工况条件:

负载的总质量(包含工作台)M1=10kg

负载的最大移动速度:VM=80mm/s

丝杆质量:Ms=1.24kg

丝杆外径:Da=20mm

丝杆螺距值:P=20mm

丝杆与水平面之间的角度:θ=0°

丝杆的摩擦系数:u1=0.3

加速时间:t1=0.1s

丝杆轴向外力:FA=0N

电机转速:n1=3000rpm

安全系数:Sf=1.5

预选伺服电机额定转动惯量:JS=0.000056kg*m^2

预选伺服电机额定功率:PS=400w

一、伺服电机选型:

1.对应负载最大移动速度输入转速

由n2=(60*VM)/60rpm

得n2=240rpm

2.计算所需的减速比

由I=n1/n2

得I=12.5(最终选定的减速比值小于等于计算值,因为减速机减速比是固定值)

3.计算负载总的转动惯量

由JK=1/2*M*R^2计算出丝杆的转动惯量、滑动负载的转动惯量、其它件的转动惯量

3.1丝杆的转动惯量

由J1=1/8*Ms*Da^2

得J1=0.000062kg*m^2

3.2滑动负载的转动惯量

由J2=M1*(P/2*PI())^2

得J2=0.000101321kg*m^2

3.3其它连接件的转动惯量

J3=0.00001kg*m^2

3.4部件总转动惯量

由JK=J1+J2+J3

得JK=0.000173321kg*m^2

4.计算折算到电机端负载总的转动惯量

由JD=JK/(i^2)

得JD=1.109*10^-6kg*m^2

5.计算折算到电机端负载转动惯量与预选电机转动惯量比

由IJ=JD/JS(IJ=JD/JS20则合格,否则不合格)

得IJ=0.019808

6.计算负载总的扭矩

6.1匀速时的轴向负载

由F1=M1*g*sinθ+u1*M1*g*cosθ

得F1=30N

6.2匀速时的轴向扭矩

由T=(F1*P)/2*PI()

得T=0.0954N*M

6.3加速时的角加速度

由ε=(2*PI()*n2)/(60*t1)

得ε=251.3rad/s^2

6.4加速时的轴向扭矩

由Ta=JK*ε

得Ta=0.0435N*M

6.5负载总的扭矩

由Tz=(Ta+T)*Sf

得Tz=0.2085N*M

7.计算预选伺服电机额定扭矩

由T0=60*PS/(2*PI()*n1)

得T0=1.27N*M

8.计算预选伺服电机经过减速机后的扭矩

由TK=T0*i

得TK=15.91

9.计算预选伺服电机经减速后与负载总扭矩比

由I2=TK/TZ(I2=TK/TZ2则合格,否则不合格)

得I2=76.3

对于伺服电机选型,计算出的速比,只要我们电机功率合适,速比值比计算值小都能使用;如果按照计算出的速比值、负载总扭矩、输入转速直接计算出来的电机功率;往往电机功率值很小,而减速机速比很大;所以我们通过预选合适功率的电机,和合适的速比来跟负载的转动惯量和负载的总扭矩值比较,选出合适的电机。

二、步进电机选型:

1.计算折算到电机端负载总的转动惯量与预选步进电机转动惯量比

由IB=JD/JB(IB=JD/JB5则合格,否则不合格)

2.计算步进电机带动负载运行需要的总扭矩

由TB=Tz*Sf

得TB=0.312N*M

3.预选步进电机实时取值

TX=4.5N*M(对应皮带线速度输入转速300RPM,按额定扭矩,

否则查找拒聘曲线图手动输入)

4.预选步进电机经过减速机后的扭矩

由TB0=TX*i

得TB0=56.25N*M

5.预选步进电机经过减速后与步进电机带动负载运行需要总扭矩比

由IB0=TB0/TB(IB0=TB0/则合格,否则不合格)

得IB0=179.78

步进电机:对应皮带线速度输入转速300RPM,按额定扭矩,否则查找拒聘曲线图手动输入

*注:1.手动输入的速比值一定要比自动计算出来的小

2.选步进电机时手动输入的扭矩值要比额定扭矩值小