步进电机选型.doc

步进电机选型已知：直线平台往复运动，最大行程450mm，同步带传动；往复运动周期为T=4s，重复定位误差≤0.05mm。平台运动重量8.5KG，无外力。运动学计算平均速度：V1=0.45/2=0.225m/s设加速度时间为0.2s；（步进电机一般取加速度时间为：0.1-1s；伺服电机一般取加速度时间为0.05-0.5s；加减速时间一般取相等）则加减速时间共为0.4s，且加减速过程的平均速度为最大速度的一半。故有：L=0.4xVmax/2+1.6xVmax=0.45m得：Vmax=0.45/(0.4/2+1.6)=0.25m/s所以，加速度为：a=△V/△t=(0.25-0)/0.2=1.25m/s2加速度距离：S1=S0+V1+at2/2=1.25x0.22/=0.025m匀速距离：S2=Vmaxxt=0.25x1.6=0.4m减速距离和加速距离相同，S3=S1=0.025mS=S1+S2+S3=0.45m动力学计算同步带上需要拉力：F=Ma+f摩擦力：f=uMg设导轨摩擦系数：u=0.1则摩擦力：f=0.1x8.5x10=8.5N惯性力：F1=Ma=8.5x1.25=10.625N故同步带上要有拉力：F=Ma+f=8.5+10.625=19.125N选择步进电机细分数m同步轮周长为d=39.5*3.14=124.03mm核算定位精度：脉冲当量A=124.03/(200xm)<0.05m>d/(200x0.05)=12.403核算最大转速：nmax=Vmax/d=0.25/(124.03/1000)=2.1r/s显然，细分数不合适太大，转速太低。加减速机速比1:3m>d/(200x0.05/i)=12.403/3=4.14电机最大转速nmax=3xVmax/d=3*0.25/(124.03/1000)=6.3r/s细分数选择6，转速合适。计算电机力矩，选择电机型号电机力矩：T=Fxd/(2i)=19.125x0.0395/(2i)=0.38n.m/3=0.13n.m由于没有考虑同步带的效率、导轨和滑块装配误差造成的摩擦、同步带轮的摩擦和转动惯量等因素，同时步进电机在高速时扭矩要大幅度下降；所以，取安全系数为3比较保险。故电机力矩T1=0.13X3=0.39n.m有上图可知选择57HS09即可，其静力矩为0.95N.M