伺服电机 步进电机 丝杠 导轨的计算选择
伺服电机步进电机丝杠导轨的计算选择
伺服电机步进电机丝杠导轨的计算选择在机械传动中，伺服电机、步进电机、丝杠和导轨是常用的组合，用于实现精确的运动控制。
如何选择适合的丝杠和导轨组合是一个非常重要的问题。
一、选定电机型号首先，需要确定所需的运动控制方式，即是应用步进电机还是伺服电机。
步进电机适用于速度较低、负载变化较小的应用，而伺服电机适用于速度较高、负载变化较大的应用。
根据具体的应用需求，选择适合的电机型号。
二、计算负载力在选型之前，需要计算所需的负载力。
负载力是加速度、速度和负载质量的乘积。
加速度可以根据具体应用的要求确定，速度可以通过运动控制系统的要求来确定，负载质量可以通过测量来确定。
将计算得到的负载力转换为力矩，即负载力乘以工作距离。
三、选择丝杠选择丝杠时需要考虑以下几个因素：1.轴向刚度和承载能力：在运动控制中，丝杠需要承受负载力的作用，因此需要选择具有足够轴向刚度和承载能力的丝杠。
2.导程和进给速度：导程是丝杠的螺距乘以进给倍数，进给速度是丝杠的轴向速度。
根据实际应用需求选择合适的导程和进给速度。
3.背隙和精度：背隙是指丝杠螺纹和导航垫圈之间的间隙，对运动精度和位置重复性有很大影响。
根据运动控制系统的精度要求选择背隙合适的丝杠。
4.驱动方式：丝杠可以通过直接驱动和间接驱动两种方式驱动。
直接驱动方式可以提高传动效率和运动精度，但成本较高。
间接驱动方式成本较低，适用于低速和中等精度要求的应用。
四、选择导轨选择导轨时需要考虑以下几个因素：1.刚度和精度：导轨的刚度和精度对运动控制系统的性能至关重要。
刚度越高，系统的刚性越大，精度越高。
2.导轨类型和结构：根据具体应用的要求选择合适的导轨类型，常见的导轨类型有直线导轨、滑块导轨和滚珠导轨等。
3.导向方式：导轨可以通过滚珠导向、滑动导向和滚柱导向等方式来实现，根据应用需求选择合适的导向方式。
4.驱动方式：导轨可以通过直接驱动和间接驱动两种方式驱动。
直接驱动方式可以提高传动效率和运动精度，但成本较高。
(仅供参考)滚珠丝杠选型计算常用公式--
（9）减速运动时电机所需的扭矩计算公式：
式中： Tg 一减速运动状态下所需的扭矩，N*m； TL 一匀速运动状态下电机所需的扭矩，N*m； Ta 一加速运动状态下电机所需的扭矩，N*m。
或 式中： a 一加速度，m/s^2； Vmax 一最终速度，m/s； Vm 一末速度，m/s； V0 一初速度，m/s；
t 一运行时间，s。 四、直线运动的一些运动学公式：
式中： F 一运动物体所受的力，N； μ一摩擦系数； m 一运动物体的质量，kg； g 一重力加速度，m/s^2； a 一运动物体的加速度，m/s^2 五、滚珠丝杠的最大轴向允许载荷计算公式：
式中： JL 一折算到驱动电机上的总转动惯量，kg*m^2； Js 一丝杠的转动惯量，kg*m^2； JT 一工作台与工件的转动惯量，kg*m^2; i 一电机至丝杠的减速比。 (4)电机工作时的最高转速计算公式：
式中： nmax 一电机工作时的最高转速，r/min； Vmax 一最高运行速度，m/s； PB 一丝杠导程，mm。 （注：丝杠速度计算公式：v=n*PB） （5）旋转运动角加速度计算公式：
式中： Famax 一丝杠螺母允许的最大轴向载荷，N； Coa 一丝杠螺母额定静载荷，KN，查产品样册；
fs 一与安装方式有关的系数，查下表。
十、轴向平均载荷计算公式：
式中： Fm 一轴向平均载荷，N； Fi 一各运行阶段滚珠丝杠所受的轴向载荷，N； li 一各运行阶段所对应的行走距离，mm； l 一总运行距离（行程），mm。 十一、滚珠丝杠额定寿命计算公式: 1）用总转数表示的额定寿命：
伺服电机步进电机丝杠导轨的计算选择
伺服电机的选择伺服电机：伺服主要靠脉冲来定位，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移；可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。
伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。
伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。
闭环半闭环：格兰达的设备用伺服电机都是半闭环，只是编码器发出多少个脉冲，无法进行反馈值和目标值的比较；如是闭环则使用光栅尺进行反馈。
开环步进电机：则没有记忆发出多少个脉冲。
伺服：速度控制、位置控制、力矩控制增量式伺服电机：是没有记忆功能，下次开始是从零开始；绝对值伺服电机：具有记忆功能，下次开始是从上次停止位置开始。
伺服电机额定速度3000rpm，最大速度5000 rpm；加速度一般设0.05 ~~ 0.5s计算内容：1.负载(有效)转矩T<伺服电机T的额定转矩2.负载惯量J/伺服电机惯量J< 10 (5倍以下为好)3.加、减速期间伺服电机要求的转矩 < 伺服电机的最大转矩4.最大转速<电机额定转速伺服电机：编码器分辨率2500puls/圈；则控制器发出2500个脉冲，电机转一圈。
