步进伺服电机选型计算V1.1

伺服电机的选择伺服电机：伺服主要靠脉冲来定位，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移；可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。

伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。

伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。

闭环半闭环：格兰达的设备用伺服电机都是半闭环，只是编码器发出多少个脉冲，无法进行反馈值和目标值的比较；如是闭环则使用光栅尺进行反馈。

开环步进电机：则没有记忆发出多少个脉冲。

伺服：速度控制、位置控制、力矩控制增量式伺服电机：是没有记忆功能，下次开始是从零开始；绝对值伺服电机：具有记忆功能，下次开始是从上次停止位置开始。

伺服电机额定速度3000rpm，最大速度5000 rpm；加速度一般设0.05 ~~ 0.5s计算内容：1.负载(有效)转矩T<伺服电机T的额定转矩2.负载惯量J/伺服电机惯量J< 10 (5倍以下为好)3.加、减速期间伺服电机要求的转矩 < 伺服电机的最大转矩4.最大转速<电机额定转速伺服电机：编码器分辨率2500puls/圈；则控制器发出2500个脉冲，电机转一圈。

1.确定机构部。

另确定各种机构零件（丝杠的长度、导程和带轮直径等）细节。

典型机构：滚珠丝杠机构、皮带传动机构、齿轮齿条机构等2.确定运转模式。

（加减速时间、匀速时间、停止时间、循环时间、移动距离）运转模式对电机的容量选择影响很大，加减速时间、停止时间尽量取大，就可以选择小容量电机3.计算负载惯量J和惯量比（xkg.）。

