Методика тягового расчета мобильного робота с двумя приводными колесами и одним опорным. Выбор тяговых двигателей и редукторов

Во многих случаях при конструировании роботов выбирается вариант трехколесной конструкции, т.е. с двумя приводными колесами и одним опорным. Такие конструкции имеют высокую маневренность, легко управляются. Эти роботы предназначены в основном для движения в помещениях. Поэтому в расчете принимается, что робот должен двигаться по ровной поверхности, в то же время его двигатели должны обеспечивать движение на небольшие подъемы (до 10 град), а так же преодоление одиночных препятствий до 0,5 радиуса колеса.

Следуя указаниям данной программы, в три шага Вы сможете рассчитать и проверить выбор электродвигателей и редукторв для задуманного Вами робота.

1 шаг (Оценка необходимой мощности двигателя)


Данные для расчета ( * - обязательно для заполнения)

Вес робота*, кг:        
Диаметр колеса*, см:
Скорость*, см/сек:    


Результаты расчета: (Используются для выбора двигателя)
Необходимая мощность электродвигателя: Вт.
Выберите двигатель, мощность которого соответствуют диапазону от: до Вт.

2 шаг (Выбор электродвигателя и расчет параметров необходимого редуктора)

В данном случае речь идет о механической мощности, т.е. мощности на валу двигателя. При выборе электродвигателя важно обращать внимание на его механическую характеристику. Характеристика электродвигателя должна быть жесткой. (См. рисунок ниже)

Электродвигатели с мягкой характеристикой не подходят для мобильных роботов. Данные электродвигателей обычно содержат номинальный момент, номинальную частоту вращения, стоповый момент и скорость холостого хода. К сожалению данные электродвигателей у различных изготовителей часто отличаются.

Для выполняемого расчета необходимо всегда знать частоту вращения холостого хода и номинальный момент. Для номинальной частоты вращения и стопового момента в программе имеется два варианта. Первый, когда известна номинальная частота вращения, второй - стоповый момент. Если оба варианта существуют, может задаваться любой из них.

В программе анализируется мощность электродвигателя. Если эта мощность меньше чем необходимая или значительно больше, программа выдает соответствующее сообщение. В этом случае необходимо выбрать другой двигатель. Если двигатель подходит, программа рассчитывает далее минимальный крутящий момент и передаточное отношение редуктора и выдает их значения в текстовом поле результатов расчета. В соответствии с данными двигателя заполните формуляр:


Формуляр данных для выбранного двигателя:

Тип двигателя:     

Частота вращения холостого хода*, об/мин:
Ном. частота*, об/мин или Стоп. момент*, Нм
Номинальный момент*, Нм:  


Результаты расчета: Фактическая мощность двигателя: Вт
Необх. передаточное отношение редуктора 1:

Выберите редуктор с передаточным отношением в интервале от до , имеющий номинальный момент больше или равно Нм.


3 шаг (Выбор редуктора)

Чаще всего применяются планетарные передачи. Иногда планетарные передачи можно выбрать в зависимости от диаметра редуктора. Ниже на рисунке показана данная зависимость, построенная по данным Maxon Motor. Необходимая область лежит между линиями 1 и 2.

После выбора редуктора заполните формуляр данных для дальнейшего расчета.

Формуляр данных для выбранного редуктора

Тип редуктора:            

Передаточное отношение* 1:

КПД, %:                   



Выбранные параметры и значения (Автоматически заполняется)

Тип двигателя:

Тип редуктора:
Передаточное отношение 1:
Диаметр колеса: см
Результаты расчета для заданного веса робота:
Вес робота:            кг
Скорость робота: см/сек , м/ч
Момент дв.:     Нм;   Обороты дв.:     об/мин
Момент ред.:   Нм;   Обороты ред.:    об/мин

Результаты расчета, где вес робота определяется для режима работы двигателя при номинальной мощности:
Max. вес робота:   кг
Скорость робота: см/сек , м/ч
Момент дв.:    Нм;   Обороты дв.:     об/мин
Момент ред.:   Нм;   Обороты ред.:    об/мин

Таблицы расчетов разработал В.Волов. Подробнее о расчетах мобильных роботов читайте в этой статье.


Оставить комментарий: