AGV驱动系统电机及减速机选型计算书1 编制目的为保证AGV在额定载荷条件下能够满足启动、加速、匀速运行及爬坡等工况要求对驱动系统进行理论计算为驱动电机及减速机选型提供依据。本计算依据车辆运动力学原理综合考虑车辆滚动阻力、加速阻力及坡度阻力计算驱动轮所需输出扭矩及驱动电机功率。2 设计依据本计算主要依据以下理论及标准《机械设计手册》《机械设计》《物流搬运设备设计》GB/T 30029 《自动导引车AGV通用技术条件》电机及减速机厂家样本计算方法3 基本设计参数3.1 AGV运行参数参数符号数值单位AGV自重G₁1050kg额定载荷G4500kgAGV总质量m5550kg最大运行速度V0.6m/s加速时间t2s坡度α0.5°°3.2 驱动系统参数参数符号数值驱动轮数量N4驱动轮直径d200 mm驱动轮半径R0.1 m减速机速比i43.75减速机效率η0.85滚动阻力系数f0.02重力加速度g9.81m/s²功率安全系数k1.304 计算假设为了便于工程计算本计算采用以下假设AGV运行地面平整滚动阻力系数保持恒定。四个驱动轮均参与驱动并平均承担驱动力。不考虑转弯时轮胎侧向滑移产生的附加阻力。不考虑驱动轮及电机转动惯量产生的附加惯性力矩。不考虑风阻及其他微小阻力。电机长期工作于额定工况。以上假设符合一般工业AGV的工程计算要求。5 行驶阻力计算AGV运行过程中驱动系统需克服三部分阻力总阻力 滚动阻力 加速阻力 坡度阻力即F Ff Fa Fi5.1 滚动阻力滚动阻力由轮胎与地面接触产生其计算公式Ff m × g × f代入数据Ff 5550 × 9.81 × 0.02计算结果Ff 1087.8 N分析滚动阻力与车辆质量成正比是车辆匀速运行时持续存在的阻力。5.2 加速阻力车辆加速度a V ÷ t 0.6 ÷ 2 0.3 m/s²根据牛顿第二定律Fa m × aFa 5550 × 0.3Fa 1665 N分析加速阻力仅在车辆启动和加速阶段存在是决定电机峰值输出能力的重要因素。5.3 坡度阻力坡度阻力计算公式Fi m × g × sinαFi 5550 × 9.81 × sin0.5°Fi 474.4 N分析坡度阻力来源于车辆重力沿坡面方向的分力。本计算按0.5°坡度进行设计满足一般厂房地坪要求。5.4 总行驶阻力F 1087.8 1665 474.4F 3227.2 N因此AGV满载加速运行时所需最大牵引力为3227.2N6 驱动轮扭矩计算6.1 驱动轮总输出扭矩驱动轮输出扭矩M F × RM 3227.2 × 0.1M 322.72 N·m6.2 单台减速机输出扭矩由于四轮平均驱动To M ÷ NTo 322.72 ÷ 4To 80.68 N·m说明此值为减速机输出轴连续运行所需额定输出扭矩。7 转速计算驱动轮输出转速no (1000 × V × 60) ÷ (π × d)no 57.3 rpm电机额定转速nm no × inm 57.3 × 43.75nm 2507 rpm分析电机转速约2500rpm与3000rpm系列交流伺服电机匹配。8 功率计算减速机输出功率Po To × no ÷ 9550Po 0.484 kW考虑减速机效率Pm Po ÷ ηPm 0.569 kW考虑安全系数P Pm × kP 0.74 kW因此单台驱动电机额定功率应不低于0.74 kW9 电机输出扭矩校核电机轴额定扭矩Tm To ÷ (i × η)Tm 2.17 N·m考虑安全系数Tm 2.17 × 1.3Tm 2.82 N·m因此电机额定输出扭矩应不低于2.82 N·m10 计算结果汇总项目数值总质量5550kg总行驶阻力3227.2N驱动轮总输出扭矩322.72N·m单台减速机输出扭矩80.68N·m减速机输出转速57.3rpm电机额定转速2507rpm理论输出功率0.484kW考虑效率后功率0.569kW安全系数修正后功率0.74kW电机额定输出扭矩2.82N·m11 工程分析滚动阻力约占总阻力的34%是车辆持续运行时的主要负载。加速阻力约占总阻力的52%说明车辆启动阶段对驱动系统要求最高。坡度阻力约占总阻力的14%满足一般工业厂房运行要求。本计算采用四驱平均受力方式进行计算实际运行中由于地面不平整、载荷偏置等因素各驱动轮受力可能存在差异因此选型时已引入1.3安全系数以保证系统具有足够的功率和扭矩储备。12 选型建议依据上述计算结果单台驱动系统所需额定功率约为0.74kW额定输出扭矩约为2.82N·m。综合设备长期连续运行、启动冲击、制造误差、载荷波动及可靠性要求建议驱动系统采用750W交流伺服电机 43.75减速机满足正常工况若存在频繁启停、冲击载荷或未来扩展需求建议采用1kW交流伺服电机以提高系统可靠性及使用寿命。
