驱动轮直流电机选择计算
电机的选择
电机的选择电动客车对电机的性能要求电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。
电动客车的驱动电机通常要求能够频繁启动/停车、加速/减速，低速和爬坡时要求高转矩，高速行驶时要求低转矩，并要求变速范围大。
其主要参数包括：电动机类型、额定电压、机械特性、效率、尺寸参数、可靠性和成本等。
另外为电动机所配置的电子控制系统和驱动系统也会影响驱动电动机的性能。
工业电机通常优化在额定的工作点，电动汽车驱动电机比较独特，单独归为一类。
电动汽车电机与工业电机相比有很大的不同：1、电动汽车驱动电机需要有4-5倍的过载以满足短时加速或爬坡的要求；而工业电机只要求有2倍的过载就可以了。
2、电动汽车的最高转速要求达到在公路上巡航时基本速度的4-5倍，而工业电机只需要达到恒功率是基本速度的2倍即可。
3、电动汽车驱动电机需要根据车型和驾驶员的驾驶习惯设计，而工业电机只需根据典型的工作模式设计。
4、电动汽车驱动电机要求有高度功率密度（一般要求达到1kg/kw以内）和好的效率图（在较宽的转速范围和转矩范围内都有较高的效率），从而能够降低车重，延长续驶里程；而工业电机通常对功率密度、效率和成本进行综合考虑，在额定工作点附近对效率进行优化。
5、电动汽车驱动电机要求工作可控性高、稳态精度高、动态性能好；而工业电机只有某一种特定的性能要求。
6、电动汽车驱动电机被装在机动车上，空间小，工作在高温、坏天气、及频繁振动等等恶劣环境下。
而工业电机通常在某一个固定位置工作。
电动汽车电机的基本要求包括：1) 高电压。
在允许范围内尽量采用高电压，可减小电动机的尺寸和导线等装备的尺寸，特别是可降低逆变器（将直流电转化为交流电的装置）的尺寸。
2) 高转速。
高转速电动机体积小、质量轻，有利于降低电动客车的整车整备质量。
3) 质量轻。
电动机采用铝合金外壳以降低电动机质量，各种控制器装备的质量和冷却系统的质量等也要求尽可能小。
4) 较大的起动转矩和较大范围的调速性能。
轮毂电机设计计算
轮毂电机设计计算一、介绍轮毂电机是一种将电机直接安装在车辆的车轮轴上的电机，通过电机直接驱动车轮转动，实现车辆的驱动。
与传统车辆电机相比，轮毂电机具有结构简单、能量利用率高等优点。
本文将介绍轮毂电机的设计计算方法。
二、设计参数1.额定功率（Pn）:轮毂电机的设计功率，通常由车辆的需求来确定。
2.额定转速（Nn）:轮毂电机的设计转速，取决于车辆的最高速度和车轮直径。
3.额定扭矩（Tn）:轮毂电机的设计扭矩，由车辆的需求和转速来确定。
4.半径(r):车轮半径，决定了电机的大小和比功率。
5.密度(p):车辆的质量密度，用于估算车辆的操作条件。
根据这些参数，可以开始进行设计计算。
三、电机功率计算根据车辆的功率需求，可以计算轮毂电机的功率。
通常，功率计算公式如下：P=Pn/η其中，P为实际功率，Pn为车辆的额定功率，η为电机的效率。
电机的效率通常根据经验数据来确定。
根据车辆的额定扭矩和转速，可以计算轮毂电机的扭矩。
通常，扭矩计算公式如下：T=Tn/η其中，T为实际扭矩，Tn为车辆的额定扭矩，η为电机的效率。
五、电机转速计算根据车辆的最高速度和车轮直径，可以计算轮毂电机的转速。
转速计算公式如下：N=V/(πd)其中，N为电机的转速，V为车辆的最高速度，d为车轮直径。
六、电机电压计算根据车辆的功率需求，可以计算轮毂电机的电压。
电压计算公式如下：U=P/I其中，U为电机的电压，P为电机的功率，I为电机的电流。
电机电流通常通过电机的额定电压和额定功率来确定。
七、电机效率计算根据车辆的功率需求，可以估算轮毂电机的效率。
效率计算公式如下：η=P/(UI)其中，η为电机的效率，P为电机的功率，U为电机的电压，I为电机的电流。
在进行设计计算后，还需要选择合适的电机类型，常见的包括直流无刷电机、永磁同步电机和感应电机。
选择电机类型时需要考虑功率、效率、转速范围等因素。
总结：轮毂电机的设计计算是根据车辆的功率需求、转速和扭矩来确定电机的参数。
机械设计中电机和减速机的选型
一、概述在机械设计中，电机和减速机的选型是非常重要的环节。
电机作为驱动力的来源，而减速机则能够提供合适的速度和扭矩输出，两者的选型直接影响到机械设备的性能和效率。
对于工程师而言，正确的选型是必不可少的。
本文将从电机和减速机的选型原则、计算方法以及实际应用等方面进行探讨。
二、电机的选型1. 负载特性在选型电机时，首先需要对负载特性进行充分的了解。
负载特性包括负载类型、负载惯性、负载的起动和工作过程中的变化等。
根据负载的特性来选择合适的电机类型，如直流电机、异步电机或者同步电机。
2. 额定功率和转速根据设备的实际工作需求，选择合适的额定功率和转速。
一般来说，额定功率要略大于负载的需求，以保证电机的稳定工作。
转速的选择要满足设备的运行速度要求。
3. 工作制度工作制度是指电机在工作中的连续工作时间和启动次数等。
根据不同的工作制度来选择适合的电机，以确保电机在长时间工作中不会过载或损坏。
4. 环境条件环境条件包括温度、湿度、海拔高度等因素。
这些因素会影响电机的散热和绝缘性能。
在特殊环境下，需要选择防爆、防水或者耐高温的电机。
5. 综合考虑在进行电机选型时，需要综合考虑以上因素，并结合实际情况做出合理的选择。
还需要考虑电机的可靠性、维护便捷性以及成本等因素。
三、减速机的选型1. 驱动装置根据需要驱动的设备来选择适合的减速机，一般可选择齿轮减速机、蜗轮减速机或行星减速机等。
