步進(jìn)電機(jī)的計算與選型對于步進(jìn)電動機(jī)的計算與選型，通?？梢园凑找韵聨讉€步驟:1） 根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，求得加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量Jeq；2） 計算不同工況下加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq；3） 取其中最大的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩，作為確定步進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的依據(jù);4） 根據(jù)運(yùn)行矩頻特性、起動慣頻特性等，對初選的步進(jìn)電動機(jī)進(jìn)行校核。步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量Jeq的計算加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量Jeq是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的主要參數(shù)之一，它對選擇電動機(jī)具有重要意義。Jeq主要包括電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量、減速裝置與滾珠絲杠以及移動部件等折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量等。步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq的計算步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩在不同的工況下是不同的。通?？紤]兩種情況：一種情況是快速空載起動（工作負(fù)載為0），另一種情況是承受最大工作負(fù)載。（1）快速空載起動時電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TeqlT]=T+Tf+T0 （48）eq1amaxf0 （4-8）式中Tamax 快速空載起動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩，單位為N?m；Tf 移動部件運(yùn)動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩，單位N?m；To——滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩，單位為N?m。具體計算過程如下：1)1)丁T 2兀JnT=J8=eqm(4-9)(4-10)amaxeq(4-9)(4-10)a式中Jeq――步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量，單位為kg，m2式中8――電動機(jī)轉(zhuǎn)軸的角加速度，單位為rad/s2nm 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位r/min；fa――電動機(jī)加速所用時間，單位為S,—般在0.3?1S之間選取。移動部件運(yùn)動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩：T=F^_f2兀qi式中F摩――導(dǎo)軌的摩擦力，單位為N；――滾珠絲杠導(dǎo)程，單位為m；€――傳動鏈總效率，一般取€=0.7 0.85;i――總的傳動比，'=ns/nm，其中nm為電動機(jī)轉(zhuǎn)速，ns為絲杠的轉(zhuǎn)速。其中式（4-10）中的導(dǎo)軌的摩擦力為：F摩卩 （4-11）式中 ,——導(dǎo)軌的摩擦因素（滑動導(dǎo)軌取0.15?0.18,滾動導(dǎo)軌取0.003?0.005）；——垂直方向的工作負(fù)載，車削時為，立銑時為，單位為N,空載時運(yùn)動部件的總重力，單位為N；3）滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩:F(4-12)T0=麗?(1?€利(4-12)式中F――滾珠絲杠的預(yù)緊力，一般取滾珠絲杠工作載荷F的1/3,單位為N；€0――滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率，一般取€0…0.9。由于滾珠絲杠副的傳動效率很高，所以由式（4-12）算出的T0值很小，在式（4-8）中與Tamax和Tf比起來，通?？梢院雎圆挥?。（2）最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機(jī)所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq2Teq2=Tt+Tf+T0 （4-13）式中 Tf和To分別按式（4-10）和式（4-12）進(jìn)行計算。而折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tt由下式計算：T=——上2耐 （4-14）式中F 進(jìn)給方向最大工作載荷，單位為N；

經(jīng)過上述計算后，可知加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為:(4-15)T=max{TT2}(4-15)eq eq]eq2步進(jìn)電動機(jī)的初選將上述計算所得的Teq乘上一個系數(shù)K，用KTeq的值來初選步進(jìn)電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩,其中的系數(shù)K稱做安全系數(shù)。因?yàn)樵诠S應(yīng)用中，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低時，步進(jìn)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會下降，可能會造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。所以，在選擇步進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的時候，需要考慮安全系數(shù)K,對于開環(huán)控制，一般應(yīng)在2.5~4之間選取。此后，對于初選好的步進(jìn)電動機(jī)，還需要按以下步驟進(jìn)行校核。步進(jìn)電動機(jī)的性能校核（1）最快工作進(jìn)給速度時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 由最快工作進(jìn)給速度,maxf（mm/min）和系統(tǒng)脈沖當(dāng)量5（mm/脈沖），可計算出電動機(jī)對應(yīng)的運(yùn)行頻率為：f:maxff:maxf 605max(4-16)從初選的步進(jìn)電動機(jī)的矩頻特性曲線，找出運(yùn)行頻率fmaxf所對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩Tmaxf，檢查Tmaxf是否大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq2。若是，則滿足要求；若否，則需要重新選擇電動機(jī)。（2）最快空載移動時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核由最快空載移動速度,max（mm/min）和系統(tǒng)脈沖當(dāng)量5（mm/脈沖），仿照式（4-16），算出電動機(jī)對應(yīng)的運(yùn)行頻率fmax，再從矩頻特性曲線上找出fmax所對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩Tmax。檢查Tmax是否大于快速空載起動時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq1。若是，則滿足要求；若否，需要重新選擇電動機(jī)。（3）最快空載移動時電動機(jī)運(yùn)行頻率校核由最快空載移動速度,max（mm/min）和系統(tǒng)脈沖當(dāng)量5（mm/脈沖），算出電動機(jī)對應(yīng)的運(yùn)行頻率fmax。檢查fmax有沒有超出所選電動機(jī)的極限空載運(yùn)行頻率。（4） 起動頻率的校核步進(jìn)電動機(jī)的起動頻率是隨其軸上負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量的增加而下降的（見圖4-7）,所以需要根據(jù)初選的步進(jìn)電動機(jī)的起動慣頻特性曲線，找出電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上總轉(zhuǎn)動慣量Jeq所對應(yīng)的fL。當(dāng)產(chǎn)品資料不提供慣頻特性曲線時，也可以通過下式對fL進(jìn)行估算：(4-17)式中電動機(jī)空載起動頻率，單位為Hz,可有產(chǎn)品資料查得;式中Jeq――加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量，單位為kg€m2；Jm――步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量，單位為kg€m2。從式（4-17）中可知，步進(jìn)電動機(jī)克服慣性負(fù)載fL肯定小于空載起動頻率厶。要想保證步進(jìn)電動機(jī)起動時不失步，任何時候的起動頻率都必須小于fL。功率步進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變