伺服选型计算
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。
伺服电机选型和编码器选型计算
伺服电机选型和编码器选型计算
摘要
本文介绍了如何进行伺服电机和编码器的选型计算。
通过以下步骤，您可以选择适合您应用需求的伺服电机和编码器组合。
1. 确定应用需求
首先，您需要确定您的应用的一些关键需求，例如输出动力、扭矩要求、速度要求等。
2. 计算负载参数
根据您的应用需求，计算系统的负载参数，例如惯性矩、负载扭矩等。
这些参数将帮助您选择合适的伺服电机。
3. 伺服电机选型计算
使用所得到的负载参数，结合电机性能曲线和应用需求，计算所需的伺服电机的额定功率和最大扭矩。
同时，考虑电机的尺寸和重量限制来选择合适的型号。
4. 编码器选型计算
对于伺服电机，选择适当的编码器也是重要的。
根据应用需求和所选电机的分辨率，计算编码器的分辨率、线数和精度等参数。
5. 选择合适的组合
最后，在满足应用需求的前提下，根据电机和编码器的参数进行选择，以确保系统性能达到预期。
6. 总结
选型计算是有效选择适合应用需求的伺服电机和编码器的重要步骤。
通过明确应用需求、计算负载参数、进行选型计算和选择合适的组合，您可以确保您的系统能够高效稳定地工作。
以上是关于伺服电机选型和编码器选型计算的简要指南。
希望对您有所帮助！。
伺服电机选型与计算
伺服电机选型与计算
每种型号电机的规格项内均有额定转矩、最大转矩及电机惯量等参数，各参数与负载转矩及负载惯量间必定有相关联系存在，选用电机的输出转矩应符合负载机构的运动条件要求，如加速度的快慢、机构的重量、机构的运动方式（水平、垂直、旋转）等；运动条件与电机输出功率无直接关系，但是一般电机输出功率越高，相对输出转矩也会越高。
因此，不但机构重量会影响电机的选用，运动条件也会改变电机的选用。
惯量越大时，需要越大的加速及减速转矩，加速及减速时间越短时，也需要越大的电机输出转矩。
选用伺服电机规格时，依下列步骤进行。
(1)明确负载机构的运动条件要求，即加／减速的快慢、运动速度、机构的重量、机构的运动方式等。
(2)依据运行条件要求选用合适的负载惯最计算公式，计算出机构的负载惯量。
(3)依据负载惯量与电机惯量选出适当的假选定电机规格。
(4)结合初选的电机惯量与负载惯量，计算出加速转矩及减速转矩。
(5)依据负载重量、配置方式、摩擦系数、运行效率计算出负载转矩。
(6)初选电机的最大输出转矩必须大于加速转矩加负载转矩；如果不符合条件，必须选用其他型号计算验证直至符合要求。
(7)依据负载转矩、加速转矩、减速转矩及保持转矩，计算出连续瞬时转矩。
(8)初选电机的额定转矩必须大于连续瞬时转矩，如果不符合条件，必须选用其他型号计算验证直至符合要求。
(9)完成选定。
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。
伺服电机和丝杆选型计算
伺服电机和丝杆选型计算1.伺服电机选型计算：伺服电机是一种将电能转化为机械能的装置，它通过电机驱动系统的精确控制，实现对机械位置、转速和力矩的精确控制。
在选型时，需要考虑以下几个方面：1.1额定输出功率：根据机械系统的工作要求和负载要求，确定伺服电机的额定输出功率。
通常，额定输出功率应略大于所需的最大功率。
1.2额定转速：根据工作要求和负载要求，确定伺服电机的额定转速。
通常，额定转速应略大于所需的最大转速。
1.3额定转矩：根据负载的特性和工作要求，确定伺服电机的额定转矩。
通常，额定转矩应略大于所需的最大转矩。
1.4动态响应速度：根据控制系统的要求，确定伺服电机的动态响应速度。
通常，要求动态响应速度能够满足系统的响应时间要求。
1.5额定电压：根据工作环境和电源供应的要求，确定伺服电机的额定电压。
通常，额定电压应与电源供应的电压相匹配。
2.丝杆选型计算：丝杆是一种将旋转运动转化为直线运动的装置，它通常由丝杆和螺母组成。
在选型时，需要考虑以下几个方面：2.1螺距：根据工作要求，确定丝杆的螺距。
