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機械社區(qū)

標題: 關(guān)于慣量計算的親身經(jīng)歷 [打印本頁]

作者: 桌前一盆花 時間: 2023-2-3 12:31
標題: 關(guān)于慣量計算的親身經(jīng)歷
  最近在忙著做伺服電機選型計算。

  上學(xué)時的物理科上，我都是在睡大覺。作業(yè)都是抄同學(xué)的。會考時是讓別人給我傳答案的。然后我就這樣過來了。

  這幾天，因為公司新來了一位領(lǐng)導(dǎo)，在做機械設(shè)計評審時，要求我們出局電機計算的詳細步驟。于是，我就懵了。然后就是各種翻書，查資料，翻資料，打電話問等等。
  第一天，我計算出了需要的速度，需要的轉(zhuǎn)速，然后計算出了扭矩。這些很簡單的。

  需要的速度一般就是客戶要求在多長時間內(nèi)完成動作，然后根據(jù)行程就可以求出速度了。然后根據(jù)速度再套公式可以求出需要的轉(zhuǎn)速。這里要注意單位換算。之前我也是不會這些公式的。后來也是找人問，上網(wǎng)查資料才慢慢的會的。當我會了之后，我才發(fā)現(xiàn)，這些都是初中課本上的知識。

  之后是計算加速度。這里就有一個問題，那就是計算加速度的加速時間。剛開始我按1秒來算。后來領(lǐng)導(dǎo)說太慢了。然后我又按0.2秒來算，領(lǐng)導(dǎo)又覺得太快了。說是這么快的加速度，成本太高了。后來就按照0.5秒來算了。算完發(fā)現(xiàn)，0.5秒加速度也不妥當，因為行程太短了。然后又按照0.2秒來算了。這樣反反復(fù)復(fù)的，一天時間就過去了。

  這里重點說說第二天的事情。那就是關(guān)于電機慣量的計算。

  剛開始我聽說慣量問題，自己也是一頭霧水，甚至還有點害怕。因為之前面試時，面試官問我會不會計算慣量，我就不會。最終被刷下來啦。今天又面臨了這個問題。覺得自己可能搞不好。

  這里要提到2個同事。A同事學(xué)歷高，懂的多，有問題去問他，百分之八十能搞定。B同事技術(shù)能力不咋地，也不喜歡鉆研，但是愛記筆記。有些東西有些公式他那里有，有些資料他那里也有，但是有一個地方出現(xiàn)了錯誤，他也沒有能力改過來。有地方出現(xiàn)問題了，他也不知道該咋辦。一些公式演變他也不會搞。就是這樣的一個同事。

  剛開始我找的是A同事，在套入幾個公式后，感覺很不理想。他后來看了一下我的機構(gòu)（下面有簡圖），建議我把齒輪直徑改成一樣的。原來的直徑是1比1.35的。直徑一改，其它參數(shù)也會有變化的。只是我這個小白，沒有在第一時間重新進行計算，于是就遇到各種數(shù)據(jù)不對勁。浪費了半天時間。后來A同事說，可能這個慣量還和減速機有關(guān)系。我想著，減速機要是1比1的話，應(yīng)該影響不大，就先不管他了。

  下午我找到B同事，B同事就拿出他的筆記給了我一個公式截圖（下圖）我剛開始很高興，還說他的公式很靠譜。但是仔細一看才發(fā)現(xiàn)，上下兩個公式一摸一樣。我去找B同事，B同事也是很納悶，他說他當時就是記錄一下，記錄完就完事了，今天要不是我發(fā)現(xiàn)，他壓根就不清楚。我聽后瞬間頭大。
  不過，B同事倒是給了一個提示，那就是要考慮減速機的因素，而且減速機對慣量的影響還是比較大的。

  后來我又翻書查資料，后來用了一個笨辦法，就是將活動部分的重量添加到齒輪上，算出齒輪的慣量，然后再計算齒輪和電機之間的慣量。這里再次忽略了減速機的因素。結(jié)果還是相差很大。
  昨天下午，我又找到了很多公式。在各個公式中我才發(fā)現(xiàn)之前B同事給我的公式底檔。我發(fā)現(xiàn)應(yīng)該是另外一個公式（下圖）之后就代入公式中的各項參數(shù)計算出了最終結(jié)果。這個時候B同事又冒出一句，機械效率百分之十。

  整個慣量計算讓我累死了很多腦細胞。因為慣量有很多種情況，各種情況的慣量不一樣。然后還有減速機的影響因素，機械效率的影響因素等。在這里有一點要注意，慣量和滑動摩擦系數(shù)沒有關(guān)系。