2. 输入输出参数减速比是决定减速机输出转速和扭矩的重要参数。
在选型时需要根据设备的工作要求来确定减速比，以保证输出参数满足要求。
3. 工作制度和环境条件与电机选型相似，减速机的工作制度和环境条件也需要充分考虑。
特别是一些高温、潮湿、粉尘大的环境下，需要选择耐受恶劣条件的减速机。
4. 安装方式和结构减速机的安装方式和结构也会影响选型。
根据设备的安装空间和特殊要求来选择合适的减速机结构和安装方式。
5. 综合考虑综合考虑以上因素，选择合适的减速机类型和规格，以确保设备在工作中能够稳定高效地运行。
电机扭矩计算
电机扭矩计算1、系统构成：变频器控制电机，电机接蜗轮蜗杆升降机；2、两组系统举升约最大250kg负载，举升形成300mm；3、蜗轮蜗杆升降机丝杆的升降速度最大200mm/min；4、启停时平稳，加减速距离50mm，加减速时间5；小弟咨询的电机为4极异步电机550w和750w两种，550w扭矩3.75N.M，750w扭矩5N.M，请大侠们指点，如何选择电机的扭矩。
一、重物转动惯量：JW=F某(PB/2/3.14)^2(kg.cm^2)二、丝杆转动惯量:JB=MB某(DB^2)/8(kg.cm^2)三、折算到电机轴上的转动惯量：JL=(JW+JB)/R^2(kg.cm^2)JL/(R^2)<=3JD验算减速比Jω=F.v(N.m)F.v=F.r(N.m)其中:PB丝杆螺距；DB丝杆直径；R减速比；v速度；计算时要考虑传动效率与单位换算比如转动惯量单位(kg.cm^2)换算成(kg.m^2)感谢各位的回复，虽然1楼大侠给出了详细的公式，但是小弟有两处还略有不懂。
1、小弟需要计算电机的扭矩，最终确定电机的型号；2、JD是什么参数；3、Jω=F.V=F.r中ω.V.r分别表示什么参数；4、蜗轮蜗杆升降机选择SWL2.5的小弟新人，请不吝赐教哦！！现在把结构简图发出来，方便大家分析问题，越详细越喜欢的哦！！想问的重点是这套系统选择550w、3.75N.M 扭矩的电机可以吗？JD电机转动惯量扭矩T＝Jω=F.vJ折算的转动惯量ω角速度ω=2πn/60n转速v速度你这个系统中还要折算减速箱的转动惯量；此系统550W电机足够了。
考虑传动效率：丝杆0.8，蜗箱0.8T=F.PB/2π/R/η=200某9.8某6/6280/24/0.8/0.8=0.12N.m加速转矩：假设加速时间3秒a=1440某PB/60/3=46.7/^2Ta=F.PB/2π/R/η=200某6某46.7/6280/24/0.8/0.8=0.59N.m伺服电机有直流、交流之分，一般来说选择合适的伺服电机要根据机器的负载大小和速度来选一、进给驱动伺服电机的选择1.原则上应该根据负载条件来选择伺服电机。
电机的选择——精选推荐
电机的选择选择电机，首先要确定电机工作点的力矩有多大，及在这个力矩下需要的电机转速（即额定转速）是多少。
依此可以确定需要多大尺寸的电机能满足这个要求。
电机的额定转速和额定力矩决定了电机的输出功率。
对于两台尺寸完全相同的电机来说，由于转速不同，力矩不同，所以输出功率也不同。
力矩大、转速高的电机，其输出功率就大，当然电流也要增大。
输出功率的计算方法如下：P2＝1.028×10-5×T×N单位：瓦（W）其中：T--负载力矩单位：克/厘米（g.cm）N--负载转速单位：转/分（rpm）对于同一台电机，当力矩不变时，电机转速与电压成正比。
即：电压越高，转速越高。
如：一台12V电机，在额定力矩下的负载转速为5000rpm，当把电压升高到24V时，则负载转速大约为10000rpm.对于同一台电机，负载转速与负载力矩成反比。
即：随着负载力矩的增大，电机转速将降低。
如：一台电机，若在200g.cm时的转速为5000rpm，当负载力矩大于200g.cm时，电机转速将低于5000rpm；而当负载力矩小于200g.cm时，电机转速将高于5000rpm。
一般来说，电机所带的负载力矩，应与电机给定的额定力矩相同。
因为，在额定力矩下工作时，电机是处于最高效率点附近。
而当负载力矩大于额定力矩时，电机处在超负荷运行状态，这将影响到电机的发热和使用寿命。
电机的力矩通常用g.cm（克/厘米）表示，与其他力矩单位的换算关系是：1g.cm＝0.098mNm＝0.014oz-in1mNM＝10.2g.cm＝0.142oz-in1oz-in＝7.056mNm＝72.0g.cm长度单位的换算关系是：1mm＝0.039in lin＝25.4mm重量单位的换算关系是：1g＝0.035oz loz＝28.35g--------------------------------------------------------------------------------电机在家用电器中的应用（1）电风扇电风扇是一种电机驱动风叶旋转，使空气加速流动，改善人体与周围空气热交换条件，起到通风凉爽的目的。
轮椅直流无刷电机的单片机控制电路设计①
轮椅直流无刷电机的单片机控制电路设计①随着现代医疗技术的不断发展，轮椅已经成为了残疾人最为常见的辅助设备之一。
而电机则是轮椅中关键的部件之一，它能够提供动力，使轮椅行驶。
因此，轮椅电机控制系统的设计至关重要。
本文将介绍一种基于单片机的轮椅直流无刷电机控制电路设计，主要包括硬件设计和软件设计两部分。
一、硬件设计该轮椅直流无刷电机控制电路采用STM32F103单片机作为控制核心，具体电路如下图所示：（图中，M+和M-代表电机正负极，A、B、C代表电机三相线，U、V、W代表电机三相线反接）1.电机驱动电机驱动采用IR2104驱动芯片，其输入端接单片机输出端口，输出端接电机三相线。