1.确定机构部。
另确定各种机构零件（丝杠的长度、导程和带轮直径等）细节。
典型机构：滚珠丝杠机构、皮带传动机构、齿轮齿条机构等2.确定运转模式。
（加减速时间、匀速时间、停止时间、循环时间、移动距离）运转模式对电机的容量选择影响很大，加减速时间、停止时间尽量取大，就可以选择小容量电机3.计算负载惯量J和惯量比（xkg.）。
根据结构形式计算惯量比。
负载惯量J/伺服电机惯量J< 10 单位（xkg.）计算负载惯量后预选电机，计算惯量比4.计算转速N【r/min】。
根据移动距离、加速时间ta、减速时间td、匀速时间tb计算电机转速。
简单滚珠丝杆伺服选型与计算
(1) 电机转速：N=V/PB=5.0/0.01=500(rpm) (2) 克服磨擦力需要的扭矩：
f PB ＝ TL 2η, f －摩擦力 f＝ µMg TL=MgµPB/(2η)=50x9.8x0.3x0.01/(2x0.9)=0.26N.m (3)根据前面的计算公式得出负载惯量为
水平直线运动负载 JLM=M（PB/ 2 )2 =50x(0.01/2 )2 =1.26x10-4(Kg.m2 )
必须扭矩： T= S *Ts(在这里把克服空气阻力略去） S＝2，得出：T=3.14+62.8JM>3.14N.m 取最大惯量电机，惯量JM＝1.1x10-3 kg.m2, JL/JM=46
考虑到惯量比远大于3－5的理想范围，所以，该系统不适合直接驱动，可以 考虑通过减速提高惯量比，选型时也需要注意这点。
四.齿轮传动 JL ：负载的惯量，n：齿轮传动比， JM ：电机转子惯量 JT = JL /n2 + JM
下面结合例子讲解如何计算扭据。
• 滚珠丝杆传动
例子1
物体运动速度要求V=5.0m/min; 滑动部分质量：M=50Kg
丝杆长度 LB=1.4m; 丝杆直径DB=0.012m; 丝杆导程PB=0.01m; 联轴器质量Mc=0.2Kg 联轴器外径DC=0.04m; 磨擦系数：u =0.3 加速时间t0 =0.1s; 机械效率n=0.9则计算过程如下：
(5)最加速度所需扭力： Ts=0.0984+523 .6JM (N.m)
必须扭矩
T=（TL+TS)x S, S为安全系数，一般为2～3 TM= (0.26+0.0984+523.6JM)x2
=(0.36+523.6JM)x2 =(0.36+0.575)x2=1.87(N.m)
步进电机和丝杠导程计算
步进电机和丝杠导程计算
摘要：
1.步进电机和丝杠的概述
2.步进电机的工作原理
3.丝杠导程的计算方法
4.应用实例
正文：
【1.步进电机和丝杠的概述】
步进电机是一种电动机，它具有固定的角度步长，可以将电脉冲转换为精确的旋转运动。
而丝杠是一种将转动运动转化为线性运动的机械传动装置，广泛应用于各种机床、自动化设备等。
【2.步进电机的工作原理】
步进电机的工作原理是基于磁场和电流的相互作用。
当电流通过电机的线圈时，会在电机内产生磁场，这个磁场会与电机的永久磁铁产生相互作用，使得电机转动。
步进电机有固定的步长，即每接收一个电脉冲，电机转动一个固定的角度。
【3.丝杠导程的计算方法】
丝杠导程的计算方法是：导程=丝杠的螺距/每转的圈数。
螺距是丝杠每圈前进的距离，通常以毫米为单位。
每转的圈数则是丝杠转动一圈所需的电脉冲数。
导程的计算对于确定丝杠的定位精度和运动速度至关重要。
【4.应用实例】
在机床上，步进电机和丝杠常常一起使用。
例如，在铣床上，步进电机控
制铣头的运动，而丝杠则将步进电机的旋转运动转化为铣头的线性运动，从而实现对工件的精确加工。
总的来说，步进电机和丝杠是机械传动中常用的两种设备，它们共同作用，可以实现对运动的精确控制。
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)。
丝杆功率、扭矩计算
丝杆功率、扭矩计算1）、例如：滚珠丝杆导程为10mm，外径为32mm，通过螺母转动提升重物300kg，每秒提升70mm。
m*g*v=n*w 由于实际操作过程中不要求精确计算，所以可依功率恒定来算题中已知信息可得：每秒提升70mm意味着，每秒丝杆转7*2π弧度即W=14π rad/s结果：n=mgv/w=300*10*70*0.001/14π=4.8nm则电机需要选择9.6NM以上的，估计步进电机都行省钱！（功率=转矩*角速度）2)、怎样计算滚珠丝杠驱动扭矩及电机功率(1) 速运行，非精确计算可以套用以下公式：Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1）式中Ta：驱动扭矩kgf.mm；Fa：轴向负载N（Fa=F+μmg，F：丝杠的轴向切削力N，μ：导向件的综合摩擦系数，m：移动物体重量(工作台+工件)kg，g:9.8 ）；I：丝杠导程mm；n1：进给丝杠的正效率。
1. 2(2) 假设工况：水平使用，伺服电机直接驱动，2005滚珠丝杠传动，25滚珠直线导轨承重和导向，理想安装，垂直均匀负载1000kg，求电机功率：Fa=F+μmg，设切削力不考虑，设综合摩擦系数μ=0.1，得Fa=0.1*1000*9.8=980N；Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1），设n1=0.94，得Ta=980*5/5.9032≈830N.mm=0.83N.M根据这个得数，可以选择电机功率。