  最后能夠把結(jié)果計算出來，選擇好電機，也是很讓人欣慰了。這里，我突然覺得，要是當年的物理課好好學(xué)習(xí)的話，今天也不至于這么累吧。另外，平時還是要多多的積累，物理公式推導(dǎo)演變的也要多記記。這樣對自己的以后會很方便。

  附上文件種說的各種圖，歡迎行家來指教。

  已知負載10KG，移動機構(gòu)重量10KG，減速比是1比20，齒輪直徑是48MM.電機是100W的電機的慣量是0.035千克每平方厘米。

作者: 一氣八百里 時間: 2023-2-3 12:38
好貼，樓主用心了

作者: 機器畫家 時間: 2023-2-3 12:56
機械計算用MathCAD，事半功倍。
慣量計算的本質(zhì)是能量守恒定律，從這個基點出發(fā)，問題會變簡單。

作者: diuleilaomua 時間: 2023-2-3 13:26
最近也在經(jīng)歷，以前沒好好學(xué)，最近在看資料學(xué)習(xí)，感覺還是有點懵的，涉及的資料太多，查找也有困難

作者: 熱青茶 時間: 2023-2-3 13:41
還得努力

作者: 北晨易 時間: 2023-2-3 13:43
齒輪/同步輪等圓餅狀的計算公式應(yīng)是1/2WR2吧，即1/8WD2

作者: PNjie 時間: 2023-2-3 13:54
之前有好好學(xué)過，有段時間沒用又忘了

作者: zhengyi320320 時間: 2023-2-3 14:33
最多理解1下午  明天不用又忘記了  這咋整....................

還是不理解這里面的原理

你們材料力學(xué)  能不能吃透我是研究了半天  還是一竅不通

作者: 冷水黃金 時間: 2023-2-3 14:39
看了半天，還是沒搞清楚你到底學(xué)會沒有？
我只記得物體慣量公式dm*r*r，其它計算慣量的公式一個都不記得。
計算慣量是很簡單的事情，哪里需要記那么多公式，不過記性好當然更好。

作者: 及上開 時間: 2023-2-3 14:46
慣量計算還是很有學(xué)問的。提醒樓主要是遇到旋轉(zhuǎn)中心和質(zhì)心不一致的情況，那么總慣量還要加上偏離質(zhì)心的慣量。希望樓主少踩一個坑

作者: QIU-迷路的小孩 時間: 2023-2-3 15:22
不是使用齒輪的外徑，應(yīng)該按照齒輪的分度圓直徑計算。對于齒輪齒條來說J=mr² r代表的就是分度圓的半徑。

作者: 譬如朝露 時間: 2023-2-3 15:42
看了半天也沒看出你在說啥。做為專科生，像額這樣又懶的是如何算慣量呢？第一步，打開3D模型，第二步：賦予材質(zhì)。第三步：點開質(zhì)量屬性。搞定。你這東問西問，把人家品頭論足的，那個有學(xué)問的還是忽悠了你。那個懶的可能也忽悠了你，不過還是給了你個公式。額的意見，你就是專科生，沒必要把每個公式都搞清，領(lǐng)導(dǎo)讓你算，點三下電腦就出來啦？你們公司還是太閑了

作者: 諜影重重 時間: 2023-2-3 16:11
你兩個同事都不錯

作者: qq707459754 時間: 2023-2-3 16:30
直接SW一畫，慣量里面不是有嗎

作者: 杰哈哈 時間: 2023-2-3 16:38
我都是用東方馬達的選型軟件選的電機，手撕公式腦殼兒疼……

作者: 杰哈哈 時間: 2023-2-3 16:53

杰哈哈發(fā)表于 2023-2-3 16:38
我都是用東方馬達的選型軟件選的電機，手撕公式腦殼兒疼……

百度東方馬達官網(wǎng)，他們現(xiàn)在支持在線選型了。

作者: 夢里啥都有 時間: 2023-2-3 17:07

及上開發(fā)表于 2023-2-3 14:46
慣量計算還是很有學(xué)問的。提醒樓主要是遇到旋轉(zhuǎn)中心和質(zhì)心不一致的情況，那么總慣量還要加上偏離質(zhì)心的慣量 ...

