塞拉式遙控泊車(chē)平板的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u286861.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)計(jì)算與選型 158411.2轉(zhuǎn)向電機(jī)計(jì)算與選型 4187891.3舉升電機(jī)計(jì)算與選型 562101.4車(chē)架設(shè)計(jì) 7根據(jù)塞拉式遙控泊車(chē)平板的設(shè)計(jì)要求，塞拉式遙控泊車(chē)平板車(chē)機(jī)械系統(tǒng)主要包括驅(qū)動(dòng)模塊，舉升模塊和車(chē)架。塞拉式遙控泊車(chē)平板機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。圖3-1塞拉式遙控泊車(chē)平板機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)計(jì)算與選型如表3-1所示，在計(jì)算平板車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)時(shí)，必須首先明確設(shè)計(jì)要求。結(jié)合無(wú)線遙控模塊，完成對(duì)平板車(chē)速度的精準(zhǔn)控制，必須滿(mǎn)足基本選型要求。

表3-1驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型設(shè)計(jì)指標(biāo)要求參數(shù)平板車(chē)自重300kg最大負(fù)載重量3000kg最高行走速度0.75m/s加速時(shí)間2s車(chē)輪直徑150mm1．電動(dòng)平板車(chē)負(fù)載參數(shù)計(jì)算電動(dòng)平板車(chē)的運(yùn)動(dòng)可分為三個(gè)階段：加速，恒定速度和減速。加速時(shí)速度從0增大到最大速度0.75m/s，使用時(shí)間為tA=2s（這部分是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出的），減速時(shí)速度從最大速度0.75m/s減小至0時(shí)tB=2s。在勻速時(shí)以0.75m/s的速度運(yùn)行，其運(yùn)行時(shí)間由行進(jìn)距離計(jì)算得出。勻速時(shí)間設(shè)置tR=4s，根據(jù)弧長(zhǎng)公式L=nπR/180°，得出角速度：式（3-1）2．平板車(chē)減速器參數(shù)計(jì)算假設(shè)停車(chē)平板車(chē)的驅(qū)動(dòng)輪在加速，減速和勻速下分別具有nA，nB和nR速度。假設(shè)停車(chē)平板加/減速期間的電動(dòng)機(jī)速度是恒速電動(dòng)機(jī)速度的一半，即nA=nB=nR/2式（3-2）查閱相關(guān)資料得出，前輪峰值力矩為T(mén)fA=126.23N·m，勻速運(yùn)動(dòng)力矩為T(mén)fR=20.69N·m，停止時(shí)的峰值力矩為T(mén)fB=128.73N·m；后輪峰值力矩為T(mén)bA=114.19N·m，勻速運(yùn)動(dòng)力矩為T(mén)bR＝16.87N·m，停止時(shí)的峰值力矩為車(chē)輪平均負(fù)載力矩TB為：T式（3-3）減速比i為：式（3-4）平均輸出轉(zhuǎn)速為：式（3-5）3．驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)的確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出扭矩為：式（3-6）驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為：式（3-7）額定輸出功率P為：式（3-8）取安全系數(shù)1.5，則電機(jī)功率為1376W。分析上式可得，選擇高性能稀土永磁伺服電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速r/min，工作電壓為48V，額定扭矩N·m，額定功率為Ｗ，減速比為1:42的齒輪是WisdomWheelScience生產(chǎn)的減速齒輪。4．慣量匹配已知負(fù)載為kg，分散到驅(qū)動(dòng)輪的質(zhì)量為m==750kg，車(chē)輪的半徑為0.075m，負(fù)載慣性矩J為：式（3-9）將負(fù)載慣性矩轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸的慣性矩：式（3-10）電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為8.3xl0-4kg·m2，則轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的慣量比為：式（3-11）所選電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以滿(mǎn)足選型標(biāo)準(zhǔn)。1.2轉(zhuǎn)向電機(jī)計(jì)算與選型平板車(chē)的轉(zhuǎn)向角速度為60°/s。前輪力矩為T(mén)ft=31.03N·m，后輪力矩為T(mén)bt=48.12N·m，沖擊系數(shù)Fs2=1。結(jié)合指令操作，完成平板車(chē)多方位轉(zhuǎn)向的控制要求。計(jì)算如下：l．減速器的減速比計(jì)算轉(zhuǎn)向角速度為60°/s，設(shè)轉(zhuǎn)向電機(jī)的速度為n=3000r/min。