步进电机选型案例

步进电机选型计算实例
1、首先确认电机的型号：步进电机;。

2、确定电机的转数，步距，最小脉宽，电压，转矩等参数；
3、根据电机的转矩，转速和步距计算所需的最大功率；
4、根据最大功率，选择合适的驱动器；
5、根据选择的驱动器，选择电机，确定电机的型号，电压，转矩，功率，转速，步距，最小脉宽等参数；
6、根据所需电流和抗静电等环境要求进行电机最终选型；
7、对电机进行实际测试，确保电机能够满足系统的要求；
8、完成实验，确认电机选型正确，步进电机计算实例选择完成。

步进电机控制PLC课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解步进电机的原理、结构和应用场景；2. 学生能掌握PLC在步进电机控制中的编程方法和技巧；3. 学生了解步进电机与PLC接口的硬件连接和调试方法；4. 学生掌握步进电机速度、位置和加速度等参数的调整方法。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计并实现简单的步进电机控制程序；2. 学生具备调试和优化步进电机控制系统的能力；3. 学生能够结合实际需求，选择合适的PLC和步进电机进行项目设计。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化控制技术的兴趣，激发学生学习热情；2. 培养学生团队协作、沟通表达的能力，提高学生的综合素质；3. 培养学生严谨、务实的科学态度，树立正确的价值观。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在让学生在实际操作中掌握步进电机控制技术。

学生特点：学生具备一定的电气基础和PLC编程知识，对步进电机控制有一定了解。

教学要求：结合实际案例，以任务驱动的方式进行教学，注重培养学生的动手能力和创新能力。

通过本课程的学习，使学生能够将理论知识应用于实际项目中，提高学生的综合应用能力。

二、教学内容1. 步进电机原理与结构- 步进电机的分类、工作原理- 步进电机的结构特点及参数2. PLC在步进电机控制中的应用- PLC与步进电机的连接方式- 步进电机控制程序编写方法- PLC编程软件的使用3. 步进电机控制系统的设计与实现- 系统硬件设计：PLC选型、步进电机选型、接口电路设计- 系统软件设计：步进电机控制算法、PLC程序设计4. 步进电机控制系统的调试与优化- 系统调试方法与步骤- 常见问题及解决方法- 系统性能优化策略5. 实践项目案例分析- 案例一：简易步进电机控制系统设计- 案例二：复杂步进电机控制系统设计教学内容安排与进度：第一周：步进电机原理与结构第二周：PLC在步进电机控制中的应用第三周：步进电机控制系统的设计与实现第四周：步进电机控制系统的调试与优化第五周：实践项目案例分析及讨论教材章节关联：本教学内容与教材中“第三章 步进电机控制技术”和“第四章 PLC控制技术”相关章节紧密关联。

电机选型案例本篇文章介绍了两个电机选型案例，第一个是皮带输送线电机选型，第二个是直线导轨电机选型。

第一个案例中，设计要求是传送20Kg物料X 2，传送速度1m/s，加速时间0.15s，已知条件为摩擦系数=0.2，机械效率=90%，滚子直径=200mm。

首先计算负载，然后计算皮带拉力和辊筒转矩，最后计算功率和电机转矩，得出选用1.9N·m的电机，并进行校验。

第二个案例中，设计要求是传送50Kg的负载，运行速度1m/s，加速时间0.25s，已知条件为直线导轨摩擦系数0.1，带轮直径100mm。

首先计算负载，然后计算同步轮转矩和电机功率，得出两种方案，一种是选择18NM的步进电机，另一种是加减速器，取i=2.5.在改写方面，可以将一些公式和计算过程进行简化，让文章更易读懂。

同时，可以将每个案例的设计要求和已知条件进行分段，以便读者更好地理解。

根据题目要求，我们需要设计一个托盘加速到一定速度的系统，以下是设计过程：1.确定托盘的惯量托盘的惯量可以通过托盘质量和直径来计算，即 $J_{托盘}=\frac{1}{2}M(\frac{D}{2})^2$。

