7直流伺服电动机及其调速系统

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1、7. 直流伺服电动机及其调速系统(1) 直流伺服电动机的结构、原理与调速 直流伺服电动机具有良好的启动、 制动和调速特性，可以方便地在宽范围内实现平滑无级调速，故多用在对伺服电 动机的调速性能要求较高的生产设备中。如图71 所示，直流伺服电动机的结构主要包括三大部分。 定子。定子磁极磁场由定子的磁极产生。根据产生磁场的方式，直流伺服 电动机可分为永磁式和他激式。永磁式磁极由永磁材料制成，他激式磁极由冲压 硅钢片叠压而成，外绕线圈通以直流电流便产生恒定磁场。 转子。转子又称为电枢，由硅钢片叠压而成，表面嵌有线圈，通以直流电 时，在定子磁场作用下产生带动负载旋转的电磁转矩。 电刷与换向片。为使所产

2、生的电磁转矩保持恒定方向，转子能沿固定方向 均匀地连续旋转，电刷与外加直流电源相接，换向片与电枢导体相接。直流伺服电动机的工作原理与一般直流电动机的工作原理完全相同，如图 72 所示。他激直流电动机转子上的载流导体(即电枢绕组)，在定子磁场中受到 电磁转矩 M 的作用，使电动机转子旋转。由直流电动机的基本原理分析得到：7-1）n = （u一I R ）/ka a e式中 n电枢的转速，r / min；uIaRa ke电枢电压； 电动机电枢电流； 电枢电阻； 电势系数，7 A磁松电刚|电棍导体片7-1直流伺服电动机7-2 他激直流电动机的工作原理由式(71)可知，调节电动机的转速有以下三种方法。

3、改变电枢电压。调速范围较大，直流伺服电动机常用此方法调速。 改变磁通量(即改变ke的值)。改变激磁回路的电阻Rf以改变激磁电流 If ，可以达到改变磁通量的目的。调磁调速因其调速范围较小而常常作为调速 的辅助方法，主要的调速方法是调压调速。若采用调压与调磁两种方法互相配合， 可以获得很宽的调速范围，又可充分利用电动机的容量。 在电枢回路中串联调节电阻Rt，此时有：(72)n = u -1(R + R )/ka a t e由式(72)可知，在电枢回路中串联电阻，转速只会调低，而且电阻上的铜耗较 大，这种方法仅用于较少的场合。(2) 小惯量直流电动机 小惯量直流电动机是由一般直流电动机发展而来的。

4、 其主要特点是： 转动惯量小，约为普通直流电动机的1/10，快速响应性好； 由于电枢反应比较小，具有良好的换向性能，电动机时间常数只有几个毫 秒； 由于转子无槽，结构均衡性好，使其在低速时稳定而均匀运转，无爬行现 象； 最大转矩约为额定值的 10 倍，过载能力强。小惯量直流电动机的转子与一般直流电动机的区别在于：第一，其转子为光滑无槽的铁心，用绝缘黏合剂直接把线圈粘在铁心表面；第二，转子长而直径小，这是因为电动机的转动惯量与转子直径平方成正比， 一般直流电动机的电枢由于磁通受到齿截面的限制不能做得很小，但现在小惯量 直流电动机电枢没有齿槽，也不存在轭部磁密的限制。这样，对同样磁通量来说， 磁路

5、截面即电枢直径与长度乘积就可缩小。所以，从减小惯量出发，细长的电枢 可以得到较小的惯量。小惯量直流电动机的定子结构采用方形，提高了激磁线圈放置的有效面积，但由于无槽结构，气隙较大，激磁和线圈安匝数较大，故损耗大，发热厉害。为 此，采取措施是在极间安放船形挡风板，增加风压，使之带走较多的热量，并且 线圈外不包扎而成赤裸线圈。小惯量直流电动机是通过减少电动机转动惯量来改 善工作特性的，但正由于其惯量小，机床惯量大必须经过齿轮传动，而且电刷磨 损较快。(3) 大惯量直流伺服电动机 大惯量直流伺服电动机又称宽调速直流伺服电 动机，是 20世纪60年代末70年代初在小惯量电动机和力矩电动机的基础上发 展

