步进电机选型的计算示例

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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。

非标设备设计之步进电机选型计算

以单极性电机为例来解释工作原理
4. 步进电动机的机座号：主要有35、39、42、57、86、110等 5. 步进电动机构造：由转子（转子铁芯、永磁体、转轴、滚珠轴承），定子（绕组、定子铁芯），前后端盖等组成。最典型两相混合式步进电机的定子有8个大齿，40个小齿，转子有50个小齿；三相电机的定子有9个大齿，45个小齿，转子有50个小齿。
2. 电机定位精度的选择
机械传动比确定后，可根据控制系统的定位精度选择步进电机的步距角及驱动器的细分等级。一般选电机的一个步距角对应于系统定位精度的1/2 或更小。注意：当细分等级大于1/4后，步距角的精度不能保证。伺服电机编码器的分辨率选择：分辨率要比定位精度高一个数量
级。
3. 电机力矩选择
电机控制原理图
1. 恒流驱动
恒流控制的基本思想是通过控制主电路中MOSFET的导通时间，即调节 MOSFET触发信号的脉冲宽度，来达到控制输出驱动电压进而控制电机绕组电流的目的。
H桥恒频斩波恒相流驱动电路原理框图
电流PWM细分驱动电路示意图
2. 单极性驱动
单极性驱动原理图
3. 双极性驱动
双极性驱动原理图
的力矩。 ④ 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。 ⑤ 定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩。 ⑥ 失步：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。 ⑦ 失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在
失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。 ⑧ 运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与
步进电动机微步驱动电路基本结构框图
步距角：控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。
电机固有步距角所用驱动器类型及工作状态

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。

电机选型惯量计算公式实例

电机选型惯量计算公式实例电机的选型是设计和使用电机系统中的一个重要环节，其中惯量的计算是选型过程中的关键步骤之一。

本文将以一个具体的电机选型案例为例，介绍电机惯量的计算公式和相关注意事项。

在进行电机选型时，首先需要确定所需的输出功率和转速范围。

然后，根据这些要求选择适当的电机类型，比如直流电机、交流电机或步进电机。

本文以直流电机为例，介绍电机惯量的计算方法。

电机的惯量是指电机对转动运动的惯性阻力，通常用转动惯量（J）表示，单位是kg·m²。

电机的惯量大小与电机的转子质量和转子的几何形状有关。

下面是计算直流电机惯量的公式：J = m * r²其中，J为惯量，m为转子质量，r为转子半径。

需要注意的是，这个公式只适用于转子为圆柱体的情况。

如果转子的几何形状不是圆柱体，那么需要根据具体情况进行修正。

在实际的电机选型中，有时会遇到需要估算电机惯量的情况。

例如，如果已知一个电机的转子质量和尺寸，但没有精确的惯量数值，那么可以通过估算来获取一个大致的惯量值。

下面是一个估算直流电机惯量的方法：1. 首先，测量转子的质量m和转子的半径r。

2. 根据转子的几何形状，选择适当的修正系数K。

3. 根据公式J = m * r² * K 计算惯量J的估算值。

需要注意的是，估算值仅供参考，可能与实际值存在一定的偏差。

如果需要更精确的惯量数值，建议通过实验或使用专业的测量设备进行测量。

在电机选型过程中，除了惯量的计算，还需要考虑其他因素，如最大扭矩、额定电流、效率等。

这些因素与电机的设计和使用要求有关，需要根据具体情况进行综合考虑。

电机惯量的计算是电机选型过程中的重要一环。

通过合理计算和估算电机的惯量，可以为电机系统的设计和使用提供重要参考。

在实际应用中，建议根据具体情况选择合适的计算方法，并结合其他因素进行综合考虑，以确保选型的准确性和可靠性。

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。

步进电机选型惯量计算公式

步进电机选型惯量计算公式步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械位移的电机，它的运动是通过控制电流的大小和方向来实现的。

