今天分享履帶底盤基本參數的理論設計。機械理論設計的過程是根據已知參數求解未知參數的過程。這個過程的邏輯性越強，理論設計就越嚴謹。

1.所有參數均從AGV小車的設計重量開始：

// 車輛重量
double G = 200f;
System.out.println("車輛重量" + G + "kg");

我用Java作為理論設計的計算工具，方便以后優化參數和迭代設計。因為在設計之初，我不知道給定的200kg的重量是不是最終的重量，但我也得有一個估計的能力，這樣重量的設定才不會與實際有太大的偏差。以下是我的估算思路。底盤采用兩臺直流伺服電機作為動力，每臺配備直角行星減速機，降低速度七十噸履帶吊力矩性能表|AGV履帶底盤理論設計—2.履帶底盤基本參數理論設計，增加距離。電機重量約8kg，減速機約8kg，用兩節磷酸鐵鋰電池作為能源，重量約32kg，所以是64kg，然后底盤本體估計80kg，并且兩邊的四輪行走機構估計是40kg，加上身體負荷，默認是200kg。

2.以下是根據權重與軌道相關的基本參數：

2.1 軌道間距p，通常隨著隨機權重G的增加而線性增加：pitch p = (17.5~23）*

= 2.991* (17.5~23)

// 計算理論履帶節距
double G_quarter_power= Math.pow(G, 1/4.0);
double pmin = G_quarter_power * 17.5;
double pmax = G_quarter_power * 23;
System.out.println("理論履帶節距:" + String.format("%.2f", pmin) + "~"+ String.format("%.2f", pmax) + "mm");
double p = 38.1; // 實際節距
System.out.println("實際節距p:" + String.format("%.2f", p)  + "mm");

理論軌道間距：65.81~86.49mm。實際螺距p：38.10mm。這里之所以沒有按照理論計算，主要是指現有的一些履帶底盤履帶的間距，因為不知道理論設計是否適合小型AGV履帶底盤，所以借鑒現有的產品第一。畢竟這個理論設計也是來自經驗。

2.2確定軌跡中心距p七十噸履帶吊力矩性能表，將軌跡中心距A從p推出。履帶中心距 A = (30 ~ 50)p, 無張緊器的脈動載荷

// 履帶中心距 A = (30 ～50)p, 脈動載荷無張緊裝置時<25p
double A = 25 * p;
System.out.println("履帶中心距:" + String.format("%.2f", A)  + "mm");
A = 925;
System.out.println("履帶中心距實際取:" + String.format("%.2f", A)  + "mm");

計算出的軌道中心距為952.50mm，實際軌道中心距為925.00mm。該參數是根據理論四舍五入確定的。

3.計算軌道的滾動阻力：這是最簡單的摩擦公式，但滾動阻力系數一定要算出來

假設工況稍差吊車公司，滾動阻力系數取為0.12。

// 履帶行走機構的滾動阻力
// 履帶行走機構的滾動阻力系數
double f = 0.12;
double Pf = G * 9.8 * f;
System.out.println("滾動阻力Pf:" + String.format("%.2f", Pf)  + "N");

計算得出的滾動阻力Pf：235.20N。

4.這樣就可以計算出履帶底盤所需的驅動扭矩了：我是參考驅動輪的鏈輪設計的，所以我選擇了17齒的齒數，鏈輪d的分度圓計算公式=

，驅動扭矩的計算是Mk = Pf * rK，要考慮效率，所以除了一個0.96。

// 驅動輪基本參數
int z = 17; // 鏈輪齒數應優先選擇以下數列：17，19，21，23，25，38，57，76，95，114
System.out.println("齒數z:" + z);
// 分度圓直徑d
double d = p / Math.sin(Math.PI/z);
System.out.println("分度圓直徑d：" + String.format("%.2f", d) + "mm");
double rK = d/2.0/1000;
System.out.println("分度圓半徑rK：" + String.format("%.5f", rK) + "m");
// 計算電機驅動力矩Mk
double eta= 0.96;
double Mk = Pf * rK / eta;
System.out.println("電機驅動力矩Mk：" + String.format("%.2f", Mk) + "Nm");

計算結果如下：

齒數z：17；

分度圓直徑：207.35mm;

索引圓的半徑rK：0.10367m;

電機驅動扭矩Mk：25.40Nm;

5.計算底盤驅動功率。

預設驅動輪轉速：350rpm。然后根據計算出的驅動輪分度圓直徑，即可計算出底盤的運行速度。

// 驅動輪轉速
int n = 350;
System.out.println("驅動輪轉速：" + n + "rpm");
// 行走速度 
double v = (n * z * p) / (60 * 1000);
System.out.println("行走速度：" + String.format("%.2f", v) + "m/s");
System.out.println("行走速度：" + String.format("%.2f", v*3600/1000) + "km/h");

計算結果如下：

驅動輪轉速：350rpm；

行走速度：3.78m/s;