代入数据得到 $J_{托盘}=kg·mm^2$。

2.确定加速度根据题目要求，托盘需要在 0.5 秒内加速到 0.5 m/s 的速度，因此加速度为 $a=\frac{V}{t}=1m/s^2$。

3.确定所需扭矩根据丝杠的导程和直径，可以计算出每秒钟丝杠转动的圈数为 $n=\frac{v}{P}=\frac{0.5}{0.01}=50$，因此所需扭矩为$T_{总}=J_{托盘}·\frac{a}{n}=·\frac{1}{50}=1764N·mm$。

4.确定电机输出扭矩和功率根据传动比和所需扭矩，可以计算出电机输出扭矩为$T_{电机}=T_{总}/i=1764/5=352.8N·mm$。

根据机械效率为0.9，可以计算出电机输出功率为 $P_{电机}=T_{电机}·\omega_{电机}/0.9=352.8·2π·40/60/0.9=148.7W$。

MR4细分步进电机驱动器使用手册Version2.0版权所有不得翻印【使用前请仔细阅读本手册，以免损坏驱动器】目录一、产品简介 (1)二、电气、机械和环境指标 (1)三、驱动器接口和接线介绍 (2)四、电流、细分拨码开关设定 (5)五、供电电源选择 (6)六、适配电机选配 (6)七、典型接线案例 (8)八、保护功能 (9)九、常见问题 (9)十、产品保修条款 (10)MR4步进电机驱动器一、产品简介1.1概述MR4步进电机驱动器是一款具有大力矩输出特性，适用于高转速场合的细分步进电机驱动器，与同类产品相比具有极高的性价比。

MR4采用了正弦波电流控制技术，与市面上流行的大多数同类步进电机驱动器相比，电机的噪声和发热均有明显改善。

本款步进电机驱动器采用自然散热，驱动电压为DC18V至DC50V，具备极佳的过电压和高速反电动势保护能力，是当前市场在售步进电机驱动器之中返修率故障率最低的产品之一。

MR4步进电机驱动器拥有二进制和五进制多达十六种细分选择，具有脉冲+方向和双脉冲选择功能，用户只需改变驱动器内部的跳线，即可由出厂设置的脉冲+方向模式变更为双脉冲模式。

驱动器上的八位拨码开关（SW1-SW8），用来设置动态电流（三位八档），静态电流（SW4）和细分选择（SW5-SW8）。

SW4可选择停止时全流或半流，如选择半流，脉冲停止约0.2秒后电机电流将减至设定值的60%，发热量将降至全流的一半以下，以保证电机不因发热出现损坏。

1.2MR4特点◆高速大转矩特性◆光电隔离差分信号输入，响应频率最高200K ◆供电电压可达50VDC◆细分精度高达十六种，2倍及5倍细分均可选◆正弦波电流控制技术电机发热低◆外形尺寸小（118*75*32mm）◆静止时电流自动减半◆具有过压、欠压，过流等保护功能◆脉冲、方向、使能可5-24V输入◆脉冲/方向或双脉冲模式切换1.3MR4应用领域适用于各种类型自动化设备或仪器，如雕刻机、打标机、切割机、激光照排、绘图仪、数控机床、机械手，包装机械，纺织机械等，具有极高的性价比和特性优势。

