伺服电机选型通用计算公式

伺服电机的选型计算方法伺服电机是一种应用于自动控制系统中的电动机，它具有高精度、高速度、高可靠性和高动态性等特点，广泛应用于工业自动化领域。

在进行伺服电机选型计算时，需要考虑以下几个方面：1.负载特性分析：首先需要对负载进行特性分析，包括负载的惯性矩、负载力矩和负载转矩等参数的测量和计算。

负载特性分析是伺服电机选型计算的基础，它直接影响到电机输出的动力和转速。

2.动力需求计算：在进行伺服电机选型计算时，需要考虑到所需的动力大小。

动力大小与负载的力矩和转速有关，可以通过下式计算：动力大小=负载力矩×负载转速动力大小的计算可以参考负载特性分析中得到的参数。

3.转矩需求计算：转矩需求是指伺服电机在运行过程中所需的最大转矩。

转矩需求可以通过下式计算：转矩需求=负载转矩+惯性转矩负载转矩和惯性转矩可以通过负载特性分析中得到的参数进行计算。

4.速度需求计算：速度需求是指伺服电机在运行过程中所需的最大转速。

速度需求可以通过下式计算：速度需求=负载转速+加速度×加速时间负载转速是伺服电机在运行过程中所需的最大转速，加速度是伺服电机在加速阶段的加速度大小，加速时间是加速阶段的时间。

5.动态性能计算：伺服电机的动态性能是指其快速响应的能力，包括动态转矩响应和动态速度响应。

动态性能的计算需要考虑到转矩和速度的波动范围，以及加速度和减速度的大小。

6.选型参数计算：在进行伺服电机选型计算时，还需要考虑到电机的额定功率、额定转矩、额定转速、额定电压和额定电流等参数。

这些参数可以通过上述计算得到，也可以通过伺服电机的性能曲线和规格表进行查询。

总之，伺服电机的选型计算方法需要综合考虑负载特性、动力需求、转矩需求、速度需求和动态性能等方面的因素。

同时，还需要根据具体的应用场景和要求进行合理的选型。

电机的选择：（1）电机扭矩的计算 负载扭矩是由于驱动系统的摩擦力和切削力所引起的可用下式表达： FL M =π2式中 M-----电动机轴转距；F------使机械部件沿直线方向移动所需的力；L------电动机转一圈（2πrad ）时，机械移动的距离2πM 是电动机以扭矩M 转一圈时电动机所作的功，而FL 是以F 力机械移动L 距离时所需的机械功。

实际机床上，由于存在传动效率和摩擦系数因素，滚珠丝杠克服外部载荷P 做等速运动所需力矩，应按下式计算：z z M h h F M B spSPao P K 211122⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=ηππ M 1-----等速运动时的驱动力矩(N.mm)π2hF spao K---双螺母滚珠丝杠的预紧力矩(N.mm) Fao------预紧力(N),通常预紧力取最大轴向工作载荷Fm ax的1/3，即F ao =31F m ax当F m ax 难于计算时，可采用F ao =(0.1~0.12))(N C a ； C a -----滚珠丝杠副的额定载荷，产品样本中可查：hsp-----丝杠导程(mm)；K--------滚珠丝杠预紧力矩系数，取0.1~0.2；P---------加在丝杠轴向的外部载荷(N),W F P μ+=； F---------作用于丝杠轴向的切削力(N)； W--------法向载荷(N),P W W 11+=；W 1-----移动部件重力(N),包括最大承载重力；P 1-------有夹板夹持时（如主轴箱）的夹板夹持力；μ --------导轨摩擦系数，粘贴聚四氟乙烯板的滑动导轨副09.0=μ，有润滑条件时，05.0~03.0=μ，直线滚动导轨004.0~003.0=μ；η1-------滚珠丝杠的效率，取0.90~0.95；MB----支撑轴承的摩擦力矩，即叫启动力矩(N.m),可以从滚珠丝杠专用轴承样本中得到，见表2-6（这里注意，双支撑轴承有M B 之和的问题）z 1--------齿轮1的齿数 z2--------齿轮2的齿数最后按满足下式的条件选择伺服电机M M s ≤1Ms-----伺服电机的额定转距（2）惯量匹配计算 为使伺服进给系统的进给执行部件具有快速相应能力，必须选用加速能力大的电动机，亦即能够快速响应的电机（如采用大惯量伺服电机），但又不能盲目追求大惯量，否则由于不能从分发挥其加速能力，会不经济的。

