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1、,电机的选型计算,作者: Michel COUPAT,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,目录,I 关于机械的背景知识 II 再生能量 III 电机选型计算的步骤 IV 施耐德伺服的计算 V 练习,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,电机和驱动器的选型计算,I 关于机械的背景知识 单位 机械公式 惯量的计算 运动学 摩擦 惯量的比例 II 再生能量 III 电机选型计算的步骤 IV 施耐德伺服的计算 V 练习,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,单位,关于机械的背景知识,Michel C
2、OUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,米制单位,3 个基本单位 : 国际单位制 (SI) 质量 : m 单位 : 千克 (kg) 长度 : l 单位 : 米 (m) 时间 : t 单位 : 秒 (s) _ 推导单位 : 角度: 单位 : 弧度 (rad) 360 = 2rad,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,运动学 线速度 : l t-1 单位 : 米每秒 (m/s or m.s-1) 角速度 : t -1 单位 : 弧度每秒 (rd/s or s-1),x in m t in s D in m,t in s in radians, i
3、n rd/s N in rpm,米制单位,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,运动学 : 线加速度 : l t -2 单位 : 米每秒平方 (m/s/s or m.s-2) 角加速度 : t -2 单位 : 弧度每平方秒 (rad.s-2 or s-2),v in m/s t in s,t in s in rd/s,米制单位,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,运动学 : 力 : m l t - 单位 : 牛顿 (N) 力等于质量与加速度的乘积: F = m 重量 W : m l t - 单位 : 牛顿 (N) W = m
4、.g (g : 重力加速度 = 9,81m/s ) 力矩 M : m l t - 单位 : 牛米 (Nm) 力与长度的乘积 : M = F r (力与长度的方向垂直时) 运动力矩 : M = J (J : 转动惯量 kg.m) 能量: m l t - 单位 : 焦耳 (J) 力与位移的乘积 : E = F L 或转矩与角度的乘积 : E = M ,米制单位,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,E in Joule t in s,F in Newton V in m/s,M in Nm in rad/s,米制单位,运动学 : 功率 : m l t -3 单位
5、: Watt (W) 1 W = 1 J/s * 直线运动 : P = F v * 角运动 : P = M ,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,英制单位,质量,重量,力 : 单位 : 磅 (lb) 盎司 (oz) : 1 lb = 16 oz 长度 : 单位 : 英寸 (in) 1英尺 (ft) = 12 英寸 - 1 码 (yd) = 3英尺 时间 : 单位 : 秒 (s) 线速度 : 单位 : 英寸每秒 (in/s) 线加速度 : 单位 : 英寸每平方秒 (in/s) 力矩: 单位 : 英寸磅 (in.lb) 惯量 : 单位 : 英寸磅平方秒 (in.
6、lb.s),Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,等效的米制和英制单位,重量 : 1 pound (lb) = 453,59237 g = 0,45359237 kg = 4,44822 N 长度 : 1 inch (in) = 2,54 cm = 0,0254 m 力矩 : 1 inch pound (in.lb) = 0,1130234 Nm 惯量 : 1 inch pound second square (in.lb.s) = 0,112961 kg.m 重力加速度 : g = 386 in/s = 32,12 ft/s = 9,81 m/s,Miche
7、l COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,机械公式,关于机械的背景知识,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,直线运动 : 角度运动 :,机械公式,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,E in Joules J in kg.m2 in rad/s,直线运动 : 转动 :,E in Joules m in kg v in m/s,动能,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,惯量的计算,关于机械的背景知识,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer
8、,密度 : 单位 : 千克每立方米 (Kg/m3) 磅每立方英尺 (lb/in3) 某个体积承载的重量取决于构成的材料. 常见材料的密度:,m : 质量 in Kg or lb V : 体积 in m3 or in3 : 密度 in Kg/m3 or lb/in3,钢 : 7750 Kg / m3 0,286 lb / in3 铝 : 2720 Kg / m3 0,098 lb / in3 黄铜 : 8170 Kg / m3 0,295 lb / in3 紫铜 : 8910 Kg / m3 0,322 lb / in3 塑料 : 1110 Kg / m3 0,040 lb / in3,密度,M
