伺服电机：齿轮齿条垂直负载的惯量计算问题

学峰_jsgOt

如图所示，设计一个类似上下滑动机构，

• 伺服电机选用400w电机 电机轴14mm ；
• 齿轮模数1.5 齿数24 基准圆直径36mm；
• 垂直方向负载30kg；
• 运动速度是1s 跑100多mm，齿条的节距是3.6mm，也就是说齿轮转1圈半就停止了。我感觉够呛能带动。
  

那么问题来了这种齿轮齿条的工作转矩和启动惯量是怎么计算的呢？关键是有个齿轮齿条蒙圈了。
请哪位大咖给贴个计算过程图啊，结果不重要，重要的是过程。




补充内容 (2017-12-16 11:35):
更正一下：1.5模的齒距應該是4.71，并不是3.6mm

冷月梧桐

我表示你带不动，电机需要刹车的来着
400W，按3000转，T=9550*0.4/3000=1.27n*m
齿轮分度圆半径r=M*Z/2=1.5*24/2=18mm
电机提升力F=T/r=70n
竖直使用G=mg=30x10=300n
建议：电机加一个1:10的减速机，电机理论出力可达到700N
其他不懂，欢迎拍砖

水水5

wll19821016 发表于 2019-9-19 12:25
请教大侠，计算气动扭矩的时候，所要求的电机气动时间是怎么确定的呢，无论是伺服还是步进，还是普通电机 ...

以伺服为例，其他的以伺服为参考，但是是否可调节要注意。
参考速度时间曲线，一般有三段，加速匀速减速。我理解你所指的启动时间即加速时间。以下论述以加速时间代替启动时间。我认为这样更贴切。

一般情况下，伺服电机的伺服驱动器会有一系列参数需要改动。例如台达的，有一个软件，电气工程师是在这个软件上，根据说明书指导，修改一些参数。最重要的一般是增益、电机型号、扭矩限制等。一般情况下，有一个加速时间，这个时间的单位是毫秒。默认是200。参考说明书，是这样定义的，达到3000r/min的时间，是0.2秒。这是电机的最大能力。这个数不能再小了。大部分伺服电机都是这样的。

如果经过机械工程师的设计计算，我不需要那么大的加速度。那么就要计算出这个加速度的值，折算成从零加速至3000转的时间，然后写入参数。例如1000.改完之后，就会发现电机的加速明显缓和了，冲击不那么大了。

从另一个角度看待这个问题。如果经过计算你减小了加速度，那么你需要的启动扭矩就可以减小一点。就可能可以选择一个小功率的电机。但是如果电机安装上之后，仍然按照0.2秒的加速度运行。那有可能会过载报警。因为启动扭矩过大。

我的这个认识也不一定完全正确，欢迎讨论。

zhouzhangjian

首先根据能量守恒定律算出直线运动部分的等效惯量 ?mv2=?Jω2 对于齿轮齿条齿条速度v=rω 带入求得J=mr2 惯量I=Jα α角加速度

勿扰意志

路过看看

xiaobing86203

建议楼主按如下计算 表格，考虑周全，各种工况都需要计算进去

quegfeng

这个主要克服就是重力啊，不是惯量。想想要提升30kg的重物，电机出力要多大。

张晓刚zxg

菜鸟学习了

青春给了谁.....

xiaobing86203 发表于 2017-12-15 20:38
建议楼主按如下计算 表格，考虑周全，各种工况都需要计算进去

谢谢大侠！学习了

青春给了谁.....

冷月梧桐 发表于 2017-12-15 20:36
我表示你带不动，电机需要刹车的来着
400W，按3000转，T=9550*0.4/3000=1.27n*m
齿轮分度圆半径r=M*Z/2=1 ...

大侠按照楼主的速度算出转速是60rpm

水水5

电机不动，齿条移动，其实齿条的惯量就是MR^2,
质量乘以半径的平方，质量是所有移动物体的质量，半径是带动齿条的齿轮的节圆半径。