物流園區(qū)AGV車體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案X35

1、摘要隨著我國(guó)改革開放的不斷開展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和技術(shù)應(yīng)用都得到了高速穩(wěn)定 的發(fā)展，自動(dòng)牽引車已成為制造加工和物流行業(yè)必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，自動(dòng)牽引車可以分為潛伏式牽引車和叉車式牽引車兩種， 叉車式牽引車通常情況下是通過 車體尾部的貨叉來實(shí)現(xiàn)牽引貨物的， 所以其工作時(shí)需要占用大量的空間， 而潛伏 式牽引車恰恰克服了這一技術(shù)難題， 直接潛入到貨物底部來牽引貨物，能夠更加 方便快捷的完成各項(xiàng)任務(wù)。潛伏式牽引車相比叉車式牽引車底盤更低， 體積更小，更加便于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的 使用和貨物運(yùn)輸。本篇論文中提出了一種結(jié)構(gòu)巧妙、機(jī)動(dòng)性好、穩(wěn)定性能高的潛 伏式牽引車設(shè)計(jì)方案，本方案對(duì)自動(dòng)牽引車技術(shù)進(jìn)行深入分析研究，對(duì)小車的

2、運(yùn)動(dòng)過程整體性能及車體框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行改進(jìn)，合理布置其主框架 和副框架，潛伏式牽引車作為一種新型的自動(dòng)牽引車，對(duì)此進(jìn)一步的研究也是不 能忽視的。關(guān)鍵詞：自動(dòng)導(dǎo)引車，運(yùn)動(dòng)性能，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)1 / 35AbstractWith the continuous development of Chinas reform and opening up, Chinas economic construction and technology applications have been high-speed and stable development, automatic tractor ha

3、s become a manufacturing and logistics industry essential essential equipment, automatic tractor can be divided into latent tractors And forklift tractor two, forklift tractor is usually through the tail of the car body to achieve the traction of goods, so its work need to take up a lot of space, an

4、d latent tractors just to overcome this technology Difficult to sneak into the bottom of the goods to attract the goods, to more convenient and quick to complete the task.The latent tractor is lower and smaller than the forklift tractor chassis, making it easier to use on-site and cargo. This paper

5、presents a design scheme of latent tractor with high structure, good maneuverability and high stability. The scheme analyzes the automatic tractor technology and analyzes the overall performance and body structure of the car Design and improvement of the performance of the vehicle, the rational arra

6、ngement of its main frame and sub-frame, latent tractor as a new type of automatic tractor, this further study can not be ignored.Keywords: Automatic Guided Vehicle, motion performance, braking system2 / 351緒論引言隨著我國(guó)改革開放的不斷開展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和技術(shù)應(yīng)用都得到了高速穩(wěn)定 的發(fā)展，自動(dòng)牽引車應(yīng)用的地方變得越來越多， 從單一的生產(chǎn)制造業(yè)發(fā)展到各行 各業(yè)，甚至延伸到排爆等危險(xiǎn)的具體工作

7、。 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外都開始了對(duì)自動(dòng)牽引車的 系統(tǒng)研發(fā)和設(shè)計(jì)，而自動(dòng)牽引車選擇何種取貨方式是其設(shè)計(jì)時(shí)最重要的考慮點(diǎn)之隨著自動(dòng)牽引車行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，叉車式自動(dòng)牽引車由于其結(jié)構(gòu)和操作過于 復(fù)雜，且應(yīng)用時(shí)通常需要很大的場(chǎng)地，因此并沒有得到廣泛的使用。而目前市場(chǎng) 上的自動(dòng)牽引車主流仍是叉車式自動(dòng)牽引車， 我們常見的叉車式自動(dòng)牽引車多像 自動(dòng)叉車的結(jié)構(gòu)形式，該叉車式自動(dòng)牽引車移動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于平坦的地面， 行走過程穩(wěn)定，但是同樣存在著許多缺陷，最大的問題是叉車式自動(dòng)牽引車對(duì)行 走地面要求比較高，在有坡度或者是凹凸不平的道路上行走時(shí)極容易打滑；且移動(dòng)轉(zhuǎn)向的時(shí)候需要整個(gè)叉車牽引車本體轉(zhuǎn)動(dòng)， 轉(zhuǎn)彎半徑較大，占用的行

8、走空間較 多。我們都知道驅(qū)動(dòng)單元是自動(dòng)牽引車中極為重要的一個(gè)構(gòu)件，因此在整體設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該考慮驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的適用性，穩(wěn)定性和可靠性。為了讓潛伏式自動(dòng)牽引車的各項(xiàng)性能滿足其使用要求，我們需要從以下方面要求入手考慮：機(jī)動(dòng)性能好，轉(zhuǎn)彎半徑小，牽引能力強(qiáng)，與地面附著力大，穩(wěn)定 可靠性高。本設(shè)計(jì)中我們選用潛伏式結(jié)構(gòu)作為自動(dòng)牽引車的總體結(jié)構(gòu)，具既具備叉車式自動(dòng)牽引車行走結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，又具備叉車牽引車移動(dòng)過程動(dòng)作穩(wěn)定、 操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)；潛伏式自動(dòng)牽引車能夠適用于各種環(huán)境下的工作，因此對(duì)其進(jìn)一步的研究是不能忽視的。自動(dòng)導(dǎo)引車的發(fā)展概況歐美等國(guó)家在自動(dòng)牽引車的技術(shù)研究方面一直處于世界的前端，他們單獨(dú)設(shè)立有專門的自

9、動(dòng)牽引車技術(shù)研究小組，且都在努力將自動(dòng)牽引車的技術(shù)推廣到各3 / 35行各業(yè)當(dāng)中。目前美國(guó)的自動(dòng)牽引車的研發(fā)已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展，他們成功將該自動(dòng)牽引車應(yīng)用到一些危險(xiǎn)的環(huán)境中實(shí)際作業(yè)，還有部分自動(dòng)牽引車甚至開始在戰(zhàn)爭(zhēng)中嶄露頭角，比如：iRobot公司的Packbot, Battelle公司的 ROCOMP, Remotec公司的MINI Andros等，其中最典型的是：iRobot公司的Packbot。iRobot公司在美國(guó)的自動(dòng)牽引車研究領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，其研發(fā)的單兵便攜式遙控地面武器機(jī)動(dòng)平臺(tái)Packhot被美國(guó)軍方視為輕型無人偵查、戰(zhàn)術(shù)用機(jī)動(dòng)平 臺(tái)的模板。Packbot為潛伏式自動(dòng)牽引車

10、，長(zhǎng) 0.87m,寬0.51m,高0.18m,自重 18kg,最大運(yùn)行速度14km/h,充電一次可以行駛10km,無線遙控移動(dòng)，具有自 主移動(dòng)能力，設(shè)置有5個(gè)載荷設(shè)施接口，可任意搭載機(jī)械手、小型武器或其他裝 備，主要用于偵察地形、戰(zhàn)術(shù)實(shí)施，如反地道、近距離干擾等。Packbot安裝有輔助轉(zhuǎn)臂，所以翻越障礙的能力極強(qiáng)，可以爬 60。坡度的樓梯，有多種越障方 式，能越過比自身高度大許多的障礙物，可以從任何顛覆狀態(tài)恢復(fù)到正常行駛狀 態(tài)。輔助轉(zhuǎn)臂可以拆卸，方便攜帶使用。Packbot平臺(tái)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，抗沖擊能力極強(qiáng)，可經(jīng)受400G的沖擊，從2m高度摔下來也不會(huì)損壞，可從窗戶或者低空直 升機(jī)直接拋出。目前國(guó)

