桁架式机械手伺服电机选型
伺服电机的选型计算方法
伺服电机的选型计算方法伺服电机是一种应用于自动控制系统中的电动机，它具有高精度、高速度、高可靠性和高动态性等特点，广泛应用于工业自动化领域。
在进行伺服电机选型计算时，需要考虑以下几个方面：1.负载特性分析：首先需要对负载进行特性分析，包括负载的惯性矩、负载力矩和负载转矩等参数的测量和计算。
负载特性分析是伺服电机选型计算的基础，它直接影响到电机输出的动力和转速。
2.动力需求计算：在进行伺服电机选型计算时，需要考虑到所需的动力大小。
动力大小与负载的力矩和转速有关，可以通过下式计算：动力大小=负载力矩×负载转速动力大小的计算可以参考负载特性分析中得到的参数。
3.转矩需求计算：转矩需求是指伺服电机在运行过程中所需的最大转矩。
转矩需求可以通过下式计算：转矩需求=负载转矩+惯性转矩负载转矩和惯性转矩可以通过负载特性分析中得到的参数进行计算。
4.速度需求计算：速度需求是指伺服电机在运行过程中所需的最大转速。
速度需求可以通过下式计算：速度需求=负载转速+加速度×加速时间负载转速是伺服电机在运行过程中所需的最大转速，加速度是伺服电机在加速阶段的加速度大小，加速时间是加速阶段的时间。
5.动态性能计算：伺服电机的动态性能是指其快速响应的能力，包括动态转矩响应和动态速度响应。
动态性能的计算需要考虑到转矩和速度的波动范围，以及加速度和减速度的大小。
6.选型参数计算：在进行伺服电机选型计算时，还需要考虑到电机的额定功率、额定转矩、额定转速、额定电压和额定电流等参数。
这些参数可以通过上述计算得到，也可以通过伺服电机的性能曲线和规格表进行查询。
总之，伺服电机的选型计算方法需要综合考虑负载特性、动力需求、转矩需求、速度需求和动态性能等方面的因素。
同时，还需要根据具体的应用场景和要求进行合理的选型。
伺服电机选型的原则和注意事项
伺服电机选型的原则和注意事项伺服电机是一种精密控制器件，广泛应用于各种自动化设备和机械领域。
在进行伺服电机选型时，需要考虑多个因素，包括负载特性、控制精度、环境条件、成本等，才能选择到最适合的产品。
下面将介绍一些伺服电机选型的原则和注意事项，希望能为大家在选择伺服电机时提供一些帮助。
一、负载特性在进行伺服电机选型时，首先要考虑的是负载特性。
需要根据负载的特点来选择合适的伺服电机。
负载的特性可以通过负载转矩和负载惯量来描述。
负载转矩是指负载所需的最大转矩，而负载惯量则是负载对于运动的惯性。
根据负载的特性，可以确定所需的伺服电机的转矩和速度范围，以便选择合适的型号。
二、控制精度在伺服系统中，控制精度是非常重要的指标。
控制精度取决于伺服电机的性能和控制器的精度。
需要根据实际需要确定所需的控制精度，然后选择合适的伺服电机和控制器。
控制系统的动态响应速度也是一个重要的指标，需要根据实际应用来确定。
三、环境条件在选择伺服电机时，还需要考虑环境条件。
包括温度、湿度、震动等因素。
一些特殊的工作环境可能需要选择耐高温、防尘防水等特殊的型号。
还需要考虑伺服电机的安装方式和外壳材质等因素，以确保伺服电机可以在恶劣的环境条件下正常运行。
四、成本在进行伺服电机选型时，成本是一个重要的考虑因素。
除了伺服电机本身的成本外，还需要考虑安装、维护和使用成本。
需要综合考虑各种因素，选择性价比最高的产品。
还需要考虑产品的品牌和售后服务等因素，确保选择到性能可靠、服务完善的产品。
五、其他注意事项1. 选型人员需要了解伺服电机的基本原理和性能指标，避免因为对产品不熟悉而选择错误的型号。
2. 需要对负载特性进行准确的测量和分析，以确保选型的准确性。
3. 在选择伺服电机时，还需要考虑到未来的发展需求，以避免产品在后期无法满足实际需求的情况。
伺服电机选型是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素才能选择到最合适的产品。
