伺服电机配减速机,减速比到底怎么选?

减速比选小了带不动，选大了跑不快？三步把减速比定下来

伺服电机配减速机，减速比填多少，很多人凭感觉。选小了，电机扭矩放大得不够，负载一重就带不动、报过载；选大了，输出转速又上不去，工艺要的速度跑不出来。减速比其实可以算出来，按速度、扭矩、惯量三步走，再挑个标准速比就定了。

减速比是什么

减速比选小了带不动，选大了速度上不去

减速比，就是电机转速除以减速机输出转速。减速比 10，电机转 10 圈，输出轴才转 1 圈。

转速降了，力气就上来了。转速降 10 倍，输出扭矩差不多放大 10 倍，但齿轮啮合有损耗，还要再乘一个效率。单级行星减速机效率常见在九成五左右，具体以样本为准。

转速除以 10，扭矩乘 10 再乘效率

可以拿自行车的变速来比：上坡挂低速挡，脚蹬得飞快，车走得慢，但蹬着省劲；平路挂高速挡，蹬一圈走得远，但费劲。减速比就是给电机挂的那个挡，选减速比就是在速度和力气之间找平衡。

第一步：看速度，定上限

负载要跑多快，是工艺定死的，没法商量。电机的额定转速除以负载要的最高转速，得到的就是减速比的上限。

比如电机额定 3000 转每分钟，负载最高要 300 转每分钟，减速比最多选 10。再大，电机跑到额定转速，输出也到不了 300 转。

第一步看速度：3000 ÷ 300，减速比最多选 10

这里用额定转速而不是最高转速来算，是给电机留余地。伺服电机的最高转速往往比额定转速高，但在高于额定转速的区域，能输出的扭矩会往下掉，发热也大，不适合长期在那里干活。

第二步：看扭矩，验够不够

上限定了，再验扭矩：电机额定扭矩乘减速比，再乘效率，要大于负载需要的扭矩，还要留点余量。

第二步看扭矩：额定扭矩 × 减速比 × 效率，要大于负载扭矩

余量留多少，看负载的情况。负载平稳的，一般留两三成；有冲击、经常急加速急停的，要多留。加速的时候需要的扭矩比匀速大不少，这部分别忘了算进去。负载扭矩怎么算，可以看前面的《伺服电机选多大？别只看功率，先把扭矩算出来》。

第三步：看惯量，抖不抖

前两步过了，还有一个容易忽略的：惯量。

负载惯量折算到电机轴上，要除以减速比的平方。减速比 3，折算过来只剩九分之一；减速比 10，只剩百分之一。

负载惯量折算到电机，要除以减速比的平方

折算以后的负载惯量跟电机自身惯量的比值，就是常说的惯量比。惯量比太大，就像小个子推一辆重板车，推起来停不住，伺服调起来容易抖、容易过冲。减速比越大，惯量比越小，电机越好控制。这也是为什么很多大惯量的转盘、滚筒，宁可加一级减速，也不直接驱动。惯量比的影响，在《伺服电机分低惯量、中惯量，选错了要么停不稳，要么跑不快》里讲得更细。

算一个例子

一台输送滚筒，要求每分钟 300 转，需要 15 牛米的扭矩，电机选额定 3000 转的伺服。

第一步，减速比上限 3000 ÷ 300 = 10，就选 10。10 正好是单级行星减速机的常见速比，买得到，也不用两级。

顺便看一眼惯量：滚筒折算到电机轴上，惯量只剩原来的百分之一。同样一个滚筒，直连的话惯量比可能大到几十上百倍，伺服很难调稳；加了 10 倍减速，惯量比一下子就降下来了。

滚筒要 300 转、15 牛米，减速比最多选 10

第二步验扭矩。先试 400 瓦电机，额定 3000 转时额定扭矩大约 1.27 牛米：

•1.27 × 10 × 0.95 ≈ 12 牛米，小于 15，不够；

•换 750 瓦电机，额定扭矩大约 2.39 牛米：2.39 × 10 × 0.95 ≈ 22.7 牛米，比 15 大，余量五成左右，够了。

400W 只有 12 牛米不够，换 750W 有 22.7 牛米

电机的额定扭矩可以用功率和转速估：扭矩（牛米）≈ 9550 × 功率（千瓦）÷ 转速（转每分钟）。400 瓦、3000 转，算出来就是 1.27 左右。实际选型以电机样本为准。

还要提醒一句：这里只算了匀速时的扭矩。滚筒要是启停频繁、加速时间短，加速那一段要的扭矩还要加上去，最好按加速时的最大扭矩再验一遍，看是不是在电机的最大扭矩以内。

有人会想：400 瓦不够，能不能把减速比加到 13，凑够扭矩？算一下，1.27 × 13 × 0.95 ≈ 15.7，扭矩是勉强够了，可电机要跑 300 × 13 = 3900 转，超过了额定转速，到那个转速电机能出的扭矩已经不是 1.27 了。这条路走不通，老老实实换大一号电机。

减速比不是越大越好

既然减速比大，扭矩大、惯量比小，是不是干脆选大一点？

不是。减速比选太大，负载要的速度不变，电机就得转得更快，老在最高转速附近跑。高速区扭矩往下掉，电机发热、噪音、轴承磨损都上来了，减速机输入端的转速也可能超过它的允许值。

减速比太大，电机老在高速区跑，发热、噪音都大

最舒服的状态，是让电机在额定转速附近干活，负载最高速对应电机额定转速稍低一点，力气和速度都用得上。

挑一个标准速比

算出来的减速比，一般不会正好是减速机样本上有的数字，要往标准速比上靠。行星减速机常见的标准速比：

•单级：3、4、5、7、10 这几档比较常见；

•两级：15、20、25、30、40、50、70、100 等。

尽量选标准速比，两级效率和背隙都会差一点

单级做到 10 左右就差不多了，再大就要两级。两级多了一组齿轮，效率会低一点，背隙也会大一点，对定位精度要求高的场合要留意。非标速比要定做，交期长、价格高，坏了也不好换，能用标准的就别用非标。

小提示：算出来的减速比落在两个标准速比之间，比如 8，可以分别按 7 和 10 再验一遍速度和扭矩。往小取，速度有余量、扭矩紧一点；往大取，扭矩有余量、速度紧一点，看哪个更符合工况。

三步选减速比

减速比三步选

选减速比按三步走：速度定上限，扭矩验够不够，惯量看抖不抖，最后挑一个标准速比。减速比不是越大越好，让电机在额定转速附近干活最合适。扭矩不够就换大一号电机，别靠硬加减速比去凑。

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