步进电机选型自动计算V1.1

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。

步进电机选型自动计算步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械转动的电机，广泛应用于各种自动化设备中。

选用适合的步进电机对于设备的正常运行至关重要，因此在进行步进电机选型时需要考虑多个因素，并进行自动计算以达到最佳的选择。

在选型过程中，需要考虑以下几个主要因素：1.动态特性：步进电机的动态特性决定了其响应速度和精度。

通过计算步进电机的转速、加速度和定位精度等参数来确定其动态特性。

2.负载特性：需要了解所需驱动的负载特性，如负载惯性、负载转矩等，以确定选择的步进电机是否能够满足负载的要求。

3.环境条件：步进电机的工作环境条件对其选择也有一定影响，例如工作温度、湿度、防护等级等。

需要根据实际环境条件选择合适的步进电机。

4.驱动方式：根据实际应用需求选择恰当的驱动方式，常见的驱动方式有全步进和半步进。

全步进具有更高的转矩，但定位精度相对较低；半步进转矩较小，但定位精度较高。

需要根据实际需求选择合适的驱动方式。

5.参数计算：可以通过计算一些关键参数来确定步进电机的规格，例如转速、转矩、加速度等。

根据具体的使用要求可以选择合适的步进电机。

在进行步进电机选型的计算过程中，可以通过以下步骤进行：第一步：确定负载要求根据实际应用需求确定负载的转矩和速度要求，并结合机械结构计算负载惯性。

第二步：计算转矩根据负载转矩和传动系数，计算步进电机所需输出转矩。

同时考虑保险系数，以确保步进电机真正能够满足负载要求。

第三步：计算加速度根据实际应用的速度要求和负载惯性，计算步进电机所需的加速度。

第四步：选择驱动方式和分辨率根据步进电机的使用要求和自动化系统的需求，选择合适的驱动方式和分辨率。

第五步：选择步进电机规格根据以上计算结果，选择合适的步进电机规格，包括步距角、减速比、电流等。

第六步：验证选型结果通过仿真或实际测试验证选型结果的合理性。

如果需要，可以进行多次迭代，调整参数和选型结果，直到满足要求。

总结起来，步进电机选型的自动计算过程可以分为负载要求确定、转矩和加速度计算、驱动方式和分辨率选择、步进电机规格选择以及选型结果验证等步骤。

步进电机选择的详细计算过程2011-07-25 00:13:59| 分类：默认分类|举报|字号订阅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。

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。

有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。

因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。

控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。

电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。

交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。

大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。

因而适合做低速平稳运行的应用。

6，使用电机时要注意的问题？上电运行前要作如下检查：1）电源电压是否合适（过压很可能造成驱动模块的损坏）；对于直流输入的+/-极性一定不能接错，驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适（开始时不要太大）；2）控制信号线接牢靠，工业现场最好要考虑屏蔽问题（如采用双绞线）；3）不要开始时就把需要接的线全接上，只连成最基本的系统，运行良好后，再逐步连接。

步进电机选择的详细计算过程步进电机选择的详细计算过程2011-07-25 00:13:59| 分类：默认分类|举报|字号订阅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。

可用于各种环境。

交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。

大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。

因而适合做低速平稳运行的应用。

6，使用电机时要注意的问题？上电运行前要作如下检查：1）电源电压是否合适（过压很可能造成驱动模块的损坏）；对于直流输入的+/-极性一定不能接错，驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适（开始时不要太大）；2）控制信号线接牢靠，工业现场最好要考虑屏蔽问题（如采用双绞线）；3）不要开始时就把需要接的线全接上，只连成最基本的系统，运行良好后，再逐步连接。

4）一定要搞清楚接地方法，还是采用浮空不接。

5）开始运行的半小时内要密切观察电机的状态，如运动是否正常，声音和温升情况，发现问题立即停机调整。

7，步进电机启动运行时，有时动一下就不动了或原地来回动，运行时有时还会失步，是什么问题？一般要考虑以下方面作检查：1）电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比实际需要大50%~100%的电机，因为步进电机不能过负载运行，哪怕是瞬间，都会造成失步，严重时停转或不规则原地反复动。

2）上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般要>10mA），以使光耦稳定导通，输入的频率是否过高，导致接收不到，如果上位控制器的输出电路是CMOS电路，则也要选用CMOS输入型的驱动器。