以台湾产某品牌伺服为例，（200W 查样本得知，额定扭矩大于0.83N.M的伺服电机是400W。
是0.64N.M，小了。
400W额定1.27N.M，是所需理论扭矩的1.5 倍，满足要求）当然咯，端部安装部分和滚珠丝杠螺母预压以及润滑不良会对系统产生静态扭矩，也称初始扭矩，实际选择是需要考虑的。
另外，导向件的摩擦系数不能单计理论值，比如采用滚珠导轨，多套装配后的总摩擦系数一定大于样本参数。
而且，该结果仅考虑驱动这个静止的负载，如果是机床工作台等设备，还要考虑各向切削力的影响。
伺服电机计算选择应用实例
1
伺服电机计算选择应用实例
1．选择电机时的计算条件
本节叙述水平运动伺服轴（见下图）的电机选择步骤。
例：工作台和工件的W ：运动部件（工作台及工件）的重量（kgf ）=1000 kgf 机械规格
μ：滑动表面的摩擦系数
=0.05
π：驱动系统（包括滚珠丝杠）的效率=0.9
fg
：镶条锁紧力（kgf ）=50 kgf
Fc ：由切削力引起的反推力（
kgf ）=100 kgf
Fcf ：由切削力矩引起的滑动表面上工作台受到的力（
kgf ）
=30kgf
Z1/Z2：
变速比=1/1
例：进给丝杠的（滚珠Db ：轴径=32 mm 丝杠）的规格
Lb ：轴长=1000 mm P
：节距=8 mm
例：电机轴的运行规格Ta ：加速力矩（kgf.cm ）Vm :快速移动时的电机速度(mm -1)=3000 mm
-1
ta :加速时间(s)=0.10 s
Jm :电机的惯量(kgf.cm.sec 2
)
Jl :负载惯量(kgf.cm.sec 2
) ks
:伺服的位置回路增益
(sec -1
)=30 sec
-1
1.1 负载力矩和惯量的计算
计算负载力矩
加到电机轴上的负载力矩通常由下式算出
:
Tm =
+ Tf
Tm :加到电机轴上的负载力矩(Nm)
F :沿坐标轴移动一个部件
(工作台或刀架)所需的力(kgf)
L :电机转一转机床的移动距离
=P ×(Z1/Z2)=8 mm
Tf
:滚珠丝杠螺母或轴承加到电机轴上的摩擦力矩
=2Nm
F ×L 2πη。
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)。
步进电机和丝杠导程计算
步进电机和丝杠导程计算
摘要：
1.步进电机和丝杠的基本概念
2.步进电机的工作原理
3.丝杠导程的计算方法
4.应用实例
正文：
一、步进电机和丝杠的基本概念
步进电机，又称为脉冲电机，是一种将电脉冲转换为角位移的电机。
它具有结构简单、运行可靠、精度高等特点，被广泛应用于各种定位、控制和自动化领域。
丝杠，又称为螺距管，是步进电机的配套产品，主要用于将步进电机的旋转运动转换为线性运动。
它具有传动精度高、承载能力大、运动平稳等特点。
二、步进电机的工作原理
步进电机的工作原理是基于电磁感应定律，当电流通过电机的定子绕组时，会在定子绕组内产生磁场。
该磁场与永磁体磁场相互作用，产生转矩，使电机转动。
步进电机具有固定的步长，即每接收一个脉冲信号，电机转动一个固定的角度。
因此，通过控制脉冲的频率和数量，可以精确地控制电机的角位移。
三、丝杠导程的计算方法
丝杠导程，又称为螺距，是指丝杠每旋转一圈，螺母（或螺杆）在轴向方向上移动的距离。
计算公式为：
导程= π×(丝杠直径- 螺纹直径) / 螺纹圈数
其中，丝杠直径和螺纹直径可通过测量获得，螺纹圈数一般为整数。
四、应用实例
假设一个步进电机的额定电压为24V，额定电流为2A，步长为0.45 度。
当输入1000 个脉冲时，电机转动的角度为：
角度= 1000 ×0.45 度= 450 度
此时，如果配合适当的丝杠，可以将电机的旋转运动精确地转换为线性运动，实现对某个设备的精确定位和控制。
滚珠丝杠及步进电机选型计算
滚珠丝杠及步进电机选型计算滚珠丝杠及步进电机是机械传动和控制领域中常用的元件，用于实现精确的线性运动和位置控制。
本文将以滚珠丝杠及步进电机选型计算为主题，介绍选型时需要考虑的关键因素和计算方法。
滚珠丝杠是一种将旋转运动转化为直线运动的装置，由滚珠和螺纹母组成。
它具有高精度、高刚性、高效率等优点，在机床、自动化设备和机器人等领域得到广泛应用。
在选型时，需要考虑以下几个关键因素：1. 载荷：滚珠丝杠的选型首先需要根据实际应用中的载荷大小来确定。
载荷分为动载荷和静载荷，动载荷是指滚珠丝杠在工作过程中所承受的力或力矩，静载荷是指滚珠丝杠在停止工作时所承受的力或力矩。
根据载荷大小，可以选择合适的滚珠丝杠规格和型号。
2. 长度：滚珠丝杠的长度也是选型时需要考虑的因素之一。
长度越长，滚珠丝杠的刚性越差，对于要求较高的应用，需要选择较短的滚珠丝杠。
3. 精度：根据实际应用的要求，选择滚珠丝杠的精度等级。
滚珠丝杠的精度等级一般分为C0、C1、C2、C3和C5等级，精度等级越高，滚珠丝杠的定位精度越高。