11、內(nèi)對(duì)移動(dòng)自動(dòng)牽引車的技術(shù)研究仍然處于初始階段，對(duì)移動(dòng)自動(dòng)牽引車的定位傳感器、位置導(dǎo)航、運(yùn)動(dòng)控制以及主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵層面的研究還遠(yuǎn) 遠(yuǎn)落后于其他歐美國(guó)家。不過現(xiàn)在許多國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)也開始努力開展對(duì)移動(dòng)自動(dòng) 牽引車的研究工作，從最基礎(chǔ)的主體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)控制入手。由于移動(dòng)自動(dòng)牽引車在機(jī)動(dòng)性、越障方式等方面與其他自動(dòng)牽引車有很大不同，因此國(guó)內(nèi)在移動(dòng)自動(dòng)牽引車技術(shù)研發(fā)這條路上還有很長(zhǎng)的路程要走。有限元分析的介紹有限元分析是運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬的方式，現(xiàn)如今在工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分多，有限元計(jì)算答案已成為各類工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和性能分析的可靠依 據(jù)?，F(xiàn)在，有限元分析大量應(yīng)用于解決航空、工業(yè)、航天、

12、電子、土木、船舶、 能源、化工、核工業(yè)、生物、醫(yī)學(xué)及交通運(yùn)輸?shù)缺姸囝I(lǐng)域的具體工程問題，尤其 是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的高速發(fā)展，有限單元法在解決具體問題的規(guī)模、區(qū) 問方面也已經(jīng)發(fā)生了巨大的變革。有限元分析技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)：4 / 35(1)找到產(chǎn)品潛在的問題以及先天的缺陷，為我們創(chuàng)造更加品質(zhì)優(yōu)異的產(chǎn)品。(2)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估與預(yù)測(cè)，提高產(chǎn)品和加工生產(chǎn)的可靠性，降低存在的風(fēng) 險(xiǎn)。(3)通過進(jìn)行對(duì)比計(jì)算分析，運(yùn)用改進(jìn)后的設(shè)計(jì)方案，降低產(chǎn)品生產(chǎn)加工成 本。(4)縮短產(chǎn)品投向市場(chǎng)的時(shí)間。(5)降低物理試驗(yàn)次數(shù)，對(duì)大量實(shí)際情況進(jìn)行快速而有效的模擬實(shí)驗(yàn)分析。有限元分析是R.Courant于1943年首先提出的。

13、從提出有限元分析的概念 以來，有限元理論及其特殊的應(yīng)用得到了高速發(fā)展。以往不能解決或能解決但解決精度不高的情況，都得到了更好的解決方法。傳統(tǒng)的 FEM假設(shè)：分析域是無 限；材質(zhì)是同樣的，甚至在絕大部分的分析中認(rèn)為材質(zhì)是各向同性的；對(duì)邊界環(huán)境簡(jiǎn)化處理。但實(shí)際情況往往是分析區(qū)域有限、材質(zhì)各向異性及邊界環(huán)境難以確 定等因素。為了解決這些問題，美國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)用CFEM(Gener-alized Finite Element Method)解決分析區(qū)域內(nèi)含有大量孔洞特性的情況；比利時(shí)學(xué)者也在之間提出了 用HSM解決實(shí)際開裂情況。FEM在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用也十分廣。自從我國(guó)成功研制了國(guó)內(nèi)第一個(gè)通用有限元 分析程序系

14、統(tǒng)JIGFEX后，有限元分析涵蓋到工程分析的各個(gè)領(lǐng)域中，從我國(guó)大 型的三峽工程到微米級(jí)的器件都運(yùn)用了 FEM進(jìn)行分析，在我國(guó)高速經(jīng)濟(jì)發(fā)展中 擁有很大的發(fā)展空間。現(xiàn)在我們?cè)谶M(jìn)行大型復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)中物理場(chǎng)分析時(shí)，為了控制并估計(jì)偏差， 常用后驗(yàn)偏差估計(jì)的自適應(yīng)有限元分析。而基于后處理法的計(jì)算偏差，與我們常 常使用的傳統(tǒng)算法不同，它完美的將網(wǎng)格自適應(yīng)過程分成均勻化和變密度化兩個(gè) 迭代過程。而均勻化迭代過程中，運(yùn)用均勻網(wǎng)格尺寸對(duì)整體分析區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃 分，便得到一個(gè)合適的起始均勻分析網(wǎng)格；而在變密度化迭代過程中只進(jìn)行網(wǎng)格 細(xì)化的操作，而且充分運(yùn)用上一次迭代的答案，在單元所在的曲邊三角形區(qū)域內(nèi) 部進(jìn)行局部網(wǎng)

15、格細(xì)化工作，保證了全局分析網(wǎng)格尺寸分布的合理性， 這樣不同尺 寸的網(wǎng)格就能夠光滑銜接，從而提高網(wǎng)格的整體質(zhì)量。上述整個(gè)方案簡(jiǎn)單可行， 穩(wěn)定可靠，數(shù)次迭代即可快速收斂，生成的網(wǎng)格布局合理，質(zhì)量水平高。1.4課題研究意義及目的5 / 35從目前全球市場(chǎng)需求布局來看，歐、美地區(qū)成為功能全、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、 質(zhì)量好、性能穩(wěn)定的移動(dòng)自動(dòng)牽引車的主要銷售市場(chǎng)；中東、非洲地區(qū)主 要選擇老款式、簡(jiǎn)單實(shí)用價(jià)格便宜的移動(dòng)自動(dòng)牽引車；還有以俄羅斯為代 表的高寒國(guó)家則更喜歡能耐寒，機(jī)械結(jié)構(gòu)牢固的移動(dòng)自動(dòng)牽引車以適應(yīng)當(dāng) 地的地理氣候條件；日韓則主要關(guān)注產(chǎn)品的品質(zhì)與安全；目前國(guó)內(nèi)的移動(dòng) 自動(dòng)牽引車整體研究狀況還是比較良好，已由

16、原來單一的移動(dòng)功能，不注 重外觀，逐漸演變成為實(shí)際使用中的藝術(shù)品，以外觀精美結(jié)構(gòu)巧妙，操作 方便，質(zhì)量安全穩(wěn)定等特點(diǎn)成為新的發(fā)展方向。為進(jìn)一步適應(yīng)各行各業(yè)的 發(fā)展，現(xiàn)如今市場(chǎng)上還出現(xiàn)了移動(dòng)服務(wù)自動(dòng)牽引車。2自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）簡(jiǎn)介AGV工作原理現(xiàn)有市場(chǎng)上常見的自動(dòng)牽引車基本上都是叉車式自動(dòng)牽引車，其基本工作方式為電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，輪子再將動(dòng)力傳遞給整個(gè)叉車式自動(dòng)牽引車達(dá)到讓其 自由行走的目的。叉車式自動(dòng)牽引車主要有以下幾個(gè)方面的缺點(diǎn)： 對(duì)行走地面要 求比較高，在有坡度或者是凹凸不平的道路上行走時(shí)極容易打滑；且移動(dòng)轉(zhuǎn)向的時(shí)候需要整個(gè)自動(dòng)牽引車本體轉(zhuǎn)動(dòng)， 轉(zhuǎn)彎半徑較大，占用的行走空間較多；而本

17、設(shè)計(jì)中的潛伏式自動(dòng)導(dǎo)引車的工作原理是根據(jù)工作要求設(shè)置其行走路線，依據(jù)其行走軌跡對(duì)其進(jìn)行編程，由數(shù)字編碼器檢測(cè)、判斷電壓信號(hào)是否與預(yù)先編程的軌 跡的位置存在偏差，控制器根據(jù)檢測(cè)出來的位置偏差，通過調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速對(duì) 偏差進(jìn)行糾正，從而實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)導(dǎo)引車沿預(yù)先編程的軌跡行走。 電池為自動(dòng)導(dǎo)引 車的動(dòng)力來源。這兩種自動(dòng)牽引車的工作原理截然不同， 兩者結(jié)構(gòu)不同、實(shí)現(xiàn)方式不同，使 用方法也不相同。本篇論文中的潛伏式自動(dòng)牽引車設(shè)計(jì)運(yùn)用了巧妙的機(jī)械傳動(dòng)結(jié) 構(gòu)，利用電動(dòng)機(jī)作為自動(dòng)牽引車行走的源動(dòng)力， 再通過穩(wěn)定的減速器和鏈傳動(dòng)將 電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給整個(gè)車體，使得自動(dòng)牽引車可以實(shí)現(xiàn)自由的行走， 整個(gè)運(yùn)動(dòng) 過程更加