太長不看根據(jù)層主的評價我大概得知樓主所知的公式只是一種特殊情況下的公式  比如一個圓盤的慣量轉(zhuǎn)動中心是質(zhì)心質(zhì)心是中間(密度均勻)

分析慣量為何也與能量有關(guān)  你以哪個點轉(zhuǎn)動可以搜一下平行軸定理
不同點的轉(zhuǎn)動慣量是不同的  至于這些話抱歉（風涼話）

作者: 桌前一盆花 時間: 2023-2-3 17:51

北晨易發(fā)表于 2023-2-3 13:43
齒輪/同步輪等圓餅狀的計算公式應(yīng)是1/2WR2吧，即1/8WD2

是1/2乘以W乘以(R的平方)
你理解成了（1/2乘以W乘以R）的平方。啦。你錯了。
有減速機的話還要乘以減速比的平方。

作者: 桌前一盆花 時間: 2023-2-3 17:54

冷水黃金發(fā)表于 2023-2-3 14:39
看了半天，還是沒搞清楚你到底學(xué)會沒有？
我只記得物體慣量公式dm*r*r，其它計算慣量的公式一個都不記得。 ...

不同形式下，慣量的計算方式不同。這里計算的是多個機構(gòu)共同作用下的慣量計算方式。
你說的公式是電機直接帶動一個圓盤的公式，我說的公式是電機通過減速機，再經(jīng)過齒輪，然后配合齒條后再計算慣量的。我的比較綜合和復(fù)雜。

作者: 加肥貓devil 時間: 2023-2-3 18:27
你們專業(yè)學(xué)機械的都是用公式一點點計算的嗎？為什么不用現(xiàn)成的公示表格帶入進去就行了啊？論壇就有人發(fā)過啊，叫什么最強非標設(shè)計公式還是什么，是一個excel表格，里面各種類型都有，輸入進去自動就出結(jié)果的，多簡單啊。

作者: 加肥貓devil 時間: 2023-2-3 18:43
另外，絲桿的慣量用到了π是因為絲桿給的是導(dǎo)程，沒有給絲桿的直徑。齒輪那個是用齒輪的半徑就行，用不著π。

作者: 木然 時間: 2023-2-4 09:26
搞機械設(shè)計，工程力學(xué)必須要學(xué)好。我高中時的物理也沒學(xué)好，當時太偏科了。

作者: 加肥貓devil 時間: 2023-2-4 10:19
不要點評，我不知道怎么回復(fù)你。
我用過公式啊，我不知道你為什么非要用wps，明知道打開公式就不見了還要用啊。我用的是excel版本的，用了很久了，沒什么問題啊。你發(fā)的那個截圖確實是有問題的，兩個公式一毛一樣肯定不對，絲桿那個沒錯，齒輪的是錯的。

作者: 桌前一盆花 時間: 2023-2-4 11:43

加肥貓devil 發(fā)表于 2023-2-4 10:19
不要點評，我不知道怎么回復(fù)你。
我用過公式啊，我不知道你為什么非要用wps，明知道打開公式就不見了還要 ...

我的大概意思是這里面有很多不方便的地方。
除了表格版本不一樣外，還有很多問題。所以很少用到。你說的那個表格我三年前都有了。一直在那里睡大覺。最近我就在看這些表格和公式的。有時候也套進去用一用的。有些是看不懂，有些用著吃力，有些用起來發(fā)現(xiàn)結(jié)果和所想的大相徑庭。還有一個就是它只有公式，并沒有公式是怎么來的推導(dǎo)過程。有些很長的公式都不確定它對不對。

兩個公式一樣的肯定是不對的啊。我也沒有說是對的啊。我后來第三張圖片用手寫的那個公式應(yīng)該是對的。

作者: 加肥貓devil 時間: 2023-2-4 11:49

桌前一盆花發(fā)表于 2023-2-4 11:43
我的大概意思是這里面有很多不方便的地方。
除了表格版本不一樣外，還有很多問題。所以很少用到。你說的 ...

那個表格我看著還行的，目前沒有遇到什么問題，經(jīng)常用的其實就是電機的選型計算，別的就很少用了，推導(dǎo)公式里面是不會寫的，需要翻資料了

作者: 桌前一盆花 時間: 2023-2-4 11:58

加肥貓devil 發(fā)表于 2023-2-4 11:49
那個表格我看著還行的，目前沒有遇到什么問題，經(jīng)常用的其實就是電機的選型計算，別的就很少用了，推導(dǎo)公 ...

