最全的步进电机选型计算过程

步进电机——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。

◎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]◎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（T L）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。

最全的步进电机选型计算过程1.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，电机的选型基于此驱动模式图。

2.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：步距角移动的距离步进电机旋转一周物体物体移动的总距离必要脉冲数︒=360x3.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，同时由于在启动/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。

[][][]秒定位时间必要脉冲数驱动脉冲速度Hz Hz =（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。

[][][][][]秒减速时间加秒定位时间秒减速时间加起始脉冲速度必要脉冲数驱动脉冲速度/-/x -Hz Hz =4.一般步进电机力矩简单计算：电机力矩＝（摩擦负载力矩T L +启动时的惯性负载力矩T a ）×安全系数。

步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。

静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为启动时的惯性负载和恒速运行时的摩擦负载两种，自启动运行方式启动（一般指由低速启动）时的启动时的惯性负载力矩和恒速运行时的摩擦负载力矩均要考虑，加速起动时主要考虑启动时的惯性负载力矩，恒速运行进只要考虑摩擦负载力矩。

电机选型需要计算工作扭矩、启动扭矩、负载转动惯量，其中工作扭矩和启动扭矩最为重要。

1工作扭矩Tb计算：首先核算负载重量W，对于一般线形导轨摩擦系数μ=0.01，计算得到工作力Fb。

水平行走：Fb=μW垂直升降：Fb=W1.1齿轮齿条机构一般齿轮齿条机构整体构造为电机+减速机+齿轮齿条，电机工作扭矩Tb的计算公式为：其中D为齿轮直径。

1.2丝杠螺母机构一般丝杠螺母机构整体构造为电机+丝杠螺母，电机工作扭矩Tb的计算公式为：其中BP为丝杠导程；η为丝杠机械效率（一般取0.9~0.95，参考下式计算）。

其中α为丝杠导程角；μ’为丝杠摩擦系数（一般取0.003~0.01，参考下式计算）。

其中β丝杠摩擦角（一般取0.17°~0.57°）。

2启动扭矩T计算：启动扭矩T为惯性扭矩Ta和工作扭矩Tb之和。

其中工作扭矩Tb通过上一部分求得，惯性扭矩T a由惯性力Fa大小决定：其中a为启动加速度（一般取0.1g~g，依设备要求而定，参考下式计算）。

其中v为负载工作速度；t为启动加速时间。

Ta计算方法与Tb计算方法相同。

3 负载转动惯量J计算：系统转动惯量J总等于电机转动惯量JM、齿轮转动惯量JG、丝杠转动惯量JS和负载转动惯量J之和。

其中电机转动惯量JM、齿轮转动惯量JG和丝杠转动惯量JS数值较小，可根据具体情况忽略不计，如需计算请参考HIWIN丝杠选型样本。

下面详述负载转动惯量J的计算过程。

将负载重量换算到电机输出轴上转动惯量，常见传动机构与公式如下：J：电机输出轴转动惯量（kg·m2）W：可动部分总重量（kg）BP：丝杠螺距（mm）GL：减速比（≥1，无单位）J：电机输出轴转动惯量（kg·m2）W：可动部分总重量（kg）D：小齿轮直径（mm）链轮直径（mm）GL：减速比（≥1，无单位）J：电机输出轴转动惯量（kg·m2）J1：转盘的转动惯量（kg·m2）W：转盘上物体的重量（kg）L：物体与旋转轴的距离（mm）GL：减速比（≥1，无单位）4 电机选型总结电机选型中需引入安全系数，一般应用场合选取安全系数S=2。

步进电机——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。

◎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：必要脉冲数－启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒]驱动脉冲速度[Hz]=定位时间[秒]－加/减速时间[秒]◎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。

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。

样本针单元电机选型分析一、选用电机的基本步骤四、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/s0.8A=[65/（3.14*13.37）]*（360/1.8）=1.55*200=310脉冲细分脉冲数：A0细分3104细分12408细分248016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=0.2s4.加减速常数T R 【ms/kHz】计算（控制器使用，可以忽略）T R =0.2/（512-f1）5.运行脉冲频率f2【Hz 】的运行速度N M 【r/min 】计算6.负载转矩T L计算7.加速转矩Ta【N*m】计算(1)负载转动惯量J L转动惯量(Moment of Inertia)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。

A m J13.37*3.14/1000=0.042 1.149.2*10-6B.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*10-6b.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*10-6d.其他器件其他器件默认为偏心12mm，质量0.29Kg。

