一、開(kāi)發(fā)路徑

舵輪研發(fā)技術(shù)路徑一般為從上到下模式，先確定直行部分功率段，按市場(chǎng)需求選定外觀尺寸，設(shè)定功率密度，根據(jù)運(yùn)行工作制、運(yùn)行工況和預(yù)計(jì)應(yīng)用車(chē)型計(jì)算配套轉(zhuǎn)向電機(jī)功率。

在每個(gè)型號(hào)限定的尺寸范圍之內(nèi)，進(jìn)行電機(jī)的類型確定和參數(shù)設(shè)計(jì)，考慮不同的電機(jī)類型效率、精度、控制難度的差異性對(duì)電機(jī)參數(shù)的影響。

其中電機(jī)參數(shù)的算法由本公司電氣專家根據(jù)AGV、叉車(chē)、電平衡車(chē)和其他應(yīng)用輪式動(dòng)力設(shè)備的應(yīng)用特性、地面參數(shù)、輪子材料性能、運(yùn)行速度、加減速要求、空載/負(fù)載不同的運(yùn)行特點(diǎn)、工作要求及其力學(xué)模型，對(duì)電機(jī)電流、電壓、電感、頻率、轉(zhuǎn)速及極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)角、脈沖等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)確定，并考慮舵輪輪徑、輪寬、材料等參數(shù)在舵輪組裝后對(duì)舵輪性能的影響。

選定電機(jī)電氣特性參數(shù)及尺寸后，再進(jìn)行舵輪部分的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。此時(shí)，舵輪需要考慮蓄電池、舵輪負(fù)載能力、舵輪超載能力、輪子尺寸、平面速度及加速度、爬坡角度、爬坡速度及加速度、車(chē)輛滾動(dòng)及牽引摩擦力、齒輪箱及電機(jī)效率等問(wèn)題。其中平面運(yùn)行時(shí)，還需要對(duì)阻力、加速度、慣性力、電機(jī)輸出扭矩、電機(jī)電流等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并設(shè)定固定爬坡角度進(jìn)行驗(yàn)證。

作為高度集成化的產(chǎn)品，舵輪的功率密度參數(shù)直接影響舵輪的使用性能，結(jié)合AGV使用場(chǎng)景中的對(duì)速度、轉(zhuǎn)向、啟停、換向等應(yīng)用需求，舵輪減速箱體齒輪設(shè)計(jì)、減速電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)向回轉(zhuǎn)支承及齒輪設(shè)計(jì)，編碼器、制動(dòng)器和原點(diǎn)開(kāi)關(guān)等電氣配件的選型都會(huì)對(duì)舵輪的整體效果產(chǎn)生重要影響。其中減速箱體的齒輪設(shè)計(jì)兼顧經(jīng)驗(yàn)值和新應(yīng)用開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)難度較大。

另外，作為高度精密的集成化產(chǎn)品，對(duì)零部件加工精度非常高，材料的選型，各部分配合材料的使用壽命、疲勞壽命的計(jì)算，都需要在研發(fā)的考慮范圍之內(nèi)。

舵輪設(shè)計(jì)完成后，作為理論與實(shí)踐并重的產(chǎn)品，每款新型號(hào)在打樣之前都需要進(jìn)行全過(guò)程仿真模擬，包括單臺(tái)電機(jī)的仿真運(yùn)行和磁場(chǎng)分析、不帶轉(zhuǎn)向部分的仿真運(yùn)行、全套產(chǎn)品的仿真運(yùn)行，以及機(jī)械部分的受力分析。

通過(guò)有限元分析來(lái)預(yù)測(cè)產(chǎn)品如何應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)動(dòng)力空間扭曲，振動(dòng)，流動(dòng)液體和其它物理效應(yīng)。判斷零部件的干涉、磨損或是否按設(shè)計(jì)進(jìn)行工作。

再進(jìn)行Maxwell分析，高精確地模擬電子電機(jī)運(yùn)行，并計(jì)算電機(jī)所有參數(shù)，進(jìn)行電機(jī)損耗的計(jì)算，使轉(zhuǎn)矩波動(dòng)最小化。實(shí)現(xiàn)效率最佳化，并減少重量和尺寸已達(dá)到最佳的舵輪功率密度。

