伺服电机选型计算公式
伺服电机选型计算xls 表格计算
TMx0.8＞TL
＊ 此值因各系列而异，请加以注 意。
⑦加减速 转矩的计 算
加减速转矩TA
0.5096 0.037
⑧瞬时最 大转矩、 有效转矩 的计算
必要的瞬时最大转矩为T1
有效转矩Trms为
T1=TA+TL T2=TL T3=TL-TA
0.0523 0.0156 -0.0211
0.029
⑨讨论 负载惯量JL 有效转矩Trms
1.528 N.M
3000
r/mi n
条件满足 条件满足
条件满足 条件满足
条件满足
kg.m2 ＞
初步
选择
定
R88M
-
U200
30(J
m=
根据
R88M
-
1.6E-02
U200 30的
额定转矩Tm=源自N.m1.23E-05
0.637
(N.m )
N.m N.m N.m
N.m
≦[电机 的转子惯 量JM
﹤[电机 的额定转 矩
×
[适
1.23E-05
用的 惯量
比
=30]
0.5096 N.M
﹤[电机 的瞬时最 大转矩 ≦[电机 的额定转 数 U系列的 编码器规 格为2048 （脉冲/ 转），经 编码器分 频比设定 至1000 （脉冲/ 转）的情 况下使用 。
10 15 20
3 0.1
1
80 40 0.5 0.2 0.01
③换算到 电机轴负 载惯量的 计算
滚珠丝杠的惯量JB=
负载的惯量JW=
换算到电机轴负载惯量JL=JW
JL=G2x(JW+J2)+J1
④负载转 矩的计算
伺服电机的选型和计算
电机的选择：（1）电机扭矩的计算 负载扭矩是由于驱动系统的摩擦力和切削力所引起的可用下式表达： FL M =π2式中 M-----电动机轴转距；F------使机械部件沿直线方向移动所需的力；L------电动机转一圈（2πrad ）时，机械移动的距离2πM 是电动机以扭矩M 转一圈时电动机所作的功，而FL 是以F 力机械移动L 距离时所需的机械功。
实际机床上，由于存在传动效率和摩擦系数因素，滚珠丝杠克服外部载荷P 做等速运动所需力矩，应按下式计算：z z M h h F M B spSPao P K 211122⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=ηππ M 1-----等速运动时的驱动力矩(N.mm)π2hF spao K---双螺母滚珠丝杠的预紧力矩(N.mm) Fao------预紧力(N),通常预紧力取最大轴向工作载荷Fm ax的1/3，即F ao =31F m ax当F m ax 难于计算时，可采用F ao =(0.1~0.12))(N C a ； C a -----滚珠丝杠副的额定载荷，产品样本中可查：hsp-----丝杠导程(mm)；K--------滚珠丝杠预紧力矩系数，取0.1~0.2；P---------加在丝杠轴向的外部载荷(N),W F P μ+=； F---------作用于丝杠轴向的切削力(N)； W--------法向载荷(N),P W W 11+=；W 1-----移动部件重力(N),包括最大承载重力；P 1-------有夹板夹持时（如主轴箱）的夹板夹持力；μ --------导轨摩擦系数，粘贴聚四氟乙烯板的滑动导轨副09.0=μ，有润滑条件时，05.0~03.0=μ，直线滚动导轨004.0~003.0=μ；η1-------滚珠丝杠的效率，取0.90~0.95；MB----支撑轴承的摩擦力矩，即叫启动力矩(N.m),可以从滚珠丝杠专用轴承样本中得到，见表2-6（这里注意，双支撑轴承有M B 之和的问题）z 1--------齿轮1的齿数 z2--------齿轮2的齿数最后按满足下式的条件选择伺服电机M M s ≤1Ms-----伺服电机的额定转距（2）惯量匹配计算 为使伺服进给系统的进给执行部件具有快速相应能力，必须选用加速能力大的电动机，亦即能够快速响应的电机（如采用大惯量伺服电机），但又不能盲目追求大惯量，否则由于不能从分发挥其加速能力，会不经济的。
伺服电机选型必备-惯量匹配和最佳传动比
惯量匹配和最佳传动比1 功率变化率伺服电机的基本功能就是将输入的电功率快速的转换为机械功率输出。
功率转换的越快，伺服电机的快速性越好。
功率转换的快速性用功率变化率（dP/dt）来衡量：P=T·ωT=J·dω/dtdP/dt=d(T·ω)/dt=T·dω/dt=T·T/JdP/dt=T2/J伺服电机以峰值转矩Tp进行加/减速运动时的功率变化率最大：(dP/dt)max=Tp2/Jm通常用理想空载时伺服电机的功率变化率来衡量伺服电机的快速性。
衡量伺服电机快速性的性能指标还有：●转矩/惯量比：Tp/Jm= dω/dt●最大理论加速度：（dω/dt）max= Tp/Jm这些指标都是单一衡量伺服电机加速性能的指标。
2 惯量匹配伺服系统要求伺服电机能快速跟踪指令的变化。
对一个定位运动而言，就是要求以最短的时间到达目标位置。
换一种说法，就是在直接驱动负载的定位过程中，负载以最大的功率变化率将输入功率转换为输出功率。
伺服电机驱动惯性负载J L的加速度、加速转矩计算如下：●负载的加速度（系统加速度）：dω/dt=Tp/(Jm+J L)●负载的加速转矩：T L= J L·dω/dt= J L·Tp/(Jm+J L)负载的功率变化率为：dP L/dt=T L2/J LdP L/dt= J L2·Tp2/(Jm+J L)2/J L = J L·Tp2/(Jm+J L)2从式中可以看出：●J L远大于Jm时：dP L/dt= Tp2/J L，负载惯量越大，负载的功率变化率越小。
●J L远小于Jm时：dP L/dt= J L·Tp2/Jm，负载惯量越大，负载的功率变化率越小。
●负载惯量J L相对电机惯量Jm变化时，负载的功率变化率存在一个最大值。
根据极值定理，对应dP L/dt极值的J L值为使d(dP L/dt)/d(J L) = 0的值。
富士伺服电机选型计算资料
富士伺服电机选型计算资料一、关于富士伺服电机的基本资料1. 输出功率（Pout）：也就是电机实际输出的功率，通常用单位瓦特（W）表示。
2. 转速（N）：电机输出的转速，通常用单位转每分钟（rpm）表示。
3.转矩（T）：电机产生的转矩，通常用单位牛顿米（Nm）表示。
4.电压（V）：电机工作时所需的电压，通常用单位伏特（V）表示。
5.电流（I）：电机工作时所需的电流，通常用单位安培（A）表示。
二、富士伺服电机选型计算方法1.计算输出功率：输出功率（Pout）= 转矩（T）× 转速（N）/ 9550单位：W2.计算所需电流：所需电流（I）= 输出功率（Pout）/ 电压（V）单位：A3.确定电机型号：根据所需输出功率和所需电流，在富士伺服电机的型录中找到适合的型号。
4.考虑额定功率：在选型时，要考虑到电机的额定功率与所需输出功率的关系。
通常情况下，额定功率应大于所需输出功率，以保证电机能够正常工作。
5.考虑载荷惯性：在选型时，要考虑到负载的惯性对电机的影响。
如果负载的惯性较大，需要选择功率较大的电机来满足负载的加速度和减速度要求。
6.考虑工作环境：在选型时，还要考虑工作环境的特殊要求，如温度、湿度、振动等因素。
7.考虑控制系统：在选型时，还要考虑控制系统的要求，如控制精度、速度响应时间等因素。
三、富士伺服电机选型计算示例假设需要选型一台富士伺服电机，输出功率要求为2000W，工作电压为220V，负载惯性为0.03kg·m²，工作环境温度为25℃。
首先计算所需电流：所需电流（I）= 输出功率（Pout）/ 电压（V）所需电流（I）=2000W/220V≈9.09A接下来根据所需输出功率和所需电流，在富士伺服电机的型录中找到适合的型号。
假设找到了型号为MHN309D，额定功率为2200W，额定电流为10A。
然后考虑负载惯性，根据负载惯性为0.03kg·m²，选择合适的电机。
伺服电机选型通用计算公式
9预选伺服电机的确认
所需要加速转矩确认 TP=2Л nM(JM+JL）/60ta +TL 所需要减速转矩确认 TS=2Л nM(JM+JL）/60td -TL 转矩有效值确认 Trms2=(TP2ta+TL2tc+Ts2td)/t 0.486054898 计算值 1.236262156 0.369312404
