伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、絲杠、導(dǎo)軌的計算選擇(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上伺服電機(jī)的選擇伺服電機(jī)：伺服主要靠來定位，伺服電機(jī)接收到1個脈沖，就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應(yīng)的角度，從而實現(xiàn)位移；可以將信號轉(zhuǎn)化為和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機(jī)自帶的編碼器反饋給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。閉環(huán)半閉環(huán)：格蘭達(dá)的設(shè)備用伺服電機(jī)都是半閉環(huán)，只是編碼器發(fā)出多少個脈沖，無法進(jìn)行反饋值和目標(biāo)值的比較；如是閉環(huán)則使用光柵尺進(jìn)行反饋。 開環(huán)步進(jìn)電機(jī)：則沒有記憶發(fā)出多少個脈沖。伺服：速度控制、位置控制、力矩

2、控制增量式伺服電機(jī)：是沒有記憶功能，下次開始是從零開始；絕對值伺服電機(jī)：具有記憶功能，下次開始是從上次停止位置開始。伺服電機(jī)額定速度3000rpm，最大速度5000 rpm； 加速度一般設(shè)0.05 0.5s計算內(nèi)容：1.負(fù)載(有效)轉(zhuǎn)矩T伺服電機(jī)T的額定轉(zhuǎn)矩 2.負(fù)載慣量J/伺服電機(jī)慣量J 10 (5倍以下為好)3.加、減速期間伺服電機(jī)要求的轉(zhuǎn)矩 伺服電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩4.最大轉(zhuǎn)速電機(jī)額定轉(zhuǎn)速伺服電機(jī)：編碼器分辨率2500puls/圈；則控制器發(fā)出2500個脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈。1.確定機(jī)構(gòu)部。 另確定各種機(jī)構(gòu)零件（絲杠的長度、導(dǎo)程和帶輪直徑等）細(xì)節(jié)。 典型機(jī)構(gòu)：滾珠絲杠機(jī)構(gòu)、皮帶傳動機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)

3、構(gòu)等2.確定運轉(zhuǎn)模式。 （加減速時間、勻速時間、停止時間、循環(huán)時間、移動距離） 運轉(zhuǎn)模式對電機(jī)的容量選擇影響很大，加減速時間、停止時間盡量取大，就可以選擇小容量電機(jī)3.計算負(fù)載慣量J和慣量比（xkg.）。 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式計算慣量比。 負(fù)載慣量J/伺服電機(jī)慣量J 10 單位（xkg.） 計算負(fù)載慣量后預(yù)選電機(jī)，計算慣量比4.計算轉(zhuǎn)速N【r/min】。 根據(jù)移動距離、加速時間ta、減速時間td、勻速時間tb計算電機(jī)轉(zhuǎn)速。 計算最高速度Vmax x ta x Vmax + tb x Vmax + x td x Vmax = 移動距離 則得Vmax=0.334m/s（假設(shè)） 則最高轉(zhuǎn)速：要轉(zhuǎn)換成N【r/

4、min】， 1）絲桿轉(zhuǎn)1圈的導(dǎo)程為Ph=0.02m（假設(shè)） 最高轉(zhuǎn)速Vmax=0.334m/s（假設(shè) N = Vmax/Ph = 0.334/0.02=16.7（r/s） = 16.7 x 60 = 1002（r/min） 3000(電機(jī)額定轉(zhuǎn)速) 2）帶輪轉(zhuǎn)1全周長=0.157m（假設(shè)） 最高轉(zhuǎn)速Vmax=1.111（m/s） N = Vmax/Ph = 1.111/0.157 = 7.08（r/s） = 7.08 x 60 = 428.8 （r/min） 3000(電機(jī)額定轉(zhuǎn)速)5.計算轉(zhuǎn)矩T【N . m】。 根據(jù)負(fù)載慣量、加減速時間、勻速時間計算電機(jī)轉(zhuǎn)矩。 計算移動轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩、減速轉(zhuǎn)