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1. 圆柱体转动惯量(齿轮、联轴节、丝杠、轴的转动惯量)82MD J =对于钢材：341032-⨯⨯=gLrD Jπ)(1078.0264s cm kgf L D ⋅⋅⨯-M-圆柱体质量(kg)； D-圆柱体直径(cm)；L-圆柱体长度或厚度(cm)； r-材料比重(gf /cm 3)。

2. 丝杠折算到马达轴上的转动惯量：DML2iJsJ =(kgf ·cm ·s 2) J s –丝杠转动惯量(kgf ·cm ·s 2)；i-降速比，12z z i =3. 工作台折算到丝杠上的转动惯量g w22⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=n v J π gw2s 2⎪⎭⎫ ⎝⎛=π (kgf ·cm ·s 2)v -工作台移动速度(cm/min)；n-丝杠转速(r/min)； w-工作台重量(kgf)；g-重力加速度，g = 980cm/s 2； s-丝杠螺距(cm)2. 丝杠传动时传动系统折算到驱轴上的总转动惯量：())s cm (kgf 2g w 122221⋅⋅⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=πs J J i J J S tJ 1-齿轮z 1及其轴的转动惯量； J 2-齿轮z 2的转动惯量(kgf ·cm ·s 2)； J s -丝杠转动惯量(kgf ·cm ·s 2)； s-丝杠螺距，(cm)； w-工件及工作台重量(kfg).5. 齿轮齿条传动时折算到小齿轮轴上的转动惯量2gw R J =(kgf ·cm ·s 2)R-齿轮分度圆半径(cm); w-工件及工作台重量(kgf)6. 齿轮齿条传动时传动系统折算到马达轴上的总转动惯量⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=2221g w 1R J i J J tJ 1，J 2-分别为Ⅰ轴，Ⅱ轴上齿轮的转动惯量(kgf ·cm·s 2)；R-齿轮z 分度圆半径(cm)；w-工件及工作台重量(kgf)。

伺服电机的选型和转动惯量的计算伺服电机是一种采用反馈控制系统的电机，常用于需要精确控制转动位置、速度和力矩的应用中。

选型和转动惯量的计算是为了确保电机能够满足系统的性能要求。

在进行伺服电机的选型时，需要考虑以下几个方面：1.负载特性：了解所需控制的负载类型，包括负载的惯性矩、负载对电机的回复要求等。

这些参数将对电机的性能和选型产生重要影响。

2.控制要求：了解所需控制的性能指标，包括位置精度、速度范围、加速度、力矩等。

这些参数将对电机的动态响应和控制能力产生重要影响。

3.环境条件：了解电机将运行的环境条件，包括温度、湿度、腐蚀性等。

这些条件将对电机的耐久性和可靠性产生重要影响。

4.使用寿命：了解电机的使用寿命要求，考虑使用寿命与成本之间的平衡。

基于以上要求，在伺服电机的选型中，我们可以通过以下几个步骤进行：步骤一：确定负载特性首先，需要对负载进行分析和测量，得到负载的特性参数，包括负载的惯性矩、负载对电机的回复要求等。

