电机选型计算和涡轮蜗杆传动选型计算汇总

电机选型计算与涡轮蜗杆传动选型计算关键性能参数要求：履带机箱总重量： 40公斤目前履带底盘平地行走最大速度：1m/s，加速度：爬坡最大速度：0.5m/s、加速度：驱动轮直径： 200mm；爬坡角度：货车底盘主货车驱动电机的选择1 .基于平地最大速度的驱动电机功率计算在城市道路上行驶时，履带底盘容易受力。 进行简单的计算，假设车体以最大速度1m/s直线行驶，在不考虑卡车底盘行驶中的空气阻力的情况下，受到该力的状况如图1所示图1履带机箱平地行走示意图假设在运动中车轮瞬间纯粹滚动。根据理论力学平衡条件，有平衡方程x方向力平衡：(11)Y方向力的平衡；(12 )以o点为对象的转矩平衡：(13 )滚动摩擦阻力转矩：(14 )式中：m 车身总重量(千克)车身驾驶加速度()；面向履带机箱的摩擦阻力(n )对N履带机箱的支撑力(n )R 驱动轮半径(m )Ml作用于驱动轮的驱动扭矩(Nm )Mf驱动轮滚动摩擦阻力矩(Nm )地面履带滚动阻力系数，=0.007。车体在5秒以内达到最大速度1m/s时，加速度：联立方程式：=3.544Nm纳米另外，根据公式(15 )如果将v=1m/s、R=0.1m的值代入其中，则可以获得前轮角速度=10。根据要求的行走最大速度=1m/s(16 )电机减速后的最大输出转速由式1-6初始决定=95.54 r/min因此，马达减速后的最大输出转速为95.54 rpm，单侧马达由减速机减速后，需要以最大行驶速度供给的极限转矩为1.722 Nm，需要同时满足速度要求。2 .基于爬坡最大坡度的驱动电机功率计算对于普通的行驶过程，爬坡能力对于履带底盘移动的驱动能力是重要的指标，因此在进行驱动系统设计时，爬坡指标的计算也必须作为选择电动机的依据。假设履带底盘在角度的斜面上等速直线行驶，不考虑卡车底盘行驶中的空气阻力，假设车体的左右驱动完全对称，以车体整体为研究对象，分析卡车底盘的受力状况，如图2所示图2履带机箱上坡载荷的示意图运动中，车身等速行驶，假设车轮瞬间纯滚动。 图中各参数的含义与平地受力时相同。 根据理论力学平衡条件式，平衡方程式如下x方向静力平衡：(17 )y方向静力平衡：(18 )以点o为对象的转矩平衡：(19 )滚动摩擦阻力转矩；(110 )式中：m 车身总重量(千克)车身驾驶加速度()；面向履带机箱的摩擦阻力(n )履带机箱支撑力(n )斜面坡度驱动轮半径(m )Ml2上坡时作用于驱动轮的驱动转矩(Nm )Mf2上坡时的驱动轮滚动摩擦阻力矩(Nm )地面履带滚动阻力系数。=取35度，纵型可以解决以下问题=24.73Nm纳米单侧电机减速后，必须以最大梯度供给的极限转矩为12.37Nm。 与平地最大速度行驶时的电机要求转矩相比，爬坡时的电机要求输出转矩较大。 另外，平地行驶时，电机的输出转速要求较高。 如上所述，根据平地最大行驶速度和上坡时所需的电动机输出转矩进行电动机选择。根据上坡时的行走最大速度=0.5m/s，决定电机减速后的最大输出转速=47.77R/min首先确定一台电机通过减速箱后的功率p(111 )式中k是安全系数，此时取2，带入k、n、Ml，得到单侧马达电力=123.66W瓦所需电机的输出如下所示(112 )此处包括输出总效率，此处包括电动机效率、减速箱的传动效率、履带的牵引效率、履带的传动效率，上述各量的值分别为0.87、0.80、0.92、0.95值的计算方式如下(113 )将参数p、值代入公式，单侧电机功率为以下=202W电动机的选择和电动机与减速箱的匹配选择是重量上不一致的过程，在相同输出的情况下，电动机的功率较小时减速箱的减速比越大，减速箱的重量就越大，电动机的重量就越大，要求随着额定输出的增大而增加。 综合考虑马达与减速机的关系，变速比越大，马达输出转矩越小，马达的重量越轻。在对两者的优缺点进行比较研究后，根据必要的驱动转矩、其他结构及运动性能要求，驱动电机选择直流无刷电机86BLF系列，型号为86BLF-003，电机外形如图3所示，电机参数如表1所示。图3直流无刷电机86BLF-003表1直流无刷电机86BLF-003的参数型号电压v额定转矩Nm额定转速rpm额定电流a额定功率w品质公斤本体长度mm86BLF-003战斗机480.730006.62201.75673 .涡轮蜗杆传动：蜗轮的选择蜗轮在该系统中起着重要作用，普通圆柱蜗轮的种类为阿基米德圆柱蜗杆(ZA型)、渐开线圆柱蜗杆(ZI型)。