小白进阶篇—电机选型案例集主讲：小丸子教育—泽雨老师目的：掌握不同电机在不同工况下的选型问题 课程内容：1，皮带输送线电机选型设计要求： 20Kg 物料X 2 传送速度1m/s 加速时间0.15s已知条件： 摩擦系数=0.2 机械效率=90% 滚子直径=200mm1. 计算功率s rad mm s mm mm s m D V T P MN R F T NF F NN N ssm Kg s m K a m f F /102002/10002002/14.282843112131338015.0/120/102.0g 402=••=••=•=•=•=⨯==⨯+==+=⨯+⨯⨯=•+=πππππ）（辊筒辊筒辊筒负载负载辊筒皮带拉力负载负载皮带拉力负载ωωWWW P K P KW r T P MN M N T mm smm r n n i i T T W s rad M N T P 3823829.02862.1286.09550min/14409.1154.2815200/1000min/1440284/104.28==⨯=•==•=•=•==•====⨯•=•=ηω电机实际电机电机电机负载电机传动比负载电机辊筒负载负载校验：π设计要求； M=50Kg运行速度1m/s 加速时间0.25s直线导轨摩擦系数0.1 带轮直径100mm[]Ns m Kg ssm Kg s m Kg am g m F 250/)25.015010501.0(25.0/150/10501.022=•⨯+⨯⨯=⨯+⨯⨯=•+••=μ负载srad s rad mm smm s r mmsmm D V T P m N m N mm N R F T /20/2100/1000/100/10005.1205.025050250=••=•=•=•=•=⨯=⨯=•=ππππ同步轮负载负载负载负载负载同步轮负载负载ωω方案一：选择18NM 的步进电机Ws r M N P W mmsmm M N P T P 4.11302min/60min/600183602100/100018=⨯⨯•==⨯•⨯•==•=πππ无减速器最大转速电机负载电机电机电机电机ωωω方案二：加减速器MN i T T NM i s s r r i •=•===⨯=2085.214.3min /60/220min/600电机输出的步进电机力矩为考虑到频矩特性，取静为调试留出余量，取π已知条件：丝杠质量m=2Kg 负载+滑台质量M=20Kg 进给速度V=0.2m/s 丝杠导程5mm丝杠公称16mm加速时间0.2s直线导轨摩擦系数0.1传动机械效率0.9步骤：1.确定丝杠惯量222g 64m 2181mm K R D m J •=•=•=丝杠2. 负载直线运动质量等价转动惯量22）π（导程负载P M J •=上式二级公式推导过程ππ2221212222Pw v R PR w v w v m J w J v m =•=••=•=•2213)25(20mm kg kg J •=••=π负载22000077.076mkg mm kg J J J •=•=+=负载丝杠总3.确定惯性矩）π（加速时间导程总惯性矩t P v J T •••=2公式推导：加速时间角加速度角速度加速时间角速度角加速度角加速度总惯性矩ππt P v Pvw t w J T ••=•==•=22βββmN sm s m m kg T •=••••=096.0)2.0005.02/2.0(000076.02π惯性矩单位换算；[][]mN m N m s m Kg s m Kg s m m m Kg T •=•=••=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•=⎥⎦⎤⎢⎣⎡••••••=096.0096.0/096.0096.02.0005.022.0000077.022222π惯性矩4. 直线摩擦里等价旋转扭矩π导程摩擦力2P mg T ••=μ公式推导；πππ导程摩擦力导程摩擦力导程摩擦力222P mg T RP mg R T R P mg R T •==•=μμμ[][][]mN mm N mm N mm N mmKg s m s mm m Kg mm s m Kg P mg T •=•=•=•***=••***=⎥⎦⎤⎢⎣⎡••***=***=•=016.09.159.152510201.0/2510201.02510201.025/10201.02222πππππ导程摩擦力μ5.计算功率、 、Ws rad m N P s rad s rad s r s r r mm P v w m N m N m N T T T wT P 9.309.0/251111.0/2.251/240/402/40/5200mm/s 112.0016.0096.0=*•==•=*===•=•+•=+=•=ππ导程惯性矩摩擦力总总η6.结论总结22000076.0403mkg mm kg J J J •=•=+=负载丝杠总m N m N m N T T T •=•+•=+=112.0016.0096.0惯性矩摩擦力总Ws rad m N w T P 9.309.0/2.251112.09.0=*•=•=总m in/2400m in /60/40r s s r n =*=转速转盘质量M=100Kg 转盘直径D=840mm 要求转速0.2r/s 机械效率0.9电机启动时间0.5s1. 