18、平穩(wěn)。我們?cè)诂F(xiàn)有的潛伏式自動(dòng)牽引車的理論基礎(chǔ)上改良結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方 式，機(jī)械結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，綜合材質(zhì)的選擇、結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，讓使用者更加方便穩(wěn)定6 / 35的使用該移動(dòng)自動(dòng)牽引車，這是本篇論文潛伏式自動(dòng)牽引車的設(shè)計(jì)初衷AGV的分類潛伏式AGVK列雙向潛伏式AGV、車該車的驅(qū)動(dòng)方式是四輪驅(qū)動(dòng)，可以雙向 運(yùn)動(dòng)潛伏到貨車卜向，通過升降牽引裝 置與貨車銜接，選擇站點(diǎn)?？?，可實(shí)現(xiàn) AGVK照兩個(gè)或者多個(gè)站點(diǎn)?？浚瓿?來回往返的搬運(yùn)工作。超低雙向潛伏式AGVAGV的特點(diǎn)是非常低，只有168MM 的高度，同時(shí)具有雙向牽引功能，潛入 車底，用提升桿牽引貨物，選擇多個(gè)地 址塊，可以方便地來回自動(dòng)搬運(yùn)貨物。 該模型廣泛應(yīng)

19、用于生產(chǎn)車問。小型潛伏式AGV牽引潛伏式AGV勺特點(diǎn)：外形小巧， 結(jié)構(gòu)緊湊，搬運(yùn)靈活。可潛伏在料車底 部，升降牽引裝置的升降桿，可以自動(dòng) 和料車進(jìn)行銜接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掛扣和脫 扣，也可以直接牽引料車。該小車被大 量使用在加工制造車間和大型物流倉(cāng) 庫(kù)。超低型潛伏式AGV車體高度只有168mm比以往的潛 入牽引型車更低，可以便捷潛入牽引各 種料車；該車型方便操作維護(hù)，行駛穩(wěn) 定，目前已廣泛應(yīng)用，在布間內(nèi)部大量 使用。潛伏式后牽引AGV具備潛伏和后牽引的功能，AGW 以自動(dòng)運(yùn)動(dòng)到貨物底部下，利用升降桿 牽引貨物，該車體的后牽引桿也可用于 牽引貨物，把貨車牽引到指定位置，然 后自動(dòng)和分離，隨后鉆到空貨車的

20、下 面，拖走空貨車。該種后牽引 AGW型 在工廠物料或成品的搬運(yùn)已經(jīng)得到廣 泛應(yīng)用。背負(fù)式AGVK列背負(fù)托盤式AGV該小車功能強(qiáng)大，既可以直接牽引 物流臺(tái)車，又可以潛伏到臺(tái)車底部進(jìn)行 牽引運(yùn)輸。通過布頂?shù)臓恳龣C(jī)構(gòu)將臺(tái)車 和小車相關(guān)聯(lián)，通過布體內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電7 / 35機(jī)帶動(dòng)整個(gè)牽引車1可前行走，啟著運(yùn)行 速度快，運(yùn)動(dòng)定位精度高的優(yōu)點(diǎn)大型自卸式背負(fù)AGV使用滾筒驅(qū)動(dòng)完成自動(dòng)進(jìn)料工作， 下料時(shí)，當(dāng)材料升起時(shí)，機(jī)體會(huì)抬起材 料，使用帶式輸送機(jī)將材料從垂直方向 移除，該車型具有高度的柔韌性 適應(yīng) 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境強(qiáng)勁，將配合AG#用的改造 工作降到最少，此型號(hào)已成功投入使用 電視檢測(cè)裝配線。重現(xiàn)AGV可以前進(jìn)，

21、后退，橫向移動(dòng)，左右 行駛，它的停止定位精度可達(dá) 5MM車 體外殼由高強(qiáng)度材料制成，對(duì)于電梯 制造廠家而言，解決了點(diǎn)擊轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)運(yùn)困 難的問題，大大降低了勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng) 度。單向背負(fù)型AGV托盤，機(jī)架，物料箱等可放在 AGV 車身上進(jìn)行搬運(yùn)，或通過AGV1部拖引 料車。 小車按照上位程序設(shè)定的規(guī)定 路徑行走運(yùn)輸貨物。雙向背馱式AGV該小車通過在車體頂部安裝動(dòng)力 滾筒實(shí)現(xiàn)背馱貨物的自動(dòng)上料和下料， 通常該小車可以負(fù)重較大重量物品。多站點(diǎn)背馱式AGV該背馱式自動(dòng)牽引車通過預(yù)先設(shè)止的軌道運(yùn)動(dòng)，行走運(yùn)動(dòng)精度土 10mm 該小車被大量使用在加工制造車間和大型物流倉(cāng)庫(kù)。背馱式AGV該自動(dòng)牽引車通過布頂?shù)臓恳龣C(jī)

22、 構(gòu)將臺(tái)車和小車相關(guān)聯(lián)，通過布體內(nèi)部 的驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)整個(gè)牽引車向前行走， 有著運(yùn)行速度快，運(yùn)動(dòng)定位精度高的優(yōu) 點(diǎn)。牽引式AGVS歹【牽弓1 AGV該小車車體占地空間小，轉(zhuǎn)穹半徑 小。通過車頂?shù)臓恳龣C(jī)構(gòu)將臺(tái)車和小車 相關(guān)聯(lián)，通過車體內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng) 整個(gè)牽引車|可前行走，后著運(yùn)行速度 快，運(yùn)動(dòng)定位精度高的優(yōu)點(diǎn)。牽引潛伏兩用AGV該小車功能強(qiáng)大，既可以直接牽引8 / 35物流臺(tái)車，又可以潛伏到臺(tái)車底部進(jìn)行 牽引運(yùn)輸。通過布頂?shù)臓恳龣C(jī)構(gòu)將臺(tái)車 和小車相關(guān)聯(lián)，通過布體內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電 機(jī)帶動(dòng)整個(gè)牟引車1可前行走，啟著運(yùn)行 速度快，運(yùn)動(dòng)定位精度高的優(yōu)點(diǎn)。潛伏式后牽引AGV具備潛伏和后牽引兩種功能，AGV可

23、以潛伏在貨車卜間，使用電動(dòng)升降桿 牽引貨車，也可以使用牽引鉤牽引貨 車，當(dāng)運(yùn)達(dá)至貨車固定位置后，導(dǎo)引車 自動(dòng)分離貨車，然后鉆入空的貨車卜面 拖走將其拖走。該模型廣泛應(yīng)用于工 廠材料或成品處理的搬運(yùn)。滾筒AGV背馱帚動(dòng)力輾筒AGV該小車通過在車體頂部安裝動(dòng)力 滾筒實(shí)現(xiàn)背馱貨物的自動(dòng)上料和下料， 通常該小車可以負(fù)重較大重量物品。雙向滾筒AGV、車雙向滾筒AGVJ、車通過與電力連接 平臺(tái)結(jié)合使用，形成完全自動(dòng)化的無人 操縱系統(tǒng)。該模式已成功應(yīng)用于紡織加 工和電子工業(yè) 等行業(yè)中。雙向重載背負(fù)滾筒AGV車體帶兩列獨(dú)立漆筒，位，方便上 下料；雙工位AGVT增加單次運(yùn)載量或 供空箱回收使用，大大提高搬運(yùn)效率

