機器設(shè)計中伺服電機及驅(qū)動器的選型

內(nèi)容概要

　　在當前的機器設(shè)計中，我們面臨著提高效率，節(jié)能降耗，可靠穩(wěn)定和降低成本的挑戰(zhàn)。如何正確地選擇驅(qū)動器和伺服電機成為設(shè)計機器是否能夠達到工藝要求，同時滿足最佳能量匹配的重要因素。本書從機械、運動理論入手，分析了組成機器的各種常用部件的傳動特性，力和力矩，慣量計算方法。闡述了滿足機器性能后的電機穩(wěn)定工作規(guī)則及最佳配置規(guī)則，并以案例方式示教了采用手工計算選型和軟件選型的方法。
　　本書對機器及機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程師有很好的參考作用，對從事運動控制產(chǎn)品應(yīng)用和銷售的工程師也有很好的指導作用，也可作為機電一體化專業(yè)大學生或研究生的教學參考書。

作者簡介

作者：（美國）金蒙恩（Meng King） 李幼涵

書籍目錄

序
Preface
前言
第1章　概述
　1.1運動中的選型——為什么?
　1.2驅(qū)動的變比
　1.3慣量
　1.4驅(qū)動轉(zhuǎn)矩
　1.5穩(wěn)定性
　1.6驅(qū)動的分辨率及剛性
　1.7占空比
　1.8伺服選型的程序
第2章　基本運動的選型概念
　2.1直線運動
　2.2旋轉(zhuǎn) (角度) 運動
　2.3旋轉(zhuǎn)與直線運動的關(guān)系
　2.4直線力，能量與功率
　2.5旋轉(zhuǎn)力，能量與功率
　2.6摩擦力與阻力
　2.6.1黏滯摩擦力
　2.6.2靜摩擦力
　2.6.3反作用力
　2.6.4摩擦系數(shù)
第3章　計算慣量和力矩
　3.1慣量定義
　3.2基本慣量計算公式
　3.3圓柱體
　3.3.1實心矩形塊
　3.3.2實心圓柱體
　3.3.3中空圓柱體 (厚壁)
　3.3.4中空圓柱體 (薄壁)
　3.3.5杠桿 (搖桿) 臂
　3.3.6普通傳送輥
　3.4機械部件和它們的轉(zhuǎn)矩與慣量
　3.4.1機械部件的分類及單位的轉(zhuǎn)換
　3.4.2常用機械部件
　3.4.3聯(lián)軸器
　3.4.4輪盤
　3.4.5轉(zhuǎn)臺
　3.4.6收放卷機器——輥筒
　3.4.7帶式傳動機構(gòu)
　3.4.8帶式傳送機構(gòu)
　3.4.9齒條和齒輪
　3.4.10絲杠
　3.4.11直線執(zhí)行器
　3.4.12齒輪傳動
　3.4.13變速箱（減速機）
　3.5平均速度與均方根轉(zhuǎn)矩
　3.6最優(yōu)傳動比率
　3.6.1什么是最優(yōu)傳動比率
　3.6.2慣量小結(jié)
第4章　運動曲線——速度和力矩
　4.1運動曲線概述
　4.2典型運動曲線
　4.2.1三角形運動曲線
　4.2.2梯形運動曲線
　4.2.3三角形運動曲線與梯形運動曲線的比較
　4.3梯形曲線與三角形曲線的分析
　4.3.1最大速度與平均速度
　4.3.2加速度與加速時間
　4.3.3均方根轉(zhuǎn)矩分析
　4.4速度曲線小結(jié)
　4.5S運動曲線
　4.6相關(guān)規(guī)則
第5章　選型案例
　5.1案例1——工作轉(zhuǎn)臺
　5.1.1沒有減速機的傳動結(jié)構(gòu)
　5.1.2有減速機的傳動結(jié)構(gòu)
　5.2案例2——絲杠
　5.2.1絲杠數(shù)據(jù)
　5.2.2速度曲線
　5.2.3如何達到131r/min的轉(zhuǎn)速
　5.2.4選擇電機
　5.3案例3——傳送帶，齒輪箱以及帶式傳動輪
　5.3.1計算慣量、轉(zhuǎn)矩和速度
　5.3.2能量需求
　5.3.3Schneider Sizer運行結(jié)果
第6章　相關(guān)題目綜述
　6.1通過其他的方法選型
　6.1.1負載與電機慣量匹配
　6.1.2負載與電機功效匹配
　6.2慣量匹配的重要性
　6.2.1什么是正確的慣量匹配
　6.2.2正確的慣量匹配
　6.3功效
　6.3.1如何推導功效方程
　6.3.2另外一種表示功效的方法
　6.3.3按照功效的選型
　6.4能量提供
　6.5供電選擇的方法
　6.6再生能量
　6.6.1什么時候發(fā)生再生能量
　6.6.2通用驅(qū)動器制動（再生）電阻的選擇
　6.6.3施耐德驅(qū)動器制動（再生）電阻的選擇
　6.6.4通用驅(qū)動器制動（再生）電阻選擇的案例
　6.6.5施耐德驅(qū)動器制動（再生）電阻選擇的案例
　6.6.6未知驅(qū)動器的能量吸收能力
　6.6.7更詳細地分析再生能量
　6.7機械共振
　　

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：    1.1 運動中的選型——為什么？ “能效”在當前是一個非常流行的詞語，我們世界中的各項工作都在時刻準備著“節(jié)能增效”。施耐德電氣公司在這一方面是一個領(lǐng)軍者，為了顯示我們的決心，我們?yōu)閱T工設(shè)置了這樣的課程。 如今，許多的電機其實是大馬拉小車，超強的運動轉(zhuǎn)矩常常大于機械的實際要求。一般來說，人們更偏好選擇大尺寸，大尺寸往往也意味著大功率，我們希望本書中的闡述有助于化解這種思維定勢。 作為驅(qū)動裝置，有一些理由讓我們選擇大尺寸的電機，如： 1）機器的要求是不確定的。 2）對于銷售而言——電機越大，賺得的錢就越多。 3）可用性——大尺寸的電機可以使用很多年。 雖然過大的電機是不可取的。但是，如果功率不夠，那么它所產(chǎn)生的問題也會更多。小型的電機是沒有辦法正確驅(qū)動或者移動負載的。甚至，最后可能會面臨電機燒毀的麻煩。 根據(jù)美國能源部估計，在美國大約有80％的電機尺寸都過大。 怎樣讓伺服驅(qū)動和電機與工業(yè)機器的性能相匹配，成為一個非常重要的問題。在工業(yè)應(yīng)用中，選擇伺服意味著在應(yīng)用中選擇合適的驅(qū)動器和電機。其選擇的標準是基于提供足夠的推力和穩(wěn)定的伺服驅(qū)動器。選擇一個伺服驅(qū)動的方法可以是由選型軟件建立的選型方案組成。在典型的情況下，一臺機器的設(shè)計者要選擇一個驅(qū)動器，使得一臺機器能夠在其最大的生產(chǎn)力下運行，以下的內(nèi)容都是為了實現(xiàn)這一目標而要加以考慮的。 1.2 驅(qū)動的變比 滑臺機（就像滾珠絲杠或螺旋導桿）的導程和傳動比必須選擇與電機額定轉(zhuǎn)速下的機器軸最大進給率相匹配。在變比的選擇上，機器的滑動推力是和傳動比有關(guān)的。電機的轉(zhuǎn)速必須下降至機器的轉(zhuǎn)速。此外，折合到電機的負載慣量是按傳動比的平方減少的。

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