1 机器规格
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 名称 负载速度 直线运动部分重量 滚珠丝杠长度 滚珠丝杠直径 滚珠丝杠导程 滚珠丝杠密度 减速比 直线运动外部力 齿轮＋联轴器 转动惯量 摩擦系数 综合机械效率 加速时间 减速时间 运行时间 周期时间 符号 VL m LB dB PB ρ R F JG μ η ta tb tc t 数值 15 250 1 0.02 0.01 7870 2 0 0.00004 0.2 0.9 0.1 0.1 1 1.5 单位 m/min kg m m m kg/m3 N kg・㎡ s s s s 2s最大定位完成45mm
5、11、21、33
`2速度线图
加速时间 减速时间 运行时间 周期时间 负载轴转速 电机轴速度计算值 电机轴速度选择 TL=(9.8μ m+F)*PB/(2Л Rη ) 负载转矩计算值 ta tb tc t 0.1 0.1 1 1.5 s s s s min-1 min-1 min-2 N.m 0.433474876
`6负载行走功率 `7负加速功率 8伺服电机预选
计算值 0.433474876 362.255569 3000 0.000229365 200 3000 0.637 2.23 0.0000263 0.000394 最大值 2.23 最大值 2.23 额定转矩 0.637 额定输出 额定转速 额定转矩 、最大转矩 电机转子转动惯量 容许负载转动惯量
伺服电机选型计算
分度盘 机构选 型计算 表格
分度盘直
径
DT=
分度盘厚
度
LT=
工作物直
径
DW=
工作物厚
度
LW=
工作台材
质密度
ρ=
工作物数 量
n=
由分度盘中心至工作 物中心的距离
l=
定位角度
θ=
定位时间
t=
加速时间
比
A=
减速机减
速比
i=
减速机效
率
ηG=
0.2 m
0.118 m
*
0.03 m
*
0.05 m
*
2700 kg/m3
*
10 个
*
0.125 m
180 °
*
3s
*
10%
10
1
1）决定 加减速时 间
加速时间
2)电机转 速
t0= t*A
= 0.3
s
360 t 0(t t 0)
减速机输 出轴角加 速度
减速机输 出轴最大 转速
电机轴角 加速度
电机输出 轴转速
3)计算负 载转矩
因为摩擦负载及小， 故忽略
4)计算电 机轴加速 转矩（克 服惯量）
工作台的 惯量
工作物的 惯量
（工作物同时绕工作物中 心轴旋转,如果工作物没有 自转，可以不考虑这部分 惯量）
工作物质 量
βG= 360
t 0(t t 0)
= 3.878518519 rad/s2
βG t0 2
N= = 11.11111111 rpm
βm= βG*i = 38.78518519 rad/s2
NM= N*i = 111.1111111 rpm
伺服电机的选型计算方法
步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题.交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。
六、速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200～400毫秒。
交流伺服系统的加速性能较好，以京伺服（KINGSERVO)400W交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合.综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机.但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。
所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。
