了 咱能不能選出一款電機出來 我說了總重量 說了總重量 皮帶的加負載的都在這400千克 速度是它 滾值是它 總項率是它 摩擦力是它 安全係數是它 好像都知道了 求鏈輪 好 今天晚上基本上聽完這堂課的話 這個題目是可以做出來的 如果你如果做不出來 那麼咱這邊的話 其實今天晚上你可以認爲是不及格的 選普通電機 能選出來嗎 同學們 公式都在這裏 要用到的公式都在這 包括下面這幾個你們用不到 我們不求加速時候的 不求加速時候的 只求勻速的 相對的話 我直接告訴你們是75% 相對的話 到真的講電機的時候再告訴大家 先把今天晚上學的吃消化掉 好吧 先消化掉 扣的話 我去算一算 我希望80%的同學要搞懂這一套題目 不然的話 你今天晚上可以說就一直在聽着老師吹牛逼 好不好同學們 雖然今天晚上絕大部分是基礎 但是你能不能把這些個基礎 零和運用起來 這纔是你的本領 不要覺得老師 你這講的啥 今天晚上我又 又一個晚上啥都沒學 不要就這麼講 因爲我們越到後面越會難 表的話我發在我們的群裏面 好不好 你們希望大家都去做一做 如果哪個同學做出來的話 可以在群裏面討論一下 我希望是你們自己做的 好不好 今天晚上課的話先講到這裏