6、起来的。现在数控机床广泛采用这类电动机构成闭环进给系统。这种电动机分 为电励磁和永久磁铁励磁(永磁式)两种，占主导地位的是永磁式电动机。永磁式 大惯量伺服电动机具有下列特点。 咼性能的铁氧体具有大的矫顽力和足够的厚度，能承受咼的峰值电流以满 足快的加减速要求。 大惯量的结构使得在长期过载工作时具有大的热容量。 低速咼转矩和大惯量结构可以与机床进给丝杠直接联接。 一般没有换向极和补偿绕组，通过选择电刷材料和磁场的结构，使得在较 大的加速度状态下有良好的换向性能。 绝缘等级高，从而保证电动机在反复过载的情况下仍有较长的寿命。 在电动机轴上装有精密的测速发电机、旋转变压器或脉冲编码器，从而可 以得到

7、精密的速度和位置检测信号，以反馈到速度控制单元和位置控制单元。大惯量宽调速直流伺服电动机的控制复杂，快速响应性能不如小惯量电动机， 宽调速直流伺服电动机转子由于采用了良好的绝缘，耐温可达I50200C。转 子温度高，热量通过转轴传到丝杠，丝杠的变形将影响传动精度，因此，出现了 热管形的大惯量电动机，即将电动机轴做成空心，在轴内装氟里昂类的工作介质， 介质在管内反复蒸发和冷却，将热量由高温区传至低温区，最终散发到周围环境 中去。（4）直流伺服电动机的可控硅调速系统 可控硅（晶闸管）直流调速系统中， 为实现转速和电流两种反馈分别起作用，系统中设置了两个调节器，分别对转速 和电流进行调节，两者之间实

8、现串联连接。系统主要由电流调节回路（内环）、速 度调节回路（外环）和可控硅整流放大器（主回路）等部分组成，如图73 所示。来 自数控装置的速度指令电压Up , 一般是010V的直流电压，与速度反馈电压Ug （由测速发电机或脉冲编码器检测并经变换而得）比较后，其偏差值送到速度调节 器ST的输入端，速度调节器的输出就是电流指令信号U , Ui与电流反馈信号U （由霍尔元件检测器测出并经变换而得）比较后，经电流调节器LT输出Uk送到触 发电路，产生主回路中晶闸管的触发脉冲，通过脉冲分配器去触发相应的晶闸管。 当速度指令信号增大，Uk的电压值随之增大，使触发器的触发角a减小，即脉 冲前移，整流放大器的

9、输出直流电压提高，电动机转速上升。反之，输出直流电 压减低，电动机转速下降。采用双环调节系统，可以使电动机的启动、制动过程 最短，系统具有良好的静态和动态性能。7-3 可控硅（晶闸管）直流调速系统（5）晶体管脉冲调宽（PWM）调速系统 晶体管脉冲调宽系统（PWM）是近几年 出现的一种调速系统。它利用开关频率较高的大功率晶体管作为开关元件，将整 流后的恒压直流电源，转换成幅值不变而脉冲宽度（持续时间）可调的高频率矩形 波，给伺服电动机的电枢回路供电。通过改变脉冲宽度的方法来改变电枢回路的 平均电压，达到电动机调速的目的。直流伺服电动机的脉冲调宽调速系统的原理如图 74 所示，它也是一个双 闭环的

10、脉宽调速系统。系统的主电路是晶体管脉宽调制放大器PWM，此外还有 速度控制回路和电流控制回路。电流控制器的输出 Uc 是经变换后的速度指令电 压，它与三角波UT经脉宽调制电路c,调制后得到调宽的脉冲系列，作为控制 信号输送到晶体管脉宽调制放大器PWM各相关晶体管的基极，使调宽的脉冲系 列得到放大，成为直流伺服电动机电枢的输入电压。Mr电iilE控制舗FWMx/WX/連度揑制器7-4 直流伺服电动机脉冲调宽调速系统PWM 调速系统具有下述特点。 开关率高。其频率可达2kHz，比机械部件的固有频率高得多，可以避开 机械部分的共振点，避免引起共振。 纹波系数(波形因素)低。即电流的有效值与平均值之比