可以使用力矩传感器或测量设备来测量负载的特性。

步骤二：确定控制要求根据实际应用需求，确定所需的控制要求，包括位置精度、速度范围、加速度、力矩等。

可以根据系统的动态特性和控制性能要求，计算出所需的电机性能参数。

步骤三：选型电机根据负载特性和控制要求，选择适当的伺服电机。

可以根据电机供应商提供的产品目录、技术规格和性能曲线，进行比较和选择。

步骤四：计算转动惯量转动惯量是描述绕轴旋转运动的物体对转动的惯性程度的物理量。

对于伺服电机系统，转动惯量对于控制系统的动态响应和稳定性非常重要。

计算转动惯量的方法可以有多种，以下是其中一种常见的计算方法：1.将负载模型化为旋转惯性将负载视为固定于电机轴上的旋转质点，假设负载的转动惯量为J_l。

2.估算负载的转动惯量根据负载的形状和结构，可以使用以下公式估算负载的转动惯量：J_l=m*l^2其中，m为负载的质量，l为负载的一个特定距离。

3.计算电机和驱动部分的转动惯量电机和驱动部分的转动惯量可通过电机制造商提供的数据手册和技术规格进行查找。

伺服电机选型计算及案例
在进行伺服电机选型计算前，首先需要了解以下参数：
1.力矩要求：根据工作负载计算所需的最大输出力矩。

2.转速要求：根据工作过程中所需的最高转速确定。

3.加速度要求：根据工作过程中的速度变化率来计算。

4.环境条件：包括工作温度、工作湿度等环境因素。

下面以一个简单的案例为例，演示如何进行伺服电机选型计算。

案例：自动化生产线运行速度为60米/分钟，工作台上的工件质量为10千克，需要在0.5秒内从静止加速到最终速度并保持匀速运动。

根据这些要求，我们需要选用合适的伺服电机。

步骤1：计算所需的输出力矩。

根据牛顿第二定律，力矩（扭矩）等于质量乘以加速度。

加速度可以通过速度变化与时间的比值来计算。

加速度a = (60 m/min) / (0.5 s) = 120 m/min² = 2 m/s²
力矩T = (质量m) * (加速度a) = 10 kg * 2 m/s² = 20 Nm
所以我们需要选用至少能提供20Nm的输出力矩的伺服电机。

