导图社区 8 非标机构电机模组选型计算
这是一篇关于非标机构电机模组选型计算思维导图,各种工况下电机模组选型计算,日常笔记分享出来供大家参考。汇总了直流电机、步进电机、伺服电机、直驱电机等主流电机类型,结合皮带输送机、链条输送机、丝杠模组、旋转机构等典型工况,梳理了功率、扭矩、转速、安全系数、负载惯量等关键参数的计算方法,同时标注了选型误区与注意事项,帮助设计人员快速建立电机选型的系统思维,解决实际项目中电机选型参数计算复杂、工况匹配不准、选型不当导致的设备故障或成本浪费等痛点。模板中既包含电机选型的基础计算公式与原理,也融入了不同工况下的选型技巧与避坑要点,比如不同输送机的张力计算、丝杠模组的负载与扭矩换算、安全系数的合理选取、惯量匹配的关键原则等,让设计人员能快速根据项目工况完成电机参数计算与型号匹配,提升设备运行的稳定性、可靠性与性价比。无论是非标自动化单机设备、产线设备还是自动化改造项目,都能通过这份模板快速梳理电机选型思路,减少选型错误,规避返工风险,大幅提升设计效率与项目落地质量。本模板借助万兴脑图软件绘制,助力机械设计从业者高效完成各类工况下的电机模组选型与计算。
编辑于2026-04-28 12:59:24这是一篇关于SW软件模块及插件应用思维导图,梳理了钣金模块、文件管理、建模插件、仿真分析、工程图处理、自动化工具等核心模块,涵盖钣金件创建与转换、Explorer 文件管理技巧、Task Scheduler 批量处理、Simulation 仿真分析、motion 运动仿真、composer 技术制作、Flow 流体分析、Moldflow 模具设计、PDM 产品数据管理、Toolbox 标准件库等主流插件与功能的应用场景、操作方法与实战技巧,帮助设计人员快速掌握 SolidWorks 插件的高效用法,解决建模效率低、文件管理混乱、工程图处理繁琐、仿真应用不熟练等常见痛点。模板中既包含插件功能的基础操作说明,也融入了设计实战中的效率技巧与避坑要点,比如钣金件快速创建方法、文件批量重命名技巧、工程图协同管理方案、自动化插件批量处理流程、仿真模块快速应用思路等,让设计人员能充分发挥 SolidWorks 插件的功能优势,大幅提升三维建模、文件管理、仿真分析与工程图输出的效率与质量。无论是非标设备设计、产品结构开发还是模具设计项目,都能通过这份模板快速掌握 SolidWorks 插件的应用方法,减少重复劳动,优化工作流程,提升设计效率与专业能力。
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这是一篇关于非标设备布局机构思维导图,多年来经过实际非标机械设计项目记录总结的笔记,汇总了布局方式、机构类型、应用场景、结构件、工艺应用五大核心模块,覆盖直线型 / 环形 / U 型布局、转盘 / 工作站式布局、功能机构(上料 / 加工 / 检测 / 下料)、动作机构(移栽 / 变距 / 顶升)、基本机构(凸轮 / 槽轮 / 连杆)等关键内容,清晰梳理了各类布局形式的适用场景、机构选型逻辑与设计要点,帮助设计人员快速建立非标设备布局与机构设计的系统思维,解决方案规划时布局混乱、机构选型不当、空间利用率低、工艺匹配度差等常见痛点。模板采用结构化思维导图形式,层次分明、逻辑清晰,既包含基础的布局分类与机构原理,也融入了实战中的选型技巧与优化建议,比如不同工况下布局形式的选择、机构负载与空间的平衡设计、多工位场景的机构应用方案、SW 机构设计实操流程等,让设计人员能快速匹配项目需求与方案,提升设备的空间利用率、运行稳定性与生产效率。无论是非标自动化单机设备、产线设备还是自动化改造项目,都能通过这份模板快速完成布局与机构方案梳理,减少设计返工,规避选型风险,大幅提升方案设计效率与落地质量。本模板借助万兴脑图软件绘制,助力非标机械设计从业者高效完成设备布局与机构设计方案规划。
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浮动主题
电机选型计算
通用电机选型计算