11、低，一般为1.005 1.01，几乎接近于 1。电枢回路的电抗，就足以将脉冲滤乎，接近于纯直流。 因此电磁转矩恒定，电动机运行平稳。 频带较宽。即系统能够响应的频率范围较宽。因此系统的动态特性好，有 良好的线形，尤其是接近于零点时线性度好。 可在高峰值电流下工作。其峰值限制在额定电流的2倍以内，这样的安全 峰值电流，可以保护永磁电动机不至于退磁，延长电动机电刷的寿命，减少电动 机发热。8. 伺服进给系统设计的基本要求数控机床的进给系统必须保证由数控装置发出的控制指令转换成速度符合 要求的相应角位移或直线位移，带动运动部件运动。根据工件加工的需要，在机 床上各运动坐标的数字控制可以是相互独立的，

12、也可以是联动的。总之，数控机 床对进给系统的要求集中在精度、稳定和快速响应三个方面。为满足这种要求， 首先需要高性能的伺服驱动电动机，同时也需要高质量的机械结构与之匹配。为 提高进给系统机械结构性能主要采取如下措施。(1) 提高系统机械结构的传动刚度 传动刚度高对开环数控进给系统的重要 性在于开环进给系统需将计算机控制指令忠实可靠地转换成要求的机械位移。由 于开环系统不再有检测元件检查运动部件的实际位移，这种转换精度决定了加工 的精度。对于闭环数控进给系统，传动刚度高有利于减小进给运动的超调和振荡， 有助于改善系统的动态品质。为提高进给系统机械结构传动刚度，采取的措施主 要有以下几项。 提高传

13、动元件的刚度。传动元件的变形会导致指令脉冲的丢失或传动系统 的不稳定，影响加工精度和质量。 消除传动元件之间的间隙。传动元件之间的间隙会导致运动反向时指令脉 冲的丢失或系统运动不稳定。尽管稳定的系统误差可采取输入补偿脉冲的方法加 以补偿，但由于刚度不足和反向间隙造成的误差带有很大的随机性，完全精确补 偿是不可能的。 尽可能缩短进给传动运动链的长度。缩短进给传动运动链的长度有助于提 高数控机床的传动刚度，然而，进给传动运动链的缩短首先要求伺服电动机调速 范围和输出转矩能满足加工精度、生产率和快速运动的需要。目前一般数控机床 进给驱动的调速范围为024m/min,最先进的已达到0240m/min。

14、已经实现 了驱动电动机不通过减速环节直接联接丝杠带动运动部件进行运动的方案。随着 直线伺服驱动电动机性能的不断提高,由电动机直接带动工作台运动已成为可能 直接驱动取消了包括丝杠在内的所有机械传动元件,实现了数控机床的“零传动” 采用预紧措施。预加载荷可以消除滚动摩擦传动副的间隙和提高其传动刚 度,也可以提高传动元件的刚度。如丝杠可采用两端轴向固定和预拉伸的方法来 提高其传动刚度。(2) 采用低而稳定的摩擦传动副 数控机床进给系统多采用刚度高摩擦因数 小而稳定的滚动摩擦副,如滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨等。聚四氟乙烯导轨 和静压导轨由于其摩擦因数小,阻尼大,也为数控机床进给传动所采用。(3) 惯

15、量匹配 最佳惯量匹配目的是为保证伺服驱动电动机的工作性能和满 足传动系统对控制指令的快速响应的要求。由于在通常情况下,传动系统机械结 构的惯量总是大于要求的数值,故而在设计时为得到最佳的惯量匹配,总是希望 传动系统中元件的质量和惯量要小一些,降速比则要大一些。(4) 提高传动件精度 高质量的机械传动配合与高性能的伺服电动机使现代 数控机床进给系统性能有了大幅度提高,随着控制系统分辨率从 0.001mm 提高 到0.0001mm，普通精度级数控机床的定位精度目前已从0.012mm/300mm提高 到土0.0050.008mm/300mm，精密级的定位精度已从0.005mm/全行程提高到 0.00

16、150.003mm/全行程，重复定位精度也已提高到0.001mm。由于在提高传动精度和刚度、消除间隙以及在惯量匹配等方面的努力，使数 控机床进给传动系统的快速响应能力，即伺服系统的响应能力和机械传动装置的 加速能力方面已有了大幅度提高，过渡过程时间已能控制在 200ms 之内，正在 向提高到几十毫秒之内发展。随着快速响应能力和系统稳定性提高，进给速度已 能达到24m/min(分辨率0.1卩m),快速进给速度已能达到100m/min(分辨率0.1 卩m)9 .伺服进给系统机械传动装置的设计步骤及计算数控机床进给驱动系统的设计包括：按照需要达到的加工精度要求，选择开 环系统、半闭环系统和闭环系统其

