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毕设过程小记—直流减速步进电机选型计算

发布时间:2023-12-20  来源:infocn@fun88angel.com   浏览 1次

  。在查阅有关的资料后,我对于电机大概怎么个选型计算也有了些许认识(以前选电机都是问商家某款电机能否带动xxkg的小车...),此文便将的。(看过我工训系列文章的小伙伴,也能够准确的通过此文的计算过程,选择比较适合的电机)

  小车车的总质量M、小车的最大移动速度v、车轮的半径R、车轮滚动阻力系数μ、物理运动效率η。

  有了前面的已知条件,我们就能直接套用公式计算小车受到的摩擦阻力、电机所需转矩、电机所需功率咯。

  根据我们上一步确定的三个重要参数,我们就能够直接进行具体电机的选型啦。这里我们先直接参考下面的电机参数表格,进行具体电机的选型示范。

  减速比90:1 100:1 30w和40w电机、减速比75:1的40w电机。这几款电机都能同时满足转矩、转速、功率要求,选哪一款都可以。

  应部分网友找不到有参数表格的电机,我这里添加一点直流减速电机的tb链接。只有多搜几个类似的电机,tb的搜索算法才会推送你想要的商品链接。 不然搜直流减速电机,可能推一堆工业用的大型电机。

  3)根据参数表选型:去淘宝找电机参数表(步进电机转速一般在1000rpm以下,参数表中无转速,控制脉冲频率越高,其转速越快)

  根据上述三步骤,基本上就能够解决直流减速电机or步进电机的选型问题。实际选型过程实际上也是设计过程,已知条件都要自己确定,故我对上述三个步骤进行一些必要的补充说明。

  在进行移动小车的设计时,已知条件往往只有载重、整体尺寸限制,车轮大小等都是要求我们自己确定的。而已知条件确定的过程也很简单(当然,供电电压&控制需求这里没有谈及,后续文章会提及):

  这里考虑的传动效率通常为电机输出轴与联轴器、轴承座、齿轮啮合传动、带传动、链传动等等之间的效率损失。查标准的手册,大多数都是0.96、0.97、0.98什么的,如果要求不高,自己看着随便取一个就行。

  然而,TB商品详情找到的电机参数列表中,可能的单位有Nm、Kg.m、kgf.cm、gf.cm、Kg.cm、g.cm等等,只关注数值大小可不行!

  kg是质量的单位,kgf是力的单位。1kgf 即1千克力,指的是1千克的物体所受的重力。千克力的符号为:kgf、kg、kp。有1 Nm = 0.98 Kgf.m。

  综上,我们大家可以得到三个主要单位:gf.cm、kgf.cm、Nm,其换算关系可以借鉴下图。

  最近接了一个知友的付费咨询,询问了有关于步进电机的选型计算过程。步进电机的选型与前面的直流减速电机稍有不同,步进电机是脉冲控制的,其控制线步进电机);而直流减速电机一般只有两根电源线(一正一负),给点就开始转动。步进电机选型主要考虑两个参数:

  步进电机常见型号有28/42/57/86等,数字大小代表着步进电机尺寸的大小,比如42步进电机,其垂直输出轴的截面尺寸即为42*42mm。同时,步进电机的功率,无需考虑太多,直接通过选则前述不相同的型号的步进电机即可。我们在TB上搜索步进电机,其产品详情里面的参数表中,主要的参数有“转矩、转速、输出轴径”等,一般都没有功率字样。

  步距角,也就是给步进电机一个脉冲时,步进电机的输出轴转过的角度,一般为1.8°。即,控制器给步进电机发送一个脉冲,步进电机的输出轴将转动1.8°,而要让步进电机转一圈,就需发送 360/1.8=200个脉冲。当然,如果选用的步进电机是用于驱动小车车轮旋转子类,就没必要考虑步距角这个参数啦。此外,就算选用的步进电机步距角为1.8°,也能借助步进电机驱动器,将步距角进行8、16、32等细分,实现更精细的控制。

  相较于步距角的选择,步进电机转矩的计算更重要。而前面的文章的主要内容中,电机转矩的计算只考虑了摩擦力矩,并未考虑惯性力距。为此,这里做出适当的内容补充。

  前面进行的转矩计算,先计算了小车车轮的摩擦力,然后再套用力矩公式计算电机所需的转矩。该种计算方式忽略了车轮的惯性力距对电机的阻碍影响。当电机转动时,他是带着轮子转动的,而轮子本身是有一定的质量的。当电机加速或减速时,轮子的质量会对电机产生一个惯性力,这个惯性力会对电机输出轴产生一个惯性力矩。

  所以,想要更加准确的进行电机转矩的计算,可以将惯性力距的计算考虑进去。我这里偷个懒,直接甩图,能够准确的通过图中公式进行计算。


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