4. 回程间隙：回程间隙是指滚珠丝杠在反向运动时，螺纹母与滚珠之间的间隙。
回程间隙越小，滚珠丝杠的反向定位精度越高，但回程间隙过小也会增加滚珠丝杠的摩擦力和磨损。
步进电机是一种以固定步进角度进行控制的电机，具有精确的位置控制和良好的低速性能。
在选择步进电机时，需要考虑以下几个关键因素：1. 步距角：步距角是指步进电机每次转动的角度。
根据实际应用要求和精度要求，选择合适的步距角。
一般步距角常用的有 1.8度和0.9度。
2. 额定电流：额定电流是指步进电机在正常工作状态下所需的电流。
根据实际负载要求和控制器能力，选择合适的额定电流。
额定电流过大会导致步进电机过热，额定电流过小会导致步进电机失去力矩。
3. 驱动方式：步进电机的驱动方式有两相驱动和三相驱动两种。
两相驱动步进电机结构简单、成本低，适用于低速和较小负载的应用；三相驱动步进电机具有较高的动态性能和负载能力，适用于高速和较大负载的应用。
滚珠丝杠选型和电机选型计算-丝杠的计算和选型
1.滚珠丝杠及电机选型计算1.1确定滚珠丝杠副的导程根据电机额定转速和 X 向滑板最大速度，计算丝杠导程。
X 向运动的驱动电机选择松 下MDMA152P1V ，电机最高转速为 4500rpm 。
电机与滚珠丝杆直连，传动比为1。
X 向最 大运动速度25mm/s ，即1500mm/min 。
则丝杠导程为 P h =V m ax /i 、n m ax =1500/1x4500 a ： 0.34mm实际取P h = 10mm ，可满足速度要求。
1.2滚珠丝杠副的载荷及转速计算滚动导轨承重时的滑动摩擦系数最大为 0.004，静摩擦系数与摩擦系数差别不大，此处 计算取静摩擦系数为 0.006。
则导轨静摩擦力：F 0=A 0 -M g + f =0.006天 1500x9.8 + 4x5 = 108.2N式中：M ――工件及工作台质量，经计算 M 约为1500kg 。
由于该设备主要用于检测，丝杠工作时不受切削力，检测运动接近匀速，其阻力主要来 滑块的摩擦力。
则有：止 n min = 60 v/P h = 60% 25/10 = 150rpm滚珠丝杠副的当量载荷:滚珠丝杠副的当量转速:1.3滚珠丝杠副预期额定动载荷1.3.1按滚珠丝杠副的预期工作时间计算:式中:n m----- 当量转速，n m =60、v/P h = 60X 25/10 =150rpm L h ——预期工作时间，测试机床选择 15000小时导轨滑块密封阻力，按 4个滑块，每个滑块密封阻力 5N 。
自于导轨、 nmax F max汀min -F 。
=108.2N L2 F max 十 F min Fm = 3~ F 0=108.2N n max + n min nm=-^ =150 rpm■ --- F fC am =3f 60n m L h "" 100f a f c =如150"500"當=555如w ――负荷系数，平稳无冲击选择 f w =1word 文档可自由复制编辑1.3.3按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算:C am = fe F max =6.7 沢 108.2 =729.94N式中:f e ――预加负荷系数，轻预载时，选择f e =6.7F max ——丝杠副最大载荷 1.4估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形量和久＜(1/3 ~ 1/4)•重复定位精度X 向运动的重复定位精度要求为 0.005mm ，则6m <1/4咒0.1 =0.00125mm 1.5估计算滚珠丝杠副的螺纹底X1.5.1根据X 向运动行程为1200mm ，可计算出两个固定支承的最大距离:L ,.1~ 1.2) ”1 + (10-14) H =1.2x1200 + 14x10 = 1580mm1.5.2按丝杠安装方式为轴向两端固定，则有丝杠螺纹底* F L“0.。
丝杠计算——精选推荐
Z方向滚珠丝杠选型计算工作条件：轴向负载质量：420kg行程长度：1000mm运动速度：50mm/min加速行程时间：0.1s减速行程时间：0.1s每分钟往返次数：无往复运动定位精度：±0.2mm/1000mm轴向游隙：0.15mm反复定位精度：0.08mm期望寿命：伺服电机额定转速：1000 rpm电机转动惯量（假设）：1×10-3kg·m2工作台与导轨摩擦系数：导向面阻力：（无负载时运动阻力）滚珠丝杠传动效率：0.9一、确定丝杠精度和导程定位器Z向移动速度：v max=50mm/min。
电机最高转速n max=1000rpm。
传动比：i=40丝杠转速n=25rpm滚珠丝杠导程P h =v max *i/n max =2mm二、允许的轴向负荷滚珠丝杠副在使用时，必须考虑在丝杠施加最大轴向负荷时，不使丝杠产生破坏的三因素： 1)丝杠临界压缩载荷（丝杠稳定性）。
2)丝杠拉伸、压缩应力引起的变形。
3)钢球接触部位的永久变形。
由于所设计Z 方向滚珠丝杠只承受拉载荷，因此不必校核临界压缩载荷。
轴向负载：319.8Kg(定位器Z 向移动载荷)+100Kg(壁板重量/2)=419.8Kg ，径向负载可以忽略。