1.负载惯量的计算.由电机驱动的所有运动部件，无论旋转运动的部件，还是直线运动的部件，都成为电机的负载惯量.电机轴上的负载总惯量可以通过计算各个被驱动的部件的惯量，并按一定的规律将其相加得到.1）圆柱体惯量如滚珠丝杠，齿轮等围绕其中心轴旋转时的惯量可按下面公式计算： J=（πγ/32)＊D4L（kg cm2）如机构为钢材，则可按下面公式计算： J=(0.78*10—6)＊D4L(kg cm2）式中：γ材料的密度（kg/cm2） D圆柱体的直经(cm) L圆柱体的长度（cm)2)轴向移动物体的惯量工件,工作台等轴向移动物体的惯量,可由下面公式得出: J=W*（L/2π)2 （kg cm2）式中: W直线移动物体的重量（kg) L电机每转在直线方向移动的距离(cm）3)圆柱体围绕中心运动时的惯量如图所示: 圆柱体围绕中心运动时的惯量属于这种情况的例子：如大直经的齿轮，为了减少惯量，往往在圆盘上挖出分布均匀的孔这时的惯量可以这样计算： J=Jo+W＊R2(kg cm2）式中:Jo为圆柱体围绕其中心线旋转时的惯量（kgcm2） W圆柱体的重量(kg） R旋转半径(cm）4)相对电机轴机械变速的惯量计算将上图所示的负载惯量Jo折算到电机轴上的计算方法如下： J=(N1/N2)2Jo 式中：N1 N2为齿轮的齿数2. 53。
伺服电机选型计算(自动计算版)
负载质量M(kg5·滚珠丝杠节距P(mm10·滚珠丝杠直径D(mm20·滚珠丝杠质量MB(kg3·滚珠丝杠摩擦系数μ0.1·因无减速器,所以G=1、η=11②动作模式的决定速度(mm/s单一变化·负载移动速度V(mm/s300·行程L(mm360·行程时间tS(s 1.4·加减速时间tA(s0.2·定位精度AP(mm0.01③换算到电机轴负载惯量的计算滚珠丝杠的惯量JB= 1.50E-04kg.m2 负载的惯量JW= 1.63E-04kg.m2换算到电机轴负载惯量JL=JW J=G2x(J W+J2+J1 1.63E-04kg.m2L④负载转矩的计算对摩擦力的转矩Tw7.80E-03N.m换算到电机轴负载转矩TL=Tw7.80E-03N.m⑤旋转数的计算转数N N=60V/P.G1800r/min⑥电机的初步选定[选自OMNUC U系列的初步选定举例] 选定电机的转子·惯量为负载的JM≥J L/30 5.42E-06kg.m2 1/30*以上的电机选定电机的额定转矩×0.8TMx0.8>T L0.5096>比换算到电机轴负载转矩大的电机N.m* 此值因各系列而异,请加以注意。
⑦加减速转矩的计算加减速转矩TA0.165N.m⑧瞬时最大转矩、有效转矩的计算必要的瞬时最大转矩为T1T1=TA+TL0.1726N.mT2=TL0.0078N.mT3=TL-TA-0.1570N.m有效转矩Trms为0.095N.m⑨讨论负载惯量JL 1.63E-04kg.m2≦[电机的转子惯量JM有效转矩Trms0.095N.m﹤[电机的额定转矩瞬时最大转矩T10.1726N.m﹤[电机的瞬时最大转矩必要的最大转数N1800r/min≦[电机的额定转数编码器分辨率R=P.G/AP.S1000(脉冲/转U系列的编码器规格为204速度(mm/s3000.210.20.2时间(s初步选择定R88M-U20030(Jm= 1.23E-05 根据R88M-U20030的额定转矩Tm=(N.m≦[电机的转子惯量JM1.23E-05×[适用的惯量比=30]﹤[电机的额定转矩0.5096N.M7.8E-030.637﹤[电机的瞬时最大转矩 1.528 N.M ≦[电机的额定转数 3000 r/min U系列的编码器规格为2048（脉冲/转），经编码器分频比设定至1000（脉冲/转）的情况下使用。
机械设计伺服电机选型计算(自动计算版)
kg.m2 ＞
初步
选择
定
R88M
-
U200
30(J
m=
根据
R88M
-
5.5E-01
U200 30的
额定
转矩
Tm=
N.m
1.23E-05
0.637
Байду номын сангаас
(N.m )
N.m N.m N.m
N.m