5、矩 確認(rèn)最大轉(zhuǎn)矩：加減速時轉(zhuǎn)矩最大 電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 確認(rèn)有效轉(zhuǎn)矩：有效（負(fù)載）轉(zhuǎn)矩 電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩6.選擇電機(jī)。 選擇能滿足35項條件的電機(jī)。1.轉(zhuǎn)矩N.m：1）峰值轉(zhuǎn)矩：運轉(zhuǎn)過程中（主要是加減速）電機(jī)所需要的最大轉(zhuǎn)矩；為電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的80%以下。 2）移動轉(zhuǎn)矩、停止時的保持轉(zhuǎn)矩：電機(jī)長時間運行所需轉(zhuǎn)矩；為電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的80%以下。 3）有效轉(zhuǎn)矩：運轉(zhuǎn)、停止全過程所需轉(zhuǎn)矩的平方平均值的單位時間數(shù)值；為電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的80%以下。 Ta：加速轉(zhuǎn)矩 ta:加速時間 Tf：移動轉(zhuǎn)矩 tb：勻速時間 Td：減速轉(zhuǎn)矩 td：減速時間 tc：循環(huán)時間2.轉(zhuǎn)速：最高轉(zhuǎn)速 運轉(zhuǎn)時電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速：大致為額定轉(zhuǎn)速以下；

6、（最高轉(zhuǎn)速時需要注意轉(zhuǎn)矩和溫度的上升）3.慣量：保持某種狀態(tài)所需要的力步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)：是將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的；同時可以通過控制來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。1.步進(jìn)電機(jī)的最大速度6001200rpm 加速度一般設(shè)0.1s1s1.確定驅(qū)動機(jī)械結(jié)構(gòu) 2.確定運動曲線 3.計算負(fù)荷轉(zhuǎn)矩 4.計算負(fù)荷慣量 5.計算啟動轉(zhuǎn)矩 6.計算必須轉(zhuǎn)矩 7.電機(jī)選型 8.選型電機(jī)驗算 9.選型完成選定電機(jī)：1.負(fù)載慣量J/伺服電機(jī)慣量J負(fù)載轉(zhuǎn)矩T 3.在最大脈沖速度f0時，離開轉(zhuǎn)矩（是不是必須轉(zhuǎn)矩）負(fù)載轉(zhuǎn)矩T

7、步進(jìn)選型計算見（KINCO 步進(jìn)選型中12頁的例題）伺服選型計算見（松下伺服選型計算伺服電機(jī)選型方法）1千克米(kgm)9.8牛頓米(Nm)。脈沖當(dāng)量（即運動精度）&= 0.05 (0.05為重復(fù)定位精度) 200為兩相步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù) m為細(xì)分?jǐn)?shù) 200=360/1.8 i減速比1/xC電機(jī)轉(zhuǎn)一圈的周長無減速比電機(jī)轉(zhuǎn)一圈絲杠走一個導(dǎo)程電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/s） V= P為脈沖頻率例: 已知齒輪減速器的傳動比為1/16，步進(jìn)電機(jī)步距角為1.5，細(xì)分?jǐn)?shù)為4細(xì)分，滾珠絲杠的基本導(dǎo)程為4mm。問：脈沖當(dāng)量是多少？脈沖當(dāng)量是每一個脈沖滾珠絲杠移動的距離滾珠絲杠導(dǎo)程為4mm，滾珠絲杠每轉(zhuǎn)360滾珠絲杠移動一個導(dǎo)

8、程也就是4mm那么每一度移動（4/360）mm電機(jī)4細(xì)分，步距角為1.5，則每一個脈沖，步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)1.5/4那么一個脈沖，通過減速比，則絲杠轉(zhuǎn)動（1.5/4）*（1/16）度那么每個脈沖滾珠絲杠移動距離（及脈沖當(dāng)量）&： &=（1.5/4）*（1/16）*（4/360）=0.0003mm或者&= =60*1000*v/(N/A) 1.Ph: 絲桿導(dǎo)程mm 2.V：預(yù)定的最高進(jìn)給速度m/s 3.N：馬達(dá)使用轉(zhuǎn)速rpm 4.A：減速比3.直徑。（負(fù)載確定直徑） 動載荷、靜載荷；計算推力，一般只看動載荷 軸向負(fù)荷的計算：u摩擦系數(shù)；a=Vmax/t 加速度；t加減速時間；水平時：加速時承受最大軸向

9、載荷，減速時承受最小載荷；垂直時：上升時承受最大軸向載荷，下降時承受最小載荷；1.加速時（上升）N：Fmax=u*m*g+f-m*a 2.減速時（下降）N：Fmin=u*m*g+f-m*a 3.勻速時 N：F勻 =u*m*g+fu 因螺桿軸直徑越細(xì)，螺桿軸的容許軸向負(fù)荷越小 4.長度。（總長=工作行程+螺母長度+安全余量+安裝長度+連接長度+余量）。如果增加了防護(hù)，比如護(hù)套，需要把護(hù)套的伸縮比值（一般是1：8，即護(hù)套的最大伸長量除以8）考慮進(jìn)去。5.支撐方式。固定-固定 固定-支撐 支撐-支撐 固定-自由6.螺母的選擇：7.許用轉(zhuǎn)速計算： 螺桿軸直徑20mm 、導(dǎo)程Ph=20mm 最高速度Vm