步骤2：计算所需的最高转速。

最高转速通常需要根据具体工作过程来确定。

在这个案例中，我们假设最高转速为3000 rpm（每分钟转数）。

步骤3：计算所需的加速度。

加速度已经在步骤1中计算过，为2m/s²。

步骤4：确定环境条件。

根据实际工作环境，确定伺服电机所需的环境参数，例如工作温度和湿度范围。

通过以上计算，我们得到了选型参数：输出力矩为20 Nm，最高转速为3000 rpm，加速度为2 m/s²。

伺服电机的选型和转动惯量的计算引言：伺服电机是一种能够实现精确定位和速度控制的电动机。

在自动化控制系统中，伺服电机广泛应用于机械装置的定位与运动控制，如机床、工业机械手臂、机器人等。

为了确保控制系统的性能和稳定性，正确选型和计算转动惯量是非常重要的。

一、伺服电机选型1.负载特性分析：首先需要对负载特性进行分析，包括负载的质量、摩擦系数、惯性矩等。

这些参数影响到伺服电机的选择，如电机的额定转矩等。

在分析负载特性时需要考虑静态特性和动态特性。

2.运行速度要求：根据系统的运行速度要求，选择电机的额定转速。

如果要求快速响应，需要选择具有较高转速的电机；如果要求大转矩输出，需要选择具有较大额定转矩的电机。

3.控制方式：根据系统的控制方式，选择合适的伺服电机。

常见的控制方式有位置控制、速度控制和力控制。

不同的控制方式对电机的性能要求也不同。

4.转矩和转速曲线：了解电机的转矩和转速曲线，可以帮助选择合适的伺服电机。

转矩曲线决定了电机能够产生的最大转矩，转速曲线决定了电机能够输出的最大转速。

5.电机功率：根据负载特性和运行速度要求，计算出所需的电机功率。

一般情况下，应选择稍大于所需功率的电机，以保证系统的可靠性和安全性。

6.品牌和价格：最后根据伺服电机的品牌和价格进行选择。

国际知名品牌的产品质量较高，但价格也较高。

可以根据实际需求和预算进行选择。

转动惯量是描述物体抗拒改变转动状态的特性。

在伺服电机的选型和控制系统设计中，转动惯量是一个重要的参数。

计算转动惯量的一般公式为：J=m*r^2其中，J是转动惯量，m是物体的质量，r是物体相对转轴的距离。

如果物体是一个均匀的圆盘或圆柱体，根据其几何形状可以通过以下公式计算转动惯量：J=1/2*m*r^2其中，m是物体的质量，r是物体的半径。

如果物体是由多个部分组成，可以通过将各部分的转动惯量相加得到整体的转动惯量。

在实际应用中，还需要考虑其他因素对转动惯量的影响，如内部零件的分布、负载的摩擦系数等。

伺服电机选型及负载转矩计算伺服电机是一种能够根据输入信号控制输出轴运动的电机。

它具有灵敏度高、响应速度快、精确度高等优点，广泛应用于工业生产线、机械设备、机器人等领域。

伺服电机的选型主要包括以下几个方面：1.转矩要求：伺服电机的转矩要求主要由负载的转矩决定。

在选型时需要确定负载的最大转矩和平均转矩，以确定伺服电机的额定转矩和峰值转矩。

2.转速要求：伺服电机的转速要求主要由负载的旋转速度决定。

在选型时需要确定负载的最大转速和平均转速，以确定伺服电机的额定转速和峰值转速。

3.加速度要求：伺服电机的加速度要求主要由负载的加速度决定。

在选型时需要确定负载的最大加速度和平均加速度，以确定伺服电机的额定加速度和峰值加速度。

4.精度要求：对于需要高精度运动的负载，伺服电机的精度要求较高。

在选型时需要考虑伺服电机的控制精度和重复定位精度等参数。

在实际选型时，可以根据负载和运动要求确定伺服电机的型号，并通过数据手册来验证选型是否符合要求。

一般来说，伺服电机的型号包括转矩、功率、转速和结构等参数。

负载转矩的计算是伺服电机选型的重要步骤之一、下面介绍一种常用的负载转矩计算方法。

1.静态负载转矩的计算：静态负载转矩是指在静止状态下所受到的负载力矩。

一般可以通过以下公式计算：M=F*R其中，M表示静态负载转矩，F表示负载力，R表示力臂的长度。

如果负载力可以被等效为多个力的叠加，则可以分别计算每个力的负载转矩，并将其叠加得到总的静态负载转矩。

2.动态负载转矩的计算：动态负载转矩是指在运动状态下所受到的惯性力矩和摩擦力矩的叠加。

动态负载转矩的计算可以通过以下公式进行：M=J*α+Ff*R其中，M表示动态负载转矩，J表示负载的转动惯量，α表示负载的角加速度，Ff表示负载所受到的摩擦力，R表示力臂的长度。

在实际计算中，需要考虑负载的惯性矩、摩擦力以及运动过程中可能产生的冲击力矩等因素，并将其叠加计算得到总的动态负载转矩。

负载转矩的计算是伺服电机选型的重要环节，它能够明确负载的要求，并为选型提供基础数据。

伺服电机选型计算公式下图所示是一种采用功率运算放大器LM675制成的伺服电动机控制电路，电动机采用直流伺服电动机。

从图可见，功率运算放大器LM675由15V 供电，15V电压经RP1加到运算放大器LM675的同相输入端，LM675的输出电压加到伺服电动机的输入端。

电动机上装有测速信号产生器，用于实时检测电动机的转速。

实际上测速信号产生器是一种发电机，它输出的电压与转速成正比。

测速信号产生器G输出的电压经分压电路后作为速度误差信号反馈到运算放大器的反相输入端。

速度指令电位器RP1设定的电压值经R1.R2分压后加到运算放大器的同相输入端，相当于基准电压。

伺服电动机的控制原理图伺服电动机用字母M表示伺服电动机，是驱动系统的动力之源。

运算放大器：用电路名称表示，即LM675，是伺服控制电路中的放大器件，为伺服电动机提供驱动电流。

速度指令电位器RP1：在电路中设定运算放大器的基准电压，即速度设定。

放大器增益调整电位器RP2：在电路中分别用于微调放大器的增益和速度反馈信号的大小。

当电动机的负载发生变动时，反馈到运算放大器反相输入端的电压也会发生变化，即电动机负载加重时，速度会降低，测速信号产生器的输出电压也会降低，使运算放大器反相输入端的电压降低，该电压与基准电压之差增加，运算放大器的输出电压增加。