≦[电机 的转子惯 量JM
﹤[电机 的额定转 矩
×
[适
1.23E-05
用的 惯量
比
=30]
0.5096 N.M
﹤[电机 的瞬时最 大转矩 ≦[电机 的额定转 数 U系列的 编码器规 格为2048 （脉冲/ 转），经 编码器分 频比设定 至1000 （脉冲/ 转）的情 况下使用 。
①机械系 统的决定
负载质量M（kg） ·滚珠丝杠节距P（mm） ·滚珠丝杠直径D（mm） ·滚珠丝杠质量MB（kg） ·滚珠丝杠摩擦系数μ ·因无减速器，所以G=1、η=1
②动作模 式的决定
单一变化 ·负载移动速度V（mm/s） ·行程L（mm） ·行程时间tS（s） ·加减速时间tA（s） ·定位精度AP（mm）
350 3.5
20 3
0.1 1
1 10 50 0.2 0.01
③换算到 电机轴负 载惯量的 计算
滚珠丝杠的惯量JB=
负载的惯量JW=
换算到电机轴负载惯量JL=JW
JL=G2x(JW+J2)+J1
④负载转 矩的计算
对摩擦力的转矩Tw
0.00015 0.000258714 0.000258714
0.546178344
换算到电机轴负载转矩TL=Tw
伺服电机选型及负载转矩计算
伺服电机选型及负载转矩计算伺服电机是一种能够根据输入信号控制输出轴运动的电机。
它具有灵敏度高、响应速度快、精确度高等优点，广泛应用于工业生产线、机械设备、机器人等领域。
伺服电机的选型主要包括以下几个方面：1.转矩要求：伺服电机的转矩要求主要由负载的转矩决定。
在选型时需要确定负载的最大转矩和平均转矩，以确定伺服电机的额定转矩和峰值转矩。
2.转速要求：伺服电机的转速要求主要由负载的旋转速度决定。
在选型时需要确定负载的最大转速和平均转速，以确定伺服电机的额定转速和峰值转速。
3.加速度要求：伺服电机的加速度要求主要由负载的加速度决定。
在选型时需要确定负载的最大加速度和平均加速度，以确定伺服电机的额定加速度和峰值加速度。
4.精度要求：对于需要高精度运动的负载，伺服电机的精度要求较高。
在选型时需要考虑伺服电机的控制精度和重复定位精度等参数。
在实际选型时，可以根据负载和运动要求确定伺服电机的型号，并通过数据手册来验证选型是否符合要求。
一般来说，伺服电机的型号包括转矩、功率、转速和结构等参数。
负载转矩的计算是伺服电机选型的重要步骤之一、下面介绍一种常用的负载转矩计算方法。
1.静态负载转矩的计算：静态负载转矩是指在静止状态下所受到的负载力矩。
一般可以通过以下公式计算：M=F*R其中，M表示静态负载转矩，F表示负载力，R表示力臂的长度。
如果负载力可以被等效为多个力的叠加，则可以分别计算每个力的负载转矩，并将其叠加得到总的静态负载转矩。
2.动态负载转矩的计算：动态负载转矩是指在运动状态下所受到的惯性力矩和摩擦力矩的叠加。
动态负载转矩的计算可以通过以下公式进行：M=J*α+Ff*R其中，M表示动态负载转矩，J表示负载的转动惯量，α表示负载的角加速度，Ff表示负载所受到的摩擦力，R表示力臂的长度。
在实际计算中，需要考虑负载的惯性矩、摩擦力以及运动过程中可能产生的冲击力矩等因素，并将其叠加计算得到总的动态负载转矩。
负载转矩的计算是伺服电机选型的重要环节，它能够明确负载的要求，并为选型提供基础数据。
伺服电机选型计算公式
伺服电机选型计算公式下图所示是一种采用功率运算放大器LM675制成的伺服电动机控制电路，电动机采用直流伺服电动机。
从图可见，功率运算放大器LM675由15V 供电，15V电压经RP1加到运算放大器LM675的同相输入端，LM675的输出电压加到伺服电动机的输入端。
电动机上装有测速信号产生器，用于实时检测电动机的转速。
实际上测速信号产生器是一种发电机，它输出的电压与转速成正比。
测速信号产生器G输出的电压经分压电路后作为速度误差信号反馈到运算放大器的反相输入端。
速度指令电位器RP1设定的电压值经R1.R2分压后加到运算放大器的同相输入端，相当于基准电压。
伺服电动机的控制原理图伺服电动机用字母M表示伺服电动机，是驱动系统的动力之源。