理论功率P=T·n/9550(常数) P(kw)-电机三要素
由P=FV推导得出P=T*N/9550
该计算方式适用于所有工况,也适用于除了电机以外的旋转零件功率计算 (减速机、丝杆同步带,齿轮传动等等)
理论功率P=FV(线速度) p(w)-通用型
该计算方式适用于直线运输,基于能量守恒定律。从输出端直接计算功率倒推电机理论功率。
如果电机与传动端有任何形式的传动结构(减速机、同步带、齿轮等)将影响结构的效率。 减速比大小不会影响理论功率的计算。
选型功率P=P(理论)×K(安全系数)/η(效率)
安全系数K一般3-10倍即可。严格来说该系数属于经验系数,为了节约大量的工况 计算过程,所有本身就是个模糊定义。一般情况750W以下K直接给5倍安全系数。
总效率η一般来说取决于结构组成。通俗的说当电机转动时,跟着一起运动的所有 零件都要考虑效率。如:一对轴承0.99。不同机构的效率可查看机械设计手册
力矩T=F·L(力臂)T=F·R(旋转半径)
转速N=V/A(单位移动量) V(m/s ) A(m)
V和A单位只需统一即可
减速比i=输入转速/输出转速 N(r/s r/m)
减速机可实现转速的等比例下降的同时实现调整力矩的等比例上升,基于功率不变的基础上 调整力矩和转速的大小
作者寄语
普通电机的选型计算一般分为两种情况: 1、输送机、链条拖动机构等驱动负载直线运动结构功率计算使用(理论功率P-通用型)即可 2、辊压机、举升机、摆臂机构、中大型输送机构等则需要详细计算力矩后使用(理论功率P-电机三要素)即可 大树 2022.02.12
T力矩(Nm) V线速度(m/s) F切线方向力(N) N转速(r/m)
控制电机选型计算
总力矩T=T(匀速)+T(加速)
匀速力矩T=F(匀速)×R/η(效率)
统一规定η 效率放在匀速力矩中计算
丝杆:T=Pb(导程)×(μmg+F(外力)/2πη(效率)
皮带:T=D(直径)×(μmg+F(外力)/2η(效率)
和齿轮齿条一样算法
同步带,齿轮齿条,丝杆类直线运动方式匀速力矩T计算
加速力矩T=F(加速)×r(旋转半径)
T(加速)=m(负载)a×r
同步带,齿轮齿条,丝杆类直线运动方式加速力矩T计算
匀速力矩T=F×r(轴承半径)/η(效率)—旋转盘类结构 匀速力矩T=F×L(力臂)/η(效率)—摆臂类结构
旋转盘、摆臂类旋转运动方式匀速力矩T计算
加速力矩T=J×β
J(负载惯量)-kg·m²
转动惯量
实心圆柱J=mR²/2
空心圆柱J=mR²
摆臂、不规则结构—软件计算
旋转盘、摆臂类旋转运动方式加速力矩T计算
直动惯量
J=m(负载)×[(A(单位移动量)/2π)]²
由F=m(负载)a推导得出
看成圆周一质点上受到拉力,相当于空心圆柱,所以J=mr²。 m(负载)给质点造成的拉力(质点拉着负载跑)
举例:同步轮、齿轮
一般用作惯量比的计算。也可用作 直线运动方式类加速力矩T的计算。
β=2πN(转速)/t(加速时间)
N单位r/s t单位s
β(角加速度)-rad/s²
电机转矩T选型
T(选)=T(总)×K(安全系数)
安全系数K取值
步进电机
查矩频曲线对应力矩
K取1.2—1.5
比较稳妥
查看静力矩
1、300r/m以下时K取1.5—2.5
2、300r/m以上时K取2.5—3.5
伺服电机
K取2(经验值)
子主题
伺服电机功率P=T×n/9550
伺服电机转速超过额定转速3000转后,转速上升,力矩下降
同样低于额定转速后,力矩是多少
转速N
N=V/A(单位移动量)
V是负载线速度m/s
惯量比
负载惯量/电机转子惯量
J(负载)/J(转子)
有减速机构时惯量比计算
J(负载)/[ J(转子)×i²(减速比)]
增加减速机构能够增强传动机构的刚性(减小惯量比)
表格应用说明
步进电机选型计算
一般情况不计算惯量比,重负载急加速,高精度情况下计算惯量比
惯量比<5
一般不算惯量比是因为步进电机启动力矩大
加速时间t0.2-1s,一般情况0.5s
普通电机选型计算
详见通用电机选型计算
重负载,加减速机,特殊工况下选择计算转矩