串联并联39HS010.0651.846.67.520110.1239HS020.12 1.847.5634200.242HS020.41.842.5540540.2842HS03-B 0.46 1.84 1.4 1.648680.3457HS040.4 1.88 1.4 2.8 1.4 1.4411200.4557HS060.6 1.88 1.4 2.8 1.65 2.2512750.6557HS090.9 1.88 1.4 2.8 1.8 2.5563000.757HS13 1.3 1.88241 2.476480157HS222.2 1.88 2.6 5.20.8 1.884520 1.26060HS26 2.6 1.88 2.1 4.2 1.4 3.290480 1.486HS353.5 1.88 3.56 1.4 3.9651000 1.786HS454.5 1.88 4.260.75 3.4801400 2.386HS858.5 1.88 4.270.961182700 3.8110HS10111.840.9129955005110HS20201.840.815150110008.4转子惯量(g.cm²)重量(kg)适配驱动器EZM322/EZM442/EZD552/DM542EZM442/EZM552/EZM852/EZD552/DM542/DM752EZM872/EZM872A/EZM872H/DM860/DM860H 型号静扭矩(NM)步距角(º)相数两相步进电机外型394257865.56.5110EZM872H/DM860H/EZM1172/EZM2272深圳市英纳仕智能技术有限公司步进电机与步进驱动器选型表V1.2深圳市英纳仕智能技术有限公司是深圳市英纳仕电气有限公司全资子公司，全面负责运动控制类产品的研发、生产、销售，公司产品包括：步进电机、步进驱动器、伺服电机、伺服驱动器、控制器、控制系统、运动控制组件等产品，产品应用行业半导体设备、电子加工设备、广告设备、服装等各类中小型自动化设备。

步进电机的选型及计算方法步进电机是一种将电脑指令转化为机械运动的电机，广泛应用于打印机、绘图仪、数控机床、自动化设备等领域。

步进电机的选型和计算方法是确保电机能够满足使用要求的重要环节。

本文将介绍步进电机的选型和计算方法，以帮助读者了解如何正确选择步进电机。

**一、步进电机的选型**选型是步进电机设计的第一步，主要考虑以下几个因素：1.**载荷特性**：首先需要知道电机所需驱动的载荷特性，包括重量、转动惯量等。

根据载荷特性，选取适当的电机功率和扭矩。

2.**运动要求**：了解运动要求，包括速度、加速度、定位精度等。

根据运动要求，选取适当的步进角和步数。

3.**工作环境**：考虑工作环境的温度、湿度、粉尘、振动等因素，选取能够适应工作环境的电机。

4.**可靠性要求**：根据应用的可靠性要求，选取有良好可靠性的步进电机。

5.**成本**：考虑成本因素，选取能够满足需求且价格合理的电机。

选型过程中，通常需要参考制造商提供的电机规格书和技术手册，以获取详细的电机参数信息。

**二、步进电机的计算方法**1.**功率计算**：选择适当的功率可确保步进电机能够正常工作。

功率计算公式如下：功率（W）=扭矩（N·m）×转速（RPM）/9.54882.**扭矩计算**：根据应用的载荷特性计算步进电机所需的最大扭矩。

扭矩计算公式如下：扭矩（N·m）=载荷转动惯量（kg·m²）×角加速度（rad/s²）其中，角加速度可根据速度和加速度计算得到：角加速度（rad/s²）=加速度（rad/s²）/ 微步数（步）3.**速度计算**：根据应用的速度要求，计算步进电机的理论最大速度和可用的速度范围。

理论最大速度可按照电机额定的最大转速计算。

通常步进电机的最大转速范围在100-5000RPM之间。

可用速度范围受到供电电压、电机驱动方式、驱动电流等因素的影响。

第1章 步进电机计算与选型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（即步进角）。

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；同时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。

步进电机作为，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。

随着微电子和技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

我司主要机械设计中运动部件的动力源主要是步进电机。

因此着重介绍步进电机的计算与选型。

1.1 步进电机基本术语保持转矩（ＨＯＬＤＩＮＧ ＴＯＲＱＵＥ)是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。

它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。

保持转矩越大则电机带负载能力越强。

由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机重要的参数之一。

比如，当人们说的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为的步进电机。

步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术（请参考有关文献），其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。

比如对于步进角为度的两相混合式步进电机，如果细分驱动器的细分数设置为４，那么电机的运转分辨率为每个脉冲度，电机的精度能否达到或接近度，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。

不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；细分数越大精度越难控制。

运行矩频特性是电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线 。

实用公式：转速(r/s ）=脉冲频率 /（电机每转整步数*细分数）mP s r V e ⨯=360)/(θ V ：电机转速（R/S ）；P ：脉冲频率（Hz ）；θe ：电机固有步距角；m ：细分数（整步为1，半步为21.2 电机计算与选型方法选择电机一般应遵循以下步骤：1. 电机最大速度选择步进电机最大速度一般在600～1200 rpm 。

