3軸桁架機(jī)械手Z軸提升伺服電機(jī)和減速機(jī)如何選項(xiàng)計(jì)算

菜鳥8587

已知：1.Z軸自重+抓取的工件重量=200KG；2.采用齒輪齒條傳動(dòng)，齒輪模數(shù)3，分度圓直徑d=101mm；3.Z軸提升速度0.2m/s，提升加速度0.2(m/s)÷0.1s=2m/s。

LiNing_jrjub

知道了質(zhì)量200公斤，速度0.2M/S，加速度2m/s²，這三個(gè)條件
我們可以根據(jù)做功來計(jì)算出來功率：P=F*V=m*（g+2m/s²）*V=2400*0.2=480W；得出，在不考慮過程損耗情況下，至少需要480W才行；一般的雙段行星減速機(jī)效率在90%以上，我們?nèi)?.9；齒輪齒條傳動(dòng)效率大概為0.95
得出實(shí)際功率=480/0.9/0.95=561W，再取個(gè)安全系數(shù)1.2（安全系數(shù)根據(jù)工況及設(shè)備的重要程度自己選，一般取1.2），算出電機(jī)功率=533*1.2=674W；暫選750W的伺服電機(jī)即可。由于你這個(gè)東西比較重，需要的加速度小，故暫選高慣量的750W伺服電機(jī)，至于選的對(duì)不對(duì)還得看后面的計(jì)算結(jié)果。

還是根據(jù)以上三個(gè)條件，
可以得出峰值推力為  F峰值=m*（g+2）=2400N，再根據(jù)齒輪分度圓直徑101mm，得出，峰值扭矩=F*L=2400*0.0505=121.2NM
可以得出勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)推力為  F勻速=m*g=2000N，再根據(jù)齒輪分度圓直徑101mm，得出，額定扭矩=F*L=2000*0.0505=101NM
按照西門子V90伺服電機(jī)參數(shù)，750W高慣量電機(jī)，額定扭矩3.58NM，額定轉(zhuǎn)速2000轉(zhuǎn)/分鐘
對(duì)減速機(jī)的減速比進(jìn)行確定：101/3.58=28.2；故減速比取30或者35，為了安全起見，我們選35速比
選利明PB雙段90系列，速比35，輸出扭矩參數(shù)為123NM，大于101NM，滿足條件

最后校核速度是否滿足：2000/35=57.1轉(zhuǎn)/分鐘=0.95轉(zhuǎn)/秒。
算出額定線速度=0.95*3.14*101=301mm/S，這個(gè)速度大于你要求的0.2M/S，故速度也滿足條件，速度校核成功；
如果速度校核不成功的話，需要從頭再來，再算一遍；電機(jī)750W不夠，取1KW的，重復(fù)此過程

故最后選型成功：750W高慣量伺服電機(jī)，行星減速機(jī)速比為35（注意輸出扭矩）


補(bǔ)充內(nèi)容 (2022-10-7 09:30):
感謝很多社區(qū)大佬提醒，此計(jì)算過程沒有慣量比的計(jì)算；還需要對(duì)負(fù)載的慣量進(jìn)行計(jì)算，看是否和所選的電機(jī)慣量匹配

還珠樓主

分享一份資料，希望能幫助到你

展翅翱翔with

LiNing_jrjub 發(fā)表于 2020-7-9 10:33
知道了質(zhì)量200公斤，速度0.2M/S，加速度2m/s2，這三個(gè)條件
我們可以根據(jù)做功來計(jì)算出來功率：P=F*V=m ...

您這個(gè)沒計(jì)算轉(zhuǎn)子慣量？

zhufeng_hgp

菜鳥8587 發(fā)表于 2020-7-9 12:16
老哥，能列計(jì)算過程我學(xué)習(xí)下嗎？

負(fù)載慣量J1=M*(L/2/π)^2

齒輪慣量J2

電機(jī)慣量J3

慣量比i3=b*(J1+J2)/((i2)^2)/J3/η

L為齒輪轉(zhuǎn)一圈走過的距離cm，i2為減速比，b為安全系數(shù)，η為機(jī)械效率

丹楓911

8樓的計(jì)算思路很清晰明了，點(diǎn)個(gè)贊，另外提示新人兩點(diǎn)，第一點(diǎn)在選擇齒輪齒條要主要滿足最大扭矩的要求，主要和齒輪的厚度有關(guān)，第二點(diǎn)選擇減速機(jī)的時(shí)候也要滿足輸出扭矩的符合，這些都要去查詢相應(yīng)的技術(shù)選型手冊(cè)。

