來源：小牛機(jī)器人

電機(jī)在其固有頻率下運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生振蕩。當(dāng)然，其固有頻率會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于最大頻率，但是在安裝了機(jī)械設(shè)備后，整個(gè)系統(tǒng)的固有頻率就會(huì)發(fā)生改變，很有可能會(huì)出現(xiàn)在電機(jī)最大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，因此很可能會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定。另外，電機(jī)應(yīng)該盡量安裝在堅(jiān)硬的平臺(tái)上，否則額外的彈性可能會(huì)給電機(jī)帶來振顫。在裝配過程中需要注意以下條件：

①機(jī)械傳動(dòng)成分（齒輪箱、聯(lián)軸器、傳送帶等）；

②安裝平臺(tái)的硬度；

③電機(jī)根部與法蘭安裝的硬度；

④電機(jī)本身重量；

⑤負(fù)載量與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比；

⑥電機(jī)與機(jī)械系統(tǒng)的阻尼特性；

⑦安裝類型與位置（IM B14、IM V18/19、IM B35）；

⑧電機(jī)的重量分布，如軸高、軸長等。

選擇電機(jī)的基本原則

選擇電機(jī)時(shí)，有以下幾條基本原則。

（1）當(dāng)量匹配

系統(tǒng)要求精度由單位定位長度反饋回的脈沖數(shù)以及驅(qū)動(dòng)器的倍頻能力決定，即以下公式成立： 單位長度/（單位長度對(duì)應(yīng)脈沖數(shù)×驅(qū)動(dòng)器倍頻數(shù)）＜系統(tǒng)要求精度

（2）慣量匹配

由于負(fù)載的慣量與減速比都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，為此，選擇合適的減速比是優(yōu)化系統(tǒng)的關(guān)鍵。在選擇減速箱時(shí)，既要考慮到力矩的因素，也要考慮到慣量的匹配，通常認(rèn)為最佳的慣量比（折合到電機(jī)軸上的負(fù)載慣量/電機(jī)慣量）為1。當(dāng)慣量比小于4時(shí)，可以得到高性能的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。電機(jī)與負(fù)載的連接通常有軸連接器、齒輪箱、鏈條皮帶等方式，這種連接結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)二自由度系統(tǒng)，大慣量比會(huì)給系統(tǒng)帶來諧振。負(fù)載慣量與電機(jī)慣量比的影響如下圖所示。

負(fù)載慣量與電機(jī)慣量比的影響

避免慣性失配的方法之一是在允許的范圍內(nèi)提高齒輪比或滾珠間距，這樣做能夠減輕負(fù)載慣性對(duì)電機(jī)的影響。選擇電機(jī)的同時(shí)也要考慮選擇適當(dāng)?shù)凝X輪比和滾珠間距，當(dāng)然也不能忘記考慮電機(jī)的大小。

（3）力矩匹配

峰值力矩：由負(fù)載與電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和以及最大加速度決定。額定力矩：由負(fù)載與電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和以及應(yīng)用中的速度曲線決定。頻繁啟動(dòng)的伺服設(shè)備則需要更大輸出能力的電機(jī)。

（4）速度匹配

額定轉(zhuǎn)速：根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及速度的需求來確定。最大轉(zhuǎn)速：要充分考慮到電機(jī)最大轉(zhuǎn)速與輸出扭矩的關(guān)系，同時(shí)要保證最大轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離系統(tǒng)諧振點(diǎn)。

電機(jī)容量的計(jì)算步驟

電機(jī)容量的計(jì)算步驟如下。

①確定系統(tǒng)的控制要求：位置控制或速度控制。

②確定系統(tǒng)的技術(shù)要求：最大轉(zhuǎn)速、速度位置曲線。

③確定電機(jī)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與減速比。

④根據(jù)以下數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)械參數(shù)，包括負(fù)載慣量、負(fù)載平均力矩、峰值力矩，然后將所有力矩折合到電機(jī)側(cè)。電機(jī)的速度—扭矩曲線如下圖所示。

負(fù)載質(zhì)量。

驅(qū)動(dòng)輥的直徑。

摩擦力。

機(jī)械效率。

傳輸路徑。

最大速度。

最大加速度與最大減速度。

運(yùn)行停止周期。

⑤根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算電機(jī)的特征參數(shù)，選定電機(jī)并根據(jù)4個(gè)原則進(jìn)行檢驗(yàn)。

⑥驗(yàn)證溫升，確定其冷卻方式。

電機(jī)的速度—扭矩曲線

審核編輯：湯梓紅