伺服电机或步进电机功率计算流程
一、选用电机的大小，主要参照惯量、同时需要核算转矩
1.1伺服电机：电机转子惯量与减速机入力轴惯量比，要求快速的启动、停止，惯量比要小，一般取1:5~1:10（值需要后期修正）；对于启动、停止没有什么要求，正常启动的，惯量比可以取到1:20
1.2步进电机取惯量比，要求小于1:10（步进电机没有过载能力）
1.3如果有减速机或是减速比，惯量比换算关系：入力轴与出力轴的惯量关系（入力轴惯量=出力轴的惯量/减速比的平方）
二、伺服步进选型计算流程
1、计算运动部件的惯量
2、计算运动部件的加角速度
3、计算运动部件的正常负载
4、计算运动部件的加速负载
5、加速负载=惯性转矩（惯量*角加速度V/(R*t)）+正常负载
三、关于伺服电机选用减速机减速比的问题
1、建议选用小于1:10的减速比（速比越大，价格越贵）
2、如果在选型过程中，根据惯量选型，电机功率在小功率范围之内的（小于1kw），可以不要加减速机
3、对于需要驱动比较大的载荷的工况，如果不加减速机的话，电机选型功率就会偏大，为了降低电机的选型功率，最好加减速比。

步进电机的选用计算方法作者：发布时间：2009-2-18 14:01:05 阅读次数：17251、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(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。

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(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。

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。

步进电机选型的计算示例步进电机是一种将电脉冲转化为机械角度的装置，广泛应用于工业自动化领域。

选型步进电机时，需要考虑以下几个方面的因素：1.载荷特性：首先需要确定所需驱动的载荷特性，包括转动惯量、负载扭矩和转速等。

这些参数会决定步进电机的尺寸大小、型号和驱动电流等。

2.加速度和减速度：根据需要的加速度和减速度来选择步进电机。

通常情况下，较大的转动惯量需要更大的电机和更高的驱动电流，以实现较快的加速和减速。

3.驱动方式：根据具体应用的要求来选择驱动方式，主要有全步进驱动和微步进驱动两种。

全步进驱动具有较大的转动角度，而微步进驱动可以实现更精细的位置调整。

4.电磁噪声：步进电机在工作时会产生电磁噪声，需要考虑噪声水平是否符合所需应用的要求。

下面以一个实际应用的计算示例来说明步进电机的选型过程。

假设需要选型的应用为驱动一个转动惯量为0.5 kg·m²的载荷，要求达到最大转速为300 RPM，加速度为5000 RPM/s，减速度为8000RPM/s。

根据这些参数，我们可以按照以下步骤进行步进电机的选型计算：1. 确定负载扭矩：载荷的转动惯量可以根据实际情况或者相关设计手册得到。

假设转动惯量为0.5 kg·m²，可根据公式T=Jα 计算所需的平均扭矩。

其中，T为负载扭矩，J为转动惯量，α为加速度。

根据给定的加速度为5000 RPM/s，可得到平均扭矩T=Jα=0.5kg·m²×5000RPM/s=2500 N·m。

2.确定最大扭矩：最大扭矩一般是平均扭矩的2-3倍，以确保电机在加速和减速时能够提供足够的动力。

假设最大扭矩为平均扭矩的2倍，即最大扭矩为5000N·m。

3.确定转速范围：根据要求的最大转速为300RPM，可以根据实际情况选择合适的步进电机型号。

一般来说，步进电机的最大转速会在数据手册中给出。

4.确定驱动电流：驱动电流的大小与所需的扭矩和转速有关。

丝杠水平运动选型计算表格机械结构参数：速度：Vl= 3.6m/min 滑动部分质量M=200kg 丝杠长度L B = 1.62m 丝杠直径DB =0.02m 丝杠导程P B =0.01m 连轴器质量M C 0.2kg 连轴器直径D C 0.04m 摩擦系数μ=0.1移动距离L=1m 机械效率η=0.9定位时间t =0.8s 加减速时间比A=25%外力F A =0N 移动方向与水平轴夹角a =0°1)速度曲线加速时间t 0=t *A =0.2s2)电机转速N M =V l /P B=360rpm 3)负荷转矩计算=196N=0.346603288Nm 4)克服惯量的加速转矩计算（也称做：启动转矩）直线运动平台与负载惯量J L =0.000506604kgm 2负载转矩T L =2BFP πη2()2B P m π滚珠丝杠惯量J B=0.000201031kgm 2连轴器惯量J C=0.00004kgm 2总负荷惯量J L =J L +J B +J C=0.000747635kgm 2启动转矩T S ==0.348271719Nm5)必须转矩必须转矩T M =(T L +T S )*S=1.389750013Nm6)电机选择根据计算，初步确定电机型号，然后输入转子惯量，确认T M7)负荷与电机惯量比惯量比I 1=0.6796677578)负荷与减速机惯量比当负荷与电机惯量比>5时，考虑采用减速装置，提高惯量匹配折算后的惯量比I 2=0.679667757运动选型计算表格*其他常数*G=9.8m/s*pi= 3.1416*丝杠密度ρ=7900kg/m3*******安全系数S=2电机惯量J M=0.0011kgm2惯量比小于5（越小越好）减速机减速比i＝1。