3轴桁架机械手Z轴提升伺服电机和减速机如何选项计算

菜鸟8587 · 发表于 2020-7-8 23:56:02

已知：1.Z轴自重+抓取的工件重量=200KG；2.采用齿轮齿条传动，齿轮模数3，分度圆直径d=101mm；3.Z轴提升速度0.2m/s，提升加速度0.2(m/s)÷0.1s=2m/s。

LiNing_jrjub · 发表于 2020-7-9 10:33:59

本帖最后由 LiNing_jrjub 于 2020-7-9 11:18 编辑

知道了质量200公斤，速度0.2M/S，加速度2m/s²，这三个条件
我们可以根据做功来计算出来功率：P=F*V=m*（g+2m/s²）*V=2400*0.2=480W；得出，在不考虑过程损耗情况下，至少需要480W才行；一般的双段行星减速机效率在90%以上，我们取0.9；齿轮齿条传动效率大概为0.95
得出实际功率=480/0.9/0.95=561W，再取个安全系数1.2（安全系数根据工况及设备的重要程度自己选，一般取1.2），算出电机功率=533*1.2=674W；暂选750W的伺服电机即可。由于你这个东西比较重，需要的加速度小，故暂选高惯量的750W伺服电机，至于选的对不对还得看后面的计算结果。

还是根据以上三个条件，
可以得出峰值推力为 F峰值=m*（g+2）=2400N，再根据齿轮分度圆直径101mm，得出，峰值扭矩=F*L=2400*0.0505=121.2NM
可以得出匀速运动时推力为 F匀速=m*g=2000N，再根据齿轮分度圆直径101mm，得出，额定扭矩=F*L=2000*0.0505=101NM
按照西门子V90伺服电机参数，750W高惯量电机，额定扭矩3.58NM，额定转速2000转/分钟
对减速机的减速比进行确定：101/3.58=28.2；故减速比取30或者35，为了安全起见，我们选35速比
选利明PB双段90系列，速比35，输出扭矩参数为123NM，大于101NM，满足条件

最后校核速度是否满足：2000/35=57.1转/分钟=0.95转/秒。
算出额定线速度=0.95*3.14*101=301mm/S，这个速度大于你要求的0.2M/S，故速度也满足条件，速度校核成功；
如果速度校核不成功的话，需要从头再来，再算一遍；电机750W不够，取1KW的，重复此过程

故最后选型成功：750W高惯量伺服电机，行星减速机速比为35（注意输出扭矩）

补充内容 (2022-10-7 09:30):
感谢很多社区大佬提醒，此计算过程没有惯量比的计算；还需要对负载的惯量进行计算，看是否和所选的电机惯量匹配

还珠楼主 · 发表于 2020-7-9 08:48:15

分享一份资料，希望能帮助到你

zhufeng_hgp · 发表于 2020-7-10 09:18:39

菜鸟8587 发表于 2020-7-9 12:16
老哥，能列计算过程我学习下吗？

负载惯量J1=M*(L/2/π)^2

齿轮惯量J2

电机惯量J3

惯量比i3=b*(J1+J2)/((i2)^2)/J3/η

L为齿轮转一圈走过的距离cm，i2为减速比，b为安全系数，η为机械效率

展翅翱翔with · 发表于 2022-10-6 22:00:30

LiNing_jrjub 发表于 2020-7-9 10:33
知道了质量200公斤，速度0.2M/S，加速度2m/s2，这三个条件
我们可以根据做功来计算出来功率：P=F*V=m ...

