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步进电机选型计算

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步进电机选型计算
步进电机是将电脉冲转化为角位移的执行机构。

一般来说，步进驱动器接收到脉冲信号后，驱动步进电机按设定的方向旋转固定角度(和步进角度)。

可以通过控制脉冲数来控制角位移，从而达到精确定位的目的;同时，可以通过控制脉冲频率来控制电机旋转的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机是机电产品中的关键部件之一，通常用于定位控制和恒速控制。

步进电机具有惯性小、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。

广泛应用于数控机床、包装机械、计算机外设、复印机、传真机等机电产品。

在选择步进电机时，步进电机的输出功率必须大于负载所要求的功率。

在选择功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩。

电机的转矩频率特性能满足机械负载，并有一定裕度，保证电机可靠运行。

在实际工作过程中，各频率下的负载转矩必须在矩频特性曲线范围内。

一般来说，当最大静态转矩mjmax较大时，负载转矩也较大。

在选择步进电机时，步进角要与机械系统匹配，这样才能得到机床所需的脉冲当量。

在机械传动过程中，为了获得更小的脉冲当量，一种可以改变螺杆的引线，另一种可以通过细分步进电机驱动来完成。

但是细分只能改变它的分辨率，而不能改变它的精度。

精度是由电机的固有特性决定的。

在选择步进电机,机械负载的惯性和机床所需的起始频率应该估计与步进电机的惯性频率特性,并有一定的利润的最大连续工作频率满足机床的快速运动。

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M
M=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。

（6）负载力矩和最大静力矩Mmax。

负载力矩可按式（1-5）和式（1-6）计算，电机在最大进给速度时，由矩频特性决定的电机输出力矩要大于Mf与Mt之和，并留有余量。

一般来说，Mf与Mt之和应小于（0.2 ～0.4）Mmax。

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步进电机选型计算

步进电机选型计算

机械结构 参数：
速度： 滑动部分质 量 丝杠长度
丝杠直径 丝杠导程 连轴器质量 连轴器直径 摩擦系数 移动距离 机械效率 定位时间 加减速时间 比 外力 移动方向与 水平轴夹角
1)速度曲 线
加速时间
2)电机转 速
3)负荷转 矩计算
丝杠水平 运动选型 计算表格
Vl=
10 m/min
M=
8 kg
LB=
0.6 m
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
滚珠丝杠惯 量
连轴器惯量
总负荷惯量
启动转矩
5)必须转 矩
必须转矩
6)电机选 择
FPB 负载转矩TL = 2
= 0.02634185 Nm
JL
=
m(
PB 2
)2
= 7.31536E-05 kgm2
JB = LBDB4 32
= 0.001191295 kgm2
JC=
1 8
mDC 2
= 0.000625
kgm2
JL= JL+JB+JC
= 0.001889448 kgm2
2 Nm(Jm Jl)
TS=
60t1
= 0.659063207 Nm
TM= (TL+TS)*S
= 0.685405056 Nm
根据计算， 初步确定电 机型号，然 后输入转子 惯量，确认 TM
a cos a)
安全系数
S=
1
电机惯量
JM=
0.0011 kgm2
减速机减速比
i＝
4
DB=
0.04 m
PB=
0.019 m
伺服步进电机选型计算工具

伺服步进电机选型计算工具

FPB TL = 2
= 1.299761852 Nm
G=
9.8 m/s
pi=
3.1416
ρ=
7900 kg/m3
JL
=
m(
PB 2
)2
= 0.000474941 kgm2
JB
=
32
LBDB4
= 0.001629402 kgm2
1 mDC2 JC= 8
= 0.00015625 kgm2
JL= JL+JB+JC = 0.002260593 kgm2
2 Nm(Jm Jl)
TS=
60t1
= 0.329821784 Nm
TM= (TL+TS)*S = 3.259167272 Nm
安全系数
S=
2
电机惯量
JM=
0.0002 kgm2
I1= 11.30296356
8)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
直线运动平 台与负载惯 量
滚珠丝杠惯 量
连轴器惯量
总负荷惯量
启动转矩
5)必须转 矩
必须转矩
6)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 TM
7)负荷与 电机惯量 比
丝杠垂 直运动 选型计 算表格
Vl=
24 m/min *
其他常数
M=
30 kg
*
LB=
1.4 m
*
DB=
0.035 m
机械结构 参数：
速度： 滑动部分质 量 丝杠部分长 度 丝杠直径 丝杠导程 连轴器质量 连轴器直径 摩擦系数 移动距离 机械效率 定位时间 加减速时间 比 外力 移动方向与 水平轴夹角
步进电机选用计算方式

步进电机选用计算方式

步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。

每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。

电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。

关键词：,选择,工作原理,操纵电路
选择步进电机时，第一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，第一要运算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能知足机械负载并有必然的余量保证其运行靠得住。

在实际工作进程中，各类频率下的负载力矩必需在矩频特性曲线的范围内。

一样地说最大静力矩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，如此能够取得机床所需的脉冲当量。

在机械传动进程中为了使得有更小的脉冲当量，一是能够改变丝杆的导程，二是能够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必然的余量，使之最高速持续工作频率能知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
依照所要求脉冲当量，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，丝杆和齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。

伺服电机步进电机选型中转动惯量计算折算公式

伺服电机步进电机选型中转动惯量计算折算公式

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。

详情参见精攻开物教育官网（jxsb.jgkwedu.）咨询。

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：2iJsJ =(kgf ·cm ·s 2)–丝杠转动惯量(kgf ·cm ·s 2)；DMLi-降速比，12z z i =3. 工作台折算到丝杠上的转动惯量gw22⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=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)。