文档介绍：机电装备伺服系统的动力设计——伺服电机的选择机电装备伺服系统的动力设计——伺服电机的选择机电一体化系统必须是由计算机控制的伺服系统。一、惯量匹配二、容量匹配三、速度匹配四、伺服电机选择实例机电装备伺服系统的动力设计——伺服电机的选择机电装备伺服系统的动力设计——伺服电机的选择 1 等效负载惯量 J的计算旋转与直线运动的机械惯量,按照能量守恒定律, 通过等效换算,均可用转动惯量来表示, 即伺服系统中运动物体的惯量折算到驱动轴上的等效转动惯量。一、惯量匹配一、惯量匹配 1 等效负载惯量 J的计算(1) 联动回转体的转动惯量在机电系统中,经常用齿轮副、皮带轮及其它回转运动的零件来传动,传动时要进行加速、减速、停止等控制, 一般情况下,电机轴为控制轴,因此,整个装置的转动惯量要换算到电机轴上。当选用其它轴作为控制轴时,应对特定的轴求等效转动惯量,计算方法相同。轴1 为电机轴, 轴2 为齿轮轴,转速分别为 n 1 和 n 2 ; 轴 1 、小齿轮和电机转子对轴 1 的转动惯量为 J 1 , 轴 2和大齿轮对轴 2的转动惯量为 J 2 。一、惯量匹配一、惯量匹配 1 等效负载惯量 J的计算(1) 联动回转体的转动惯量回转运动的动能为 2 1 1 1 J 2 1 E ??控制轴为轴 1 ,将轴 2的转动惯量换算到对轴 1的转动惯量时, 根据能量守恒定理有 2 2 2 2 J 2 1 E ?? 2 2 2 2 2 1 1 2 2 2 2 2 1 2 2 1 1 1 1J |J |2 2 |J | =J =J n n ? ????( ) ( ) 一、惯量匹配一、惯量匹配 1 等效负载惯量 J的计算(1) 联动回转体的转动惯量上式中轴 2对轴 l的等效转动惯量推广到一般多轴传动系统,设各轴的转速分别为 n 1,n 2,…, n k ,轴的转动惯量分别为 J 1,J 2,…,J K ,所有轴对轴 1的等效转动惯量为?? 2 2 2 2 3 2 1 2 3 1 1 1 1 1 k j k k j j k n n n n J J J J J J n n n n ?? ?? ? ?? ??? ? ???????? ?? ? ?? ??? ? ?? ??? ??一、惯量匹配一、惯量匹配 1 等效负载惯量 J的计算(2) 直线运动物体的等效转动惯量在机电系统中,机械装置不仅有作回转运动的部分,还有作直线运动的部分。转动惯量虽然是对回转运动提出的概念,但从本质上说是表示惯性的量,直线运动也是有惯性的, 所以通过适当变换也可以借用转动惯量表示它的惯性。一、惯量匹配一、惯量匹配 1 等效负载惯量 J的计算(2) 直线运动物体的等效转动惯量图示伺服电机通过丝杠驱动进给工作台,求该工作台对特定控制轴(如电机轴)的等效转动惯量。设 m为工作台质量, v为工作台的移动速度, [ J m ] 为 m 对电机轴的等效转动惯量, n为电机轴的转速(r/min )。直线运动工作台的动能为 2 2 1 mV E ?将此能量转换成电机轴回转运动的能量,根据能量守恒定理得?? 2 2 2 900 n mV J m ?????? 2 2 2 60 2 2 1 2 1 2 1 ????????? n J J mV E m m ??一、惯量匹配一、惯量匹配 1 等效负载惯量 J的计算(2) 直线运动物体的等效转动惯量推广到一般情况, 设 k个直线运动的物体,由一个轴驱动,各物体的质量分别为 m 1,m 2,…, m k ,各物体的速度分别为 v 1,v 2,…, v k ,控制的转速为 n 1 , 则对控制轴的等效转动惯量为???????????????????????????????????????????????????? k j j j k k n V m n V m n V m n V m J 1 2 1 2 2 1 2 1 2 3 2 1 1 1 2 1 900 900 ??一、惯量匹配一、惯量匹配 1 等效负载惯量 J的计算 3 .回转和直线联动装置的等效转动惯量综合以上两种情况得到回转一直线运动装置的等效转动惯量。????????????????????????? k j i j j k j i j j n V m n n J J 1 2 2 1 2 1 900 ? k —构成装置的回转轴的个数; k′—构成装置的直线运动部件的个数; n i