俗话说“品质在于细节”。虽然您的线性运动应用程序看起来很简单，但关注可能导致意外问题的区域是非常有益的。以下是确定步进电机直线执行机构尺寸时需要考虑的几个重要因素。从长远来看，这些因素可以节省工作、金钱和时间。
1.计算扭矩
计算移动施加负载所需的扭矩是正确确定电机尺寸以驱动螺杆或滚珠丝杠组件的标准程序。使用螺杆时，导程和效率将显著影响所需的扭矩。因此，您可能会发现自己在平衡力(由于螺纹的机械优势，导程越细，导程越高)和线速度(螺杆每转前进更容易实现)。
虽然这个扭矩计算是一个重要的数字，它会占用系统的大部分扭矩预算，但其他因素也会增加扭矩需求。惯性、加速度、未对准、密封、温度和系统中的低效率都会影响整体扭矩值。因此，用于致动器的步进电机的尺寸通常设置为所需扭矩的2倍，以提供额外的间隙来驱动螺杆或滚珠丝杠。如果不考虑额外的扭矩，可能会损失步数，这可能会在系统中引入空转或不准确。虽然编码器可以用来闭环，但是会增加成本，在设计中会占用额外的空间。
除了成本和空间之外，选择具有更大扭矩缓冲或安全系数的电机可能导致步进致动器使用更大的电机或更长的电机(双叠层)。在审查应用时，请考虑所需的运动和系统中致动器的功能。例如，许多设计基于最大负载和速度。
有必要问一问：
2.占空比是多少？
是两个极限同时出现，还是速度越高负载越低？
这种高负荷高速度是偶尔需要还是持续需要？
是只要求整个运动的一小部分，还是沿整个长度？
3.超速行驶
在夹爪组件或吸头弹出的情况下，最高负载可能仅出现在夹紧或推动时的行程末端。这通常以低得多的速度完成。否则速度高的时候负载会小很多。在本例中，您不必为两个极端设置电机尺寸。它可以根据典型用途调整大小，来产生更多的力。
超速也是加速的宝贵工具。需要更大的扭矩使轴高速(惯性)旋转，尽快达到线速度(速度)。加速电机(这样更平稳，达到最大速度需要更长时间，有助于防止电机失速。
4.温度预防措施
温度常常被忽略，因为它可能导致线性致动器的性能问题。比如低温会造成额外的阻力(摩擦力)和步进电机执行机构的失步。我们经常与工程师合作设计-30摄氏度的温度规格，有时甚至低至-50C。重要的是要考虑温度是否属于制冷条件，即材料必须能承受气候并不一定在这个低温下发挥作用，或者应用要求电机在这些寒冷条件下连续可靠运行。在这两种情况下，有多种材料可供选择，但它们可能因应用而异。与直线执行机构各部件能否承受低温同等重要的是，配套部件的导热系数差异也是选择的关键因素。因此，我们建议应用工程师合作解决温度问题。我们的专家帮助您设置额外的间隙，使低温下不会发生粘连，并协助材料选择，使配合部件具有相似的热系数，从而允许它们以相同的速率膨胀和收缩。
5.重量注意事项
整个部件或机器的重量也是一个经常被忽视的因素。许多减轻重量的解决方案以替代材料的形式存在于航空航天、军事、包装和运输工业中。
铝螺杆在轻型应用中很受欢迎，尽管它们可能缺乏强度和刚性。铝约为不锈钢丝杠重量的1/3，可显著减轻直线执行机构组件和整个系统的重量33，354，尤其是需要大丝杠时。钛是另一种可行的材料选择，具有减轻钢铝重量的强度，但价格较高。当需要保持强度且成本是一个因素时，合金钢和不锈钢丝杠可以镂空。它们在中心钻孔，以显著减轻重量。
铝螺钉是磁共振成像(MRI)应用或其他需要非磁性或非铁金属螺钉的应用的绝佳选择。虽然300系列不锈钢被认为是无磁性的，但由于加工硬化，它在加工过程中会产生轻微的磁性。热处理过程可以进一步降低磁性水平。在这些环境中，由青铜和钛制成的丝杠也是潜在的选择。
6.定制螺母设计
不要自动排除自定义螺母设计，因为它可以为应用程序提供价值。例如，定制螺母可以设计成消除系统组装期间的安装复杂性和对准问题。完全成型的零件也有附加值。这可能需要一次性NRE(非经常性项目)费用，但也将导致最低的整体单价。如果不能以经济有效的方式成型，成型大多数螺母尺寸的毛坯并进行二次操作是另一种定制选项。
设计塑料螺母时，请考虑机械、热或其他关键性能特征是否可用于棒材、坯料、成型颗粒或两者。在许多情况下，模制螺母是有意义的，并且可能更可行。成型螺母时，建议遵循最佳实践。比如零件形状不对称，壁厚，壁厚不均都会造成成型问题。我们还建议取芯，以减少下沉和尺寸不稳定的机会。我们的应用工程师将与您一起制定最佳材料和设计建议。无论是ESD、洁净室、水下、食品接触或空间应用，我们都有符合您规格的材料。
7.末端支撑
为了支撑螺杆或滚珠螺杆的末端，轴承选项可以包括角接触轴承、深沟径向轴承和推力轴承。深径向轴承通常用于处理轴向载荷。径向轴承的推力负荷能力通常以额定径向负荷的百分比来计算。对于高轴向载荷，考虑角接触轴承。它们是专门为轴向载荷设计的，也为螺钉提供径向支撑。推力轴承将承受最高载荷，但通常不径向支撑轴，因此通常与径向轴承或其他支撑轴的方式结合使用。径向轴承的注意事项：额定静载荷通常低于额定动载荷。在确定轴承尺寸时，您需要注意这一点。确定螺杆旋转(动态)或静止(静态)时的最大载荷非常重要。
密封件可用于各种轴承类型。密封有助于防止污垢和灰尘进入，并延长轴承的使用寿命，特别是在恶劣条件下。但是，您必须检查添加密封对规范的影响。在某些情况下，密封会降低额定负载。如果密封件不适合特定的轴承类型，可以提供带有内置密封件的轴承座，以保护轴承免受污染。无论选择哪种轴承，轴承中的润滑剂都必须根据条件进行改变。例如，低温暴露、排气问题、高负荷和其他特殊情况可能需要将标准润滑改为更适合应用的润滑脂。
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