希望上述原则和注意事项能够帮助大家在伺服电机选型时有所帮助。
伺服电机的选型计算及应用案例介绍
伺服电机的选型计算及应用案例介绍伺服电机是一种能够精确控制转速和位置的电动机，广泛应用于工业自动化领域。
选型计算是确定伺服电机规格和性能的过程，通常涉及到转矩、转速、功率、惯量等参数的综合考虑。
1.确定负载要求：首先需要明确伺服电机所驱动的负载的要求，包括所需转矩、转速和精度等。
2.计算转矩需求：根据负载要求，可以通过转矩计算公式来估算所需的转矩。
常用的转矩计算公式为：转矩=负载惯量x加速度角加速度+负载转矩其中，负载惯量是指负载的惯性矩，加速度角加速度是指负载加速度的转矩。
3.计算转速需求：根据负载要求，可以通过转速计算公式来估算所需的转速。
常用的转速计算公式为：转速=转矩/转矩常数其中，转矩常数是伺服电机的特性参数，代表单位转矩所需要的电压或电流。
4.确定功率需求：根据转矩和转速需求，可以计算出所需的功率。
功率可以通过转速和转矩的乘积来计算。
功率=转矩x转速5.确定惯量需求：根据负载的惯性矩和转矩需求，可以计算出所需的惯性矩。
惯性矩可以通过负载的质量和尺寸来计算。
以上是伺服电机选型计算的基本步骤，具体的选型还需要考虑其他因素，如环境温度、耐用性、可靠性等。
下面以一个应用案例来介绍伺服电机的选型计算。
假设有一个机械臂需要驱动，臂长为1米，质量为10千克。
机械臂需要能够承受10牛米的转矩，并以每分钟100转的速度旋转。
根据这些要求，可以使用以下公式计算伺服电机的规格和性能。
负载惯量=质量x(臂长^2)转矩需求=负载惯量x加速度角加速度+负载转矩加速度角加速度=转速/时间转速=100转/分钟负载转矩=10牛米根据以上参数，可以计算出负载惯量、加速度角加速度、转矩需求等。
假设加速时间为1秒，则有：加速度角加速度=(100转/分钟)/(60秒/分钟)/(1秒)=1.67转/秒^2负载惯量=10千克x(1米^2)=10千克·米^2转矩需求=10千克·米^2x(1.67转/秒^2)+10牛米=26.7牛米根据转矩需求和伺服电机的特性参数，可以选择合适的伺服电机。
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。
伺服电机如何进行选型
伺服电机选型技能指北之阳早格格创做1、机电范畴中伺服电机的采用准则新颖机电止业中时常会遇到一些搀纯的疏通，那对付电机的能源荷载有很大效用.伺服启动拆置是许多机电系统的核心，果此，伺服电机的采用便变得尤为要害.最先要选出谦脚给定背载央供的电效果，而后再从中按代价、沉量、体积等技能经济指标采用最符合的电机.百般电机的T-ω直线（1）保守的采用要收那里只思量电机的能源问题，对付于直线疏通用速度v(t)，加速度a(t)战所需中力F(t)表示，对付于转化疏通用角速度ω(t)，角加速度α(t)战所需扭矩T(t)表示，它们均不妨表示为时间的函数，取其余果素无闭.很隐然.电机的最大功率P电机，最大应大于处事背载所需的峰值功率P峰值，但是只是如许是没有敷的，物理意思上的功率包罗扭矩战速度二部分，但是正在本量的传效果构中它们是受节造的.用ω峰值，T 峰值表示最大值大概者峰值.电机的最大速度决断了减速器减速比的上限，n上限=ω峰值，最大/ω峰值，共样，电机的最大扭矩决断了减速比的下限，n下限=T峰值/T电机，最大，如果n下限大于n上限，采用的电机是分歧适的.反之，则不妨通过对付每种电机的广大类近去决定上下限之间可止的传动比范畴.只用峰值功率动做采用电机的准则是没有充分的，而且传动比的准确估计非常烦琐.（2）新的采用要收一种新的采用准则是将电机个性取背载个性分散开，并用图解的形式表示，那种表示要收使得启动拆置的可止性查看战分歧系统间的比较更便当，其余，还提供了传动比的一个大概范畴.那种要收的便宜：适用于百般背载情况；将背载战电机的个性分散开；有闭能源的各个参数均可用图解的形式表示而且适用于百般电机.