步进电机选型步骤
1垂直提升物体时:
-D 24 + (m D 负载惯量: JL (kg.cm2= (π/32ρL (D14
12 /4
负载力矩 : TL (N.m= (WD1/2×10-2
m ---质量 (kg
W---重量(N
ρ---滚轮材料比重 (kg/cm3
-3(kg/cm 3
-3(kg/cm 3 铝合金ρ=2.69×10
钢铁ρ=7.86×10
(转换:1kgf=9.8N
2水平移动物体时:
负载惯量 : JL (kg.cm2= J1+ (Z1/Z2 2 {J2+J3+m (P/2π 2}负载力矩 : T L
-2
(N.m= (Z1/Z2 {[μ(W+f P]/(2πη}×10
m --质量 (kg; W--重量(N --杆固定力 (N
2
-惯量(kgcm 2;Z
2
-齿数 1
-惯量(kgcm 2;Z
1
-齿数
导杆
J
3
-惯量(kgcm 2;P-螺距(cm
3 脉冲频率 f =(N/60?(360/θ
S
θＳ--步距角(度 N--转速(rpm
10-2+TL 4 驱动力矩 T =Ta+TL=(JM+JL(π/180θS[(f0
-f1/t]×
T--驱动力矩
Ta--加速力矩
J M --电机转子惯量
J L --负载惯量
T
f1f0
注意:选型时还要看 1/启动点 A 是否在启动矩频曲线以下,2/工作点 B 是否在运转矩频曲线以下.
如果能同时满足以上两点,该电机可用.。

电机选型—丝杆步进电机选型、电机插件使用方法目的：熟悉丝杆电机使用模型，掌握3种计算方式，并对其中原理进行分析，掌握电机基本参数和公式并且利用电机选型软件验证课程内容：已知:总负载m=20kg，速度V=0.1m/s，1610导程P=10mm，导轨摩擦系数为μ=0.11、扭矩匹配的三种方法方法一：J（惯量）=M（P/2π）^2=20kg*0.00000254=0.0000507kgm^2=0.507丝杆惯量J=1/8MD²=0.256总惯量=旋转惯量+直动惯量=0.507+0.256=0.8加速时间0.2sω=2πN/60=6.28*600/60=62.8rad/s角加速度β=ω/t=62.8rad/s/0.2s=314rad/s^2T加速=j*β=0.00008kgm^2*314rad/s^2=0.025NMf=μmg=0.1*20kg*10N/kg=20NT（匀速）=F*Pb/2π=20N*0.01M/2/3.14=0.032NMT（总）=T（匀速）+T（加速）=0.032NM+0.025NM=0.06NM 方法二：方法三：f=μmg=0.1*20kg*10N/kg=20NT（匀速）=F*Pb/2π=20N*0.01M/2/3.14=0.032NM T加速=5*T=0.16NM2、转速匹配转速N=V*60*1000/Pb=0.1m/s*60*1000/10mm=600r/min200-600rpm3、电机惯量匹配电机惯量J=0.00008kgm^2/20=0.000004kgm^2=0.04*10^-4课后作业：已知:总负载m=100kg，速度V=0.2m/s，导程Pb=？，计算所需步进电机参数。

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。

Jt=J1+（1/i2)[(J2+Js）+W/g（S/2π)2] （1-2）式中Jt-折算至电机轴上的惯量(J1、J2 -齿轮惯量( Js -丝杆惯量( W-工作台重量（N）S-丝杆螺距（cm）（3）计算电机输出的总力矩MM=Ma+Mf+Mt （1-3）Ma=（Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 （1-4）式中Ma -电机启动加速力矩（N.m) Jm、Jt-电机自身惯量与负载惯量( n-电机所需达到的转速（r/min）T---电机升速时间（s）Mf=( （1-5）Mf-导轨摩擦折算至电机的转矩（N.m) u-摩擦系数η-传递效率Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 （1-6）Mt-切削力折算至电机力矩（N.m) Pt-最大切削力（N）（4）负载起动频率估算。

步进电机的计算与选型对于步进电动机的计算与选型，通常可以按照以下几个步骤：1) 根据机械系统结构，求得加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J ;2) 计算不同工况下加在步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T ；3) 取其中最大的等效负载转矩，作为确定步进电动机最大静转矩的依据；4) 根据运行矩频特性、起动惯频特性等，对初选的步进电动机进行校核。