24、， 減少現(xiàn)場(chǎng)空間占用，為客戶節(jié)省投資成 本；這種模式已經(jīng)在電梯制造業(yè)務(wù)中 得到成功應(yīng)用。雙向滾筒式AGV、車該小車通過在車體頂部安裝動(dòng)力 滾筒實(shí)現(xiàn)背馱貨物的自動(dòng)上料和下料， 通常該小車可以負(fù)重較大重量物品。 通 過預(yù)先設(shè)定的軌道運(yùn)動(dòng)，彳亍走運(yùn)動(dòng)精度 土 10mm該小車被大量使用在加工制造9 / 35車間和大型物流倉(cāng)庫(kù)。全向橫移AGV萬(wàn)向橫移舉升AGV該小車功能強(qiáng)大,可以在任意方向 對(duì)臺(tái)車進(jìn)行舉升牽引。通過布頂?shù)臓恳?機(jī)構(gòu)將臺(tái)車和小車相關(guān)聯(lián)，通過車體內(nèi) 部的驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)整個(gè)牽引車向前行 走，有著運(yùn)行速度快，運(yùn)動(dòng)定位精度高 的優(yōu)點(diǎn)。萬(wàn)向型AGV主要用于醫(yī)學(xué)教育，商務(wù)辦公，自 動(dòng)牽引車主題餐廳等等,

25、此款A(yù)G但 具有非常靈活的機(jī)動(dòng)性能，而且工作空 間很小，可任意旋轉(zhuǎn)90度或180度， 是一款簡(jiǎn)單的迷你智能AGV重型舉升AGV雙向帶橫移自動(dòng)升降機(jī)AGV機(jī)體各面有機(jī)械防撞機(jī)制，加強(qiáng)了 四方位安全行駛的性能；由AGV身控 制剪刀升降機(jī)在不同局度的切割機(jī)對(duì) 接自動(dòng)卸載作業(yè)，設(shè)備利用率較高，設(shè) 備已投入使用于紡織集團(tuán)。AGV的導(dǎo)航方式電磁導(dǎo)航：電磁導(dǎo)航是一種更為傳統(tǒng)的導(dǎo)向方式， 根據(jù)工作需求，在工作區(qū) 域埋設(shè)金屬導(dǎo)線，并加載低頻低壓電流，使電線周圍的磁場(chǎng)， AGV&著此路徑行 走時(shí)，其內(nèi)部的感應(yīng)線圈通過對(duì)導(dǎo)航磁場(chǎng)力量識(shí)別跟蹤，實(shí)現(xiàn) AGV勺導(dǎo)引。優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)線隱藏，不易污染和損壞，引導(dǎo)原理簡(jiǎn)單可靠，易于

26、控制通訊，無 干擾聲光，投資成本遠(yuǎn)低于激光導(dǎo)航缺點(diǎn)：改變或擴(kuò)大路徑比較麻煩，引導(dǎo)線鋪設(shè)相對(duì)困難。10 / 35磁帶導(dǎo)航：磁帶導(dǎo)航技術(shù)與電磁導(dǎo)航相似，區(qū)別在于使用磁帶在路上而不是 磁帶嵌入地下金屬線，通過磁帶傳感應(yīng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)指導(dǎo)。優(yōu)點(diǎn)：采用磁帶導(dǎo)航導(dǎo)引車定位精確，鋪設(shè)、變更或擴(kuò)充行走路線時(shí)，相對(duì) 于電磁導(dǎo)航的較容易，而且磁帶成本較低。缺點(diǎn)：磁帶容易斷開，需要經(jīng)常對(duì)磁帶進(jìn)行維護(hù)，更改路徑時(shí)需要重新鋪設(shè) 磁帶，AG以能通過磁帶走，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)避免，或者通過控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)更改任 務(wù)。二維碼導(dǎo)航：該技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)有一段時(shí)間，運(yùn)用該導(dǎo)航方式的導(dǎo)引車是通 過視覺識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別二維碼，加上慣性進(jìn)行導(dǎo)航，其地圖相當(dāng)于

27、是一個(gè)大號(hào)的圍 棋棋盤，自動(dòng)牽引車可以到達(dá)所有點(diǎn)。物流倉(cāng)庫(kù)中的這種類型的 AGVI很大的用 處，但是因?yàn)樨浖苤匦暮艽?，所以啟?dòng)和結(jié)束時(shí)對(duì)速度控制有一定的要求。優(yōu)點(diǎn)：AGVt位精度，導(dǎo)航靈活性更好，鋪設(shè)，改變或擴(kuò)展路徑也比較容易 方便控制通信，不會(huì)干擾聲光。缺點(diǎn)：需要定期維護(hù)路徑，如果現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜，則需要運(yùn)行替代二維碼，對(duì)陀螺 儀的準(zhǔn)確性要求高，其使用壽命要求長(zhǎng)，另外對(duì)于工作場(chǎng)地的平整度要求較高， 價(jià)格偏高。激光導(dǎo)航：第一種是通過反光板導(dǎo)航，在AGVU乍的路徑周圍安裝位置精確 的激光反射板，通過AGVg射激光束，同時(shí)收集由路徑周圍的反射板反射過來的 激光束，確定AGV：匕時(shí)所在的位置和方向，并通過連

28、續(xù)的三角形幾何操作來實(shí)現(xiàn) AGV導(dǎo)航。另一種是通過激光測(cè)距與 SLAM算法結(jié)合，建立一套自動(dòng)導(dǎo)引車行駛 路線圖，不需要任何輔助材料，具有更高程度的靈活性，可以進(jìn)行全面部署，這 種導(dǎo)航是未來的發(fā)展趨勢(shì)，也是很多廠商都在研發(fā)的方向，靈活性比其他導(dǎo)航方 法強(qiáng)。優(yōu)點(diǎn)：AGVt位精準(zhǔn)，地面不需要設(shè)置其他定位設(shè)施，行駛可以適應(yīng)各種現(xiàn) 場(chǎng)環(huán)境，目前國(guó)內(nèi)外很多 AGVT商都傾向于使用該種先進(jìn)的導(dǎo)航。缺點(diǎn)：制造成本高，對(duì)環(huán)境有相對(duì)較高的要求（外界光線，地面要求，能見 度要求等）11 / 353潛伏式自動(dòng)導(dǎo)引車的硬件設(shè)計(jì)潛伏式自動(dòng)導(dǎo)引車的設(shè)計(jì)要求(1)本設(shè)計(jì)中的潛伏式自動(dòng)導(dǎo)引車主要用于制造工廠或物流園的貨物的輸

29、送、牽引拆裝、流通、運(yùn)輸?shù)取?2)本設(shè)計(jì)之前綜合考慮，該潛伏式自動(dòng)引導(dǎo)車應(yīng)該具有以下功能：產(chǎn)品 加工生產(chǎn)成本低，質(zhì)量安全穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，使用便捷，方便搬運(yùn) 移動(dòng)；(3)本設(shè)計(jì)從車體框架結(jié)構(gòu)的主框架和副框架、升降牽引裝置、運(yùn)動(dòng)控制 和驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)四個(gè)方面著手進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析及計(jì)算闡述。潛伏式自動(dòng)導(dǎo)引車的設(shè)計(jì)概述本設(shè)計(jì)中自動(dòng)導(dǎo)引車由車體主框架、車體副框架、蓄電池、充電裝置、運(yùn)動(dòng) 定位系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、升降牽引結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)控制裝置等組成。本設(shè)計(jì)中的自動(dòng)導(dǎo) 引車，主體結(jié)構(gòu)由車體框架組成，而車體框架又可以分為主框架和副框架兩部分，車體主框架是由厚度為5mm 勺鋼板通過機(jī)器人焊接工作站焊接而成，

