关于惯量计算的亲身经历

桌前一盆花

  最近在忙着做伺服电机选型计算。

  上学时的物理科上，我都是在睡大觉。作业都是抄同学的。会考时是让别人给我传答案的。然后我就这样过来了。

  这几天，因为公司新来了一位领导，在做机械设计评审时，要求我们出局电机计算的详细步骤。于是，我就懵了。然后就是各种翻书，查资料，翻资料，打电话问等等。
  第一天，我计算出了需要的速度，需要的转速，然后计算出了扭矩。这些很简单的。

  需要的速度一般就是客户要求在多长时间内完成动作，然后根据行程就可以求出速度了。然后根据速度再套公式可以求出需要的转速。这里要注意单位换算。之前我也是不会这些公式的。后来也是找人问，上网查资料才慢慢的会的。当我会了之后，我才发现，这些都是初中课本上的知识。

  之后是计算加速度。这里就有一个问题，那就是计算加速度的加速时间。刚开始我按1秒来算。后来领导说太慢了。然后我又按0.2秒来算，领导又觉得太快了。说是这么快的加速度，成本太高了。后来就按照0.5秒来算了。算完发现，0.5秒加速度也不妥当，因为行程太短了。然后又按照0.2秒来算了。这样反反复复的，一天时间就过去了。

  这里重点说说第二天的事情。那就是关于电机惯量的计算。

  刚开始我听说惯量问题，自己也是一头雾水，甚至还有点害怕。因为之前面试时，面试官问我会不会计算惯量，我就不会。最终被刷下来啦。今天又面临了这个问题。觉得自己可能搞不好。

  这里要提到2个同事。A同事学历高，懂的多，有问题去问他，百分之八十能搞定。B同事技术能力不咋地，也不喜欢钻研，但是爱记笔记。有些东西有些公式他那里有，有些资料他那里也有，但是有一个地方出现了错误，他也没有能力改过来。有地方出现问题了，他也不知道该咋办。一些公式演变他也不会搞。就是这样的一个同事。

  刚开始我找的是A同事，在套入几个公式后，感觉很不理想。他后来看了一下我的机构（下面有简图），建议我把齿轮直径改成一样的。原来的直径是1比1.35的。直径一改，其它参数也会有变化的。只是我这个小白，没有在第一时间重新进行计算，于是就遇到各种数据不对劲。浪费了半天时间。后来A同事说，可能这个惯量还和减速机有关系。我想着，减速机要是1比1的话，应该影响不大，就先不管他了。

  下午我找到B同事，B同事就拿出他的笔记给了我一个公式截图（下图）我刚开始很高兴，还说他的公式很靠谱。但是仔细一看才发现，上下两个公式一摸一样。我去找B同事，B同事也是很纳闷，他说他当时就是记录一下，记录完就完事了，今天要不是我发现，他压根就不清楚。我听后瞬间头大。
  不过，B同事倒是给了一个提示，那就是要考虑减速机的因素，而且减速机对惯量的影响还是比较大的。

  后来我又翻书查资料，后来用了一个笨办法，就是将活动部分的重量添加到齿轮上，算出齿轮的惯量，然后再计算齿轮和电机之间的惯量。这里再次忽略了减速机的因素。结果还是相差很大。
  昨天下午，我又找到了很多公式。在各个公式中我才发现之前B同事给我的公式底档。我发现应该是另外一个公式（下图）之后就代入公式中的各项参数计算出了最终结果。这个时候B同事又冒出一句，机械效率百分之十。

  整个惯量计算让我累死了很多脑细胞。因为惯量有很多种情况，各种情况的惯量不一样。然后还有减速机的影响因素，机械效率的影响因素等。在这里有一点要注意，惯量和滑动摩擦系数没有关系。

  最后能够把结果计算出来，选择好电机，也是很让人欣慰了。这里，我突然觉得，要是当年的物理课好好学习的话，今天也不至于这么累吧。另外，平时还是要多多的积累，物理公式推导演变的也要多记记。这样对自己的以后会很方便。

  附上文件种说的各种图，欢迎行家来指教。

  已知负载10KG，移动机构重量10KG，减速比是1比20，齿轮直径是48MM.电机是100W的电机的惯量是0.035千克每平方厘米。

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不错

astro914

这是真实的体验，感同身受

昨日明月

去年的这个时候我也不会计算这些，因为要换工作了，我在网上找了些大学课程每天花时间把理论力学、材料力学、大学物理、高等数学等基础知识重新学习了一遍，现在遇到计算什么的都能够比较轻松应对。

-YUN-

你好，你后面自己补充的公式，还要进行单位换算吧，而且算上机械效率的话，应该时除以效率吧，因为效率小于1，折算到电机轴上的惯量应该更大，这样算出所需的扭矩才会偏大吧？

付帅邦

桌前一盆花 发表于 2023-2-9 13:15
额定扭矩匹配的情况下，伺服也会抖动吗？
最近遇到的问题是扭矩够了，速度也够了，惯量却差很多。这个咋 ...

伺服抖动很可能跟转动惯量配比太大有关系。伺服的增益参数不要使用默认值，要调小。就是让伺服电机慢悠悠的启动也可以解决问题（加减速时间会很长，可能超过总节拍时间的要求，要解决问题就要多尝试，机械工程师要跟电机工程师做朋友：））。

付帅邦

你这个问题很多人平时用不到。
负载可以统一转化成相对于电机的转动惯量，通过衡量它们之间的比值去精确横梁整个传动链的性能。转动惯量分为：电机转动惯量+减速机转动惯量+负载相对于电机的转动惯量（跟减速比密切相关）+传动路径上减速机和负载之外的其他活动部件相对于电机的转动惯量。（设计先决条件）电机转动惯量：其余转动惯量之和，这个值<1:7可以满足自动化生产线的要求，小于等于1可以满足机床的要求。

xueyeteng

桌前一盆花 发表于 2023-2-9 13:15
额定扭矩匹配的情况下，伺服也会抖动吗？
最近遇到的问题是扭矩够了，速度也够了，惯量却差很多。这个咋 ...

建议参考一下这个文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/140077731

惯量匹配不好就会出现抖动，如果你这个设计可以更改的话我建议你改改减速机的减速比，他对负载惯量的折算影响很大。我记得SEW伺服电机的选型手册里有关于惯量匹配校核的算例。

桌前一盆花

xueyeteng 发表于 2023-2-9 09:05
没太看懂，猜测是电机的惯量匹配问题。其实就是把负载的惯量折算到电机轴上，求出惯量比。符合要求就OK，否 ...

额定扭矩匹配的情况下，伺服也会抖动吗？
最近遇到的问题是扭矩够了，速度也够了，惯量却差很多。这个咋办？