驱动轮直流电机选择计算

1、驱动轮直流电机选择计算(总4页)-CAL-FENGHAL-(YICAI)-Company One 1CAL本页仅作为文档封面，使用请直接删除驱动轮电机用于驱动AGV的运行，包括AGV的直行及差速转弯。在选择电机时，我们通常需 要汁算出电机的额定功率、额定转矩、额定转速等泗。而在驱动电机的参数计算之前首先需要明 确AGV的各项设计要求，如表3-1所示。表3-1 AGV设计要求设计要求设计参数整车拟定重量川100kg最大负载Mmax200kg最高行驶速度1缶Xlm/s最大加速度"max0.5m/ s23.1.1电动机的选择1. 驱动力与转矩关系AGV在地面行驶时，轮子与地面接触，AGV克

2、服摩擦力向前行驶，电机输出转矩77?为小车 提供驱动力。而Tg经减速机减速后得到输出转矩门输出至驱动轮，输出转矩升为：Tt = igWq式中.减速机减速比；Tq电机输出转矩；Tt输出转矩；n电机轴经减速机到驱动轮的效率。驱动轮在电机驱动下在地面转动，此时相对于地将形成一个圆周力，而地面对驱动轮也将产 生一个等值、反向的力仟，该力即为驱动轮的驱动力】。驱动力为：* Rq Rq式中Rq驱动轮的驱动半径。由于驱动轮一般刚性较好，视其自由半径、静力半径、滚动半径三者相同，均为Rq。2. 驱动力与阻力计算小车在行驶过程中要克服各种阻碍力，这些力包括：滚动阻力许、空气阻力化、坡度阻力行、加速度阻力行。这些

3、阻力均由驱动力人来克服，因此：耳=片+ F、. +片+片(1)滚动阻力仟滚动阻力在AGV行驶过程中.主要由车轮轴承阻力以及车轮与道路的滚动摩擦阻力所组成,耳大小为:耳=耳+佗式中比车轮与轴承间阻力；车轮与道路的滚动摩擦阻力。其中，车轮轴承阻力伦为：厂 门“/2 加“心 0.015x48Flz = P = P= 1000x=3.6ND/2 D200式中P车轮与地面间的压力，AGV设计中，小车自重加为100kg,最大载重量Mmax为 200kg,因此最大整车重量为300kg,般情况下，AGV前行过程中，有三轮同时着地，满足三 点决定一平面的规则，各轮的压力为p=iooon【3。】；d车轮轴直径，驱

4、动轮在本次设计中选择8寸的工业车轮，即d=48mm ；D车轮直径，查文献40可知，驱动轮在本次设计中选择8寸的工业车轮，即 £>=200mm ；“车轮轴承摩擦因数，良好的沥青或混凝土路面摩擦阻力系数为0.010).018, “ =0.015O车轮与道路的滚动摩擦阻力为：Fi? = Qf =1000 x0.015 =15N式中Q车轮承受载荷，C=1000N ； f路面摩擦阻力系数，八0.015。则：片=Fr/ + Ffg = 18.6N(2) 空气阻力Fw :空气阻力是AGV行驶过程当中，车身与空气间形成了相对运动而产生于车身上的阻力，该 阻力主要由法向力以及侧向力两部分组成。空

5、气阻力与AGV沿行驶方向的投影面积以及车身与 空气的相对运动速度有关，但由于AGV工作于室内.基本工作环境中无风，且速度不快，同时 AGV前后方的投影面积均不大，因此认为空气阻力Fw0I。(3) 坡度阻力Ft :AGV所实际行驶的路面并非理想化绝对平整，而是存在一定的坡度W】，当AGV行驶到该坡 度处时，重力将产生一个沿着坡度方向的阻力，这个阻力就被称之为坡度阻力什，表达式为：Ft = Gsina式中GAGV满载总重量；&最大坡度。在GB/T 20721-2006“自动导引小车国标”中表示：路面坡度（H/L）定义为在100mm以上的长 度范围内，路线水平高度差与长度的最大比值，路面坡度

6、的最大比值需要小于0.05 （含0.05）, 对于AGV精确定位的停车点，路面坡度需要小于0.01 （含0.01）】。取坡度：（H/厶）=0.05 = arctan0.05 « 2.86°因此：Fx = G sin a = 3000 x sin 2.86° « 150 N（4）加速度阻力F:小车加速时，需克服总体质量产生的惯性力，这个惯性力即为加速度阻力林。质量可分为平移质量和转动惯量.前者将产生惯性力，后者将产生惯性力矩小1。一般情况 下，将转动惯量换算成平移质量后再带入计算，加速度阻力计算式为：片=鬲ax式中3旋转惯量换算系数；m满载总质量。3的值应

7、该根据试验旋转部件的转动惯量（包含主动轮与从动轮）后进行计算。但在一般满 载情况下，查文献40冋取 心1.04,根据设计要求max=0.5nVs2o因此，加速度阻力为：F = max = 1.04 x 300 x 0.5 = 156 N总驱动力为：F =Fr +F. + F +F. =18.6 + 150 + 156 =324.6N jihr3. 确定电机功率与转矩（1）估算电机功率电机驱动功率的计算公式为：P =丄空巴竺=丄x 血&小M 191 Wn i 20.85式中n驱动电机的数量，本次设计中小车为差速驱动方式，可知“=2；H电机到驱动轮的总效率，以电机输出轴到驱动轮的总效率为0

8、.85,即" = 0.85。（2）估算电机转矩差速驱动，AGV拥有两台电机用于驱动。因此，每台电机转矩的计算公式为：T = FRJ冲“ = 0.97,将相关参数带入上式得T «O.56N-mo4. 驱动电机的选型根据上一节的计算.我们得知，电机估算参数为： 电机功率"191W电机转矩T a 0.56N m减速机减速比"3°因此折算电机的最高转速60x307tD3.14x0.2心 2866 r/nin式中"max小车的最高行驶速度，faxhQm/nYn ；D车轮直径，D = 0.2m o根据上述，选择弗朗克电子的永磁无刷直流减速电机，型号为FBL-92H25301RS,其技术参 数如表3-2所示。该减速电