伺服电机选型公开课.ppt

（二）伺服电机的容量匹配原则 二、容量匹配 2 ．交、直流伺服电机的容量匹配 图( b ）为常见的矩形波负载转矩、加减速计算模型，其 均方根 转矩由下式计算 以上两式只有在tp比温度上升热时间常数tth 小得多（ tp ≤ tth/4 ）且tp = tg时才能成立，其中tg为冷却时的热时间常数，通常这些条件均能满足。所以选择伺服电机的额定转矩TR时，应使 TR 〉 Trms 交流伺服电机的容量匹配原则与方法与直流电机相同。 一、惯量匹配 二、容量匹配 三、速度匹配 四、伺服电机的选择实例 机电装备伺服系统的 动力方法设计 速度匹配 同样功率的电机，额定转速高则电机尺寸小，重量轻；另外，根据等效转动惯量计算公式（4 一30 ）和等效负载的计算公式（4 一37 ）可以得知， 电机转速越高，传动比就会越大，这对于减小伺服电机的等效转动惯量，提高电机的负载能力有利。因此，在实际应用中，电机常工作在 高转速、低扭矩 状态。 但是，一般机电系统的机械装置工作在低转速、高扭矩状态，所以在伺服电机与机械装置之间需要减速器匹配，在某种程度上讲，伺服电机与机械负载的速度匹配就是 减速器的设计 问题。 减速器的减速比不可过大也不能太小，减速比太小，对于减小伺服电机的等效转动惯量，有效提高电机的负载能力不利，减速比过大，则减速器的齿隙、弹性变形、传动误差等势必影响系统的性能，精密减速器的制造成本也较高。 因此应根据系统的实际情况，在对负载分析的基础上合理地选择减速器的减速比。有关减速器的设计可参考有关资料。 一、惯量匹配 二、容量匹配 三、速度匹配 四、伺服电机的选择实例 机电装备伺服系统的 动力方法设计 四、伺服电机的选择实例 伺服电机应根据负载条件和电机的工作特性曲线，遵循一般匹配原则，通过计算来选择和确定。下面通过实例说明． （一）步进电机选择实例 经济型数控车床的纵向（z 轴）进给系统，通常是采用步进电机驱动滚珠丝杠、带动装有刀架的拖板作直线往复运动，其工作原理与图 相似，其中工作台即拖板。 假设 拖板重量W＝2000N ， 拖板导轨之间的摩擦系数μ＝0 . 06 ， 车削时最大切削负载＝2150N , y 向切削分力Fy＝2Fz ＝4300N （垂直于导轨）， 要求 刀具切削时的进给速度v1＝10 一500mm /min， 快速行程速度＝3000mm/min ， 滚珠丝杠名义直径d0＝32mm ， 导程tsp＝6mm ，丝杠总长l = 1400mm ， 拖板最大行程为1150mm ，定位精度士0 .0lmm ，试选择合适的步进电机。 四、伺服电机的选择实例 （一）步进电机选择实例 1。脉冲当量的选择 初选三相步进电机的步距角为0.75 o /1.5 o , ，当三相六拍运行时，步距角θ = 0.75 o ，其每转脉冲数S=360 o /480。 初选脉冲当量δ =0.01mm，根据脉冲当量的定义，可得中间齿轮传动比i 为 选小齿轮齿数z1=20 ,z2 =25，模数m = 2mm。 四、伺服电机的选择实例 （一）步进电机选择实例 2。等效负载转矩的计算 ( l ）空载时的等效摩擦转矩Tf ( N · cm ) ( 2）车削加工时的等效摩擦转矩TL ( N · cm ) 3。等效转动惯量 ( l ）滚珠丝杠的转动惯量Jsp 式中ηs= 0 . 8 ，为丝杠预紧时的传动效率。 式中 钢的密度 四、伺服电机的选择实例 （一）步进电机选择实例 ( 3）大齿轮的转动惯量 Jg2 3。等效转动惯量 ( 2 ）拖板运动惯量换算到电机轴上的转动惯量JW 式中 b2 = 10mm ，为大齿轮的宽度。 ( 4）小齿轮的转动惯量 Jg1 式中 b1 = 10mm ，为小齿轮的宽度。 因此，换算到电机轴上总等效转动惯量为 四、伺服电机的选择实例 （一）步进电机选择实例 初选步进电机型号为110BF003，其最大静转矩 Tmax ＝800 ( N · cm ) ，转子惯量 Jm= 4。初选步进电机型号 己知： 满足惯量匹配和容量匹配的条件 JL = 由此可得 四、伺服电机的选择实例 （一）步进电机选择实例 5。速度验算 ( l )快进速度的验算 快速进给时，电机空载运行，查步进电机110BF003 的运行矩频特性曲线得，当 故可按此频率计算最大的快进给速度 v2 为 电机转矩 ( 2