果此，没有再需要用洪量的类近去查看电机是可不妨启动某个特定的背载.正在电机战背载之间的传动比会改变电机提供的能源荷载参数.比圆，一个大的传动比会减小中部扭矩对付电机运止的效用，而且，为输出共样的疏通，电机便得以较下的速度转化，爆收较大的加速度，果此电机需要较大的惯量扭矩.采用一个符合的传动比便能仄稳那好异的二个圆里.常常，应用犹如下二种要收不妨找到那个传动比n，它会把电机取处事任务很佳天协做起去.一是，从电机得到的最大速度小于电机自己的最大速度 电机，最大；二是，电机任性时刻的尺度扭矩小于电机额定扭矩M额定.2、普遍伺服电机采用思量的问题（1）电机的最下转速电机采用最先依据机床赶快路程速度.赶快路程的电机转速应庄重统造正在电机的额定转速之内.式中，nom n 为电机的额定转速（rpm ）；n 为赶快路程时电机的转速（rpm ）；max V 为直线运止速度（m/min ）；u 为系统传动比，u=n 电机/n 丝杠；h P 丝杠导程（mm ）.（2）惯量匹配问题及估计背载惯量为了包管脚够的角加速度使系统反应敏捷战谦脚系统的宁静性央供, 背载惯量J L 应节造正在2.5倍电机惯量J M 之内，即M L 5J .2J <.式中，j J 2；j ω为各转化件角速度，rad/min ；j m 为各移动件的品量，kg ；j V 为各移动件的速度，m/min ；ω为伺服电机的角速度，rad/min.（3）空载加速转矩空载加速转矩爆收正在真止部件从停止以阶跃指令加速到赶快时.普遍应规定正在变频启动系统最大输出转矩的80% 以内.式中，max A T 为取电机匹配的变频启动系统的最大输出转矩（N.m ）；max T 为空载时加速转矩（N.m ）；F T 为赶快路程时变换到电机轴上的载荷转矩（N.m ）；ac t 为赶快路程时加减速时间常数（ms ）.（4）切削背载转矩正在仄常处事状态下，切削背载转矩ms T 没有超出电机额定转矩MS T 的80%.式中，c T 为最大切削转矩（N.m ）；D 为最大背载比.（5）连绝过载时间连绝过载时间lon t 应节造正在电机确定过载时间Mon t 之内.3、根据背载转矩采用伺服电机根据伺服电机的处事直线，背载转矩应谦脚：当机床做空载运止时，正在所有速度范畴内，加正在伺服电机轴上的背载转矩应正在电机的连绝额定转矩范畴内，即正在处事直线的连绝处事区；最大背载转矩，加载周期及过载时间应正在个性直线的允许范畴内.加正在电机轴上的背载转矩不妨合算出加到电机轴上的背载转矩.式中，L T 为合算到电机轴上的背载转矩（N.m ）；F 为轴背移动处事台时所需的力（N ）；L 为电机每转的板滞位移量（m ）；C T 为滚珠丝杠轴启等摩揩转矩合算到电机轴上的背载转矩（N.m ）；η为启动系统的效用.式中，c F 为切削反效用力（N ）；g f 为齿轮效用力（N ）；W 为处事台工件等滑动部分总沉量（N ）；cf F 为由于切削力使处事台压背导轨的正压力（N ）；μ为摩揩系数.无切削时，)(g f W F +=μ.估计转矩时下列几面应特天注意.（a ）由于镶条爆收的摩揩转矩必须充分天思量.常常，只是从滑块的沉量战摩揩系数去估计的转矩很小的.请特天注意由于镶条加紧以及滑块表面的细度缺面所爆收的力矩. （b ）由于轴启，螺母的预加载，以及丝杠的预紧力滚珠交触里的摩揩等所爆收的转矩均没有克没有及忽略.更加是小型沉沉量的设备.那样的转矩回应效用所有转矩.所以要特天注意.（c）切削力的反效用力会使处事台的摩揩减少，以此启受切削反效用力的面取启受驱能源的面常常是分散的.如图所示，正在启受大的切削反效用力的瞬间，滑块表面的背载也减少.当估计切削功夫的转矩时，由于那一载荷而引起的摩揩转矩的减少应赋予思量.（d）摩揩转矩受进给速率的效用很大，必须钻研丈量果速度处事台收撑物(滑块，滚珠，压力)，滑块表面资料及润滑条件的改变而引起的摩揩的变更.已得出细确的数值.（e）常常，纵然正在共一台的板滞上，随安排条件，周围温度，大概润滑条件等果素而变更.