IR2104驱动芯片包括一对低侧驱动器和一对高侧驱动器。
单片机输出的PWM信号控制低侧MOS管（Q1~Q6）的导通，从而产生马达电流。
在PWM高电平状态下，通过一个高侧MOS管（Q7~Q9）将对应相的MOS管导通，产生电机相序。
2.电机霍尔传感器电机霍尔传感器是电机控制的重要部分，它可以通过检测电机旋转状态来确定电机转速和转向。
本电路采用六路霍尔传感器，用于检测电机的六个极对应的六个电机位置，从而生成电机控制信号。
3.电压检测模块电压检测模块包括电池电压和电机电压检测。
单片机通过AD采样模块检测电池电压和电机电压，当电压低于预设阈值时，单片机会发送警报信号。
同时，电机电压检测还可以为单片机提供精确的电机状态反馈。
软件设计主要包括电机控制算法和程序逻辑流程设计。
1.电机控制算法电机控制算法采用FOC（场定向控制）算法。
FOC算法主要通过三个步骤来实现电机控制：磁场定向、电流控制和速度控制。
在磁场定向阶段，以磁场方向为基准来控制电机；在电流控制阶段，控制电机电流；在速度控制阶段，控制电机的速度。
2.程序逻辑流程设计程序逻辑流程设计主要包括初始化、电机控制、故障检测等流程。
单片机开机时需要进行初始化操作，包括电机控制参数初始化和变量初始化；电机控制阶段需要进行FOC算法实现，通过PWM信号控制电机转速；故障检测阶段需要检测电机霍尔传感器故障、电池电压不足等故障，从而保证轮椅运行安全。
电机选型计算和涡轮蜗杆传动选型计算
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:40 kg2现取履带底盘平地行驶最大速度:1m/s，加速度: 0.2/ms2爬坡最大速度:0.5m/s，加速度: 0.2/ms驱动轮直径:200mm;o; 爬坡角度:35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:maf，,0 (1-1)Y方向受力平衡 :mgN，,0 (1-2)以O点为对象力矩平衡:fRMM，，,0 (1-3) lf滚动摩阻力矩:MN,, (1-4)f式中:m ——车体总重量(kg);2——车体运行加速度(); ams/——地面对履带底盘的摩擦阻力(N); fN——地面对履带底盘的支撑力(N);R ——驱动轮半径(m);M——作用于驱动轮的驱动力矩(Nm); lM——驱动轮滚动摩阻力矩(Nm); fδ——地面履带滚动摩阻系数，δ=0.007。
2ams,0.2/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:MMfR,，==3.544Nm 0.007，40，9.8，40，0.2，0.1lf同时，根据公式:,,R, (1-5),rads/代入v=1m/s，R=0.1m的值，可求得主动轮角速度为=10。
vmax又根据要求的行驶最大速度=1m/s，v，60maxn, (1-6)max,D由公式1-6初步确定电机经过减速后的最大输出转速:160，==95.54 r/min nmax3.140.2，综上，电机经过减速后的最大输出转速为95.54 rpm,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1.722 Nm，且要同时满足速度要求。
电机选型手册(通用型最新版)
ϕD
=
2·i
［N·m］
③
FA m
◇金属线 · 皮带驱动、齿条 · 齿轮式驱动
TL
=
F 2π ·
η
·
π
· i
D
=
F 2·
η· D· i［N·m］
④
F = FA + m · g（sin θ + μ · cos θ ）［N］
⑤
◇ 根据实测的方法
TL
=
FB · 2
D［N·m］
⑥
FA
m
F
ϕD
FA
m
F
ϕD
弹簧秤
■电动机选用计算公式
说明脉冲信号控制步进电动机及AC伺服电动机时必备的计算式。
●运行模式
作为脉冲速度的运行模式，步进电动机通常是选定左边的加减速运行模
式，运行速度低速、负载转动惯量小时，可以采取右图的自起动运行。
脉冲频率 f2
脉冲频率 f2
A f1
t1
t1
t0
加减速运行
A
t0 自起动运行
f1：起动脉冲频率［Hz］ f2：运行脉冲频率［Hz］ A：工作脉冲数 t0：定位时间［s］ t1：加减速时间［s］
+
B2）［kg·m2］
⑫
Jy =
1 12
m（B2
+
C2）=
1 12
ρ · A · B · C（B2 + C2）［kg·m2］
⑬
◇ 直线运动物体的转动惯量
J=
m（
A 2π
）2［kg·m2］
⑭
A：单位移动量［m/rev］
由减速机介入传导时，电动机轴负载转动惯量的换算公式
直流电机调速公式
直流电机调速公式
直流电机调速是指通过调节电机的输入电压或电流来控制电机的转速。
在工业领域，直流电机广泛应用于各种设备和机械中，如电动机车、电梯、风机等。
掌握直流电机调速公式是电气工程师的基本技能之一。
直流电机调速公式基于电机的电磁转矩与负载转矩之间的平衡关系。
电机的电磁转矩与电机的磁场强度和电流有关。
磁场强度与电机的磁铁强度和电流成正比，电流与电机的输入电压或电流成正比。
因此，我们可以得到如下的直流电机调速公式：
转速 = (输入电压 × 磁场强度) / 负载转矩
在实际应用中，为了更精确地控制电机的转速，我们通常会根据具体的系统需求进行一定的修正和调整。
