伺服电机&滚珠丝杆选型计算

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机械工程文萃-1-2024年03月16日星期六

--正文--

我们在设计中经常使用伺服电机搭配丝杆，同步带，齿轮，齿轮齿条等进行传动设计，因此了解一些计算公式对于做设计非常有帮助；

具体案例来源于选型目录；

案例工况分析如下：负载，速度，丝杆，速度，具体参考如下：

1 惯量的计算：

包含丝杆的惯量，负载的惯量，联轴器惯量厂商目录上面是有提供，直接拿来加上去即可；

如上介绍了惯量的计算，惯量比的比值估算，可以预选电机进行估算比较；

具体的惯量比需要看你的运动场合来选择；

2 计算速度，计算转矩，需要扎实的电机理论公式基础，充分理解电机的转换公式；

注意转速的转换公式：N=移动最高速度/丝杆导程，直接记住此公式，后续转换时清晰明了；

3 确认最大的转矩；

在具体的案例设计中，转矩的安全系数可以放2倍~3倍等，因为伺服电机有过载能力；

4 安全系数：

安全系数是对实际工作条件与理论设计值之间差异的量化表达，用于确保系统在遇到异常情况时仍能正常运行；公众号《机械工程文萃》，工程师的加油站！

对于转矩而言，安全系数反映了电机在承受额外负载时的能力；

一般来说，将转矩的安全系数设定为2倍或3倍是常见的做法。这样的设定基于以下考虑：

4.1 电机过载能力：伺服电机具有一定的过载能力，这意味着它可以在短时间内承受超过额定转矩的负载。通过设定较高的安全系数，可以确保电机在遇到瞬时过载时仍能保持稳定运行；

4.2 系统稳定性：较高的安全系数有助于提升整个系统的稳定性。在负载波动较大的应用场景中，较大的安全系数可以减小因负载变化导致的性能波动，从而保持系统的稳定运行；

4.3 设备耐用性：通过设定合适的安全系数，可以延长设备的使用寿命。在长期运行过程中，电机可能会受到磨损和疲劳的影响；

需要注意的是，安全系数并非越大越好；

过高的安全系数可能导致设备成本增加、系统效率降低等问题,因此，在案例设计中，应根据实际情况和需求进行合理选择;

5 案例介绍：

5.1 在模型观察和设备特点总结的过程中，熟知各种惯量比和转矩公式等关键参数是非常关键的;

这些参数直接影响到设备的性能、稳定性以及工作效率。通过深入理解和掌握这些参数，能够更准确地评估设备的性能，并为其在不同场合的应用提供有力的支持;

对于竖直运动设备，强调了添加刹车的重要性.这确实是一个关键的安全措施;

在断电或其他紧急情况下，刹车能够迅速停止设备的运动，防止因重力作用导致的掉落，从而保护电机和整个系统的安全;

自动锁螺丝机Z轴

5.2 伺服电机的应用:

自动锁螺丝机X/Y/Z轴

END