AGV/AMR驱动系统选型时,必须把“单轮承载”和“驱动轮需要向地面传递的牵引力”分开计算。承载能力足够,并不等于驱动扭矩、附着力和连续工作能力一定足够。

本文用于工程初步筛选。最终选型应结合真实底盘、重心、车轮、地面、工作循环和样机测试确认。

1. 先区分三个概念

额定承载能力

描述驱动单元、车轮或脚轮在规定条件下可承受的机械载荷,不直接等同于可输出到地面的纵向牵引力。

实际单轮载荷

是整车完成装配后某一只轮子承担的垂向反力,会受到重心、载荷位置、电池、举升机构、支撑轮布局、底盘刚度、悬挂和地面平整度影响。

牵引力

是驱动轮向地面传递的纵向力,用于克服加速、滚动阻力、坡道阻力以及真实存在的其他机械阻力。

2. 从整车满载质量开始

首先确认车辆最大工作质量:

满载质量 = 车辆自重 + 最大有效载荷

需要力值时,可用:

W = m × g

其中 W 为车辆重量(N),m 为质量(kg),g 约为 9.81 m/s²。

不要一开始就把整车质量直接除以轮子数量。先看支撑几何和重心位置。

3. 静态轮载如何估算

当前后支撑线明确时,可先通过力矩平衡估算:

R前 = W × x / L
R后 = W − R前

其中 L 为轴距,x 为重心到后支撑线的纵向距离。

对于刚性的四点支撑底盘,单个角点的真实轮载还会受底盘扭转刚度、安装误差、轮面弹性、浮动机构预紧和地面高度差影响。若轮载直接关系到牵引、轴承寿命或结构安全,应采用真实悬挂模型、结构分析或轮载测量。

4. 运行轮载不等于静态轮载

车辆加速和制动会引起纵向载荷转移;举升机构会改变重心;地面接缝和门槛会在短时间内提高某个支撑点的载荷。

ΔN ≈ m × a × h / L

初步驱动评审时尤其要关注两个值:驱动轮最低轮载支撑轮最高轮载。前者限制可用附着力,后者决定机械承载。

5. 先定义工况,再计算牵引力

不要把所有工况的最坏值简单相加并当作连续需求,除非车辆确实会同时经历这些条件。

6. AGV/AMR牵引力计算

加速力

F加速 = m × a

滚动阻力

F滚阻 = Crr × m × g

滚动阻力系数不是固定常数。轮径、轮面材料、硬度、回弹、轴承、轮载、地面、温度和速度都会影响实际结果。

坡道阻力

F坡道 = m × g × sinθ

注意区分坡度百分比与角度,例如 3% 坡度不等于 3°。

7. 从整车牵引力换算到单个驱动轮扭矩

对称双驱可以先按等分做初步估算:

F单轮 ≈ F整车 / 2
T车轮 = F单轮 × r有效

再根据减速比和效率估算电机侧需求:

T电机 ≈ T车轮 / (i × η)

最终电机选型还必须检查扭矩-转速曲线、峰值持续时间、减速机额定能力和热负荷。

8. 电机有扭矩,不代表地面一定传得出去

驱动轮受附着力限制:

F附着,max = μ × N驱动轮

反向检查所需附着系数:

μ所需 = F单轮 / N驱动轮

如果某一只驱动轮的垂向载荷较低,应按低载轮单独检查。加大电机并不能解决“附着不足”的底盘,反而可能更早打滑。

9. 峰值能力与连续能力要分开

10. 常见计算错误

11. 评审驱动配置前建议提供的数据