螺距是丝杆每转一周所移动的距离，通常用毫米/转表示。
2.2进给速度：根据机械系统的工作要求，确定丝杆的进给速度。
进给速度是丝杆上点的线速度，通常用毫米/秒表示。
2.3进给力：根据工作负载和系统要求，确定丝杆的进给力。
进给力是丝杆在工作过程中所受的力，通常用牛顿表示。
2.4精度等级：根据工作要求，确定丝杆的精度等级。
精度等级决定了丝杆的运动精度，通常用C级、T级等表示。
2.5长度：根据机械系统的工作空间和要求，确定丝杆的长度。
丝杆的长度应能够满足系统的工作范围要求。
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
[伺服电机三要素]1转数n：根据用户实际需要，可选择同功率不同功率的电机。
一般来说，速度越快，价格越便宜。
2转矩T：必须满足实际需要，但不需要像步进电机那样留有太多余量。
三。
惯量J：根据现场需要选择不同惯量的电机，如机床行业惯量较大的伺服电机。
[伺服电机功率基本计算]输出功率P=0.1047*n*t其中t是速度。
转速基本上是3000转/分。
扭矩T=R*m*9.8式中，R是轴的半径，M是物体的重量。
【伺服电机功率选择要点】电动机的功率应根据生产机械所需功率选择，使电动机在额定负荷下尽可能地运行。
如果电机功率太小，会出现“拉车”现象，导致电机长期过载，发热损坏绝缘。
连电动机都烧坏了。
如果电机功率过大，就会出现“大马拉车”的现象。
输出的机械功率不能充分利用，功率因数和效率不高，不仅对用户和电网有害。
这是在浪费能量。
伺服电机实际功率选择的计算方法1为了正确选择电机功率，必须进行以下计算或比较：功率P=f*V/1000（P=计算功率kW，f=所需拉力N，V=工作机线速度M/s）2对于恒载连续运行模式，所需电机功率可按下式计算：P1（千瓦）：P=P/n1n2其中N1为生产机械效率，N2为电机效率，即传动效率。
由该公式计算的功率P1不必与乘积功率相同。
因此，所选电机的额定功率应等于或略大于计算功率。
三。
电机功率采用坡率法选择所谓类比法，就是比较类似生产机械所用电动机的功率。
具体方法是：知道如何在本单位或附近其他单位的类似生产机械上使用大功率电动机，然后选择功率相近的电动机进行试运行。
调试的目的是验证所选电机是否与生产机械相匹配。
检定方法为：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，并与电动机铭牌上标注的额定电流进行比较。
如果电机的实际工作电流与标签上标注的额定电流相同。
所选电机功率合适。
如果电动机的实际工作电流比铭牌上的额定电流低70%。
表示电机功率过大，应更换功率较小的电机。
如果电机的测量工作电流比铭牌上的额定电流高出40%以上。
伺服电机选型计算公式
伺服电机选型计算公式伺服电机选型计算公式是指通过一系列的计算公式来确定伺服电机的合适参数，以满足特定需求。
伺服电机选型的主要目标是确定伺服电机的额定转矩、额定电流、额定功率等参数，以及选择合适的伺服驱动器。
下面将介绍一些常用的伺服电机选型计算公式。
1.负载的转矩计算公式：负载的转矩是伺服电机选型的基础，通过计算负载的转矩，可以确定伺服电机的额定转矩。
负载的转矩可以通过以下公式计算：负载转矩=（负载力*负载半径）/（传动效率*减速比）2.伺服电机的额定转矩计算公式：伺服电机的额定转矩是指在额定转速下，电机能够提供的最大转矩。
额定转矩可以通过以下公式计算：额定转矩=（负载转矩+加速扭矩）/传动效率3.伺服电机的额定电流计算公式：伺服电机的额定电流是指在额定转矩下，电机所需的额定电流。
额定电流可以通过以下公式计算：额定电流=额定转矩*电流系数/额定转速4.伺服电机的额定功率计算公式：伺服电机的额定功率是指在额定转矩和额定转速下，电机所提供的对外功率。
额定功率可以通过以下公式计算：额定功率=额定转矩*额定转速/9.555.伺服驱动器的额定功率计算公式：伺服驱动器的额定功率是指驱动器所能提供的最大功率。
