伺服电机的选型计算方法
伺服电机功率计算选型
连续工作速度 < 电机额定转速
7
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。
8
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。
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？
11
举例计算2
1. 计算折算到电机轴上的负载惯量 JL = M * D2 / 4 / R12 = 50 * 144 / 4 / 100 = 18 kg.cm2 按照负载惯量 < 3倍电机转子惯量JM的原则 JM > 6 kg.cm2
= 0.0125 * (1500 * 6.28 / 60 / 0.2) / 0.9 = 10.903 N.m 加速所需总转矩TA = TA1 + TA2 = 12.672 N.m
16
举例计算3
3. 计算电机驱动负载所需要的扭矩 另一种计算所需加速扭矩的方法： TA= 2π* N * (JW + JB) / (60 * t1) / η
14
举例计算3
1. 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JW = M * ( PB / 2π)2
= 200 * (2 / 6.28)2 = 20.29 kg.cm2 螺杆转动惯量JB = MB * DB2 / 8 = 40 * 25 / 8 = 125 kg.cm2 总负载惯量JL = JW + JB = 145.29 kg.cm2 2. 计算电机转速 电机所需转速 N = V / PB = 30 / 0.02 = 1500 rpm
伺服电机选型
1）牙科贝思直线电机选型软件
考试题
已知：丝杠传动类型，负载重量W=10Kg， 负载垂直升降距离30mm，加（减）速时 间0.1s，匀速0.1s。设计最优结构，根据 所选丝杠，计算满足负载需求的最小功率 的伺服电机（三菱电机）。
已知：同步带传动类型，负载重量
W=3Kg，负载垂直升降距离300mm，加
负载重量：5kg 带轮选型：5M-18齿 电机选型：200W（三菱伺服电机）
核算：
3）伺服电机选型计算 （齿轮齿条传动类型）
齿轮齿条传动类型的伺服电机选型计算与同步带类似。 计算时需注意： 上述公式中同步带直径为带轮节径，具体数值可查标准《圆弧齿带
轮直径JB/T 7512.2》、《周节制带轮直径GB/T 11361》。 渐开线圆柱齿轮直径为齿轮的分度圆直径，直齿轮分度圆直径D=m
负载的惯量：JW=
M（D）2 / 2
R
2
JB
③负载转矩的计算
水平运动时负载转矩：TW=μMg
D 2
/
R
垂直运动时负载转矩：TW=μMg
D 2
/
R
Mg
D 2
/
R
加减速转矩的计算：TA= （JM J机）2tπ1 • N
最大转矩：T=TA+TW
3）伺服电机选型计算 （同步带传动类型）
示例：S4000（样机）-68部
2）三菱伺服电机HG-KN系列参数表
2）三菱伺服电机HG-KN系列参数表
3）伺服电机选型计算 （丝杆传动类型）
①根据总方案结构、节拍图、电池片工位图确定
负载质量M
丝杠的导程P
丝杠直径D
丝杆质量MB
导轨、丝杆运行摩擦系数μ（一般取值0.15）
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
伺服电机的选型计算办法
伺服电机的选型计算办法一、确定负载惯量：负载惯量是指伺服电机需要驱动的负载系统的惯性矩阵。
负载的形状、质量、分布和转动部件的位置等都会影响到负载的惯性矩阵。
1.如果负载是刚体，惯性矩阵可以通过测量负载的质量和尺寸，并进行计算得到。
2.如果负载是连续变形的物体，可以通过将其分为多个刚体部分，分别计算惯性矩阵，再进行合成得到整个负载的惯性矩阵。
二、计算定格转矩和定格转速：1.根据应用的工作周期，计算出所需的平均定格转矩。
定格转矩是指电机在长时间运行情况下，能够稳定输出的转矩。
2.根据应用的工作周期和速度要求，计算出所需的平均定格转速。
定格转速是指电机能够稳定运行的最大转速。
三、选择电机型号：1.根据定格转矩和定格转速的要求，查找电机制造商提供的电机规格表，找到满足要求的电机型号。
