最全的步进电机选型计算过程1.驱动模式的选择：驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转，下图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间，驱动和定位时间，电机的选型基于此驱动模式图。

2.必要脉冲数的计算：必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。

必要脉冲数按下面公式计算：步距角移动的距离步进电机旋转一周物体物体移动的总距离必要脉冲数︒=360x3.驱动脉冲速度的计算：驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数，驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。

（1）自启动运行方式自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。

自启动运行方式通常在转速较低的时候使用，同时由于在启动/停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加/减速力矩。

[][][]秒定位时间必要脉冲数驱动脉冲速度Hz Hz =（2）加/减速运行方式加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式，其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。

加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算，在加/减速运行方式中，因为速度变化较小，所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。

[][][][][]秒减速时间加秒定位时间秒减速时间加起始脉冲速度必要脉冲数驱动脉冲速度/-/x -Hz Hz =4.一般步进电机力矩简单计算：电机力矩＝（摩擦负载力矩T L +启动时的惯性负载力矩T a ）×安全系数。

步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。

静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为启动时的惯性负载和恒速运行时的摩擦负载两种，自启动运行方式启动（一般指由低速启动）时的启动时的惯性负载力矩和恒速运行时的摩擦负载力矩均要考虑，加速起动时主要考虑启动时的惯性负载力矩，恒速运行进只要考虑摩擦负载力矩。

一般情况下，静力矩应为摩擦负载力矩的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）。

（1)摩擦负载力矩的计算（T L ）:摩擦负载力矩是指空载时负载所包含的螺母与丝杠、导轨接触摩擦折算至电机的力矩和车刀切削力间接产生的螺母与丝杠、导轨接触摩擦力矩的和。

1）滚轴丝杆驱动负载力矩的计算公式：i1X 2ΠP F μ2ΠηP *T T B 00B L ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+= [kgf ·cm] 负载力矩的估算公式：i 1X 2ΠηP *m T BL ⎥⎦⎤⎢⎣⎡= [kgf ·cm]（水平方向） 2X i1X 2ΠηP *m T BL ⎥⎦⎤⎢⎣⎡= [kgf ·cm]（垂直方向） 2）传送带/齿条齿轮传动F ＝FA+m( sin α + μcos α)，m 单位为Kg 。

负载力矩的计算公式：2ηi FDi ΠD X 2ΠηF T L =⎥⎦⎤⎢⎣⎡= [kgf ·cm] 负载力矩的估算公式： iT L 112*X X m D η=[kgf ·cm]（水平方向） 2112*X X X m D iT L η=[kgf ·cm]（垂直方向） 3）皮带轮传动负载力矩的计算公式： ()()2iDm μF iΠD X 2Πm μF T A A L +=+=[kgf ·cm] 负载力矩的估算公式： i1*mg *2D T L =[kgf ·cm] 4）实测方法我们也可以通过实测方的方法得到负载力矩：用弹簧秤拉动滑轮慢慢转动，此时弹簧秤会有一个读数，这个数值就是所用力的大小（F B ），然后乘以滑轮的半径就可以得到负载力矩T L （如下式），通常这种方法得到数值要比计算得到得结果要精确。

2D*F LB T =[kgf ·cm]以上各负载力矩的计算参数含义如下表： F ：轴方向负载 [Kg] F O ：预负载 [Kg] (≌1/3F) η：效率 (0.85～0.95) F A ：预负载 [ ]i ：减速比/传动比μ：滑动面摩擦系数μ0：预压螺帽内的摩擦系数 (0.1～0.3) P B ：滚轴丝杆螺距 (cm/rev) F B ：主轴开始运转时的力 [Kg] D ：滑轮直径m ：工作物和工作台的总重量 [Kg]α：倾斜角度例如：根据所要求脉冲当量，计算齿轮的减速比i=xP **B*360P ︒θ， 式中θ--步进电机的步距角（度/脉冲），P B --丝杆螺距（mm)，P--脉冲当量(mm/脉冲），x--细分数。

（2)启动时的惯性负载力矩T a 的计算：启动时的惯性负载力矩是用来加速或减速与电机相连的传动装置。

根据加/减速时间和传动装置负载惯性惯量的不同，这个力矩会有很大的变化。

因此，自启动运行方式和加/减速运行方式的力矩会有一个较大的不同。

1）自启动运行方式（需要较大的加/减速力矩）：[][][][]︒︒+= 3.6/步距角*180H 驱动脉冲*步距角*ΠX厘米/秒重力加速度]米*负载惯性惯量[千克]米*转子惯性惯量[千克Ta Z 2222速度电机 T a 的单位：[kgf ·cm]。

2）加/减速运行方式：[][][][]()[]秒加/减速时间*180H 启动脉冲速度-H 运行脉冲数速度*步距角*ΠX 厘米/秒重力加速度]米*负载惯性惯量[千克]米*转子惯性惯量[千克Ta Z Z 222︒︒+=电机 T a 的单位：[kgf ·cm]。

（3）将负载质量换算到电机输出轴上转动惯量，得出常见传动机构负载转动惯量的公式如下：5.减速步进电机的力矩的简单计算： 1)传动比i=nm 减速器输出速度减速器输入速度=12Z Z 主动轮齿数从动轮齿数2）减速步进电机输出速度imn =,其中m-步进电机转速,i-速比。