确定转盘惯量221R M J •=转盘角加速度转盘惯性矩β•=J T22882000042010021mm Kg mm Kg J •=**=）（惯性矩2/8.05.02*/2.0s rad ss r t w ππ启动角加速度===β [][]mN m N m N m s m Kg s m Kg s m Kg s rad m Kg J T •=•=•=⎥⎦⎤⎢⎣⎡••=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•*=*•=•=2.222.2215584.22155840.22155840.228.0820000.8/8.0820000.82222222ππ角加速度转盘惯量惯性矩β2. 确定功率[][]WW s m N s m N rad m N s r m N wT P 9.348.022.02.22/8.022.02.228.022.02.228.022.02.228.02/2.02.22=**=•**=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•**=**•=**•=•=πππππ惯性矩负载功率η3. 确定传动比2501min /3000min /12min /300060/2.0==*=r r r s s r n n 电机转盘4. 传动比分配:锥齿轮5,减速器505. 确定电机输出扭矩 mN T i T T •====088.0250/2.222501电机负载电机6.确定电机输出功率负载功率电机P K P •>5.1=KWW P 4.529.345.1=*>实际设计要求托盘+发动机质量：M=200Kg 加速时间：t=0.5S 升速：V=0.5m/s 丝杠导程：P=10mm 丝杠直径：D=45mm质心距离导轨：L=300mm 直线导轨间距：b=150mm 直线导轨摩擦系数=0.1 丝杠质量：m=8.5Kg1. 确定丝杠的顶升力 μ•++=N a F a g M F 2)(2/1/s m t v a ==NF Nm m N F L F mm N F F F LF L F d a g m N N N NN N N N 88002440015.0660********2)(2121==•=•=•==•+•=•+N F f N 8802=•=μNN N f a g M F a 30808802200=+=++•=）（2.轴向力等价扭矩πππ导程轴向力导程轴向力导程轴向力222P F T RP F R T R P F R T a a a •==•=[][]mN m N mm N mmN T •=•**=•*=*=9.42100010308021030802103080πππ轴向力3.确定丝杠转速sr r mm s mm r mm s m r mm s m P v n /50//1010005.0//105.0/10/5.0=⎥⎦⎤⎢⎣⎡*=⎥⎦⎤⎢⎣⎡===导程s rad s rad s r /100/250/50ππ*=*=5. 确定功率 1）确定外载功率Ws m N s rad m N w T P 15013149.4/1009.4=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•*=*•=•=π外载功率2）确定丝杠加速扭矩222215245g 5.88181mm Kg mm K D m J •=•*=•=丝杠[][][]mN m s m Kg s m Kg s mm Kg ss rad mm Kg t w J J T •=••=•=•*=**•=•=•=43.0/43.0/1000000430400/5.010021525.0/1002152222222ππ丝杠丝杠丝杠惯性βWs m N s rad m N w T P 135135/10043.0=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•=*•=•=π丝杠惯性矩丝杠惯量W PK P KW s r M N n T P m N m N T T T W W W P P P 21809.0/16352.1/635.19550/300021.5955021.543.078.416351351500=⨯=•==⨯•=•==•+•=+==+=+=η总实际总总丝杠惯性矩等价轴向力总丝杠惯性矩等价轴向力总验算：工装板数量：6个工装板质量：15Kg/个倍速链型号：BS30停留工装板数量：4传送工装板数量：2工装板长度：480mm/个倍速链质量：0.4Kg/m 线体长：10m线体速度：10m/min摩擦系数如下倍速链重量如下选型步骤：1. 确定倍速链受摩擦产生的拉力gf L L C f L C A f L A f L C H F c W r W W a W c W W ••++••++••+••+=1000)(1.1)(21221）（2.008.01.0/4.0/5.74215/g 1064156421=====•==•===r c a W WW f f f mKg C m Kg m Kg H m K m Kg A mL mLNs m m m Kg m m Kg m Kg m m Kg m m Kg m Kg F 213/1008.010/4.01.12.06)/4.0/10(1.06/1008.04/4.0/5.72=•⎥⎦⎤⎢⎣⎡•••+••++••+••+=）（确定扭矩m N mm N D F T p •=*=•=6282132链条确定转速及传动比srad s r w s r smm mm D v n p /62/95.0/95.06056min /10000=•==••=•=πππ 25min/60min /1500==r r i 确定功率W s rad NM wT P 36/66=•=•=链条。