2.选择电机型号时还需要考虑其他因素，如电机的功率、最大转矩、过载能力、加速度能力等。
根据具体应用的需求进行综合考虑，选取合适的电机型号。
四、校核选型：1.根据选择的电机型号，计算电机的部分负载转矩和转矩脉冲响应时间。
与应用要求进行比较，确保选型的合理性。
2.根据负载惯量和转矩要求，计算伺服电机的加速时间。
与应用的加速要求进行比较，确保选型的合理性。
3.根据电机的定格转矩和转速，计算电机的输出功率。
与应用的功率需求进行比较，确保选型的合理性。
五、其他因素考虑：除了上述的基本选型计算办法外，还需考虑其他因素，例如电机的可靠性、寿命、环境适应性、维护和保养成本等。
总结：伺服电机的选型计算是一个综合考虑电机的转矩、转速、功率和其他性能指标的过程。
根据负载的惯性矩阵、应用的工作周期和速度要求，选择合适的电机型号，并进行校核以确保选型的合理性。
同时，还需要考虑其他因素，如电机的可靠性、寿命和维护成本等。
以上是伺服电机选型计算的一般步骤，具体要根据具体的应用需求来选择，需要结合实际情况进行综合决策。
伺服电机选型计算
伺服电机选型计算
1.负载惯量计算
负载惯量是指负载的转动惯量，计算方式为质量乘以质心距离平方。
负载惯性大会对电机的加速度和精度要求产生一定的影响。
伺服电机需要
具备足够的能力来加速和控制负载。
负载惯量的计算公式为：
J=m*r^2
其中，J表示负载的转动惯量，m表示负载的质量，r表示负载的质
心距离。
根据实际情况确定负载的质量和质心距离，可以估算负载的转动惯量。
2.加速度计算
加速度是指负载达到一定速度所需的时间。
加速度较大可以提高生产
效率，但可能会引起震动和噪音。
确定合适的加速度需要根据应用需要进
行权衡。
加速度的计算公式为：
a=(ωf-ωi)/t
其中，a表示加速度，ωf表示最终速度，ωi表示初始速度，t表示
加速时间。
3.扭矩计算
扭矩是伺服电机提供的力矩，其大小决定了电机的最大负载能力。
根据应用需求可以计算出负载所需的最大扭矩。
扭矩的计算公式为：
T=J*α
其中，T表示所需的最大扭矩，J表示负载的转动惯量，α表示加速度。
4.功率计算
功率是指电机输出的机械功率，也是伺服电机选型的一个重要参数。
根据应用需求可以计算出对应负载的最大功率。
功率的计算公式为：
P=M*ω
其中，P表示功率，M表示扭矩，ω表示角速度。
5.速度计算
速度是指电机的转速，根据应用需求可以计算出所需的最大速度。
速度的计算公式为：
V=ω*r
其中，V表示速度，ω表示角速度，r表示负载的质心距离。
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。
伺服电机选型计算流程
伺服电机选型计算流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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伺服电机选型手册 (3)
伺服电机选型手册1. 引言伺服电机是一种能够精确控制运动位置、速度和力矩的电动机。
它通常由电机、编码器和伺服驱动器组成，可以在工业控制、自动化生产等领域中广泛应用。
本选型手册将为您介绍伺服电机的选型原则和方法，并为您提供一些建议，帮助您选择适合的伺服电机，以满足您的应用需求。
2. 选型原则在选择伺服电机时，我们应考虑以下几个原则：2.1 负载特性分析首先，我们需要分析应用的负载特性，包括负载的惯性、负载的运动模式（连续运动或间歇运动）、负载的最大运动速度和力矩等。
通过对负载特性的分析，可以确定所需的电机功率和扭矩。
2.2 控制精度要求控制精度是另一个重要考虑因素。
不同的应用对控制精度有不同的要求。
如果需要更高的控制精度，通常需要选择具有更高分辨率的编码器和更精确的驱动器。
2.3 环境条件环境条件也会影响伺服电机的选型。
例如，如果应用环境存在较高的温度或湿度，我们应选择具有较高的防护等级的伺服电机。
2.4 成本和可靠性最后，我们还需要考虑成本和可靠性因素。
根据应用需求和预算限制，选择合适的伺服电机，并确保其具有足够的可靠性，以避免故障和停机造成的损失。
3. 选型方法在选型伺服电机时，可以按照以下步骤进行：3.1 确定负载惯性和负载模式首先，确定应用的负载特性，包括负载的惯性和运动模式。
惯性可以通过负载的质量和尺寸计算得出。
