喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 本科生畢業(yè)設計（論文）任務書 年 12 月 28 日至 年 05 月 21 日 題 目： 全向移動AGV機械結構設計 姓 名： 學 號： 學 院： 機械工程及自動化學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 年 級： 指導教師： （簽名） 系主任（或教研室主任）： （簽章） 設 計 （ 論 文 ） 任 務 （包括原始數據、技術要求、工作要求） 原始數據： 1、最大行駛速度1m/s 2、托盤最大舉升高度100mm 3. 托盤旋轉角度：360° 4、托盤最大承重：100kg 技術要求： 1、全向移動，使搬運過程更為流暢。 2、360度旋轉升降，適用各種復雜工況。 3、 能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。 4、 行走路線準確。自動感應前方障礙，緊急制動小于0.5m，。 工作要求： 任務執(zhí)行者必須根據任務要求嚴格執(zhí)行，同時鼓勵提出異議、有所創(chuàng)新。 1、綜合所學知識，查閱相關資料及產品樣本，掌握最新發(fā)展動態(tài)； 2、設計的產品應符合目前技術發(fā)展水平，鼓勵采用新技術、新思想； 3、小組成員應具有團隊精神，團結協(xié)作，共同完成整體任務； 4、基本任務必須獨立、按時完成設計任務。 畢業(yè)設計（論文）的主要內容 主要內容： 1、開題報告（2000字） 　1份 2、文獻綜述 1份 3、機械結構總裝配圖 A0圖1張 4、舉升裝置裝配圖 A1圖1張 5、底盤裝置裝配圖 A1圖1張 6、零件圖 折合A0圖1張 7、設計說明書 1份 8、中英文摘要 1份 進度安排： 2周：理解課題，借閱參考資料，研究制定總體方案，詳細計劃， 寫開題報告（第一周內完成）； 3周：進行機械結構的總體方案的設計，并對各個零件進行設計和校核，完成零件的選型與結構設計； 4周：進行行走系統(tǒng)的總體方案的設計，完成行走系統(tǒng)計算和裝配圖。 2周：進行舉升裝置的設計計算，完成裝置各零件圖； 2周：編寫使用說明書、設計說明書，準備答辯。 畢業(yè)設計（論文）任務更改記錄 更 改 原 因 更 改 內 容 主要參考文獻 [1] 濮良貴、紀明剛：機械設計（第七版），高等教育出版社，2001。 [2] 張利平、鄧鐘明：液壓系統(tǒng)氣壓系統(tǒng)設計手冊，機械工業(yè)出版社，1997。 [3] 官忠范：液壓傳動系統(tǒng)，機械工業(yè)出版社，1982。 [4] 黃宜、章宏甲：液壓傳動，機械工業(yè)出版社，1994。 [5] 立正吾、趙文瑜：電工手冊，安徽科學技術出版社，2002。 [6] 張世偉、朱福元：液壓系統(tǒng)的計算與結構設計，寧夏人民出版社，1987。 [7] 關肇勛、黃奕振：實用液壓回路，上?？茖W技術文獻出版社，1982。 [8] 尤紹權、范崇夏、琴美：國家標準機械制圖應用示例圖冊，中國標準出版社，1985。 [9] 孫桓、陳作模：機械原理（第六版），高等教育出版社，2001。 [10] 何存興：液壓元件，機械工業(yè)出版社，1982。 [11] 雷天覺：液壓工程手冊，機械工業(yè)出版社，1990。 [12] FLUID POWER CONTROL Edit by John F.Blackburn，Gerhard Reethof，J.Lowen Shearer 1960。 [13] Yeaple F.Fluid Power Design Handbook. 2nd Ed Revised and Expanded. New York and Basel: Marcel Dekker Inc，1990。 