10、ax 1m/s 則：最高轉(zhuǎn)速 Nmax=Vmax * 60 * /Ph 許用轉(zhuǎn)速（臨界轉(zhuǎn)速） N1=r * （d1/）* r安裝方式?jīng)Q定的系數(shù)；d1=絲杠軸溝槽谷徑；l=安裝間距 所以有：最高轉(zhuǎn)速 許用轉(zhuǎn)速8.剛度的選擇 9.選擇馬達(dá)*驗證：剛度驗證、精度等級的驗證、壽命選擇、驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的選擇*滾珠絲杠副預(yù)緊：1.方式：雙螺母墊片預(yù)緊、單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊、單螺母增大滾珠直徑預(yù)緊；2.目的：消除滾珠絲杠副的軸向間隙、增大滾珠絲杠副的剛性、 *DN值： D：滾珠絲杠副的公稱直徑，也為滾珠中心處的直徑（mm）; N：滾珠絲杠副的極限轉(zhuǎn)速（rpm）*導(dǎo)程精度、定位精度、重復(fù)定位精度導(dǎo)程精度：1.有效行程

11、Lu內(nèi)的平均行程偏差e（um），ep=2*（Lu/300）* V300=C ；2.任意300mm行程內(nèi)行程變動量V300(um)，V300=定位精度：1）. 導(dǎo)程精度 2）.軸向間隙 3）傳動系統(tǒng)的軸向剛性 4)熱變形 5）絲杠的運動姿勢重復(fù)定位精度：預(yù)緊到負(fù)間隙的絲杠，重復(fù)定位精度趨于零；直線導(dǎo)軌的選擇1. 直線導(dǎo)軌的運動精度：1） 運動精度：a：滑塊頂面中心對導(dǎo)軌基準(zhǔn)底面的平行度；b:與導(dǎo)軌基準(zhǔn)側(cè)面同側(cè)的滑塊側(cè)面對導(dǎo)軌基準(zhǔn)側(cè)面的平行度。2） 綜合精度：a：滑塊上頂面與導(dǎo)軌基準(zhǔn)底面高度H的極限偏差；b：同一平面上多個滑塊頂面高度H的變動量；c：與導(dǎo)軌基準(zhǔn)側(cè)面同側(cè)的滑塊側(cè)面對導(dǎo)軌基準(zhǔn)側(cè)面間距離

12、W1的極限偏差；d: ：同一導(dǎo)軌上多個滑塊側(cè)面對導(dǎo)軌基準(zhǔn)側(cè)面W1的變動量。3） 導(dǎo)軌上有超過兩個以上的導(dǎo)軌，只檢驗首尾兩個滑塊，中間的不做W1檢驗，但中間的W1應(yīng)小于首尾的W1。2. 選擇：1-確定軌寬。軌寬指滑軌的寬度。軌寬是決定其負(fù)載大小的關(guān)鍵因素之一2-確定軌長。這個長度是軌的總長，不是行程。全長=有效行程+滑塊間距（2個以上滑塊）+滑塊長度滑塊數(shù)量+兩端的安全行程，如果增加了防護(hù)罩，需要加上兩端防護(hù)罩的壓縮長度。3-確定滑塊類型和數(shù)量。常用的滑塊是兩種：法蘭型，方形。前者高度低一點，但是寬一點，安裝孔是貫穿螺紋孔，后者高一點，窄一點，安裝孔是螺紋盲孔。兩者均有短型、標(biāo)準(zhǔn)型和加長型之分（

13、有的品牌也稱為中負(fù)荷、重負(fù)荷和超重負(fù)荷），主要的區(qū)別是滑塊本體（金屬部分）長度不同，當(dāng)然安裝孔的孔間距也可能不同，多數(shù)短型滑塊只有2個安裝孔。滑塊的數(shù)量應(yīng)由用戶通過計算確定，在此只推薦一條：少到可以承載，多到可以安裝?；瑝K類型和數(shù)量與滑軌寬度構(gòu)成負(fù)載大小的三要素。4-確定精度等級。任何廠家的產(chǎn)品都會標(biāo)注精度等級，有些廠家的標(biāo)注比較科學(xué)，一般采用該等級名稱的第一個字母，如普通級標(biāo)N，精密級標(biāo)P。5-確定其他參數(shù) 除上述4個主要參數(shù)外，還有一些參數(shù)需要確定，例如組合高度類型、預(yù)壓等級等。預(yù)壓等級高的表示滑塊和滑軌之間的間隙小或為負(fù)間隙，預(yù)壓等級低的反之。感官區(qū)別就是等級高的滑塊滑動阻力大，等級低的

