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;
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；
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的计 算
加在步进电动机转轴上的总转动惯量是 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。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 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
(4-8)
式中 ——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；
——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；
——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：
（4-9）
式中 ——步进电动机转轴上
的总转动惯量，单位为；
——电动机转轴的角加速 度，单位为；
——电动机的转速，单位 r/mi n；
——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：
（4-10）
式中 ——导轨的摩擦力，单位为 N；
——滚珠丝杠导程，单位为
m；
——传动链总效率，一般
取；
——总的传动比，，其中为
电动机转速，为丝杠的转速。
其中式（4-10）中的导轨的摩擦力为：
（4-11）
式中 ——导轨的摩擦因素（滑
动导轨取 0.15~0.18，滚动导轨取 0.003~0.005）；
——垂直方向的工作负载，车 削时为，立铣时为，单位为 N，空载时；
——运动部件的总重力，单位 为 N；
3)滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩：
（4-12）
eq
J
eq
T
eq
J
eq
J
eq
J
eq
T
eq1
T
eq1 amax f 0
T =T +T +T
amax
T
f
T
0
T
amax eq
2
T =J =
60
eq m
a
J n
t
eqJ
2
kg m
2
/rad s
m
n
a
t
f
T =
2
F
i
摩 h
P
F
摩
hP
0.7 0.85
i
/
s m
i n n
m
n
s
n
F
摩 c
= (F +G)
cFcFzF
c
F =0
G
2
0
0
T = (1 )
2
F
i
YJ h
P
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