畢業(yè)設計（論文）開題報告 系別 機械工程系 學生學號 學生姓名 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 年 級 指導教師 題目 全向移動AGV機械結構設計 一、選題依據 AGV技術的發(fā)展國內外AGV有兩種發(fā)展模式：第一種是以歐美國家為代表的全自動AGV技術，這類技術追求AGV的自動化，幾乎完全不需要人工的干預，路徑規(guī)劃和生產流程復雜多變，能夠運用在幾乎所有的搬運場合。第二種是以日本為代表的簡易型AGV技術－－或只能稱其為AGC（Automated?Guided?Cart），該技術追求的是簡單實用，極力讓用戶在最短的時間內收回投資成本。雖然AGV在我國的研究及應用起步較晚，AGV在我國還處于初始階段，但是隨著科技化智能化的推進，在不久的將來，AGV必將進入高速發(fā)展階段。隨著科技的進步，尤其是計算機控制技術的飛速發(fā)展，AGV的智能程度也越來越高，開始往各行各業(yè)發(fā)展。AGV的發(fā)展前景一片光明。 學校教學過有關機械設計和圖紙繪制，并且該課題能夠很好將理論知識和實際設計相結合，能夠提高機械綜合素質。可以通過對本次課題加強自己的理論知識和設計水平。 二、本課題擬解決的問題 1、全向移動，使搬運過程更為流暢。 2、360度旋轉升降，適用各種復雜工況。 3、 能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。 三、解決辦法或設計方案 圖1 AGV立體結構示意圖 車架：采用四輪布置結構。自動引導小車采用四輪獨立驅動差速轉向，直流伺服電動機經過減速器后直接驅動輪胎，當四輪運動速度不同時，就可以實現差速轉向。 圖2 AGV車架示意圖 為使小車可以實現全向移動，故選用麥克納姆輪作為小車的車輪。 懸梁： 圖3 AGV二級懸架減震裝置 包括彈簧壓板、導柱、一級減震彈簧以及二級減震彈簧，兩級彈簧減震保證小車行駛的平穩(wěn)。 旋轉及升降裝置： 圖4 AGV升降旋轉裝置 圖5 回轉支承俯視圖及其截面圖 通過圓環(huán)311和第二功能圈42提高轉動和剛性支撐性能。圓環(huán)311與雙回轉支承4組合實現旋轉功能，內部回轉支承4的第一功能圈41實現絲杠的同步旋轉。相比現有的旋轉升降結構，本發(fā)明的結構簡單緊湊，多齒咬合，具有大扭矩及較大的齒輪剛性。承受扭矩大，升降旋轉的運行可靠。 四、進度安排 2周：理解課題，借閱參考資料，研究制定總體方案，詳細計劃， 寫開題報告（第一周內完成）； 3周：進行機械結構的總體方案的設計，并對各個零件進行設計和校核，完成零件的選型與結構設計； 4周：進行行走系統(tǒng)的總體方案的設計，完成行走系統(tǒng)計算和裝配圖。 2周：進行舉升裝置的設計計算，完成裝置各零件圖； 2周：編寫使用說明書、設計說明書，準備答辯。 指導 教師 意見 指導教師（簽名） 年 月 日 系主任（簽章） 年 月 日 全向移動AGV機械結構設計文獻綜述 摘要：AGV以輪式移動為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優(yōu)勢。其具有平面內三個自由度，可以沿任意方向平移和繞中心旋轉，適合工作在空間狹窄有限，對機器人機動性要求高的場合。介紹了國內外AGV的研究發(fā)展與前景。并對AGV小車的移動結構，懸架減震和旋轉升降的移載裝置作出了分析，對比了不同的全向移動車輪和幾種減震懸架之間的特點，并就課題要求，初步選定了一套設計方案。 關鍵詞：全方位移動；路徑跟蹤；傳感器 1.引言 AGV(Automated Guided Vehicles)又名無人搬運車，自動導航車，激光導航車。