电机选型计算原责

如果仅仅需要电机提供长时间单方向的动力输出,而且成本要低,就选普通感应电机;

如果需要频繁正反转,就选可逆电机;

如果还需要中途急停,就在可逆电机上加刹车(你所说的刹车电机); 如果要经常改变速度,就选调速电机;

如果要经常改变速度还要频繁正反转还要中途急停还要停得比较准确就选步进电机;

如果除了要实现上述要求还要求在高速低速恒扭矩还要实现和很多电机或系统等实现全自动控制还不怕贵,那就用伺服电机吧 1. 最大允许转矩：

在本产品系列中主要是对减速箱而言，减速箱的输出轴转矩随减速比的变化而变化，受材料、结构等多方面因素制约。减速箱最大允许转矩指在保证强度、使用寿命等正常工况下可能承受（或输出）的最大转矩。 2. 传动效率：

减速箱动力传递的效能。 3. 径向负载：

电机或减速箱输出轴在半径方向上的承受载荷。 4. 轴向负载：

电机或减速箱输出轴在轴向上的承受载荷。 5. 额定：

在保持正常温度下，电机能够安全运行的限度称为额定。 例如：额定输出、额定电压、额定频率、额定转速。

额定时间：额定输出下可正常连续运转的时间称为额定时间。 连续额定：在额定输出下，可连续使用时称为连续额定。

短时间额定：在指定的固定时间做额定输出运转时称为短时间额定。 6. 输出：

单位时间对外所做的功。

额定输出：电机在额定电压、额定频率下，连续稳定的输出额定转速、额定转矩。 7. 转矩：

起动转矩：电机起动时瞬间产生的转矩。

最大转矩：电机在一定电压、一定频率下可能输出的最大转矩。 额定转矩：电机在额定电压、额定频率下可连续输出的转矩。

静摩擦转矩：电磁制动、离合器制动等在停止状况下，为保持该状态时电机的输出转矩。

容许转矩：指电机运转时所能使用的最大转矩。该转矩受电机的额定转矩、温升以及组合的减速箱强度所限制。

8. 转速：

同步转速：电机的固定特性参数与电机的极数、使用电源的频率有关。 Ns=120f/P（r/min） Ns :同步转速（r/min） f :电源频率（Hz） p :电极极数 空载转速：标准电机、可逆电机在无负载时的转速（比同步转速低1～5％）。 额定转速：电机在额定工况下的转速（比同步转速低5～20％）。 转差率：转速的表示方式之一。 S=（Ns-N）/N （r/min） S :转差率

Ns :同步转速 （r/min）

N :任意负载时的转速 （r/min） 9. 停止过转量：

电机输出轴从切断电源的瞬间到完全停止时，因惯性继续旋转的圈数（或角度）。

10.制动力：

为使电机输出轴快速减速、制动停止，或使电机输出轴保持状态所施加于电机（转子）的力。

电磁制动电机的制动力等于额定转矩。 可逆电机的制动力等于10％的额定转矩。

第一轴电机的选择:

设大臂小臂手腕绕各自的质心的转动惯量分别为JG1、JG2、JG3，根据平行轴定

222理可得第一轴的等效转动惯量为J1= JG1JG2JG3ml11m2l2m3l3

其中，m1，m2，m3分别为大臂、小臂、手腕的估计质量，l1、l2、l3分别为各重心到第一关节的距离，其值大致为350mm、700mm、900mm，JG1  m1l12，

22，JG3m3l3，可忽略不计， JG2m2l222故J1=m1l12m2l2=600.352300.702400.92=54.45Kgm2 m3l3M1=J1=54.45Mw2.10=145.2Nm 0.2P=

