車輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì)11AGV車轉(zhuǎn)向總承設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 AGV車轉(zhuǎn)向總承設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱機(jī)械與汽車工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)機(jī)械 學(xué)生姓名 導(dǎo)師姓名 TOC\o"1-5"\h\z摘要 5\o"CurrentDocument"第一章緒論 7\o"CurrentDocument"1.1概述 7\o"CurrentDocument"1.2發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展前景 7\o"CurrentDocument"1.3AGV系統(tǒng)的構(gòu)成與AGV的結(jié)構(gòu) 8\o"CurrentDocument"1.3.1AGV系統(tǒng)的構(gòu)成 8\o"CurrentDocument"1.3.2AGV的結(jié)構(gòu) 9\o"CurrentDocument"第二章設(shè)計(jì)任務(wù) 11\o"CurrentDocument"2.1設(shè)計(jì)題目：AGV小車的轉(zhuǎn)向總承設(shè)計(jì) 11\o"CurrentDocument"2.2設(shè)計(jì)背景： 11\o"CurrentDocument"2.2.1題目簡(jiǎn)述 11\o"CurrentDocument"2.2.2使用狀況 11\o"CurrentDocument"2.2.3生產(chǎn)狀況 11\o"CurrentDocument"2.3設(shè)計(jì)參數(shù) 11\o"CurrentDocument"2.4設(shè)計(jì)任務(wù) 11\o"CurrentDocument"第三章AGV機(jī)械結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12\o"CurrentDocument"3.1AGV機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13\o"CurrentDocument"3.1.1車體尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13\o"CurrentDocument"3.1.2驅(qū)動(dòng)方式選擇 13\o"CurrentDocument"3.2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部件的選擇與校核 14\o"CurrentDocument"3.2.1電機(jī)的選擇與聯(lián)軸器的選用 14\o"CurrentDocument"3.2.2AGV行駛阻力的計(jì)算 14\o"CurrentDocument"3.3主減速比的選擇 16\o"CurrentDocument"3.4蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì) 17\o"CurrentDocument"3.5渦輪軸的設(shè)計(jì) 20\o"CurrentDocument"3.6后輪軸的設(shè)計(jì) 22\o"CurrentDocument"3.7蝸桿軸的設(shè)計(jì) 24\o"CurrentDocument"3.8車輪支架的設(shè)計(jì) 25\o"CurrentDocument"第四章總結(jié) 27\o"CurrentDocument"致謝 28\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 29摘要AGV全稱自動(dòng)導(dǎo)引小車(AutomaticGuidedVehiele),它是在計(jì)算機(jī)的控制下，經(jīng)磁或激光等導(dǎo)向裝置引導(dǎo)并沿程序設(shè)定路徑運(yùn)行完成作業(yè)的無人駕駛自動(dòng)小車，伺服驅(qū)動(dòng)。它為現(xiàn)代制造業(yè)、現(xiàn)代物流提供了一種高度柔性化和自動(dòng)化的運(yùn)輸方式。目前AGV小車廣泛運(yùn)用在制造業(yè)、物流倉儲(chǔ)業(yè)、汽車、造紙等行業(yè)。隨著AGV小車的發(fā)展，努力設(shè)計(jì)一個(gè)更為合理簡(jiǎn)便的操作方式的AGV小車，來適用于更多的領(lǐng)域，AGV得到進(jìn)一步的推廣。AGV是以微控制器為控制核心、蓄電池為動(dòng)力、裝有非接觸導(dǎo)引裝置的無人駕駛自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)載車，其自動(dòng)作業(yè)的基本功能是導(dǎo)向行駛、認(rèn)址停準(zhǔn)和移交載荷。作為當(dāng)代物流處理自動(dòng)化的有效手段和柔性制造系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，AGV已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，對(duì)AGV的研究也具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。本文介紹了AGV在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用情況，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題要求，運(yùn)用了最為簡(jiǎn)單的構(gòu)造模式，前輪由伺服電機(jī)、蝸桿渦輪傳動(dòng)，后輪則采用萬向輪轉(zhuǎn)動(dòng)。