17、中之一；传动系统的设计，包括传动方式的选 择，根据传动精度要求，确定数控机床的脉冲当量；滚珠丝杠导程及精度等的确 定，滚珠丝杠支承选择；伺服电动机的选择；精度验算等过程。9.1 负载转矩的计算(1) 电动机转矩的计算 快速空载启动时电动机所需力矩：M = M + M + M山4a maxf 0(9 1)最大切削负载时电动机所需力矩：M = M + M + M + Mat f 0 t快速进给时电动机所需力矩：M = M + Mf 0(9 3)式中 amax空载启动时折算到电动机轴上的加速力矩，N m；Mf折算到电动机轴上的摩擦力矩，N m；Mo由于丝杠预紧引起的折算到电动机轴上的附加摩擦力矩，N

18、m；Mat切削时折算到电动机轴上的加速力矩，Nm；Mt折算到电动机轴上的切削负载力矩，Nm。在采用滚珠丝杠传动时，Ma、Mf、M0、Mt的计算公式见表91。表 9-1 滚珠丝杠传动时的计算公式力矩窑称计算爺式符号代m人折算到电动机轴匕总惯議“R *时T-累址时间常数*N电訪制L转谨lYmin当科 Nm.s时计算Mumibr pttffi时计H嫌-切削时的转連r/min摩擦力mM厂鎳，即导轨摩擦力很S建札螺距川曲i齿轮降递出打传动徒总故率L-股 严0. 70-0. S3眄m“一星女釉向戦亦WSittrw.tfl.mm?宙轮降遠比1J彳专閒诫总毁1F巫滚味理杠未皿紧时的效噸一股那鼻知切樞力捱WN-

19、mF,进给方向的最大切削力，制5塑和:搦即“mmp齿轮障速比平_-也站煤总效率对数控机床而言，因为动态性能要求较高，所以电动机力矩主要是用来产生 加速度的，而负载力矩占的比重很小，一般都小于电动机力矩的 10一 30， 所以通常可先按式(9 1)选择电动机，要使快速空载启动力矩小于电动机的最 大转矩，即M - Mmax，Mmax为电动机输出转矩的最大值，即峰值转矩，一般 M max入Mr，其中，M为电动机额定转矩，Nm；九为电动机转矩的瞬时过 载系数(直流伺服电动机九=22.5 ；交流伺服电动机入=1.52；小惯量直流 伺服电动机九=810；大惯量直流伺服电动机九=510；液压马达九=1)。除

20、此之外，对直流伺服电动机而言，还应保证快速进给力矩是在电动机的连 续运行区域内，最大切削负载力矩下的进给时间是在所希望的数值之内。(2) 计算转矩时，应充分考虑的几个方面 由于镶条、压板面所产生的摩擦转矩必须充分考虑。通常，根据滑块的质 量和摩擦因数计算出的转矩是很小的。但是应认真考虑由于镶条、压板面和导轨表面因摩擦力所产生的摩擦转矩。这种摩擦转矩受加工精度及装配质量的影响。 由于轴承和滚珠丝杠螺母的预加负载和丝杠的预紧力作用，滚动接触表面 的摩擦转矩都不能忽略。特别是小型机床，此转矩对整个转矩有很大影响。 摩擦转矩受进给速率的影响。由于速度，工作台支持件（滑动、滚动和静 压支承），滑动表面材

21、料以及润滑条件所产生修正值的变化，而引起的摩擦转矩 的变化必须研究和测量。 通常，即使在同一台机床上，摩擦转矩是随调整情况、环境温度和润滑条 件而变化的。9.2 负载惯量的计算由于负载转矩情况不同，负载惯量只能由计算精确地得到。由电动机驱动的所有运动部件，无论是旋转运动还是直线运动部件，都成为电动机的负载惯量。 总的惯量可以通过计算各个被驱动部件的惯量，并以一定规律将其加起来即可。（1）圆柱体惯量 当圆柱体围绕其中心轴线旋转时（见图91），其惯量可由下 述公式计算（滚珠丝杠、齿轮等都可作圆柱体计算）：MD 2TX10-6(94)对于钢材：J = 0.77 D 4 L x 10-12（9一5）式

