伺服电机选型计算一般有以下步骤：
明确应用需求
- 运动模式
：确定是需要直线运动还是旋转运动，是点位控制、连续轨迹控制还是其他特定的运动模式。 - 精度要求
：包括位置精度、速度精度等，例如在数控机床中，可能要求位置精度达到 ±0.01mm，这对伺服电机的分辨率和控制精度有较高要求。 - 工作环境
：考虑温度、湿度、粉尘、振动等因素，如在高温环境下工作的伺服电机，需要选择具有耐高温性能的型号。
计算负载参数
- 负载扭矩
- 旋转负载
：根据转动惯量和角加速度计算，公式为，其中为负载扭矩，为转动惯量，为角加速度。 - 直线负载
：通过摩擦力、重力等计算，如水平直线运动时，，扭矩，其中为摩擦力，为摩擦系数，为负载质量，为重力加速度，为传动半径。
- 旋转负载
- 负载惯量
- 旋转部件
：对于圆柱体，转动惯量，其中为质量，为半径。 - 直线运动部件
：若通过丝杠传动，可将直线运动惯量转换为旋转运动惯量，，其中为直线运动部件质量，为丝杠导程。
- 旋转部件
确定电机参数
- 扭矩计算
- 加速扭矩
：，是总惯量，包括电机自身惯量和负载惯量，是角速度变化量，是加速时间。 - 运行扭矩
：根据负载在匀速运行时所需的扭矩确定，要考虑传动效率等因素。 - 安全系数
：一般取 1.2-1.5，终电机所需扭矩运 行 安 全 系 数
- 加速扭矩
- 速度计算
- 旋转运动
：根据负载所需的大转速（单位：rpm），电机转速传 动 比 - 直线运动
：由直线运动速度（单位：m/s）和传动机构参数计算，如通过丝杠传动时，。
- 旋转运动
- 惯量匹配
：一般要求负载惯量与电机惯量的比值在一定范围内，通常。
选择电机型号
- 根据扭矩、速度和惯量
：在伺服电机产品样本或选型软件中，查找满足计算所得扭矩、速度和惯量要求的电机型号。 - 其他性能指标
：如电机的分辨率、响应时间、过载能力等，例如在高速动态响应的应用中，需要选择响应时间短的电机。 - 通信接口与控制方式
：根据控制系统的要求，选择合适的通信接口（如 CANopen、EtherCAT 等）和控制方式（如位置控制、速度控制、转矩控制）。
实例练习:
已知:负载重量M=200kg，螺杆螺距PB=20mm螺杆直径DB=50mm，螺杆重量MB=40kg，摩擦系数μ=0.2，机械效率n=0.9负载移动速度V=30m/min，全程移动时间t=1.4s加减速时间t1=t3=0.2s，静止时间t4=0.3s。请选择满足负载需求的小功率伺服电机。
1.计算折算到电机轴上的负载惯量
重物折算到电机轴上的转动惯量
JW=M*(PB/2π)2
=200*(2/6.28)2
=20.29 kg.cm2
螺杆转动 惯量
JB=MB*DB2/8
=40*25/8
125 kg.cm2
总负载惯量
JL=JW+JB=145.29 kg.cm2
2.计算电机转速电机所需转速
N=V/PB
=30/0.02
= 1500rpm
3.计算电机驱动负载所需要的扭矩
克服摩擦力所需转矩
Tf=M*g*μ*PB/2π/η
=200*9.8*0.2*0.02/2π/0.9
= 1.387 N.m
重物加速时所需转矩
TA1=M*a*PB/2π/η
=200*(30/60/0.2)*0.02/2π/0.9
=1.769 N.m
螺杆加速时所需要转矩
TA2=JB*a/η=JB*(N*2π/60/t1)/η
=0.0125*(1500*6.28/60/0.2)/0.9
=10.903 N.m
加速所需总转矩
TA =TA1 +TA2 =12.672 N.m
另一种计算所需加速扭矩的方法
TA=2π*N*(JW+JB)/(60*t1)/η
=6.28*1500*0.014529/12/0.9
=12.672 N.m
计算瞬时大扭矩
加速扭矩Ta=TA+Tf=14.059 N.m
匀速扭矩Tb=Tf=1.387N.m
减速扭矩TC=TA-Tf=11.285 N.m
实效扭矩
Trms=sqrt[(Ta2*t1+Tb2*t2 +Tc2*t3)/(t1+t2+t3)]
= sqrt[(14.0592*0.2+1.3872*1 +11.2852*0.2)/(0.2+1+0.2)]
= sqrt[(39.531+1.924+25.47)/1.4]
= 6.914 N.m
4.选择伺服电机
伺服电机额定扭矩T>Tf且T>Trms
伺服电机大扭矩 Tmax>Tf +TA
后选定1MV3-23C15CB-U131X电机