電機選型及驅動軸連接方式

電機的種類，按工作電源分類分為直流電動機和交流電動機；按結構及工作原理分類可分為直流電動機、異步電動機和同步電動機。

一般來說，提供了驅動的負載類型、電機的額定功率、額定電壓、額定轉速便可以將電機大致確定下來。但如果要最優化地滿足負載要求，這些基本參數就遠遠不夠了。

還需要提供的參數包括：頻率，工作制，過載要求，絕緣等級，防護等級，轉動慣量，負載阻力矩曲線，安裝方式，環境溫度，海拔高度，戶外要求等，根據具體情況提供。

3.1 確定動作模式?? ?

參見2.1節

3.2 確定機械機構

1、負荷及導向方式

圖3.1 負荷及導向方式? ??

m：總質量（kg ）—工件質量、工作臺質量等

W：總負荷載荷（N）—W=mg

F1：各種阻力（N）—加工阻力等

F：驅動力（N）

r、r1、r2、h1、h2:負荷位置各尺寸

2、驅動方式及尺寸參數

?? ?

3、驅動軸連接方式

u驅動基本模型

確定電機軸和驅動軸的連接方式及減速機、傳動要素的減速比。

M—電機???D—傳遞要素??L—負荷???R—減速機????C—聯軸器

u驅動部分物理定義

圖3.2??典型驅動部分的物理定義

I0—第0段轉動慣量???????????????????（kg*m2）

I1—第1段轉動慣量???????????????????（kg*m2）

R1—中間齒輪減速比（Z2/Z1）

R2—減速機減速比

Z1—中間齒輪減速部分輸入側齒數

Z2—中間齒輪減速部分輸出側齒數

3.3?確定電機基本規格?? ?

1、必要的電機轉速NM（r/min）

a)通過滾珠絲杠、梯形絲杠驅動的直線運動

b)通過齒輪齒條、皮帶、鏈條、車輪驅動的直線運動

c)回轉運動

NM：電機轉速

V：負載運動速度

P：絲杠節距

R：減速比

d：負載旋轉直徑

N：負載轉速

2、必要的檢測傳感器的分析能力P---轉1圈的脈沖數

a)直線運動

b)回轉運動

N：檢測傳感器的轉速

LP：定位精度(mm)

θP：定位精度(°)?? ?

3、步進電機時，NM、P外，還要計算以下項目

a)電機步進角θM（°/step）---1個脈沖的回轉角度

b)脈沖速度f（Hz）---1秒的脈沖數

c)最小進給量LM（mm/step）---1個脈沖的進給量

d)必要脈沖數A---移動行程L所需的脈沖數

e)移動行程L所需時間t

A：脈沖數

tA：加減速時間

3.4 計算驅動力

1、負載驅動力

u負載的一般受力情況?? ?

M—總質量

G—重力加速度（9.8m/s2 ）

f1、f2、f3、f4—負荷位置尺寸

μ—導向部位摩擦系數

F—驅動力

F1—阻力、加工力等

3.5 計算電機軸換算負荷扭矩TL

參見2.3節

3.6 計算電機軸換算轉動慣量IL

參見1.3、2.4節

3.7 初選電機

電機輸出假設選定

從滿足第三項電機的基本規格中的電機中，假設選定滿足下列項目的電機輸出。

a)電機軸換算轉動慣量IL＜K1×電機轉子轉動慣量IM

b)電機軸換算負荷扭矩TL×K2＜電機使用轉速的額定扭矩TM?? ?

備注：步進電機的TM為脫出扭矩

3.8 計算電機軸換算加減速扭矩TA

參見2.5節

計算加減速時間tA

TMO—電機瞬間最大扭矩

步進電機加減速扭矩TA的計算

圖??步進電機脈沖圖

TM—電機使用轉速脫出扭矩

IL—負載和驅動系統換算到電機軸上的總慣量（所以會再加上）???kg*m2?? ?

IM—電機自身轉動的慣量???????????????????????????????????????kg*m2

TL—電機軸轉矩???????????????????????????????????????????????NM

P—換傳感器分析能力

θM—電機步進角（°/step）

f1—起始脈沖速度（Hz）

f2—運轉脈沖速度（Hz）

tA—加減速時間（s）

3.9 計算最大扭矩Tmax、實效扭矩Trms

1、扭矩曲線的合成

參見2.6節

2、所需最大扭矩Tmax確認

將T1、T2、T3·····中最大值作為Tmax，確認該值比電機加速扭矩Tmo要?。ò踩礢參照表9.1）。

Tmax＜Tmo

3、實效扭矩Trms確認

用如下公式計算實效扭矩Trms，確認該值比電機額定扭矩TM要?。ò踩礢參照表9.1，步進電機不需要計算Trms） 。

Trms＜TM

注：實效扭矩是針對一個循環的，計算時一定要把休止時間加進去；TM/Trms＞S

3.10 討論確定電機?? ?

1、其他考慮事項—剎車

電機剎車選型時機械設計應考慮內容，步驟如下

a 剎車最小靜摩擦扭矩（Tbmin）的確認

計算負載的電機軸換算保持扭矩，確認剎車的最小靜摩擦扭矩對其有30%以上的余量，另外計算保持扭矩時不考慮驅動部分效率。

Tbmin≥1.3×Tstatic

Tstatic電機軸換算保持扭矩

Tbmin剎車最小靜摩擦扭矩

b 剎車最大靜摩擦扭矩（Tbmax）的確認

緊急停止時剎車被用于制動，要確認制動時的沖擊會不會損壞裝置驅動部分，會不會發生錯位。

剎車最大靜摩擦扭矩不清楚時，按照最小靜摩擦扭矩的2.2倍進行計算。

緊急停止時剎車被用于制動，要確認制動時的沖擊會不會損壞裝置驅動部分，會不會發生錯位。

剎車最大靜摩擦扭矩不清楚時，按照最小靜摩擦扭矩的2.2倍進行計算。

Tbmax=2.2×Tbmin

c 發熱和壽命的確認?? ?

預計會比較頻繁制動時，使用工作熱量（ Energy ，單位焦耳）來評價發熱和壽命。

①確認剎車的 [每一次允許工作熱量] 和 [總工作熱量] 。???規格書內無相關記載時與廠家確認。

②計算最壞條件下（最大負載、最高速度）的制動距離，求一次的工作熱量。

③確認沒有超過 [每一次允許工作熱量] 。（超過規定值時會導致剎車摩擦材料提前損壞，制動距離加大）

④確認1次的工作熱量×目標制動次數＜ [總工作熱量] 。

※ 計算時注意rad/s和rpm的轉換。

根據使用需要，再確認其他事項，如防護等級等，即可選定電機。?? ?

審核編輯：黃飛

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