当估计背载转矩时，请尽管借帮丈量共种板滞上而聚集的参数，去得到细确的数据.4、根据背载惯量采用伺服电机为了包管表面切削形状细度战矮的表面加工细糙度，央供数控机床具备良佳的赶快赞同个性.随着统造旗号的变更，电机应正在较短的时间内完毕必须的动做.背载惯量取电机的赞同战赶快移动ACC/DEC时间息息相闭.戴大惯量背载时，当速度指令变更时，电机需较少的时间才搞到达那一速度，当二轴共步插补举止圆弧下速切削时大惯量的背载爆收的缺面会比小惯量的大一些.果此，加正在电机轴上的背载惯量的大小，将直交效用电机的敏捷度以及所有伺服系统的细度.当背载惯量5倍以上时，会使转子的敏捷度受效用，电机惯量M J 战背载惯量L J 必须谦脚：由电机启动的所有疏通部件，无论转化疏通的部件，仍旧直线疏通的部件，皆成为电机的背载惯量.电机轴上的背载总惯量不妨通过估计各个被启动的部件的惯量，并按一定的顺序将其相加得到.（a ）圆柱体惯量如滚珠丝杠，齿轮等盘绕其核心轴转化时的惯量可按底下公式估计：L D J 432⨯=πγ（kg cm 2）式中，γ为资料的稀度(kg/cm 3)；D 为圆柱体的直经(cm)；L 为圆柱体的少度(cm).（b ）轴背移动物体的惯量工件，处事台等轴背移动物体的惯量，可由底下公式得出：2)2(πL W J =（kg cm 2） 式中，W 为直线移动物体的沉量(kg)；L 为电机每转正在直线目标移动的距离(cm).（c ）圆柱体盘绕核心疏通时的惯量如图所示：圆柱体盘绕核心疏通时的惯量属于那种情况的例子：如大直经的齿轮，为了缩小惯量，往往正在圆盘上掘出分散匀称的孔那时的惯量不妨那样估计：20W R J J +=（kg cm 2）式中，0J 为圆柱体盘绕其核心线转化时的惯量(kgcm2)；W 为圆柱体的沉量(kg)；R 为转化半径(cm).（d ）相对付电机轴板滞变速的惯量估计将上图所示的背载惯量Jo 合算到电机轴上的估计要收如下：021J N N J =（kg cm 2） 式中，1N 、2N 为齿轮的齿数.5、电机加减速时的转矩（1）按线性加减速时加速转矩电机加速大概减速时的转矩按线性加减速时加速转矩估计如下：)1)((1106024Ksta L M am a e J J t n T --+⨯=π （N.m ） 式中，m n 为电机的宁静速度；a t 为加速时间；M J 2）；L J 2）；s K 为位子伺服开环删益.加速转矩开初减小时的转速如下：（2）按指数直线加速电机按指数直线加速时的加速转矩直线此时，速度为整的转矩To 可由底下公式给出：)(110602e4O L M m J J t n T +⨯=π （N.m ）式中，e t 为指数直线加速时间常数.（3）输进阶段性速度指令那时的加速转矩Ta 相称于To ，可由底下公式供得（ts=Ks ）.)(110602s4a L M m J J t n T +⨯=π （N.m ） 6、根据电机转矩均圆根值采用电机处事板滞一再开用，造动时所需转矩，当处事板滞做一再开用，造动时，必须查看电机是可过热，为此需估计正在一个周期内电机转矩的均圆根值，而且应使此均圆根值小于电机的连绝转矩.电机的均圆根值由下式给出： 式中，a T 为加速转矩（Nm ）；f T 为摩揩转矩（Nm ）；o T 正在停止功夫的转矩（Nm ）；1t ，2t ，3t ，周T 如下图所示.1t ，2t ，3t ，周T 的转矩直线背载周期性变更的转矩估计，也需要估计出一个周期中的转矩均圆根值，且该值小于额定转矩.那样电机才没有会过热，仄常处事.背载周期性变更的转矩估计图安排时进给伺服电机的采用准则是：最先根据转矩－速度个性直线查看背载转矩，加减速转矩是可谦脚央供，而后对付背载惯量举止校合，对付央供一再起动、造动的电机还应付于其转矩均圆根举止校合，那样采用出去的电机才搞既谦脚央供，又可预防由于电机采用偏偏大而引起的问题.8、伺服电机采用的步调、要收以及公式（1）决断运止办法根据板滞系统的统造真量，决断电机运止办法，开用时间ta、减速时间td由本量情况合板滞刚刚度决断.