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。

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。

小白进阶篇—电机选型案例集目的：掌握不同电机在不同工况下的选型问题课程内容：1，皮带输送线电机选型设计要求：20Kg 物料X 2传送速度1m/s加速时间0.15s已知条件：摩擦系数=0.2机械效率=90%滚子直径=200mm1.计算功率s rad mm s mm mm s m D V T P M N R F T N F F N N N s s m Kg s m K a m f F /102002/10002002/14.282843112131338015.0/120/102.0g 402=∙∙=∙∙=∙=∙=∙=⨯==⨯+==+=⨯+⨯⨯=∙+=πππππ（辊筒辊筒辊筒负载负载辊筒皮带拉力负载负载皮带拉力负载ωωWW W P K P KW r T P M N M N T mm s mm r n n i i T T Ws rad M N T P 3823829.02862.1286.09550min /14409.1154.2815200/1000min /1440284/104.28==⨯=∙==∙=∙=∙==∙====⨯∙=∙=ηω电机实际电机电机电机负载电机传动比负载电机辊筒负载负载校验：π设计要求；M=50Kg运行速度1m/s加速时间0.25s直线导轨摩擦系数0.1带轮直径100mm[]N s m Kg s s m Kg s m Kg am g m F 250/)25.015010501.0(25.0/150/10501.022=∙⨯+⨯⨯=⨯+⨯⨯=∙+∙∙=μ负载srad s rad mm smm s r mms mm D V TP m N m N mm N R F T /20/2100/1000/100/10005.1205.025050250=∙∙=∙=∙=∙=∙=⨯=⨯=∙=ππππ同步轮负载负载负载负载负载同步轮负载负载ωω方案一：选择18NM 的步进电机W s r M N P W mm s mm M N P T P 4.11302min/60min /600183602100/100018=⨯⨯∙==⨯∙⨯∙==∙=πππ无减速器最大转速电机负载电机电机电机电机ωωω方案二：加减速器M N i T T NM i s s r r i ∙=∙===⨯=2085.214.3min /60/220min /600电机输出的步进电机力矩为考虑到频矩特性，取静为调试留出余量，取π已知条件：丝杠质量m=2Kg 负载+滑台质量M=20Kg 进给速度V=0.2m/s 丝杠导程5mm丝杠公称16mm加速时间0.2s直线导轨摩擦系数0.1传动机械效率0.9步骤：1.确定丝杠惯量222g 64m 2181mm K R D m J ∙=∙=∙=丝杠2.负载直线运动质量等价转动惯量22）π（导程负载P M J ∙=上式二级公式推导过程ππ2221212222Pw vRP R w v w v m Jw J v m =∙=∙∙=∙=∙2213)25(20mm kg kg J ∙=∙∙=π负载22000077.076m kg mm kg J J J ∙=∙=+=负载丝杠总3.确定惯性矩）π（加速时间导程总惯性矩t P v J T ∙∙∙=2公式推导：加速时间角加速度角速度加速时间角速度角加速度角加速度总惯性矩ππt P v P v w t w JT ∙∙=∙==∙=22βββm N s m s m m kg T ∙=∙∙∙∙=096.0)2.0005.02/2.0(000076.02π惯性矩单位换算；[][]m N m N ms m Kg s m Kg s m m m Kg T ∙=∙=∙∙=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∙=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∙∙∙∙∙∙=096.0096.0/096.0096.02.0005.022.0000077.022222π惯性矩4.直线摩擦里等价旋转扭矩π导程摩擦力2P mg T ∙∙=μ公式推导；πππ导程摩擦力导程摩擦力导程摩擦力222P mg T RP mg R T RP mg R T ∙==∙=μμμ[][][]m N mmN mm N mm N mm Kg s m s mm m Kg mm s m Kg P mg T ∙=∙=∙=∙***=∙∙***=⎦⎤⎢⎣⎡∙∙***=***=∙=016.09.159.152510201.0/2510201.02510201.025/10201.02222πππππ导程摩擦力μ5.计算功率、、W s rad m N P srad s rad s r s r r mm P vw m N m N m N T T T wT P 9.309.0/251111.0/2.251/240/402/40/5200mm/s 112.0016.0096.0=*∙==∙=*===∙=∙+∙=+=∙=ππ导程惯性矩摩擦力总总η6.结论总结22000076.0403m kg mm kg J J J ∙=∙=+=负载丝杠总mN m N m N T T T ∙=∙+∙=+=28.1319.096.0惯性矩摩擦力总W s rad m N w T P 3579.0/31461.79.0=*∙=∙=总min /2400min /60/40r s s r n =*=转速转盘质量M=100Kg转盘直径D=840mm要求转速0.2r/s机械效率0.9电机启动时间0.5s1.