無畏的藍(lán)莓

菜鳥8587 發(fā)表于 2020-7-9 08:50
老板，能在詳細(xì)點(diǎn)嗎？我想學(xué)會(huì)計(jì)算的思路

扭矩 1N·m是什么意思？比如你用一個(gè)10cm長(zhǎng)的扳手?jǐn)Q螺絲 你在扳手末端掛一個(gè)1kg的重物，現(xiàn)在螺絲就收到了0.98n/m的力矩。9.8n=1KG
如果你的扳手長(zhǎng)1M，扭矩就是1Kg=9.8N.
把你的扳手換做同步輪，齒輪，都可以。

記憶的街角

根據(jù)牛頓第二定律計(jì)算上升的最大拉力F=mg+ma,g取10,F=2400N,由T=FR,直徑101mm，進(jìn)而求出T=121.2牛米，再放大2倍的安全余量大約240牛米就可以了，選擇合適的電機(jī)與減速機(jī)，校核齒輪的強(qiáng)度就行了

菜鳥8587

工作一年多了，現(xiàn)在一個(gè)項(xiàng)目剛好要設(shè)計(jì)一個(gè)桁架，大家教教小弟怎么計(jì)算。

無畏的藍(lán)莓

伺服電機(jī)有扭矩，不同速度扭矩不一樣，分度圓直徑0.1M，力臂0.1米，重量2000N，理論最低需要扭矩200N/米才能帶動(dòng)，實(shí)際要考慮摩擦，再算上減速機(jī)減速比

菜鳥8587

|無畏的藍(lán)莓發(fā)表于 07-09 08:16伺服電機(jī)有扭矩，不同速度扭矩不一樣，分度圓直徑0.1M，力臂0.1米，重量2000N，理論最低需要扭矩200N/米才能帶動(dòng)，實(shí)際要考慮摩擦，再算上減速機(jī)減速比

老板，能在詳細(xì)點(diǎn)嗎？我想學(xué)會(huì)計(jì)算的思路

菜鳥8587

|還珠樓主發(fā)表于 07-09 08:48分享一份資料，希望能幫助到你<br>

老哥，這份資料我有，項(xiàng)目上我從來沒選過型，一直不會(huì)計(jì)算的思路

pjg027

用東方馬達(dá)選型軟件查看計(jì)算結(jié)果，里面有計(jì)算

菜鳥8587

|LiNing_jrjub發(fā)表于 07-09 10:33<i class="pstatus"> 本帖最后由 LiNing_jrjub 于 2020-7-9 10:36 編輯 </i><br>
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知道了質(zhì)量200公斤，速度0.2M/S，加速度2m/s?，這三個(gè)條件<br>
我們可以根據(jù)做功來計(jì)算出來功率：P=F*V=m*（g+2m/s?）*V=2400*0.2=480W；得出，在不考慮過程損耗情況下，至少需要480W才行；一般的雙段行星減速機(jī)效率在90%以上，我們?nèi)?.9；齒輪齒條傳動(dòng)效率大概為0.95<br>
得出實(shí)際功率=480/0.9/0.95=561W，再取個(gè)安全系數(shù)1.2（安全系數(shù)根據(jù)工況及設(shè)備的重要程度自己選，一般取1.2），算出電機(jī)功率=533*1.2=674W；暫選750W的伺服電機(jī)即可。由于你這個(gè)東西比較重，需要的加速度小，故暫選高慣量的750W伺服電機(jī)，至于選的對(duì)不對(duì)還得看后面的計(jì)算結(jié)果。<br>
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還是根據(jù)以上三個(gè)條件，<br>
可以得出峰值推力為  F峰值=m*（g+2）=2400N，再根據(jù)齒輪分度圓直徑101mm，得出，峰值扭矩=F*L=2400*0.0505=121.2NM<br>
可以得出勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)推力為  F勻速=m*g=2000N，再根據(jù)齒輪分度圓直徑101mm，得出，峰值扭矩=F*L=2000*0.0505=101NM<br>
按照西門子V90伺服電機(jī)參數(shù)，750W高慣量電機(jī)，額定扭矩3.58NM，額定轉(zhuǎn)速2000轉(zhuǎn)/分鐘<br>
對(duì)減速機(jī)的減速比進(jìn)行確定：101/3.58=28.2；故減速比取30或者35，為了安全起見，我們選35速比<br>
選利明PB雙段90系列，速比35，輸出扭矩參數(shù)為123NM，大于101NM，滿足條件<br>
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最后校核速度是否滿足：2000/35=57.1轉(zhuǎn)/分鐘=0.95轉(zhuǎn)/秒。<br>
算出額定線速度=0.95*3.14*101=301mm/S，這個(gè)速度大于你要求的0.2M/S，故速度也滿足條件，速度校核成功；<br>
如果速度校核不成功的話，需要從頭再來，再算一遍；電機(jī)750W不夠，取1KW的，重復(fù)此過程<br>
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故最后選型成功：750W高慣量伺服電機(jī)，行星減速機(jī)速比為35（注意輸出扭矩）<br>

哥哥，厲害，我按你的思路算一下