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
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。
最全的步进电机选型计算过程
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。
步进电机选型步骤X(精)
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.。
步进电机的计算与选型---实用计算
步进电机的计算与选型---实用计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。
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eq1T eq1amax 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。
步进电机的选型及计算方法
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。
下列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应步进电机的脉冲数。
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到达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例如必要的电机力矩＝〔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。
步进电机结构、原理与设计计算及选型方法
步进电机结构、原理与设计计算及选型方法一、步进电机概述：1、步进电机是一种直接将电脉冲转化为机械运动的机电装置，通过控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，可以实现对步进电机的转向、速度和旋转角度的控制。
2、在不借助带位置感应的闭环反馈控制系统的情况下、使用步进电机与其配套的驱动器共同组成的控制简便、低成本的开环控制系统，就可以实现精确的位置和速度控制。
二、步进电机基本结构和工作原理：1、基本结构：2、工作原理：⑴、步进电机驱动器根据外来的控制脉冲和方向信号，通过其内部的逻辑电路，控制步进电机的绕组以一定的时序正向或反向通电，使得电机正向/反向旋转，或者锁定。
⑵、以1.8度两相步进电机为例：当两相绕组都通电励磁时，电机输出轴将静止并锁定位置。
在额定电流下使电机保持锁定的最大力矩为保持力矩。
如果其中一相绕组的电流发生了变向，则电机将顺着一个既定方向旋转一步（1.8度）。
⑶、如果是另外一项绕组的电流发生了变向，则电机将顺着与前者相反的方向旋转一步（1.8度）。
当通过线圈绕组的电流按顺序依次变向励磁时，则电机会顺着既定的方向实现连续旋转步进，运行精度非常高。
对于1.8度两相步进电机旋转一周需200步。
⑷、两相步进电机有两种绕组形式：双极性和单极性。
双极性电机每相上只有一个绕组线圈，电机连续旋转时电流要在同一线圈内依次变向励磁，驱动电路设计上需要八个电子开关进行顺序切换。
⑸、单极性电机每相上有两个极性相反的绕组线圈，电机连续旋转时只要交替对同一相上的两个绕组线圈进行通电励磁。
驱动电路设计上只需要四个电子开关。
在双极性驱动模式下，因为每相的绕组线圈为100%励磁，所以双极性驱动模式下电机的输出力矩比单极性驱动模式下提高了约40%。
三、负载：1、力矩负载(Tf)：Tf=G*r；G表示:负载重量；R表示:半径。
2、惯量负载(TJ)：T=J*dw/dtJ=M*(R12+R22)/2(Kg*cm)；表示M:负载质量，R1表示:外圈半径，R2表示:内圈半径，dω/dt表示:角加速度。
步进电机的选型和计算方法
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。
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。
步进电机的选型及计算方法
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。
步进电机选型的三种方法
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。
步进电机的选型和计算方法
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。
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。
直线平台往复运动的步进电机选型
直线平台往复运动的步进电机选型已知：直线平台往复运动，最大行程450mm，同步带传动；往复运动周期为T=4s，重复定位误差≤0.05mm。
平台运动重量8.5KG，无外力。
1.运动学计算平均速度：V1=0.45/2=0.225m/s设加速度时间为0.2s；（步进电机一般取加速度时间为：0.1-1s；伺服电机一般取加速度时间为0.05-0.5s；加减速时间一般取相等）则加减速时间共为0.4s，且加减速过程的平均速度为最大速度的一半。