30、焊接火 具保證了其加工定位精度和焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，副框架主要安裝有萬(wàn)向輪，和驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)同樣十分關(guān)節(jié)，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)都是自動(dòng)牽引車的運(yùn)動(dòng)部件， 直接影 響了小車運(yùn)動(dòng)的定位精度。車體的內(nèi)部還安裝有運(yùn)動(dòng)控制模塊，包括西門子 PLC-200系列的CPU運(yùn)動(dòng)定位模塊，通訊模塊，模擬量輸出模塊等等，車體的 前端還安裝有控制面板，包括人機(jī)界面觸摸屏，報(bào)警三色燈，啟動(dòng)按鈕，急停按 鈕，空氣開關(guān)，PBSB撞傳感器和自動(dòng)感應(yīng)撞擊的防撞條。驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)本篇論文中的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)固定外殼、 直線軸承模塊、預(yù)緊螺母、支撐直 桿、減震彈簧、車體框架連接板、車體框架固定板、行走輪固定軸、行走輪限位 擋板、行走輪、驅(qū)動(dòng)

31、機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)基座固定板、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)基座、自動(dòng)導(dǎo) 航傳感器、自動(dòng)導(dǎo)航傳感器安裝板等結(jié)構(gòu)組成。12 / 35該機(jī)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)固定外殼為2mnd5度的45鋼板折彎而成，連接處通過焊接的方 式連接起來，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)分別安裝在固定外殼的左右兩邊的內(nèi)側(cè)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)基座與兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的另一側(cè)固定連接好， 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)基座固定板安裝到驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)基座的頂部，直線軸承模塊同樣也安裝到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)基座的軸承安裝孔內(nèi)，且整個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的支撐立桿安裝到直線軸承模塊內(nèi)部，保證上下同心安裝。驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的避震機(jī)構(gòu)包括有 ：預(yù)緊螺母、支撐立軸、車體框架連接板、車體框 架固定板、直線軸承模塊和減震彈簧；其中，支撐立軸安裝在直線軸承的中

32、間， 保證其同心度，支撐立軸的上端安裝預(yù)緊螺母用于避震， 下端與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)基座連 接固定，支撐立軸和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)基座通過一根圓柱銷軸鏈接固定，減震彈簧被壓縮安裝于車體框架連接板和車體框架固定板之間，起到整個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)避震的目的。該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，避震效果好，且行走輪的高度低，保證了整個(gè)自動(dòng)牽 引車行走的穩(wěn)定性。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的設(shè)計(jì)選型這里我們按500KG的搬運(yùn)重量進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)的設(shè)計(jì)選型。在本設(shè)計(jì)中我們?cè)O(shè) 定搬運(yùn)小車的最大牽引線速度 V為35m/min。根據(jù)公式N = V/ 兀D式中：N驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)過減速箱后的轉(zhuǎn)速循跡搬運(yùn)小車的牽引線速度13 / 35驅(qū)動(dòng)輪的直徑已知驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì)直徑為150mm計(jì)算得到驅(qū)

33、動(dòng)電機(jī)經(jīng)過減速箱后的轉(zhuǎn)速:N=35*1000/ （兀 *150） =74.27r/min0.2 ,從三維設(shè)計(jì)圖中計(jì)500kG0.2 ,從三維設(shè)計(jì)圖中計(jì)500kG計(jì)算，得到：整個(gè)循跡搬運(yùn)小車在輸送過程中與地面的滾動(dòng)摩擦力f=0.2*700*10=1400N整個(gè)循跡搬運(yùn)小車在輸送過程中與地面的滾動(dòng)摩擦力f=0.2*700*10=1400N我們這里的循跡搬運(yùn)小車以勻速運(yùn)動(dòng)的方式運(yùn)動(dòng)時(shí)單個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的牽引力F=1/2*f=700N計(jì)算可以得到:驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)過減速箱后的輸出扭矩 M=F*R=70X 75/1000=52.5N.M根據(jù)公式M=955(X根據(jù)公式M=955(XP ,w /n式中：M電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速箱

34、后的輸出扭矩Pw電動(dòng)機(jī)的主軸輸出功率電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速箱后的輸出轉(zhuǎn)速計(jì)算得到:電動(dòng)機(jī)的理論主軸功率Pw =52.5*74.27/9550=0.4083 KW 0. 4KW電動(dòng)機(jī)所需的功率:Pm旦式中:P式中:Pw 輸送機(jī)理論主軸功率傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)效率，取 0.95Pm電動(dòng)機(jī)功率一一一,一一，一P 0 4計(jì)算得到驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 Pm kW0. 42kW0. 95由于本設(shè)計(jì)中整個(gè)系統(tǒng)選用的電壓為直流， 我們可以選擇使用直流伺服電機(jī);14 / 35我們這里選用直流無刷伺服電機(jī)，選用上海步科的低壓伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)：小慣量DC48V電機(jī)額定功率0.75KW額定轉(zhuǎn)速3000r/min ,額定轉(zhuǎn)矩2.39

35、N.m,伺服電機(jī)型號(hào) SMC80S-0075-30AAK-3DKH從伺服電機(jī)的產(chǎn)品手冊(cè)上查到標(biāo)準(zhǔn)馬達(dá)規(guī)范表，見下表伺服電機(jī)型號(hào)SMC60S-0020-30AoK-3DKHSMC60S-0040-30AoK-3DKHSMC80S-0040-30AoK-3DKHSMC80S-0075-30AoK-3DKH適配驅(qū)動(dòng)FD123-LA-000,FD123-CA-000,FD123-CC-000,FD123-EA-000FD133-LA-000,FD133-CA-000,FD133-CC-000,FD133-EA-000直流母線電壓UDC48484848連續(xù)特性額定功率Pn(W)200400400750額

36、定轉(zhuǎn)矩Tn(Nm)0.641.271.272.39額定轉(zhuǎn)速nN(rpm)3000300030003000額定電流In(A)4.6109.621.5瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)矩Tm(Nm)1.923.813.817.17瞬時(shí)最大電流Im(A)13.8252464.5連續(xù)靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Ts(Nm)0.71.41.42.63連續(xù)靜態(tài)電流Is(A)5.061110.623.7線-線電阻RL ()1.10.420.220.1線-線電感LL(mH)2.40.7910.462.181.884.554.615 / 35電氣時(shí)間常數(shù) （ms）機(jī)械時(shí)間常數(shù)（ms）3.221.841.651.79反電勢(shì)常數(shù)Ke （V/krpm ）988

37、6.7轉(zhuǎn)矩常數(shù)Kt N Nm/A )0.1490.132320.132320.111轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm (Kg.cm2)0.3750.4430.761.260.375（帶抱閘）0.447（帶抱閘）0.77 （帶抱閘）1.27 （帶抱閘）抱閘保持扭矩T （Nm）1.31.33.23.2極對(duì)數(shù)3333許 du/dt ( KV/ 科 S)8888絕緣等級(jí)FFFF軸承徑向力F（N）180180180335軸承軸向力F（N）909090167.5重量G(Kg)1.11.62.22.91.6 （帶抱閘）2.1 （帶抱閘）2.8 （帶抱閘）3.5機(jī)身長(zhǎng)L（mm）114 1.5140 1.5123 1.5149 1

38、.5155 1.5（帶抱閘）181 1.5（帶抱閘）166 1.5（帶抱閘）192 1.5 （帶抱閘）位置反饋裝置2500ppr光電式編碼器（增量式）冷卻力式全封閉，自冷卻防護(hù)等級(jí)IP65,軸端 IP54使用環(huán)境溫度-20-40 C濕度90%RH以下（無凝露）環(huán)境遠(yuǎn)離腐蝕，可燃性氣體，油滴，灰塵海拔10004000m,每升高100m,功率卜降1.5%抗震等級(jí)2、，一，2X向24.5m/s，丫軸方向最大49m/S參考標(biāo)準(zhǔn) C 34-14（1986）16 / 35表2-2 SMC系列伺服電機(jī)技術(shù)參數(shù)SMC80S-0075-30AAK-3DKH驅(qū)動(dòng)電機(jī)減速機(jī)的設(shè)計(jì)選型已知驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速n1為30