运算放大器：用电路名称表示，即LM675，是伺服控制电路中的放大器件，为伺服电动机提供驱动电流。
速度指令电位器RP1：在电路中设定运算放大器的基准电压，即速度设定。
放大器增益调整电位器RP2：在电路中分别用于微调放大器的增益和速度反馈信号的大小。
当电动机的负载发生变动时，反馈到运算放大器反相输入端的电压也会发生变化，即电动机负载加重时，速度会降低，测速信号产生器的输出电压也会降低，使运算放大器反相输入端的电压降低，该电压与基准电压之差增加，运算放大器的输出电压增加。
反之，当负载变小、电动机速度增加时，测速信号产生器的输出电压上升，加到运算放大器反相输入端的反馈电压增加，该电压与基准电压之差减小，运算放大器的输出电压下降，会使电动机的速度随之下降，从而使转速能自动稳定在设定值。
伺服电机优点1、精度：实现了位置，速度和力矩的闭环控制；克服了步进电机失步的问题；2、转速：高速性能好，一般额定转速能达到2000～3000转；3、适应性：抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用；4、稳定：低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。
升降机伺服电机选型计算实例
升降机伺服电机的选型计算实例如下。
首先，我们需要确定升降机的升降速度和负载重量。
假设升降机的升降速度为10米/分钟，负载重量为50公斤。
接下来，我们需要选择合适的伺服电机型号。
在选择伺服电机时，我们需要考虑升降机的效率、转速和转矩等因素。
另外，我们需要选择能够提供足够力量的电机，以确保升降机可以正常运行。
在此过程中，我们可以考虑使用额定功率计算公式，根据升降机的功率需求来选择合适的伺服电机。
具体的计算方法如下：功率(P)＝力(F)×速度(V)÷杠杆臂(G)×95%的效率。
其中，杠杆臂通常可以取定为95%，效率则取决于具体的机构运动部分之间的摩擦等因素。
根据上述公式，我们可以将已知的数据代入其中，即负载重量为50公斤，升降速度为10米/分钟。
为了方便计算，我们可以假设升降机的效率为0.95。
接下来，我们就可以根据公式来计算升降机所需的功率：功率= 负载重量×升降速度÷杠杆臂×0.95 = 50 ×10 ÷95% = 52.6瓦特（W）由于升降机通常需要两台或更多伺服电机来同时工作，以确保升降机的稳定性和安全性，因此我们需要选择功率更大的伺服电机。
在实际应用中，我们通常会选择与所需功率相当或略高的伺服电机型号。
考虑到升降机的安全性和效率，我们建议选择一个较为强劲的伺服电机，如无刷电机或者步进电机等。
其中无刷电机以其稳定的性能和较低的维护成本而被广泛应用在升降机领域。
对于具体型号的选择，需要考虑电机的输出功率、扭矩、转速等参数。
此外，根据实际工况和使用环境，还需要考虑电机的温度、噪音、防水防尘等级等因素。
在实际使用过程中，我们还需要对伺服电机进行定期维护和检查，以确保其正常运行。
如果出现异常情况，需要及时处理，避免造成安全事故。
总之，升降机的伺服电机选型需要考虑升降速度、负载重量、效率和安全等因素。
通过功率计算公式和实际应用选择合适的伺服电机型号，可以提高升降机的效率和安全性。
伺服电机的选型计算及应用案例介绍
=0.231N.M
第27页，共30页。
减速时转矩
Td=(JL+JM)*2πN/加速时间-移动转矩 =0.161N.M
7.确认最大转矩 加速时转矩=Ta=0.231N.M<1.91N.M(电机最大转矩）
8.确认有效转矩=0.067<0.64(电机额定转矩）
第4页，共30页。
4.电机转速和扭矩（转矩）公式
扭矩公式：T=9550P/n
T是扭矩，单位N·m； P是输出功率，单位KW； n是电机转速，单位r/min
扭矩公式：T=973P/n
T是扭矩，单位kg·m； P是输出功率，单位KW； n是电机转速，单位r/min
第5页，共30页。
5.扭矩计算
电机转矩T （N.m） 滑轮半径r （m）
二.转动惯量