1、滚珠丝杠拉伸应力下许可轴向载荷：P =α×σ× A式中: α：安全系数（α=0.8）σ：许用应力（σ=147Mpa ）（参考北京工研精机股份有限公司） A ：以滚珠丝杠螺纹滚道底径为直径的圆面积A = πd 12/4d 1：丝杠螺纹滚道底径(mm )。
计算得：d 1=6.7mm2、不致使钢球接触部位产生永久变形的轴向极限载荷如果滚珠丝杠副承受轴向载荷过大，钢球与滚道接触面就会出现永久变形，因此，必须控制轴向极限载荷。
oa0C P =sf （N ） 式中：f s ：静态允许负载系数取f s =1.2C oa ：额定静载荷 (N) ：使钢球与滚道面间承受最大的接触应力点处产生0.0001 倍钢球直径的永久变形时，所施加的轴向静态载荷。
伺服电机步进电机丝杠导轨的计算选择
伺服电机步进电机丝杠导轨的计算选择在机械传动系统中，伺服电机、步进电机、丝杠和导轨是常见的元件。
它们在不同的应用场景中具有不同的特点和优劣势。
在选择伺服电机、步进电机、丝杠和导轨时，需要根据具体的要求和条件进行计算和综合考虑。
首先，我们来看一下伺服电机。
伺服电机是一种能够根据控制信号实现精准位置和速度控制的电机。
它的优势是具有较高的精度和动态响应能力，适用于高精度定位和速度控制的应用。
在选择伺服电机时，需要根据负载的要求、控制要求、带载惯量等因素进行计算。
其中，负载的要求包括负载力、转矩和速度等，控制要求包括位置精度和速度精度等。
带载惯量是影响伺服系统动态响应能力的重要因素。
根据这些要求进行计算，可以确定伺服电机的功率和型号。
其次，步进电机是一种能够根据控制信号实现准确步进运动的电机。
它的优势是结构简单、价格低廉、控制电路简单等。
步进电机适用于低速和中等精度的应用，例如3D打印机、数控机床等。
在选择步进电机时，需要根据转矩和步进角等要求进行计算，以确定步进电机的额定电流和细分数。
丝杠是一种用于将旋转运动转换为直线运动的装置。
它由丝杠和螺母组成。
螺杆是丝杠的一种形式，它具有螺纹结构，通过使螺纹与螺旋母相配合来实现运动转换。
丝杠的优势是传动精度高、刚性好、定位精度高等。
在选择丝杠时，需要根据负载的要求和运动速度等进行计算，以确定丝杠的直径、螺距和传动效率等。
最后，导轨是一种用于导向和支撑负载的装置。
它由导轨和导轨滑动块组成。
导轨具有高刚度和高重载能力等特点，在精密定位和高速运动的应用中应用广泛。
在选择导轨时，需要根据负载的要求、运动速度、精度和刚度等进行计算，以确定导轨的长度、型号和配套滑块等。
综上所述，伺服电机、步进电机、丝杠和导轨的选择需要根据具体的要求和条件进行计算和综合考虑。
根据负载的要求、控制要求、运动速度、精度和刚度等因素进行计算，可以确定适合的伺服电机、步进电机、丝杠和导轨的型号和参数，以实现系统的稳定性、精度和高效性等要求。
丝杆功率、扭矩计算
丝杆功率、扭矩计算1）、例如：滚珠丝杆导程为10mm，外径为32mm，通过螺母转动提升重物300kg，每秒提升70mm。
m*g*v=n*w 由于实际操作过程中不要求精确计算，所以可依功率恒定来算题中已知信息可得：每秒提升70mm意味着，每秒丝杆转7*2π弧度即W=14π rad/s结果：n=mgv/w=300*10*70*0.001/14π=4.8nm则电机需要选择9.6NM以上的，估计步进电机都行省钱！（功率=转矩*角速度）2)、怎样计算滚珠丝杠驱动扭矩及电机功率(1) 速运行，非精确计算可以套用以下公式：Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1）式中Ta：驱动扭矩kgf.mm；Fa：轴向负载N（Fa=F+μmg，F：丝杠的轴向切削力N，μ：导向件的综合摩擦系数，m：移动物体重量(工作台+工件)kg，g:9.8 ）；I：丝杠导程mm；n1：进给丝杠的正效率。
1. 2(2) 假设工况：水平使用，伺服电机直接驱动，2005滚珠丝杠传动，25滚珠直线导轨承重和导向，理想安装，垂直均匀负载1000kg，求电机功率：Fa=F+μmg，设切削力不考虑，设综合摩擦系数μ=0.1，得Fa=0.1*1000*9.8=980N；Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1），设n1=0.94，得Ta=980*5/5.9032≈830N.mm=0.83N.M根据这个得数，可以选择电机功率。
以台湾产某品牌伺服为例，（200W 查样本得知，额定扭矩大于0.83N.M的伺服电机是400W。
是0.64N.M，小了。
400W额定1.27N.M，是所需理论扭矩的1.5 倍，满足要求）当然咯，端部安装部分和滚珠丝杠螺母预压以及润滑不良会对系统产生静态扭矩，也称初始扭矩，实际选择是需要考虑的。
另外，导向件的摩擦系数不能单计理论值，比如采用滚珠导轨，多套装配后的总摩擦系数一定大于样本参数。
而且，该结果仅考虑驱动这个静止的负载，如果是机床工作台等设备，还要考虑各向切削力的影响。
步进电机和丝杠导程计算
步进电机和丝杠导程计算
【实用版】
目录
1.步进电机和丝杠的基本概念
