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步進(jìn)電機(jī)選型表中有部分參數(shù)需要計(jì)算來(lái)得到。但是實(shí)際計(jì)算中許多情況我們都無(wú)法得到確切的機(jī)械參數(shù)，因此，這里只給出比較簡(jiǎn)單的計(jì)算方法。
◎ 驅(qū)動(dòng)模式的選擇
驅(qū)動(dòng)模式是指如何將傳送裝置的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。
下圖所示的驅(qū)動(dòng)模式包括了電機(jī)的加/減速時(shí)間，驅(qū)動(dòng)和定位時(shí)間，電機(jī)的選型基于模式圖。
● 必要脈沖數(shù)的計(jì)算
必要脈沖數(shù)是指?jìng)鲃?dòng)裝置將物體從起始位置傳送到目標(biāo)位置所需要提供給步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)。必要脈沖數(shù)按下面公式計(jì)算：
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必要脈沖數(shù)＝
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物體移動(dòng)的距離
距離電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周移動(dòng)的距離
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×
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360 o
步進(jìn)角
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● 驅(qū)動(dòng)脈沖速度的計(jì)算
驅(qū)動(dòng)脈沖速度是指在設(shè)定的定位時(shí)間中電機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)一定角度所需要的脈沖數(shù)。
驅(qū)動(dòng)脈沖數(shù)可以根據(jù)必要脈沖數(shù)、定位時(shí)間和加/減速時(shí)間計(jì)算得出。
（1）自啟動(dòng)運(yùn)行方式
自啟動(dòng)運(yùn)行方式是指在驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)和停止時(shí)不經(jīng)過(guò)加速、減速階段，而直接以驅(qū)動(dòng)脈沖速度啟動(dòng)和停止的運(yùn)行方式。
自啟動(dòng)運(yùn)行方式通常在轉(zhuǎn)速較低的時(shí)候使用。同時(shí)，因?yàn)樵趩?dòng)/停止時(shí)存在一個(gè)突然的速度變化，所以這種方式需要較大的加/減速力矩。
自啟動(dòng)運(yùn)行方式的驅(qū)動(dòng)脈沖速度計(jì)算方法如下：
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驅(qū)動(dòng)脈沖速度[Hz]=
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必要脈沖數(shù)[脈沖]
定位時(shí)間[秒]
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（2）加/減速運(yùn)行方式
加//減速運(yùn)行方式是指電機(jī)首先以一個(gè)較低的速度啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)一個(gè)加速過(guò)程后達(dá)到正常的驅(qū)動(dòng)脈沖速度，運(yùn)行一段時(shí)間之后再經(jīng)過(guò)一個(gè)減速過(guò)程后電機(jī)停止的運(yùn)行方式。其定位時(shí)間包括加速時(shí)間、減速時(shí)間和以驅(qū)動(dòng)脈沖速度運(yùn)行的時(shí)間。
加/減速時(shí)間需要根據(jù)傳送距離、速度和定位時(shí)間來(lái)計(jì)算。在加/減速運(yùn)行方式中，因?yàn)樗俣茸兓^小，所以需要的力矩要比自啟動(dòng)方式下的力矩小。加/減速運(yùn)行方式下的驅(qū)動(dòng)脈沖速度計(jì)算方法如下：
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驅(qū)動(dòng)脈沖速度[Hz]=
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必要脈沖數(shù)－啟動(dòng)脈沖數(shù)[Hz]×加/減速時(shí)間[秒]
定位時(shí)間[秒]－加/減速時(shí)間[秒]
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◎ 電機(jī)力矩的簡(jiǎn)單計(jì)算示例
必要的電機(jī)力矩＝（負(fù)載力矩+加/減速力矩）×安全系數(shù)
● 負(fù)載力矩的計(jì)算（TL）
負(fù)載力矩是指?jìng)魉脱b置上與負(fù)載接觸部分所受到的摩擦力矩。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)過(guò)程中始終需要此力矩。負(fù)載力矩根據(jù)傳動(dòng)裝置和物體的重量的不同而不同。許多情況下我們無(wú)法得到精確的系統(tǒng)參數(shù)，所以下面只給出了簡(jiǎn)單的計(jì)算方法。
負(fù)載力矩可以根據(jù)下面的圖表和公式來(lái)計(jì)算。
（1）滾軸絲桿驅(qū)動(dòng)
 ※ 負(fù)載力矩的計(jì)算公式：
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TL＝[
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F·PB
2πη
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+
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μ0F0PB
2π
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]×
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1
i
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[kgf·cm]
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※ 負(fù)載力矩的估算公式：
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TL＝
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m·PB
2πη
|
×
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1
i
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[kgf·cm] （水平方向）
