【機械設計】零基礎到精通系統課程，零基礎也能快速學會，學完直接吊打同齡人，簡單易學，包教包會！ P47 - 【步進電機篇】電機的選型計算3

大家好 我是蔣樹雲飛 今天來聊一下步進電機相關的知識 那本節課主要是講解電機的選行計算 拿本臺機構爲例 這是一臺齒輪齒條 醫療機構 那我們能看到齒條的位置呢 是固定的 對吧 電機在這裏啊 帶動下方的齒輪旋轉 就能夠帶動整個機構呢 在導軌上方通過滑塊實現前後的運動 很常見的齒輪齒條醫療機構 我們首先呢 來分析 理智條件啊 那第一個條件呢 就是齒輪它的參數 寬度呢 我這裏測量了一下 37.5毫米 那直徑就是70毫米啊 一個大致的數值 好 那分辨率也就是我需要機構 它運動時最小的運動距離 我給的是一毫米 那麼根據這個分辨率能夠確定什麼呢 電機啊 它的這個像素 呃 來看啊 這裏直徑是70毫米 對吧 那齒輪它分度員的周長就是πd嘛 70乘以3乘以4 對不對 好 那我所需要的這個分辨率一毫米 它佔這個周長的多少呢 1再除以這個數字就可以了 對不對 好 那麼它佔的角度啊 再乘以360 得出結果是1.64度 根據這個度數 我們就能夠確定啊 是選擇這種兩項的步進進進細分呢 還是選擇三項的 還是選擇五項的具體幾級細分在這裏啊 都可以確定 好吧 好 那我們再往後看啊 機構的質量20千克 其中包含了定機的啊 因爲定機是跟着一起運動的 好吧 好 那麼運動速度這裏指的是什麼呢 一秒鐘運動200毫米 那麼這個過程包含了機構 它是一開始是靜止的 對吧 然後呢 先加速 再勻速 再減速 這麼一個過程一共花去了一秒鐘的時間 然後呢 運動的距離是200毫米 那麼根據這兩個量 我們就可以求什麼呀 求這個定機它輸出的轉速了 來看啊 我是通過東方馬達的選項鍵計算的結果 截圖啊 大家如果說想要領取這個插件的話 可以私信我或者是在評論區留言 好吧 你看啊 指定移動量 我需要的移動量200毫米 然後呢 步進定機加速時間是0.2秒鐘 移動時間一共是一秒 那麼減速時間也是0.2秒啊 對應的定機 它輸出的轉速是68.209轉每分鐘 對吧 其實這個轉速有點低啊 有點低 那後方可以考慮加減速器來使用啊 加減速器來使用 好 這裏先不多說啊 把轉速先求出來再說 然後呢 加速時間0.2秒 這個不能多講啊 那接下來要對定機進行一個選行了 要計算它的參數 先計算什麼呢 語音速扭矩 語音速扭矩的計算公式就是扭矩梯 它得力甚於力弊 那麼這裏的力啊 就只有摩擦力了啊 μmg 力弊呢 齒輪它分度元的半徑 R多少啊 不就是35毫米了 對吧 好 後方啊 有我算出的這個結果 來我們對一下啊 呃 其中摩擦係數 我給的是0.1啊 好 m就是我帶動的機構 它總的質量20千克 包含了定機在內啊 好 小g的話呢 重力壓速度 我們取10 方便計算 好 那麼半徑是 35毫米 那就是0.035米 對吧 得出的結果就是0.7牛米 這是語音速扭矩啊 好 那麼再計算加速扭矩 加速扭矩呢 t它等於慣量乘以角加速度 我們先算這個角加速度 爲什麼 因爲轉速現在是一致的 對吧 68.209轉每分鐘 好 那我們來看啊 要去算這個角加速度 首先要把單位統一 這個轉速要換算成什麼 這個每秒多少轉 對吧 好 那你看啊 就是轉每分鐘 換算成轉每秒就除以60就可以了嘛 對吧 一分鐘60秒啊 單位換算 好 那麼再乘以這個2π 6.28 再除以這個加速時間t 0.2秒 得出的結果就是角加速度的距離數值 35.7的樣子啊 單位是弧度每秒方 好吧 好 我們再看上方啊 這個慣量呢 同樣的這個要看機構 它的運動形式有哪些哪些物體在運動 對不對 那這裏齒輪在旋轉 