根据结构形式计算惯量比。

负载惯量J/伺服电机惯量J< 10 单位（xkg.）计算负载惯量后预选电机，计算惯量比4.计算转速N【r/min】。

根据移动距离、加速时间ta、减速时间td、匀速时间tb计算电机转速。

伺服电机和丝杆选型计算1.伺服电机选型计算：伺服电机是一种将电能转化为机械能的装置，它通过电机驱动系统的精确控制，实现对机械位置、转速和力矩的精确控制。

在选型时，需要考虑以下几个方面：1.1额定输出功率：根据机械系统的工作要求和负载要求，确定伺服电机的额定输出功率。

通常，额定输出功率应略大于所需的最大功率。

1.2额定转速：根据工作要求和负载要求，确定伺服电机的额定转速。

通常，额定转速应略大于所需的最大转速。

1.3额定转矩：根据负载的特性和工作要求，确定伺服电机的额定转矩。

通常，额定转矩应略大于所需的最大转矩。

1.4动态响应速度：根据控制系统的要求，确定伺服电机的动态响应速度。

通常，要求动态响应速度能够满足系统的响应时间要求。

1.5额定电压：根据工作环境和电源供应的要求，确定伺服电机的额定电压。

通常，额定电压应与电源供应的电压相匹配。

2.丝杆选型计算：丝杆是一种将旋转运动转化为直线运动的装置，它通常由丝杆和螺母组成。

在选型时，需要考虑以下几个方面：2.1螺距：根据工作要求，确定丝杆的螺距。

螺距是丝杆每转一周所移动的距离，通常用毫米/转表示。

2.2进给速度：根据机械系统的工作要求，确定丝杆的进给速度。

进给速度是丝杆上点的线速度，通常用毫米/秒表示。

2.3进给力：根据工作负载和系统要求，确定丝杆的进给力。

进给力是丝杆在工作过程中所受的力，通常用牛顿表示。

2.4精度等级：根据工作要求，确定丝杆的精度等级。

精度等级决定了丝杆的运动精度，通常用C级、T级等表示。

2.5长度：根据机械系统的工作空间和要求，确定丝杆的长度。

丝杆的长度应能够满足系统的工作范围要求。

伺服电机的选型计算办法一、确定负载惯量：负载惯量是指伺服电机需要驱动的负载系统的惯性矩阵。

负载的形状、质量、分布和转动部件的位置等都会影响到负载的惯性矩阵。

1.如果负载是刚体，惯性矩阵可以通过测量负载的质量和尺寸，并进行计算得到。

2.如果负载是连续变形的物体，可以通过将其分为多个刚体部分，分别计算惯性矩阵，再进行合成得到整个负载的惯性矩阵。

二、计算定格转矩和定格转速：1.根据应用的工作周期，计算出所需的平均定格转矩。

定格转矩是指电机在长时间运行情况下，能够稳定输出的转矩。

2.根据应用的工作周期和速度要求，计算出所需的平均定格转速。

定格转速是指电机能够稳定运行的最大转速。

三、选择电机型号：1.根据定格转矩和定格转速的要求，查找电机制造商提供的电机规格表，找到满足要求的电机型号。

2.选择电机型号时还需要考虑其他因素，如电机的功率、最大转矩、过载能力、加速度能力等。

根据具体应用的需求进行综合考虑，选取合适的电机型号。

四、校核选型：1.根据选择的电机型号，计算电机的部分负载转矩和转矩脉冲响应时间。

与应用要求进行比较，确保选型的合理性。

2.根据负载惯量和转矩要求，计算伺服电机的加速时间。

与应用的加速要求进行比较，确保选型的合理性。

3.根据电机的定格转矩和转速，计算电机的输出功率。

与应用的功率需求进行比较，确保选型的合理性。

五、其他因素考虑：除了上述的基本选型计算办法外，还需考虑其他因素，例如电机的可靠性、寿命、环境适应性、维护和保养成本等。

总结：伺服电机的选型计算是一个综合考虑电机的转矩、转速、功率和其他性能指标的过程。

根据负载的惯性矩阵、应用的工作周期和速度要求，选择合适的电机型号，并进行校核以确保选型的合理性。

同时，还需要考虑其他因素，如电机的可靠性、寿命和维护成本等。

以上是伺服电机选型计算的一般步骤，具体要根据具体的应用需求来选择，需要结合实际情况进行综合决策。

步进电机选型的计算方法步进电机选型表中有部分参数需要计算来得到。

但是实际计算中许多情况我们都无法得到确切的机械参数，因此，这里只给出比较简单的计算方法。

一、驱动模式的选择驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转。

下图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间，驱动和定位时间，电机的选型基于模式图。

●必要脉冲数的计算必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。

必要脉冲数按下面公式计算：必要脉冲数＝物体移动的距离距离电机旋转一周移动的距离×360 o步进角●驱动脉冲速度的计算驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。

驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。

（1）自启动运行方式自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。

自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。

同时，因为在启动/停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加/减速力矩。

自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下：驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数[脉冲] 定位时间[秒]（2）加/减速运行方式加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。

其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。

加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算。

在加/减速运行方式中，因为速度变化较小，所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。

加/减速运行方式下的驱动脉冲速度计算方法如下：驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数－启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒] 定位时间[秒]－加/减速时间[秒]二、电机力矩的简单计算示例必要的电机力矩＝（负载力矩+加/减速力矩）×安全系数●负载力矩的计算（TL）负载力矩是指传送装置上与负载接触部分所受到的摩擦力矩。