14、阻力小。表示方法得看廠家選型樣本，等級數(shù)有3級的，也有5級的。等級的選擇要看用戶的實際使用場合，大致的原則是滑軌規(guī)格大、負(fù)載大、有沖擊、精度高的場合可以選預(yù)壓等級高一點的，反之選低一點。提示：1-預(yù)壓等級與質(zhì)量無關(guān)，2預(yù)壓等級與滑軌使用精度成正比，與使用壽命成反比。尺寸鏈的基本術(shù)語1.尺寸鏈在機(jī)器裝配或零件加工過程中，由相互連接的尺寸形成封閉的尺寸組，稱為尺寸鏈。間隙A0與其它尺寸連接成的封閉尺寸組，形成尺寸鏈。 2.環(huán)列入尺寸鏈中的每一個尺寸稱為環(huán),A0、A1、A2、A3都是環(huán)。長度環(huán)用大寫斜體拉丁字母A，B，C表示；角度環(huán)用小寫斜體希臘字母，等表示。 3.封閉環(huán)尺寸鏈中在裝配過程或加工過程

15、后自然形成的一環(huán)稱為封閉環(huán)。封閉環(huán)的下角標(biāo)“0”表示。 4.組成環(huán)尺寸鏈中對封閉環(huán)有影響的全部環(huán)，稱為組成環(huán)。組成環(huán)的下角標(biāo)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。 5.增環(huán)尺寸鏈中某一類組成環(huán)，當(dāng)其他組成環(huán)的大小不變，若封閉環(huán)隨著某組成環(huán)的增大而增大，則該組成環(huán)為增環(huán)。6.減環(huán)尺寸鏈中某一類組成環(huán)，當(dāng)其他組成環(huán)的大小不變，若封閉環(huán)隨著某組成環(huán)的減小而減小，則該組成環(huán)為減環(huán)。7.補(bǔ)償環(huán)尺寸鏈中預(yù)先選定某一組成環(huán)，可以通過改變其大小或位置，使封閉環(huán)達(dá)到規(guī)定的要求，該組成環(huán)為補(bǔ)償環(huán)。封閉環(huán)：基本尺寸：A0=Ap1+Ap2 -Aq3 上偏差：ES0=ESp1+ESp2-EIq3 下偏差：EI0=EIp1+EIp2-ESq

16、3A0:封閉環(huán) Ap1、Ap2：增環(huán) Aq3：減環(huán)w 封閉環(huán)基本尺寸所有增環(huán)基本尺寸所有減環(huán)基本尺寸；w 封閉環(huán)的上偏差所有增環(huán)的上偏差所有減環(huán)的下偏差；w 封閉環(huán)的下偏差所有增環(huán)的下偏差所有減環(huán)的上偏差。1退火：指金屬材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保持一定的時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝（隨爐冷卻）。常見的退火工藝有：再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的：主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或壓力加工，減少殘余應(yīng)力，提高組 織和成分的均勻化，或為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。 2正火：指將鋼材或鋼件加熱到或 （鋼的上臨界點溫度）以上，3050保持適當(dāng)時間后，在靜止的空氣中

17、冷卻的熱處理的工藝。正火的目的：主要是提高的 力學(xué)性能，改善切削加工性，細(xì)化晶粒，消除組織，為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。 3淬火：指將鋼件加熱到 Ac3 或 Ac1（鋼的下臨界點溫度）以上某一溫度，保持一 定的時間，然后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度，獲得馬氏體（或）組織的熱處理工藝。常見的淬 火工藝有淬火，馬氏體分級淬火，表面淬火和等。淬火的目 的：使鋼件獲得所需的馬氏體組織，提高工件的硬度，強(qiáng)度和耐磨性，為后道熱處理作好組 織準(zhǔn)備等。 4回火：指鋼件經(jīng)淬硬后，再加熱到 Ac1 以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。常見的回火工藝有：低溫回火，高溫回火和等。 回火的目的：主要是消除鋼件在淬火時所產(chǎn)生的應(yīng)力，使鋼件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韌性等。 5調(diào)質(zhì)：指將鋼材或鋼件進(jìn)行淬火及高溫回火的復(fù)合熱處理工藝。使用于