确定转盘惯量221R M J ∙=转盘角加速度转盘惯性矩β∙=J T 22882000042010021mm Kg mm Kg J ∙=**=）（惯性矩2/8.05.02*/2.0s rad ss r t w ππ启动角加速度===β[][]mN m N m N m s m Kg s m Kg s m Kg s rad m Kg J T ∙=∙=∙=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∙∙=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∙=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∙*=*∙=∙=2.222.2215584.22155840.22155840.228.0820000.8/8.0820000.82222222ππ角加速度转盘惯量惯性矩β2.确定功率[][]W W s m N s m N rad m N s r m N w T P 9.348.022.02.22/8.022.02.228.022.02.228.022.02.228.02/2.02.22=**=∙**=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∙**=**∙=**∙=∙=πππππ惯性矩负载功率η3.确定传动比2501min /3000min /12min /300060/2.0==*=r r r s s r n n 电机转盘4.传动比分配:锥齿轮5,减速器505.确定电机输出扭矩mN T i T T ∙====088.0250/2.222501电机负载电机6.确定电机输出功率负载功率电机P K P ∙>5.1=K WW P 4.529.345.1=*>实际设计要求托盘+发动机质量：M=200Kg加速时间：t=0.5S升速：V=0.5m/s丝杠导程：P=10mm丝杠直径：D=45mm质心距离导轨：L=300mm直线导轨间距：b=150mm直线导轨摩擦系数=0.1丝杠质量：m=8.5Kg1.确定丝杠的顶升力μ∙++=N a F a g M F 2)(2/1/s m t v a ==NF N m m N F LF mm N F F F L F L F b ma N N N NN N N N 88002440015.0603002200222121==∙=∙=∙==∙+∙=∙NF f N 880=∙=μNN N f a g M F a 30808802200=+=++∙=）（2.轴向力等价扭矩πππ导程轴向力导程轴向力导程轴向力222P F T RP F R T RP F R T a a a ∙==∙=[][]mN m N mm N mm N T ∙=∙**=∙*=*=9.42100010308021030802103080πππ轴向力3.确定丝杠转速sr r mm s mm r mm s m r mm s m P v n /50//1010005.0//105.0/10/5.0=⎥⎦⎤⎢⎣⎡*=⎥⎦⎤⎢⎣⎡===导程srad s rad s r /100/250/50ππ*=*=5.确定功率1）确定外载功率Ws m N srad m N wT P 15013149.4/1009.4=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∙*=*∙=∙=π外载功率2）确定丝杠加速扭矩222215245g 5.88181mm Kg mm K D m J ∙=∙*=∙=丝杠[][][]m N ms m Kg s m Kg s mm Kg s s rad mm Kg t w J J T ∙=∙∙=∙=∙*=**∙=∙=∙=35.1/35.1/10000001351456/5.010021525.0/1002152222222ππ丝杠丝杠丝杠惯性βWs m N srad m N wT P 424424/10035.1=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∙=*∙=∙=π丝杠惯性矩丝杠惯量mN m N m N T T T W W W P P P ∙=∙+∙=+==+=+=13.635.178.419244241500丝杠惯性矩等价轴向力总丝杠惯性矩等价轴向力总工装板数量：6个工装板质量：15Kg/个倍速链型号：BS30停留工装板数量：4传送工装板数量：2工装板长度：480mm/个倍速链质量：0.4Kg/m 线体长：10m线体速度：6m/min摩擦系数如下倍速链重量如下选型步骤：1.确定倍速链受摩擦产生的拉力g f L L C f L C A f L A f L C H F c W r W W a W c W W ∙∙++∙∙++∙∙+∙∙+=1000)(1.1)(21221）（2.008.01.0/4.0/5.74215/g 1064156421=====∙==∙===r c a W WW f f f mKg C m Kg m Kg H m K m Kg A mL mL Ns m m m Kg m m Kg m Kg m m Kg m m Kg m Kg F 501/1008.010/4.01.12.06)/4.0/10(1.06/104/4.0/5.72=∙⎥⎦⎤⎢⎣⎡∙∙∙+∙∙++∙∙+∙+=）（确定扭矩m N mm N D F T p ∙=*=∙=4.14285012链条确定转速及传动比s rad s r w r s r smm mm D v n p /2/5.0min /30/5.06056min /6000ππππ=∙===∙∙=∙=50min/30min /1500==r r i 确定功率W s rad N wT P 48/4.14=∙=∙=π链条。

