步进电机(计算)

1、步进电动机l一、组成一、组成 伺服驱动单元、执行元件、传动机构伺服驱动单元、执行元件、传动机构 CNC步进电机步进电机 驱动放大驱动放大 工作台工作台 二、步进电机二、步进电机将将电脉冲电脉冲转变成转变成机械角位移机械角位移的装置的装置 电脉冲电脉冲机械角位移机械角位移大小大小 输入脉冲个数输入脉冲个数速度速度 输入脉冲频率输入脉冲频率方向：绕组通电顺序方向：绕组通电顺序三拍三拍通电激磁，步距角通电激磁，步距角= = 3= 3o o3 4 40 00631 . . 一般一般 =m绕组相数；绕组相数；Z转子齿数，单拍转子齿数，单拍k=1,双拍双拍k=2。mzk063六拍六拍通电激磁，步距角通电激

2、磁，步距角 = = 1.5o3 40402 . . 063定子绕组定子绕组通断电顺序通断电顺序 转子转子转向转向 定子绕组定子绕组通断电转换频率通断电转换频率 转子转子转速转速 定子绕组定子绕组通断电次数通断电次数 转子转子转角转角 三相单三拍三相单三拍 A B C A A B C A （K=1K=1） 三相双三拍三相双三拍 AB BC CA AB AB BC CA AB （K=1K=1） 三相六拍三相六拍 A AB B BC C CA A A AB B BC C CA A （K=2K=2） v 通断电方式通断电方式1)1)步进电机选择原则：步进电机选择原则： 步矩角步矩角 与机械系统相匹配，

3、以得到系统所需的与机械系统相匹配，以得到系统所需的 保证电机保证电机输出转矩输出转矩，大于负载所需转矩，大于负载所需转矩 能与机械系统的负载能与机械系统的负载惯量相匹配惯量相匹配 为使电机具有良好的为使电机具有良好的起动起动性能及较快的性能及较快的响应响应速度速度 推荐推荐 J Jleqleq/Jm=4/Jm=4 式中式中 J Jleqleq为系统为系统等效负载等效负载转动惯量转动惯量 JmJm 为为电机电机转动惯量转动惯量 电机电机运行速度运行速度和和最高工作频率最高工作频率能满足工作台切削加工能满足工作台切削加工 和快移要求。和快移要求。 = = t/360 t/360 i i 计算步进电

4、机运行频率计算步进电机运行频率 步进电机运行频率步进电机运行频率 f ( Hz) f= V / (60 )式中式中 , V 工作台进给速度工作台进给速度 mm/min2)步进电机选择步骤步进电机选择步骤 初定步进电机初定步进电机步距角步距角，计算，计算减速比减速比，确定，确定齿轮副齿轮副 初选步进电机型号，根据其工作方式，初定步距角初选步进电机型号，根据其工作方式，初定步距角 i=Z1/Z2= t / 360 : 步进电机步距角步进电机步距角, (o)/脉冲脉冲 t : 滚珠丝杆导程滚珠丝杆导程，mm: 脉冲当量脉冲当量，mm/脉冲脉冲 计算惯量计算惯量 设设传动系统传动系统如右图所示：如右图

5、所示：伺服系统总惯量伺服系统总惯量JG为为JG=Jm+Jleq式中：式中：Jm 步进电机步进电机转子转动惯量转子转动惯量 Jleq 换算到电机轴上的换算到电机轴上的等效负载转动惯量等效负载转动惯量J Jleqleq=J=Ji i( ) + M( ) + Mj j( ) kg m( ) kg mn nm mi-1i-1j-1j-12 22 22 2n ni in nm mV Vj jm mn n2 22)2)步进电机选择步骤步进电机选择步骤J Jleqleq=J=Ji i( ) + M( ) + Mj j( ) kg m( ) kg mn nm mi-1i-1j-1j-12 22 22 2n n

6、i in nm mV Vj jm mn n2 2 nm 步进步进电机速度电机速度 r/min ni 第第i个个转动部件的转速转动部件的转速r/minJi 第第i个转动部件的个转动部件的转动惯量转动惯量 kg . m2Vj 第第j个移动部件的个移动部件的移动速度移动速度 m/minMj 第第j个移动部件的个移动部件的质量质量 kg2)2)步进电机选择步骤步进电机选择步骤图示的图示的一级一级齿轮减速系统齿轮减速系统nz 1nz 2nmnz 2V=nz2 . t式中式中 V工作台移动速度工作台移动速度 m/min t丝杆导程丝杆导程 m2)2)步进电机选择步骤步进电机选择步骤式中式中 Jz1 齿轮齿

7、轮1的转动惯量的转动惯量 kg . m2 Jz2 齿轮齿轮2的转动惯量的转动惯量 kg . m2 Js 丝杆丝杆2的转动惯量的转动惯量 kg . m2 Mw 工作台的质量工作台的质量 kg2222212()()()2wzzleqzzswmmmVnnJJJJMnnn21222222211411224wzzswMtJJJiiiMtJzJzJsi1. 已知已知脉冲当量脉冲当量0.005mm，步进电机步进电机步距角步距角为为0.75，滚珠丝，滚珠丝杠基本杠基本导程导程为为4mm，求减速器的求减速器的传动比传动比 .所以，减速器传动比为所以，减速器传动比为 3:53:5。解：脉冲当量解：脉冲当量丝丝杠杠导导程程 步步距距角角 传传动动比比i i=360o 360o程程导导0.005 3604 0.75350.6i =2、如图示，一台五相十拍运行的步进电动机，通过一对减速齿轮，滚珠丝杠副带动工作台移动。齿轮1的齿数选定为Z1=27，步进电动机转子转子齿数Zr=48，并设定步进电动机每走一步，工作台移动5m。当丝杠导程t=4mm，时，试求齿轮2的齿数Z2。3某数控机床的进给伺服系统中，已知齿轮分度圆直径d1=64mm，d2=80