22、中J惯量，kg m2 ；M单位体积质量，kg；D圆柱体直径，mm；L圆柱体长度，mm。（2）沿直线轴移动物体的惯量 工作台、工件等折算到电动机轴上的转动惯 量，可由下述公式得到：9一6）式中 M工作台（包括工件）的质量，kg；S丝杠螺距，mm；v 一一工作台移动速度， mmmin； n丝杠转速，r / min；相对于电动机轴进行机械变速时的惯量 如图92所示的惯量J o折算到 电动机轴的方法如下：(97)式中Z1、 Z 2齿轮齿数。（4）圆柱体围绕旋转中心移动时的惯量 如图 93 所示，其计算方法如下：J = J + MR 20式中 J 0M圆柱体的质量，kg；R旋转半径，m。图 9-1图 9

23、-2图(98)圆柱体环绕其中心线的惯量，kg m2；9-3上述公式常在计算大直径齿轮的转动惯量时使用。因大直径齿轮为了减少惯 量和质量，在其离中心线一定距离的圆周上镗有孔。9.3 伺服电动机的选择数控机床进给系统用伺服电动机是根据负载条件来进行选择的。加在电动机 轴上的负载有负载转矩和负载惯量两种。负载转矩包括切削转矩和摩擦转矩。选 择伺服电动机应能满足下述条件。(1) 根据负载转矩选择电动机 负载转矩应等于或小于电动机额定转矩。对 于这一点，数控机床和普通机床选择电动机是一样的。最大切削负载转矩，不得 超过电动机的额定转矩折算到电动机轴上的最大切削负载转矩。(2) 电动机的转子惯量JM应与负

24、载惯量JL相匹配 通常要求转子惯量JM不 小于负载惯量JL。但JM也不是越大越好。因JM越大，总的惯量了就越大，加 速性能受影响。为了保证足够的角加速度，以满足系统反应的灵敏度，将不得不 采用转矩过大的伺服电动机和它的伺服控制系统。重型机床的负载惯量很大，如果电动机与丝杠直联，很难满足此条件。常用 的办法是电动机通过一对齿轮(或同步齿形带)降速后传动丝杠。(3) 快速移动时，转矩不得超过伺服电动机的最大转矩 当执行部件从静止 状态的阶跃指令加速到最大移动(快移)速度时，所需要的转矩最大。加速时间通常为电动机机械时间常数的34倍。可见，伺服电动机主参数 是输出功率，这是区分其大小的公称值。但选择

25、伺服电动机时，却是按照负载转 矩小于额定转矩、电动机转子惯量与负载惯量的合理匹配、执行部件的快移转矩 小于电动机的最大转矩三个要求来考虑的。根据负载转矩的计算，切削转矩加上 摩擦转矩(即负载转矩)，应小于或等于电动机额定转矩。对于直流伺服电动机应 在连续工作区内选取。(4) 加速转矩应等于最大转矩 (即由放大器所限制的转矩)减去负载转矩 在空载时，加速转矩应等于最大转矩减去摩擦转矩，其差值等于全部惯量 (电动机 惯量+负载惯量)乘以加速度斜率。9.4 电动机惯量与负载惯量的匹配在设计数控机床进给传动时，在给定最大快速移动速度的前提下，系统惯量 要尽可能减小，这就要求选择合适的电动机和进行优化设

26、计。或者说，当伺服电 动机选好后，电动机惯量与负载惯量的匹配应与快速移动速度相适应。电动机惯 量与负载惯量的匹配应考虑下述两种因素。加速转矩等于加速度乘以总惯量(电动机惯量+负载惯量)，即Ma =。电动 机惯量和负载惯量之间的匹配就是要考虑加速时间、加速转矩与总惯量之间的关 系。换句话说，加速转矩与加速时间不能任意选择。例如， Siemens 交流伺服电 动机最大限流为两倍额定电流。在两倍额定电流时，加速时间应在 200ms 以内。 因此，进给系统的总惯量就限制在一定的范围内。直流伺服电动机过载能力虽然 很强，但是最大过载能力也不是在任何情况下都是可以使用的。因此，过电流系 数必须加以限制。数