其顯著特點的是無人駕駛，AGV上裝備有自動導向系統(tǒng)，可以保障系統(tǒng)在不需要人工引航的情況下就能夠沿預定的路線自動行駛，將貨物或物料自動從起始點運送到目的地。AGV的另一個特點是柔性好，自動化程度高和智能化水平高，AGV的行駛路徑可以根據倉儲貨位要求、生產工藝流程等改變而靈活改變，并且運行路徑改變的費用與傳統(tǒng)的輸送帶和剛性的傳送線相比非常低廉。AGV一般配備有裝卸機構，可以與其他物流設備自動接口，實現貨物和物料裝卸與搬運全過程自動化。此外，AGV還具有清潔生產的特點，AGV依靠自帶的蓄電池提供動力，運行過程中無噪聲、無污染，可以應用在許多要求工作環(huán)境清潔的場所。 AGV技術的發(fā)展國內外AGV有兩種發(fā)展模式：第一種是以歐美國家為代表的全自動AGV技術，這類技術追求AGV的自動化，幾乎完全不需要人工的干預，路徑規(guī)劃和生產流程復雜多變，能夠運用在幾乎所有的搬運場合。這些AGV功能完善，技術先進；同時為了能夠采用模塊化設計，降低設計成本，提高批量生產的標準，歐美的AGV放棄了對外觀造型的追求，采用大部件組裝的形式進行生產；系列產品的覆蓋面廣：各種驅動模式，各種導引方式，各種移載機構應有盡有，系列產品的載重量可從50kg到60000kg（60噸）。盡管如此，由于技術和功能的限制，此類AGV的銷售價格仍然居高不下。此類產品在國內有為數不多的企業(yè)可以生產，但功能和國外的還有部分差距。? 第二種是以日本為代表的簡易型AGV技術－－或只能稱其為AGC（Automated?Guided?Cart），該技術追求的是簡單實用，極力讓用戶在最短的時間內收回投資成本，這類AGV在日本和臺灣企業(yè)應用十分廣泛，從數量上看，日本生產的大多數AGV屬于此類產品（AGC）。該類產品完全結合簡單的生產應用場合（單一的路徑，固定的流程），AGC只是用來進行搬運，并不刻意強調AGC的自動裝卸功能，在導引方面，多數只采用簡易的磁帶導引方式。由于日本的基礎工業(yè)發(fā)達，AGC生產企業(yè)能夠為其配置上幾乎簡單得不能再簡單的功能器件，使AGC的成本幾乎降到了極限。AGV在我國的研究及應用起步較晚。20世紀70年代后期,北京起重運輸機械研究所研制了三輪式AGV；80年代后期,北京機械工業(yè)自動化研究所為二汽研制了應用在立體化倉庫中的AGV；90年代,清華大學國家CIMS工程中心將從國外引進的AGV成功地應用于CIMS的實驗研究；1992年，國產AGV第一次應用于柔性生產線。沈陽新松機器人自動化股份有限公司、昆明自動化物流工程公司等是我國生產AGV比較知名的企業(yè)[1]。 AGV自動導引車是融合了電子技術和機械技術的典型機電一體化產品。隨著各種AGV新產品不斷開發(fā)，AGV自動導引車技術不斷發(fā)展，先進的傳感器、電子電力器件、光電器件、計算機、控制技術、電池技術、機構學等高新技術成果逐漸地集成到AGV新產品及其系統(tǒng)技術中去，使它的技術附加值越來越大。AGV的基本結構有車體；蓄電和充電裝置；驅動裝置；導向裝置；車上控制器；通信裝置；安全保護裝置；移載裝置。 2.總體結構方案 2.1總體布局 2.1.1方案一 圖2.1.1 AGV小車方案一 （1）車體：由車架和相應的機械裝置所組成，是的基礎部分，是其他總成部件的安裝基礎。 （2）蓄電和充電裝置：AGV常采用24V和48V直流蓄電池為動力。蓄電池供電一般應保持連續(xù)工作8小時以上的需要。 （3）驅動裝置：由車輪、減速器、制動器、驅動電機及速度控制器等部分組成，是控制AGV正常運行的裝置。其運行指令由計算機或人工控制齊發(fā)出，運行速度、方向、制動的調節(jié)分別由計算機控制。為了安全，在斷電時制動裝置能靠機械實現制動。 （4）轉向裝置：接受導引系統(tǒng)的方向信息，通過轉向裝置來實現轉向動作。 （5）車上控制器：接受控制中心的指令并執(zhí)行相應的指令，同時將本身的狀態(tài)(如位置、速度等)及時反饋給控制中心。 （6）安全保護裝置：包括對AGV本身的保護、對人或其他設備的保護等方面。 （7）移載裝置：與所搬運貨物直接接觸，實現貨物轉載的裝置[2]。 2.1.2方案二 圖2.1.2 AGV小車方案二 1- 車體；11-行走機構；3-升降旋轉裝置；61-連接部件 該倉儲AGV小車包括車體1、以及與車體1可分離式連接的貨架。具體地為，車體1的頂部與貨架的底部可分離式連接，貨架的底部設置有一抵接部，車體1的頂部設置有連接部件61，當連接部件61與抵接部的連接時，倉儲AGV小車可帶動所述貨架位移。 車體1依靠各自個麥克納姆輪的方向和速度，這些力的最終合成在任何要求的方向上產生一個合力矢量從而保證了車體1在最終的合力矢量的方向上能自由地移動，而不改變機輪自身的方向。麥克納姆輪的輪緣上斜向分布著許多小滾子，故輪子可以橫向滑移。小滾子的母線很特殊，當輪子繞著固定的輪心軸轉動時，各個小滾子的包絡線為圓柱面，所以該輪能夠連續(xù)地向前滾動。麥克納姆輪結構緊湊，運動靈活，是很成功的一種全方位輪[3]。 2.1.3方案三 圖2.1.3 AGV小車方案三 AGV輸送裝置包括:支撐框架;主傳動軸，轉動安裝在支撐框架上，左右兩端安裝有主動鏈輪;被動鏈輪，轉動安裝在支撐框架上，被動鏈輪和主動鏈輪上安裝有輸送鏈條;鏈條導軌;搭接支撐板，轉動安裝在支撐框架的前端，轉動行程中具有處于豎立狀態(tài)以讓開AGV本體上的避障傳感器的避讓工位、還具有用于搭接在立體庫的支架上或者是立體庫配合架子上的搭接工位;驅動機構，安裝在支撐框架上，用于驅動搭接支撐板轉動。搭接支撐板處于避讓工位時，不影響AGV的激光避障以及防撞避障功能，保證安全使用;處于搭接工位時，相當于形成一個橋梁，即使AGV輸送裝置與立體庫高度不—致，也可以實現托盤的轉運，避免托盤打滑[4]。 2.2移動技術 圖2.2.1 麥克納姆輪 （1）麥克納姆輪：Mecanum輪是目前應用最廣泛，技術最成熟的一種全方位輪，由輪轂和安裝在輪轂外緣上的一組鼓形混子組成。輻子與車輪軸線成一定角度，它繞車輪軸線旋轉的同時也能繞自身軸線轉動。為了保證運動的平滑性，輪子的形狀要保證車輪的側視圖為圓形。三個或三個以上的Mecanum輪通過轉速和轉向的配合可以實現全方位運動。然而，由于棍子之間存在間隙，使得車輪轉動過程中與地面的接觸點不斷變化，會造成車體的振動和打滑，影響機器人的運動精度[5]。 圖2.2.2 舵輪 （2）舵輪:舵輪主要包括驅動和轉向兩個部分，通過驅動、轉向電機分別驅動,實現舵輪本體的二自由度運動,該輪是在萬向輪以及麥輪交互設計優(yōu)化的基礎上形成的,集成了兩類輪的優(yōu)點,并克服了麥輪用于移動機器人時存在的承載能力弱、振動、打滑等缺陷，如今已經在諸如重載搬運移動機器人等方面得到廣泛的應用[6]。 2.3懸架減震 （1）該專利提供的AGV小車減震結構,包括裝配在AGV小車驅動輪上的驅動輪安裝板,其特征在于,驅動輪安裝板的正上方設置有支撐板和伸縮桿,支撐板上沿縱向設置有通孔,伸縮桿下端穿過通孔與驅動輪固定板固定相連,伸縮桿中下部沿周向設置有環(huán)形凸塊,凸塊外緣直徑大于通孔直徑,伸縮桿外部凸塊上方套設有壓縮彈簧,伸縮桿外部壓縮彈簧上方套設有壓縮螺柱,凸塊、壓縮彈簧、壓縮螺柱的外部套設有與壓縮螺柱相配合的固定螺母,固定螺母與支撐板固定連接,固定蝶母的上端設置有與壓縮螺柱相配合的背緊螺母;具有均勻調節(jié)彈簧預緊量、能夠準確控制減震間隙、預防脫磁或磁導觸地等現象發(fā)生的優(yōu)點[7]。 