本文主要進(jìn)行小車的機(jī)械部分設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：AGV連桿機(jī)構(gòu)輪系結(jié)構(gòu)ABSTRACTAGVfullautomaticguidedvehicle(AutomaticGuidedVehiele),whichisunderthecontrolofacomputer,magneticorlaserguidingdeviceguidesandalongtheprogrammedpathrunningfinishhomeworkunmannedautomaticvehicle,servodrive.Itisamodernmanufacturingindustry,modernlogisticstoprovideahighlyflexibleandautomatedmeansoftransport.TheAGVdollyiswidelyusedinmanufacturing,logisticswarehousing,automotive,paperandotherindustries.WiththedevelopmentofAGVdolly,anefforttodesignamorereasonableandsimpleoperationoftheAGVcar,toapplyinmorefields,AGVfurtherpromotion.AGVisbasedonmicrocontrollerascontrolcore,batterypower,anoncontactguidancedeviceofunmannedautomaticguidedvehicle,theautomaticoperationisthebasicfunctionofguiding,recognizingtheaddresstostopandoverload.Asthevalidmeasureofcontemporarylogisticsprocessingautomationandthekeyequipmentofflexiblemanufacturesystem,AGVhasgotmoreandmoreextensiveapplication,researchonAGVhasveryimportanttheorysignificanceandthepracticalsignificance.ThispaperintroducestheAGVinthedomesticandforeigndevelopmentstatusandapplicationsituation,onthisfoundation,combiningthesubjectofgraduationdesignrequirements,usingthemostsimplestructurepatternbytheservomotor,frontwheel,rearwheelturbinewormdriving,theuniversalwheel.Themaincarmechanicalpartdesign.Keywords:AGV;Connectingrodmechanism;trainstructure第一章緒論1.1概述AGV(AutomaticGuidedVehicle) 自動(dòng)導(dǎo)引車是上世紀(jì)50年代發(fā)展起來的智能搬運(yùn)型機(jī)器人。AGV是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化物流系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，它是以電池為動(dòng)力，裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)航裝置，能夠獨(dú)立自動(dòng)尋址，并通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制，完成無人駕駛及作業(yè)的設(shè)備。自從1913年美國(guó)福特汽車公司使用有軌底盤裝配車，1954年英國(guó)采用地下埋線電磁感應(yīng)導(dǎo)向車以來，到九十年代全世界擁有AGV(AutomatedGuidedVehicles)10萬臺(tái)以上。近年來，自動(dòng)化技術(shù)呈現(xiàn)加速發(fā)展的趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)自動(dòng)化立體倉庫和自動(dòng)化柔性裝配線進(jìn)入發(fā)展與普及階段。其中，在自動(dòng)倉庫與生產(chǎn)車間之間，各工位之間，各段輸送線之間，AGV起了無可替代的重要作用，與傳統(tǒng)的傳送輥道或傳送帶相比，AGV輸送路線具有施工簡(jiǎn)單、路徑靈活，不占用空間、較好的移動(dòng)性、柔性等優(yōu)點(diǎn)。1.2發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展前景1913年，美國(guó)福特汽車公司使用有軌底盤裝配車。1953年，美國(guó)BarrettElectric制造了世界上第一臺(tái)采用埋線電磁感應(yīng)式的跟蹤路徑自動(dòng)導(dǎo)向車，也被稱作“無人駕駛牽引車”20世紀(jì)70年代中期，具有載貨功能的AGV在歐洲得到迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用，并被引入美國(guó)用于自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)和柔性裝配系統(tǒng)的物料運(yùn)輸。從80年代初開始，新的導(dǎo)向方式和技術(shù)得到更廣泛研究和開發(fā)。90年代以來，AGV從僅由大公司應(yīng)用，正向小公司單臺(tái)應(yīng)用轉(zhuǎn)變，而且其效率和效益更好。AGV按照引導(dǎo)方式不同分為：固定路徑導(dǎo)引、自由路徑導(dǎo)引等。按照移載方式不同分為：側(cè)叉式移載、叉車式移載、推挽式移載、輥道輸送機(jī)式移載、升降臺(tái)式移載、機(jī)械手式移載等.AGV是伴隨著柔性加工系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、自動(dòng)化立體倉庫而產(chǎn)生并發(fā)展起來的。