反之，当负载变小、电动机速度增加时，测速信号产生器的输出电压上升，加到运算放大器反相输入端的反馈电压增加，该电压与基准电压之差减小，运算放大器的输出电压下降，会使电动机的速度随之下降，从而使转速能自动稳定在设定值。

伺服电机优点1、精度：实现了位置，速度和力矩的闭环控制；克服了步进电机失步的问题；2、转速：高速性能好，一般额定转速能达到2000～3000转；3、适应性：抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用；4、稳定：低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。

丝杆伺服电机选型计算
1.负载要求
负载要求是选型计算的首要考虑因素之一、负载包括工件的质量、摩擦力、惯性力等。

根据负载要求，可以计算出所需的最大扭矩。

最大扭矩的计算公式为：
最大扭矩=(重力力矩+摩擦力矩+加速度力矩)×安全系数
其中安全系数一般取1.5-2
2.速度要求
速度要求是选型计算的第二个重要因素。

速度要求可以根据工作环境和工作要求来确定。

根据速度要求，可以计算出所需的最大转速。

最大转速的计算公式为：
最大转速=工作行程/执行时间+额外增加的时间
其中额外增加的时间一般取10-20%。

3.加速度要求
加速度要求也是选型计算的重要因素之一、加速度要求可以根据工作要求和加速度时间来确定。

根据加速度要求，可以计算出所需的最大加速度。

最大加速度的计算公式为：
最大加速度=(最大速度-初始速度)/加速时间
4.环境条件
环境条件包括工作温度、湿度、振动等因素。

根据不同的环境条件，可以选择适合的保护等级的丝杆伺服电机。

在实际计算过程中，我们可以利用自动计算工具来完成丝杆伺服电机的选型计算。

自动计算工具可以根据输入的负载要求、速度要求、加速度要求等参数，自动计算出适合的丝杆伺服电机选型。

这样可以大大提高选型计算的效率和准确性。

总之，通过丝杆伺服电机选型计算，可以选择到适合的电机型号和参数，满足实际应用的需求。

自动计算工具可以帮助我们快速而准确地完成选型计算，提高工作效率。

在进行选型计算时，还需考虑到实际应用的要求和其他因素，以保证选型的准确性和可靠性。

伺服电机功率计算公式伺服电机的功率，应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电机在额定负载下运行。

选择时应注意以下两点：1、如果电机功率选得过小．就会出现“小马拉大车”现象，造成电机长期过载．使其绝缘因发热而损坏．甚至电机被烧毁。

2、如果电机功率选得过大．就会出现“大马拉小车”现象．其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利。

而且还会造成电能浪费。

要正确选择电机的功率，必须经过以下计算或比较：p=f*v /1000 (p=计算功率kw，f=所需拉力n，工作机线速度m/s)对于恒定负载连续工作方式，可按下式计算所需电机的功率：p1(kw)：p=p/n1n2式中n1为生产机械的效率；n2为电机的效率，即传动效率。