加速时间t1-10s
伺服电机选型计算
高精度 高响应 短加速时间(0.1s以下) 转速稳定性或者1000W以上伺服电机
惯量比5—10之间
一般精度 一般响应速度 加速时间(0.1-1s) 转速稳定性无太大要求或者750W以下伺服电机
惯量比20以内
点对点输送(A—B只要求结果,不要求运输 过程转速变化)加速时间(1—5s软启动)工况 下可不考虑功率选择惯量比
惯量比30以内
加速时间t(0.1s-0.5s)一般情况
作者寄语
电机的计算关注点无外乎三大要素(功率P 转矩T 转速N),而在设计过程中Z转速是必然计算的,那么功率和转矩我们则选择其中一个即可。普通电机可直接通过P=FV计算功率,而步进电机与伺服电机因应用于控制场合而需要计算转矩。三大要素知其二就能得其三,所以电机选型基本围绕这三者的基础上进行深化计算。工况越特殊,那么需要考虑的因素越多(惯量比、工况系数等)。故而对工况分析要有一个比较成熟的分析方法,理解不同工况对电机的影响,而不是简单的力学分析计算。在复杂工况下,我们往往需要更复杂的计算,故而说工况分析理解后,一通百通。 2020.08.03
直驱电机选型计算
有效力矩和有效推力
有效推力/持续推力计算公式
参考大树电机选型表
根号下〔(Fa²×ta)+(Fb²×tb)+(Fc²×tc)+(Fw×tw)]/(ta+tb+tc+tw) Fa 加速推力 Fb 匀速推力 Fc减速推力 Fw 静止推力 ta 加速运行时间 tb 匀速运行时间 tc减速运行时间 tw 静止保持时间
备注: 1、由于直驱电机本身性能比伺服电机更加优异,价格贵,所以选型计算方法和伺服不一样 2、有效力矩-旋转电机-DD马达 / 有效推力-直线电机 3、计算出有效力矩或有效推力后,与直驱电机额定力矩或额定推力相匹配,安全系数取1.3倍
峰值力矩和峰值推力
峰值输出能力为整个动作运行中输出需求最大的一瞬间所需要的输出能力(力矩或推力),计算出峰值输出值以后匹配直驱电机瞬时输出或最大输出,不超过电机最大输出能力即可
运行模式
三角形模式
负载由起始位置—最终位置运行过程中经历两个阶段(加速…减速…)。这种运行方式 适用于短距离、高速、无匀速运动要求的场合
应用场景: 1、分度盘机构 2、以DD马达驱动的链传动 3、棘轮机构
梯形模式
负载由起始位置—最终位置运行过程中经历三个阶段(加速…匀速…减速…)。这种运行方式 适用于长距离、有匀速运动要求的场合
应用场景: 1、视觉、激光连续检测设备 2、点胶、焊接、多轴切削加工 3、线性送料、张力控制
非标电机选型计算 及传动部件选型
普通电机
平皮带输送机水平工况
初选功率
P=F×V
F(F1+F2)(克服的负载力N)
皮带和钣金的摩擦力F1
F1=μmg(μ=0.2)
张紧力F2
F2=0.3F1=0.3μmg
F=1.3μmg
V(负载运行线速度m/s)
V=L/t L(产品间距)t(节拍)
滚筒转速n
πDn=V
n=V/πD(D是滚筒直径)
滚筒直径取决于结构
n=V/A(单位移动量)
滚筒所需扭矩值
T=F×R
T=F(F1+F2)×R(滚筒半径)
电机选型功率P(选)=P×K/η(K安全系数、η效率)
安全系数3—5
工作机、温度、频繁启停等因素
查表
效率因素
传动本身
轴承
减速器
类别
1硬齿0.95 2涡轮蜗杆0.5-0.8
级数
硬齿一级 二级 三级
传动比i=电机转速/滚筒转速
减速器选型转矩T1
T1(减速器所需转矩)=T
前提:减速器与滚筒速比1:1
T1=T/i1(减速器与滚筒速比)
给一定安全系数K(3~5)
平皮带输送机水平工况,有积料的情况
输送质量m1 积料质量m2 总质量m=m1+m2
产品和皮带上表面摩擦系数μ1(米思米手册)
钣金和皮带下表面摩擦系数μ2
摩擦系数查询机械手册
F=1.3μ2×mg+μ1×m2g
平皮带输送机倾斜工况
F=mgsinθ+μmgcosθ
直板链输送机,如果是钢板链,自重不可忽略,没有积料时
板链和耐磨条摩擦系数μ1
板链轮节圆直径D