9、ichel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,长方体,(if h and W L),Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,实心圆柱体,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,空心圆柱体,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,力臂和质量,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,J = m R2 + m1 r12,m1,R,r1,J ?,m,力臂和质量,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,a-a : 转轴,r
10、,R,b,b,a,a,常用的转动惯量,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,不同类型的机械,关于机械的背景知识,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,减速机,JM : 电机的转动惯量 JL : 负载的惯量 JL M : 反映到电机的负载惯量 ML : 负载转矩 JR : 反映到输入侧的减速机惯量 R : 机械系数 R : 减速机效率,JM,JL,JR, R, R,L, L, ML,M, M,JL M,按照能量守恒定律 :,总的惯量 :,反映到电机的转矩 :,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer
11、,皮带和链条减速器,JM,JL,L, L, ML,M, M,JPM, DPM, NTM,JPL, DPL, NTL,JM : 电机的惯量 JL : 负载的惯量 ML : 负载转矩 JPM : 电机传动轮惯量 DPM : 电机传动轮直径 NTM : 电机传动轮的齿数 JPL : 负载传动轮的惯量 DPL : 负载传动轮的直径 NTL : 负载传动轮的齿数 : 减速器的效率 mB : 皮带的质量,MB,总的惯量 :,折算的惯量 :,折算到电机的转矩 :,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,齿轮箱,JM,JL,L, L, ML,M, M,JGM, NTM,JGL,
12、 NTL,JM : 电机的惯量 JL : 负载的惯量 ML : 负载转矩 JGM : 电机侧的齿轮惯量 NTM : 电机侧的齿轮齿数 JGL : 负载侧的齿轮惯量 NTL : 负载侧的齿轮齿数 : 减速器的效率,总的惯量 :,折算的惯量 :,折算到电机的转矩 :,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,导螺杆,JM : 电机的惯量 JC : 耦合惯量 mL : 负载的质量 XL : 负载的位移 VL : 负载的速度 mT : 工作台的质量 FP : 力 Fg : 重力 Ffr : 摩擦 JS : 螺杆的惯量 p : 螺距 (mm/rev) : 轴向的角度 : 螺
13、杆的效率 : 摩擦系数 g : 重力加速度,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,折算的惯量 :,导螺杆,根据能量守恒定律 :,如果我们考虑到螺杆,负载,工作台的数据和效率 :,总的惯量 :,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,折算到电机的转矩 :,导螺杆,按照能量守恒定律:,如果我们考虑到螺杆,负载,工作台的数据和效率:,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,传送带,JM,JP3, D3,M, M,mL,XL , VL,Ffr,FP , Fg,MB,JP2, D2,JP1, D1,JM :
14、 电机的惯量 mL : 负载的质量 XL : 负载的位移 VL : 负载的速度 mT : 工作台的质量 FP : 力 Fg : 重力 Ffr : 摩擦 JPx : 传动轮的惯量 Dx : 传动轮的直径 NTP1 : 主传动轮的齿数 p : 齿条的节距 (mm/tooth) CP1 : 主传动轮的周长 : 轴向的角度 : 皮带传动轮的效率 : 摩擦系数 g : 重力加速度,NTP1, p,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,传送带,折算的惯量 :,总的惯量:,JP1, JP2, JP3 根据实心柱体计算.,折算到电机的转矩 :,Michel COUPAT,M8
15、 lex15 Lexium Sizer,Rack and pinion,JM,M, M,ML,XL , VL,Ffr,FP , Fg,MT,DG,JG, NTG, PG,JM : 电机的惯量 mL : 负载的质量 XL : 负载的位移 VL : 负载的速度 FP : 力 Fg : 重力 Ffr : 摩擦 JG : 齿轮的惯量 DG : 齿轮的直径 NTG : 齿轮的齿数 pG : 齿的节距 (mm/tooth) CG : 齿轮的周长 : 轴的角度 : 齿轮的效率 : 摩擦系数 g : 重力加速度,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,Rack and pinion,JM,M, M,ML,XL , VL,Ffr,FP , Fg,MT,DG,JG, NTG, PG,折算的惯量 :,总的惯量 :,折算到电机的转矩 :,Michel COUPAT,M8 lex15 Lexium Sizer,机械效率,常见的机械的效率 :,阿基米德螺杆(带铜衬套) : from 0.35 to 0.65 阿基米德螺杆(塑料衬套): from 0.50 to 0.85 滚珠丝杠 : from 0.75 to 0.85 预加载滚珠丝杠: from 0.85 to 0.95 正齿轮 :