步行速度：13.60km/h；

知道了驅動輪的轉速和扭矩，就可以計算出底盤的驅動功率。注意這里是驅動力，是驅動底盤走直線的動力。履帶式底盤在轉彎時不僅具有驅動力，而且克服了轉向阻力時的轉向力。

// 計算電動機牽引功率P

double Pk = Mk * n / 9550;
System.out.println("電動機牽引功率Pk：" + String.format("%.2f", Pk) + "Kw");

計算結果如下：

電機牽引功率Pk：0.93Kw;

6.計算底盤轉向功率。

這里計算轉向功率，是根據底盤的原位轉向計算得出的。計算原理如下：

使用定積分計算轉向扭矩：

;

轉向阻力系數值：

L為履帶接地長度，因為我設計的底盤可以升降，所以履帶接地長度不同，但考慮到履帶接地長度越長二手吊車，轉向力矩越大，所以規定底盤必須在升起的狀態下轉下。

// 計算轉向阻力矩
// 履帶接地長度 L=600～970mm
double Lmin = 0.600;
double Lmax = 0.970;
System.out.println("履帶接地長度 Lmin：" + String.format("%.2f", Lmin) + "m");
// 轉向阻力系數
double mu_b= 0.65;
double Mc = (G * 9.8 * Lmin * mu_b) / 4;
System.out.println("轉向阻力矩 Mc：" + String.format("%.2f", Mc) + "Nm");

計算結果如下：

履帶接地長度Lmin：0.60m;

轉向阻力Mc：191.10Nm;

履帶中心距B=510mm；這是參考市場上現有產品選擇的參數。

然后您需要檢查 L/B 值。履帶接地長度L的增加會增加轉向阻力矩Mc，不利于轉向。軌道中心距B的增大會增大轉向力矩，有利于轉向，但增大會增大最小轉彎半徑。一般大型履帶式工程機械的L/B為1.3~1.5；中小型的是1.1~1.45。但畢竟數據是取自大型履帶式行走機械。盡可能多地依靠這一點就足夠了。不必一致。

知道電機的轉向力矩，根據底盤的線速度計算出轉向的角速度七十噸履帶吊力矩性能表，進而可以計算出底盤的轉向功率：

這里需要說明一下，既然底盤的電機是伺服電機，為什么不在轉向時通過伺服驅動器降低電機的轉速，然后再降低角速度，以免降低轉向機箱的電源呢？好主意，但它不起作用。看看下面的圖片

這是一個伺服電機額定9.5Kw的特性曲線，藍線是額定工作狀態，紅線是過載工作狀態，我們只看藍線，就會發現伺服電機低于額定轉速（2000rpm），為恒轉矩輸出。如果按照調速后的伺服驅動器的速度來計算功率，那么電機一定不能輸出足夠的扭矩。

// 履帶中心距B=510mm
double B = 0.520;
System.out.println("履帶中心距B：" + String.format("%.2f", B) + "m");

// 計算L/B值:一般大型履帶式工程機械L/B取1.3~1.5; 中小型取1.1~1.45
double LBmin = Lmin / B;
double LBmax = Lmax / B;
System.out.println("L/B值:" + String.format("%.2f", LBmin) + "~"+ String.format("%.2f", LBmax));
System.out.println("L/B值:一般大型履帶式工程機械L/B取1.3~1.5; 中小型取1.1~1.45");
// 底盤最小轉彎半徑Rmin
double Rmin = B / 2;
System.out.println("底盤最小轉彎半徑Rmin：" + String.format("%.3f", Rmin) + "m");
// 計算電機轉向驅動力Pc
double Pc = Mc / Rmin;
double Pt = Pc * v / 1000;
System.out.println("電機轉向驅動力Pc：" + String.format("%.2f", Pc) + "N");
System.out.println("電動機轉向功率Pt：" + String.format("%.2f", Pt) + "Kw");
// 電動機轉向功率Pt
double omega = v / Rmin;
Pt = 0;
Pt = Mc * omega / 1000;
System.out.println("電動機轉向功率Pt：" + String.format("%.2f", Pt) + "Kw");

計算結果如下：

履帶中心距B：0.52m;

L/B值：1.15~1.87;

L/B值：一般大型履帶式工程機械的L/B為1.3~1.5；中小號是1.1~1.45;

最小底盤轉彎半徑Rmin：0.260m;

電機轉向驅動力Pc：735.00N;

電機轉向功率Pt：2.78Kw;

電機轉向功率Pt：2.78Kw;

7.計算驅動電機功率：

double P = Pk + Pt;
System.out.println("整機功率P：" + String.format("%.2f", P) + "Kw");

計算結果如下：

整機功率P：3.71Kw.

通過對現有產品電機驅動功率的考察，該理論計算結果較為可靠。這樣，如果場地是雙電機驅動的話，每臺電機的用電量會超過2kw。

至此，履帶底盤基本參數的理論設計已經完成。下面將根據基本參數進行四輪一帶的理論設計。