1.定义:是刚体绕轴转动时惯性的量度。通常以 字母I或J来表示。单位为kg·m² 2.与转动惯量有关的因素：
1.刚体的总质量
2.质量分布 3.转轴的位置
第8页，共30页。
3.转动惯量的计算： （1）单个质点的转动惯量: J=mr2
（2）质量离散分布刚体的转动惯量:
J m jrj2 m1r12 m2r22 j
J与质量大小、质量分布、转轴位置有关 演示程序： 影响刚体转动惯量的因素
常见刚体的转动惯量
J mr 2 J mr 2 / 2 J mr 2 / 2 J m(r12 r22) / 2
J ml 2 /12 J mr2 / 2 J 2mr 2 / 5 J 2mr 2 / 3
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六.实例应用讲解
案例1
已知：负载重量WA=10kg，螺杆螺距BP=20mm，螺杆直径BD=20mm，
伺服电机功率计算选型例子
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举例计算3
3. 计算电机驱动负载所需要的扭矩 克服摩擦力所需转矩Tf = M * g * µ * PB / 2π / η
= 200 * 9.8 * 0.2 * 0.02 / 2π / 0.9 = 1.387 N.m 重物加速时所需转矩TA1 = M * a * PB / 2π / η
JL=1/2*M1*r12 + 1/2*M2*r12 + M3*r12
M3 M1 r1
r2 M2
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伺服选型原则
连续工作扭矩 < 伺服电机额定扭矩
瞬时最大扭矩 < 伺服电机最大扭矩 (加速时)
负载惯量
< 3倍电机转子惯量
连续工作速度 < 电机额定转速
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按照负载惯量 < 3倍电机转子惯量JM的原则
如果选择400W电机，JM = 0.277kg.cm2，则 15625 / R2 < 3*0.277，R2 > 18803，R > 137 输出转速=3000/137=22 rpm，不能满足要求。
如果选择500W电机，JM = 8.17kg.cm2，则 15625 / R2 < 3*8.17，R2 > 637，R > 25 输出转速=2000/25=80 rpm，满足要求。 这微种信公传众号动：AC方E萦式梦工阻作室力很小，忽略扭矩计算。
伺服电机选型--惯量匹配
在伺服系统选型及调试中，常会碰到惯量问题。
其具体表现为：在伺服系统选型时，除考虑电机的扭矩和额定速度等等因素外，我们还需要先计算得知机械系统换算到电机轴的惯量，再根据机械的实际动作要求及加工件质量要求来具体选择具有合适惯量大小的电机；在调试时，正确设定惯量比参数是充分发挥机械及伺服系统最佳效能的前提。
此点在要求高速高精度的系统上表现尤为突出，这样，就有了惯量匹配的问题。
一、什么是“惯量匹配”？1、根据牛顿第二定律：“进给系统所需力矩T = 系统传动惯量J ×角加速度θ角”。
加速度θ影响系统的动态特性，θ越小，则由控制器发出指令到系统执行完毕的时间越长，系统反应越慢。
如果θ变化，则系统反应将忽快忽慢，影响加工精度。
由于马达选定后最大输出T值不变，如果希望θ的变化小，则J应该尽量小。
2、进给轴的总惯量“J＝伺服电机的旋转惯性动量JM ＋电机轴换算的负载惯性动量JL。
负载惯量JL由（以平面金切机床为例）工作台及上面装的夹具和工件、螺杆、联轴器等直线和旋转运动件的惯量折合到马达轴上的惯量组成。
JM为伺服电机转子惯量，伺服电机选定后，此值就为定值，而JL则随工件等负载改变而变化。
如果希望J变化率小些，则最好使JL所占比例小些。
这就是通俗意义上的“惯量匹配”。
二、“惯量匹配”如何确定？传动惯量对伺服系统的精度，稳定性，动态响应都有影响。