比如，可以通过增加反馈回路来实现闭环控制，将实际转速与期望转速进行比较，进而调整输入电压或电流，使得实际转速逐渐趋近于期望转速。
还可以根据具体的负载特性和系统要求，选择合适的电机调速方法。
常用的直流电机调速方法包括电阻调速、电压调速、电流调速和PWM调速等。
这些调速方法都有各自的特点和适用范围，工程师需要根据具体情况进行选择和应用。
总结一下，直流电机调速公式是通过调节电机的输入电压或电流来控制电机的转速。
通过合理选择调速方法和调节参数，可以实现对
直流电机的精确控制。
这对于提高设备运行效率、降低能耗以及保护设备和负载都具有重要意义。
电气工程师应该熟练掌握直流电机调速公式，并在实际工程中灵活应用，以提高设备的性能和可靠性。
机器人填空题
1、我国将机器人分为两大类，分别是工业机器人和特种机器人2、机器人下肢部分主要负责机器人移动，常见的移动方式包括轮式、履带式、足式行走等。
3、信号处理方式包括：时频分析法，时域分析法，和频域分析法4、SIAM是指5、滚珠螺旋传动效率高，结构复杂，按照滚珠的循环方式可以分为内循环外循环6、光电编码器按照信号类型可分为增量式编码器，绝对值编码器7、直流稳压电源可以分为线性稳压电源开关型稳压电源8、常见的执行装置有9、PWM是指脉冲宽度调制，PID控制是指比例积分微分控制，ROS是指机器人操作系统，SLAM是指同步定位与建图。
10、谐波齿轮传动机构由柔轮，刚轮，波发生器三个主要零件组成。
11、步进电动机按结构类型主要分为反应式，永磁式，混合式。
12、复合坐标变换包括平移和旋转两部分13、机器人路径规划包括全局路径规划和局部路径规划两种。
14、在计算机中，将信号由时域转换成频域的方法是傅里叶变换15、姿态传感器通常包括加速度计，陀螺仪和磁力计。
16、时域信号离散化，频域信号周期化；时域信号周期化频域信号离散化。
17、航机速度一般以其空载转过60度的用时来描述1、机器人用传感器分为两大类：内部传感器和外部传感器。
2、机器人传感器选择的一般要求为：重量轻、体积小、安装方便，抗干扰能力强，精度高、重复性好，稳定性和可靠性好。
3、对电信号进行预处理（信号调理），包括放大，滤波，补偿。
4、以下属于机器人内部传感器的是：陀螺仪，位置传感器。
5、传感器根据信号输出类型，可分为模拟传感器，数字传感器。
6、常见的模拟量传感器输出类型有0-10v，4-20mA。
7、拉线式位移传感器能够测量较大的行程。
（对）8、接近开关是机器人中常用的传感器，常用类型有：电感式、电容式、光电式。
9、下图两种三极管属于何种类型：NPN，PNP。
（看三极管类型）10、常见的传感器接线线制有二线制，三线制，四线制。
11、接近开关上标有NC，指的是开关类型为常闭。
驱动轮直流电机选择计算【精品文档】
驱动轮电机用于驱动 AGV 的运行，包括AGV 的直行及差速转弯。
在选择电机时，我们通常需要计算出电机的额定功率、额定转矩、额定转速等[28]。
而在驱动电机的参数计算之前首先需要明确 AGV 的各项设计要求，如表3-1 所示。
3.1.1 电动机的选择1. 驱动力与转矩关系AGV 在地面行驶时，轮子与地面接触，AGV 克服摩擦力向前行驶，电机输出转矩Tq 为小车提供驱动力。
而Tq 经减速机减速后得到输出转矩Tt 输出至驱动轮，输出转矩Tt 为：q t g T i T η=式中 g i ——减速机减速比；q T ——电机输出转矩；t T ——输出转矩；η——电机轴经减速机到驱动轮的效率。
驱动轮在电机驱动下在地面转动，此时相对于地将形成一个圆周力，而地面对驱动轮也将产生一个等值、反向的力t F ，该力即为驱动轮的驱动力[29] 。
驱动力为：qqq t g t R T i R T F η==式中q R ——驱动轮的驱动半径。
由于驱动轮一般刚性较好，视其自由半径、静力半径、滚动半径三者相同，均为q R 。
2. 驱动力与阻力计算小车在行驶过程中要克服各种阻碍力，这些力包括：滚动阻力f F 、空气阻力w F 、坡度阻力r F 、加速度阻力j F 。
这些阻力均由驱动力t F 来克服，因此：j r w f t F F F F F +++=(1) 滚动阻力f F滚动阻力在 AGV 行驶过程中，主要由车轮轴承阻力以及车轮与道路的滚动摩擦阻力所组成，f F 大小为：fg fz f F F F +=式中fz F ——车轮与轴承间阻力；fg F ——车轮与道路的滚动摩擦阻力。
其中，车轮轴承阻力fz F 为：N 6.320048015.010002/2/fz =⨯⨯===DdPD d PF μμ式中 P ——车轮与地面间的压力，AGV 设计中，小车自重m 为100kg ，最大载重量m ax M 为200kg ，因此最大整车重量为300kg ，一般情况下，AGV 前行过程中，有三轮同时着地，满足三点决定一平面的规则，各轮的压力为P =1000N [30]；d ——车轮轴直径，驱动轮在本次设计中选择8寸的工业车轮，即d=48mm ；D ——车轮直径，查文献[40]可知，驱动轮在本次设计中选择8 寸的工业车轮，即D =200mm ；μ——车轮轴承摩擦因数，良好的沥青或混凝土路面摩擦阻力系数为0.010—0.018，μ =0.015。
一种电动履带耕整机的研制及试验
一种电动履带耕整机的研制及试验周春健，俞志轩，唐宁静，李一昕（上海市农业机械研究所，上海市 201106）摘要：针对目前设施内耕整作业环节人工劳动强度大，传统内燃机动力污染大，能源利用率低等问题，研制出一种电动履带耕整机。