板链重量可通过样册查询 XX kg/m
初选功率P=F(输送区张力+回程区张力)×V
P=μm(板链重量+产品重量)g×V+μm1(板链自重)g
K(板链安全系数)选用原则
频繁启停1.2
磨损严重1.2
两者都有1.25
板链选型F(总张力)
F(输送区张力+回程区张力)=F×K
T=F×R(板链轮节圆半径)
板链轮转速n=V(板链输送速度)/πD
传动比i
链条链轮传动比i1
减速器传动比i2
选型速比为接近i2整数的减速器
减速器选型
T1(减速器所需转矩)=T/i1
给一定安全系数K(3~5)
电机选型功率P(选)=P(初选)×K(安全系数)/η(效率)
效率
减速机效率
传动效率
轴承效率0.99×0.99/板链效率0.95
普通电机安全系数K取值
工况稳定3~5倍/工况不稳定5~10倍
直板链输送机,如果是钢板链,自重不可忽略,有积料时
滞留区 F(张力)=μ1m(板链重量+产品重量)g+μ2m2(产品重量)g
板链和耐磨条摩擦系数μ1,板链和产品的摩擦系数μ2
倍速链输送机,需算自重
米思米有完整计算过程(可供参考)
倍速链滚轮和滑轨摩擦力μ
倍速链增速比i
产品间距L
节拍PCS/S
链轮直径D
倍速链链条输送速度V=产品输送速度V1/i(增速比)
链轮转速n=V(链条输送速度V)/πD
输送区张力F1=μm(产品重量+链条自重)g
滞留区张力F3=μ1mg+μ2mg
μ1(产品与工装板摩擦系数) μ2(工装板与型材导轨摩擦系数)
回程区张力F2=μm1(链条自重所有的一半吗)g
总张力F=F1+F2+F3
减速器选型T(转矩)=F1(链轮转矩)
F=F1×R(链轮半径)
前提减速器链轮减速比1
F=F1×k
k取3~5
电机功率P(初选)=F(F1+F2+F3)×V(链条输送速度V)
电机选型功率P=P(初选)×K(安全系数)/η
K一般取3–5倍
直驱电机和伺服电机差异
用直驱电机的原因
场合一、需要低转速大力矩(DDR),可实现300N·m大力矩。也有高转速DDR
场合二、需要超高速度(DDL),一般6—8m/s
场合三、需要高精度。因为没有传动系统的间隙,所以精度极高(DDR、DDL)
直驱电机
直线电机DDL
运动过程中除了摩擦力还有个电磁力,直线电机的选型在丸子课程里用的计算表格(输入参数即可)
直驱电机有效推力(力矩)/持续推力(力矩)计算公式
根号下〔(Fa²×ta)+(Fb²×tb)+(Fc²×tc)+(Fw×tw)]/(ta+tb+tc+tw) Fa 加速推力 /力矩 Fb 匀速推力 /力矩 Fc减速推力/力矩 Fw 静止推力/力矩 ta 加速运行时间 tb 匀速运行时间 tc减速运行时间 tw 静止保持时间
水平工况
DDL电机 F(选型最大推力)=F(最大推力)×K(安全系数) F(选型持续推力)=F(持续推力/有效推力)×K(安全系数) K一般取值1.3
Fa(加速推力)=F(加速力)+Fb(匀速推力) F(加速力)=ma Fb(匀速)=μmg
Fc(减速推力)=F(减速力)-Fb(匀速推力) F(减速力)=ma Fb(匀速)=μmg
F(有效推力/持续推力)=根号下〔(Fa²×ta)+(Fb²×tb)+(Fc²×tc)+(Fw×tw)]/(ta+tb+tc+tw)
综上所述F(最大推力)=F(加速推力)
竖直工况
DDL电机 F(选型最大推力)=F(最大推力)×K(安全系数) F(选型持续推力)=F(持续推力/有效推力)×K(安全系数) K一般取值1.3
上升阶段
加速上升
ma+mg+μmg
a=V/t
减速上升
ma-mg-μmg
下降阶段
加速下降
ma-mg+μmg
减速下降
ma+mg-μmg
F(有效推力/持续推力)=√〔(Fa²×ta)+(Fb²×tb)+(Fc²×tc)+(Fw×tw)]/(ta+tb+tc+tw)
综上所述F(最大推力)=F(加速上升推力)
对比电机选型表格
选型最大推力<表格最大推力
选型持续推力<表格持续推力
旋转电机DDR
力矩体现
加速力矩
T(加速)=J×β
匀速力矩
轴承摩擦力(可以忽略) T(匀速)=μmg×r(轴承半径)