齒輪的中心距為mm。舵輪轉(zhuǎn)速為：n式（3-12）轉(zhuǎn)向電機(jī)減速比為：式（3-13）2．齒數(shù)比i1=5.5：1則轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Tz為：式（3-14）3．轉(zhuǎn)向電機(jī)的額定功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω為：式（3-15）額定輸出功率P為：式（3-16）取安全系數(shù)1.5，電機(jī)功率為75W。根據(jù)計(jì)算出的參數(shù)，選擇直流伺服電機(jī)。型號(hào)為SMH40S-0010-30AK-4DKH，工作電壓為48V，額定功率W，額定轉(zhuǎn)速r/min，額定扭矩N?m。減速比為1:24的齒輪是WisdomWheelScience生產(chǎn)的減速齒輪。4．轉(zhuǎn)向電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J電機(jī)：式（3-17）電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，則電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的慣量比為：式（3-18）所選電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量符合選型標(biāo)準(zhǔn)。1.3舉升電機(jī)計(jì)算與選型1．蝸輪絲桿螺旋傳動(dòng)計(jì)算通過(guò)對(duì)平板車(chē)的數(shù)據(jù)要求分析結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)，絲杠直徑為d=mm，螺距為p=mm，摩擦系數(shù)為f=。故摩擦角ρ為：式（3-19）螺紋升角φ為：式（3-20）當(dāng)滿(mǎn)負(fù)荷舉升時(shí)，根據(jù)最大舉升質(zhì)量m=750kg，計(jì)算在蝸桿蝸桿舉升機(jī)構(gòu)施加的力F如下：式（3-21）那么，此時(shí)蝸輪的扭矩為：式（3-22）根據(jù)以上算出的扭矩，設(shè)傳動(dòng)比i=8，效率η=0.7舉升機(jī)構(gòu)中蝸桿所受扭矩為：式（3-23）2．根據(jù)平板車(chē)的技術(shù)指標(biāo)和提升機(jī)構(gòu)的參數(shù)來(lái)計(jì)算驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的輸出，選擇電動(dòng)機(jī)速度n電機(jī)＝r/min，舉升高度為h=mm，舉升時(shí)間為t=s得，舉升中絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)為：q=式（3-24）絲桿的轉(zhuǎn)速n絲杠n式（3-25）總減速比i總為：i式（3-26）根據(jù)設(shè)計(jì)的蝸輪蝸桿升降機(jī)構(gòu)，當(dāng)蝸輪傳動(dòng)比為8時(shí)，減速器的減速比如下：i式（3-27）驅(qū)動(dòng)電機(jī)所受扭矩為：式（3-28）驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω為：式（3-29）則驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率為：式（3-30）分析上式可得，選擇DMDC無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，型號(hào)D110BLD1000-48A-30S，額定功率W，工作電壓為48V，額定轉(zhuǎn)速r/min，額定轉(zhuǎn)矩N?m。對(duì)于減速器，從DeutscheMark選擇減速比為1：3的減速器。1.4車(chē)架設(shè)計(jì)車(chē)架是遙控泊車(chē)平板中的重要組成，因?yàn)槠涫瞧桨遘?chē)在運(yùn)行過(guò)程中主要承載汽車(chē)重量的部分，這使得平板車(chē)在運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性和承載能力與車(chē)架的結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。車(chē)架采用邊梁式結(jié)構(gòu)，由4根主要橫梁和若干縱梁組成，平板車(chē)運(yùn)行過(guò)程中汽車(chē)的重量主要由四根橫梁承擔(dān)，整體車(chē)架為焊接，汽車(chē)的重量通過(guò)橫梁傳遞給了縱梁，由此將汽車(chē)施加的力分散，使泊車(chē)平板的運(yùn)行安全得到了保障。車(chē)架結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。圖3-2車(chē)架結(jié)構(gòu)圖車(chē)架采用10#工字鋼，材料為Q235，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取安全系數(shù)為2，承受二類(lèi)載荷，查表知許用應(yīng)力[σ]=93MPa，平板車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，假設(shè)舉升點(diǎn)受力相同，求得梁上載荷為F：式（3-31）車(chē)自重，m1=kg；負(fù)載重，m2=n為梁數(shù)，n=4。橫梁的受力為圖3-3所示。據(jù)圖3-4分析計(jì)算得：