您这个没计算转子惯量？

记忆的街角 · 发表于 2020-7-9 10:51:53

根据牛顿第二定律计算上升的最大拉力F=mg+ma,g取10,F=2400N,由T=FR,直径101mm，进而求出T=121.2牛米，再放大2倍的安全余量大约240牛米就可以了，选择合适的电机与减速机，校核齿轮的强度就行了

无畏的蓝莓 · 发表于 2020-9-28 13:28:13

菜鸟8587 发表于 2020-7-9 08:50
老板，能在详细点吗？我想学会计算的思路

扭矩 1N·m是什么意思？比如你用一个10cm长的扳手拧螺丝你在扳手末端挂一个1kg的重物，现在螺丝就收到了0.98n/m的力矩。9.8n=1KG
如果你的扳手长1M，扭矩就是1Kg=9.8N.
把你的扳手换做同步轮，齿轮，都可以。

丹枫911 · 发表于 2021-2-3 17:12:55

8楼的计算思路很清晰明了，点个赞，另外提示新人两点，第一点在选择齿轮齿条要主要满足最大扭矩的要求，主要和齿轮的厚度有关，第二点选择减速机的时候也要满足输出扭矩的符合，这些都要去查询相应的技术选型手册。

菜鸟8587 · 发表于 2020-7-8 23:58:28

工作一年多了，现在一个项目刚好要设计一个桁架，大家教教小弟怎么计算。

无畏的蓝莓 · 发表于 2020-7-9 08:16:35

伺服电机有扭矩，不同速度扭矩不一样，分度圆直径0.1M，力臂0.1米，重量2000N，理论最低需要扭矩200N/米才能带动，实际要考虑摩擦，再算上减速机减速比

菜鸟8587 · 发表于 2020-7-9 08:50:02

|无畏的蓝莓发表于 07-09 08:16伺服电机有扭矩，不同速度扭矩不一样，分度圆直径0.1M，力臂0.1米，重量2000N，理论最低需要扭矩200N/米才能带动，实际要考虑摩擦，再算上减速机减速比

老板，能在详细点吗？我想学会计算的思路

菜鸟8587 · 发表于 2020-7-9 08:51:32

|还珠楼主发表于 07-09 08:48分享一份资料，希望能帮助到你

老哥，这份资料我有，项目上我从来没选过型，一直不会计算的思路

pjg027 · 发表于 2020-7-9 09:07:04

用东方马达选型软件查看计算结果，里面有计算

菜鸟8587 · 发表于 2020-7-9 10:39:33

|LiNing_jrjub发表于 07-09 10:33 本帖最后由 LiNing_jrjub 于 2020-7-9 10:36 编辑 
 
知道了质量200公斤，速度0.2M/S，加速度2m/s?，这三个条件 
我们可以根据做功来计算出来功率：P=F*V=m*（g+2m/s?）*V=2400*0.2=480W；得出，在不考虑过程损耗情况下，至少需要480W才行；一般的双段行星减速机效率在90%以上，我们取0.9；齿轮齿条传动效率大概为0.95 
得出实际功率=480/0.9/0.95=561W，再取个安全系数1.2（安全系数根据工况及设备的重要程度自己选，一般取1.2），算出电机功率=533*1.2=674W；暂选750W的伺服电机即可。由于你这个东西比较重，需要的加速度小，故暂选高惯量的750W伺服电机，至于选的对不对还得看后面的计算结果。 
 
还是根据以上三个条件， 
可以得出峰值推力为 F峰值=m*（g+2）=2400N，再根据齿轮分度圆直径101mm，得出，峰值扭矩=F*L=2400*0.0505=121.2NM 
可以得出匀速运动时推力为 F匀速=m*g=2000N，再根据齿轮分度圆直径101mm，得出，峰值扭矩=F*L=2000*0.0505=101NM 
按照西门子V90伺服电机参数，750W高惯量电机，额定扭矩3.58NM，额定转速2000转/分钟 
对减速机的减速比进行确定：101/3.58=28.2；故减速比取30或者35，为了安全起见，我们选35速比 
选利明PB双段90系列，速比35，输出扭矩参数为123NM，大于101NM，满足条件 
 
最后校核速度是否满足：2000/35=57.1转/分钟=0.95转/秒。 
算出额定线速度=0.95*3.14*101=301mm/S，这个速度大于你要求的0.2M/S，故速度也满足条件，速度校核成功； 
如果速度校核不成功的话，需要从头再来，再算一遍；电机750W不够，取1KW的，重复此过程 
 
故最后选型成功：750W高惯量伺服电机，行星减速机速比为35（注意输出扭矩）

哥哥，厉害，我按你的思路算一下

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