惯量大，系统的机械常数大，响应慢，会使系统的固有频率下降，容易产生谐振，因而限制了伺服带宽，影响了伺服精度和响应速度，惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利，因此，机械设计时在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。
衡量机械系统的动态特性时，惯量越小，系统的动态特性反应越好；惯量越大，马达的负载也就越大，越难控制，但机械系统的惯量需和马达惯量相匹配才行。
不同的机构，对惯量匹配原则有不同的选择，且有不同的作用表现。
不同的机构动作及加工质量要求对JL与JM大小关系有不同的要求，但大多要求JL与JM的比值小于十以内。
伺服电机功率计算选型(114)
（以电机轴心为基准计算转动惯量）
直线运动部分
JK＝M
×（
PB 2π
）²
经过减速机之后的转动惯量
JL＝
JK R²
M
1/R带类传动时惯量计算 JL（㎏ • ㎡）
（以电机轴心为基准计算转动惯量）
电机转矩T （N.m） 小轮1质量M1(kg) 小轮1半径r1(m) 小轮2质量M2(kg) 小轮2半径r2(m) 重物质量M3(kg) 减速比r1/r2=1/R
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举例计算1
这种传动方式与前一种传动方式相 同，选型时主要考虑负载惯量的计 算，计算公式也与前面相同。 总结：转动型负载主要考虑惯量计算。
14
举例计算2
M
1:R2
D
1:R1
已知：负载重量M=50kg，同步带轮直 径D=120mm，减速比R1=10，R2=2， 负载与机台摩擦系数µ=0.6，负载最高 运动速度30m/min，负载从静止加速到 最高速度时间200ms，忽略各传送带轮 重量，驱动这样的负载最少需要多大功 率电机？
JL=1/2*M1*r12 + (1/2*M2*r22)/R2 + M3*r12
JL=1/2*M1*r12 + 1/2*M2*r12 + M3*r12
M3 M1 r1
r2 M2
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选择伺服电机时，首先要考虑的是功率的选择。
一般应注意以下两点：
1．如果选择的电机功率太小，就会出现“小马车”现象，会导致电机长期过载，由于发热而损坏绝缘，甚至烧坏电机。
2．如果电动机功率太大，就会出现“大手拉车”现象，其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率不高，不仅不利于用户和电网。
而且还会造成电能浪费。
也就是说，电动机功率既不能太大也不能太小。
为了正确选择电动机功率，必须进行以下计算或比较：
P = F * V / 100
（其中p是计算出的功率，以KW为单位，f是所需的拉力，以n为单位，v是工作机的线速度m / s）
另外，最常用的方法是通过类比选择电动机的功率。
所谓的类比法是比较类似生产机械中使用的电动机的功率。
具体方法是知道该装置或附近其他装置中类似生产机械使用了多少功率电动机，然后选择具有类似功率的电动机进行调试。
调试的目的
是验证所选电动机是否与生产机械匹配。
验证方法是使电动机带动生产机械运转，用钳形电流表测量电动机的工作电流，并将测量的电流与电动机铭牌上标记的额定电流进行比较。
如果电动机的实际工作电流与标在脾脏上的额定电流相差不大，则表明所选电动机的功率合适。
如果电机的实际工作电流比铭牌上标明的额定电流低70％，则表明电机功率太大，应更换功率较小的电机。
如果测得的电动机工作电流比铭牌上标出的额定电流大40％以上，则表明电动机功率过小，应更换功率较大的电动机。
实际上，它应该是考虑转矩（转矩），电动机功率和转矩的计算公式。
T ＝9550p / n。
其中：
P功率，kw；N-电机额定转速，r / min；T扭矩，Nm。
电动机的输出扭矩必须大于工作机械所需的扭矩，并且通常需要安全系数。
机械功率公式：P = T * N / 97500
P：功率单位W；T：扭矩，g / cm；N：转速，以r / min为单位。