【《塞拉式遥控泊车平板的机械系统设计案例概述》2100字】

塞拉式遥控泊车平板的机械系统设计案例概述目录TOC\o"1-3"\h\u286861.1驱动电机计算与选型 158411.2转向电机计算与选型 4187891.3举升电机计算与选型 562101.4车架设计 7根据塞拉式遥控泊车平板的设计要求，塞拉式遥控泊车平板车机械系统主要包括驱动模块，举升模块和车架。塞拉式遥控泊车平板机械系统结构如图3-1所示。图3-1塞拉式遥控泊车平板机械系统结构图1.1驱动电机计算与选型如表3-1所示，在计算平板车的驱动电机参数时，必须首先明确设计要求。结合无线遥控模块，完成对平板车速度的精准控制，必须满足基本选型要求。

表3-1驱动电机选型设计指标要求参数平板车自重300kg最大负载重量3000kg最高行走速度0.75m/s加速时间2s车轮直径150mm1．电动平板车负载参数计算电动平板车的运动可分为三个阶段：加速，恒定速度和减速。加速时速度从0增大到最大速度0.75m/s，使用时间为tA=2s（这部分是根据经验得出的），减速时速度从最大速度0.75m/s减小至0时tB=2s。在匀速时以0.75m/s的速度运行，其运行时间由行进距离计算得出。匀速时间设置tR=4s，根据弧长公式L=nπR/180°，得出角速度：式（3-1）2．平板车减速器参数计算假设停车平板车的驱动轮在加速，减速和匀速下分别具有nA，nB和nR速度。假设停车平板加/减速期间的电动机速度是恒速电动机速度的一半，即nA=nB=nR/2式（3-2）查阅相关资料得出，前轮峰值力矩为TfA=126.23N·m，匀速运动力矩为TfR=20.69N·m，停止时的峰值力矩为TfB=128.73N·m；后轮峰值力矩为TbA=114.19N·m，匀速运动力矩为TbR＝16.87N·m，停止时的峰值力矩为车轮平均负载力矩TB为：T式（3-3）减速比i为：式（3-4）平均输出转速为：式（3-5）3．驱动电机参数的确定驱动电机的输出扭矩为：式（3-6）驱动电机轴的转动角速度为：式（3-7）额定输出功率P为：式（3-8）取安全系数1.5，则电机功率为1376W。分析上式可得，选择高性能稀土永磁伺服电机，额定转速r/min，工作电压为48V，额定扭矩N·m，额定功率为Ｗ，减速比为1:42的齿轮是WisdomWheelScience生产的减速齿轮。4．惯量匹配已知负载为kg，分散到驱动轮的质量为m==750kg，车轮的半径为0.075m，负载惯性矩J为：式（3-9）将负载惯性矩转换为电机轴的惯性矩：式（3-10）电机的转动惯量为8.3xl0-4kg·m2，则转动惯量与转子转动惯量的惯量比为：式（3-11）所选电机转动惯量可以满足选型标准。1.2转向电机计算与选型平板车的转向角速度为60°/s。前轮力矩为Tft=31.03N·m，后轮力矩为Tbt=48.12N·m，冲击系数Fs2=1。结合指令操作，完成平板车多方位转向的控制要求。计算如下：l．减速器的减速比计算转向角速度为60°/s，设转向电机的速度为n=3000r/min。齿轮的中心距为mm。舵轮转速为：n式（3-12）转向电机减速比为：式（3-13）2．齿数比i1=5.5：1则转向电机的输出转矩Tz为：式（3-14）3．转向电机的额定功率驱动电机轴的转动角速度ω为：式（3-15）额定输出功率P为：式（3-16）取安全系数1.5，电机功率为75W。根据计算出的参数，选择直流伺服电机。型号为SMH40S-0010-30AK-4DKH，工作电压为48V，额定功率W，额定转速r/min，额定扭矩N・m。减速比为1:24的齿轮是WisdomWheelScience生产的减速齿轮。4．转向电机的负载转动惯量电机轴的转动惯量J电机：式（3-17）电机的转动惯量为，则电机轴转动惯量的惯量比为：式（3-18）所选电机转动惯量符合选型标准。1.3举升电机计算与选型1．蜗轮丝杆螺旋传动计算通过对平板车的数据要求分析结合机械设计，丝杠直径为d=mm，螺距为p=mm，摩擦系数为f=。故摩擦角ρ为：式（3-19）螺纹升角φ为：式（3-20）当满负荷举升时，根据最大举升质量m=750kg，计算在蜗杆蜗杆举升机构施加的力F如下：式（3-21）那么，此时蜗轮的扭矩为：式（3-22）根据以上算出的扭矩，设传动比i=8，效率η=0.7举升机构中蜗杆所受扭矩为：式（3-23）2．根据平板车的技术指标和提升机构的参数来计算驱动电动机的输出，选择电动机速度n电机＝r/min，举升高度为h=mm，举升时间为t=s得，举升中丝杆转动的圈数为：q=式（3-24）丝杆的转速n丝杠n式（3-25）总减速比i总为：i式（3-26）根据设计的蜗轮蜗杆升降机构，当蜗轮传动比为8时，减速器的减速比如下：i式（3-27）驱动电机所受扭矩为：式（3-28）驱动电机的转动角速度ω为：式（3-29）则驱动电机的输出功率为：式（3-30）分析上式可得，选择DMDC无刷直流电动机，型号D110BLD1000-48A-30S，额定功率W，工作电压为48V，额定转速r/min，额定转矩N・m。对于减速器，从DeutscheMark选择减速比为1：3的减速器。1.4车架设计车架是遥控泊车平板中的重要组成，因为其是平板车在运行过程中主要承载汽车重量的部分，这使得平板车在运行时的平稳性和承载能力与车架的结构息息相关。车架采用边梁式结构，由4根主要横梁和若干纵梁组成，平板车运行过程中汽车的重量主要由四根横梁承担，整体车架为焊接，汽车的重量通过横梁传递给了纵梁，由此将汽车施加的力分散，使泊车平板的运行安全得到了保障。车架结构如图3-2所示。图3-2车架结构图车架采用10#工字钢，材料为Q235，根据经验取安全系数为2，承受二类载荷，查表知许用应力[σ]=93MPa，平板车运行过程中，假设举升点受力相同，求得梁上载荷为F：式（3-31）车自重，m1=kg；负载重，m2=n为梁数，n=4。横梁的受力为图3-3所示。据图3-4分析计算得：