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步进电机选型计算

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样本针单元电机选型分析一、选用电机的基本步骤二、负载转矩计算公式三、转动惯量计算公式四、电机选用计算公式

1.运行模式

选用加减速运行模式。

2.工作脉冲数A【脉冲】计算步进电机步距角/度1.8

同步轮直径r/mm13.37

位移l/mm65

时间t0/s0.8

A=[65/（3.14*13.37）]*（360/1.8）=1.55*200=310脉冲细分脉冲数：

A0细分310

4细分1240

8细分2480

16细分4960

附图：3.运行脉冲频率f2【Hz】计算

T0=0.8s，得t1=0.8*0.25=0.2sf2=（310-f1*0.2）/（0.8-0.2）=512-0.33f1

A（0细分）310A（4细分）1240A（8细分）2480

512-0.33f12067-0.33f14133-0.33f1

f1/Hzf2/Hzf1/Hzf2/Hzf1/Hzf2/Hz

05120206704133

10047910020341004100

20044620020012004067

30041330019683004034

40038040019354004001

50034750019325003978

50031360018896003945

70029070018567003912

80025780018238003889

90022490017909003856

100019110001757100038234.加减速常数TR【ms/kHz】计算（控制器使用，可以忽略）

TR=0.2/（512-f1）A（0细分）310TR=0.2/（f2-f1）A（4细分）1240TR=0.2/（f2-f1）A（8细分）1240TR=0.2/（f2-f1）512-0.33f12067-0.33f14133-0.33f1

f1/Hzf2/Hzf1/Hzf2/Hzf1/Hzf2/Hz

05120.00039020670.000097041330.000048

1004790.0005310020340.00010310041000.000050

2004460.0008120020010.00011120040670.000052

3004130.0017730019680.00012030040340.000054

400380-0.0100040019350.00013040040010.000056

500347-0.0013150019320.00014050039780.000058

500313-0.0010760018890.00015560039450.000060

700290-0.0004970018560.00017370039120.000062

800257-0.0003780018230.00019680038890.000065

900224-0.0003090017900.00022590038560.000068

1000191-0.00025100017570.000264100038230.000071

5.运行脉冲频率f2【Hz】的运行速度NM【r/min】计算

NM=f2*（1.8/360）*60=0.3f2

A（0细分）310NM=f2*（1.8/360）

*60=0.3*f2A（4细分）1240NM=f2*（1.8/4/360）

*60=0.075*f2A（8细分）1240NM=f2*（1.8/8/360）

*60=0.0375*f2

512-0.33f12067-0.33f14133-0.33f1

f1/Hzf2/Hzf1/Hzf2/Hzf1/Hzf2/Hz

0512153.602067155.004133154.9

100479143.71002034152.51004100153.7

200446133.82002001150.02004067152.5

300413123.93001968147.63004034151.2

400380114.04001935145.14004001150.0500347104.15001932144.95003978149.1

50031393.96001889141.66003945147.9

70029087.07001856139.27003912146.7

80025777.18001823136.78003889145.8

90022467.29001790134.29003856144.6

100019157.310001757131.710003823143.3

6.负载转矩TL计算

样本针受力情况：不受外力施加，只有运行中的导轨摩擦力以及惯性力。

输入

FA/NM/KguθiD/mmηg

01.10.020113.370.959.8

输出

F/NF0/NTL/N*m

0.2160.0720.216*13.37/（2*0.95*1）=1.52*10-3N*m7.加速转矩Ta【N*m】计算

(1)负载转动惯量JL转动惯量(MomentofInertia)是刚体绕轴转动时惯性（回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性）的量度，用字母/或J表示。其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。该机构做直线往复运动，滑轨与滑块之间存在缝隙，所以，在急停的瞬间会产生转动。因此，该结构的惯量包括两部分：直线运动惯量和旋转转动惯量。

A.直线运动惯量计算将整个水平探针机构默认为一个整体，1.1Kg。AmJ

13.37*3.14/1000=0.0421.149.2*10-6

B.转动惯量计算。

图中指出来的器件是偏心器件，其余按照同轴心计算。

a.电机距+同步轮离同步轮中心线距离是：80mm，电机长宽高42*42*38，M=0.46kg；

J1=0.46（（42*42+42*42）/3+80*80）/1000000=3484*10-6

b.探针组件中心线距离是：62mm，M=0.46kg；

J2=0.46（（25*25+25*25）/3+62*62）/1000000=1959*10-6

c.滑轨+拖链+同步轮+轴+固定板中心线距离是：64mm，M=0.29kg，；

J3=0.29*（55*55+280*280+12*64*64）/12/1000000=3156*10-6

d.其他器件其他器件默认为偏心12mm，质量0.29Kg。使用一般质心绕轴旋转公式计算J4=m*r*r=42*10-6C.综上所述，得总的转动惯量JL=J1+J2+J3+J4+J=（3484+1959+3156+42+49.2）*10-6=8.69*10-3Kg*m2