伺服电机选型计算
1.负载惯量计算
负载惯量是指负载的转动惯量，计算方式为质量乘以质心距离平方。

负载惯性大会对电机的加速度和精度要求产生一定的影响。

伺服电机需要
具备足够的能力来加速和控制负载。

负载惯量的计算公式为：
J=m*r^2
其中，J表示负载的转动惯量，m表示负载的质量，r表示负载的质
心距离。

根据实际情况确定负载的质量和质心距离，可以估算负载的转动惯量。

2.加速度计算
加速度是指负载达到一定速度所需的时间。

加速度较大可以提高生产
效率，但可能会引起震动和噪音。

确定合适的加速度需要根据应用需要进
行权衡。

加速度的计算公式为：
a=(ωf-ωi)/t
其中，a表示加速度，ωf表示最终速度，ωi表示初始速度，t表示
加速时间。

3.扭矩计算
扭矩是伺服电机提供的力矩，其大小决定了电机的最大负载能力。

根据应用需求可以计算出负载所需的最大扭矩。

扭矩的计算公式为：
T=J*α
其中，T表示所需的最大扭矩，J表示负载的转动惯量，α表示加速度。

4.功率计算
功率是指电机输出的机械功率，也是伺服电机选型的一个重要参数。

根据应用需求可以计算出对应负载的最大功率。

功率的计算公式为：
P=M*ω
其中，P表示功率，M表示扭矩，ω表示角速度。

5.速度计算
速度是指电机的转速，根据应用需求可以计算出所需的最大速度。

速度的计算公式为：
V=ω*r
其中，V表示速度，ω表示角速度，r表示负载的质心距离。

伺服电机选型计算公式伺服电机选型计算公式是指通过一系列的计算公式来确定伺服电机的合适参数，以满足特定需求。

伺服电机选型的主要目标是确定伺服电机的额定转矩、额定电流、额定功率等参数，以及选择合适的伺服驱动器。

下面将介绍一些常用的伺服电机选型计算公式。

1.负载的转矩计算公式：负载的转矩是伺服电机选型的基础，通过计算负载的转矩，可以确定伺服电机的额定转矩。

负载的转矩可以通过以下公式计算：负载转矩=（负载力*负载半径）/（传动效率*减速比）2.伺服电机的额定转矩计算公式：伺服电机的额定转矩是指在额定转速下，电机能够提供的最大转矩。

额定转矩可以通过以下公式计算：额定转矩=（负载转矩+加速扭矩）/传动效率3.伺服电机的额定电流计算公式：伺服电机的额定电流是指在额定转矩下，电机所需的额定电流。

额定电流可以通过以下公式计算：额定电流=额定转矩*电流系数/额定转速4.伺服电机的额定功率计算公式：伺服电机的额定功率是指在额定转矩和额定转速下，电机所提供的对外功率。

额定功率可以通过以下公式计算：额定功率=额定转矩*额定转速/9.555.伺服驱动器的额定功率计算公式：伺服驱动器的额定功率是指驱动器所能提供的最大功率。

额定功率可以通过以下公式计算：额定功率=伺服电机的额定功率/驱动器的效率除了上述几个常用的伺服电机选型计算公式外，还需要考虑一些其他因素，例如：负载的加速时间、负载的惯性矩、伺服系统的控制精度等，这些因素都会对伺服电机的选型产生影响，需要综合考虑。

同时，还需要根据具体的应用环境和需求，选择合适的伺服电机和驱动器型号，以确保系统的性能和可靠性。

需要注意的是，伺服电机选型计算公式只是一个参考，实际选型过程中还需要考虑一系列的工程参数和实际情况，同时也需要借助一些专业的伺服电机选型软件，以更准确地确定伺服电机的参数。

以下是我们在非标设备设计中对《伺服电机、步进电机在电机功率计算》中需要用到的转动惯量计算方法，具体需要了解计算方法和各种参数的选型计算方法视频教程，请加群进入直播课程和老师进行交流。

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1. 圆柱体转动惯量(齿轮、联轴节、丝杠、轴的转动惯量)82MD J =对于钢材：341032-⨯⨯=gLrD Jπ)(1078.0264s cm kgf L D ⋅⋅⨯-M-圆柱体质量(kg)； D-圆柱体直径(cm)；L-圆柱体长度或厚度(cm)； r-材料比重(gf /cm 3)。

2. 丝杠折算到马达轴上的转动惯量：DML2iJsJ =(kgf ·cm ·s 2) J s –丝杠转动惯量(kgf ·cm ·s 2)；i-降速比，12z z i =3. 工作台折算到丝杠上的转动惯量g w22⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=n v J π gw2s 2⎪⎭⎫ ⎝⎛=π (kgf ·cm ·s 2)v -工作台移动速度(cm/min)；n-丝杠转速(r/min)； w-工作台重量(kgf)；g-重力加速度，g = 980cm/s 2； s-丝杠螺距(cm)2. 丝杠传动时传动系统折算到驱轴上的总转动惯量：())s cm (kgf 2g w 122221⋅⋅⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=πs J J i J J S tJ 1-齿轮z 1及其轴的转动惯量； J 2-齿轮z 2的转动惯量(kgf ·cm ·s 2)； J s -丝杠转动惯量(kgf ·cm ·s 2)； s-丝杠螺距，(cm)； w-工件及工作台重量(kfg).5. 齿轮齿条传动时折算到小齿轮轴上的转动惯量2gw R J =(kgf ·cm ·s 2)R-齿轮分度圆半径(cm); w-工件及工作台重量(kgf)6. 齿轮齿条传动时传动系统折算到马达轴上的总转动惯量⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=2221g w 1R J i J J tJ 1，J 2-分别为Ⅰ轴，Ⅱ轴上齿轮的转动惯量(kgf ·cm·s 2)；R-齿轮z 分度圆半径(cm)；w-工件及工作台重量(kgf)。