1. 步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 的计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 是进给伺服系统的主要参数之一，它对选择电动机具有重要意义。

eq J 主要包括电动机转子的转动惯量、减速装置与滚珠丝杠以及移动部件等折算到电动机转轴上的转动惯量等。

ml2/122. 步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T 的计算步进电动机转轴所承受的负载转矩在不同的工况下是不同的。

通常考虑两种情况：一种情况是快速空载起动（工作负载为0），另一种情况是承受最大工作负载。

（1）快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩eq1Teq1amax f 0T =T +T +T (4-8)式中 amax T ——快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩，单位为N ·m ；f T ——移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩，单位N ·m ；0T ——滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩，单位为N ·m 。

具体计算过程如下：1）快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩：amax eq 2T =J =60eq ma J n t πε （4-9）式中 eq J ——步进电动机转轴上的总转动惯量，单位为2kg m ⋅；ε——电动机转轴的角加速度，单位为2/rad s ；m n ——电动机的转速，单位r/min ；a t ——电动机加速所用时间，单位为s ，一般在0.3~1s 之间选取。

2）移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩：f T =2i πη （4-10）式中 F 摩——导轨的摩擦力，单位为N ；h P ——滚珠丝杠导程，单位为m ；η——传动链总效率，一般取0.70.85η=；i ——总的传动比，/s m i n n =，其中m n 为电动机转速，s n 为丝杠的转速。

步进电机选择的详细计算过程1，如何正确选择伺服电机和步进电机？主要视具体应用情况而定，简单地说要确定：负载的性质（如水平还是垂直负载等），转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求，上位控制要求（如对端口界面和通讯方面的要求），主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。

供电电源是直流还是交流电源，或电池供电，电压范围。

据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。

2，选择步进电机还是伺服电机系统？其实，选择什么样的电机应根据具体应用情况而定，各有其特点。

请见下表，自然明白。

步进电机系统伺服电机系统力矩范围中小力矩（一般在20Nm以下）小中大，全范围速度范围低（一般在2000RPM以下，大力矩电机小于1000RPM）高（可达5000RPM）,直流伺服电机更可达1~2万转/分控制方式主要是位置控制多样化智能化的控制方式，位置/转速/转矩方式平滑性低速时有振动（但用细分型驱动器则可明显改善）好，运行平滑精度一般较低，细分型驱动时较高高（具体要看反馈装置的分辨率）矩频特性高速时，力矩下降快力矩特性好，特性较硬过载特性过载时会失步可3~10倍过载（短时）反馈方式大多数为开环控制，也可接编码器，防止失步闭环方式，编码器反馈编码器类型 - 光电型旋转编码器（增量型/绝对值型），旋转变压器型响应速度一般快耐振动好一般（旋转变压器型可耐振动）温升运行温度高一般维护性基本可以免维护较好价格低高3，如何配用步进电机驱动器？根据电机的电流，配用大于或等于此电流的驱动器。

如果需要低振动或高精度时，可配用细分型驱动器。

对于大转矩电机，尽可能用高电压型驱动器，以获得良好的高速性能。

4，2相和5相步进电机有何区别，如何选择？2相电机成本低，但在低速时的震动较大，高速时的力矩下降快。

5相电机则振动较小，高速性能好，比2相电机的速度高30~50%，可在部分场合取代伺服电机。

5，何时选用直流伺服系统，它和交流伺服有何区别？直流伺服电机分为有刷和无刷电机。

步进电机选择的详细计算过程步进电机是一种简单易用的电机，广泛应用于各种自动化设备中，如打印机、数控机床等。

在选择步进电机时，需要考虑到一系列参数和计算过程，下面详细介绍步进电机的选择计算过程。

一、确定所需的步进电机参数：1. 负载参数：确定需要驱动的负载的最大转矩（T_load_max）和转动惯量（J_load）；2.运动参数：确定需要的转速（N）和加速度（α）；3. 系统参数：确定驱动系统的滞后比（Kd）和系统的惯量（J_sys）。