阐述了整机的结构与工作原理，对关键部件的参数进行了设计，开发了一套具有2种作业模式的控制系统，实现对电动履带耕整机无人驾驶作业和无线遥控作业。
通过田间试验对电动履带耕整机的作业性能进行测试，试验结果表明在耕整机前进速度1 m/s，旋耕电机最大消耗功率11.8 kW，旋耕深度均值15.4 cm，稳定性系数93.5%。
试验结果表明，各项指标满足设计要求，该研究可为设施内耕整作业提供参考。
关键词：电动耕整机；研制；试验0 引言耕整作业是农业生产中重要的环节。
目前的耕整作业主要以有人驾驶的耕整机作业为主，作业时驾驶人员需集中精力控制机具作业方向及时调整作业路径，作业环境较恶劣，劳动强度较大。
同时采用内燃机动力的耕整机在设施内作业时排放污染物较多，容易造成环境污染，影响驾驶人员健康及农产品质量。
国内高校对于电动旋耕机的研究以理论为主，田硕对新型整体式电动旋耕机结构设计及轻量化进行了研 究[1]；柴媛欣对电动微耕机动力系统的匹配进行了研 究[2]；李亮等设计了一种新型环保电动微型旋耕机[3]。
目前，以电动微耕机为代表的新能源机具在农业机械领域得到持续关注与研究，本文根据设施内旋耕作业需求，设计一种电动履带耕整机以减少劳动作业强度，减少碳排放，提高设施内耕整作业质量，对于早日实现碳中和目标具有积极意义。
1 整机结构与工作原理1.1 整机结构电动履带耕整机如图1所示，主要有罩壳、履带底盘、控制箱、动力电池、电动液压推杆、旋耕部件组成。
控制箱安装于履带底盘的前端，动力电池安装于履带底盘的中间位置，旋耕部件通过三点悬挂与履带底盘相连接，旋耕部件的升降通过电动液压推杆完成。
a耕整机主视图b 耕整机主视图1.罩壳2.履带底盘3.旋耕部件4.控制箱5.动力电池6.电动液压推杆图1 电动履带耕整机结构简图1.2 工作原理电动履带耕整机由电池提供底盘行走以及旋耕动力，通过远程计算机下达作业指令使耕整机自动寻找工作点位按照预先规划好的轨迹进行耕整作业或者采用手机遥控的方式控制耕整机进行自动耕整作业。
永磁直流无刷电机实用设计及应用技术
永磁直流无刷电机实用设计及应用技术1. 引言1.1 概述随着科技的不断发展，无刷电机在各个领域的应用越来越广泛。
其中，永磁直流无刷电机作为一种重要的驱动装置，在电动汽车、工业自动化设备和家用电器等领域中扮演着重要角色。
本文将对永磁直流无刷电机进行实用设计及应用技术的全面探讨，旨在帮助读者更好地理解并应用该技术。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分：引言、永磁直流无刷电机的原理和特点、实用设计技术、应用案例分析以及结论与展望。
通过这些内容，我们将全面介绍永磁直流无刷电机及其相关技术的基本原理、实际应用过程中需要考虑的设计参数，以及一些常见的应用案例。
最后，我们将总结研究成果，并探讨未来该领域的发展趋势和前景。
1.3 目的本文的主要目的是介绍永磁直流无刷电机实用设计及其应用技术，从而使读者能够了解和掌握这一重要领域的知识。
通过深入研究各种设计和优化技术，我们可以更好地理解电动汽车、工业自动化设备和家用电器等领域中永磁直流无刷电机的应用，并为实际工程设计提供参考和指导。
同时，本文也旨在为未来的研究和创新提供一定的启示，并展望该领域的发展趋势。
2. 永磁直流无刷电机的原理和特点:2.1 原理介绍:永磁直流无刷电机是一种利用永磁体产生磁场，通过电子器件控制换相的电机。
其工作原理基于法拉第感应定律和洛伦兹力定律。
在该电机中，通过转子上的永磁体所产生的磁场与由驱动器产生的旋转磁场进行交互作用，从而实现电机运转。
2.2 特点分析:永磁直流无刷电机具有以下几个特点：(1)高效率：相比传统直流有刷电机，无刷电机采用固态换向器件，减少了刷子摩擦损耗和碳粉污染等问题，因此具有较高的效率。
(2)低维护成本：无刷电机没有刷子和换向环境等易损部件，从而降低了维护成本，并延长了使用寿命。
(3)快速响应能力：无刷电机具有较高的动态响应能力，并且可以通过调整驱动器参数来实现不同的控制策略，以满足不同工况下的要求。
(4)高功率密度：由于无刷电机采用了永磁体产生较强磁场，而且没有绕组饱和现象，因此具有较高的功率密度。
基于单片机的两轮自动平衡小车系统的设计
第30卷第12期2020年12月长春大学学报JOURNAL OF CHANGCHUN UNIVERSITYVol.30No.12Dec.2020基于单片机的两轮自动平衡小车系统的设计杜丽敏，王岩（长春大学电子信息工程学院，长春130022）摘要：通过对倒立摆模型的受力分析，使两轮小车保持自平衡运行状态。
硬件上采用STM32F103ZET6单片机为核心控制器，利用MPU6050检测小车的速度和加速度，选择L298N驱动两个两相直流电机，采用霍尔测速码盘获得电机的转速，通过电磁检测电路实现电磁轨迹跟踪。
软件上采用PI和PD构成串级控制算法,MPU6050采集到的小车姿态数据经卡尔曼滤波进行数据处理。
最终实现了平衡车的稳定控制，完成了小车直立和行走功能。
关键词：两轮自动平衡小车；STM32F103ZET6；MPU6050；串级控制器；卡尔曼滤波中图分类号:TP273文献标志码:A文章编号：1009-3907（2020）12-0019-06两轮自动平衡车凭借其运动灵活、体积小巧、经济环保等优点逐渐被人们喜欢，并且在人们的生产生活中起着越来越重要的作用。
两轮自动平衡小车采用倒立摆工作原理,使小车保持平衡状态，其系统具有非线性、强耦合、不稳定等特点⑴。