日本人認(rèn)為1981年是柔性加工系統(tǒng)元年，這樣計(jì)算AGV大規(guī)模應(yīng)用的歷史也只有15至20年。但是，其發(fā)展速度是非?？斓?。1981年美國(guó)通用公司開始使用AGV，1985年AGV保有量500臺(tái)，1987年AGV保有量3000臺(tái)。資料表明歐洲40%的AGV用于汽車工業(yè)，日本15%的AGV用于汽車工業(yè)，也就是說AGV在其他行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用覺目前國(guó)內(nèi)總體看AGV的應(yīng)用剛剛開始，相當(dāng)于國(guó)外80年代初的水平。但從應(yīng)用的行業(yè)分析，分布面非常廣闊，它常用于工廠，汽車工業(yè)，飛機(jī)制造業(yè)，家用電器行業(yè)，煙草行業(yè)，機(jī)械加工，倉庫，郵電部門,地下采礦廠中進(jìn)行材料運(yùn)輸，也用于海洋和太空探索等。這說明AGV有一個(gè)潛在的廣闊市場(chǎng)。AGV從技術(shù)的發(fā)展看，主要是從國(guó)家線路向可調(diào)整線路；從簡(jiǎn)單車載單元控制向復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制；從原始的段點(diǎn)定期通訊到先進(jìn)的實(shí)時(shí)通訊等方向發(fā)展；從落后的現(xiàn)場(chǎng)控制到先進(jìn)的遠(yuǎn)程圖形監(jiān)控；從領(lǐng)域的發(fā)展看，主要是從較為集中的機(jī)械制造、加工、裝配生產(chǎn)線向廣泛的各行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)，物料搬運(yùn)，物品倉儲(chǔ)，商品配送等行業(yè)發(fā)展。自動(dòng)導(dǎo)航車開發(fā)的一個(gè)主要領(lǐng)域是導(dǎo)航和控制，導(dǎo)航的本質(zhì)就是避免迷路和與障礙物相撞成功的到達(dá)目的地?所以，自動(dòng)導(dǎo)引小車具有很大的發(fā)展前景.1.3AGV系統(tǒng)的構(gòu)成與AGV的結(jié)構(gòu)1.3.1AGV系統(tǒng)的構(gòu)成AGV一般采用輪式驅(qū)動(dòng)，具有電動(dòng)車的特征。AGV小車能在地面控制系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度下，自動(dòng)搬運(yùn)貨物，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的物料傳送。因其具有靈活性、智能化等特點(diǎn)，能夠方便地重組系統(tǒng)，達(dá)到生產(chǎn)過程中的柔性化運(yùn)輸之目的。較之傳統(tǒng)的人工或半人工的物料輸送方式，AGV系統(tǒng)大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)性，提高了工作效率，在機(jī)械、電子、紡織、卷煙、醫(yī)療、食品、造紙等行業(yè)都可以發(fā)揮作用。國(guó)外的AGV系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)用水平都比較高，應(yīng)用范圍也很廣泛。國(guó)內(nèi)的應(yīng)用相對(duì)少一些，但是在各方面的共同努力下，國(guó)內(nèi)的AGV系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平和應(yīng)用水平正在接近或趕超國(guó)際先進(jìn)水平。AGV系統(tǒng)由控制臺(tái)、通訊系統(tǒng)、地面導(dǎo)航系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、AGV和地面移載設(shè)備組成,如圖1-1所示。1-待命站1-待命站圖1-1AGV系統(tǒng)示意圖其中主控計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)AGV系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的聯(lián)系與管理，它根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的物料需求狀況向控制臺(tái)下達(dá)AGV的輸送任務(wù)。在AGV電池容量降到預(yù)定值后，充電系統(tǒng)給AGV自動(dòng)充電。地面移載設(shè)備一般采用滾道輸送機(jī)、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)等將物料從自動(dòng)化倉庫或工作現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)移載到AGV上，反之也可以將物料從AGV上移載下來并輸送到目的地。AGV、充電系統(tǒng)、地面移載設(shè)備等都可以根據(jù)實(shí)際需要及工作場(chǎng)地任意布置，這也體現(xiàn)了AGV在自動(dòng)化物流中的柔性特點(diǎn)。1.3.2AGV的結(jié)構(gòu)AGV由車載控制系統(tǒng)、車體系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、移載系統(tǒng)和安全與輔助系統(tǒng)組成。車載控制系統(tǒng)車載控制系統(tǒng)是AGV的核心部分，一般由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、操作面板及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成?計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可采用PLC、單片機(jī)及工控機(jī)等。導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)航方式不同可分為電磁導(dǎo)航、磁條導(dǎo)航、激光導(dǎo)航和慣性導(dǎo)航等不同形式?