按上式求出的功率p1，不一定与产品功率相同。

因此．所选电机的额定功率应等于或稍大于计算所得的功率。

此外．最常用的是类比法来选择电机的功率。

所谓类比法。

就是与类似生产机械所用电机的功率进行对比。

具体做法是：了解本单位或附近其他单位的类似生产机械使用多大功率的电机，然后选用相近功率的电机进行试车。

试车的目的是验证所选电机与生产机械是否匹配。

验证的方法是：使电机带动生产机械运转，用钳形电流表测量电机的工作电流，将测得的电流与该电机铭牌上标出的额定电流进行对比。

如果电功机的实际工作电流与铭脾上标出的额定电流上下相差不大．则表明所选电机的功率合适。

如果电机的实际工作电流比铭牌上标出的额定电流低70％左右．则表明电机的功率选得过大，应调换功率较小的电机。

如果测得的电机工作电流比铭牌上标出的额定电流大40％以上．则表明电机的功率选得过小，应调换功率较大的电机。

实际上应该是考虑扭矩（转矩），电机功率和转矩计算公式。

即t = 9550p/n式中：p—功率，kw；n—电机的额定转速，r/min；t—转矩，nm。

电机的输出转矩一定要大于工作机械所需要的转矩，一般需要一个安全系数。

机械功率公式：p=txn/97500p:功率单位wt：转矩，单位克/㎝n:转速，单位r/min。

伺服电机选型计算公式1 引言现代机电行业中经常会碰到一些复杂的运动，这对电机的动力荷载有很大影响。

伺服驱动装置是许多机电系统的核心，因此，伺服电机的选择就变得尤为重要。

首先要选出满足给定负载要求的电动机，然后再从中按价格、重量、体积等技术经济指标选择最适合的电机。

设计时进给伺服电机的选择原则是：首先根据转矩－速度特性曲线检查负载转矩，加减速转矩是否满足要求，然后对负载惯量进行校合，对要求频繁起动、制动h的电机还应对其转矩均方根进行校合，这样选择出来的电机才能既满足要求，又可避免由于电机选择偏大而引起的问题。

本文主要叙述了针对VMC 750立式加工中心的功能要求和规格参数，对各轴的伺服电动机进行计算选择，确定FANUC伺服电动机的型号和规格大小，并给出数据表。

同时在论文中简述了各数据的计算公式以及数据计算例子。

让读者能够直观的了解VMC750的伺服电机的数据信息，并知道如何根据一台加工中心的功能要求和规格参数进行数据计算，来选择合适的伺服电机。

2.选择电动机时的必要计算在伺服电机选型计算当中其主要数据包括：负载/ 电机惯量比，加减速力矩，切削负载转矩，连续过载时间等几方面的内容，本节内容便为大家简述了以上重要数据的计算方式。

2．1 负载/ 电机惯量比正确设定惯量比参数是充分发挥机械及伺服系统最佳效能的前提，此点在要求高速高精度的系统上表现尤为突出，伺服系统参数的调整跟惯量比有很大的关系，若负载电机惯量比过大，伺服参数调整越趋边缘化，也越难调整，振动抑制能力也越差，所以控制易变得不稳定；在没有自适应调整的情况下，伺服系统的默认参数在1~3 倍负载电机惯量比下，系统会达到最佳工作状态，这样，就有了负载电机惯量比的问题，也就是我们一般所说的惯量匹配，如果电机惯量和负载惯量不匹配，就会出现电机惯量和负载惯量之间动量传递时发生较大的冲击；下面分析惯量匹配问题。

TM - TL = ( JM + JL ) α（1）式中，TM———电机所产生的转矩；TL———负载转矩；JM———电机转子的转动惯量；JL———负载的总转动惯量；α———角加速度。

首先要选出满足给定负载要求的电动机，然后再从中按价格、重量、体积等技术经济指标选择最适合的电机。

伺服电机的选型计算方法：
一、转速和编码器分辨率的确认。

二、电机轴上负载力矩的折算和加减速力矩的计算。

三、计算负载惯量，惯量的匹配，安川伺服电机为例，部分产品惯量匹配可达50倍，但实际越小越好，这样对精度和响应速度好。

四、再生电阻的计算和选择，对于伺服，一般2kw以上，要外配置。

五、电缆选择，编码器电缆双绞屏蔽的，对于安川伺服等日系产品绝对值编码器是6芯，增量式是4芯。

总结：
以上的选择方法只考虑到电机的动力问题，对于直线运动用速度，加速度和所需外力表示，对于旋转运动用角速度，角加速度和所需扭矩表示，它们均可以表示为时间的函数，与其他因素无关。

很显然。

电机的最大功率P电机，最大应大于工作负载所需的峰值功率P 峰值，但仅仅如此是不够的，物理意义上的功率包含扭矩和速度两部分，但在实际的传动机构中它们是受限制的。

用峰值，T峰值表示最大值或者峰值。

电机的最大速度决定了减速器减速比的上限，n上限= 峰值，最大/ 峰值，同样，电机的最大扭矩决定了减速比的下限，n下限=T峰值/T电机，最大，如果n下限大于n上限，选择的电机是不合适的。

反之，则可以通过对每种电机的广泛类比来确定上
下限之间可行的传动比范围。

只用峰值功率作为选择电机的原则是不充分的，而且传动比的准确计算非常繁琐。