圖2.3.1 利用支撐板和伸縮桿的減震裝置 （2）這項專利公開的AGV小車減震機構,包括彈簧壓板、導柱、一級減震彈簧以及二級減震彈簧,所述彈簧壓板固定在小車底板上方,所述一級減震彈簧穿過小車底板,兩端分別與彈簧壓板和電機設備相抵,所述導柱的底部固定在電機設備上,頂端伸出彈簧壓板且在頂端設有彈簧固定機構,在該彈簧固定機構和彈簧壓板的上表面之間設置二級減震彈簧。一級減震彈簧可以對車體進行初期減震,滿足針對不同地面情況進行減震,在基礎減震后,由于每次減震都會引起車體共振,因此二級減震彈簧可以抵消共振造成的顛簸和影響[8]。 圖2.3.2 利用一、二級彈簧的減震裝置 2.4旋轉升降移載裝置 2.4.1潛入式AGV小車升降牽引機構 升降桿通過安裝支架固定在AGV小車頂部，升降桿一側設有動力裝置固定板，動力裝置固定板上安裝動力裝置，動力裝置連接控制器，動力裝置的輸出軸連接齒輪，升降桿下端設有與所述齒輪相配合的齒條；安裝支架上固定限位開關支架，限位開關支架上安裝光電開關，光電開關連接控制器。本實用新型公開的潛入式AGV小車升降桿結構簡單，生產制造成本低，升降桿升降靈活，方便拖掛貨架[9]。 圖2.4.1 潛入式AGV小車升降牽引機構 2.4.2AGV升降牽引機構 包括定位組件、升降組件、驅動組件以及感應組件，升降組件、驅動組件及感應組件裝設于定位組件上，升降組件與驅動組件相配合，由驅動組件帶動升降組件運行，定位組件包括安裝支架，升降組件位于安裝支架中部，驅動組件及感應組件分列于升降組件兩側；升降組件包括牽引桿，牽引桿置于升降導向套中，升降導向套固定于安裝支架上，牽引桿貫穿升降導向套兩端，牽引桿上具有限位環(huán)；驅動組件包括轉軸，轉軸與驅動電機的動力軸相連，轉軸邊緣設有凸輪軸承，凸輪軸承位于限位環(huán)上方，由凸輪軸承將限位環(huán)及牽引桿向下方擠壓，牽引桿與安裝支架之間設有頂升結構，頂升結構將限位環(huán)及牽引桿向上方頂升[10]。 圖2.4.2 AGV小車升降牽引機構 2.4.3旋轉升降裝置 圖2.4.3 升降旋轉裝置展示圖 圖2.4.4 升降旋轉裝置爆炸視圖 圖2.4.5 回轉支承俯視圖及其截面圖 31-安裝座；311-圓環(huán)；4-回轉支承；41-第一功能圈；42-第二功能圈；43-安裝圈；5-升降組件；51-絲杠；52-絲杠套；6-轉盤、61-連接部件；7-第一致動組件；8-第二致動組件。 第一致動組件，其驅動連接第一功能圈； 第二致動組件，其用于驅動轉盤轉動； 升降旋轉裝置的升降動作由第一功能圈41、升降裝置和第一致動組件7協(xié)同完成。其工作原理如下：減速電機驅動第一功能圈41(外齒圈)轉動，進而第一功能圈41(外齒圈)分別帶動絲杠51，31齒輪、傳動齒輪轉動。三組絲杠51同步轉動，實現安裝座31的升降。 安裝座31上還設置有一可活動的圓環(huán)311，該圓環(huán)311用于提高轉盤旋轉的穩(wěn)定性。同時，所述圓環(huán)311的內壁設置有連續(xù)的凸齒以形成一齒圈。所述圓環(huán)311與回轉支承42同軸心的設置在安裝座311的頂部，所述圓環(huán)311的安裝高度與第二功能圈42一致。所述轉盤6分別與圓環(huán)311和第二功能圈42連接。具體地，所述圓盤為一扁平的圓環(huán)311金屬板，以剛性連接圓環(huán)311和第二功能圈42。 所述第二致動組件8包括伺服電機組和傳動齒輪。所述伺服電機組包括減速電機和傳動齒輪組成。所述減速電機置于安裝座31的內部，其輸出軸貫穿安裝座31的頂部并與傳動齒輪連接。所述傳動齒輪與圓環(huán)311嚙合傳動。 本發(fā)明的升降旋轉裝置的旋轉動作由第二功能圈42、轉盤6和圓環(huán)311協(xié)同完成的。其工作原理如下：轉盤6上可安裝其他承載構件。減速電機驅動圓環(huán)311轉動，進而圓環(huán)311和轉盤6協(xié)同轉動第二功能圈42，進而轉動轉盤6上的承載構件。 