在实际应用中，步进电机的选型是非常重要的，其中惯量是一个重要的参数。

本文将介绍步进电机选型中惯量的计算公式，帮助读者更好地理解步进电机的特性和选型方法。

步进电机的惯量计算公式如下：J = (Jm + Jl) (N^2)。

其中，J表示步进电机的总惯量，Jm表示电机自身的转动惯量，Jl表示负载的转动惯量，N表示减速比。

步进电机的惯量是指电机在转动过程中所具有的惯性，它的大小直接影响着电机的动态响应和控制精度。

在实际应用中，通常需要根据具体的负载情况和控制要求来选择合适的步进电机，而惯量就是一个重要的考虑因素。

首先，我们来看一下步进电机的转动惯量Jm。

步进电机的转动惯量是指电机自身在转动过程中所具有的惯性，它与电机的结构和材料有关。

通常情况下，可以通过电机的技术参数来获取Jm的数值。

在选型过程中，需要根据具体的应用要求来确定Jm的大小，以确保电机的动态响应和控制精度满足要求。

其次，我们来看一下负载的转动惯量Jl。

负载的转动惯量是指负载在转动过程中所具有的惯性，它与负载的结构和材料有关。

在实际应用中，通常需要通过实验或者仿真来获取Jl的数值。

在选型过程中，需要将负载的转动惯量考虑在内，以确保电机能够满足负载的要求。

最后，我们来看一下减速比N。

减速比是指电机输出轴的转速与驱动轴的转速之比，它与传动装置的结构和参数有关。

在实际应用中，通常需要根据负载的要求和控制精度来确定减速比的大小。

在选型过程中，需要将减速比考虑在内，以确保电机能够满足负载的要求。

综上所述，步进电机的惯量计算公式可以帮助我们更好地理解步进电机的特性和选型方法。

在实际应用中，需要根据具体的负载情况和控制要求来选择合适的步进电机，并将惯量考虑在内，以确保电机能够满足要求。

希望本文能够对读者有所帮助，谢谢！。

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。

旋转工作台步进电机选型算法流程

发布时间:2010年8月4日典型数据：第一组：转台最大转速nmax＝9转/秒转台半径R0＝100毫米转台质量Mass＝1公斤转台定位精度Error＝0.4度工件处半径R=90毫米工件个数n=2个工件质量M=0.1公斤转台外部阻力矩Tr=0.1牛顿米转速较高，不能采用减速器。

步进电机转速＝540 rpm电机力矩＝ 7.78 Nm雷赛步进电机型号：86HS85雷赛驱动器型号：M880,MD882,ME872雷赛电源型号：PS806第二组：转台最大转速nmax＝1转/秒转台半径R0＝200毫米转台质量Mass＝10公斤转台定位精度Error＝0.2度工件处半径R=180毫米工件个数n = 4个工件质量M = 0.5公斤转台外部阻力矩Tr = 10牛顿米采用1级同步带减速即可。

减速比 i = 8.3电机转速 = 500 rpm电机力矩＝ 7.62 Nm雷赛步进电机型号：86HS85雷赛驱动器型号：M880,MD882,ME872雷赛电源型号：PS806第三组：转台最大转速nmax＝0.1转/秒转台半径R0＝200毫米转台质量Mass＝10公斤转台定位精度Error＝0.2度工件处半径R=180毫米工件个数n = 4个工件质量M = 0.5公斤转台外部阻力矩Tr = 10牛顿米请采用2级同步带减速。

减速比 i = 83.3电机转速 = 500 rpm电机力矩＝ 0.4 Nm雷赛步进电机型号：57HS06雷赛驱动器型号：M535,MD556,ME432雷赛电源型号：PS405,SPS487第四组：转台最大转速nmax＝0.5转/秒转台半径R0＝500毫米转台质量Mass＝30公斤转台定位精度Error＝0.02度工件处半径R=480毫米工件个数n = 4个工件质量M = 3公斤转台外部阻力矩Tr = 20牛顿米计算结果：选用齿轮减速器，减速比 i ＝20电机转速 = 600 rpm电机力矩＝ 31.28 Nm雷赛步进电机型号：130HS45雷赛驱动器型号：MD2278雷赛电源型号：200V变压器第五组：转台最大转速nmax＝0.005转/秒转台半径R0＝500毫米转台质量Mass＝30公斤转台定位精度Error＝0.02度工件处半径R=480毫米工件个数n = 4个工件质量M = 3公斤转台外部阻力矩Tr = 20牛顿米计算结果：选用齿轮减速器，减速比 i ＝1000电机转速 = 300 rpm电机力矩＝ 0.09 Nm雷赛步进电机型号：42HS02雷赛驱动器型号：M415B,ME432雷赛电源型号：PS405,SPS407。

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 =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。