通過導(dǎo)航系統(tǒng)能使AGV確定其自身位置，并能沿正確的路徑行走。通訊系統(tǒng)是AGV和控制臺(tái)之間交換信息和命令的橋梁，由于無線電通訊具有不受障礙物阻擋的特點(diǎn)，一般在控制臺(tái)和AGV之間采用無線電通訊，而在AGV和移載設(shè)備之間為了定位精確采用光通訊?操作面板的功能主要是在AGV調(diào)試時(shí)輸入指令，并顯示有關(guān)信息，通過RS232接口和計(jì)算機(jī)相連接。AGV上的能源為蓄電池，所以AGV的動(dòng)作執(zhí)行元件一般采用直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直流伺服電機(jī)等。車體系統(tǒng)它包括底盤、車架、殼體和控制器、蓄電池安裝架等，是AGV的軀體，具有電動(dòng)車輛的結(jié)構(gòu)特征。行走系統(tǒng)它一般由驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成?形式有三輪、四輪、六輪及多輪等，三輪結(jié)構(gòu)一般采用前輪轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)，四輪或六輪一般采用雙輪驅(qū)動(dòng)、差速轉(zhuǎn)向或獨(dú)立轉(zhuǎn)向方式。移載系統(tǒng)它是用來完成作業(yè)任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在不同的任務(wù)和場(chǎng)地環(huán)境下，可以選用不同的移載系統(tǒng)，常用的有滾道式、叉車式、機(jī)械手式等。安全與輔助系統(tǒng)為了避免AGV在系統(tǒng)出故障或有人員經(jīng)過AGV工作路線時(shí)出現(xiàn)碰撞，AGV—般都帶有障礙物探測(cè)及避撞、警音、警視、緊急停止等裝置。另外，還有自動(dòng)充電等輔助裝置?？刂婆_(tái)控制臺(tái)可以采用普通的IBM-PC機(jī)，如條件惡劣時(shí)，也可采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，控制臺(tái)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接受主控計(jì)算機(jī)下達(dá)的AGV輸送任務(wù)，通過無線通訊系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各AGV的狀態(tài)信息。根據(jù)需求情況和當(dāng)前各AGV運(yùn)行情況，將調(diào)度命令傳遞給選定的AGV。AGV完成一次運(yùn)輸任務(wù)后在待命站等待下次任務(wù)。如何高效地、快速地進(jìn)行多任務(wù)和多AGV的調(diào)度，以及復(fù)雜地形的避碰等一系列問題都需要軟件來完成。由于整個(gè)系統(tǒng)中各種智能設(shè)備都有各自的屬性，因此用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的C++語言來編程是一個(gè)很好的選擇。在編程時(shí)要注意的是AGV系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，為了加快控制臺(tái)和AGV之間的無線通訊以及在此基礎(chǔ)上的AGV調(diào)度，編程中最好采用多線程的模式，使通訊和調(diào)度等各功能模塊互不影響，加快系統(tǒng)速度。通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng)一方面接受監(jiān)控系統(tǒng)的命令，及時(shí)、準(zhǔn)確地傳送給其它各相應(yīng)的子系統(tǒng)，完成監(jiān)控系統(tǒng)所指定的動(dòng)作：另一方面又接收各子系統(tǒng)的反饋信息，回送給監(jiān)控系統(tǒng)，作為監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)、管理、控制的依據(jù)。由于AGV位置不固定，且整個(gè)系統(tǒng)中設(shè)備較多，控制臺(tái)和AGV間的通訊最適宜用無線通訊的方式?？刂婆_(tái)和各AGV就組成了一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線局域網(wǎng)，在設(shè)計(jì)過程中要注意兩個(gè)問題：無線電的調(diào)制問題無線電通訊中，信號(hào)調(diào)制可以用調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式。在系統(tǒng)的工作環(huán)境中，電磁干擾較嚴(yán)重，調(diào)幅方式的信號(hào)頻率范圍大，易受干擾，而調(diào)頻信號(hào)頻率范圍很窄，很難受干擾，所以應(yīng)優(yōu)先考慮調(diào)頻方式。而且調(diào)幅方式的波特率比較低，一般都小于3200Kbit/s，調(diào)頻的波特率可以達(dá)到9600Kbit/s以上。通訊協(xié)議問題在通訊中，通訊的協(xié)議是一個(gè)重要問題。協(xié)議的制定要遵從既簡(jiǎn)潔又可靠的原則。簡(jiǎn)潔有效的協(xié)議可以減少控制器處理信號(hào)的時(shí)間，提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。導(dǎo)航系統(tǒng)第二章設(shè)計(jì)任務(wù)2.1設(shè)計(jì)題目：AGV小車的轉(zhuǎn)向總承設(shè)計(jì)2.2設(shè)計(jì)背景：2.2.1題目簡(jiǎn)述：隨著工廠自動(dòng)化程度的提高，AGV小車越來越受到人們的青睞，它本身的自動(dòng)化集成度相當(dāng)高，只需要人們輸入相關(guān)的指令，小車便可按著預(yù)定的指令行走，并且電源的充電過程都可以自動(dòng)的完成。