额定功率可以通过以下公式计算：额定功率=伺服电机的额定功率/驱动器的效率除了上述几个常用的伺服电机选型计算公式外，还需要考虑一些其他因素，例如：负载的加速时间、负载的惯性矩、伺服系统的控制精度等，这些因素都会对伺服电机的选型产生影响，需要综合考虑。
同时，还需要根据具体的应用环境和需求，选择合适的伺服电机和驱动器型号，以确保系统的性能和可靠性。
需要注意的是，伺服电机选型计算公式只是一个参考，实际选型过程中还需要考虑一系列的工程参数和实际情况，同时也需要借助一些专业的伺服电机选型软件，以更准确地确定伺服电机的参数。
伺服电机及减速机选型计算
伺服电机及减速机选型计算
伺服电机及减速机选型计算是根据机械装置要求，以及减速机输入转速、输出转速、负荷情况、加工材料等因素，选择合适的伺服电机及减速机。
1. 首先，根据机械装置要求，确定所需伺服电机功率大小、转速、安装形式等参数；
2. 然后，根据所需减速机的输入转速及输出转速，确定减速机的档位及型号；
3. 接着，根据减速机的负荷情况，确定轴承、传动轴及齿轮的规格及材料；
4. 最后，根据减速机的加工材料，确定减速机的外壳材料及表面处理方式。
伺服电机及减速机选型计算
伺服电机及减速机选型计算1)关于负载条件①基本负载2000kg(⼯件+夹具+回转变位器+配重)②负载重⼼位置0.1m(假定为0.1m，设计时务必⼩于这个值)③负载系数×1.2Motor减速机 减速⽐=1712)电机规格（a12/3000i）项⽬额定输出额定转数最⾼转数3)减速机RV320E-1714) 【关于电机扭矩】负载扭矩[N?m] ……⽤于回转的扭矩选择电机规格时，乘以负载系数。
T L＝∑ｍgｒ×Z TL＝∑ｍgｒ×Z＝2000×1.2×9.8×0.1×1/342≒6.877 ＜12 电机的额定扭矩（Z：确认减速⽐、输出轴的转数有⽆问题。
）（重⼒平均负载扭矩＝最⼤负载扭矩／2^0.5／综合减速⽐＝2000×1.2×9.8×0.1／2^0.5／342＝4.86） ?慣性⼒矩[kg?ｍ2] ：向电机轴（输⼊轴）的换算。
I＝∑ｍｒ2×Z2I＝ｍｒ2×Z 2＝2000×1.2×0.12×(1/342)2≒0.36×10-4I＝m（D 2＋d 2）÷8×Z 2＝I＝∑ｍｒ2×Z 2⾓加速度 [rad／s^2] ：最⼤加速时的负载 dω/dt＝（2π/60) Ｎ／⊿ｔdω/dt＝（2π/60) Ｎ／⊿ｔ＝（2π/60)×3000／0.2≒1570.8（N：电机额定转数rpm、⊿ｔ：加速时间sec） ?加速扭矩[kg ?ｍ^2／s^2＝N ?m] ……⽤于加速的扭矩 Ta＝I ?dω/dt Ta＝I ?dω/dt＝74×10-4×1570.8≒11.62瞬时最⼤扭矩[kg ?ｍ^2／s^2＝N ?m] Tmax＝TL+ Ta ＜电机的最⼤扭矩Tmax＝TL+ Ta＝6.877＋11.62＝18.5 ＜35 电机的最⼤扭矩 变位器最⾼⾓速度ωｐmax＝额定转数÷综合减速⽐×360°÷60sec＝3000÷342×360÷60 ≒52.63°/sec 加減速时间tA＝t1＝设计值＝0.2sec⾓加速度dωｐ/dt＝ωｐmax/tA ＝263.15°/sec2停⽌时间ｔ4＝1.0sec以内。
伺服电机选型案例
伺服电机选型案例伺服电机功率计算选型例子伺服电机功率计算选型例子（新手必看，经典案例分析）伺服电机选型也有相应的规律和公式可循的。
最常见的机械传动结构有同步带，齿轮齿条，丝杆等。
以同步带为例，需要计算的参数有电机转速，电机力矩，转动惯量。
第一，电机额定转速N=（v/2πr）*i，启动瞬间需要的拉力F=（M+m1-m2）a+δ（M+m1-m2）g(水平)，F=（M+m1-m2）a+δ（M+m1-m2）g+（M+m1-m2）g(垂直)，T扭矩=F*R。
T电机=T扭矩/机械减速比n，电机功率=N*T 电机/10，启动惯量J=1/2mR2，电机惯量J电机=J/减速比的平方n2/惯量比i。
第二，同步带轮直径D=100mm、提升机载货台总重M=30kg、货物总重m1=10kg，配重m2=25kg，提升滚动摩擦系数取δ=0.03、加速度a=2m/S2、提升速度v=3m/s。