=571.73W

，

选取三菱HF-MP73B型号交流伺服电机。额定功率7500W，额定转速3000带电磁制动器，减速比i=

3000nm= =150；选择上海伊那机电有限公司的

20nwRV-30-153-A-B型号的RV减速器。

第二轴电机的选择: 大臂进行俯仰运动时，当大臂、小臂及腕部出于水平位置时，所需的驱动力最大，所以应该按水平位置时来计算。大臂俯仰转速w=120回转力矩M=

+

=20.0

=2.10

表示惯性力矩，表示摩擦力矩

=G大臂L1G小臂L2=

=390Nm

==0.1390=39.00Nm

综上：考虑考虑到摩擦损失等因素，一般将M取得大些

M=+=1.1(39039)=471.9Nm

Mw471.92.10=1166W

0.85电机功率P=

=

选取三菱HF-SP121B型号交流伺服电机。额定功率1200W，额定转速1000带电磁制动器，减速比i=

，

1000nm= =50；选择上海伊那机电有限公司的

20nwRV-60-56-A-B型号的RV减速器。

第三轴电机的选择:

小臂进行俯仰运动时，当小臂及腕部出于水平位置时，所需的驱动力最大，所以应该按水平位置时来计算。小臂俯仰转速w=140回转力矩M=

+

=23.3

=2.44

表示惯性力矩，表示摩擦力矩

=GL=60100.2=120Nm

==0.1120=12.00Nm

综上：考虑考虑到摩擦损失等因素，一般将M取得大些 M=

+

=1.1 (12012)=145.2Nm

Mw145.22.44=386.5W

0.85电机功率P=

=

选取三菱HF-MP43B型号交流伺服电机。额定功率400W，额定转速3000带电磁制动器，减速比i=

，

3000nm= =128.8=130；选择上海伊那机电有限公司23.3nw的RV-15-128-A-B型号的RV减速器。

第四轴电机的选择:

手腕回转速度w=180回转力矩：M=

+

+

=30

=3.14

表示惯性力矩，表示摩擦力矩，表示偏心力矩

估计第四轴回转部分质量m=40kg 由：

=J，J=m

/8，D=0.10m(回转部分圆柱直径)

表示启动时间，取=0.3s，w为回转速度 得：

400.1023.14==0.53Nm

80.3=Ge=40100.01=40Nm，e表示偏心距离，取0.01m

==0.10.53=0.053Nm

综上：考虑到摩擦损失等因素，一般将M取得大些 M=1.1（

+

+

）=1.1（0.53+0.053+40）=44.7Nm

44.73.14=166W

0.85电机功率P=

Mw=

选取三菱HF-MP23B型号交流伺服电机。额定功率200W，额定转速3000带电磁制动器，减速比i=

，

nm3000==100；选择XB32-100型号的谐波减速器。 30nw第五轴电机的选择:

手腕进行俯仰运动时，当腕部出于水平位置时，所需的驱动力最大，所以应该按手腕在水平位置时来计算。手腕俯仰转速w=144回转力矩M=

+

=24

=2.51

表示惯性力矩，表示摩擦力矩

=GL=20100.10=20Nm

==0.120=2.00Nm

综上：考虑考虑到摩擦损失等因素，一般将M取得大些 M=

+

=1.1 (202)=24.2Nm

Mw24.22.51=71.5W

0.85电机功率P=

=

选取三菱HF-MP13B型号交流伺服电机。额定功率100W，额定转速3000带电磁制动器，减速比i=第六轴电机的选择: 手腕回转速度w=285回转力矩：M=

+

+=42.62

=4.97

，

3000nm= =125；选择XB25-125型号的谐波减速器。

24nw表示惯性力矩，表示摩擦力矩，表示偏心力矩

估计第六轴回转部分质量m=12kg 由：

=J，J=m

/8，D=0.06m(回转部分圆柱直径)

表示启动时间，取=0.3s，w为回转速度 得：

120.0624.97==0.09Nm

80.3=Ge=12100.015=1.8Nm，e表示偏心距离，取0.015m

==0.10.10=0.01Nm

综上：考虑到摩擦损失等因素，一般将M取得大些

M=1.1（++）=1.1（0.091.80.009）=2.1Nm

2.14.97=12.28Nm 0.85电机功率P=

Mw=

选取三菱HF-MP053型号交流伺服电机。额定功率50W，额定转速3000不带电磁制动器，减速比i=

，

3000nm= =63；选择XB25-63型号的谐波减速器。 42.26nw

选用计算 在电机、减速箱的选型中，首先要确认负载的工况。在此基础上对负载进行计算，从而确定所需配套的电机、减速箱型号，进而可以根据安装要求确定电机、减速箱的安装结构形式。 1. 皮带输送的负载计算 负载功率：

