电机选用与机械设备的配合应用.docVIP

电机选用与机械设备的配合应用 ??????我们了解到电机的选用是建构在「能量转换」基础上，一切是由「需求」开始也就是使用者的机构设备，一般我们统称为「负载」，负载的型式种类会依机构传动的方式而产生种种的变化，本文不谈各种机构型态的计算公式，太复杂的公式反而让各位怯步，而是要带着各位从这些千变万化的计算公式中进行寻根之旅，了解物体运动的本质。 一.?? 负载的基本面貌 1.负载的型式依物体传动的方式可以区分为很多的型式 ??? 圆周运动类：齿轮、圆盘、滚轮、凸轮、角或圆柱体………等。 ??? 直线运动类：链条、皮带、螺杆、连杆、齿条………………等。 上列的机构彼此间都有依存关系，藉由机构的传动将电机的动能由圆周运动转型态转换为直线运动型态或圆周 运动型态来传动物体动作，只要「动」就有能量的存在，也就产生各种形式的「力」，上列的传动方式可以解析 为下列4种力的型态 ??? 摩擦性---摩擦力 Wf = μ × W????????????????????????????? μ：摩擦系数???? W：物体重量 ????? 指的是物体在开始运动时，相对作用面其表面粗度所产生的阻力，与速度没有关系。 ??? 惯性----直线运动惯性力 ?F = m × a???? m：物体的质量?? a：直线加速度 ?????????????????? 圆周运动惯性力 T = I × α???????? I：物体的惯量? ?α：角加速度 ??????????????????????????????????? 指的是物体的惯性惯量在做加速度运动时的力量。 ?????????????????????????????????????????? 重力单位的惯性惯量I与SI单位的惯性惯量J的不同 ??????? 重力单位与SI单位的惯性惯量 ?????? ?I = m × r2? -----[kgm2] ???????????????????? 重量G = mg? 直径D = 2 r ?????? ?I = G/g ×(D/2)2 = GD2/ 4g --[kgf m s2] ??????? ?J [kg f m2] 与GD2的关系 ?????? GD2 = 4J ?????? I = GD2 / 4g = J / g ??????? ?故 AC电机,伺服电机用----- GD2 ?????????????????? 步进电机用----------------?? J ? ??????? 重力单位与SI单位的离心力 ?????? ?F =( W/g) × r × ω2 ---kgf ?????? ?F = m × r × ω2? ----N ??????? g = 9.80665 [ m/s2 ] ??????? 1 kgf = 9.80665 [ N ] ??????? ω 角速度[ rad/s ] ? ??? 黏滞性---直线运动黏滞力 FB = B × V????? B：黏滞系数???? V：直线速度 ?????????????????????? 圆周运动黏滞力τb = b × ω b: 黏滞系数??? ω：角速度 ?????????????????????????????????????? 指的是物体运动过程中因润滑油，软性或黏滞性材质所造成的阻力，速度越快此力量越大。 ??? 重力---? 物体重量 W [kgf、N] ??? ?物体是以质量(密度 × 体积)的形式存在，因有地心引力(g=9.80665[m/s2])，所以产生重量 ?? ??W = m × g = [kgf、N] ????? 2.负载的组成 ??????? ?物体在运动的过程是由静止--运动--静止故又可分为 : ??? 静态负载﹝TL﹞:物体在静止时「力」的组成，包括「摩擦力」「重力」 静态负载﹝TL﹞与上期式(5) TM = TL + Bωr + J(dωr/dt) 中的TL是一样的，指的是物体由静止状态到开始 运动前由外部所需施加的力量，也就是上列摩擦力 F = Wf = μ × W，如何将F转换成转矩T请参考下表 TL = F × r ----[ N.m ]? 1kgf.m = 9.80665 [ N.m ]，将r (力臂)以1代入。 ??? 动态负载﹝Ta﹞:物体在运动时「力」的组成，包括「惯性惯量」「加速度」「最高速度」 动态负载﹝Ta﹞就是惯性力与上期式(5) TM = TL + Bωr + J(dωr/dt) 中Bωr + J(dωr/dt)= Ta， 故式(5)可以简化TM = TL + Ta ------------(7) 物体作直线运动时惯性力 ?F = m × a ；物体作