由于电机直接与外界负载相关联，因此，可以先从电机着手。选型步进电机大致可分为以下几个步骤：
1.计算负载转矩
假设系统力学模型如下图所示 :
已知条件如下 :
所用丝杆为滚珠螺杆 , 直径 D=2Omm, 长度 L=1 米 , 负载 P=5OKG,Z1,Z2 为传动齿轮 ,Z1 分度
圆直径为 D1=200mm,Z2 分度圆直径为 d2=100mm, 宽度为 2 厘米μ为摩擦系数 , 在此设其为μ=0.2 电机启动速度 VO=300RPM, 运行速度 V1=900RPM, 加速时间 t=200ms, 由此可求得负载转矩如下 :
T=9.8 μ PD/2/1000
=9.8 × 0.2 × 50 × 20/2/1000
=0.98( 牛米 )
2. 计算传动构件的转动惯量
滚珠螺杆转动惯量 :
IO=1.57(R^4)ρ L //ρ 为密度 ,
=1.57 × (0.01^4) × 7800 × 1
=0.012( 千克-米平方 )
同理可分别求得 Z1 与 Z2 转动惯量 , 假定求得 Z1 转动惯量为
I1=0.024( 干克·米平方 )
Z2转动惯量为
I2=0.0015( 千克-米平方 )
3. 计算传动比
I21=d1/d2=2
4. 计算电机起动转矩
Tm=T/i21+(lO+I1) ξ/l 21+l2 ×ξ // ξ为电机的角加速度 , 此处 =314
=0.98/ 2+ (0.012+0.024) × 314/2+0.0015× 314
=0.49+5.652+0.471
=6.613( 牛•米 )
考虑到其他因素的影晌 , 将其乘上一系数 K, 此系数请一实际情况斟酌选取。在此令K =1.5, 则
TK=K × Tm=6.613 × 1.5=9.9( 牛·米)
5. 选取电机
据 V1=900RPM( 若是两相电机 , 其脉冲频率为 3000),TK=9.9( 牛·米 ) 查找选型手册 , 选出合适电机
6. 根据所选电机额定电流选出与其匹配的驱动器 , 驱动器的额定电流应比电机额定电流略大。
参考数据
为由上述计算可见 , 由传动构件带来的额外转矩不可忽略 , 在进行设计时应多加注意。由于计算 转矩较为繁琐 , 在实际应用中可根据系统机构大致估算所需转矩。下面列出一些电机转速在 8 转 / 秒 以内匹配成功率较高的应用 ( 滚珠螺杆传动 ), 供大家参考
