1、3.2.6 升降步进电机的选取（1）计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量已知：滚珠丝杠的公称直径 ，总长 =1800mm，导程 ，04dml 12hPm材料密度 =7.8510-3kg/cm3；纵向移动部见总重量 =500N。 G算得各个零部件的转动惯量如下：滚珠丝杠的转动惯量可由（3-28sjDJ30）式中 圆柱体质量这里指丝杠质量mj圆柱体直径丝杠直径 40mmD求得=30.7828jsmDJ2kgc工作台折算到丝杠上的转动惯量可由：（3-2hiPJ31）求得 22(1./)036.5Jkgcm电动机转子自身的转动惯量 33则加在步进电动机转轴上的总转动惯量为：J2136.5078.6sJ
2、kgcm21总（2）计算加在步进电动机转的等效负载转矩：分快速空载启动和承受最大工作负载两种情况进行计算。快速空载启动时电动机转轴所承受的负载转矩 1Teq快速空载启动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩 、移动部件运动时amx折算到电动机转轴上的摩擦转矩 、滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附f加摩擦转矩 。因为滚珠丝杠副传动效率很高， 相对于 和 很小，0T0Tf可以忽略不计。则有：（3-1TmaxeqTf32）考虑纵向传动链的总效率 ，计算快速空载启动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩：（3-(2/60)1axJeqNtaT32）式中，对应纵向空载最快移动速度的步进电动机最高转速，单位为N
3、mr/min；步进电动机由静止到加速至转速 所需的时间，单位为 s。ta Nm其中： = （3-axV36033）式中： 纵向空载最快移动速度，为 /min；maxV12m纵向步进电动机步距角，为 0.72；纵向脉冲当量，&= /脉冲0.由公式（3-360hPi34）可得 =0.24， 小于 1 因此本结构可不采用减速装置。ii将以上各值代入式（3-33） ，算得 =240r/min。Nm设步进电动机由静止到加速至 转速所需时间 =0.4s，横向传动链总效NmTa率 =0.7；求得：=0.9axT移动部件运动时，折算到电动机转轴上的摩擦转矩为（3-()/2fchFGPi35）式中 导轨的摩擦因
4、数，滚动导轨取 0.16；前后方向的工作负载，空载时取 0；cF横向传动链总效率，取 0.7。则由式，得：=1.82fTNm最后，求得快速空载启动时电动机转轴所承受的负载转矩为： 1ax0.9182.7eqf最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩 包括三部分：折算2Teq到电动机转轴上的最大工作负载转矩 、移动部件运动时折算到电动机转tT轴上的摩擦转矩 、滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩rT。相对于 和 很小，可以忽略不计。0Ttf则有： = + （3-2Teqtf36）其中，折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩 由式计算。而在对滚珠tT丝杠进行计算的时候，已知进给方向的最
5、大工作载荷 =500N，f则有 5.6/2tfhTPiNm再由式计算承受最大工作负载情况下，移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩：=1.8()/2fchFGi最后由式，求得最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩：= +2Teqtf=5.6+1.8=8.4Nm经过上述计算后，得到加在步进电动机转轴上的最大等效负载转矩：=max ， =8.4N mTeq1e2Tq（3）步进电动机最大静转矩的选定考虑到步进电动机采用的是开环控制，当电网电压降低时，其输出转矩会下降，可能造成丢步，甚至堵转。因此，根据 来选择步进电动机的最大静Teq转矩时，需要考虑安全系数。则步进电动机的最大静转矩应满足：
6、 max48.3.6jTeNm对于前面预选的 130BYG5501 型步进电动机，其最大静转矩=20 ，可见满足的要求。maxjTN（4）步进电动机的性能校核1）最快工进速度时电动机输出转矩校核 任务书给定最快工进速度 ，脉冲当量max120/infv，电动机对应运行频率 。0./m脉 冲 ax(60.1)20f Hz从 130BYG5501 电动机的运行矩频特性曲线图可以看出，在此频率下，电动机的输出转矩 ，远远大于最大工作负载转矩 ，满ax12.0fTN 2.3eqTNm足要求。2）最快空载移动时电动机输出转矩校核 任务书给定最快空载移动速度 ，求出电动机对应的运max30/inv行频率
7、。查得，在此频率下，电动机的输出max30/(6.1)5fHz转矩 ，大于快速空载起动时的负载转矩 ，满足要求。TN 10.95eqTNm3）最快空载移动时电动机运行频率校核 与最快空载移动速度对应的电动机运行频率为 。查表max2/inv可知 130BYG5501 电动机的空载运行频率可达 ，可见没有超出上限。0Hz4）起动频率的计算 已知电动机转轴上的总转动惯量 ，电动机转子的转动惯21.5eqJkgc量 ，电动机转轴不带任何负载时的空载起动频率 。则由23mJkgc 180qfz式可以求出步进电动机克服惯性负载的起动频率： （3-895.71/qLemffHzJ37）上式说明，要想保证步进电动机起动时不失步，任何时候的起动频率都必须小于 。实际上，在采用软件升降时，起动频率选得更低，通常只895.7Hz有 （即 ） 。10/s脉 冲综上所述，设计升降步进电机选用的 130BYG5501 完全满足设计要求。
