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伺服电机:齿轮齿条垂直负载的惯量计算问题

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发表于 2017-12-15 18:39:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
如图所示,设计一个类似上下滑动机构,
  • 伺服电机选用400w电机 电机轴14mm ;
  • 齿轮模数1.5 齿数24 基准圆直径36mm;
  • 垂直方向负载30kg;
  • 运动速度是1s 跑100多mm,齿条的节距是3.6mm,也就是说齿轮转1圈半就停止了。我感觉够呛能带动。
那么问题来了 这种齿轮齿条的工作转矩和启动惯量是怎么计算的呢?关键是有个齿轮齿条蒙圈了。
请哪位大咖给贴个计算过程图啊,结果不重要,重要的是过程。




补充内容 (2017-12-16 11:35):
更正一下:1.5模的齒距應該是4.71,并不是3.6mm
结构图.jpg
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发表于 2017-12-15 20:36:51 | 显示全部楼层
本帖最后由 冷月梧桐 于 2017-12-15 20:38 编辑

我表示你带不动,电机需要刹车的来着
400W,按3000转,T=9550*0.4/3000=1.27n*m
齿轮分度圆半径r=M*Z/2=1.5*24/2=18mm
电机提升力F=T/r=70n
竖直使用G=mg=30x10=300n
建议:电机加一个1:10的减速机,电机理论出力可达到700N
其他不懂,欢迎拍砖

点评

这个必须加减速机啊,不加减速机你算算速度是多少啊  详情 回复 发表于 2017-12-17 20:32
有道理  发表于 2017-12-15 22:38
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发表于 2019-9-19 21:22:00 | 显示全部楼层
wll19821016 发表于 2019-9-19 12:25
请教大侠,计算气动扭矩的时候,所要求的电机气动时间是怎么确定的呢,无论是伺服还是步进,还是普通电机 ...

以伺服为例,其他的以伺服为参考,但是是否可调节要注意。
参考速度时间曲线,一般有三段,加速匀速减速。我理解你所指的启动时间即加速时间。以下论述以加速时间代替启动时间。我认为这样更贴切。

一般情况下,伺服电机的伺服驱动器会有一系列参数需要改动。例如台达的,有一个软件,电气工程师是在这个软件上,根据说明书指导,修改一些参数。最重要的一般是增益、电机型号、扭矩限制等。一般情况下,有一个加速时间,这个时间的单位是毫秒。默认是200。参考说明书,是这样定义的,达到3000r/min的时间,是0.2秒。这是电机的最大能力。这个数不能再小了。大部分伺服电机都是这样的。

如果经过机械工程师的设计计算,我不需要那么大的加速度。那么就要计算出这个加速度的值,折算成从零加速至3000转的时间,然后写入参数。例如1000.改完之后,就会发现电机的加速明显缓和了,冲击不那么大了。

从另一个角度看待这个问题。如果经过计算你减小了加速度,那么你需要的启动扭矩就可以减小一点。就可能可以选择一个小功率的电机。但是如果电机安装上之后,仍然按照0.2秒的加速度运行。那有可能会过载报警。因为启动扭矩过大。

我的这个认识也不一定完全正确,欢迎讨论。


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发表于 2017-12-15 19:39:09 | 显示全部楼层
首先根据能量守恒定律算出直线运动部分的等效惯量  ½mv2=½Jω2   对于齿轮齿条齿条速度v=rω    带入求得J=mr2          惯量I=Jα   α角加速度

点评

谢谢指点。  发表于 2017-12-16 11:36
这个是忽略摩擦影响的,剩下的自己计算吧  发表于 2017-12-15 19:41
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发表于 2017-12-15 19:50:44 | 显示全部楼层
路过看看
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发表于 2017-12-15 20:38:45 | 显示全部楼层
建议楼主按如下计算 表格,考虑周全,各种工况都需要计算进去

步进伺服电机选型计算V1.1(实用版).xls

339 KB, 下载次数: 105, 下载积分: 威望 -10 点

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哼,又想骗我积分,O(∩_∩)O哈哈~ 我之前已经下载过了,不过里面很多参数看不明白,看了更迷糊了。  发表于 2017-12-16 08:16
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发表于 2017-12-15 20:46:39 | 显示全部楼层
这个主要克服就是重力啊,不是惯量。想想要提升30kg的重物,电机出力要多大。
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发表于 2017-12-15 21:45:45 | 显示全部楼层
菜鸟学习了
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发表于 2017-12-15 22:00:24 | 显示全部楼层
xiaobing86203 发表于 2017-12-15 20:38
建议楼主按如下计算 表格,考虑周全,各种工况都需要计算进去

谢谢大侠!学习了
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发表于 2017-12-15 22:15:18 | 显示全部楼层
冷月梧桐 发表于 2017-12-15 20:36
我表示你带不动,电机需要刹车的来着
400W,按3000转,T=9550*0.4/3000=1.27n*m
齿轮分度圆半径r=M*Z/2=1 ...

大侠按照楼主的速度算出转速是60rpm

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看到大多数伺服电机在使用中都是恒扭矩的,也有瞬间扭矩。不过一般我都只是考虑恒扭矩的  发表于 2017-12-16 08:24
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发表于 2017-12-15 23:35:44 | 显示全部楼层
电机不动,齿条移动,其实齿条的惯量就是MR^2,
质量乘以半径的平方,质量是所有移动物体的质量,半径是带动齿条的齿轮的节圆半径。

点评

那工作扭矩就是F*r=m*g*r 对吧 ,直接跟电机的额定扭矩做对比就行咯?  发表于 2017-12-16 08:40
简单明了,谢谢。 各种传动结构下的惯量和力矩的计算是我的一个软肋,现在补课。  发表于 2017-12-16 08:18
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