循迹搬运小车设计 - 图文(5)

（3） 障碍物传感器的设计选型

障碍物传感器选用PBS传感器，型号PBS-03JN-CE，调整障碍物传感器的检测区域范围时，使用专用软件从计算机输入数据。障碍物传感器参数如下表：

供电电压 24VDC（18-30VDC） <250mA (<100mA, 照明关闭），除I/O端子电流和冲流（500mA） 红外线LED 300×300mm白纸（与传感器发射表面平行）； 0.2 to 3m×2m（原点是扫描中心位置），扫描角度180° 每个区域可单独设置输出 光电耦合/NPN开集电极输出（30VDC <50mA）；1,2,3：OFF=探测到物体；故障输出：ON=正常工作 光电耦合输入（共阳极，每个输入电流>4mA），可用于设置监测区域 监测区域转换：：通过[输入1, 2, 3, 4]来设定区域； [输入1, 2, 3, 4]同时为ON； <180msec (扫描速度 1 rev./100m sec)； 周期：1个扫描时间（100msec） 电源（绿）：故障时闪烁；输出1,2,3（黄）：灯亮表示监测到物体 1m 卤素/汞灯：<10,000lx, 日光灯：<6,000lx -10 to +50 degrees C, < 85%RH（无凝露） 双振幅1.5mm 10 to 55Hz, 每轴2个小时 490m/s2, 10次, X, Y, Z方向 IP64(IEC 标准) 5 years（电动机寿命） 前面： Polycarbonate, 后面：ABS 约500g

供电电流 激光光源 监测对象和范围 2种扫描模式 输出 输入（1-4） 监测区域设置 发射停止： 输出响应时间 输入响应时间 指示灯 连接线长 环境照明 环境温湿度 振动 冲击 防护等级 寿命 材料 重量 12

（4）驱动单元的设计

本设计中的驱动单元由驱动单元外壳、直线轴承、锁紧螺母、悬挂立轴、缓冲弹簧、车架连接板、车架固定板、驱动轮轴、驱动轮挡片、驱动轮、直流无刷电机、车桥连接座盖板、车桥连接座、磁导航传感器、磁导航传感器固定板等部件组成。

其中，驱动单元外壳为中空的长方形框体，两个直流无刷电机并排固定在外壳的长边内侧，车桥连接座与两个直流无刷电机的侧面固定，车桥连接座顶端与车桥连接座盖板固定，直线轴承与车桥连接座固定且固定位置与悬挂立轴与车桥连接座的固定位置对应 ；

驱动单元的减震系统包括 ：锁紧螺母、悬挂立轴、车架连接板、车架固定板、直线轴承和缓冲弹簧 ；其中，悬挂立轴位于直线轴承的中孔中，悬挂立轴的顶部和底部分别与锁紧螺母和车桥连接座固定 ；悬挂立轴和车桥连接座的底端设置有与下插销配合的插销孔 ；而缓冲弹簧则被用锁紧螺母压缩安装于车架固定板和车架连接板之间，实现整个驱动单元

的减震功能。

在本设计中，这种驱动单元的结构高度低，且减震采用减震弹簧设计，其具有水平减震的作用，具有减震效果好的优点。

（5）驱动电机的设计选型

从设计要求我们得到循迹搬运小车的搬运重量为800-1000KG，最大前进速度为35m/min，这里我们按1000KG的搬运重量进行驱动电机的设计选型。

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在本设计中我们设定循迹搬运小车的最大牵引线速度V为35m/min。

根据公式N = V / πD

式中：N——驱动电机经过减速箱后的转速 V——循迹搬运小车的牵引线速度 D——驱动轮的直径

已知驱动轮的设计直径为150mm，计算得到驱动电机经过减速箱后的转速： N=35*1000/（π*150）≈74.27r/min

取驱动单元的驱动轮与地面之间的滚动摩擦系数为0.2，从三维设计图中计算得出整个循迹搬运小车自重200KG，按搬运货物最大重量1000kG计算，得到： 整个循迹搬运小车在输送过程中与地面的滚动摩擦力f=0.2*1200*10=2400N

我们这里的循迹搬运小车以匀速运动的方式运动时单个驱动轮的牵引力F=1/2*f=1200N

计算可以得到：

驱动电机经过减速箱后的输出扭矩M=F*R=1200×75/1000=90N.M

根据公式M=9550×

Pw/n

式中：M——电动机经过减速箱后的输出扭矩

Pw——电动机的主轴输出功率

n——电动机经过减速箱后的输出转速 计算得到：

电动机的理论主轴功率

Pw=90*74.27/9550=0.6999KW≈0.7KW

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电动机所需的功率：

Pm? 式中：

Pw?

Pw——输送机理论主轴功率

?——传动装置的总传动效率，取0.95

Pm——电动机功率

计算得到驱动电机功率

Pm?0.7kW?0.74kW

0.95由于本设计中整个系统选用的电压为直流，我们可以选择使用直流伺服电机；

直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷直流伺服电机——电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便(换碳刷)，会产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

无刷直流伺服电机——电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护不存在碳刷损耗的情况，效率很高，运行温度低噪音小，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。

我们这里选用直流无刷伺服电机，选用上海步科的低压伺服系统，

驱动电机参数：小惯量DC48V，电机额定功率0.75KW，额定转速3000r/min，额定转矩2.39N.m， 伺服电机型号SMC80S-0075-30AAK-3DKH，

从伺服电机的产品手册上查到标准马达规范表，见下表2-6

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表2-6 SMC系列伺服电机技术参数表

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