整個機構中旋轉物體就它 對不對 其他的機構啊 其他的部分都是在導軌上方 來執行運動的 所以說你看啊 旋轉慣量的催生公式 g等於1m² 這裏平移的話呢 m乘以a比2π平方 其中a它指的是齒輪溫度員的周長 啊 不要弄混了啊 好 來 我們打開啊 這同樣是我利用軟件算出的結果 齒輪的話 它是繞着x軸旋轉 對不對 那麼齒輪它的直徑是70毫米 長度呢 就是寬度啊 37.5 對吧 材質就是鐵的啊 那算出結果是6.983乘以10的-4次方千克平方米啊 好 那這個機構平移呢 單位動量就是這個齒輪溫度員周長219.8的樣子啊 好 那機構的質量27克 算出結果244.752 那麼旋轉加上平移的 總的這個慣量就是251.735 單位是乘以10的-4次方千克平方米啊 好 那麼接下來我們再往下看 用這個總慣量乘以角加速度 得出結果就是加速扭矩 多少呢 0.9牛米 大家可以算一下啊 單位統一一下 好 那麼加速扭矩是0.9 勻速扭矩是0.7 相加多少啊 1.6牛米 是吧 這是我帶動機構運動時需要定機輸出的智能扭矩 但是我們選定機時還有快的什麼效率以及給他一定的安全係數效率 我給的是0.9 然後呢 安全係數我給的是兩倍啊 其實這裏應該稍微給大點 給兩倍算出的結果就是3.6牛米的樣子啊 大約3.6牛米 那麼接下來呢 要進行慣例匹配了 這個時候不要忘記了啊 剛剛我們有說過轉速 他稍微有點低 擔心出現這個低頻振動的問題 對不對 所以說我們可以增加一個減速器 用什麼減速器啊 跟不經電機或者是伺服電機大部分使用的行星齒輪減速器嘛 對不對 那挑選合適的這個減速筆就行了啊 保證電機轉速 它是處於正常的範圍之內 什麼意思呢 你看啊 這裏算出轉速是68 對不對 假如說我選擇一個減速筆爲5的減速器 那麼電機輸出的轉速多少啊 56 300 8 40 340 這樣每分鐘 它就屬於正常工作範圍之內了 對不對 它屬於正常工作範圍之內啊 然後呢 如果說減速筆爲5 那我們往這看啊 這個扭矩這個扭矩是如果用到減速器 那就是我需要減速器輸出的扭矩 那麼定機的我需要定機輸出多少啊 應該是3.6再除以5 對吧 那應該是0.7的樣子 0.7的樣子 是吧 這是我需要定機輸出的扭矩 然後呢 減速筆爲5的減速器 減速器輸出扭矩 我就3.6扭矩 對吧 好 然後呢 在進行慣例匹配的時候啊 也要注意 要用這裏的總慣量 251除以減速筆的平方 減速筆爲5嘛 就除以25嘛 是不是 251除以25 那就是10嘛 再利用這個10去除以定機轉子慣量 要保證結果是小於30的纔行 如果要求精度高 要求想時間快 比值要小於10 要求一般的話 就小於30 那麼根據這個扭矩 根據這個我所需要的定機正常慣量 從而確定定機的型號 來我們打開這個 北塞步進點力量測 比如說我隨便舉個例子啊 這裏有一個86的力量向步進點機 對吧 他的保持扭矩3.5夠不夠用啊 絕對是夠用的 是吧 來我們往上看啊 上方這個比如說 這裏有一個57的 是不是 他這個0.6的可不可以 0.6的小了是吧 咱們剛要求是0.7的啊 那1.3的沒問題嘛 是不是 這裏1.2的也沒問題嘛 對不對 然後呢 他的這個轉子慣量是 轉子慣量是300克每平方釐米 那這個有點小了 對吧 那咱們還是儘量選大點的啊 保證這個 就是 慣量比控制在10 或者是30以內 看你的要求 主要就是這兩個數值啊 主要就是這兩個數值 好吧 那行了 今天呢 關於這個加速扭矩的計算啊 關於這個齒輪齒條機構中 精力選行 咱們聊這麼多 下節課呢 給大家介紹一下慣量啊 以及呢 如何去計算這個慣量的 好吧 好 今天講到這啊 我是雲飛老師 咱們下節課再見啊