其中，回轉支撐的結構設置、以及圓環(huán)311和第二功能圈42的組合設計，目的在于提供一種綜合載荷性能優(yōu)越的升降旋轉機構。通過圓環(huán)311和第二功能圈42提高轉動和剛性支撐性能。圓環(huán)311與雙回轉支承4組合實現旋轉功能，內部回轉支承4的第一功能圈41實現絲杠51的同步旋轉。相比現有的旋轉升降結構，本發(fā)明的結構簡單緊湊，多齒咬合，具有大扭矩及較大的齒輪剛性。承受扭矩大，升降旋轉的運行可靠[3]。 3.初步方案 圖3.1 AGV立體結構示意圖 車架：采用四輪布置結構。自動引導小車采用四輪獨立驅動差速轉向，直流伺服電動機經過減速器后直接驅動輪胎，當四輪運動速度不同時，就可以實現差速轉向。 圖3.2 AGV車架示意圖 為使小車可以實現全向移動，故選用麥克納姆輪作為小車的車輪。 懸梁： 圖3.3 AGV二級懸架減震裝置 包括彈簧壓板、導柱、一級減震彈簧以及二級減震彈簧，兩級彈簧減震保證小車行駛的平穩(wěn)。 旋轉及升降裝置： 圖3.4 AGV升降旋轉裝置 圖3.5 回轉支承俯視圖及其截面圖 通過圓環(huán)311和第二功能圈42提高轉動和剛性支撐性能。圓環(huán)311與雙回轉支承4組合實現旋轉功能，內部回轉支承4的第一功能圈41實現絲杠的同步旋轉。相比現有的旋轉升降結構，本發(fā)明的結構簡單緊湊，多齒咬合，具有大扭矩及較大的齒輪剛性。承受扭矩大，升降旋轉的運行可靠。 4.總結 從AGV的發(fā)明到現在已經有50多年的歷史，隨著應用領域的擴展和用戶要求的提出,自動引導車的種類和形式變得多種多樣。目前AGV正在朝著性能不斷提高；模塊化；多傳感器融合；高精度化；網絡化；多媒體化方向發(fā)展。AGV的發(fā)展,將會帶給制造業(yè)更多的機遇和挑戰(zhàn)。所以AGV還有待進一步的改善。 本次設計的AGV采用了四輪驅動的車架和二級彈簧減震裝置，并使用了旋轉升降的移載裝置，使其具有以下特點： 1、全向移動，使搬運過程更為流暢。 2、360度旋轉升降，適用各種復雜工況。 3、能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。 該課題能夠很好將理論知識和實際設計相結合，能夠提高機械綜合素質?？梢酝ㄟ^對本次課題加強自己的理論知識和設計水平。 參考文獻 [1]百度文庫：AGV國內外情況報告. 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Its advantages include: good reliability at work, energy saving, and high transportation efficiency, while also achieving flexibility Transportation, etc., to a certain extent, greatly improves production efficiency, and at the same time greatly improves the degree of production automation. This paper first analyzes and studies the domestic and foreign situations of the automatic guided vehicle, and also introduces the development situation. Based on these foundations, a deceleration steering with four wheels for independent driving is designed. The DC servo motor