27、控机床进绐系统是由伺服电动机通过齿轮传至滚珠丝杠 (或其他末端传动元件)带动执行件作往复直线运动，当执行件启动、制动时加到各齿轮轴上的转矩为加速转矩，其数值等于al二aJ1。因此，由伺服系统产生的Ma 一部分被负 载惯量吸收，另一部分被电动机转子吸收，其数值为：am = aJm。总加速转矩等于两者之和。即：M 二 M + Maama1数控机床应有良好的快速响应特性。为了保证加速时间，对加速转矩也应有 一定的要求。直流伺服电动机的过载能力很强，过电流系数高达510倍额定电 流，在一定的条件下，电动机的最大转矩是不能采用的。关于这一点，我们可以 用基本公式a = (Jm + J1)来进行分析，如果

28、Jm二J，则a = 2叫。假定加速 转矩选用10倍额定转矩，由负载惯量Ji产生的惯性转矩高达5倍额定转矩的力 量加到电动机轴的小齿轮上，机械传动链各元件的强度计算在设计中是按负载转矩考虑的，因此，如果负载转矩极大地超过额定转矩，进给传动链各元件的使用 寿命及精度将会大大受到影响，特别是安装在电动机轴上的小齿轮的使用寿命。根据这个道理，J1与Jm之间应有一定的关系，并保证a广aJ1小于或等于额定 转矩(或者说计算转矩)。这就是我们所说的电动机惯量与负载惯量的“匹配”。根据以上所述. 可以建立如下方程式：KM -BM =0(J + J )(99)0 0 . 1(99)AM BM = 0 J/q叩

29、c001 ，(910)kg - m 2 ；9式中JM 电动机转子惯量，kg - m2 ；J1 负载惯量并折算到电动机轴上的总和,电动机轴的角加速度， rad / s2 -电动机额定转矩，N m；K伺服电动机堵转转矩系数(或称过电流系数)；计算转矩系数进给传动链各元件进行强度计算时，计算转矩 应为最大切削转矩加摩擦转矩。空载时，AMo包括摩擦转矩与加速转矩。切削 时(精加工或半精加工时)，AMo应包括切削转矩、摩擦转矩与加速转矩B负载转矩系数(BA，空载时为摩擦转矩系数)。解式(99)、式(910)并简化得：JA - B1 =JM K - A(911)式(911)就是负载惯量与电动机惯量匹配的基

30、本关系式。关于 K、 A、 B 几个系数的基本取值如下。对于直流伺服电动机，一般取K = 2.53,如某厂家在计算卡片中取过电流 系数K = 2.5，即限流为2.5倍额定电流，或最大转矩为2.5倍额定转矩。对于交流伺服电动机(如 Siemens 交流伺服电动机)根据电动机特性曲线，负 载转矩应按温升6O0C区域以内选用。11.3倍堵转转矩为温升lOOoC区域。.3 2倍堵转转矩的限制时间在200ms以内。因此，K值最大为2,且限制在200ms 以内，超过200ms，应限制在1.3倍堵转转矩范围以内。这里必须提出，不同惯量的伺服电动机在保证加速度的前提下，所选取的K 值差别较大，特别是大惯量伺服

31、电动机，K值可能选得很大，这就决定了电动机 惯量与负载惯量比 (机电惯量比)必须很小，同时伺服单元的容量也必须设计得足 够大。然而伺服单元所释放的能量大部分被电动机转子吸收，这将是不经济的。在一般情况下应取AW1。如果负载惯量过大，应根据负载惯量与电动机惯 量的比值求出A,然后逐级计算惯性转矩来决定增加传动链各元件的强度，以保 证足够的使用寿命。负载转矩(即摩擦转矩加切削转矩)系数B可取1/3-1/2,在空 载时，根据摩擦转矩可直接计算出 B 值。根据上面所述几种假定，将数值代人式 (911)，将计算结果与推荐数值进 行比较如表 92所示。表9-2负载惯量与电动机惯量匹配的关系推荐数值电动机粪也卄算过电嵐银敌X巾轻系数E计A直龍間樓电閒机2.51/5-1/21住施制眼电动机L3-2-g加木惯电劫tfl1.5-21/3龙惯谶点凉业动机34V3i将不同过载系数机电惯量比的推荐数进行比较和对推荐数值与计算数值进行比较，过载系数是决定惯量比的主要因素。从机电惯量比这个角度来考虑传动 链的设计，很大的过载系数是不宜采用的，否则将使机械设计过于庞大，那将是 不经济的。