电机选型设计案例
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小白进阶篇—电机选型案例集
目的：掌握不同电机在不同工况下的选型问题
课程内容：
1
，皮带输送线电机选型
设计要求：
20Kg 物料X 2
传送速度1m/s
加速时间0.15s
已知条件：
摩擦系数=0.2
机械效率=90%
滚子直径=200mm
1.计算功率
s rad mm s mm mm s m D V T P M N R F T N F F N N N s s m Kg s m K a m f F /102002/10002002/14.282843112131338015.0/120/102.0g 402
=∙∙=∙∙=∙=∙=∙=⨯==⨯+==+=⨯+⨯⨯=∙+=π
ππππ（辊筒辊筒辊筒
负载负载辊筒皮带拉力负载负载皮带拉力负载ωω
W
W W P K P KW r T P M N M N T mm s mm r n n i i T T W
s rad M N T P 3823829
.02862.1286.09550min /14409.1154.2815200/1000min /1440284/104.28==⨯=∙==∙=∙=∙==∙====⨯∙=∙=ηω电机实际电机电机电机负载电机传动比
负载电机辊筒负载负载校验：π
设计要求；
M=50Kg
运行速度1m/s
加速时间0.25s
直线导轨摩擦系数0.1
带轮直径100mm
[]
N s m Kg s s m Kg s m Kg a
m g m F 250/)25
.015010501.0(25.0/150/10501.02
2=∙⨯+⨯⨯=⨯+⨯⨯=∙+∙∙=μ负载
s
rad s rad mm s
mm s r mm
s mm D V T
P m N m N mm N R F T /20/2100/1000/100/10005.1205.0250
50250
=∙∙=∙=∙=∙=∙=⨯=⨯=∙=ππππ同步轮负载负载负载负载负载同步轮
负载负载ωω
方案一：选择18NM 的步进电机
W s r M N P W mm s mm M N P T P 4.11302min
/60min /600183602100/100018=⨯⨯∙==⨯∙⨯∙==∙=πππ无减速器
最大转速电机负载
电机电机
电机电机ωωω
方案二：加减速器
M N i T T NM i s s r r i ∙=∙===⨯=2085
.214
.3min /60/220min /600电机输出的步进电机力矩为考虑到频矩特性，取静为调试留出余量，取π
已知条件：
丝杠质量m=2Kg 负载+滑台质量M=20Kg 进给速度V=0.2m/s 丝杠导程5mm
丝杠公称16mm
加速时间0.2s
直线导轨摩擦系数0.1
传动机械效率0.9
步骤：
1.确定丝杠惯量
222g 64m 2
181mm K R D m J ∙=∙=∙=丝杠2.负载直线运动质量等价转动惯量22）π（导程负载P M J ∙=上式二级公式推导过程
ππ22212
1
2222P
w v
R
P R w v w v m J
w J v m =∙=∙∙=∙=∙2213)25(20mm kg kg J ∙=∙∙=π
负载2
2000077.076m kg mm kg J J J ∙=∙=+=负载丝杠总3.确定惯性矩
）
π（加速时间导程总惯性矩
t P v J T ∙∙∙=2公式推导：加速时间
角加速度角速度
加速时间角速度角加速度角加速度总惯性矩ππt P v P v w t w J
T ∙∙=∙==
∙=22βββm N s m s m m kg T ∙=∙∙∙∙=096.0)2.0005.02/2.0(
000076.02π惯性矩单位换算；
[]
[]
m N m N m
s m Kg s m Kg s m m m Kg T ∙=∙=∙∙=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡∙=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡∙∙∙∙∙∙=096.0096.0/096.0096.02.0005.022.0000077.022222π惯性矩4.直线摩擦里等价旋转扭矩
π
导程摩擦力2P mg T ∙∙=μ公式推导；
πππ导程摩擦力导程摩擦力导程
摩擦力222P mg T R
P mg R T R
P mg R T ∙==∙=μμμ[]
[][]
m N mm
N mm N mm N mm Kg s m s mm m Kg mm s m Kg P mg T ∙=∙=∙=∙***=∙∙***=⎦⎤⎢⎣⎡∙∙***=***=∙=016.09.159.152510201.0/2510201.02510201.025/10201.02222π
π
πππ导程摩擦力μ5.计算功率
、
、
W s rad m N P s
rad s rad s r s r r mm P v
w m N m N m N T T T w
T P 9.309
.0/251111.0/2.251/240/402/40/5200mm/s 112.0016.0096.0=*∙==∙=*===
∙=∙+∙=+=∙=ππ导程惯性矩摩擦力总总η
6.结论总结
2
2000076.0403m kg mm kg J J J ∙=∙=+=负载丝杠总m
N m N m N T T T ∙=∙+∙=+=28.1319.096.0惯性矩摩擦力总W s rad m N w T P 3579
.0/31461.79.0=*∙=∙=总min /2400min /60/40r s s r n =*=转速