步进电机实验-实习训练报告暨教案第一章：实验目的和意义1.1 实验目的理解步进电机的工作原理学会步进电机的驱动方法和控制技巧掌握步进电机的速度和位置控制方法1.2 实验意义培养学生的动手能力和实验技能加深学生对步进电机理论知识的理解提高学生运用步进电机解决实际问题的能力第二章：步进电机简介2.1 步进电机的发展历程介绍步进电机的历史和发展趋势2.2 步进电机的工作原理解释步进电机的构造和工作原理介绍步进电机的转子、定子和绕组等基本组成部分2.3 步进电机的特点和应用领域阐述步进电机的优点和缺点举例说明步进电机在各个领域的应用第三章：步进电机的驱动电路3.1 步进电机驱动电路的组成介绍步进电机驱动电路的基本组成部分解释驱动电路的作用和功能3.2 步进电机驱动电路的设计要点讲解步进电机驱动电路的设计原则和方法强调电路中的关键元件和参数选择3.3 步进电机驱动电路的调试与优化介绍步进电机驱动电路的调试方法和技巧讲解如何优化驱动电路的性能和稳定性第四章：步进电机的控制方法4.1 步进电机的速度控制介绍步进电机速度控制的方法和原理讲解如何实现步进电机的速度调节和控制4.2 步进电机的位置控制解释步进电机位置控制的概念和方法介绍如何通过脉冲信号和方向信号控制步进电机的运动4.3 步进电机的混合控制策略探讨步进电机速度和位置的混合控制方法分析不同控制策略的优缺点和适用场景第五章：实验步骤与数据处理5.1 实验设备的准备和连接介绍实验所需设备的清单和连接方式强调实验设备的安全使用和注意事项5.2 步进电机的驱动和控制实验详细讲解实验步骤和操作方法指导学生进行步进电机的驱动和控制实验5.3 实验数据的采集与处理介绍实验数据的采集方法和工具讲解如何处理实验数据并进行分析总结第六章：实验结果分析6.1 步进电机转速与脉冲频率的关系分析实验中步进电机转速与脉冲频率的数据讨论脉冲频率对步进电机转速的影响6.2 步进电机位置控制的精度分析实验中步进电机位置控制的精度数据讨论影响步进电机位置控制精度的因素6.3 步进电机速度与负载的关系分析实验中步进电机速度与负载的数据讨论负载对步进电机速度的影响第七章：实验问题与解决方案7.1 步进电机驱动电路的故障排查介绍步进电机驱动电路可能出现的问题和解决方案强调故障排查的方法和技巧7.2 步进电机控制信号的误动作问题分析步进电机控制信号误动作的原因提出解决方案和预防措施7.3 步进电机运行中的噪音和振动问题讨论步进电机运行中噪音和振动产生的原因给出解决噪音和振动问题的方法和建议8.1 实验报告的结构和内容要求介绍实验报告的基本结构和内容要求8.2 实验数据的整理和表述方法讲解实验数据的整理方法和表述技巧8.3 实验结论和总结强调实验报告中的逻辑性和条理性第九章：实验拓展与思考9.1 步进电机的应用场景拓展探讨步进电机在其他领域的应用可能性引导学生思考步进电机在不同应用场景下的优势和局限性9.2 步进电机的研究与发展趋势介绍步进电机的研究现状和未来发展趋势引导学生关注步进电机领域的最新进展和技术创新9.3 步进电机实验的改进与优化鼓励学生思考如何改进和优化步进电机实验引导学生提出创新性的实验方案和改进措施第十章：附录与参考文献10.1 实验所用设备和材料清单列出实验所需设备和材料的详细信息提供购买和使用这些设备和材料的建议和途径10.2 实验参考文献推荐与步进电机实验相关的参考书籍、论文和网络资源帮助学生深入了解步进电机的相关理论和实践知识十一章：实验安全与环境保护11.1 实验安全知识介绍实验过程中可能存在的安全隐患讲解步进电机实验中的安全操作规程11.2 实验室规章制度强调实验室的基本规章制度引导学生遵守实验室安全规范11.3 环境保护与废物处理讲解实验过程中如何进行环境保护介绍步进电机实验废物的处理方法十二章：实验评价与反思12.1 实验评价标准设定步进电机实验的评价标准和评分方法强调评价标准中的关键要素12.2 学生自我评价与反思指导学生进行自我评价和反思鼓励学生总结实验过程中的收获和不足12.3 实验指导教师的评价与反馈介绍实验指导教师评价的内容和方法强调教师评价对学生实验能力提升的重要性十三章：实验报告示例13.1 实验报告模板提供一份实验报告的模板13.2 实验报告示例分析分析一份优秀的实验报告案例引导学生学习报告中的优点，避免类似错误十四章：实验辅导与答疑14.1 实验过程中遇到的问题及解决方案收集学生在实验过程中遇到的问题提供针对性的解决方案和指导14.2 实验辅导与答疑方式介绍实验辅导的方式和途径强调答疑对于学生实验能力提升的重要性十五章：课后作业与练习15.1 课后作业布置布置与步进电机实验相关的课后作业强调作业的目的和重要性15.2 练习题解析提供课后练习题及详细解析帮助学生巩固实验相关知识，提升实验技能重点和难点解析本文档详细介绍了步进电机实验的实习训练报告暨教案，涵盖了实验目的、意义、步进电机简介、驱动电路、控制方法、实验步骤与数据处理等多个方面。