3）减速步进电机输出角度i*360*步进角度脉冲数=O W ，其中步进角度即步进电机减速以前多少个脉冲转一圈，步进角度和步进电机步矩角，驱动器细分数相关。

4）减速步进电机输出力矩F O =T L *i*η，其中T L -步进电机力矩,i-减速比，η-效率。

5)步进电机脉冲当量p(重复定位误精度):脉冲当量p(重复定位误精度)是指数控系统发出一个脉冲时，丝杠移动的直线距离或旋转轴转动的度数，也是数控系统所能控制的最小距离，这个值越小，经各种补偿后越容易到更高的加工精度和表面质量。

一般应用是由脉冲当量计算减速比中的最大输出速度，或由减速比中的最大输出速度计算出较小的脉冲当量；应用在机床实际调整时是先确定脉冲当量，在根据关系式计算细分数，或先确定细分数，再计算脉冲当量。

传动比i*细分数x *步距角θ360丝杠螺距P 脉冲当量P B︒=滚珠丝杠 其中： x 表示步进驱动器细分数， θ表示步进电机步距角，减速比或传动比nmi =是减速器输入转速（m ）与减速器输出转速（n ）的比值，细分只能改变机械传动系统的分辨率，不改变其定位精度，定位精度是由电机的固有特性所决定。

6.步进电动机的选择与计算实例--滚珠丝杠传动。

这里以用普通车床C616改为开环式简易数控车床为例，说明步进电动机的计算过程。

1）c616车床的各参数 （1.1）改进后的传动系统简易数控车床即开环式控制将c616车床的纵向进给系统常采用步进电动机驱动滚轴丝杆，带动装有刀架的拖板作往复直线运动,其工作原理如图:改进后的车床传动系统1.小刀架2.横向步进电动机3.横向滚珠丝杆4.大拖板工作台5.纵向滚珠丝杆6.纵向步进电动机 （1.2）车床各相关参数1.2.1各拖板工作台重量w=1500N1.2.2拖板工作台与导轨贴塑板间摩擦系数μ=0.06 1.2.3 最大走刀抗力F Z （与运动方向相反）=1400N1.2.4 最大主切削力F Y （与导轨垂直）=2800N （最大走刀抗力F Z 和最大主切削力F Y 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 车削加工时的进给速V 1 =10～500毫米/分 1.2.6 车刀空行程速度V 2 =200毫米/分 1.2.7 滚珠丝杆导程P B =6毫米1.2.8 滚珠丝杆节圆直径d 0 =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)由脉冲当量公式计算齿轮传动比：脉冲当量P ：一个指令脉冲使步进电机驱动工作台的移动距离，这里选脉冲当量P=0.01mm/个。

初选三相步进电动机的步距角θ为0.750 /1.50，当三相六拍运行时，步距角θ=0.750 。

其每转的脉冲数S=θ︒360=75.0360︒=480 个/r 。

根据脉冲当量的计算公式，可以得出步进电动机与滚珠丝杆间的齿轮传动比i ： i=PS B P = 48001.06⨯=1.25 根据上述传动比，可以在步进电动机与滚珠丝杆之间加Z 1 =20，Z 2 =25的一对减速齿轮。

齿轮的模数根据c616车床，挂轮齿类比确定模数m=2.5。

（2.2 ）等效负载转矩的计算由于车削加工时电机一般是恒速运行，因此此时只考虑摩擦负载转矩的计算。

2.2.1 空载时的摩擦负载转矩T LF ： T LF =2πηiμwP B = 25.18.014.32006.0150006.0⨯⨯⨯⨯⨯ =0.086N.M2.2.2 车削加工时的摩擦负载转矩T L ：T L =2πηi)]P F μ(w [F B y Z ++ =25.18.01416.32006.0)]28001500(06.01400[⨯⨯⨯++=1.584N.M参数说明：（2.3 ） 空载（即带惯性负载）时的等效转动惯量计算 2.3.1滚珠丝杆的转动惯量Js ：Js=43440101.8321085.71)032.0(14.332-⨯=⨯⨯⨯⨯=LA d πKg.m22.3.2拖板工作台的运动惯量J w ：J w =422B 101.2)π0.006(9.81500)πP (g w -⨯==kg.m 22.3.3从动齿轮（大齿轮）的转动惯量J g2（大齿节圆直径62.5毫米,宽10毫米）J g2 =43441076.1321085.701.0)0625.0(14.332-⨯=⨯⨯⨯⨯=bp D πkg.m 22.3.4主动齿轮（小齿轮）的转动惯量J g1（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J L534411078.5321085.7012.0)05.0(14.332-⨯=⨯⨯⨯⨯==bpD J g πkg.m 2换算到电机轴上的空载（即带惯性负载）时的总转动惯量J L ：221iJ J J J J g W S g L +++==2444525.11076.11028.1101.81078.5----⨯+⨯+⨯+⨯=7.33⨯10-4 Kg.m 2 （2.4 ）初选步进电动机型号根据计算得出的车削时负载转距T L =1.58N.M 和电机总转动惯量J L =7.33x10-4,,初步选定电动型号为110BF003反应式步进电动机。