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步進電機計算旋轉運動實例方法
發布時間：2020-10-21 07:54:24
已知：一旋轉平臺如下圖所示，
最大角速度w = 0.5 rad /s ；(1 rad = 57.3o )
轉臺質量 Mo = 50 kg；半徑 R = 0.5 ms；
轉臺外緣有 4 個工件，質量各為 M = 5 kg
工件處重復定位誤差 £ 0.2 mm；
求：電機型號、減速箱減速比、減速箱型號（自己選擇）。
解：
1．電機速度、減速比的選擇：
最大轉速為 nmax = w / 2p = 0.5 / 2p = 0.159 r/s = 9.55 rpm
如果選用步進電機，最大速度取 500 rpm，
則，減速比 i = 50
2．定位精度的驗算：
旋轉角的精度a = arctg ( d / R ) = arctg ( 0.2 /1000) /0.5 = 0.02292 度；
要求電機的定位精度am = a×i = 0.02292×50 = 1.146 度；
而步進電機的定位精度為 360 / 400 = 0.9 度。
故可選用步進電機。
3．力矩計算：
轉臺軸上的轉動慣量 J = 4×M R2 +（Mo/2）R2
= 4×10×0.52 + (50 / 2 )×0.52 = 16.25 kg m 2
轉臺的角加速度e = Dw / Dt = (0.5-0)/0.2 = 2.5 rad/s2
轉臺軸上的力矩 T = J e = 16.25×2.5 = 40.625 N m
電機軸上的力矩 Tm = T/ i = 40.625/50 = 0.8125 Nm
如果用行星齒輪減速箱，取安全系數為 2，電機力矩要大于 1.625 Nm。
如果用蝸輪蝸桿減速箱，取安全系數為 4，電機力矩要大于 3.25 Nm。
4．電機型號：
選用 86步進電機。其靜力矩為 4.5 Nm,其力矩速度曲線如下：
5．減速器與轉動慣量的關系：
設：負載（轉臺）轉動慣量為 J，減速箱、軸等慣量不計。
比較有減速器和無減速器的差別。
有減速箱，減速比為 i
無減速箱
因為：
所以：
l 對于電機而言，使用減速箱有二個優點：一是力矩可減小 i 倍；二是負載慣量可減少
i2倍。
l 對應負載（轉臺）而言，不管有無減速器，力矩是一樣的。有減速器可以增加系統的
阻尼力，減小系統的振動，提高系統穩定性；但減速器有空回誤差問題。
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