AGV设计电机选择计算

(word 完整版)AGV 设计电机选择计算 驱动系统部件的选择与校核 AGV 的驱动系统主要由驱动电源、电机和减速装置组成。电机的性能参数及减速装置的规格 型号的确定直接决定整车的动力性，即车辆的运动速度和驱动力直接决定整车的动力特性。因 此电机必须通过详细计算进行选择，现在很多电机直接与减速装置组合在一起构成减速电机， 为我们的设计带来了很大的方便，并且能使 AGV 的驱动系统简单化，结构小型化,此外性价比也 比较高，因此此次设计直接选择减速电机作为驱动源。 1 电机种类的选择与 AGV 相关参数 自动引导车是电动车的一种，而电机是电动车的驱动源，提供给整车提供动力。目前最常 用的电动车辆驱动系统有以下三种: 第一种是直流电机驱动系统，20 世纪 90 年代前的电动汽车几乎全是直流电机驱动的。直流 电机木身效率低 ,体积和质量大，换向器和电刷限制了它转速的提高，一般其最高转速为 6000-8000r/min.但出于其缺点目前除了小型车外，电动车很少采用直流电机驱动系统。 第二种是感应电机交流驱动系统。该系统是 20 世纪 90 年代发展起来的新技术，目前尚处 于发展完善阶段。电机一般采用转子鼠笼结构的三相交流感应电动机。电机控制器采用矢量控 制的变频调速方式.其具有效率高、体积小、质量小、结构简单，免维护、易于冷却和寿命长等 优点，该系统调速范围宽，而且能实现低速恒转矩，高速恒功率运转,但交流电机控制器成本较 高。目前，世界上众多著名的电动汽车中，多数采用感应电机交流驱动系统. 第三种是永磁同步电机交流驱动系统，其中永磁同步电机包括无刷直流电机和三相永磁同 步电机，而永磁同步电机和无刷直流电机相比，永磁同步电机交流驱动系统的效率较高，体积 最小，质量最小，也无直流电机的换向器和电刷等缺点。但该类驱动系统永磁材料成本较高， 只在小功率的电动汽车中得到一定的应用.但永磁同步电机是最有希望的高性能电机，是电动汽 车电机的发展方向. 出于直流电机本身具有控制系统简单，调速方便，不需逆变装置等优点，并且本次毕业设 计的 AGV 运行速度低，功率也不高,因此，采用直流电机（包含减速装置）作为驱动系统的动力 (word 完整版)AGV 设计电机选择计算 源足够满足此次 AGV 设计，并且性价比优越。此次所设计的 AGV 相关参数如下表所示： AGV 相关参数表 参数名称 额定载重 最大载重 外形尺寸 牵引方式 电源 驱动方式 爬坡能力 车架尺寸（长 L 宽 b 高 h） 直线行走速度 拐弯速度 接近停位点时速度 安全装置 20Kg 25Kg 500*300＊200mm 光学引导式（黑白线引导） 工业免维护 24V 铅酸电池 中置双轮差速 坡道角α=20 500＊300＊30mm 0。4m/s 0.2—0。3m/s 0.1m/s 故障报警， 急停按钮， 超声波测障 （前 后各一个） ， 万向轮刹车,防撞装置等 转弯半径〉=5m 相关数据与说明 根据 AGV 底盘设计可知选择常用的铝合金材料的密度为 2.85×103kg/m3,则 AGV 车架自重为 G=ρ Lbhg=2。85×103×0。5×0.3×0.03×9.8=126N AGV 的载重 P=mg=25×9。8=245N;根据电源模块知电源重量 P 1=5×9.8=49N;对于其他像电机，编 码器等模块取一个安全系数K=1。1 进行总重量计算，则AGV 对地面的正压力Fn=K× （P+G+P 1)=1.1×（245+126+49)=462N； AGV 运行阻力的计算 AGV 在水平道路上等速行驶时必须克服来自地面的滚动阻力和来自空气的空气阻力.