39、00 r/min ,驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)過減速箱后的轉(zhuǎn)速 n2為74.27r/min ,計(jì)算傳動(dòng)比：ni i n 2i=3000/74.27=40.39 =40已知選定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)為 SMC80S-0075-30AAK-3DK叫工作額定功率為 0.75W,額定轉(zhuǎn)速n為3000r/min,且轉(zhuǎn)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為74.27r/min ,如果我們直接 通過減速器減速則減速器總傳動(dòng)比為 40。如果我們只選用減速器減速，那么傳動(dòng)比 i=40就必須通過很多級(jí)減速才可 以實(shí)現(xiàn)，考慮到潛伏式自動(dòng)牽引車的設(shè)計(jì)要求：結(jié)構(gòu)安裝簡(jiǎn)單，自身重量輕，因 此減速器的體積也需要盡可能的小，所以本設(shè)計(jì)中采用電機(jī)自帶減速器的方式先 來降低電機(jī)

40、自身輸出轉(zhuǎn)速。齒輪減速器為行走電機(jī)與鏈傳動(dòng)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置， 它通過降低轉(zhuǎn)速和 增大轉(zhuǎn)矩來滿足實(shí)際工況的需求。 減速器的類型有很多，按照傳動(dòng)方式的不同可17 / 35以分為齒輪減速器，蝸輪蝸桿減速器和行星減速器；按照傳動(dòng)的級(jí)數(shù)可以分為單 級(jí)和多級(jí)減速器。我們已知本設(shè)計(jì)中的齒輪減速器的減速比為1。通常情況下單級(jí)齒輪減速器的傳動(dòng)比i 170本設(shè)計(jì)中的齒輪副的工作環(huán)境 為封閉的減速箱內(nèi)，且齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速較高，因此選定小齒輪的齒數(shù)Z1為20。我們這里選用湖北行星傳動(dòng)設(shè)備有限公司的精密行星減速機(jī)， 由于我們的 驅(qū)動(dòng)方式為L(zhǎng)型輸出方式，所以我們這里選用他們的 ZJPX系列的精密行星減速 機(jī)。該減速

41、機(jī)主要性能：.采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，輸出力矩比直傘齒輪高 30%噪音更低；.轉(zhuǎn)動(dòng)體經(jīng)動(dòng)平衡校正確保運(yùn)行更平穩(wěn)；.適配任何伺服電機(jī)，輸入，輸出模塊組合，可進(jìn)行特殊連接設(shè)計(jì)，安裝 簡(jiǎn)便可靠；.維護(hù)簡(jiǎn)單，在壽命期間無需要換潤(rùn)滑油脂。ZJPX行星減速機(jī)技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品型 號(hào)ZJPX65ZJPX85ZJPX115ZJPX142減速比級(jí)數(shù)額定輸 出扭矩13.5399830831級(jí)298020560042465137425518 / 35%15378627281542110335122級(jí)349023067516349023067520297115546025349023067532297115540040174

42、295305641954142422603級(jí)441102969008044110296900100441102969001204411029690016038901955852004411029690025638901953853202252122395512故障停 止轉(zhuǎn)矩52倍額定輸出轉(zhuǎn)矩產(chǎn)品型號(hào)ZJPX65ZJPX85ZJPX115ZJPX142單位級(jí)數(shù)取大徑向 力1550305543309480N最大軸向 力1220233033006800N滿載效率95%1級(jí)932級(jí)903級(jí)平均壽命20000h重量3.36.716.537.01級(jí)19 / 353.77.518.243.0Kg2級(jí)4.27

43、.518.540.03級(jí)從減速機(jī)的產(chǎn)品手冊(cè)上查到，已知驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)過減速箱后的輸出扭矩為 90N.M我們這里選用2級(jí)減速比40的減速機(jī)型號(hào)ZJPX1153.3.3減速箱齒輪的靜力及接觸的有限元分析分析直齒輪的應(yīng)力分布圖，我們可以得出直齒輪在進(jìn)入或退出嚙合時(shí)，因?yàn)橹饼X輪的彈性形變將發(fā)生干涉和沖擊，直齒輪的齒頂、齒根和端面邊緣都會(huì)發(fā)生 應(yīng)力集中，這些應(yīng)力集中很容易造成直齒輪失效， 因此分析直齒輪受力，避免應(yīng) 力集中可以有效地提高直齒輪的使用時(shí)間。從主動(dòng)齒輪的接觸應(yīng)力圖中可以看出， 主動(dòng)齒輪齒根圓處的應(yīng)力大小在 70MPa到100MPa區(qū)間內(nèi)，齒輪齒形表面的應(yīng)力分布有逐漸增大的態(tài)勢(shì)，其大小為14024

44、5MPa,而齒形表面及齒槽表面分布其應(yīng)力值逐漸降低到35MPa左右，主動(dòng)齒輪的最大應(yīng)力出現(xiàn)在加載的齒形嚙合部分的齒頂附近處，大小為316MPa。 Max2上IO加8一 24593七8.L7567e8 1.054e8I 7*68/1732.2 Min圖2.4主動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力分布圖從齒輪副接觸應(yīng)力圖中可以看出， 從動(dòng)齒輪的應(yīng)力分布方式與主動(dòng)齒輪基本相 似。從動(dòng)齒輪的齒根圓處的應(yīng)力值在 274MPa到366MPa之間的范圍，齒形表 面的應(yīng)力分布逐漸加大，附近的應(yīng)力其值為457549MPa,而齒形表面及齒根表面的應(yīng)力分布，其應(yīng)力值逐漸降低到91183MPa左右，與主動(dòng)齒輪的應(yīng)力20 / 35分布相似，

45、齒形嚙合處附近接近齒頂輪廓處的應(yīng)力較大， 從動(dòng)齒輪該處為最大應(yīng) 力點(diǎn)，而從動(dòng)齒輪上該位置的應(yīng)力最大值約為824MPa。8.2417efi Max7.326e8 6第儂$4,5T87t831653eP2.7472e81 船15M n57 丸 7143J03 Min圖2.5齒輪副接觸應(yīng)力分布圖根據(jù)以上分析可以得到結(jié)論：齒輪運(yùn)動(dòng)副中的危險(xiǎn)應(yīng)力集中位置，我們?cè)趯?shí)際 的齒輪生產(chǎn)加工工藝中可以作為技術(shù)依照， 為了后面使用過程中增加齒輪的耐久 性和穩(wěn)定性，需要在齒輪制造生產(chǎn)和熱處理工藝加工的過程中做特殊的表面熱處 理。升降牽引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)目前常見的自動(dòng)牽引車的牽引方式分為很多種， 常見的以背馱式，叉車式和 潛

46、伏式居多。本設(shè)計(jì)中采用運(yùn)動(dòng)占地最小的潛伏式作為牽引方式，其基本工作原理：自動(dòng)牽引車通過上位程序的設(shè)定運(yùn)動(dòng)到指定臺(tái)車的正下方，讀取臺(tái)車底部二維碼的信息確認(rèn)臺(tái)車無誤后，將牽引裝置升起，此時(shí)臺(tái)車已經(jīng)與牽引小車合二為 一，鉤在一起，這時(shí)再按照事先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡將臺(tái)車一起移動(dòng)到指定的地點(diǎn)。升降牽引結(jié)構(gòu)安裝在整個(gè)小車的車體框架的正中間。 該機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件是一 個(gè)可以自由升降的直桿，當(dāng)我們需要牽引臺(tái)車的時(shí)候，讓直桿升起，此時(shí)直桿便 鉤住了臺(tái)車，牽引車運(yùn)動(dòng)則臺(tái)車一起跟著運(yùn)動(dòng)。當(dāng)我們需要臺(tái)車與牽引車分離的 時(shí)候，讓直桿下降，此時(shí)直桿便與臺(tái)車分離，牽引小車又可以自由行走去下個(gè)工21 / 35位的臺(tái)車為待命本篇論文