2.步进电机的工作原理
3.丝杠导程的计算方法
4.应用实例
正文
一、步进电机和丝杠的基本概念
步进电机，又称为脉冲电机，是一种以脉冲电流信号为驱动，具有固定步长和旋转方向的电机。
丝杠，又称为螺距，是指螺纹轴向移动一个牙距所对应的轴向距离。
二、步进电机的工作原理
步进电机的工作原理是基于电磁感应定律，通过接收脉冲电流信号，使电机转动一个固定的步长。
其结构主要由定子和转子两部分组成，通过电流在定子上产生磁场，与转子磁场相互作用，产生转矩，使转子旋转。
三、丝杠导程的计算方法
丝杠导程的计算方法通常有以下两种：
1.直接测量法：通过卡尺等测量工具，直接测量螺纹的牙距和轴向距离，然后计算出导程。
2.计算法：根据螺纹的螺距和螺纹的圈数，可以计算出导程。
具体公式为：导程=螺距×圈数。
四、应用实例
在工业生产中，步进电机和丝杠常常搭配使用，如在数控机床、机器
人、自动化生产线等领域。
以数控机床为例，通过控制脉冲电流信号的频率和数量，可以精确地控制机床的运动，实现高精度的加工。
伺服电机步进电机丝杠导轨的计算选择
伺服电机步进电机丝杠导轨的计算选择1.伺服电机的计算选择：伺服电机是一种特殊类型的电动机，能够通过反馈信号实现闭环控制。
在选择伺服电机时，需要考虑的主要因素包括负载特性、运动速度和加速度要求、定位精度、可行性和成本等。
具体的计算选择步骤如下：-确定负载特性：包括负载转矩、惯性和摩擦等。
-计算所需的运动速度和加速度：根据具体的应用要求进行计算。
-确定定位精度要求：根据应用需求选择合适的伺服电机型号。
-评估可行性和成本：考虑可行性和成本因素，选择适当的伺服电机型号。
2.步进电机的计算选择：步进电机是一种可以按照预定步长或角度精确运动的电动机。
在选择步进电机时，需要考虑的主要因素包括转矩要求、步数和加速度、定位精度、导程和可行性等。
具体的计算选择步骤如下：-确定转矩要求：考虑负载特性确定所需转矩。
-计算步数和加速度：根据应用需求选择合适的步数和加速度。
-确定定位精度要求：根据应用需求选择合适的步进电机型号。
-评估可行性和成本：考虑可行性和成本因素，选择适当的步进电机型号。
3.丝杠的计算选择：丝杠是转动运动转换为直线运动的一种机械传动装置。
在选择丝杠时，需要考虑的主要因素包括负载要求、转矩要求、速度要求、导程和可行性等。
具体的计算选择步骤如下：-确定负载要求：考虑负载转矩和负载质量等因素，确定所需的扭矩。
-计算转速要求：根据应用需求和负载要求确定所需的转速。
-确定导程要求：根据应用需求选择合适的导程。
-评估可行性和成本：考虑可行性和成本因素，选择适当的丝杠型号。
4.导轨的计算选择：导轨是一种用于支撑和引导工件运动的装置。
在选择导轨时，需要考虑的主要因素包括负载要求、导向精度、导向刚度和轻量化等。
-确定负载要求：考虑负载质量和负载分布等因素，确定所需的负载能力。
-计算导向精度：根据应用需求选择合适的导向精度等级。
-计算导向刚度：根据应用需求选择合适的导向刚度等级。
-轻量化设计：考虑应用场景的重量要求和可行性，选择合适的导轨材料和结构。
垂直丝杠的伺服电机选型计算
垂直丝杠的伺服电机选型计算垂直丝杠伺服电机的选型计算是指通过计算确定适合垂直丝杠运动的伺服电机的参数和规格。
这个计算过程涉及到许多因素，如负载要求、速度、加速度、精度、功率等等。
下面我们将简要介绍垂直丝杠伺服电机选型计算的步骤和注意事项。
步骤1：确定负载要求首先要确定所需驱动的负载要求，包括负载的质量、惯性、运动要求等。
其中，负载的质量和惯性将直接影响到所选伺服电机的额定扭矩和功率需求。
步骤2：计算所需扭矩根据所选伺服电机的负载要求，可以计算出所需的最大扭矩。
这包括静态负载扭矩和动态负载扭矩。
静态负载扭矩是指负载所受的重力以及其他静态力产生的扭矩。
而动态负载扭矩是指负载在运动过程中产生的额外扭矩。
步骤3：计算所需功率根据所需的最大扭矩，可以计算出所需的最大功率。
功率是衡量伺服电机输出能力的指标，它与扭矩和转速直接相关。
通常情况下，所选伺服电机的功率应大于等于所需的最大功率。
步骤4：选择合适的电机类型和规格根据所选伺服电机的负载要求、最大扭矩和最大功率，可以选择合适的电机类型和规格。
常见的垂直丝杠伺服电机类型包括直流无刷电机（BLDC）和交流无刷电机（BLAC）。
每种类型的电机都有其特点和适用范围，选择时需要综合考虑负载特性和应用要求。
步骤5：考虑运动精度和控制系统在选择伺服电机时还要考虑运动精度和控制系统。
垂直丝杠的运动精度通常要求较高，所以需要选择具有较高分辨率和低回差的伺服电机。
此外，控制系统的稳定性和响应速度也是选择伺服电机时需要考虑的因素。
总结：垂直丝杠伺服电机的选型计算涉及到许多因素，包括负载要求、扭矩、功率、精度、控制系统等等。
在进行计算时，需要综合考虑这些因素，并选择合适的电机类型和规格。
选型计算的准确与否将直接影响到垂直丝杠系统的性能和稳定性。
因此，在进行选型计算时需要仔细分析并合理选择，以满足实际应用的要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