减速机减速比i=5，电机额定转速n=（v/2πr）*i=3/(2*3.14*0.05)*5*60=2866r/min，启动瞬间需要的拉力F=（M+m1-m2）a+&delta，（M+m1-m2）g+（M+m1-m2）g=（30+10-25）*2+0.03（30+10-25）*10+（30+10-25）*10=184.5N。
T扭矩=F*R=184.5*0.05=9.225Nm，折算电机需要扭矩T1=9.225Nm/5=1.85Nm，折算电机功率P1=2866*1.85/10=0.5KW。
启动惯量J=1/2mR2=0.5*（10+30+25）*0.0025=0.08125kgm2，折算电机需要惯量J1=0.08125/25=0.00325kgm2，根据经验值取惯量比=10，则实际J电=J1/10=0.000325kgm2。
经计算电机至少满足以下条件下面看下1.2千瓦3000RPM，4牛米的电机的惯量是2.98*10-4kgm2。
所以可以选择80ST-M04030的电机。
伺服电机选型计算公式及注意事项
伺服电机选型计算公式及注意事项伺服电机选择的时候，首先一个要考虑的就是功率的选择。
一般应注意以下两点：1。
如果电机功率选得过小．就会出现“小马拉大车”现象，造成电机长期过载，使其绝缘因发热而损坏，甚至电机被烧毁。
2。
如果电机功率选得过大．就会出现“大马拉小车”现象，其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利。
而且还会造成电能浪费。
也就是说，电机功率既不能太大，也不能太小，要正确选择电机的功率，必须经过以下计算或比较：P=F*V/100(其中P是计算功率，单位是KW，F是所需拉力，单位是N，V是工作机线速度m/s)此外．最常用的是采用类比法来选择电机的功率。
所谓类比法，就是与类似生产机械所用电机的功率进行对比。
具体做法是：了解本单位或附近其他单位的类似生产机械使用多大功率的电机，然后选用相近功率的电机进行试车。
试车的目的是验证所选电机与生产机械是否匹配。
验证的方法是：使电机带动生产机械运转，用钳形电流表测量电机的工作电流，将测得的电流与该电机铭牌上标出的额定电流进行对比。
如果电功机的实际工作电流与铭脾上标出的额定电流上下相差不大，则表明所选电机的功率合适。
如果电机的实际工作电流比铭牌上标出的额定电流低70％左右．则表明电机的功率选得过大，应调换功率较小的电机。
如果测得的电机工作电流比铭牌上标出的额定电流大40％以上．则表明电机的功率选得过小，应调换功率较大的电机。
实际上应该是考虑扭矩（转矩），电机功率和转矩计算公式。
即T = 9550P/n式中：P —功率，kW；n —电机的额定转速，r/min；T —转矩，Nm。
电机的输出转矩一定要大于工作机械所需要的转矩，一般需要一个安全系数。
机械功率公式：P=T*N/97500P：功率单位W；T：转矩，单位克/cm；N：转速，单位r/min。
伺服电机的选型计算方法
伺服电机的选型计算方法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=*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.电机加速或减速时的转矩电机加速或减速时的转矩1)按线性加减速时加速转矩计算如下: Ta =(2πVm/60*104) *1/ta(Jm+JL)(1-e-ks。
伺服电机选型计算
將剛體看成是由許多質點所構成，則每一質點都滿足類似的方程式
左邊的合力矩只需考慮外力所產生的力矩，由內力所產生的力矩將會兩兩互相抵消，如右上圖所示。 括號中的量稱為剛體的轉動慣量，以符號 I 表示
則上面導出的轉動方程式可寫成
I
； a ； M I
此方程式為繞固定軸轉動的剛體所必須遵守的基本力學方程式，類似於移動力學中的牛頓第二運動定律。 合外力對應到合外力矩，質量對應到轉動慣量，加速度對應到角加速度。