47、中的升降牽引機(jī)構(gòu)包括升降機(jī)構(gòu)固定外殼、升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)、直桿、 直桿連接板、直線軸承模塊、凸輪組件、壓縮彈簧、彈簧導(dǎo)向軸、直桿連接板導(dǎo) 向柱和升降機(jī)構(gòu)總固定板，升降牽引機(jī)構(gòu)通過升降機(jī)構(gòu)總固定板和整個(gè)牽引車的 車體框架連接固定好，升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在升降機(jī)構(gòu)固定外殼的左邊外側(cè)，同樣在升降機(jī)構(gòu)固定外殼的底部焊接預(yù)埋有一根彈簧導(dǎo)向軸，直線軸承模塊固定到機(jī) 構(gòu)總固定板的反面，且保證直線軸承模塊與彈簧導(dǎo)向軸的同心度， 直桿安裝于直 線軸承模塊的孔內(nèi)，直桿連接板安裝到直線軸承模塊的底部，且與直桿固定牢固， 直桿的內(nèi)空結(jié)構(gòu)，底部可以容納放置壓縮彈簧，而壓縮彈簧又套于彈簧導(dǎo)向軸中， 彈簧底部與結(jié)構(gòu)固定外殼底部焊接固

48、定好， 彈簧上部與直桿連接固定，升降驅(qū)動(dòng) 電機(jī)的輸出軸安裝有凸輪組件，而凸輪的外沿正好壓在直桿連接板的上表面， 在 固定升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)的一側(cè)還安裝有兩個(gè)極限位置開關(guān)，上極限位置開關(guān)安裝在開降驅(qū)動(dòng)電機(jī)的上端，下極限位置開關(guān)安裝在升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)的下端， 凸輪組件跟隨 者升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中觸發(fā)上極限位置開關(guān)和下極限位 置開關(guān)，機(jī)構(gòu)固定外殼的右邊內(nèi)側(cè)還安裝固定有直桿連接板導(dǎo)向柱，保證直桿連接板能夠上下升降順暢。22 / 35升降牽引裝置設(shè)計(jì)參數(shù)：升降桿直徑：35mm電機(jī)參數(shù)：DC24W：流永磁電機(jī) 功率30W 最大轉(zhuǎn)速2500r/min工作電壓：9-30V;邏輯電平：高電平 3.3-

49、30V,低電平0V;牽引力：500KG升降范圍：0-50mm升降保護(hù)：升降限位開關(guān)保護(hù)，防止電機(jī)燒壞升降速度：速度25mm/工作濕度：10-90% RH工作溫度：-25 C - +85 C ；防護(hù)等級(jí)：IP-67;外殼材質(zhì)：普通碳鋼因?yàn)樵摍C(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件是一個(gè)可以自由升降的直桿，因此需要對(duì)其進(jìn)行有限元的分析，經(jīng)過之前的計(jì)算可以得到本設(shè)計(jì)中物流臺(tái)車作用于該直桿的作用力為 1000N1分析直桿的應(yīng)力分布圖，我們可以看到直桿受到應(yīng)力最大的位置，應(yīng)力最大值的 地方位于和直線軸承模塊接觸的最底部。因?yàn)橹睏U的彈性形變將發(fā)生干涉和沖擊， 直桿的底部接觸邊緣都會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中，這些應(yīng)力集中很容易造成直桿失效，因

50、此分析直桿受力，避免應(yīng)力集中可以有效地提高直桿的使用時(shí)間。直桿材料選定為 Q235A查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),可以得到在常溫條件下， Q235A 的屈服強(qiáng)度6=235MPa,從應(yīng)力分布圖中可以看到應(yīng)力最大值為 12.24MPa1gH廿LlOhiM?.raiMM-K3MC-4M1ml小H料差速運(yùn)動(dòng)自動(dòng)導(dǎo)引車的設(shè)計(jì)參數(shù)牽引方式：潛伏牽引式24 / 35導(dǎo)引方式：磁導(dǎo)航行走方向：前進(jìn)行走驅(qū)動(dòng)方式：雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)前進(jìn)速度：最大速度35m/min負(fù)載能力：1000KG最小轉(zhuǎn)彎半徑：700mm直線導(dǎo)引精度： 10mm停止精度： 10mm驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)：DC無刷電機(jī) 功率200W控制方式：PLC控制蓄電池：DC24V 75

51、AH （2 組）1. AGV、車的額定載重量自動(dòng)導(dǎo)引車牽引的最大貨物重量。我們?nèi)粘Ｊ褂玫拇蟛糠肿詣?dòng)導(dǎo)引車的載重范圍在50KG-1000KG其中以中小型噸位居多，本設(shè)計(jì)中的自動(dòng)導(dǎo)引車用于 物流園區(qū)的貨物輸送，倉(cāng)儲(chǔ)流通等實(shí)際需要的功能，因此載重的貨物不會(huì)很 輕，這里我們?nèi)?000KG乍為本設(shè)計(jì)的額定載重量。2.物流貨車的分類物流貨車可以分為網(wǎng)絡(luò)狀物流貨車， 雙面型物流貨車，鋼板型物流貨車三大 類，其中網(wǎng)絡(luò)狀物流貨車自身重量相對(duì)其他兩種物流貨車要輕得多，且機(jī)動(dòng)性高，因此在物流行業(yè)中應(yīng)用的最為廣泛。市場(chǎng)上常見的網(wǎng)絡(luò)狀物流貨車的規(guī)格 （HX W XL）為1700X 900 X 750 （mr最大承載重量

52、為500KG該貨車的底部還安裝有 兩個(gè)定向輪和兩個(gè)萬(wàn)向輪，且兩個(gè)萬(wàn)向輪帶腳剎，方便貨車定位。四個(gè)底腳輪均 采用6寸聚氨酯橡膠輪，離地高度195mm為了方便自動(dòng)導(dǎo)引車自動(dòng)牽引物流貨 車，我們這里設(shè)計(jì)貨車的時(shí)候?qū)⑵錂C(jī)架加高 100mm也就是貨車的機(jī)架的最低面 離地高度295mm潛伏式自動(dòng)導(dǎo)引車的三維圖如下圖：25 / 35自動(dòng)導(dǎo)引車車體框架的設(shè)計(jì)AGV小車的車體尺寸的設(shè)計(jì)自動(dòng)導(dǎo)引車的車體尺寸是指車體的最大的長(zhǎng)寬高的外形尺寸，該尺寸與所承 載的貨物的尺寸和物流園區(qū)的物流輸送通道寬度有關(guān)。由于自動(dòng)導(dǎo)引車有時(shí)需要 轉(zhuǎn)向或道路分叉等情況，所以我們還需要考慮到自動(dòng)導(dǎo)引車的最小轉(zhuǎn)彎半徑，其概念是指自動(dòng)導(dǎo)引車在

53、空載低速行走的過程中，以最大的偏轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)向，小車瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心與縱向中心線的距離，它是確定自動(dòng)導(dǎo)引車轉(zhuǎn)彎半徑所需最大空間的 重要參數(shù)。也是車體尺寸設(shè)計(jì)時(shí)的重要考慮因素。(1)自動(dòng)導(dǎo)引車高度的設(shè)計(jì)已知貨車的機(jī)架的最低面離地高度為 295mm再考慮到升降牽引裝置中的升 降桿升降高度范圍在050mm且升降桿升起后與物流貨車連為一起，并超過了 貨車機(jī)架的最低面，因此自動(dòng)導(dǎo)引車的總高度必須不能高于345mm我們這里設(shè)計(jì)自動(dòng)導(dǎo)引車的總高度為327mm(2)自動(dòng)導(dǎo)引車寬度的設(shè)計(jì)已知貨車的機(jī)架寬度為900mm由于貨車機(jī)架的底部安裝有四個(gè)地腳輪，且 尺寸為6寸大小，地腳輪直徑25.4X6=150mm物流貨車在運(yùn)輸

