驱动轮直流电机选择计算

1、驱动轮宜流电机选择计算The final edition WaS revised On DeCember 14th, 2020.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，我们通常需要计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最大负载MmaX最高行驶速度VnIia最大加速度"max3. 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克服摩擦力向前行驶，电机输出转矩 7为小车提供驱动力

2、。而7经减速机减速后得到输出转矩77输出至驱动轮，输出转 矩77为：式中L减速机减速比；Tq电机输出转矩；Tt输出转矩；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R，该力即为驱动轮的驱动力a O驱动力为： 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 o2. 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F1、空气阻力化、坡 度阻力耳、加速度阻力林。这些阻力均由驱动力竹来克服，因此：(1) 滚动阻力Fr滚动阻力在AGV行驶

3、过程中，主要山车轮轴承阻力以及车轮与道路的滚动摩擦阻 力所组成，FI大小为:式中FlZ一一车轮与轴承间阻力；Ffg车轮与道路的滚动摩擦阻力。其中，车轮轴承阻力F（Z为：式中P车轮与地面间的压力，AGV设计中，小车自重加为IOOkg,最大载重量 MmaX为200kg,因此最大整车重量为300kg, 一般情况下，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FlOooN浹:；d车轮轴直径，驱动轮在本次设计中选择8寸的工业车轮，即d二48mm；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，即彷200mm；“一一车轮轴承摩擦因数，良好的沥青或混凝土路面

4、摩擦阻力系数为一，“一 O车轮与道路的滚动摩擦阻力F1,为：式中Q车轮承受载荷，沪IOooMf路面摩擦阻力系数，=o则：（2）空气阻力耳.：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，但山于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 FWW（3）坡度阻力Fr: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：辽，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

5、阻力就被称之为坡度阻 力F表达式为：式中GAGV满载总重量；Ct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 IOOmm以上的长度范围内，路线水平高度差与长度的最大比值，路面坡度的最大比值 需要小于（含），对于AGY精确定位的停车点，路面坡度需要小于（含）E333 o 取坡度： 因此：（4）加速度阻力Fj ：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Fj O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:。 一般悄况下，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： 式中 J 旋转惯量换

6、算系数；m一满载总质量。3的值应该根据试验旋转部件的转动惯量（包含主动轮与从动轮）后进行汁算。 但在一般满载惜况下，查文献40可取J=,根据设计要求6max = 0.5s2o因此，加 速度阻力为： 总驱动力为：3. 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：式中n一一驱动电机的数量，本次设计中小车为差速驱动方式，可知严2； 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，即 = 0.85 o（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： = o.97 , g = 30 ,将相关参数带入上式得T 0.56N m o4. 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：电机功率电机转矩减速机减速比因此折算电机的最高转速"式中VmaX小车的最高行驶速度，fax= 6°m mjn :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。该减速电机体积小、重量轻、