因此,两轮自平衡车不仅在市场中有很大的价值和前景，在验证或校验控制算法和控制理论上更有一个很好的实验平台［2］。
文献［3-4］设计了基于LQR的最优控制器,该控制算法具有较快的动态响应速度，对于干扰具有良好的鲁棒性;文献［5］针对和LQR两种控制方法进行了对比分析，证明了前者在欠驱动系统的控制中具有一定的参考价值;文献［6］针对两轮平衡小车给出了硬件设计方案，以及基于PID的控制算法，实验中验证了设计方案的可行性。
本文主要研究了PID控制算法在两轮自动平衡小车中的应用。
首先，构建以STM32F103ZET6单片机为核心的两轮直立小车控制系统;其次，对两轮自动平衡小车进行了数学建模,验证了PD控制算法可以使小车保持直立稳定状态，进而基于PID设计了串级控制算法;最后将所设计的控制算法应用在了实物中，实现了小车的直立和行走功能。
电动搬运车设计计算详解(系统扭矩和功率计算选型)解析
5、前期项目设计方案图（二）电动叉车车体设计计算与选型1、驱动方式：24v直流电瓶；2、所需提升高度：≧1800mm；3、实际载重：≦600KG(电动机械手+工件=400KG)；4、提升和下降速度：＜100mm/s；5、行走速度：≧4KM/h；6、升降运动所需功率计算根据P=F*V=mg*V=(400*10)*0.1m/s=800W;安全系数选择2，系统效率选择0.8，可得升降所需功率400*2/0.8=1000W,所以所选电动叉车提供的升降功率≧1000W。
7、叉电动车选择：根据参数选择了诺力一款电动叉车，能满足所需要求，具体参数如下：实物图（三）电动机械手设计与计算1、系统介绍本节重点对电动搬运车电动机械手部分从结构方案，设计计算、选型、3D建模，2D图纸等方面进行详细讲解，作为自动化设备设计案例。
2、结构方案根据客户需求电动机械手需要在左右方向和前后方向对工件位置进行微调，左右方向（X轴）上的行程为200mm,负载为300KG;前后方向（Y轴）上的行程为300mm,负载为100KG。
大体方案可以设计为用减速电机带动T形丝杆在X轴和Y轴上做直线往复运动的两轴机械手，示意如下。
Y轴X轴3、电动机械手X轴的设计计算1)主要参数：负载：300KG 行程：200mm Vmin=5mm/s Vmax=15mm/s变速方式：减速机动力：24V直流电瓶（电动叉车自带）2)方案设计根据结构方案中的机械手X轴设计，用减速电机带动同步带轮，同时通过T形同步带将运动传递给T形丝杆，T形丝杆带动负载在X轴上做直线往复运动。
根据标准选型（天津三益），初步选择T形丝杆D=22mm(轴的直径后续会根据选择的电机功率和转速进行验证)，螺距=5mm;可查表得T形丝杆的摩察系数η=0.15，效率=0.7；设加速时间为1s。
设圆柱体的外径为D，圆柱体的长度为L;根据初步设计同步带轮(两个相同)D=45mm,L=16mm;T形丝杆D=22mm,L=404mm；减速电机的转动惯量假设为为10×10¯4kg/m²（需要后续选型后验证）3)电机所需转矩和功率计算根据上面的图表公式和已知条件可做如下计算：由Tm=T1+T2 又4)电机的选型由计算可知，电机功率＞40W;输出扭矩＞0.645N.M;所需的最大转速为180r/min;由上诉条件选出电机如下：由表可得电机的额定转速r=3200RPM,所需的最大转速为180r/min,得减速比为3200/180=17.8，选择18的减速比；综上，选择微特微电机和减速机型号为VDM07SGN24-60&80JB18G10M5，满足以上所有条件。
电机输出功率的计算方法与方式
电机输出功率的计算方法与方式电机输出功率的计算方法和模式，如何计算电机输出功率，包括单相电和三相电机输出功率的云计算模式，DC电机功率因数和高效范围。
一、电机输出功率的计算方法与方式电机输出功率计算方法：单相电、P=IX220XCosφ·η；三相、P=IX1.73X380XCosφ·η（直流电机功率因素和高效率均取0.75，三相电机取各0.85）。
关于输出力的问题，输出力其实就像一个人的力量，大一点会产生多大的力，只要在他的力量范围内进行。
比如吸尘器质量差，电流小输出功率就低，负载质量高，电流就跟。
高速和非高速主要表现在它们的应用效率高，高速低效率，也就是常说的无功功耗。
因为高速还是耗电，没有经济效益。
附，电机额定功率计算方法要用电动机推动小轿车，小轿车在路轨上行车，不知道电动机的输出功率该选多少的，能够假定小轿车加荷载的品质为40吨，行车速率为60m/min，行车路轨为铁轨，也有不明要素你能假定个。
求电机额定功率的计算方法。
电机额定功率计算方法参照下式：P=F×v÷60÷η公式计算中 P 输出功率 (kW) ，F 驱动力 (kN)，v 速率(m/min) ,η传动系统机械设备的高效率，一般0.8上下。
来源于：电工技术世家在均速运作时驱动力 F 相当于小轿车在路轨上健身运动时的滑动摩擦力，F=μG , μ是摩擦阻力，与车轮子和滑轨的情况相关； G=405kN （40 吨）。
运行全过程中小轿车从静止不动加快到最髙速，还必须另一个加快的力， F=ma, m是小轿车和负荷的总品质，a 是瞬时速度，规定加快時间越少，a 越大，F 也越大。
因此驱动力也要再加上这一部分。
能够把上边考虑到摩擦力计算出的输出功率乘一个指数 k （可用1.2～2倍）做为总输出功率。
k 越大，加快工作能力越强。
比如本例中假如取η=0.8, μ=0.1, k=1.25，则P=F×v÷60÷η×k=0.1×400 ×60 ÷60 ÷0.8 ×1.25=62.5 kW此外，高质量物体的质量加速整个过程很可能需要很长时间，还需要考虑选择哪些电机，使用哪些操作方式。