步进电机的应用案例
步进电机是一种特殊的直流电机，由于其结构简单、控制方便等特点，被广泛应用于各种自动控制系统中。

以下是一些步进电机的应用案例：
1. 打印机：步进电机常用于打印机纸张送纸和打印头移动的控制，通过控制步进电机的旋转角度和步进数，实现精确的纸张定位和打印位置控制。

2. 机器人：步进电机广泛应用于机器人的关节控制，通过控制步进电机的旋转角度，实现机器人的运动和动作，如机器人手臂的抓取、转动等。

3. 汽车仪表板：步进电机被用于汽车仪表板显示器的指针控制，通过控制步进电机的旋转角度，精确地显示车速、转速等信息。

4. CNC机床：步进电机被广泛应用于数控机床中的伺服系统，通过控制步进电机的旋转角度，实现工具的精确位置控制和工件的加工。

5. 纺织机械：步进电机被用于纺织机械的输纱、穿纱和纺纱过程中，通过控制步进电机的旋转角度和步进数，实现纱线的准确定位和控制。

6. 电视摄像机：步进电机被用于电视摄像机的机械快门控制，通过控制步进电机的旋转角度和步进数，实现快门打开和关闭的控制，控制摄像机的曝光时间。

7. 医疗设备：步进电机被应用于各种医疗设备中，如手术机器人、医用注射器等，通过控制步进电机的旋转角度和步进数，实现精确的运动和控制。

总之，步进电机在各种自动控制系统中都有广泛的应用，通过控制步进电机的旋转角度和步进数，实现精确的位置和速度控制。