|
|
TL＝
|
m·PB
2πη
|
×
|
1
i
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× 2 [kgf·cm] （垂直方向）
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（2）傳送帶/齒條齒輪傳動(dòng)
※ 負(fù)載力矩的計(jì)算公式：
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TL＝
|
F
2πη
|
×
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πD
i
|
＝
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FD
2ηi
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[kgf·cm]
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F ＝ FA + m ( sinα + μcosα) [Kg]
※ 負(fù)載力矩的估算公式：
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TL＝
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D
2
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× m ×
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1
η
|
×
|
1
i
|
[kgf·cm] （水平方向）
|
|
TL＝
|
D
2
|
× m ×
|
1
η
|
×
|
1
i
|
× 2 [kgf·cm] （垂直方向）
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（3）皮帶輪傳動(dòng)
※ 負(fù)載力矩的計(jì)算公式：
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TL＝
|
μFA+m
2π
|
×
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πD
i
|
＝
|
(μFA+m) D
2i
|
[kgf·cm]
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※ 負(fù)載力矩的估算公式：
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TL＝
|
D
2
|
× mg ×
|
1
i
|
[kgf·cm]
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（4）實(shí)測(cè)方法
我們也可以通過(guò)這種方法得到負(fù)載力矩：用彈簧秤拉動(dòng)滑輪慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)彈簧秤會(huì)有一個(gè)讀數(shù)，這個(gè)數(shù)值就是所用力的大小（FB），然后乘以滑輪的半徑就可以得到負(fù)載力矩（如下式）。通常這種方法得到數(shù)值要比計(jì)算得到得結(jié)果要精確。
[參數(shù)說(shuō)明]
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F：軸方向負(fù)載 [Kg]
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F0：預(yù)負(fù)載 [Kg] (≌1/3F)
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η：效率 (0.85～0.95)
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FA：預(yù)負(fù)載 [ ]
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i：減速比
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μ：滑動(dòng)面摩擦系數(shù)
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μ0：預(yù)壓螺帽內(nèi)的摩擦系數(shù) (0.1～0.3)
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PB：滾軸絲桿螺距 (cm/rev)
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FB：主軸開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的力 [Kg]
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D：滑輪直徑
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m：工作物和工作臺(tái)的總重量 [Kg]
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α：傾斜角度
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● 加/減速力矩的計(jì)算 （Ta）
加/減速力矩是用來(lái)加速或減速與電機(jī)相連的傳動(dòng)裝置。根據(jù)加/減速時(shí)間和傳動(dòng)裝置負(fù)載慣性慣量的不同，這個(gè)力矩會(huì)有很大的變化。因此，自啟動(dòng)運(yùn)行方式和加/減速運(yùn)行方式的力矩會(huì)有一個(gè)較大的不同。加/減速力矩可以按下式計(jì)算：
※ 自啟動(dòng)運(yùn)行方式（需要較大的加/減速力矩）
加/減速力矩[kgf·cm]
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＝
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轉(zhuǎn)子慣性慣量[kgm2]+負(fù)載慣性慣量[kgm2]
重力加速度[cm/sec2]
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×
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π×步進(jìn)角[o]×驅(qū)動(dòng)脈沖速度2[Hz]
180×3.6/步進(jìn)角[o]
| ※ 加/減速運(yùn)行方式
加/減速力矩[kgf·cm]
|
＝
|
轉(zhuǎn)子慣性慣量[kgm2]+負(fù)載慣性慣量[kgm2]
重力加速度[cm/sec2]
|
×
|
π×步進(jìn)角[o]
180 o
|
|
×
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運(yùn)行脈沖速度[Hz]－啟動(dòng)脈沖速度[Hz]
加/減速時(shí)間[sec] |
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