2. 缠绕升降： 负载功率：

3.水平牵引： 负载功率：

4. 回转体驱动： 负载功率：

类 型 盘状

GD2（回转惯量计算） 管状 球体 立方体 圆柱 绕一端旋转 绕平行轴旋转 水平运动 垂直运动 齿轮减速 选型举例：

①皮带轮机构 AC电机时：

此为在输送带驱动机构上使用标准电机时的选定例。 须按下述要求规格来选用电机。(要求规格及机构规格)

皮带与工作物的总重量••••••• m1=20kg 滑动面的摩擦系数•••••••••••μ=0.3 滚轮的直径••••••••••••D =100mm 滚轮的重量••••••••••••• m2=1kg 皮带•滚轮的效率•••••••••• η = 0.9 皮带的速度•••••••• V = 140mm/s±10% 电机电源•••••••••••单相110V60Hz 工作时间••••••••••• 1天8小时运转

②决定减速箱的减速比： 减速比输出轴转速：NG=(V•60)/(π•D)=((140±14)×60)/(π×100)=26.7±2.7[r/min]

因电机（4极）在60Hz时的额定转速为1450~1550r/min，所以应选择在此范围内的减速比i=60。 减速箱的减速比i为：i=(1450~1550)/NG=(1450~1550)/(26.7±2.7)=49.3~64.6

计算必要转矩：

输送带起动时所需的转矩为最大。先计算起动时的必要转矩。 滑动部的摩擦力F，

F=μm·g=0.3×20×9.807=58.8[N]

负载转矩TL=F·D/2·η+(58.8×100×10-3)/(2×0.9)=3.27[N·m]

此负载转矩为减速箱输出轴的数值，因此需换算成电机输出轴的数值。 电机输出轴的必要转矩TM

TM=TL/i·ηG=3.27/(60×0.66)=0.0826[N·m]=82.6[mN·m] （减速箱的传导效率ηG=0.66）

按使用电源电压波动（220V±10%）等角度考虑，设定安全率为2倍。 82.6×2≈165[mN·m]

起动转矩为165mN·m以上的电机，可参阅标准电机型号/性能表来选择。 电机：90YS40GV22，再选用可与90YS40GV22组合的减速箱90GK60H。 ④确认负载惯性惯量：

皮带·工作物的惯性惯量Jm1=m1×(π×D/ 2π)2

=20×(π×100×10-3/2π)2 =500×10-4[kg·m2] 滚轮的惯性惯量Jm2=1/8×m2×D2

=1/8×1×(100×10-3)2 =12.5×10-4[kg·m2]

减速箱输出轴的全负载惯性惯量

J=500×10-4+12.5×10-4×2=525×10-4[kg·m2]

此处90GK60H的容许负载惯性惯量请参阅前述数据。

JG=0.75×10-4×602=2700×10-4[kg·m2]

因J＞JG，即负载惯性惯量为容许值以下，故可以使用。且所选用的电机额定转矩为260mN·m，较实际负载转矩为大，因此电机能以比额定转速更快的转速运转。

再依据无负载时的转速（约1750r/min）来计算皮带的速度，确认所选制品是否符合规格要求。

以上确认结果为均能满足规格要求。

V=(NM · π ·D)/60·i=(1750×π×100)/(60×60)=152.7[mm/s]

（电机转速NM）

综上所述，对负载工况的分析、负载计算，是选用电机、减速箱的基础。有

关详细的计算可参阅《机械设计手册》中相关章节。

通过负载计算，装配中应该注意的事项，总体是寄予用户合理、安全可靠的选择本系列产品。这只是选型与安装的过程，有关控制回路的接线与整机的配套使用，请参阅相关部分。