减速力矩
T(减速)=J×β
静止力矩
F(有效力矩/持续力矩)=√〔(Fa²×ta)+(Fb²×tb)+(Fc²×tc)+(Fw×tw)]/(ta+tb+tc+tw)
F(选型有效力矩)=F(有效力矩/持续力矩)×K(一般取1.3)
F(最大力矩)=[F(加速力矩)+F(匀速力矩)]×K(1.3倍)
对比电机选型表格
选型最大力矩<表格最大力矩
选型持续力矩<表格持续力矩
结构上刚性越好对电机要求越低/惯量比问供应商(一般不需要计算)/旋转类电机推荐三角形运行模式(时间短)
直线模组选型应用
基本参数:行程/空间/负载/速度/精度
有模组工程图,参数说明
悬臂结构:校核负载重心到模组距离L×重力mg=静态容许负载力矩T(N·m)
传动部件
传动机构承受能力一定大于电机承受能力
传动单元
一级传动单元
减速机
普通减速器
所需扭矩T=负载产生扭矩×安全系数K
高精度减速器
二级传动单元
搭配控制电机场合
同步轮同步带传动
标准选型方法
同步带选型
电机带动负载所需功率
适合传动(传动功率)
P=F(需求)×K(安全系数)×V/η(传动效率)
K值取决于电机类型,实则算电机功率
同步带带动负载选型张力
适合输送、搬运、提升
F(选型)=F(需求)×Ka(工况系数) Ka:查机械手册(同步带)
带动负载所需张力
水平工况
F=(1.3μmg+ma)×K
垂直工况
F=(1.3μmg+ma+mg)×K
有无ma取决于电机类型
同步带带动负载所需功率(设计功率)
P(设计功率)=P(电机功率)×Ka(工况系数) Ka:查机械手册(同步带)
同步带功率选型
同步轮选型
初定小带轮齿数、节圆直径
Z、D
经验:小带轮直径略小于滚筒直径
计算小带轮转速
n(转速)=V/πD
预选带型
根据经验,常规S3M S5M
选出带型给一定宽度
验算校核带型
通过小带轮转速和电机功率(和减速器无关)查表或样册验算预选带型
同步带作为传动部件
验算通过,则下一步
验算不通过,则重新选型带型和小带轮齿数
计算带速
V=πdn
校核小带轮最小齿数(查表)
表格:小带轮转速对应型号同步轮的最小齿数
初定中心距a。
确定带的节线长Lp。及齿数Z
Lp。=2a。+π/2(d1+d2)+(d2-d1)²/4a。
查表:取近似Lp。选Lp带长
实际中心距
a=a。+(Lp-Lp。)/2
小带轮啮合齿数计算
Zm=ent[Z1/2-(PZ1/20a)×(Z2-Z1)] ent向下取整
带宽计算
公式:包含基准宽度/包角系数/……
作为传动部件,基准宽度可传递的功率是多少(比方说:S5M-10mm基准规格在小带轮转速下可传递的功率)
选标准系列宽度,如10/15/20
快速选型方法
怡合达同步带同步轮选型
迈迪同步轮同步带选型
电机设计功率0.1kw起步
可计算出最小带宽
齿轮齿条传动
子主题
搭配普通电机场合
链轮链条传动
链轮
链条选型
链速<0.6m/s算张力(对张力表)
链速>0.6m/s算功率(对功率转速表)
P=F×V
普通皮带传动
小型皮带线电机60W或者90W常见
V带选型
电机带动负载所需功率
适合传动(传动功率)
P=F(需求)×K(安全系数)×V/η(传动效率)
K值取决于电机类型
带动负载所需张力
水平工况
F=(1.3μmg+ma)×K
垂直工况
F=(1.3μmg+ma+mg)×K
有无ma取决于电机类型
V带带动负载所需功率(设计功率)
P(设计功率)=P(电机功率)×Ka(工况系数) Ka:查机械手册
V带功率选型
V带带动负载选型张力
适合输送、搬运、提升
F(选型)=F(需求)×Ka(工况系数) Ka:查机械手册(V带)
由V带设计功率、小带轮转速查机械手册
选出带型(V带有多种类型)
算出带的数量
……
中心距
根据结构和带长来定
中心距张紧/结构张紧
齿轮传动
齿轮啮合条件
模数m相同 压力角α相等 国家规定:标准齿轮压力角α=20度 一般是渐开线齿轮 互为质数均匀磨损,延长寿命。
齿轮选型计算
查样册(日本协育齿轮)
