【電機教程】從零開始學電機基礎(2026新手入門實用版),從電機選型、電機種類講解、電機基礎到實例解析,目前最完整的電機專題精講教程,這還學不會我真退出機械 P6 - 步進電機一一5、電機的選型計算1
1 次觀看·2026年11月11日
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視頻概述
AI 生成本视频由講師雲飛主講,詳細演示了在絲桿機構中如何進行步進電機的選型計算。透過設定具體的設備參數(如分辨率、負載質量、運動速度等),逐步計算勻速扭矩、加速扭矩及總扭矩,並最終通過慣量匹配來確定適合的電機型號。
大家好,我是講師雲飛
今天來聊一下步進電機相關的知識
那本節課主要是講解電機的選型計算
拿一臺絲桿機構爲例
在本臺設備中有一個絲桿機構
步進電機通過膜片式聯軸器連接後方的滾珠絲桿
那麼絲桿的動作帶動整個機構
在導軌上方通過滑塊實現一個左右的運動
我們先來看已知條件
第一個條件就是分辨率0.05毫米
指的是我需要整個機構在運動時
最小的運動距離是0.05毫米
好那麼負載的質量20千克
運動速度0.5秒運動20毫米
這裏要注意
不是說每0.5秒運動20毫米
而是呢
整個過程由加速勻速和減速組成
對吧
那麼這個過程運動的距離是20毫米
好那麼加速時間呢 0.2秒
絲桿導程
我給的是
10毫米
也就是0.01米的樣子
那麼絲桿的直徑呢
15毫米
0.015米
對吧
絲桿的長度
600
毫米
0.6米
那麼接下來我們要進行這個選型計算了
先計算什麼呢?
勻速扭矩
勻速扭矩
好,那麼勻速扭矩它的計算公式
就是扭矩它等於力乘以力臂
這是藉助公式
但是在絲桿機構中
我們要稍微的改變一下
這裏的力指的是什麼力?
就是摩擦力對不對?
沒有mg
那力臂呢?
就是絲桿的導程再除以二π公式
我寫在這裏了
力的話就是摩擦力
沒有mg
力臂呢,絲桿導程再除以二π
那我們往後看
這裡我得出的結果是0.032Nm
這個是計算的過程
咱們可以來理解一下
摩擦係數給的是多少呢
給的是0.1
因為這裡滾珠絲桿
導角滑塊都是滾的摩擦
對吧所以說摩擦係數
我給的是0.1
好 m就是
機構的質量20千克對不對
0.01乘以20 得的結果是2
好那麼g重力壓速度我取的10
方便計算當然你想取9.8也可以
得的結果是20
好那麼這裡的導程多少呢
0.01米對不對
再乘以0.01
好那再除以2π 6.28
看到這裡是除以6.28
得的結果是0.0318
我直接就是寫0.032牛米了
好這是宇宙紐矩的計算
好那麼接下來呢
來計算這個加速紐矩
加速扭矩呢
它等於慣量乘以角加速度
那此時慣量啊
有兩種慣量
先看這個機構啊
其中零週期
絲桿是在旋轉的
對不對
那麼機構呢
是在導軌上方通過滑塊
左右運動的
這是兩種運動形式
運動形式不同的話
慣量的計算公式也不一樣
我們先說旋轉公式
二分之mr方 G旋
等於二分之mr方
其實這個慣量的
標準計算公式應該是
G等於mr方
但如果說是圓柱體繞着中心旋轉
直接用這個公式就行了
二分之mr方
它其實是通過積分得出來的
大家不用去研究它
那我們來看我這裏用東方馬達的選軟件
截了一個圖其中就會有這個結果
來看圓柱體就是絲桿或者是聯軸器
輪周器我就忽略了太小了
只算絲桿就可以了
繞著X軸旋轉看到沒有
好那麼絲桿的直徑15毫米
以日條件裡面有對吧
絲桿的長度600毫米
材質我選的是不鏽鋼的密度會稍微大一點
所以得出的結果是0.239乘以10的負四次方千克平方米
這是結果 0.239
好那這個平移所產生的慣量呢
公式是m乘以a比2200平方其中a它是單位動量
在四感結構中指的是四感導長
那我也同樣用工具算出結果了
單元運動量四個腦程 10毫米
那麼機構的質量是20千克對不對
得知結果是0.507乘以10的-4次方千克平方米
那麼兩者相加就是整個機構運動所產生的總慣量
0.704
0.746
單位是乘以10的-4次方千克平方米