故有：L=0.4xV max/2+1.6xV max=0.45m得：V max=0.45/(0.4/2+1.6)=0.25m/s所以，加速度为：a=△V/△t=(0.25-0)/0.2=1.25m/s2加速度距离：S1= S0+ V1+at2/2=1.25x0.22/=0.025m匀速距离：S2= V max xt=0.25x1.6=0.4m减速距离和加速距离相同，S3= S1=0.025mS= S1+ S2+ S3=0.45m2.动力学计算同步带上需要拉力：F=Ma+f摩擦力：f=uMg设导轨摩擦系数：u=0.1则摩擦力：f=0.1x8.5x10=8.5N惯性力：F1= Ma=8.5x1.25=10.625N故同步带上要有拉力：F=Ma+f=8.5+10.625=19.125N3.选择步进电机细分数m同步轮周长为d=39.5*3.14=124.03mm核算定位精度：脉冲当量A=124.03/(200xm)<0.05m>d/(200x0.05)=12.403核算最大转速：n max= V max/d=0.25/(124.03/1000)=2.1r/s显然，细分数不合适太大，转速太低。
加减速机速比1:3m>d/(200x0.05/i)=12.403/3=4.14电机最大转速n max= 3xV max/d=3*0.25/(124.03/1000)=6.3r/s细分数选择6，转速合适。
步进电机的计算与选型
步进电机的计算与选型
步进电机的计算和选型主要涉及以下几个方面：
1. 负载转矩计算：首先需要计算所需驱动的负载转矩。
根据应用需求和机械系统的要求，确定所需的最大持续转矩和加速度转矩。
2. 步进角度：步进电机的旋转角度由步进角决定，常见的步进角有1.8°和0.9°。
选择合适的步进角取决于应用的精度要求和控制系统的分辨率。
3. 步进电机类型：根据具体应用需求，选择合适的步进电机类型，如单向旋转、双向旋转、混合磁体等。
4. 推动方式：根据控制系统的要求和应用场景，选择合适的推动方式，如全步进模式（Full-Step）、半步进模式（Half-Step）或微步进模式（Microstep）等。
5. 驱动器选择：根据步进电机的额定电流、驱动电压和控制方式选择合适的驱动器。
驱动器应具备适当的功率、保护功能和接口兼容性。
6. 总负载惯量计算：考虑到驱动系统的动态响应和稳定性，需要计算总负载的惯性矩，确定所需的步进电机的惯性矩和加速度能力。
7. 工作环境：根据具体工作环境的要求，考虑步进电机的外形尺寸、防护等级、工作温度范围等因素。
8. 可靠性和寿命：了解步进电机的可靠性指标和寿命预期，以确保合适的使用寿命和可靠性。
在进行步进电机的选型时，需要结合上述因素进行综合考虑，并根据实际需求和应用环境选择合适的步进电机。
此外，还应注意与步进电机相关的控制系统、反馈系统和机械传动系统的匹配性，以实现良好的性能和稳定运行。
最好咨询专业的电机供应商或工程师以获取更准确的建议和选择。
步进电机选型的计算示例
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。
步进电机选型方法
步进电机选型方法步进电机简介及选型方法如何选择合适的步进电机1. 负载分类：（1）Tf力矩负载：Tf = GrG 重物重量r 半径（2）TJ惯性负载：J = M（R12+R22）/ 32 （Kgcm）M：质量R1：外径R2：内径TJ = Jdw/dt dw/dt 为角加速度2.力矩曲线图的说明力矩曲线图是步进电机输出特性的重要表现，以下是我们对其中关键词语的解释。
步进电机简介及选型方法说明：1. 工作频率点：表示步进电机在该点的转速值。
单位：Hzn=Θ*Hz / （360*D）n 转/秒Hz 该点的频率值D 电路的细分值，Θ步进电机的步距角例：1.8步进电机，在1/2细分驱动的情况下（即每步0.9）500Hz 时，其速度是1.25转/秒2. 起动区域：步进电机可以直接起动或停止的区域。
3. 运行区域：在这个区域里，电机不能直接运行，必须先要在起动区域内起动，然后通过加速的方式，才能到达该工作区域内。
同样，在该区域内，电机也不能直接制动，否则就会造成失步，必须通过减速的方式到起动区域内，在进行制动。
4. 最大起动频率点：步进电机在空载情况下，最大的直接起动速度点。
5. 最大运行频率点：步进电机在空载情况下，可以达到的最大的运行速度点。
6. 起动力矩：步进电机在特定的工作频率点下，直接起动可带动的最大力矩负载值。
7. 运行力矩：步进电机在特定的工作频率点下，运行中可带动的最大力矩负载值。
由于运动惯性的原因，所以，运行力矩要比起动力矩大。
3 加速和减速运动的控制当一个系统的工作频率点在力矩曲线图的运行区域内时，如何在最短的时间内加速，减速就成了关键。
如下图示，步进电机的动态力矩特性一般在低速时为水平直线状，在高速时，由于电感的影响，很快下滑。
步进电机简介及选型方法（1）直线加速运动已知电机负载为TL，要从F0 在最短时间tr内加速到F1，求tr 和加速脉频率F（t）A．确定TJ，一般TJ =70% Tm。
步进电机的计算与选型---实用计算
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。
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。