二、计算步进电机的额定参数：1. 额定转矩（T_rated）：根据负载的最大转矩（T_load_max）和滞后比（Kd），计算得到额定转矩：T_rated = T_load_max / Kd2. 额定电流（I_rated）：根据额定转矩（T_rated）和驱动系统的惯性（J_sys），计算得到额定电流：I_rated = (T_rated * α) / (J_sys * N)3. 电枢电阻（R_phase）：根据额定电流（I_rated）和驱动电压（V_drive），计算得到电枢电阻：R_phase = V_drive / I_rated4. 惯性比（K_sys）：根据转动惯量（J_load）和驱动系统的惯性（J_sys），计算得到惯性比：K_sys = J_load / J_sys5. 山形系数（K_dimp）：根据滞后比（Kd）和惯性比（K_sys），计算得到山形系数：K_dimp = sqrt(1 + K_sys * Kd) / sqrt((K_sys^2 + 1) * (Kd^2 + 1))6. 开环支持的最大转速（N_max_open）：根据驱动电压（V_drive）、电枢电阻（R_phase）和步进电机的电感（L_phase），计算得到开环支持的最大转速：N_max_open = V_drive / (2π * R_phase * L_phase)三、选择适合的步进电机：1. 步进角（θ_step）：根据所需的转速（N）和步进电机的步进角（θ_step），选择合适的步进电机型号。

步进电机选型的计算示例一、必要脉冲数和驱动脉冲数速度计算的示例下面给出的是一个3相步进电机必要脉冲数和驱动脉冲速度的计算示例。

这是一个实际应用例子，可以更好的理解电机选型的计算方法。

1.1 驱动滚轴丝杆如下图，3相步进电机（1.2°/步）驱动物体运动1秒钟，则必要脉冲数和驱动脉冲速度的计算方法如下：必要脉冲数＝10010×360°1.2°＝3000[脉冲]如果采用自启动方式驱动1秒钟，则驱动脉冲速度应该这样计算：3000[Pulse]/1[sec]=3[kHz]但是，自启动速度不可能是5kHz，应该采用加/减速运行方式来驱动。

如果加/减速时间设置为定位时间的25%，启动脉冲速度为500[Hz]，则计算方法如下：驱动脉冲速度[Hz]＝3000[脉冲]－500[Hz]×0.25[秒]1[秒]－0.25[秒]＝3.8 [kHz]如图所示：1.2驱动传动带如下图，3相步进电机（1.2°/步）驱动物体运动1秒钟。

驱动轮的周长即旋转一圈移动的距离大约为50[mm]。

因此，所需要的必要脉冲数为：必要脉冲数＝110050×360°1.2°＝6600 [脉冲]所需参数同上例驱动滚轴丝杆，采用加/减速运行模式，则驱动脉冲速度为：驱动脉冲速度[Hz]＝6600[脉冲]－500[Hz]×0.25[秒]1[秒]－0.25[秒]＝8.7 [kHz]如图所示：二、负载力矩的计算示例（T L）下面给出的是一个3相步进电机负载力矩的计算示例。

这是一个实际应用例子，其中的数字公式有助于更好的理解电机选型的应用。

2.1滚轴丝杆驱动水平负载如下图，滚轴丝杆驱动水平负载，效率为90%，负载重量为40千克，则负载力矩的计算方法如下：T L＝m·P B2πη×1i[kgf·cm]T L＝40[kg]×1[cm]2π×0.9×11＝7.07 [kgf·cm]2.2传送带驱动水平负载传送带驱动水平负载，效率为90%，驱动轮直径16毫米，负载重量是9千克，则负载力矩的计算方法如下：T L＝D2×m ×1η×1i[kgf·cm]T L＝1.6 [cm]2×9 [kg] ×10.9×11＝8 [kgf·cm]2.3滚轴丝杆和减速器驱动水平负载如下图，滚轴丝杆螺距为5毫米，效率为90%，负载重量为250千克，则负载力矩的计算方法如下：T L＝m·P B2πη×1i[kgf·cm]T L＝250[kg]×0.5[cm]2π×0.9×110＝2.21 [kgf·cm]这是水平方向负载的计算结果，如果是垂直方向的负载，则力矩应该是此结果的2倍，而且此结果仅包括负载力矩，电机的总负载还应该包括加/减速力矩，但是，计算中很难得到准确的负载惯性惯量，因此，为了解决这个问题，在实际计算负载力矩的时候，特别是自启动或需要迅速加/减速的情况，我们应该在此基础上再乘以一个安全系数。