并模擬最惡劣的工作環(huán)境對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比測(cè)試結(jié)果與有限元分析結(jié)論。即使通過(guò)多種模擬或仿真分析，所得到的電機(jī)在電感等參數(shù)上由于手工環(huán)節(jié)的原因，仍然難以等到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，此時(shí)需要配套驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行參數(shù)提前設(shè)定，保證成套運(yùn)動(dòng)控制模塊的順利運(yùn)行，以保證電機(jī)最佳性能和效率。

二、產(chǎn)品特點(diǎn)：

1、舵輪根據(jù)客戶需求，設(shè)計(jì)選擇不同電機(jī)類型、電壓、電流、扭矩、尺寸等符合客戶要求的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，滿足了不同客戶需求、

2、用一體化設(shè)計(jì)技術(shù)、高度集成、結(jié)構(gòu)緊湊、承載強(qiáng)度高。能滿足AGV對(duì)驅(qū)動(dòng)輪高負(fù)荷的要求，同時(shí)便于批量加工制造。

3、集成測(cè)速傳感器和角度測(cè)量傳感器,能夠完成360°任一角度的方向控制，控制精度達(dá)到±0.001度，精準(zhǔn)地控制AGV舵輪直行或轉(zhuǎn)向。

4、采用電機(jī)和傳動(dòng)箱反對(duì)稱安裝方式設(shè)計(jì)，在提供較大動(dòng)力的情況下，大大縮短輪距，節(jié)約空間，提升扭矩。

三、技術(shù)特點(diǎn)：

1、設(shè)計(jì)了整套自動(dòng)引導(dǎo)設(shè)備控制系統(tǒng)系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)、減速電機(jī)、減速系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、電源總線及整體機(jī)械裝置。

2、設(shè)定了電機(jī)類型、空載/裝載重量、空載/裝載速度、空載/裝載使用比例、輪尺寸、輪負(fù)載、工作周期/頻率、運(yùn)行坡度/速度/加速度/阻力等關(guān)鍵參數(shù)，并設(shè)計(jì)了完善規(guī)范的參數(shù)計(jì)算模型。

3、通過(guò)雙反饋柔性控制系統(tǒng)的方案，應(yīng)用大閉環(huán)反饋的原理，解決了AGV電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方式和系統(tǒng)研發(fā)問(wèn)題。

4、內(nèi)部定義電機(jī)參數(shù)定義45個(gè)，舵輪參數(shù)定義34個(gè)，地面參數(shù)定義9個(gè)，結(jié)合選型模式3種涵蓋14個(gè)不同的算法。

四、技術(shù)難點(diǎn)

舵輪電氣集成部分的參數(shù)設(shè)計(jì)及優(yōu)化，配合驅(qū)動(dòng)器調(diào)試過(guò)程中的電機(jī)實(shí)際參數(shù)的獲取，變速箱齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)，立式舵輪弧齒錐齒輪的創(chuàng)新性算法及設(shè)計(jì)等等，及其經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)獲取。

其中弧齒錐齒輪由于參考文獻(xiàn)不足，現(xiàn)有計(jì)算公式不全面，沒(méi)有可參考的公開(kāi)研究，公開(kāi)公式中所設(shè)計(jì)的最小齒數(shù)、變位系數(shù)及安裝距離都與我們所需參考的尺寸有很大差異，因此需要開(kāi)創(chuàng)性的開(kāi)發(fā)應(yīng)用于立式舵輪的弧齒錐齒輪算法，并且計(jì)算難度大，不易加工，國(guó)內(nèi)缺乏配對(duì)生產(chǎn)和組裝經(jīng)驗(yàn)，測(cè)繪難度大，需要采取調(diào)整法安裝，并且不能進(jìn)行預(yù)先的承載能力驗(yàn)證分析。

長(zhǎng)期需要完善范圍內(nèi)的弧齒錐齒輪計(jì)算方法，并配合仿真軟件進(jìn)行模擬仿真，需要應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。