得Ta=（J0*1*1+8.69*10-3）/9.55*NM/0.2=（J0*1*1+8.69*10-3）*48NM=48J0*NM+0.415NM

得Ta=（J0+8.69*10-3）*（3.14*1.8/180）*（f2-f1）/0.2=（J0+8.69*10-3）（f2-f1）*0.157

D.直接计算整体的转动惯量

重心与轴心距离15mm，质量1.1Kg，尺寸280*55mm

J7=1.1*（55*55+280*280+12*15*15）/12/1000000=7.711*10-3Kg*m2

8.必要转矩TM【N*m】计算

安全系数Sf=2，TM=（TL+Ta）*Sf9.选用电机重点

10.电机初步选型以下电机是常用件，首选考虑并验证，是否适用。

J0=56g*cm*cm=56/1000/100/100=56*10-7Kg*m2

JL=8.69*10-3Kg*m2(1)惯性比惯性比=JL/J0=8.69*10-3/56*10-7=1551

此机构没有合适的电机。（8.69*10-3/10=0.87*10-3Kg*m2=8700g*cm2，则该电机的转动惯量应大于8700g*cm2才能够满足惯性比小于10）注：计算转动惯量时，无论是拆分计算还是整体计算，结果都是很大。假设整机机构的中心设计在水平运动中心上，则只需考虑水平运动惯量。

JL=49.2*10-6Kg*m2

J0=56*10-7Kg*m2惯性比=JL/J0=49.2*10-6/56*10-7=8.8，接近于10，勉强够用。

(2)必要转矩A机构运动情况：直线惯量+转动惯量J0=5.6*10-6远小于8.69*10-3，则Ta=（J0+8.69*10-3）（f2-f1）*0.157=8.69*10-3*（f2-f1）*0.157

=1.36*10-3*（f2-f1）必要转矩：安全系数Sf=2，TM=（TL+Ta）*Sf=（1.52*10-3+Ta）*2=2Ta+3*10-3

f1f2Ta=1.36*10-3*（f2-f1）必要转矩

2Ta+3*10-3惯性比速度Nm=0.3*f2

05120.696321.395641551153.6

1004790.515441.03388143.7

2004460.334560.67212133.8

3004130.153680.31036123.9

400380-0.0272-0.0514114.0

500347-0.20808-0.41316104.1

500313-0.25432-0.5056493.9

700290-0.5576-1.112287.0

800257-0.73848-1.4739677.1

900224-0.91936-1.8357267.2

1000191-1.10024-2.1974857.3

该电机，扭矩不够用。若是细分，输出必要转矩更大，电机更是停不下来或者启动不了。综上所述，该电机不适合使用，按照电机选用手册推荐的话，理应选择减速电机。

B机构运动情况：直线惯量J0=5.6*10-6则Ta=（J0+49.2*10-6）（f2-f1）*0.157=55*10-6*（f2-f1）必要转矩：安全系数Sf=2，TM=（TL+Ta）*Sf=（1.52*10-3+Ta）*2=2Ta+3*10-3

f1f2Ta=55*10-6*（f2-f1）必要转矩2Ta+3*10-3惯性比速度Nm=0.3*f2

05120.028160.059328.8153.6

1004790.0208450.04469143.7

2004460.013530.03006133.8

3004130.0062150.01543123.9

400380-0.00110.0008114.0

500347-0.008415-0.01383104.1

500313-0.010285-0.0175793.9

700290-0.02255-0.042187.0

800257-0.029865-0.0567377.1

900224-0.03718-0.0713667.2

1000191-0.044495-0.0859957.3四细分的情况：

f1f2Ta=55*10-6*（f2-f1）必要转矩2Ta+3*10-3惯性比速度Nm=0.075*f2

020670.1136850.230378.8155.0

10020340.106370.21574152.6

20020010.0990550.20111150.1

30019680.091740.18648147.6

40019350.0844250.17185145.1

50019320.078760.16052144.9

60018890.0708950.14479141.7

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步进电机选型方法

步进电机选型方法

步进电机选型方法

１、 步进电机的选用计算方法

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的； 同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点，广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。

选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。 一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。