國(guó)內(nèi)外制作設(shè)計(jì)的AGV小車的類型有很多，可用于不同的場(chǎng)合，針對(duì)不同的場(chǎng)合，設(shè)計(jì)出不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，本文所做的小車完全應(yīng)用于工廠車間的物料搬運(yùn)，工作環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，所以設(shè)計(jì)用蝸桿渦輪進(jìn)行傳動(dòng)。由渦輪帶動(dòng)前輪驅(qū)動(dòng)，后輪是萬向輪，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向。2.2.2使用狀況：室內(nèi)工作；動(dòng)力源為直流電90V伺服電機(jī)，電機(jī)雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，載荷較平穩(wěn)；使用期限為五年，每年工作200天，每天工作2小時(shí)；檢修期為三年大修。2.2.3生產(chǎn)狀況：專業(yè)機(jī)械廠制造。2.3設(shè)計(jì)參數(shù)AGV小車的長(zhǎng)度：800mmAGV小車的寬度：500mmAGV小車的行駛速度：110mm/s。2.4設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，包括動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，畫出總體機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。選取電機(jī)，計(jì)算電機(jī)所需功率。設(shè)計(jì)總體傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)主要傳動(dòng)裝置，完成總體裝配圖（A0）。設(shè)計(jì)主要零件，完成零件圖。編寫設(shè)計(jì)說明書。第三章AGV機(jī)械結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1AGV機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)AGV小車結(jié)構(gòu)示意圖3-1。小車采用兩前輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)差速轉(zhuǎn)向，兩后輪為萬向輪的四輪結(jié)構(gòu)形式。伺服電機(jī)經(jīng)減速器后通過驅(qū)動(dòng)輪提供驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)兩輪運(yùn)動(dòng)速度不同時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向。1-后輪，2-減速器，3-電瓶，4-光感應(yīng)器，5-前輪，6-單片機(jī)，7-車架，8-伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，9-伺服電機(jī)圖3-1AGV結(jié)構(gòu)示意圖1、 車架車架是整個(gè)AGV小車的機(jī)體部分，主要用于安裝輪子、光感應(yīng)器、步進(jìn)電機(jī)和減速器。車架上面安裝步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、PCD板和電瓶。對(duì)于車架的設(shè)計(jì)，要有足夠的強(qiáng)度和硬度要求，故車架材料選用鑄造鋁合金，牌號(hào)為6061。其中6061質(zhì)量比較輕，焊接性好。2、 車輪車輪采用實(shí)心橡膠輪胎。車體前面兩主動(dòng)輪為固定式驅(qū)動(dòng)輪，與輪轂式電機(jī)相連。后面兩個(gè)隨動(dòng)輪為旋轉(zhuǎn)式隨動(dòng)輪，起支承和平衡小車的作用。3、 載荷傳送裝置AGV的載荷傳送裝置為一平板，其作用為運(yùn)輸箱體類零件到指定工位。主要用來裝載箱體類零件，運(yùn)送物料等。3.1.1車體尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)車體框架是裝配AGV其他零部件的主要支撐裝置，是運(yùn)動(dòng)中的主要部件之一，主要分為主框架和副框架兩個(gè)部分。主框架為立體型框架結(jié)構(gòu)，用于安裝各種控制和通訊設(shè)備。副框架則安裝輪子、各種傳感器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，主框架和副框架用可拆卸聯(lián)接，便于安裝和拆卸，總的來說AGV車架相當(dāng)于汽車底盤，是AGV機(jī)械部分的關(guān)鍵。車架設(shè)計(jì)及工藝的合理性直接影響AGV的定位精度，

根據(jù)以上所述要求，并能更好地滿足實(shí)際任務(wù)的需要，AGV整體尺寸設(shè)計(jì)為0.8X0.5X0.6m（長(zhǎng)X寬X高）。除AGV車體以外的其他輔助系統(tǒng)的安裝直接影響著小車的驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向。AGV車體重心越低，越有利于抗傾翻。如圖3-4為車體實(shí)物外型。3.1.2驅(qū)動(dòng)方式的選擇AGV驅(qū)動(dòng)的方式大致可分成兩種，一種為兩臺(tái)電機(jī)各置于左、右兩邊，利用兩臺(tái)電機(jī)的動(dòng)作與兩輪差速的方式達(dá)到左右轉(zhuǎn)，前進(jìn)或停止，即差速型。另一種方式則類似汽車的轉(zhuǎn)向及傳動(dòng)方式，即前輪為轉(zhuǎn)向輪，后輪為驅(qū)動(dòng)輪，稱為舵輪型。前輪利用電機(jī)控制連接前輪的連桿，帶動(dòng)前輪左、右轉(zhuǎn)向，而后輪直接利用步進(jìn)電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)承載車前進(jìn)或停止?