first After the reducer components, the tires are directly driven. If the movement speeds of the four wheels are not the same, the omni-directional moving AGV car with differential steering can be carried out. The main research contents introduced in this design include: The mechanical transmission mechanism of the trolley is designed to determine the type of DC servo motor. The car designed this time can run autonomously, and can also realize the control of the motion trajectory, etc., so that it can drive along the set route. Keywords: automatic guided vehicle; differential steering; omnidirectional movement; mechanical transmission; 目錄 摘 要 1 Abstract 2 第一章 緒論 5 1.1 AGV自動導引小車簡介 5 1.2國內外研究現狀及發(fā)展趨勢 5 1.3 本課題研究的主要內容 6 第二章 總體結構方案 7 2.1總體布局 7 2.1.1方案一 7 2.1.2方案二 8 2.1.3方案三 9 2.2移動技術 10 2.3懸架減震 11 2.4旋轉升降移載裝置 13 2.4.1潛入式AGV小車升降牽引機構 13 2.4.2AGV升降牽引機構 14 2.4.3旋轉升降裝置 15 2.5初步方案 19 第三章 機械部分設計 23 3.1直流伺服電動機的選擇 23 3.2聯軸器的設計 26 3.3蝸桿傳動設計 27 3.4軸的設計 30 3.4.1前輪軸的設計 30 3.4.2后輪軸的設計 32 3.5軸的結構設計 33 3.6整體結構的三維模型 38 總結 39 參考文獻 40 致謝 41 第一章 緒論 1.1 AGV自動導引小車簡介 AGV,也就是常被稱作的自動導引車，它的主要作用就是搬運物料，在對物料進行搬運工作的時候，先設置好運行的位置，小車可以在這個位置上，自動地對要搬運的貨物進行裝載，這個過程中不需要人工參與，接下來就是自動行走，把貨物接著運到先設定的指定的位置上，并且可以自動將貨物卸載，它是全自動的運輸機械。它的動力源用的是電池，可以進行自動的操縱，是屬于工業(yè)車輛。在物流的功能中，不可缺少的一個部分就是裝卸搬運，并且所發(fā)生的頻率很高，并且所需要的費用占了很大的部分。所以，所使用的運輸工具有了很大的發(fā)展空間，并且在這些工具中最廣泛地被應用的是AGV，其發(fā)展非常的快。 自動導引車它是一款簡易的移動機器人，它不但運用了聲、光、電技術，還運用了先進的計算機技術。它的結構組成同有人駕駛車差不多，但不同的就是它不用人控制，而是由車載微電腦控制。常用于自動化立體倉庫、柔性加工系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)，還有一些行業(yè)中，主要當作搬運設備。 在各個領域中，最先出現在自動搬運車，出現于一九一三年，福特汽車公司運用的一款自動搬運車，它的作用就是裝配汽車的底盤，采用這款搬運車，使裝配所用的時間大大地減短。