电机选型计算和涡轮蜗杆传动选型计算汇总.doc

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1、电机选型计算和涡轮蜗杆传动选型计算主要性能参数要求：履带底盘总重：40kg现取履带底盘平地行驶最大速度：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：；履带底盘主履带驱动电机的选择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，履带底盘受力较简单。进行简化计算，假设车体以最大速度1m/s直线行驶，不考虑履带底盘行驶中的空气阻力，则其受力情况，如图1所示：图1履带底盘平地行驶示意图假设在运动过程中，轮子作瞬时纯滚动。根据理论力学平衡条件，有平衡方程：X方向受力平衡：（11）Y方向受力平衡：（12）以O点为对象力矩平衡

2、：（13）滚动摩阻力矩：（14）式中：m——车体总重量（kg）；——车体运行加速度（）；——地面对履带底盘的摩擦阻力（N）；N——地面对履带底盘的支撑力（N）；R——驱动轮半径（m）；Ml——作用于驱动轮的驱动力矩（Nm）；Mf——驱动轮滚动摩阻力矩（Nm）；δ——地面履带滚动摩阻系数，δ=0.007。假设车体在5秒内达到最大速度1m/s，则加速度：联立上述方程：==3.544Nm同时，根据公式：（15）代入v=1m/s，R=0.1m的值，可求得主动轮角速度为=10。又根据要求的行驶最大速度=1m/s，（16）由公式1-6初步确定电机经过减速后的最大输出转速：=

3、=95.54r/min综上，电机经过减速后的最大输出转速为95.54rpm,每侧电机经减速器减速后在最大行驶速度情况下需要提供的极限扭矩为1.722Nm，且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相对于普通行驶过程，爬坡能力对于移动履带底盘的驱动能力是一个重要的衡量指标，所以在进行驱动系统设计的时候，爬坡指标的计算也应作为选择电机的必须依据。假设履带底盘在角度为的斜坡上匀速直线行驶，不考虑履带底盘小车行驶中的空气阻力，并且假设车体左右驱动完全对称，将整个车体作为研究对象，分析履带底盘的受力情况，如图2所示：图2履带底盘爬坡受力示意图假设在运动过程中，车

4、体以匀速速度行驶，轮子作瞬时纯滚动。图中各参数意义与平地受力时相同。根据理论力学平衡条件公式，可列平衡方程如下：X方向静力平衡：（17）Y方向静力平衡：（18）以点O为对象力矩平衡：（19）滚动摩阻力矩：（110）式中：m——车体总重量（kg）；——车体运行加速度（）；——地面对履带底盘的摩擦阻力（N）；——地面对履带底盘的支撑力（N）；α——斜坡的坡度；——驱动轮半径（m）；Ml2——爬坡时作用于驱动轮的驱动力矩（Nm）；Mf2——爬坡时驱动轮滚动摩阻力矩（Nm）；——地面履带滚动摩阻系数。取=35度，联立式可以解得：==24.73Nm每侧电机经减速后在最大坡

5、度情况下需要提供的极限扭矩是12.37Nm。与平地最大速度行驶时电机所需扭矩相比较，可得在爬坡时要求电机输出扭矩较大。同时，平地行走时，要求电机输出转速较高。综上，根据平地最大行进速度以及爬坡时所需电机输出扭矩进行电机选择。故根据爬坡时的行驶最大速度=0.5m/s，初步确定电机经过减速后的最大输出转速：==47.77R/min初步确定单个电机经减速箱后的功率P：（111）式中K为安全系数，此时取2，将K、n、Ml带入，得到单侧电机功率：=123.66W则所需电机的输出功率为：（112）其中为输出总效率，此处包括电机的效率、减速箱的传动效率、履带的牵引效率以及履带的传

6、动效率，以上各量的值分别取为0.87，0.80，0.92，0.95则有值计算如下：（113）将参数P，值代入到式中，可得单侧电机功率如下=202W电机的选择以及电机与减速箱的匹配选择在重量上是一个相互矛盾的过程，在相同输出功率的情况下，若电机功率比较小，则要求减速箱减速比越大，减速箱随着减速比的增大重量也会增加而电机随着额定的输出功率增大，其重量也会增加。综合考虑电机和减速器之间的关系，速比越大则要求电机输出扭矩越小，从而电机的重量就越轻。在权衡二者利弊的基础上，根据所需的驱动力矩、其它结构以及运动性能的要求，驱动电机选择直流无刷电机86BLF系列，型号为86BLF-

7、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质量kg机身长mm86BLF-003480.730006.62201.75673、涡轮蜗杆传动：蜗轮蜗杆的选型蜗杆传动在这个系统中起着关键性的作用，常用普通圆柱蜗杆传动的种类有阿基米德圆柱蜗杆(ZA型)，渐开线圆柱蜗杆(ZI型)。1.渐开线圆柱蜗杆(ZI型):端面齿廓为渐开线。这种蜗杆可以磨削，加工精度容易保证，传动效率高。一般用于蜗杆头数较多((3头以上)，转速较