运动模式可以根据应用的工作周期和停顿时间来确定。
3.2 计算所需的功率和扭矩根据负载的特性，计算所需的电机功率和扭矩。
功率计算公式如下：功率（W）= 扭矩（Nm） × 转速（rad/s）3.3 确定控制精度要求根据应用的控制精度要求，确定所需的编码器分辨率和驱动器性能。
3.4 选择合适的型号和规格根据以上计算结果和需求，选择合适的型号和规格的伺服电机。
可以参考厂商提供的技术手册和产品目录，查找符合要求的伺服电机型号。
3.5 考虑环境条件和成本要素在最终选择伺服电机之前，考虑应用环境条件和成本要素。
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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(k
g) 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. 5
3.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。
ta) Vr=Vm{1-1/ta.ks(1-e-ks ta) Ta加速转矩(N.M) Vm快速移动时的电机转速(r/min) Ta 加速时间(sec) Jm电机惯量(N.m.s2) JL负载惯量(N.m.s2) V r加速转矩开始减少的点 Ks伺服系统位置环增益(sec-1)
电机按指数曲线加速时的加速转矩曲线此时，速度为零的转矩To可由下面公式给出: To==(2πVm/60*104) *1/te(Jm+JL) Te指数曲线加减速时间常数2)当输入阶段性速度指令时。
这时的加速转矩Ta相当于To，可由下面公式求得(ts=ks)，Ta==(2πVm/60*104)*1/ts(Jm+J L)。
1.工作机械频繁启动，制动时所需转矩。
当工作机械作频繁启动，制动时，必须检查电机是否过热，为此需计算在一个周期内电机转矩的均方根值，并且应使此均方根值小于电机的连续转矩。
电机的均方根值:
Trms=√[(Ta+Tf)2t1+Tf2t2+(Ta-Tf)2t1+To2t3]/T周
式中: Ta加速转矩(N.M) Tf摩擦转矩(N.M) To在停止期间的转矩(N。
M) t1t2t3t周所知的时间。
t1t2t3t周所知的时间示意图
4.负载周期性变化的转矩计算
也需要计算出一个周期中的转矩均方根值Trms。
且该值小于额定转矩。
这样电机才不会过热，正常工作。
负载惯量与电机的响应和快速移动ACC/DEC时间息息相关。
带大惯量负载时，当速度指令变化时，电机需较长的时间才能到达这一速度，当二轴同步插补进行圆弧高速切削时大惯量的负载产生的误差会比小惯量的大一些。
通常，当负载惯量小于电机惯量时上述提及的问题一般不会发生。
如果高于5倍马达转子惯量，一般伺服会出现不良反应，像高速激光切割机床，在设计时就要考虑负载惯量低于电机转子惯量。
伺服电机的选型计算方法
注意三点：转数扭矩惯量
最主要的就是扭矩，无论电机如何安装，都要计算转动扭矩，停止及启动电机转动惯量
转数其次：一般伺服电机没有直接安装使用，都要配减速头使用，配减速头使用有两个目的，第一增加传动使用扭矩，第二保护电机在转动时不让电机轴受力
如图所示要计算使用电机功率方法如下 1 首先要知道主动盘直径，重量，知道直径是计算转动惯量，知道重量是计算转动盘如果转动需要多大扭矩，由于电机自身扭矩不大，所以选用伺服电机时配合上减速头使用，就能有效提高输出扭矩。
2 经过计算已知伺服电机功率是多少，下面开始选择电机转速，电机转速是根据电机使用工况决定，例如：客户要求转动节拍5秒一圈，已经计算出转动转盘需要50N 那么就选用200w电机，电机自身
输出扭矩1.2Nm 在这个扭矩值上加一个减速头，放大输出扭矩值，该减速头选用1:20 使用这个减速头可以将输出扭矩放大到70Nm ，大于实际使用扭矩值。
如果选用3000转电机那么就是3000转/20减速头/60秒=2.5圈也就是电机加减速头每秒可转动2.5圈，符合设计标准，但是电机选用时不能将电机按照3000转每分钟计算，应低于这个数值，按照2000转计算或2500计算2000/20/60=1.7在这个计算前提下符合转速要求。
选用要求：
1 电机加减速头输出扭矩大于实际使用扭矩30％-50％
2 电机使用实际转速低于额定转速。