步进电机选择的详细计算过程

1.2 各参数

1.2.1各拖板重量w=1500N

1.2.2拖板与导轨贴塑板间摩擦系数U=0.06 1.2.3 最大走刀抗力FZ（与运动方向相反）=1400N

1.2.4 最大主切削力FY（与导轨垂直）=2800N（最大走刀抗力和主切削力可根据普通C616车床的电动机功率和车削时车刀的主偏角为900 时计算而得出）

1.2.5 拖板进给速V1 =10~500毫米/分 1.2.6 车刀空行程速度V2 =200毫米/分 1.2.7 滚珠丝杆导程L=6毫米 1.2.8 滚珠丝杆节圆直径d0 =30毫米 1.2.9 丝杆总长L=1000毫米 1.2.10 定位精度0.01毫米 2 确定步进电动机的型号 2.1脉冲当量的选择

脉冲当量：一个指令脉冲使步进电动机驱动拖动的移动距离 =0。01mm/p（输入一个指令脉冲工作台移动0.01毫米）

初选之相步进电动机的步距角0.750 /1.50 ，当三相六拍运行时，步距角￡=0.750 其每转的脉冲数S= =480 p/r

步进电动机与滚珠丝杆间的传动比i i= = =1.25

在步进电动机与滚珠丝杆之间加Z1 =20，Z2 =25 模数m=2.5的一对齿轮。齿轮的模数根据c616车床，挂轮齿类比确定。

2.2 等效负载转矩的计算 2.2.1 空载时的摩擦转矩TLF TLF = = =0.086N.M

2.2.2 车削加工时的负载转矩TL TL = =

=1.584N.M u---- 摩擦系数 w----拖板重量 L----导程 i----传动比 FZ---最走刀抗力 Fy ------最大切削力（N） ----滚动丝杆传动效率 2.3 等效转动惯量计算 2.3.1滚珠丝杆的转动惯量Js Js= Kg.m2

2.3.2拖板的运动惯量 Jw= kg.m2

2.3.3大齿轮的转动惯量Jg2（大齿接圆直径62.5毫米 宽10毫米） Jg2 = kg.m2

2.3.4小齿轮的转动惯量Jg1（小齿接圆直径50毫米 宽12毫米）换算系列电机轴上的总转动惯量JL

kg.m2

换算到电动机轴上的总转动惯量JL =

=7.33 10-4 Kg.m2 2.4 初选步进电动机型号

根据车削时负载转距TL=1.58N.M和电动机总转动惯量JL=7.33x10-4,,初步选定电动型号为110BF003反应式步进电动机。该电动机的最大静扭距Tmax=8.1N.M，转子转动惯量 Jm=4.7 10-4kg.m2

为了使步进电动机具有良好的起动能力及较快的响应速度应为： 及

空载时起动时间计算（ta）

110BF003步进电动机的最小加、减速度时间为1秒 2.4.1带惯性负载的最大起动频率fL的计算 电动机空载起动频率 2.4.2带惯性负载的最大转速 转/分

2.4.3带惯性负载起动力矩Tm电动机起动矩------频率特性曲线 Tm=2.6N.M

2.4.4 负载时起动时间ta ta=

该电机带惯性负载时能够起动 2.5速度验算

2.5.1 空行程快速移动速度的验算

从电动机的运行矩----频率特性曲线查得fmax=6000HZ时，电动机转矩0.9N.M>TLF=0.086N.M（空载时的摩擦转矩）

2.5.2工作行程速度计算

当T =1.584N.M时，电动机对应频率f 3000HZ

以上计算，选该型号步进电动机，无论是起动性能，还是空行程快速进给，还是工作行进给速度都能满足c616车床的设计要求

3 结论

3.1 根据普通车床的电机和切削速度计算出最大切削力和走刀抗力 FC= FZ （车刀主偏角900，零件材料45#钢） 3.2 计算出空载时摩擦转矩TLF 和加工时负载转矩TL 3.3 计算机械传动系统换算到电机轴上的总惯量JL 3.4初选步进电动型号： TM

3.5校核电动机起动性能，验算空行程速度和工作行程速度

选定步进电动机后，步进电动机的性能参数，为数控系统，特别是输出接口，驱动电源模块型号的选择提供依据。

【参考文献】

（补充完整）格式要求：作者.书名.出版社名称.出版日期. 【1】机电一体化产品设计. 【2】数控车床原理. 【3】金属切削手册. 【4】工程力学. 【5】机械设计手册.

步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。

步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。

选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的