举例计算 2 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。
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？ 答: 1. 计算折算到电机轴上的负载惯量
rF sin F (r sin ) 力量 力臂
3) 力矩的單位：S.I. 制中的單位為 牛頓‧公尺（N‧m） 4) 力矩的方向與符號：繞固定軸轉動的物體，力矩可使物體產生逆時鐘方向，或順時鐘方向的轉動。因此力 矩為一維向量。力矩符號規則一般選取如下：
2. 轉動方程式：考慮一繞固定軸轉動的剛體（如右圖） 。距離轉軸為 r 處的一質量為 m 的質點，受到一力量 F 的作用，根據切線方向的牛頓第二運動定律
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 < 3x0.277， R2 > 18803， R > 137 输出转速= =22 rpm，不能满足要求。
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。
伺服选型计算
12
举例计算1
已知：圆盘质量M=50kg，圆盘直径 D=500mm，圆盘最高转速60rpm， 请选择伺服电机及减速机。
13
举例计算1
计算圆盘转动惯量
JL = MD2/ 8 = 50 * 2500 / 8 = 15625 kg.cm2 假设减速机减速比1：R，则折算到伺服电机轴上 负载惯量为15625 / R2。 按照负载惯量 < 3倍电机转子惯量JM的原则
= 1.764 N.m
加速时所需转矩Ta = M * a * (D / 2) / R1 = 50 * (30 / 60 / 0.2) * 0.06 / 10
= 0.75 N.m
伺服电机额定转矩 > Tf ，最大扭矩 > Tf + 所需要转速
N = v / (πD) * R1
正號：逆時鐘方向。 負號：順時鐘方向。
2. 轉動方程式：考慮一繞固定軸轉動的
剛體（如右圖）。距離轉軸為 r 處的一 質量為 m 的質點，受到一力量 F 的作 用，根據切線方向的牛頓第二運動定律 Ft r 轉軸
F
m
Ft mat rFt rmat mr 2
5
將剛體看成是由許多質點所構成，則每一質點都滿足類似 的方程式 m i mi ri 2 i 1, 2,3, , n F 對每一質點作加總即得到
2 MR 2 5
7
1 I ML2 12
I MR 2
扭矩计算
电机转矩T （N.m） 滑轮半径r （m）
T r
F
T 提升力F （N） —— F= r
r
T 经过减速机后的提升力F= —— · R r
T
1/R
F
伺服电机的选型计算
⋅
2
电机转速为3000转 TL = 0.035 TL ⋅ 2 ⋅ n PZ ≔ ―――― = 12.107 η 查表得MQMA-02 Pe ≔ 0.2 JM ≔ 0.42 ⋅ 10
−4
⋅
3 1 n=⎛ ⎝3 ⋅ 10 ⎞ ⎠ ――
⋅
⋅
2
Te ≔ 0.64
⋅
TAC ≔ 1.91
⋅
(5）最短加减速时间 ⎛ ⎝JM + JL⎞ ⎠ ⋅ (n − 0) ⋅ 2 tAC ≔ ――――――― = 0.026 TAC − TL 工作时加减速时间为0.08秒，则加减速转矩为 tAC ≔ 0.08 ⎛ ⎝JM + JL⎞ ⎠ ⋅ (n − 0) ⋅ 2 TAC ≔ ―――――――+ TL = 0.641 tAC (6）运行模式及热校核 t1 ≔ 0.1 t2 ≔ 0.1 t3 ≔ 0.1 t0 ≔ 0.2 ⋅
T1 ≔ TAC = 0.641
⋅
T3‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾ T1 ⋅ t1 + T2 ⋅ t2 + T3 ⋅ t3 Trms ≔ ―――――――― = 0.405 t0 + t1 + t2 + t3
⋅
丝杆螺距 p=10mm,输送质量 W=20kg,推力0kg(无),试选择伺服电机的容量.