步进电机的选型与计算

312
副传动。
机床与液压
第 36 卷
2 2 计算折算到电机轴上的空载启动力矩和切削时的负载力矩 ( 1 ) 计算负载力矩电机轴上的负载力矩一般由三部分组成, 其一是由切削分力产生的切削负载力矩; 其二是由导轨摩擦力产生的摩擦负载力矩; 其三是由滚珠丝杠的预紧而产生的附加负载力矩。每种负载力矩的计算方法不同。切削负载力矩 T c ( N m )的计算 F aL Tc = ( 3) 2 i 式中: Fa 为在切削状态下, 滚珠丝杠的轴向负载力, N; L 为电机每转一圈, 机床执行部件在轴向移动的距离, m; 为进给传动系统的总效率, 取 = 0 90。摩擦负载力矩 T u ( N m )的计算 F a 0L Tu = ( 4) 2 i 式中: Fa 0为在不切削状态下, 滚珠丝杠的轴向负载力 (即为空载时的导轨摩擦力 ), N。由滚珠丝杠的预紧而产生的附加负载力矩 T f ( N m )的计算 Fp L 0 2 Tf = ( 1- 0 ) ( 5) 2 i 式中: Fp 为滚珠丝杠螺母副的预紧力, N; L 0 为滚珠丝杠螺母副的基本导程, m; 0 为滚珠丝杠螺母副的效率, 取 = 0 98。折算到电机轴上的负载力矩 T ( N m )的计算空载 (快进 ) 时 T K J = T u + T f ( 6) 切削 (工进 ) 时 T G J = T c + T f ( 7) ( 2 ) 计算电机轴上的加速力矩 T ap ( N m ) 2 9 8 nm ax T ap = (Jm + Jd ) ( 8) 60 980ta 式中: nm ax为运动部件以最快速度运动时电机的最高 2 转速, r/m in; Jm 为电机的转动惯量, kg cm ; Jd 为 2 机械系统折算到电机轴上的负载惯量, kg cm ; ta 为加速时间, s 。 ( 3 ) 计算折算到电机轴上的加速力矩该加速力矩 T a 就是电机轴上所需的加速力矩。一般有二种情况, 一是机床移动部件空载快速启动时, 系统所需要的空载启动加速力矩 T q 。二是在机床切削状态下, 进给速度突然变化时, 系统所需要的切削时的加速力矩 T t。空载启动加速力矩 T q ( N m ) 的计算 T q = T ap + TK J = T ap + T u + T f ( 9) 切削时的加速力矩 T t ( N m ) 的计算 T t = T at + T GJ = T at + T c + T f ( 10)

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。

垂直放置步进电机选型计算(自动计算版)HE

①机械系统的决定负载质量M（kg）45·滚珠丝杠节距P（mm）5·滚珠丝杠直径D（mm）20·滚珠丝杠质量MB（kg） 1.98448·滚珠丝杠摩擦系数μ0.05·因无减速器，所以G=1、η=10.9·滚珠丝杆长度（mm)800·预备压螺母的内部摩擦系数0.3·安装角度 1.5790②动作模式的决定速度(mm/s)单一变化300·负载移动速度V（mm/s）12·行程L（mm）180·行程时间tS（s）0.8·加减速时间tA（s）0.20·定位精度AP（mm）0.030.20.40.2·必要分辩率 2.16度③换算到电机轴负载惯量的计算滚珠丝杠的惯量JB=0.000099224kg.m2负载的惯量JW=0.000127749kg.m2换算到电机轴负载惯量JL=JW J=G2x(J W+J2)+J10.000127749kg.m2L④负载转矩的计算外力有外力0N预负载F/3147.1108105N运行方向负载441.3324316N对摩擦力的转矩Tw（无预负载）0.390421472N.m对摩擦力的转矩Tw（有预负载）0.425559404N.m换算到电机轴负载转矩TL=Tw Tl=Tw X Sf0.851118808N.m安全系数Sf=22减速后输出转矩0.116751551N.m⑤旋转数的计算转数N N=60V/P144r/min传动比i8.3333333339减速机效率g0.81⑥电机的初步选定必要转矩0.48N.m转子转动惯量J00.000038kg.m2⑦加减速转矩的计算加减速转矩TA0.012N.m⑧必要转矩的计算安全系数sf2必要转矩为TM T1=(TA+TL)*sf 1.7272N.m ⑧惯性比的确认Jl/J0 3.36182889520\28\355以下2相5相步进电机42\50\56.4\60\8510以下Astep28\42\60\8530以下⑨讨论时间(s)。

步进电机选型计算

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。

步进电机选型的计算示例

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。

步进伺服电机选型计算V1.1

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。