；蛲Ｖ埂D3-5差速型轉(zhuǎn)間流程圖這兩種傳動(dòng)方式有不同的控制流程，第一種利用兩個(gè)左、右電機(jī)差速轉(zhuǎn)彎，因此控制流程圖如圖3-5所示。經(jīng)由傳感器感應(yīng)地面軌道回傳轉(zhuǎn)向訊號(hào)后，馬上經(jīng)由控制系統(tǒng)判斷轉(zhuǎn)向位置，當(dāng)位置正確時(shí)承載車則繼續(xù)前進(jìn)，反之，電機(jī)即會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)向直到傳感器與地面軌道子系統(tǒng)回傳直行訊號(hào)。此種傳動(dòng)方式當(dāng)承載重量過大時(shí)，可能會(huì)因電機(jī)扭力不足無法動(dòng)作。而第二種則類似汽車轉(zhuǎn)向及傳動(dòng)方式，。本課題中我們所選的驅(qū)動(dòng)移載機(jī)構(gòu)就為差速型，即小車的后面兩輪為萬向輪，而前面兩輪分別由兩個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制.2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部件的選擇與校核AGV的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)電源、直流電動(dòng)機(jī)和減速器組成。電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)及咸速器的規(guī)格型號(hào)的確定直接決定整車的動(dòng)力性，即車輛的運(yùn)動(dòng)速度和驅(qū)動(dòng)力直接決定整車的動(dòng)力性，即車輛的運(yùn)動(dòng)速度和驅(qū)動(dòng)力。3.2.1電機(jī)的選擇及聯(lián)軸器的選用伺服電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或直線運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由環(huán)形分配器、功率驅(qū)動(dòng)裝置、步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成一個(gè)開環(huán)的定位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)接受一個(gè)電脈沖信號(hào)時(shí)，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)過一定的角度或移動(dòng)一定的直線距離，電脈沖輸入越多，電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的角度或直線位移就越多；同時(shí)，輸入電脈沖的頻率越高，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速或位移速度就越快。步進(jìn)電機(jī)控制的最大特點(diǎn)是沒有積累誤差，常用于開環(huán)控制。步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)由控制器、驅(qū)動(dòng)器及步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成，它們?nèi)咧g是相互配套的。自動(dòng)引導(dǎo)車是電動(dòng)車的一種，而電機(jī)是電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)源，出于直流電機(jī)本身具有控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，調(diào)速方便，不需逆變裝置等優(yōu)點(diǎn)，并且本課題設(shè)計(jì)的AGV不需要工作在高速大功率之上，因此，在本文仍采用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源。我們?cè)O(shè)計(jì)的AGV原理樣車載重總質(zhì)量為75kg，最高時(shí)速設(shè)定為l.llm/s，正常運(yùn)行時(shí)速設(shè)定為0.28?0.83m/s。初步選擇電機(jī)的種類為直流伺服電機(jī)，型號(hào)為130SZD，相關(guān)的參數(shù)如表3-1所示。表3-1電機(jī)相關(guān)參數(shù)表參數(shù)名稱 相關(guān)數(shù)據(jù)額定轉(zhuǎn)矩 3.3N?m額定轉(zhuǎn)速 3000r/min額定功率 l.lkwTOC\o"1-5"\h\z額定電壓 90v額定電流 15A峰值轉(zhuǎn)矩 88N?m機(jī)電時(shí)間常數(shù) 2.13ms重量 14kg電機(jī)的型號(hào)確定下來，緊接著選擇聯(lián)軸器，由于電機(jī)伸出端的最小軸的直徑為14mm，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩相對(duì)來說不算太大，我們選擇套筒式聯(lián)軸器，該聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，徑向尺寸小，能用于連接兩直徑相同的軸身，其尺寸與電機(jī)，與蝸桿軸的尺寸匹配。圖3-23.2.2AGV行駛阻力的計(jì)算AGV在水平道路上等速行駛時(shí)必須克服來自地而的滾動(dòng)阻力和來自空氣的空氣阻力。滾動(dòng)阻力以符號(hào)F表示，AGV加速行駛需要克服的阻力稱為加速阻力，以符號(hào)F表示。