(1）最大移动速度v 由于采用直接传动，减速比i=1,当选择电机的额定转速为3000r/min时，工作台 的最大移动速度为: 1 p ≔ 10 i≔1 n ≔ 3000 ⋅ ―― min v ≔ n ⋅ p ⋅ i = 500 ――
2 2
⋅
2
(3）负载转矩Tl 工作台导轨移动摩擦系数=0.1，机械效率=0.9 μ ≔ 0.1 η ≔ 0.9 F≔0 ⋅
伺服电机选型计算公式
伺服电机选型计算公式1 引言现代机电行业中经常会碰到一些复杂的运动，这对电机的动力荷载有很大影响。
伺服驱动装置是许多机电系统的核心，因此，伺服电机的选择就变得尤为重要。
首先要选出满足给定负载要求的电动机，然后再从中按价格、重量、体积等技术经济指标选择最适合的电机。
设计时进给伺服电机的选择原则是：首先根据转矩－速度特性曲线检查负载转矩，加减速转矩是否满足要求，然后对负载惯量进行校合，对要求频繁起动、制动h的电机还应对其转矩均方根进行校合，这样选择出来的电机才能既满足要求，又可避免由于电机选择偏大而引起的问题。
本文主要叙述了针对VMC 750立式加工中心的功能要求和规格参数，对各轴的伺服电动机进行计算选择，确定FANUC伺服电动机的型号和规格大小，并给出数据表。
同时在论文中简述了各数据的计算公式以及数据计算例子。
让读者能够直观的了解VMC750的伺服电机的数据信息，并知道如何根据一台加工中心的功能要求和规格参数进行数据计算，来选择合适的伺服电机。
2.选择电动机时的必要计算在伺服电机选型计算当中其主要数据包括：负载/ 电机惯量比，加减速力矩，切削负载转矩，连续过载时间等几方面的内容，本节内容便为大家简述了以上重要数据的计算方式。
2．1 负载/ 电机惯量比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，伺服系统参数的调整跟惯量比有很大的关系，若负载电机惯量比过大，伺服参数调整越趋边缘化，也越难调整，振动抑制能力也越差，所以控制易变得不稳定；在没有自适应调整的情况下，伺服系统的默认参数在1~3 倍负载电机惯量比下，系统会达到最佳工作状态，这样，就有了负载电机惯量比的问题，也就是我们一般所说的惯量匹配，如果电机惯量和负载惯量不匹配，就会出现电机惯量和负载惯量之间动量传递时发生较大的冲击；下面分析惯量匹配问题。
TM - TL = ( JM + JL ) α（1）式中，TM———电机所产生的转矩；TL———负载转矩；JM———电机转子的转动惯量；JL———负载的总转动惯量；α———角加速度。
伺服电机选型计算(自动计算版)
负载质量M（kg）5·滚珠丝杠节距P（mm）10·滚珠丝杠直径D（mm）20·滚珠丝杠质量MB（kg）3·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/s）300·行程L（mm）360·行程时间tS（s） 1.4·加减速时间tA（s）0.2·定位精度AP（mm）0.01③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/s)3000.210.20.2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 1.528N.M≦[电机的额定转数3000r/minU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。
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常见传动机构负载惯量计算方法及实例引言
转动惯量(Moment of Inertia)是刚体绕轴转动时惯性（回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性）的量度，用字母I或J表示。
转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量，可形象地理解为一个物体对于旋转运动的惯性。
在负载加速和减速的过程中，惯量是一个非常重要的参数，因此在运动控制中需要非常熟练的掌握常用传动机构的惯量计算方法。
本文整理了各种常见机构的惯量计算方法，给出两种应用案例中，雷赛伺服电机选型计算例题。
1 伺服驱动系统中，常见5种传动机构的负载惯量计算方法
1.1常见物体惯量计算
模型1
长为L的细棒，旋转中心通过细棒的中心并与细棒垂直，如下图所示。
在棒上离轴x处，取一长度元dx，假设棒的质量密度为λ，则长度元的质量为dm=λdx,根据转动惯量计算公式:
得到
将λl=m 代入上式，得
模型2
长为L的细棒，旋转中心通过细棒的一端A并与细棒垂直，如下图所示。
