驱动轮直流电机选择计算

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 [28]o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所表3-1 AGV设计要求设计要求设计参数整车拟定重量m100kg取大负载Mmax200kg最高行驶速度vmax1m/s取大加速度amax0.5m/s2电动机的选择.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Tq为小车提供驱动力。而Tq经减速机减速后得到输出转矩Tt输出至驱动轮，输出转矩Tt为：TtigTq式中ig——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Ft,该力即为驱动轮的驱动力[29]。驱动力为：F卫igTq

tRqRq式中Rq——驱动轮的驱动半径。由于驱动轮一股刚性较好，视其自由半径、静力半径、滚动半径三者相同，均为Rq。.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Ff、空气阻力Fw、

坡度阻力Fr、加速度阻力Fj。这些阻力均由驱动力Ft来克服，因止匕:FtFfFwFrFj(1)滚动阻力Ff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，Ff大小为：FfFfzFfg式中Ffz——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Ffz为:Ffzcd/2 — 0.01548Ffzcd/2 — 0.01548P P——1000 3.6ND/2D200式中P——车轮与地面间的压力，AGVS计中，小车自重m为100kg,最大载重量Mmax为200kg,因此最大整车重量为300kg,一般情况下，AG\a行过程中,式中有三轮同时着地，满足三点决定一平面的规则，各轮的压力为 P=1000N3°］;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=48mmD——车轮直彳全,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D=200mm以一一车轮轴承摩擦因数，良好的沥青或混凝土路面摩擦阻力系数为0.010—0.018,a=0.015。车轮与道路的滚动摩擦阻力Ffg为:FfaQf10000.01515N1g式中Q 车轮承受载荷，C=1000Nf——路面摩擦阻力系数，f=0.015。则：FfFfzFfg18.6N(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AGVX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Fw0[31]。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 [32],当AGV亍驶到该坡度处时，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 Fr，表达式为：FrGsin式中GAGV满载总重量；——最大坡度。在GB/T20721-2006“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）[33]。取坡度：（H/L）0.05arctan0.052.86因此：FrGsin3000sin2.86 150N4） 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。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[34]。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：Fj mamax式中——旋转惯量换算系数；m 满载总质量。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）后进行计算。但在一般满载情况下，查文献[40]可取=1.04，根据设计要求2amax 0.5m/s。因此，加速度阻力为：Fj mamax1.043000.5156N总驱动力为：Ft FfFw FrFj18.6150156324.6N

.确定电机功率与转矩⑴估算电机功率1F1FtVmax 1n4 2324.61 191W0.85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n=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0.85,即0.850(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：TFtRq/(2ig)0.97,ig30,将相关参数带入上式得 T0.56Nmg.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P191W电机转矩T0.56Nm减速机减速比ig30因此折算电机的最高转速nVmaxVmaxign D60303.140.22866r/min式中 Vmax 小车的最高行驶速度， Vmax60m/min;D——车轮直径，D0.2mo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