54、過程中四個(gè)地腳 輪有時(shí)直行有時(shí)轉(zhuǎn)彎，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)自動(dòng)導(dǎo)引車寬度的時(shí)候就需要考慮到地腳 輪運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)范圍，單個(gè)地腳輪的活動(dòng)范圍為150mm且貨車底部前后左右各安裝有一個(gè)地腳輪，因此貨車底部的實(shí)際內(nèi)空只有600mm(地腳輪沿著貨車的四個(gè)邊角安裝)，且需要保證自動(dòng)導(dǎo)引車能夠自由的進(jìn)出到物流貨車的底部，因此我 們這里設(shè)計(jì)自動(dòng)導(dǎo)引車的總寬度為 520mm(3)自動(dòng)導(dǎo)引車長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)26 / 35已知貨車的機(jī)架長(zhǎng)度為900mm,根據(jù)自動(dòng)導(dǎo)引車功能的設(shè)計(jì)布局，我們需 要在車體的前端安裝防護(hù)裝置，即防障礙傳感器，同時(shí)在車體的尾部則放置有兩 塊蓄電池模塊，用于給自動(dòng)導(dǎo)引車提供運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力電源。自動(dòng)導(dǎo)引車的人機(jī)界面

55、、 無線通訊模塊、啟動(dòng)按鈕、急停按鈕等控制元器件部分也安裝在車體的正前端， 從人機(jī)工程學(xué)的角度考慮，我們需要將牽引車的長(zhǎng)度加長(zhǎng)，并超過機(jī)架的長(zhǎng)度 9000mm這里我們?cè)倏紤]到牽引車驅(qū)動(dòng)模塊、PLC控制單元的安裝等部件的尺寸 大小，我們我們這里設(shè)計(jì)自動(dòng)導(dǎo)引車的總長(zhǎng)度為1235mm依據(jù)上面的分析和計(jì)算我們可以得到要使自動(dòng)牽引車能夠滿足制造加工車 間和大型物流倉(cāng)庫(kù)運(yùn)輸臺(tái)車的實(shí)際需要，將整個(gè)潛伏式自動(dòng)牽引車的外形尺寸設(shè) 計(jì)為 L1235XW520 H327 （mm （長(zhǎng)X寬X高）。主框架的設(shè)計(jì)本篇論文中的車體主框架包括，車身本體，電箱固定板、驅(qū)動(dòng)單元固定板、 電池倉(cāng)、后腳輪安裝板、前腳輪安裝板、防撞觸

56、邊安裝板、前焊接板、后焊接板， 以上這些部件通過安裝在固定在機(jī)器人焊接工作站上的焊接夾具焊接固定到一 起，焊接夾具可以很好保證車體主框架的結(jié)構(gòu)的焊接精度和焊接強(qiáng)度，且這些零件都是采用的厚度為5mm勺45鋼板，整體焊接的結(jié)構(gòu)保證了自動(dòng)牽引車的結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度。車身本體的正中間開有一個(gè)圓形小洞，該小孔用去安裝整個(gè)升降牽引 機(jī)構(gòu)，自動(dòng)牽引車中的喇叭安裝在電箱固定板中的圓孔內(nèi)，型號(hào)為艾智威AWS-24A F而電箱固定板的左側(cè)安放有控制電箱， 整個(gè)牽引車的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 安裝在車體中下位置的驅(qū)動(dòng)單元固定板上，兩個(gè)DC24V 75AH蓄電池安裝 固定在電池倉(cāng)的內(nèi)部，前腳輪安裝板安裝兩個(gè)萬(wàn)向輪，同樣再后腳輪安裝 板上安

57、裝兩個(gè)定向輪，在整個(gè)車體框架的前端的上部安裝有控制面板組件 等模塊，底部則安裝有自動(dòng)感應(yīng)撞擊的防撞條。27 / 35主框架尺寸外形圖副框架的設(shè)計(jì)車體副框架主要由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，萬(wàn)向輪、蓄電池和PBS防撞傳感器組成。(1)萬(wàn)向輪的設(shè)計(jì)選型材質(zhì)：輪面聚氨脂輪子直徑：75MM輪寬：38MM安裝高度：111MM底板尺寸：101*82MM板厚：5MMW度中心孔距：76*56MM安裝孔徑：最大可穿 M10螺絲(2)蓄電池的設(shè)計(jì)選型蓄電池的型號(hào)為DC24V 75AH品牌為霍克，蓄電池的外形尺寸為 L329X W172 H221 (mg (長(zhǎng)X寬X高)，兩個(gè)DC24V 75AH蓄電池安裝固 定在電池倉(cāng)的內(nèi)部。(3)

58、障礙物傳感器的設(shè)計(jì)選型28 / 35防撞傳感器選用的是PBS防撞傳感器，型號(hào)為PBS-03JN-CE通過專 用軟件向計(jì)算機(jī)內(nèi)部導(dǎo)入數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)決定了防撞傳感器的整個(gè)檢測(cè)范 圍。障礙物傳感器參數(shù)如下表：供電電 壓24VDC (18-30VDC)供電電 流250mA （100mA,照明關(guān)閉），除I/O端子電流和沖流（500mAi激光光 源紅外線LED監(jiān)測(cè)對(duì) 象和范圍300 x 300mm紙（與傳感器發(fā)射表面平行）；0.2 to 3m x 2m （原點(diǎn)是掃描中心位置），掃描角度1802種掃 描模式每個(gè)區(qū)域可單獨(dú)設(shè)置輸出輸出光電耦合/NPN開集電極輸出（30VDC 4mA,可用于設(shè)置監(jiān)測(cè)區(qū)域監(jiān)測(cè)區(qū)

59、域設(shè)置監(jiān)測(cè)區(qū)域轉(zhuǎn)換：通過輸入1,2, 3, 4來設(shè)定區(qū)域；發(fā)射停止：輸入1,2, 3, 4 同時(shí)為ON輸出響 應(yīng)時(shí)間180msec (掃描速度 1 rev./100m sec);輸入響 應(yīng)時(shí)間周期：1個(gè)掃描時(shí)間（100msec）指示燈電源（綠）：故障時(shí)閃爍；輸出 1,2,3 （黃）：燈亮表示監(jiān)測(cè)到物體連接線 長(zhǎng)1m環(huán)境照 明鹵素/汞燈：10,000lx, 日光燈：6,000lx環(huán)境溫 濕度-10 to +50 degrees C, 85%RH(無凝露)振動(dòng)雙振幅1.5mm 10 to 55Hz, 每軸2個(gè)小時(shí)29 / 35沖擊490m/s2, 10 次，X, Y, Z 方向防護(hù)等 級(jí)IP64（

60、IEC 標(biāo)準(zhǔn)）壽命5 years （電動(dòng)機(jī)壽命）材料前四：Polycarbonate, 后面：ABS約 500g車體框架結(jié)構(gòu)的焊接工藝制定車體框架焊接工藝本設(shè)計(jì)中的自動(dòng)導(dǎo)引車車體框架結(jié)構(gòu)采用自動(dòng)牽引車焊接工作站的方式焊 接，采用工裝夾具定位車體框架的各個(gè)零件，工件夾具為自動(dòng)焊接夾具，采用氣動(dòng)控制，部分特殊位置采用手動(dòng)夾鉗，整體夾緊和拆卸快捷方便，氣動(dòng)夾緊為手 動(dòng)配合夾緊保證工件裝夾時(shí)間小于工件的焊接時(shí)間。焊接工裝夾具安裝于焊接工作臺(tái)上，夾具定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)保持一致， 保證焊接零件滿足圖紙要求，并且 夾具底板采用模塊化設(shè)計(jì)；工裝夾具安裝在整塊底板上，按照要求設(shè)計(jì)的夾具采 用反變形等手段消除焊接