但是 (word 完整版)AGV 设计电机选择计算 AGV 刚起动时车轮所处的滑动状态对应的摩擦力为滑动摩擦力，在起动前必须先要克服静摩擦 力，因为静摩擦系数是三者中最大的,对应的静摩擦力也是最大的,因此只要保证 AGV 能起动， 之后所面临的滚动阻力总是比静摩擦力小得多【1】 ，因此计算 AGV 的起动阻力即可，只要满足 起动条件则运行条件自然就满足，以符号 F f 表示最大静摩擦力，以符号 F w 表示空气阻力。当 AGV 在坡道上行驶时,还必须克服重力沿坡道的分力，称为坡度阻力，以符号 F i 表示。AGV 加速行驶 需要克服的阻力称为加速阻力，以符号 Fj 表示.因此车辆运行的总阻力为:  F  Ff+Fw+Fi+Fj (1)AGV 的静摩擦力的计算 Ff Fn 式中： μ—最大静摩擦系数，即车轮刚好滚动时所需的推力与对地面的正压力之比，即单位车 辆重力刚好所需的推力。最大静摩擦系数由实验确定。它与路面的种类、行驶车速以及车轮的 构造、材料等有关.考虑到 AGV 在实验室，仓库等地方运行，路面一般为釉面砖或混凝土路面， 车轮选择常用的橡胶轮 ,参考钟月威等教授研究的影响建筑地面与橡胶界面静摩擦问题分析论 文【2】可知，在一定范围内静摩擦系数随着正压力的增大而增大，并且与地面干湿程度有关 , 实验条件是 24Kg 正压力,干法测量，静摩擦系数μ在 0。4～0.6 之间，实际 AGV 重量比实验中 的材料重一些，因此考虑一定的余量下取静摩擦系数μ=0.7 进行计算,代入公式得静摩擦力为: Ff Fn =0.7×462=323。4N; (2)加速阻力的计算 AGV 在加速行驶的过程中,需要克服其质量加速运动时的惯性力，即加 速阻力 Fj;设 AGV 从原地起步经过的位移 S=lm 时,其车速达到 Vt＝0.4m/s 则 AGV 的加速度为：a=(Vt2—Vo2)/2=0.16/2=0。08m/m2 故加速阻力为: Fj  Ma  aFn / g 3.8N； (3)坡度阻力的计算 (word 完整版)AGV 设计电机选择计算 AGV 工作场的道路状况一般较好，坡度较小,坡道角为α=20,则坡道阻力为： Fi  Mgsin Fnsin =16N； (4)空气阻力的计算 因为空气阻力 F=-KV，K 为空气阻力系数，计算公式为：K =ρV C DA /2;式中，ρ为空气密度，V 为车速，C D 为气动阻力系数，A 为汽车迎风面积【3】 ；则空气阻力正比于速度的三次方,AGV 小 车不同于道路行驶的高速车辆，此次 AGV 的最高时速为 0.4m/s 并且 AGV 的迎风面积也比较小， 因此空气阻力对 AGV 行驶的影响可忽略不计。因此 F w=0N; 根据 AGV 总的运行阻力公式知：  F  Ff+Fw+Fi+Fj 2 =323。4+0+3.8+16=343.2N； 直流减速电机的选择 我们知道 AGV 在运动过程中，不论是直线行驶还是拐弯,滚动摩擦力远比最大静摩擦力小，由经 验知只要 AGV 能正常起动，其它运行条件都满足。对于起动有两种情况,一是常规的起动方式， 起动时 AGV 是直线状态起动；另一种就是之前 AGV 可能因为某些原因紧急停车,之后起动时 AGV 是转弯状态起动，存在牵引力不平衡现象;因此分两种情况对直流减速电机进行选择，综合两种 情况选择一款性价比较高的电机。具体分析如下： （1）起动时 AGV 是直线状态起动 驱动系统最终所能释放出的力与速度不仅仅取决于