典型运止办法（2）估计背载换算到电机轴上的转化惯量GD2为了估计开用转矩PT，要先供出背载的转化惯量：式中，L为圆柱体的少cm；D为圆柱体的直径cm.式中，2l为背载侧齿轮薄度；2d为背载侧齿轮直径；1l为电机侧齿轮薄度；1d为电机侧齿轮直径；ρ为资料稀度；2 GDl 2）；lN为背载轴转速rpm；m N为电机轴转速rpm；R/1为减速比.（3）初选电机估计电机宁静运止时的功率Po以及转矩T L.T L为合算到电机轴上的背载转矩：式中，η为板滞系统的效用；lT背载轴转矩.（4）核算加减速时间大概加减速功率对付初选电机根据板滞系统的央供，核算加减速时间，必须小于板滞系统央供值.加速时间：减速时间：上二式中使用电机的板滞数值供出，故供出加进起动旗号后的时间，必须加算动做统造电路滞后的时间5～10ms.背载加速转矩T可由起动时间供出，若P T大于初选电机的额P定转矩，但是小于电机的瞬时最大转矩（5～10倍额定转矩），也不妨认为电机初选符合.（5）思量处事循环取占空果素的时效转矩估计正在呆板人等猛烈处事场合，没有克没有及忽略加减速超出额定电流那一效用，则需要以占空果素供时效转矩.该值正在初选电机额定转矩以下，则采用电机符合.以典型运止办法中图a为例：式中，t为起动时间s；l t为仄常运止时间s；d t为减速a时间s；f为波形系数.rms T若没有谦脚额定转矩式，需要普w及电机容量，再次核算.。
伺服电机选型方法
伺服电机选型方法伺服电机是一种高性能驱动装置，具有位置、速度和力矩控制的特点。
在机械系统中，伺服电机广泛应用于工业机械、飞行器、机器人等领域。
因此，正确选择合适的伺服电机对于保证系统性能和运行稳定性非常重要。
本文将介绍伺服电机的选型方法。
1.确定负载特性：首先，需要确定负载的特性，包括需要控制的位置、速度和力矩范围。
负载的质量、惯性和摩擦等参数也需要考虑。
这些参数对于电机的选型具有重要影响。
2.确定运行条件：确定伺服电机的工作条件，如环境温度、湿度和海拔等情况。
这些因素也会影响电机的性能和选择。
3.选用正确的电机类型：根据负载特性和运行条件，选择合适的电机类型，如直流伺服电机、交流伺服电机或步进电机。
直流伺服电机通常适用于需要高精度和高速度控制的应用，而交流伺服电机适用于需要高扭矩输出和适应不同负载的应用。
4.计算负载转矩要求：根据负载的特性和应用要求，计算所需的转矩范围。
这可以通过测量或计算负载的惯性、阻力和力矩来实现。
5.评估电机性能：选择多个候选电机后，需要评估其性能参数，如额定扭矩、额定转速、额定电压和额定电流。
还需要考虑电机的动态响应特性，如响应时间和精确度。
6.选用合适的控制器：根据选定的电机类型和性能参数，选择合适的控制器。
控制器应具有与电机相匹配的控制模式和通信接口。
7.选择适当的电源：考虑到伺服电机的功耗和性能要求，选择适当的电源。
电源应能够提供所需的电压和电流。
8.考虑成本和可靠性：选择伺服电机时，还需要考虑其成本和可靠性。
质量好、性能稳定的电机可能更贵，但在长期使用中可能更可靠，减少维护和更换的成本。
9.进行实验验证：在选择电机之前，可以进行实验验证，通过实际测试来验证伺服电机是否能够满足负载和应用的要求。
综上所述，伺服电机的选型需要综合考虑负载特性、运行条件、电机类型、负载转矩要求、电机性能、控制器选择、电源选择、成本和可靠性等因素。
通过合理的选型，确保伺服电机能够满足系统的性能和应用要求。
伺服电机选型指南
伺服电机选型指南导言：伺服电机是一种能够根据控制信号实现位置、速度和力矩控制的电机。
它具有高精度、高速度响应、高功率密度等优点，被广泛应用于自动化设备、机器人、数控系统等领域。
在选型伺服电机时，需要考虑多个因素，如要求的动态性能、机械结构、环境条件等。
下面将介绍一些选型伺服电机的指南。