同理可得出
将λl=m 代入上式，得
模型3
半径为R的质量均匀的细圆环，质量为m，旋转中心通过圆心并与环面垂直
取一长度元dx，假设棒的质量密度为λ，则长度元的质量为dm=λdl,根据
转动惯量计算公式:
得到
将λ=m/2πR代入上式，得
模型4
质量为m、半径为R、厚度为h的圆盘或实心圆柱体，绕轴心转动
取任意半径为r，宽度为dr的薄圆环，设ρ为圆盘的密度，dm为薄圆环的质量，则此圆环转到的惯量为
将
代入得
由
可得
按照此公式，直径为D的圆柱体绕中心轴旋转的惯量为：
其中L为圆柱长度，ρ为密度
模型5
丝杆带动的负载惯量
注：式中Pb为丝杠导程（螺距）
总结
模型1与模型2可以应用于均匀的长条形或棒状负载结构的惯量计算。
模型3可应用于同步轮负载结构的惯量计算。
模型4可应用于丝杆本身惯量的计算或圆柱体结构的惯量计算。
模型5可应用于丝杆带动的负载惯量计算。
注：常见刚体惯量计算助记
1.2伺服驱动系统中，常见5种传动机构的负载惯量计算方法
在上述五种模型的基础上，可以给出伺服驱动系统中，常见5种传动机构的负载惯量计算方法（丝杆机构、同步带轮机构，齿轮齿条结构、圆盘结构、长臂结构）
丝杆结构
丝杆惯量
联轴器惯量
丝杆上负载惯量
加速力矩
匀速力矩
总力矩
同步带轮/齿条结构
负载惯量
皮带惯量
同步轮/齿轮惯量
匀速力矩
加速力矩
总力矩
转盘结构
转盘惯量
联轴器惯量
加速力矩
长臂结构
长臂惯量
负载惯量
加速力矩
2 计算选型举例
雷赛公司的交流伺服电机一般有不同惯量的型号可供用户选用，如60、80机座电机都有中惯量和小惯量两种。
下面通过两个常见案例的负载惯量计算，合理电机选型，来说明减小惯量不匹配的方法。
2.1丝杆结构
已知：负载重量m=200kg，螺杆螺距P_b=20mm，螺杆直径
D_b=50mm，螺杆重量m_b=40kg，摩擦系数µ=0.002，机械效率η=0.9，负载移动速度V=30m/min，全程移动时间t=1.4s，加减速时间t1=t3=0.2s，静止时间t4=0.3s。
请选择满足负载需求的最小功率伺服电机。
01 计算折算到电机轴上的负载惯量
重物折算到电机轴上的转动惯量
螺杆转动惯量
总负载惯量
02 计算电机转速
电机所需转速
03 计算电机驱动负载所需要的扭矩
克服摩擦力所需转矩
重物加速时所需转矩
螺杆加速时所需要转矩
所需最大转矩
选定电机方案：
运动系统总惯量为145.29 kg*cm^2，需要最大转矩为12.686Nm。
雷赛ACM13030M2E-51-B电机，额定转速2500RPM，额定力矩12NM，转子惯量29 kg*cm^2，负载惯量比=145/29≈5倍，符合要求。
2.2 同步轮结构
已知：快速定位运动模型中，负载重量M=5kg，同步带轮直径
D=60mm，D1=90mm，D2=30mm，负载与机台摩擦系数µ=0.003，负载最高运动速度2m/s，负载从静止加速到最高速度时间100ms，忽略各传送带轮重量，选择伺服电机。
01 计算折算到电机轴上的负载惯量
02 计算电机驱动负载所需要的扭矩
克服摩擦力所需转矩
加速时所需转矩
03 所需转矩
04 计算电机所需要转速
选定电机方案：
由上述计算结果,可选择雷赛伺服电机ACM6006L2H（额定转矩1.9NM，额定转速3000RPM，电机惯量0.6 kg*cm^2），惯量比为：5 / 0.6=8.3倍。
笔者在一些客户现场发现，有部分用户选用了以下型号电机：
ACM6004L2H（额定力矩1.27NM，峰值转矩3.81NM，额定转速3000RPM，电机惯量0.42 kg.cm^2）。
如果选择了此方案，系统惯量比为5/0.42=11.9倍，动态响应性能及定位完成时间都会比选择ACM6006L2H伺服方案要差，合理的惯量比对整个运动系统的动态性能有很大的提升。
3 结论
伺服驱动系统中，常见传动机构有五种：丝杆机构、同步带轮机构，齿轮齿条结构、圆盘结构、长臂结构。
工程师宜熟练掌握各种机构的负载惯量计算方法。
在此基础上，才能正确计算惯量比。
要提高伺服系统的快速响应特性，首先必须提高机械传动部件的谐振频率，即提高机械传动部件的刚性和减小机械传动部件的惯量。
其次通过增大阻尼压低谐振峰值也能提高快速响应特性创造条件。
第三，如果负载惯量较大时，可以考虑采用减速机构，实现负载惯量与电机惯量之间的惯量比在合适范围。
在部分应用案例中，也可以考虑选用惯量更大的电机，来满足降低惯量比，提高加速性能和稳定性的要求。
最后，伺服驱动控制算法很多新技术的成功应用，也为伺服系统更高精度、高平稳性运行提供了可能。
更详细惯量比合理取值的论述，可参考雷赛公司文章《伺服电机负载惯量比的合理取值》。