這個單位大家可以記一下
0.746這是結果
那我們再算什麼呀再算角加速度
角加速度它等於角速度除以加速時間
來我這裡寫公式
角加速度β
它等於角速度ω
除以加速時間
然後呢角速度
它等於2π乘以這個轉速
然後呢把下方的公式
相當於說
放到上方的公式中間
把這個ω角速度去掉
那得出結果
就是它 2πn
除以這個t
n是這個轉速 t是什麼
t是這個加速的時間
對吧好那麼轉速
我們來看剛剛在
以日條件裏面給的
哎這裡呢我需要0.5秒而往前運動20毫米對不對
那你看啊加速時間0.2秒減速時間同樣1.2啊
移動時間0.5 那麼移動量是20 對應的轉速是多少啊
400轉每分鐘這是不經電機正常的工作範圍
轉速的工作範圍啊好那我們再往下看啊
轉速確定了啊 400轉每分鐘
那接下來就去計算這個角的加速度嘛對不對
那要換算成這個轉每秒
單位要統一所以說400除以60
就是6.67轉每秒的樣子對吧
好那再乘以2π 再除以這個加速時間
不僅僅是加速時間0.2
得出的結果209
209
單位就是弧度每秒方
這是角加速度的單位
弧度每秒方
好那麼接下來
用角加速度乘以總的慣量
0.746
我沒記錯
好得出的結果多少呢
得出的結果是0.016牛米
好那麼我們要去計算總扭矩了
剛剛說的是
加速扭矩
它等於慣量乘以角加速度
罐量是0.746
腳加速度是209
得出的加速扭矩是0.016牛米
對不對
好雲速扭矩是一開始就算好了
0.032
那麼相加再除以這個效率
效率的話
你想啊
這裡滾珠似桿
還有呢
倒個好快
效率很高
咱們給0.9好吧
安全系數啊
我這裡先給兩倍
好得出的結果
大家可以看一下啊
這裡是相加
0.048 再除以效率0.9 再乘N系數2
那就是0.11牛米
好這裡N系數我暫時給2倍
其實可以給3倍要更可靠一些
那麼接下來要進行慣例匹配
要去確定經濟型號了
那麼我們來看這個位置
有一個分辨率是0.05毫米
好那麼分辨率
它指的是機構最小的運動距離
這裡0.05再除以思感的導程是10
然後是1%
再乘以360度得的結果1.8度
就是我所需要的電極的步距角了
對應的是那樣向的步進電極對吧
好這裡咱們回過來說一下
然後看這個電極樣測
我這是從雷賽步進電極樣測裡面
截這個圖兩項四二是常用的
五七八六常用的
像那種二零的六零的就用的比較少
所以說我直接挑的是四二的
然後看保持轉矩
這裡最小是0.21 對不對
那我要求的是0.11
可不可以
可以這個足夠
這個是足夠的
你給三倍安全係數的話
應該是0.15這樣子
這個也夠
對吧這裡我給的是200 你是說01 這個絕對是夠用的
再看什麼呢再看轉子斷量這裡提供的數值是35
單位是克每平方釐米
注意克每平方釐米
而我剛剛計算得出的結果是0.746
但是它的單位是什麼呢
千克每平方米所以說你要統一一下單位
然後呢用這個總觀量除以定級準的觀量
只要說滿足小於30 那就夠用就可以用啊
就能夠保證電機在工作時
第一精度可以
第二想時間夠用
第三個壽命會比較長
如果說你大於30的話
那第一精度不高
第二呢想時間不快
第三的話呢可能用的時間電機壞掉了
所以大家在選擇步進電機時
要注意進行慣例匹配好吧
扭矩滿足的同時
這個慣量也要能夠滿足
是總慣量除以電機轉動慣量
要小於30
好那我們可以稍微的算一下
0.746乘以10
的負4次方千克平方米
那就是0.746
要換算成平方釐米
把10的負4次方去掉就可以了
也就是0.746千克
這裡是克那就再乘1000
也就是746
再除以35
21 對不對
那小於30
滿足要求的
所以說我們可以直接選擇這個
四二的兩相步進電機
機身長33的
這個第一個型號的
就可以了
對吧?好,那今天
關於
絲桿機構中步進電機選型
我們拿了一個例題來講
對不對?
好,那麼下節課
來講講同步帶機構中步進電機選型
好吧,今天咱們講到這
我是雲飛老師
如果說想要領取東方馬達的工具
可以私信我或者在評論區留言
好吧,今天講到這
我是雲飛老師
咱們下節課再見