伺服电机的选择伺服电机：伺服主要靠脉冲来定位，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移；可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。
伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。
伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。
闭环半闭环：格兰达的设备用伺服电机都是半闭环，只是编码器发出多少个脉冲，无法进行反馈值和目标值的比较；如是闭环则使用光栅尺进行反馈。
开环步进电机：则没有记忆发出多少个脉冲。
伺服：速度控制、位置控制、力矩控制增量式伺服电机：是没有记忆功能，下次开始是从零开始；绝对值伺服电机：具有记忆功能，下次开始是从上次停止位置开始。
伺服电机额定速度3000rpm，最大速度5000 rpm；加速度一般设0.05 ~~ 0.5s计算内容：1.负载(有效)转矩T<伺服电机T的额定转矩2.负载惯量J/伺服电机惯量J< 10 (5倍以下为好)3.加、减速期间伺服电机要求的转矩 < 伺服电机的最大转矩4.最大转速<电机额定转速伺服电机：编码器分辨率2500puls/圈；则控制器发出2500个脉冲，电机转一圈。
1.确定机构部。
另确定各种机构零件（丝杠的长度、导程和带轮直径等）细节。
典型机构：滚珠丝杠机构、皮带传动机构、齿轮齿条机构等2.确定运转模式。
（加减速时间、匀速时间、停止时间、循环时间、移动距离）运转模式对电机的容量选择影响很大，加减速时间、停止时间尽量取大，就可以选择小容量电机3.计算负载惯量J和惯量比（xkg.）。
根据结构形式计算惯量比。
负载惯量J/伺服电机惯量J< 10 单位（xkg.）计算负载惯量后预选电机，计算惯量比4.计算转速N【r/min】。
根据移动距离、加速时间ta、减速时间td、匀速时间tb计算电机转速。
计算最高速度Vmax x ta x Vmax + tb x Vmax + x td x Vmax = 移动距离则得Vmax=0.334m/s （假设）则最高转速：要转换成N【r/min】，1）丝杆转1圈的导程为Ph=0.02m（假设）最高转速Vmax=0.334m/s（假设N = Vmax/Ph = 0.334/0.02=16.7（r/s）= 16.7 x 60 = 1002（r/min）< 3000(电机额定转速)2）带轮转1全周长=0.157m（假设）最高转速Vmax=1.111（m/s）N = Vmax/Ph = 1.111/0.157 = 7.08（r/s）= 7.08 x 60 = 428.8 （r/min）< 3000(电机额定转速)5.计算转矩T【N . m】。
根据负载惯量、加减速时间、匀速时间计算电机转矩。
计算移动转矩、加速转矩、减速转矩确认最大转矩：加减速时转矩最大 < 电机最大转矩确认有效转矩：有效（负载）转矩 < 电机额定转矩6.选择电机。
选择能满足3~5项条件的电机。
1.转矩[N.m]：1）峰值转矩：运转过程中（主要是加减速）电机所需要的最大转矩；为电机最大转矩的80%以下。
2）移动转矩、停止时的保持转矩：电机长时间运行所需转矩；为电机额定转矩的80%以下。
3）有效转矩：运转、停止全过程所需转矩的平方平均值的单位时间数值；为电机额定转矩的80%以下。
Ta：加速转矩 ta:加速时间 Tf：移动转矩 tb：匀速时间 Td：减速转矩 td：减速时间 tc：循环时间2.转速：最高转速运转时电机的最高转速：大致为额定转速以下；（最高转速时需要注意转矩和温度的上升）3.惯量：保持某种状态所需要的力步进电机步进电机：是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。
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。
1.步进电机的最大速度600~~~1200rpm 加速度一般设0.1s~~~1s1.确定驱动机械结构2.确定运动曲线3.计算负荷转矩4.计算负荷惯量5.计算启动转矩6.计算必须转矩7.电机选型8.选型电机验算9.选型完成选定电机：1.负载惯量J/伺服电机惯量J< 10 (5倍以下为好)2.在起动脉冲速度f1时，起动转矩>负载转矩T3.在最大脉冲速度f0时，离开转矩（是不是必须转矩）>负载转矩T步进选型计算见（KINCO 步进选型中12页的例题）伺服选型计算见（松下伺服选型计算伺服电机选型方法）1千克·米(kg·m)＝9.8牛顿·米(N·m)。
脉冲当量（即运动精度）&= <0.05(0.05为重复定位精度) 200为两相步进电机的脉冲数m为细分数200=360/1.8 i减速比1/xC电机转一圈的周长无减速比电机转一圈丝杠走一个导程电机转速（r/s） V= P为脉冲频率例: 已知齿轮减速器的传动比为1/16，步进电机步距角为1.5°，细分数为4细分，滚珠丝杠的基本导程为4mm。
