【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

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