f j因此車輛行駛的總阻力為：工F=F+FijAGV的滾動(dòng)阻力的計(jì)算Ff二mg卩 (3.2)式中：M—滾動(dòng)阻力系數(shù)，考慮到AGV在工廠運(yùn)行，路而一般為瀝青或混凝土路面，參考有關(guān)數(shù)據(jù)可知，卩=0.018?0.020,實(shí)際取》=0.0196,設(shè)計(jì)其總質(zhì)量為m=75kg，代入公式(3.2)得滾動(dòng)阻力為：F二75x0.0196x9.8二14.4Nf加速阻力的計(jì)算設(shè)AGV從原地起步經(jīng)過的位移S=lm時(shí)，其車速達(dá)到Vt=1.0m/s則AGV的加速度為：V2—V2a二-__eu二0.5m (3.3)2S /s2故加速阻力為：F=ma=37.5NjAGV總的運(yùn)動(dòng)阻力為：2F=37.5+14.4=51.9N3.3主減速比的選擇(1)滿足驅(qū)動(dòng)能力時(shí)的主減速比計(jì)算原理樣車采用了半徑為0.08m的驅(qū)動(dòng)輪?？偟倪\(yùn)動(dòng)阻力為》F=51.9N.則總的運(yùn)動(dòng)阻力矩為：2M=0.08x51.9=4.1520(N?m)(電機(jī)的轉(zhuǎn)矩為3.3Nm，原理樣車采用兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩即為：M二1.65N?m為滿足AGV正常行駛，應(yīng)保證最小主減速比i為:minimin二4-1520i.65二2.5(2)考慮保證運(yùn)動(dòng)速度時(shí)的主減速比計(jì)算車輪半徑R=0.125m，要求的最高運(yùn)動(dòng)速度為V=1.11m/s，則車輪的轉(zhuǎn)max速應(yīng)為:n二 1000V 二36.4r/.120R?3.14 //in已知電機(jī)的轉(zhuǎn)速為n=3000r/min，最大主減速比為:i二型二83max36.4基于以上參數(shù)，確定主減速比的選擇范圍為：(3.8)i<i<i(3.8)minsmax即：2.5<i<83s根據(jù)此運(yùn)算結(jié)果，本課題選用蝸桿渦輪減速器且i=50s進(jìn)行運(yùn)動(dòng)速度的校核知道了主減速比后，我們就可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)速度的校核，確保車輛有足夠驅(qū)動(dòng)力的同時(shí)也要有較高的工作速度。如前所述車輪半徑R=0.08m，電機(jī)轉(zhuǎn)速n=3000r/min，主減速比i=50，貝U：sV=2兀Rn60..(1000i) (3.9)=4.04km;h=1.12ms雖然1.12m/s大于預(yù)期設(shè)定的速度值，但我們可以控制小車低速行駛，故可以選用該電機(jī)。進(jìn)行驅(qū)動(dòng)能力的校核車輪半徑R=0.08m，扭矩M=1.65Nm，主減速比i=50，則車輪的驅(qū)動(dòng)力矩為：D s

M二1.65x50二82.5N?m由于Mw＞工M，所以能保證車輛的正常起動(dòng)，并有一定的驅(qū)動(dòng)力儲(chǔ)備。F=51.9N。F=51.9N。電機(jī)到車輪所發(fā)出的驅(qū)動(dòng)力為:fF二1.65X5°二1031Nd0.08則加速度為：1031-51.9 —a= =13N.mm75高于最初預(yù)計(jì)的加速度，這說明設(shè)計(jì)完全能夠達(dá)到預(yù)期的加速能力。經(jīng)過上述計(jì)算和校核，確定電機(jī)的型號(hào)為130SZD, i=50,車輪半徑為0.08m,從而可以構(gòu)建原理樣車的行車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。3.4蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)1?選擇蝸桿的傳動(dòng)類型根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿(ZI)。選擇材料蝸桿要求表面硬度和耐磨性較高，故材料選用40Cr。蝸輪用灰鑄鐵HT200制造，采用金屬模鑄造。蝸桿轉(zhuǎn)速為3000r/min,取傳動(dòng)比為50,則渦輪的轉(zhuǎn)速為60r/minP取Z=1,n=0.7，則T=9.55x106—=119.375N.m2 n2按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)開式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。蝸輪輪齒因彎曲強(qiáng)度不足而失效的情況，多數(shù)發(fā)生在蝸輪齒數(shù)較多或開式傳動(dòng)中。彎曲疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)的公式為⑷m2m2d>11.53KT蝸輪使用環(huán)境：平穩(wěn)蝸輪載荷分布情況：平穩(wěn)載荷蝸輪使用系數(shù)Ka：1蝸輪動(dòng)載系數(shù)Kv：1蝸輪動(dòng)載系數(shù)Kv：1導(dǎo)程角系數(shù)Y0：0.957疲勞接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)SHmin；1.1轉(zhuǎn)速系數(shù)Zn：0.765壽命系數(shù)Zh；1.13材料彈性系數(shù)Ze：147NA0.5/mm蝸輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力OHlim：425N/mmA2蝸輪材料許用接觸應(yīng)力［OH］：334.235N/mmA2蝸輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力OFlim：190N/mmA2蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力［OF］：158.333N/mmA2彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)SFmin；1.26?渦輪材料強(qiáng)度計(jì)算蝸輪軸轉(zhuǎn)矩T2:119.375N.m蝸輪軸接觸強(qiáng)度要求:mA2d1鼻115.407mmA3模數(shù)m:2mm蝸桿分度圓直徑d1:22.4mm7?