一、确定性能需求：在选型伺服电机之前，首先需要明确所需要的性能需求。
动态性能是伺服电机最重要的指标之一，包括速度响应、加速度、定位精度等。
同时，还需要考虑所需的力矩范围、功率密度、温升、定位误差余量等指标。
根据具体应用的要求，确定这些性能需求。
二、了解机械结构：伺服电机的选型还需要了解机械结构。
机械结构将直接影响伺服电机的扭矩、惯量、安装方式等。
根据具体的机械结构来选择适合的伺服电机类型，如直线伺服电机、旋转伺服电机等。
三、选择合适的控制器：伺服电机的控制器是伺服系统的核心部分，它将影响伺服电机的性能以及系统的稳定性。
在选型伺服电机时，需要考虑是否配备合适的控制器，以及控制器的控制算法、通信接口等。
四、考虑环境条件：伺服电机的工作环境条件也是选型考虑的重要因素之一、工作环境的温度、湿度、振动等都会对伺服电机的性能和寿命产生影响。
因此，在选型伺服电机时，需要考虑环境条件，并选择适合的防尘、防水等级别。
五、参考厂家技术指标：在选型伺服电机时，可以参考厂家提供的技术指标。
常见的技术指标包括额定电流、额定功率、峰值扭矩、峰值电流、转矩常数、惯性等。
根据应用的需求和机械结构，选择符合要求的技术指标。
六、了解市场状况：在选型伺服电机之前，还可以了解一下市场上的主流产品和技术趋势。
通过了解市场情况，可以选择性价比更高的产品或技术，从而更好地满足应用需求。
总结：伺服电机的选型对于应用系统的性能和稳定性具有重要影响，因此在选型时需要考虑性能需求、机械结构、控制器、环境条件、厂家技术指标以及市场状况等因素。
通过综合考虑这些因素，可以选择到满足要求的伺服电机，从而提升应用系统的性能和效益。
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Z轴驱动齿轮：模数mz=2.5，齿数zz=30，分度圆直 径dz=mz.zz=0.075m。
Z轴驱动齿轮设计最高转速：
nz = Vzmax ⋅ 60 /(π ⋅ dz ) = 2× 60 /(3.14× 0.075) = 510 r / min
Z轴减速比：n/nz=3000/510=5.88，所以减速比选 取：iz=5。
2 伺服电机扭矩和功率选取
该桁架机械手X轴采用双直线导轨，四滑块结构。 综合考虑安装状态和滑块刮油板产生的运动阻力，确定 摩擦系数μx=0.1。
X轴匀速时驱动力：
Fxर = Fx䱫 = (M x ⋅ g )µx = 300× 9.8× 0.1 = 294N
Z轴为垂直轴，V型滚轮导向，齿轮齿条传动。V型 滚轮系统的摩擦系数μv=0.02，预紧力150N，V型滚轮 摩擦力Fz摩=150×0.02=3N，远小于Z轴的重力。电机主 要克服重力使Z轴上下运动，为简化计算将摩擦力忽略 不计，设重力方向为正方向。
=
2 0.4
= 5m / s2
X轴加速时驱动力：
Fx加 = Fx阻 + M x ⋅ ax加 = 294 + 300 × 5 = 1794N
X轴加速时电机扭矩：
Tx࣐
=
Fx࣐ ⋅ (dx / 2) ix ⋅η喯 ⋅η߿
=
1794× (0.105 ÷ 2) 8× 0.95× 0.97
= 12.78N
X轴线性减速，速度从2m/s减速到静止需要0.4s，
=
−1206× (0.105 ÷ 8× 0.95× 0.97
2)
=
−8.59N
设备连续运行时所需要的扭矩，一定要小于电机 的额定扭矩。电机的最大扭矩表示的是电机的瞬时过载 能力，主要是在设备加减速时瞬时达到，不能长时间输 出。为满足X轴加速时电机扭矩Tx加=12.78N的要求，从 伺服电机样本中查得，X轴应选额定功率为3kW的伺服 电机，其额定扭矩9.55N/m，瞬时最大扭矩28.65N/m， 额定转速3000r/min，满足要求并留有余量。
所以X轴减速度：
ax减
=
0 −Vxmax t x加减
=
−2 0.4
= −5m / s2
【2】 第41卷 第6期 2019-06