链式输送机的电机如何选择电机功率怎么计算
链式输送机的电机如何选择电机功率怎么计算链式输送机是一种常见的输送设备，广泛应用于煤炭、矿石、粮食等行业中。
它采用链条和导向装置进行运动，能够高效地输送物料。
其中，电机是链式输送机的核心部件之一，它通过驱动轴和链条，提供动力，实现输送机的运转。
在选择链式输送机电机功率时，主要需要考虑以下几个因素：1.输送物料的性质：首先，需要考虑输送物料的性质，包括物料的粒度、湿度、粘度等。
对于颗粒较大、湿度较高的物料，由于其摩擦系数较大，需要较大的功率来驱动输送机。
而对于颗粒较细、湿度较低的物料，由于其摩擦系数较小，可以适当选择较小的功率。
2.输送速度和产量：其次，需要考虑输送机的运行速度和产量。
一般来说，输送机的设计速度可以根据生产需求确定，然后根据设计的输送速度和载荷来选择合适的电机功率。
电机的功率需要能够满足输送机的运行要求，确保输送机能够稳定地运行，并实现预定的产量。
3.输送机的长度和高度：此外，还需要考虑输送机的长度和高度对电机功率的影响。
输送机长度越长，阻力越大，需要更大的功率来克服阻力。
而输送机高度越高，需要克服的重力阻力也越大，同样需要更大的功率来实现输送。
4.电机的效率和运行方式：最后，还需要考虑电机的效率和运行方式。
选用高效率的电机可以提高能源利用率，降低运行成本。
同时，根据具体的生产工艺和运行条件，选择合适的电机运行方式，比如直流电机、交流电机或变频调速电机等。
在计算链式输送机电机功率时功率（kW）=功率系数×驱动轴承瓦数和链轮传递功率+动力携带设备的损失+电机的效率其中，驱动轴承瓦数和链轮传递功率可以根据输送机的设计参数和运行条件计算得到，通常需要参考输送机制造商提供的技术资料。
动力携带设备的损失可以通过实测获得。
电机的效率可以参考电机的技术参数和性能曲线。
综上所述，选择链式输送机的电机功率需要综合考虑输送物料的性质、输送速度和产量、输送机的长度和高度、电机的效率和运行方式等因素。
机器人电机选型和计算方法【秘籍】
在机器人中，执行机构一般分为液压驱动和电机驱动两种类型，其中又以电机驱动最为常见。
本文主要讨论一般机器人驱动机构中电机的选择问题。
机器人中常用的电机分为有刷直流电机、无刷直流电机、永磁同步电机、步进电机等。
其中在中小型机器人（尺寸在15cm-30cm）中，由于价格便宜，定位精度高，直流电机以及无刷直流电机最为常见。
本文主要讨论直流电机的选择方法。
第一部分：电机要求直流电机简介：在市场上，存在着多种多样的直流电机。
据不完全估计，单就国内就有上千家电机生产厂家。
更不要提日本、德国等老牌电机生产强国。
即使对于一个很小的直流电机，它都具有复杂的内部结构和大量的产品资料。
这里，我们仅从机器人的角度出发考虑其对电机性能的要求。
电机的选择往往是我们对于电机性能的要求与我们可以接受价格的折衷。
因而，在电机选择过程中，我们需要整体考虑电机的各个参数，从中筛选出对我们重要的参数，结合我们的需要，选择合适的电机。
对于一个电机来说，其往往具有多条运行特性曲线，这里我们将列出其中最重要的一些特性，然后对这些特性进行一些解释。
对于一个电机，从机器人驱动的角度，我们主要的关心的有：a) 工作电压——对于一个电机来说，可能会存在多个电压参数；其中最为常用的为连续运行条件下的额定电压；一些电机可以在额定电压之上以超过额定转速和转矩的方式运行，但是运行一段时间后可能会出现局部过热问题；也就是说部分过电压仅可以短时运行，而不可以长期运行；b) 转速——电机旋转速度，一般单位为转每分钟，有时也使用弧度每秒或者角度每秒表示；c) 转矩——电机改变旋转速度的能力；如当使用扳手拧动螺丝时，扳手的转矩使得螺丝旋转；在机器人领域，转矩一般用于使得机器人移动或者使得机械臂完成各种动作；转矩等于力与力臂的成绩，其单位为Nm;d)电流——对于一个电机，可能存在多个电流参数，如空载电流、额定电流以及堵转电流等；e)物理参数——如电机尺寸、电机轴尺寸、截面尺寸以及固定孔的位置等；f)其他参数——一些电机还会提供一些其他的部件，如编码器、制动器、齿轮箱、基座等等；直流减速电机：显而易见的，直流电机供电电流为直流，因而，其可以使用电池进行供电；这也是直流电机在机器人中广泛应用的一个原因；小型直流电机可能在尺寸上不同，但是在基本参数上一般是一致的；直流电机的旋转方向可以通过改变供电电压的符号来改变；小型直流电机一般运行在高速低转矩运行范围内，这与机器人中电机驱动要求是矛盾的；机器人领域通常要求电机运行在低速大转矩范围内；因而，为了降低电机转速同时提高电机转速，一般在电机与输出轴之间增加轴系，即减速器；通过组合不同的减速器，电机可以获得不同的额定转速与额定转矩；目前市面上购买的直流电机很多出厂时已经带有减速器，因而常成为直流减速电机；减速电机的优势在于：使用简单、输出转矩高、转速低、可供选择范围大。
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表 3-1 AGV 设计要求
3.1.1 电动机的选择
1. 驱动力与转矩关系
AGV 在地面行驶时，轮子与地面接触，AGV 克服摩擦力向前行驶，电机输出转矩Tq 为小车提供驱动力。
而Tq 经减速机减速后得到输出转矩Tt 输出至驱动轮，输出转矩Tt 为：
q t g T i T η=
式中 g i ——减速机减速比；
q T ——电机输出转矩；
t T ——输出转矩；