问：脉冲当量是多少？脉冲当量是每一个脉冲滚珠丝杠移动的距离滚珠丝杠导程为4mm，滚珠丝杠每转360°滚珠丝杠移动一个导程也就是4mm那么每一度移动（4/360）mm电机4细分，步距角为1.5°，则每一个脉冲，步进电动机转1.5/4那么一个脉冲，通过减速比，则丝杠转动（1.5/4）*（1/16）度那么每个脉冲滚珠丝杠移动距离（及脉冲当量）&：&=（1.5/4）*（1/16）*（4/360）=0.0003mm或者&= <0.05例: 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，2相步进电机（1.8°/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＝100 ×360°×细分数m＝[脉冲]10 1.8°例: 精度要求0.01mm的雕刻机，导程5mm，步进电机驱动器一般用多少细分好呢？如果确认是“精度”而不是“分辨率”的话，要考虑误差问题。
一，1)、你选择丝杠本身精度要高于0.01mm,2)、其次电机细分只表示了分辨率，并不等同于电机精度。
假设你丝杠精度0.005mm，那么剩给电机的允许误差也就只有0.005mm了（暂不考虑其他误差因素）0.005//5*360=0.36，表示你的电机精度要高于0.36度，所以你要选择绝对精度高于0.36度的电机。
二，至于细分，就简单了。
0.01/5*360=0.72；表示步进角0.72度时可达到0.01mm的分辨率360/0.72=500;表示0.01mm分辨率时，电机一圈500步即可。
在实际使用时，你要尽可能选择细分高些，一方面提高运动平稳性，一方面也提供更高的步进分辨率。
滚珠丝杠的选型一. 已知条件：UPH、工作台质量m1、行程长度ls、最高速度Vmax、加减速时间t1和t3、定位精度+-0.3mm/1000mm、往复运动周期、游隙0.15mm二. 选择项目：丝杠直径、导程、螺母型号、精度、轴向间隙、丝杠支撑方式、马达三. 计算：1.精度和类型。
（游隙、轴向间隙）0.15mm，选择游隙在0.15以下的丝杠，查表选择直径32mm以下的丝杠。
32mm游隙为0.14mm。
为了满足+-0.3mm/1000mm则，+-0.3mm/1000=x/300 则x=+-0.09mm.必须选择± 0.090mm ／300mm 以上的导程精度。
参照丝杠精度等级，选择C7级丝杠。
丝杠类型：根据机构确定丝杠类型是：轧制或研磨、定位或传动2.导程。
（以直线速度和旋转速度确定滚珠丝杠导程）导程和马达的最高转速Ph>=60*1000*v/(N/A) 1.Ph: 丝杆导程mm 2.V：预定的最高进给速度m/s 3.N：马达使用转速rpm 4.A：减速比3.直径。
（负载确定直径）动载荷、静载荷；计算推力，一般只看动载荷轴向负荷的计算：u摩擦系数；a=Vmax/t 加速度；t加减速时间；水平时：加速时承受最大轴向载荷，减速时承受最小载荷；垂直时：上升时承受最大轴向载荷，下降时承受最小载荷；1.加速时（上升）N：Fmax=u*m*g+f-m*a2.减速时（下降）N：Fmin=u*m*g+f-m*a3.匀速时 N：F匀 =u*m*g+fu 因螺杆轴直径越细，螺杆轴的容许轴向负荷越小4.长度。
（总长=工作行程+螺母长度+安全余量+安装长度+连接长度+余量）。
如果增加了防护，比如护套，需要把护套的伸缩比值（一般是1：8，即护套的最大伸长量除以8）考虑进去。
5.支撑方式。
固定-固定固定-支撑支撑-支撑固定-自由6.螺母的选择：7.许用转速计算：螺杆轴直径20mm 、导程Ph=20mm 最高速度Vmax ＝ 1m/s则：最高转速 Nmax=Vmax * 60 * /Ph 许用转速（临界转速） N1=r * （d1/）*r安装方式决定的系数；d1=丝杠轴沟槽谷径；l=安装间距所以有：最高转速 < 许用转速8.刚度的选择 9.选择马达*验证：刚度验证、精度等级的验证、寿命选择、驱动转矩的选择*滚珠丝杠副预紧：1.方式：双螺母垫片预紧、单螺母变位导程预紧、单螺母增大滚珠直径预紧；2.目的：消除滚珠丝杠副的轴向间隙、增大滚珠丝杠副的刚性、*DN值： D：滚珠丝杠副的公称直径，也为滚珠中心处的直径（mm）; N：滚珠丝杠副的极限转速（rpm）*导程精度、定位精度、重复定位精度导程精度：1.有效行程Lu内的平均行程偏差e（um），ep=2*（Lu/300）* V300<=C ；2.任意300mm行程内行程变动量V300(um)，V300<=定位精度：1）. 导程精度 2）.轴向间隙 3）传动系统的轴向刚性 4)热变形 5）丝杠的运动姿势重复定位精度：预紧到负间隙的丝杠，重复定位精度趋于零；直线导轨的选择1.直线导轨的运动精度：1）运动精度：a：滑块顶面中心对导轨基准底面的平行度；b:与导轨基准侧面同侧的滑块侧面对导轨基准侧面的平行度。
2）综合精度：a：滑块上顶面与导轨基准底面高度H的极限偏差；b：同一平面上多个滑块顶面高度H 的变动量；c：与导轨基准侧面同侧的滑块侧面对导轨基准侧面间距离W1的极限偏差；d: ：同一导轨上多个滑块侧面对导轨基准侧面W1的变动量。
3）导轨上有超过两个以上的导轨，只检验首尾两个滑块，中间的不做W1检验，但中间的W1应小于首尾的W1。