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。

Jt=J1+（1/i2)[(J2+Js）+W/g（S/2π)2] （1-2）式中Jt ---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2)J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s2)Js ----丝杆惯量(Kg.cm.s2) W---工作台重量（N）S ---丝杆螺距（cm）（3）计算电机输出的总力矩MM=Ma+Mf+Mt （1-3）Ma=（Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 （1-4）式中Ma ---电机启动加速力矩（N.m)Jm、Jt---电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2)n---电机所需达到的转速（r/min）T---电机升速时间（s）Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 （1-5）Mf---导轨摩擦折算至电机的转矩（N.m)u---摩擦系数η---传递效率Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 （1-6）Mt---切削力折算至电机力矩（N.m)Pt---最大切削力（N）（4）负载起动频率估算。

数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系，其估算公式为fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml）÷(1+Jt/Jm)] 1/2 （1-7）式中fq---带载起动频率（Hz）fq0---空载起动频率Ml---起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩（N.m)若负载参数无法精确确定,则可按fq=1/2fq0进行估算.（5）运行的最高频率与升速时间的计算。

由于电机的输出力矩随着频率的升高而下降，因此在最高频率时，由矩频特性的输出力矩应能驱动负载，并留有足够的余量。

步进电机的计算与选型对于步进电动机的计算与选型，通常可以按照以下几个步骤：1) 根据机械系统结构，求得加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J ;2) 计算不同工况下加在步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T ；3) 取其中最大的等效负载转矩，作为确定步进电动机最大静转矩的依据；4) 根据运行矩频特性、起动惯频特性等，对初选的步进电动机进行校核。

1. 步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 的计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 是进给伺服系统的主要参数之一，它对选择电动机具有重要意义。

eq J 主要包括电动机转子的转动惯量、减速装置与滚珠丝杠以及移动部件等折算到电动机转轴上的转动惯量等。

2. 步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T 的计算步进电动机转轴所承受的负载转矩在不同的工况下是不同的。

通常考虑两种情况：一种情况是快速空载起动（工作负载为0），另一种情况是承受最大工作负载。

（1）快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩eq1Teq1amax f 0T =T +T +T (4-8)式中 amax T ——快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩，单位为N ·m ；f T ——移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩，单位N ·m ；0T ——滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩，单位为N ·m 。

具体计算过程如下：1）快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩：amax eq 2T =J =60eq ma J n t πε （4-9）式中 eq J ——步进电动机转轴上的总转动惯量，单位为2kg m ⋅；ε——电动机转轴的角加速度，单位为2/rad s ；m n ——电动机的转速，单位r/min ；a t ——电动机加速所用时间，单位为s ，一般在0.3~1s 之间选取。

2）移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩：f T =2F i πη摩hP （4-10）式中 F 摩——导轨的摩擦力，单位为N ；h P ——滚珠丝杠导程，单位为m ；η——传动链总效率，一般取0.70.85η=；i ——总的传动比，/s m i n n =，其中m n 为电动机转速，s n 为丝杠的转速。

步进电机的计算与选型对于步进电动机的计算与选型，通常可以按照以下几个步骤：1) 根据机械系统结构，求得加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J ;2) 计算不同工况下加在步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T ；3) 取其中最大的等效负载转矩，作为确定步进电动机最大静转矩的依据；4) 根据运行矩频特性、起动惯频特性等，对初选的步进电动机进行校核。

1. 步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 的计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 是进给伺服系统的主要参数之一，它对选择电动机具有重要意义。

eq J 主要包括电动机转子的转动惯量、减速装置与滚珠丝杠以及移动部件等折算到电动机转轴上的转动惯量等。

2. 步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T 的计算步进电动机转轴所承受的负载转矩在不同的工况下是不同的。

通常考虑两种情况：一种情况是快速空载起动（工作负载为0），另一种情况是承受最大工作负载。

（1）快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩eq1Teq1amax f 0T =T +T +T (4-8)式中 amax T ——快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩，单位为N ·m ；f T ——移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩，单位N ·m ；0T ——滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩，单位为N ·m 。

具体计算过程如下：1）快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩：amax eq 2T =J =60eq ma J n t πε （4-9）式中 eq J ——步进电动机转轴上的总转动惯量，单位为2kg m ⋅；ε——电动机转轴的角加速度，单位为2/rad s ；m n ——电动机的转速，单位r/min ；a t ——电动机加速所用时间，单位为s ，一般在0.3~1s 之间选取。

2）移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩：f T =2F i πη摩h P （4-10）式中 F 摩——导轨的摩擦力，单位为N ；h P ——滚珠丝杠导程，单位为m ；η——传动链总效率，一般取0.70.85η=；i ——总的传动比，/s m i n n =，其中m n 为电动机转速，s n 为丝杠的转速。