已知:1驱动方式(普通电机、步进电机、伺服电机) 2齿轮结构的输出情况(转矩、转速、功率及输出轴直径) 3安装空间
齿轮传动额定功率一定要>电机功率(服务系数、使用系数)
服务系数:功率余量(确保安全、散热余量),如低功率传动(开式、半开),服务系数给小
1:齿轮额定功率P(选型)=P(功率)×S(服务系数) T=T×K(3-5)F=F×K(3-5) 2:根据空间推导大小齿轮最大分度圆半径。 3:结合功率、转速、大齿轮最大半径选型。根据减速比推导大齿轮最少齿数。
齿轮用非标选型法做入门 做标机参考机械手册,严格计算
查询选型手册参数(材质、规格)有了,考虑上其它平台购买
三级输送单元
搭配控制电机
丝杆
最低导程
n(预选转速)=V(线速度)/A(单位移动量)
A=V/n A对于丝杆来说等同于导程Pb n电机预选转速
预选:最低导程
螺纹长度
螺纹长度L=行程+螺母长度+预留余量
预选:最小轴径
负载推力
F(负载推力)=F(匀速)+F(加速) –水平工况
F(负载推力)=F(匀速)+F(加速)+mg –垂直工况
查机械手册
查轴向容许负载
由:1、安装方式 2、负载 3、安装间距(两端轴承之间距离)
查负载和安装距离表格得出:轴径满足要求最低尺寸
查容许转速
由:1、安装方式 2、预选转速 3、安装间距
查转速和安装距离表格得出:导程满足要求范围
选型:丝杆直径、导程
匹配螺母,匹配联轴器
同步带
子主题
齿轮齿条
子主题
搭配普通电机
平带选型(通常用做输送线)
皮带容许张力
最小弯曲半径(最小带轮半径)
圆带选型(通常用做输送线)
选型
皮带容许张力
最小弯曲半径(最小带轮半径)
圆皮带
张力
靠自身的弹性(5%–8%生长量)提供张力,张力提供摩擦力
带长
安照理论计算带长,再乘以95%(5%伸缩量)
选型顺序
电机
一级传动单元
三级传输单元
二级传动单元
导向单元
导轨滑块+导轨钳制器
导轨+滑块
导轨滑块摩擦系数按照0.2计算,实际单根导轨的摩擦系数是0.05,由于两根导轨的安装误差及滑块的预压等等因素所以取0.2
导轨钳制器
导杆+直线轴承
导杆选型
等径原则
参考丝杆直径、活塞杆直径、皮带宽度、齿条宽度
长径比(长度÷直径)
50倍以内
看上去负载不大,遵从等径原则前提下。
25倍以内
标准的安全性计算来讲
举例:跨度1000mm,50倍,得出直径20mm
有限元分析负载以及轴的变形量(真实变形量)
直线轴承
导杆+滑动轴承
导杆
滑动轴承
张力控制
离合器
制动器
伺服电机
伺服电机选型
转速
假定额定转速3000,计算时用2400–2600左右,因为电机长时间额定转速下 容易发热(电气工程师经验之谈),再有就是人情系数(考虑提速,可以留一手)。
力矩
对比额定力矩
相对于小功率电机
通常400w伺服电机输出轴直径14mm
对比瞬时最大力矩(利用电机三倍过载能力)
在加速阶段利用电机最大力矩(一般可持续2S)
相对于大功率电机
合适惯量比
惯量比=负载惯量/电机转子惯量*i²
电机样册有推荐惯量比
根据常规经验值
东方马达
螺杆模块
初选
传动选:无。不容易搞混
外力是除了重力、摩擦力以外的力
选出电机可以出好多参数打印
皮带模块
旋转盘结构
T(总)=T(加速)+T(匀速)
T(加速)=J(惯量)×β(角加速度)
β=ω/t ω=A(角度)/t A就是速度和时间的运行轨迹所组成的面积(三角形或者梯形)
T(匀速)=F×r
F=μmg
μ轴承滚动摩擦力 r轴承旋转半径
值很小,有时可以忽略
角速度ω=2πn
n(所需转速)=ω/2π
i(减速比)=n(电机转速)/n(所需转速)
电机输出转矩T=T(总)/i(减速比)
给安全系数K(经验值)
参照电机样册选型
对比电机最大扭矩(用的电机三倍过载能力)
对比电机额定扭矩
惯量比
负载惯量/[电机转子惯量*i²]
功率P计算
普通电机功率计算
P=F×V (w)
V是线速度mps
P=T×n/9.55 (w)
n是转数rpm
P=T×n/9550 (kw)
n是转数rpm
两个公式是等价的,可以互相转化。
伺服电机功率计算