是的啊。昨天晚上還發(fā)生了一件事情的。
我需要的是扭矩的結(jié)果。它這個公式直接把減速機，齒輪，皮帶全部給考慮進去了。我說結(jié)果怎么和我手算的差了四五倍。后來找A同事看了一下，他說你算的是半路上的結(jié)果，人家的公式是一步到位的。然后我就懵在原地了。不過也證明了公式是正確的。

作者: decade12580 時間: 2023-2-4 14:45
學(xué)習(xí)了

作者: happilly 時間: 2023-2-6 09:29
sw自帶慣量的計算，當然這個需要根據(jù)你原點會有變化的

作者: dandaocike 時間: 2023-2-6 17:50
打開壓在電腦底下的理論力學(xué)，把轉(zhuǎn)動慣量這一章再復(fù)習(xí)一遍

作者: 桌前一盆花 時間: 2023-2-6 18:32

dandaocike 發(fā)表于 2023-2-6 17:50
打開壓在電腦底下的理論力學(xué)，把轉(zhuǎn)動慣量這一章再復(fù)習(xí)一遍

好的。謝謝指點。

作者: babty 時間: 2023-2-8 08:40
一會兒仔細看下。

作者: 低手寂寞 時間: 2023-2-8 14:15
老師傅都直接選不去算，是真的嗎？

作者: 品茶論劍 時間: 2023-2-8 21:15
學(xué)習(xí)了，圖文并茂

作者: xueyeteng 時間: 2023-2-9 09:05
沒太看懂，猜測是電機的慣量匹配問題。其實就是把負載的慣量折算到電機軸上，求出慣量比。符合要求就OK，否則電機就無法實現(xiàn)對負載的完全驅(qū)動，伺服會表現(xiàn)出抖動等問題。

作者: 桌前一盆花 時間: 2023-2-9 13:15

xueyeteng 發(fā)表于 2023-2-9 09:05
沒太看懂，猜測是電機的慣量匹配問題。其實就是把負載的慣量折算到電機軸上，求出慣量比。符合要求就OK，否 ...

額定扭矩匹配的情況下，伺服也會抖動嗎？
最近遇到的問題是扭矩夠了，速度也夠了，慣量卻差很多。這個咋辦？

作者: xueyeteng 時間: 2023-2-10 11:11

桌前一盆花發(fā)表于 2023-2-9 13:15
額定扭矩匹配的情況下，伺服也會抖動嗎？
最近遇到的問題是扭矩夠了，速度也夠了，慣量卻差很多。這個咋 ...

建議參考一下這個文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/140077731

慣量匹配不好就會出現(xiàn)抖動，如果你這個設(shè)計可以更改的話我建議你改改減速機的減速比，他對負載慣量的折算影響很大。我記得SEW伺服電機的選型手冊里有關(guān)于慣量匹配校核的算例。

作者: 付帥邦 時間: 2023-2-10 14:02
你這個問題很多人平時用不到。
負載可以統(tǒng)一轉(zhuǎn)化成相對于電機的轉(zhuǎn)動慣量，通過衡量它們之間的比值去精確橫梁整個傳動鏈的性能。轉(zhuǎn)動慣量分為：電機轉(zhuǎn)動慣量+減速機轉(zhuǎn)動慣量+負載相對于電機的轉(zhuǎn)動慣量（跟減速比密切相關(guān)）+傳動路徑上減速機和負載之外的其他活動部件相對于電機的轉(zhuǎn)動慣量。（設(shè)計先決條件）電機轉(zhuǎn)動慣量：其余轉(zhuǎn)動慣量之和，這個值<1:7可以滿足自動化生產(chǎn)線的要求，小于等于1可以滿足機床的要求。

作者: 付帥邦 時間: 2023-2-10 14:09

桌前一盆花發(fā)表于 2023-2-9 13:15
額定扭矩匹配的情況下，伺服也會抖動嗎？
最近遇到的問題是扭矩夠了，速度也夠了，慣量卻差很多。這個咋 ...

伺服抖動很可能跟轉(zhuǎn)動慣量配比太大有關(guān)系。伺服的增益參數(shù)不要使用默認值，要調(diào)小。就是讓伺服電機慢悠悠的啟動也可以解決問題（加減速時間會很長，可能超過總節(jié)拍時間的要求，要解決問題就要多嘗試，機械工程師要跟電機工程師做朋友：））。

作者: -YUN- 時間: 2023-2-14 22:38
你好，你后面自己補充的公式，還要進行單位換算吧，而且算上機械效率的話，應(yīng)該時除以效率吧，因為效率小于1，折算到電機軸上的慣量應(yīng)該更大，這樣算出所需的扭矩才會偏大吧？

作者: 昨日明月 時間: 2023-2-22 10:08
去年的這個時候我也不會計算這些，因為要換工作了，我在網(wǎng)上找了些大學(xué)課程每天花時間把理論力學(xué)、材料力學(xué)、大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)知識重新學(xué)習(xí)了一遍，現(xiàn)在遇到計算什么的都能夠比較輕松應(yīng)對。

作者: astro914 時間: 2023-2-23 15:20
這是真實的體驗，感同身受

作者: FKUEDEJXSQ2 時間: 2023-10-12 17:31
不錯

作者: 管理團隊 時間: 2024-9-2 14:41
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