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1步进电机 步进电机驱动器 无刷电机 无刷电机驱动器地址：深圳宝安区TEL ：2 朱生 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：必要脉冲数[脉冲]驱动脉冲速度[Hz]=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（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。
步进电机驱动过程中始终需要此力矩。
负载力矩根据传动装置和物体的重量的不同而不同。
许多情况下我们无法得到精确的系统参数，所以下面只给出了简单的计算方法。
负载力矩可以根据下面的图表和公式来计算。
（1）滚轴丝杆驱动2步进电机步进电机驱动器无刷电机无刷电机驱动器地址：深圳宝安区TEL：2 朱生3步进电机 步进电机驱动器 无刷电机 无刷电机驱动器地址：深圳宝安区TEL ：2 朱生※ 负载力矩的计算公式：T L ＝[F ·P B2πη+μ0F 0P B 2π ]× 1i[kgf ·cm]※负载力矩的估算公式：T L ＝m ·P B2πη×1i [kgf ·cm] （水平方向）T L ＝m ·P B2πη×1i × 2 [kgf ·cm] （垂直方向）（2）传送带/齿条齿轮传动※ 负载力矩的计算公式：T L ＝F2πη×πDi ＝FD2ηi [kgf ·cm]F ＝ FA + m ( sin α + μcos α) [Kg]※ 负载力矩的估算公式：T L ＝D2× m × 1η ×1i [kgf ·cm] （水平方向）4步进电机 步进电机驱动器 无刷电机 无刷电机驱动器地址：深圳宝安区TEL ：2 朱生 T L ＝D2× m × 1η× 1i× 2 [kgf ·cm] （垂直方向） （3）皮带轮传动※ 负载力矩的计算公式：T L ＝μF A +m2π×πDi ＝(μF A +m) D2i [kgf ·cm]※ 负载力矩的估算公式：T L ＝D2× mg × 1i [kgf ·cm]（4）实测方法我们也可以通过这种方法得到负载力矩：用弹簧秤拉动滑轮慢慢转动，此时弹簧秤会有一个读数，这个数值就5步进电机 步进电机驱动器 无刷电机 无刷电机驱动器地址：深圳宝安区TEL ：2 朱生 是所用力的大小（F B ），然后乘以滑轮的半径就可以得到负载力矩（如下式）。
通常这种方法得到数值要比计算得到得结果要精确。
T L ＝F B D2[kgf ·cm]● 加/减速力矩的计算 （Ta ）加/减速力矩是用来加速或减速与电机相连的传动装置。
根据加/减速时间和传动装置负载惯性惯量的不同，这个力矩会有很大的变化。
因此，自启动运行方式和加/减速运行方式的力矩会有一个较大的不同。
加/减速力矩可以按下式计算：※ 自启动运行方式（需要较大的加/减速力矩）加/减速力矩[kgf ·cm] ＝转子惯性惯量[kgm 2]+负载惯性惯量[kgm 2]重力加速度[cm/sec 2]×π×步进角[o]×驱动脉冲速度2[Hz]180×步进角[o]※ 加/减速运行方式加/减速力矩[kgf ·cm] ＝转子惯性惯量[kgm 2]+负载惯性惯量[kgm 2]重力加速度[cm/sec 2]×π×步进角[o] 180 o×运行脉冲速度[Hz]－启动脉冲速度[Hz]加/减速时间[sec]6步进电机 步进电机驱动器 无刷电机 无刷电机驱动器地址：深圳宝安区TEL ：2 朱生 ◎ 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。
● 驱动滚轴丝杆如下图，3相步进电机（°/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°° ＝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]×[秒]1[秒]－[秒]＝ [kHz]如图所示：7步进电机 步进电机驱动器 无刷电机 无刷电机驱动器地址：深圳宝安区TEL ：2 朱生● 驱动传动带如下图，3相步进电机（°/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°° ＝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]×[秒]1[秒]－[秒]＝ [kHz]如图所示：◎ 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。
● 滚轴丝杆驱动水平负载8步进电机 步进电机驱动器 无刷电机 无刷电机驱动器地址：深圳宝安区TEL ：2 朱生 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 B 2πη×1i [kgf ·cm]T L ＝40[kg]×1[cm] 2π××11 ＝ [kgf ·cm]● 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 ＝D 2× m ×1η× 1 i[kgf ·cm]T L ＝[cm] 2× 9 [kg] ×1×11＝8 [kgf ·cm] ● 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：9步进电机 步进电机驱动器 无刷电机 无刷电机驱动器地址：深圳宝安区TEL ：2 朱生T L ＝m ·P B 2πη×1i [kgf ·cm]T L ＝250[kg]×[cm] 2π××110 ＝ [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。