P=T×n/9550 (kw)
n是伺服电机额定转速rpm,T是额定扭矩N·m
一般不用,可以用做选型出的电机功率校核用
齿轮齿条模组
F(总负载力)=F(摩擦力)+F(加速力)
F(总)=μmg+ma
μ导向部件摩擦系数
齿轮选型
齿数z 模数m
齿轮强度F校核>F(总)×K(安全系数) 或者齿轮扭矩T>T(总)×K(安全系数)
T(总)=F(总)×r(齿轮分度圆半径)
T(加速力矩)=J×β
J=mr(齿轮半径)²
相当于齿轮上一质点绕着旋转轴拉
J=mr²/2
圆柱体/转盘/负载旋转类的(最远与中心距离
β=ω /t(加速时间)
β=2πn/t
n=V/πd
T(匀速)=[F(摩擦力)+F(外力)]×r(齿轮半径)/η(效率)
T=D(直径)×(μmg+F(外力)/2η(效率)
η (效率)包含减速机、轴承、传动形式等各效率乘积。减速机效率可查样册,减速比不同,效率不同。尤其蜗轮蜗杆减速器。
T(匀速)和同步带一样算法
T(总)=T(加速)+T(匀速)
T(选型)=T(总)×K(安全系数)
丝杆模组
力矩体现
负载总力矩
匀速力矩
重力矩
摩擦力矩
相对很小,可以省略
加速力矩
T(加速)算法1
丝杆本身加速旋转
旋转惯量J×β
负载加速运动
直动惯量J×β
T(加速)算法2
加速推力
F×r
少一项
ma×r
压力值(外力)
T=F×r
T=F×(Pb/2π)
选负载力矩
负载总力矩和压力值哪个大选哪个
这两个力没有同时存在
对比力矩选型
额定力矩
匀速力矩×K(1.5)
最大力矩
总力矩×K(1.5—2))(短时过载能力)
匀速力矩对比额定力矩、总力矩对比最大力矩
同步带模组
力的体现
匀速负载力
F(摩擦)+F(预紧力)
皮带预紧力
同步带、平皮带、楔形带等传动介质
根据初始张力计算得出的预紧力
B*TC B(皮带宽度–cm) TC(初始张力-kg/cm–查样册得知)
目前单位不统一存疑问
根据松弛侧张力计算得出的预紧力
约等于摩擦力的1/3或0.3倍
≈0.3μmg
F(匀速)=1.3μmg
两者相较去最大那个
加速力
F(加速)=ma
T(选型)=T(总)×K(安全系数)
T(总)=T(匀速)+T(加速)
T(匀速)=F(匀速)×r(半径)/η(效率)
这个r是滚筒的还是同步轮的???景文说是滚筒的
T=1.3μmg×r/η
T(加速)=F(加速)×r
T=ma×r
步进电机
步进电机选型
转矩
转矩安全系数一般2倍
转速
矩频曲线图
摆臂机构
重力力臂力矩T1(保持平衡最大力矩)
T1=mgL1(重心距旋转中心距离)
m、L1可通过软件测得 旋转中心处建立坐标系,质量属性,选择坐标,查看L1
旋转加速力矩T2
T2=J(惯量)×β(角加速度)
软件计算 旋转中心处建立坐标系,质量属性,选择坐标,查看J值
J惯量单位kgm²
β=ω(最大角速度)/t(加速时间)
ω=2πn(转速)
β角加速度单位rad/s²
角速度ω计算方式
梯形面积=旋转角度θ换算成弧度制
类似梯形面积=位移L
角速度ω ×[t(总)-t(减速时间)]=旋转角度θ换算成弧度制(矩形面积)
T(总力矩)=T1+T2
转速n
ω =2πn
n=ω/2π
ω为最大角速度
转盘类力矩
旋转加速力矩T=J×β
匀速力矩T=F×L
轴承连接为例:T=μ(轴承滚动摩擦0.02)mg×R(轴承半径)
齿轮齿条模组
力体现在两个方面
摩擦力F
导向零部件
F=μmg
加速力F
频繁启停,快速响应
F=ma
a=V/t(加速)
V(运行中最大速度值)=L/t(加速)
t(加速时间)=t(总)-t(减)
水平工况
负载力F(总)=F(摩擦力)+F(加速力)
齿轮选型
给安全系数K(一般3倍)
F(齿轮选型)=F(总)×K(安全系数)
查选型手册对照齿轮力矩值T推导出F(选) T(手册)=F×R推出F(选型)=T/R
F(选)>F(总)
选型齿轮模数m、齿数z D=m×z
电机选型
负载所需力矩T(理论)=F(总)×r
齿轮加速力矩T
T(齿轮加速)=J×r
电机选型T(选)=T(负载)+T(齿轮)