选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。

选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。

选择步进电机需要进行以下计算：

（1）计算齿轮的减速比 根据所要求脉冲当量，齿轮减速比i计算如下:

i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ -步进电机的步距角（o/脉冲） S

-丝杆螺距（mm) Δ-(mm/脉冲）

（2）计算工作台，丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。

步进电机选型计算公式

步进电机选型计算公式

步进电机选型计算公式

步进电机选型计算公式主要包括以下三个方面：

1. 计算步进电机的理论步数。步进电机的理论步数是由电机的步距角以及驱动方式（单相、双相、四相等）决定的。计算公式为：

理论步数 = 360°/步距角 × 驱动方式

其中，步距角是指电机每一步转动的角度。

2. 计算步进电机的负载转矩。负载转矩是指在实际工作过程中，电机需要承受的负载力矩。该值会影响到电机的运行状态和驱动能力。计算公式为：

负载转矩 = 负载力 × 距离臂长

其中，负载力是指电机需要承受的负载力，距离臂长是指负载力所作用的杠杆臂长度。

3. 计算驱动电流大小。驱动电流是指通过步进电机的电流大小，直接影响到步进电机的稳定工作和驱动效率。计算公式为：

驱动电流 = 负载转矩 ÷ 转矩系数

其中，转矩系数是一个常量，代表驱动电流和电机扭矩之间的关系。这个值可以根据不同型号的驱动器进行调整。

步进电机选型计算方法

步进电机选型计算方法

步进电机选型计算方法

步进电机是一种能将输入脉冲信号转化为角位移的电机。它具有结构简单、控制精度高、启动扭矩大等优点，广泛应用于机械系统中的定位控制、速度调节、角度控制等领域。在选型过程中，需要考虑步进电机的型号、参数和性能等因素。本文将介绍步进电机选型的计算方法。

步进电机的型号和参数

步进电机通常由两个参数决定，即步距角和相数。步距角指的是电机每接受一个脉冲信号所转动的角度。常见的步距角有1.8度（200步/转）和0.9度（400步/转）两种。步距角越小，电机的定位精度越高。相数指的是电机的相数，常见的有2相、4相、6相等。相数越多，电机的转矩平稳性越好。

步进电机的性能

步进电机的性能包括静态转矩、动态转矩、最大转速等指标。静态转矩是指电机在静止状态下能够提供的最大转矩，动态转矩是指电机在运转过程中能够提供的最大转矩。最大转速是指电机能够达到的最高转速。选型时需根据具体的应用需求来确定这些指标。

步进电机的负载特性

负载特性包括电机扭矩-速度曲线和转动惯量。电机扭矩-速度曲线描述了电机在不同速度下的输出扭矩和输入电流的关系，可以用来评估电机的运行稳定性。转动惯量描述了电机转动时的惯性大小，通常是根据系统的加速度和位置控制要求来确定的。 步进电机的选型计算方法主要包括定位精度、动态响应性能以及转矩要求三个方面。

1.定位精度计算

步进电机的定位精度受到步距角、齿距、电机的误差等因素的影响。根据具体的应用需求，可以采用以下公式来计算定位精度：

定位精度=N*U/360

其中，N为步数（一转的步数），U为脉冲数

2.动态响应性能计算

动态响应性能主要包括加速度曲线和最大速度两个方面。加速度曲线是根据系统的加速度和行程要求来确定的。最大速度则取决于电机的最大转速和负载特性。

3.转矩要求计算

转矩要求主要是根据负载的特性来确定的。计算转矩要求时需要考虑负载的惯性、摩擦力、载荷等因素。

综合考虑以上因素，可以选择合适的步进电机。通常情况下，需要进行多个步进电机比较和试验，以找到最适合应用需求的电机。

步进电机选型计算

步进电机选型计算

样本针单元电机选型分析一、选用电机的基本步骤二、负载转矩计算公式三、转动惯量计算公式四、电机选用计算公式

1.运行模式

选用加减速运行模式。

2.工作脉冲数A【脉冲】计算步进电机步距角/度1.8

同步轮直径r/mm13.37

位移l/mm65

时间t0/s0.8

A=[65/（3.14*13.37）]*（360/1.8）=1.55*200=310脉冲细分脉冲数：

A0细分310

4细分1240

8细分2480

16细分4960

附图：3.运行脉冲频率f2【Hz】计算

T0=0.8s，得t1=0.8*0.25=0.2sf2=（310-f1*0.2）/（0.8-0.2）=512-0.33f1

A（0细分）310A（4细分）1240A（8细分）2480

512-0.33f12067-0.33f14133-0.33f1

f1/Hzf2/Hzf1/Hzf2/Hzf1/Hzf2/Hz

05120206704133

10047910020341004100

20044620020012004067

30041330019683004034

40038040019354004001

50034750019325003978

50031360018896003945

70029070018567003912

80025780018238003889

90022490017909003856

100019110001757100038234.加减速常数TR【ms/kHz】计算（控制器使用，可以忽略）

TR=0.2/（512-f1）A（0细分）310TR=0.2/（f2-f1）A（4细分）1240TR=0.2/（f2-f1）A（8细分）1240TR=0.2/（f2-f1）512-0.33f12067-0.33f14133-0.33f1

f1/Hzf2/Hzf1/Hzf2/Hzf1/Hzf2/Hz

05120.00039020670.000097041330.000048

1004790.0005310020340.00010310041000.000050