η——电机轴经减速机到驱动轮的效率。
驱动轮在电机驱动下在地面转动，此时相对于地将形成一个圆周力，而地面对驱动轮也将产生一个等值、反向的力t F ，该力即为驱动轮的驱动力[29] 。
驱动力为：
q
q
q t g t R T i R T F η=
=
式中
q R ——驱动轮的驱动半径。
由于驱动轮一般刚性较好，视其自由半径、静力半径、滚动半径三者相同，均为q R 。
2. 驱动力与阻力计算
小车在行驶过程中要克服各种阻碍力，这些力包括：滚动阻力f F 、空气阻力w F 、坡度阻力r F 、加速度阻力j F 。
这些阻力均由驱动力t F 来克服，因此：
j r w f t F F F F F +++=
(1) 滚动阻力f F
滚动阻力在 AGV 行驶过程中，主要由车轮轴承阻力以及车轮与道路的滚动摩擦阻力所组成，f F 大小为：
fg fz f F F F +=
式中
fz F ——车轮与轴承间阻力；
fg F ——车轮与道路的滚动摩擦阻力。
其中，车轮轴承阻力fz F 为：
N 6.3200
48
015.010002
/2
/fz =⨯⨯
===D
d
P
D d P
F μμ
式中
P ——车轮与地面间的压力，AGV 设计中，小车自重m 为100kg ，最大载
重量m ax M 为200kg ，因此最大整车重量为300kg ，一般情况下，AGV 前行过程中，有三轮同时着地，满足三点决定一平面的规则，各轮的压力为P =1000N [30]；
d ——车轮轴直径，驱动轮在本次设计中选择8寸的工业车轮，即d=48mm ；
D ——车轮直径，查文献[40]可知，驱动轮在本次设计中选择8 寸的工业车轮，即D =200mm ；
μ——车轮轴承摩擦因数，良好的沥青或混凝土路面摩擦阻力系数为—，μ =。
车轮与道路的滚动摩擦阻力fg F 为：
N 15015.01000fg =⨯==Qf F
式中 Q ——车轮承受载荷，Q =1000N ；
f ——路面摩擦阻力系数，f =。
则：
N 6.18fg fz f =+=F F F
(2) 空气阻力w F ：
空气阻力是 AGV 行驶过程当中， 车身与空气间形成了相对运动而产生于车身上的阻力，该阻力主要由法向力以及侧向力两部分组成。
空气阻力与AGV 沿行驶方向的投影面积以及车身与空气的相对运动速度有关， 但由于AGV 工作于室内，基本工作环境中无风，且速度不快，同时 AGV 前后方的投影面积均不大，因此认为空气阻力0≈w F [31]。
(3) 坡度阻力r F ：
AGV 所实际行驶的路面并非理想化绝对平整，而是存在一定的坡度[32]，当 AGV 行驶到该坡度处时，重力将产生一个沿着坡度方向的阻力，这个阻力就被称之为坡度阻力r F ，表达式为：
αsin r G F =
式中 G ——AGV 满载总重量； α——最大坡度。
在 GB/T 20721-2006“自动导引小车国标”中表示：路面坡度（H/L ）定义为在 100mm 以上的长度范围内，路线水平高度差与长度的最大比值，路面坡度的最大比值需要小于 （含 ），对于 AGV 精确定位的停车点，路面坡度需要小于 （含 ）[33]。
取坡度：
︒≈==86.205.0arctan 05.0/）（L H
因此：
N 15086.2sin 3000sin r ≈︒⨯==αG F
（4） 加速度阻力j F ：
小车加速时，需克服总体质量产生的惯性力，这个惯性力即为加速度阻力j F 。
质量可分为平移质量和转动惯量，前者将产生惯性力，后者将产生惯性力矩
[34]。
一般情况下，将转动惯量换算成平移质量后再带入计算，加速度阻力计算式
为：
m ax j ma F δ=
式中 δ——旋转惯量换算系数；
m ——满载总质量。
δ的值应该根据试验旋转部件的转动惯量（包含主动轮与从动轮）后进行计
算。
但在一般满载情况下，查文献[40]可取 δ=，根据设计要求2max m/s 5.0=a 。
因此，加速度阻力为：
N 1565.030004.1max j =⨯⨯==ma F δ
总驱动力为：
N 6.3241561506.18j r f =++=+++=F F F F F w t
3. 确定电机功率与转矩 (1) 估算电机功率
电机驱动功率的计算公式为：
W 19185
01
6324211max ≈⨯⨯==
..ηv F n P t
式中
n ——驱动电机的数量，本次设计中小车为差速驱动方式，可知 n =2；
η——电机到驱动轮的总效率，以电机输出轴到驱动轮的总效率为，即
85.0=η。
（2） 估算电机转矩
差速驱动，AGV 拥有两台电机用于驱动。
因此，每台电机转矩的计算公式为：
)2/(q ηg t i R F T =
97.0=η，30g =i ，将相关参数带入上式得 m N 56.0⋅≈T 。
4. 驱动电机的选型
根据上一节的计算，我们得知，电机估算参数为： 电机功率
W 191≈P
电机转矩
m N 56.0⋅≈T
减速机减速比
30=g i
因此折算电机的最高转速n
r/min 28662
.014.330
60max ≈⨯⨯=
=
D
i v n g
π
式中
m ax v ——小车的最高行驶速度，min /m 60max =v ；
D ——车轮直径，m 2.0=D 。
根据上述，选择弗朗克电子的永磁无刷直流减速电机，型号为FBL-92H25301RS ，其技术参数如表3-2所示。
该减速电机体积小、重量轻、力量大，无极调速，过载能力强，并且免维护。
表3-2 FBL-92H25301RS 永磁无刷直流减速电机参数。