1 .渐开线圆柱蜗杆(ZI型) :端面的齿形为渐开线曲线。 该蜗杆可磨削，加工精度容易保证，传动效率高。 一般来说，蜗杆的头数多(3头以上)，转速高，要求更精密的传动，例如订书机、订书机的精密蜗杆等。2 .阿基米德圆柱蜗杆(ZA型) :车制。 该蜗杆加工方便，应用广泛，但导程角大则困难，齿面磨损快。 因此，一般用于头数少、负荷小、低速或不太重要的传动。 轴向压力角通过比较两者的特征可知，多功能移动履带的底盘应选择阿基米德圆柱形蜗杆，即ZA型蜗杆。涡轮蜗轮一般以蜗轮为主动端，以涡轮为从动端，实现较大的减速比。 几乎没有能动地使用涡轮机的应用。 涡轮蜗轮的自锁一般是指涡轮受到扭矩作用而无法旋转机构的现象(此时涡轮也可以认为是主动轮)。 涡轮蜗杆传动中产生自锁的条件是蜗杆的展开俯仰角小于涡轮蜗杆接触的摩擦角。 即，、是蜗杆展开俯仰角，是摩擦角tg=，是摩擦系数.普通圆柱蜗轮的中心距尾数为0或5mm。 对于要求自锁性能的蜗轮，读角的选择范围为：度，蜗杆头的数量z=1。蜗轮自锁验证：具有自锁能力的蜗轮实现自锁功能。 蜗轮蜗杆副自锁条件：蜗杆的螺旋角小于摩擦角确实的自锁至少需要一次以上。:热头数q:蜗杆直径系数；:蜗杆的分度圆直径m:蜗杆模块f:摩擦系数设为f=0.1:蜗杆的截面角。设计过程：蜗轮的主要故障形态是粘接和磨损。 闭式蜗轮以粘接为主要故障形式，开式蜗轮主要为齿面磨损。 开式传动以保证齿根弯曲疲劳强度为主要设计标准，封闭式传动以涡轮齿面接触疲劳强度设计，以涡轮齿根弯曲疲劳强度检查。 蜗杆材料的强度通常高于蜗轮材料，因为蜗齿是连续的螺旋齿，所以蜗副故障一般出现在蜗轮上。 通常只对蜗轮进行负荷能力的计算。 蜗杆通常是细长的轴，过大的弯曲变形会导致啮合部的接触不良，因此在蜗杆轴的支承跨度大的情况下，必须检查其刚性是否充分。根据蜗轮故障的特点，蜗杆副材料不仅具有足够的强度，而且必须具有良好的减摩性和抗粘性。 实践证明，理想的蜗杆副材料是磨削淬火的钢制蜗杆适合青铜蜗轮。 蜗杆的一般材料是碳钢或合金钢。 常用的蜗轮材料有铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰铸铁等。1 .选择蜗轮的类型根据GB/T10085-1988的建议，选择闭式ZA型蜗轮2 .材料选择：考虑到蜗杆传动效率不大，速度为中等程度，蜗杆在45钢表面淬火，硬度为4555HRC。 齿面粗糙度Ra=1.60.8um . 汽轮机轮芯用灰铸铁HT150，齿圈用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，模具铸造。3 .按齿面接触疲劳强度设计：作用于涡轮的扭矩=22.56Nm负荷系数=1.15*1*1.05=1.21弹性影响系数=160Mpa (因为选择了钢蜗杆和铸锡磷青铜涡轮的组合)接触系数=3(假设蜗杆分度圆直径d1与传动中心间距离a之比)允许接触应力=268*0.97=259.96MPa汽轮机的基本认可通过应力计得到应力循环齿数=60*1*17.95*12000=寿命系数=0.97计算中心距离a47.62mm在调查中，中心距离a=63mm，模块m=1.6mm，分度圆直径d1=28mm在此情况下，当d1/a=0.44时，可使用计算结果。4 .蜗杆和涡轮的主要参数和几何尺寸(1)蜗杆：轴向间距=5.024mm、直径系数q=17.5、头数Z1=1蜗杆分度圆直径=28mm齿顶圆直径=31.2mm齿根圆直径=24.16mm齿高=3.52mm渐开线蜗杆基圆直径=4.34mm渐开线蜗杆基圆导程角蜗杆齿宽=55mm蜗杆节圆直径=28.4mm分度圆导程角蜗杆轴向齿厚=2.512mm蜗杆齿厚=2.51mm(2)蜗轮：涡轮齿数Z2=61位移系数x2=0.125蜗轮分度圆直径=97.6mm蜗轮齿顶高度=1.8mm20蜗轮齿根高度=1.72mm蜗轮齿高=3.52mm蜗轮喉圆直径=100.8mm蜗轮齿根圆直径=93.76mm蜗轮顶圆直径=104mm蜗轮齿宽=23.4mm蜗轮齿顶圆弧半径=12.4mm蜗轮齿根圆弧半径=15.92mm蜗轮分度圆齿厚=2.66mm蜗轮节圆直径=97.6mm蜗轮咽母圆半径=12.6mm5 .校核牙根弯曲疲劳强度：齿数当量=61.31根据位移系数x2和当量齿数，调查齿形系数=2.25螺旋角系数=0.9766允许弯曲应力=42.11MPa由蜗轮材料得到蜗轮的基本容许弯曲应力=56MPa寿命系数=