X轴减速时制动力： Fx߿ = M x ⋅ ax߿ − Fx䱫 = 300 × (−5) − (−294) = −1206N
X轴减速时电机扭矩：
Tx߿
=
Fx߿ ⋅ (d x / 2) ix ⋅η喯 ⋅η߿
图1 桥架式机械手结构图
已知：X轴运动部分重量Mx=300kg，齿轮齿条传 动，要求最大速度Vxmax=2m/s，加减速时间tx加减=0.4s。
Z1、Z2轴运动部分重量均为Mz=90kg，齿轮齿条传 动 ，要求最大速度Vzmax=2m/s，加减速时间tz加减=0.4s。
1 伺服电机额定转速及减速比选取
程，同时也对伺服电机各项参数的选型原则进行了阐述。
关键词：桁架机械手；伺服电机；额定扭矩；最大扭矩；惯量匹配
中图分类号：TP241
文献标识码：A
文章编号：1009-0134(2019)06-0001-03
0 引言
桁架式机械手也叫龙门式机器人，属于直角坐标 机器人的一种。针对机械加工行业所设计的桁架式机械 手与数控机床相结合，可以实现在该设备或多设备之间 的工件自动抓取、上料、下料、工件转序加工。本文所 述的桁架机械手由一个水平轴X和其上安装的两个垂直 Z1、Z2轴构成，用于重型卡车变速器Ⅱ轴剃齿工序。
第41卷 第6期 2019-06 【1】
机，额定转速n=3000r/min。下面来计算X、Y轴的减速 机减速比：
X轴驱动齿轮：模数mx=2.5，齿数zx=42，分度圆直 径dx=mx.zx=0.105m。
X轴驱动齿轮设计最高转速：
nx = Vxmax ⋅ 60 /(π ⋅ dx ) = 2 × 60 /(3.14 × 0.105) ≈ 364r / min
动作顺序：Z1、Z2轴上升回到“Home”位置→X 轴移动使Z1轴到达上料位上方→Z1轴下降抓取工件然 后上升→Z2移动到剃齿机1上方→Z2轴下降抓取工件然 后上升→Z1移动到剃齿机1上方→Z1轴下降放下工件然 后上升→Z1移动到剃齿机2上方→Z1轴下降抓取工件然 后上升→Z2轴移动到剃齿机2上方→Z2轴下降放下工件 然后上升→Z2移动到剃齿机3上方→Z2轴下降抓取工件 然后上升→Z1移动到剃齿机3上方→Z1轴下降放下工件 然后上升→Z2移动到下料位上方→Z2轴下降放下工件 然后上升→Z1轴再次移动到上料位上方，上下料及转序 完成，等待下一次循环。
桁架式机械手伺服电机选型
Type selection of servo motor for truss type manipulator
蒲军
PU Jun
（陕西法士特汽车传动集团公司，宝鸡 722409）
摘 要：通过分析桁架机械手运动时的负载情况，在给定速度和加减速时间的前提下，从转速、负载
转、惯量匹配三方面对驱动伺服电机的选型方法进行了介绍，并给出了计算方法与计算过
为了满足该桁架机械手高速度，高精度的运动的要 求，驱动装置选用交流伺服电机。如果在电机选型过程 中，盲目选择大规格的电机，不仅会增加成本，也会使 设备体积过大而造成结构不紧凑等问题。因此，选择电 机时应综合考虑各方面要求，以充分发挥伺服电机的工
作性能。下面以该桁架伺服驱动电机的选取为例介绍伺 服电机的选型方法。
齿轮齿条传动效率：η齿=95% ，减速机传动效率： η减=97%。
X轴匀速时电机扭矩：
Txर
=
Fxर ⋅ (dx / 2) ix ⋅η喯 ⋅η߿
=
294× (0.105 ÷ 2) 8× 0.95× 0.97
=
2.09N
X轴线性加速，速度从静止加速到2m/s需要0.4s，
所以X轴加速度：
ax࣐
= Vxmax t x࣐߿
伺服电机通过减速机提高输出轴的扭矩满足桁架机 械手重载运行的要求，同时降低输出轴转速使电机能够 工作在额定转速附近，充分发挥电机的性能。该桁架要 求高运行速度、高响应速度，所以选择低惯量型伺服电
收稿日期：2018-06-01 作者简介：蒲军（1982 -），男，陕西宝鸡人，工程师，本科，主要从事非标设备和自动化生产线的控制系统设计。