渦輪材料強(qiáng)度校核蝸輪使用環(huán)境：平穩(wěn)蝸輪載荷分布情況：平穩(wěn)載荷蝸輪使用系數(shù)Ka：1蝸輪動(dòng)載系數(shù)Kv：1蝸輪動(dòng)載系數(shù)Kv：1導(dǎo)程角系數(shù)Y0：0.957蝸輪齒面接觸強(qiáng)度OH:329.014N/mmA2，通過接觸強(qiáng)度驗(yàn)算!蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度OF:72.385N/mmA2，通過彎曲強(qiáng)度計(jì)算！8尺寸計(jì)算結(jié)果實(shí)際中心距a：63mm齒根高系數(shù)ha*:1齒根高系數(shù)c*:0.2蝸桿分度圓直徑d1：22.4mm蝸桿齒頂圓直徑da1:26.4mm蝸桿齒根圓直徑df1：17.6mm蝸輪分度圓直徑d2：100mm蝸輪變位系數(shù)x2：0.9法面模數(shù)mn：1.992mm蝸輪喉圓直徑da2：107.6mm蝸輪齒根圓直徑df2：98.8mm蝸輪齒頂圓弧半徑Ra2：9.2mm蝸輪齒根圓弧半徑Rf2：13.6mm蝸輪頂圓直徑de2：111.6mm蝸桿導(dǎo)程角Y：5.102°軸向齒形角ax：20.073°法向齒形角an：20°蝸桿軸向齒厚sx1:3.142mm蝸桿法向齒厚sn1:3.129mm蝸桿分度圓齒厚s2：4.452mm蝸桿螺紋長(zhǎng)b1$：28mm蝸輪齒寬b2W：19.8mm齒面滑動(dòng)速度vs：3.533m/s渦輪畫法如下圖所示：V-7圖3-4渦輪零件圖3.5蝸輪軸的設(shè)計(jì)m 425 34|60圖3-5渦輪軸零件圖渦輪軸在工作中既承受彎矩又承受扭矩，故屬于轉(zhuǎn)軸。渦輪輪軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T為222取渦輪蝸桿傳動(dòng)的機(jī)械效率為0.7P=0.7kwT2=119.375N.mn=59.7N.mm223?初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取A=112,于是0得d=AJ叵=25.8mmmin0n12渦輪軸上的最小直徑是安裝后輪處的最小直徑，所以取最小直徑26mm,4?軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案裝配方案是：蝸輪、套筒、深溝球軸承、軸用彈性擋圈依次從軸的左端向右安裝；右端安裝深溝球軸承、透蓋、內(nèi)輪輻、軸端擋圈從右端向左安裝。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度(1)初步選擇滾動(dòng)軸承。取深溝球軸承6206，其尺寸為dXDXT=30mmx62mmx16mm,故d=d=d=30mm。IIIIV右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)上查得6206型軸承的定位軸肩高度h=3mm,因此，取d=36mm。IV（2） 軸用彈性擋圈為標(biāo)準(zhǔn)件。其尺寸為d二30mm,故d二28.6mm,L二1.7mm。0 II II（3） 取安裝輪輻處的軸段"的直徑d二26mm。輪輻的寬度為27mm，為了使軸端擋圈可靠地壓緊輪輻，此軸段應(yīng)略短于輪輻的寬度，故取l=26mm。其余尺寸根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)可任意選取。確定了軸上的各段直徑和長(zhǎng)度如圖2-10所示。3） 軸上零件的周向定位蝸輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接。按d由手冊(cè)查得平鍵截面bxh=8mmx7mm,鍵槽長(zhǎng)川為25mm。輪輻與軸的配合為H8/h7。4） 確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為1x45°，各軸肩處的圓角半徑為R1。5.求軸上的載荷后輪軸上的受力分析2-lla）。Ll=L2=27.5mm L3=41mm1）在水平面上后輪軸的受力簡(jiǎn)圖為2-llb）。由靜力平衡方程求出支座A、B的支反力11F二F二一F二一x1263.8二631.9NNH1 NH22122三個(gè)集中力作用的截面上的彎矩分別為M二F-L1二631.9x27.5二17377.25N-mmHD NH1M二M二0HA HB由此做出軸的強(qiáng)度，彎矩，扭矩圖如下：d)e)3.6后輪軸的設(shè)計(jì)c)M丨llTn~nTTTnTrrE^_=x15.9.15圖3-646d)e)3.6后輪軸的設(shè)計(jì)c)M丨llTn~nTTTnTrrE^_=x15.9.15圖3-646j■亡_jo'弋0j32961.后輪軸采用45#鋼軸上的裝配方案：左右各用一個(gè)軸用彈性擋圈，螺母，套筒，腹板。根據(jù)軸向定位的要求確定各段的長(zhǎng)度及直徑：兩端初步確定軸承，選用6004深溝球軸承，其直徑為20mm,那么左右兩端與軸承配合處的軸頸為20mm，左端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，查表知6004軸承的定位軸肩為2.5mm,因此，右端軸頸為25mm.取安裝輪轂處的軸頸為30mm,輪轂左端采用軸肩定位,這段軸的直徑可選為36mm，這段軸長(zhǎng)定位5mm,右端采用圓螺母定位，軸的直徑選為24mm,與輪轂配合處的軸長(zhǎng)定位32mm,與其能更好的壓緊輪。軸的周向定位：左右輪輻與軸采用鍵進(jìn)行定位，選擇平鍵bXh=8X7,長(zhǎng)度大約定在28mm。5?做出軸的彎矩及扭矩圖，并作強(qiáng)度校核：LF2LF2F二F二1F二1x80.84二40.42N1222,L=L=39mm,12M=_FL=-40.42x39=—,L=L=39mm,12C 11進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面強(qiáng)度。最大負(fù)彎矩在截面C上,M=-1576.38N-mm。C兀d3W兀d3W=——323.14x303328x4x（30-4）22x30=2288.84mm3c=1576.38=0.689MPa<[c]ca2288.84 -1因此強(qiáng)度滿足。3.7蝸桿軸的設(shè)計(jì)左端與電機(jī)相連，所以，左端的軸的直徑選