T(选型)=T(理论)×K(安全系数)
K取值查表 一般2倍
转速n=V/2πr
电机选型-查看矩频曲线(转速和力矩)
惯量计算
mr²(齿轮上负载产生的惯量)
看成齿轮上一质点受到力
垂直工况
负载力F(总)=F(摩擦力)+F(加速力)+G(重力)
丝杆模组
水平工况
F(摩擦力+外力)=μmg
F(加速力)=ma
F(负载)=F(摩擦力+外力)+F(加速力)
V=n×Pb(导程)
Pb=V/n(定义电机转速)
求出最小导程Pb
对表选出就近导程Pb丝杆(一般轧制丝杆)
n(实际转速)=V/Pb(选型导程)
T(匀速)=F(摩擦力+外力)×r(丝杆直径未知)/η(效率)
T(匀速)=[F(负载)×(Pb/2π)]/η(效率)
转化后T=Pb(导程)×(μmg+F(外力)/2πη(效率)
T(加速)=F(加速)×r
T(加速)=F(加速)×Pb/2π
选丝杆导程Pb+直径d+长度L
查表后选出符合要求的规格
丝杆的转动力矩T(丝杆)=J×β
转动惯量J值
公式计算
J=m(丝杆质量)r²(丝杆半径)/2
询问供应商
软件测得
选电机
转速V(实际)
T(总)=T(负载)+T(丝杆)
给安全系数K(一般2倍)
查矩频曲线选出电机型号
惯量计算J(总)=J(负载)+J(丝杆)
J(负载)
滚珠丝杆机构J=m(Pb/2π)²
m负载质量
T(负载加速力矩)=J×β
J(丝杆)
mr²/2丝杆产生的惯量
mr²齿轮负载产生的惯量
看成齿轮上一质点受到力
垂直工况
F(摩擦力)=μmg
F(加速力)=ma
G(重力)=mg
F(总)=F(摩擦力)+F(加速力)+F(重力)
同步带模组
控制电机差异对比
伺服电机
三倍过载能力,一般额定转速3000,一般工况无脑给2倍安全系数K(经验值)
2倍安全系数源于惯量比30左右等价过来的
P(功率)=T(额定)×n(额定)/9550
在额定转速及以下时,扭矩是额定扭矩保持不变,是恒扭矩输出。
额定转速3000,也可设置成2000运转,可以选择较小减速机(可能少一级)
在超过额定转速时,扭矩下降,功率不变,是恒功率输出。
开环步进
无过载能力,启动力矩大,一般最大转速600选型计算
闭环步进
1.5倍短时过载,启动力矩大,一般最大转速1200选型计算
大树老师出过一张差异表格
电机功率选型注意事项 (所有电机通用)
电机功率计算出来很小的时候,它的其它未考虑的因素造成的阻力占比比较大电机功率越小的时候安全系数给的越大,5倍以上。电机功率越大的时候安全系数给的越小,1.1倍以上
电机轴选型参数
电机轴轴向载荷和径向载荷超过电机允许载荷(选型不合理)
大超载会断轴/小超载会损坏轴承
查电机轴径向,轴向允许载荷。
避免受到轴向和径向力
用东方马达做校核
减速器
电机输出轴与减速器输入轴采用联轴器抱死(减速器侧孔有顶丝可锁死联轴器)小功率范畴 电机输出轴与减速器输入轴用花键连接(大功率)
最大输出转矩取决于输出轴大小
选型要素
需求参数
1输出转速2输出转矩3功率4安装形式(机架、法兰、平面)5外壳尺寸6输出轴属性(轴径、轴长、键尺寸)
安全系数K
1温度(环境温度)2工作机(驱动工况+运行时长)3启动(频繁启停频率)
k最终安全系数三个相乘
各系数参照机械手册
减速机可传递的额定功率P=P(电机功率)*k(安全系数)
电机功率本身也是带了安全系数
减速器额定功率最好比电机功率大
因为K可能小于1
P(减速机功率)=T(额定允许力矩)×n(额定允许转速)]/9550
减速机功率
减速机选型功率
减速机选型可传递的额定功率P=P(电机功率)*k(三个相乘)
减速器选型额定功率最好比电机功率大
因为K可能小于1
P(减速机功率)=T(额定允许力矩)×n(额定允许转速)]/9550
减速机功率(本身属于无动力)
P(减速机功率)是由额定允许力矩与额定允许转速得出的可传递的功率能力
减速机选型前提至少其中一项
1、已知电机参数
减速机功率=电机功率×k(最终安全系数)
2、已知输出轴参数
输出轴转矩和转速
选型顺序
丝杆、电机预选(根据负载)
验证
根据电机选择减速机