到了一九五六年的時候，在英國出現了電磁感應導向的簡易AGVS，并于六十年代的時候傳到了美國。到了一九五九年，在日本也開始引進了AGVS技術。六十年代的時候，AGVS已不但在自動化倉庫中運用，開始在柔性加工系統(tǒng)中開始運用。到了七十年代的時候，AGV技術開始運用于生產系統(tǒng)，因此推動著AGV的快速發(fā)展。尤其后來廣泛地運用在汽車制造業(yè)當中。 而在我國，在一九七六年，第一臺型是由起重機械研究所研制成功，到了一九九一年，又研制成功了和，這兩個類型的AGV開始投入運行；在一九九三年的四月，中科院沈陽自動化研究所研制成功的一款型載重公斤的自主導引小車，并且這款小車已在沈陽工作開始試用；一九九二年的時候 ，由天津理工學院研制成功了一款運用了電纜光導的AGV。 1.2國內外研究現狀及發(fā)展趨勢 伴隨著柔性加工系統(tǒng)、、計算機集成制造系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)、自動化立體倉庫的出現，而產生了AGV，并且隨之發(fā)展。在日本，它們把一九八一年認定為是柔性加工系統(tǒng)元年，如果以這樣的時間來對AGV的應用時間進行計算，已經有了15至20年的應用歷史。雖然如此，但是它的發(fā)展速度非常的快，美國在一九八一年，開始在通用公司運用AGV，并且到了一九八五年其保有量已經達到了500臺，到了一九八七年，其保有量已經達到了3000臺。根據查閱的資料，在歐洲，在汽車工業(yè)AGV的運用量已經達到了40%，而在日本的汽車工業(yè)中，AGV的運用量已經達到了15%，因此在各個行業(yè)中，AGV已經開始在廣泛的運用。 而在我國，目前AGV的應用才開始起步，跟國外相比較，同國外的八十年代初的水平差不多。從目前所分布的行業(yè)來看，分布面還是非常的廣，已經運用于汽車工業(yè)，家用電器行業(yè)，倉庫等。也就是說AGV的未來將有一個非常好的市場前景。 從AGV的技術發(fā)展來看，控制方式已從簡單的車載單元方式，開始走向了復雜的計算機系統(tǒng)方式；通訊方式已從原來的段點定期方式，開始運用了先進的實時通訊；從剛開始的現場控制方式，開始運用了遠程圖形監(jiān)控的方式；從AGV的所運用的領域來看，剛開始只運用于機械制造、加工、裝配生產線上面，到后來慢慢地開始在各行業(yè)中廣泛的運用，在行業(yè)中對物料進行搬運，物品倉儲，還有配送等工作。 1.3 本課題研究的主要內容 這次的論文首先對自動導引小車的國內外的情況進行了分析研究，另外還介紹了發(fā)展情況，在這些基礎上面，設計出了用四輪來進行獨立驅動的減速轉向，直流伺服電動機先經過減速器部件，再對輪胎進行了直接驅動，如果四輪的運動速度不一樣的時候，就能進行差速轉向的全向移動AGV小車，這次設計中主要所介紹的研究內容包括：對小車的機械傳動機構進行設計，確定直流伺服電機的類型。這次所設計的小車它可以進行自主運行，還可以實現了運動軌跡的控制等，這樣就可以實現了沿著設定的路線進行行駛。 第二章 總體結構方案 2.1總體布局 2.1.1方案一 圖2.1.1 AGV小車方案一 （1） 車體：它的組成部件包括車架，還有機械裝置，它是小車的基礎部件，主要作用用于安裝其他總成部件。 （2） 蓄電和充電裝置：目前在小車上面，它的動力源常用的是和直流蓄電池。另外還要求，所用的蓄電池要能夠不間斷的工作到八個小時以上。 （3） 驅動裝置：它的組成部件包括車輪、驅動電機、減速器、制動器以及速度控制器等，它的主要作用就是對小車的運行進行控制。小車在工作中所發(fā)出的指令，是用的是計算機，也可能是由人工控制齊發(fā)。在工作的過程中，小車的運行方向，還有運行的速度的大小，都是由計算機來進行控制，并且實現對制動的調節(jié)。同時考慮到安全問題，在斷電的情況下，還可以由機械來進行制動。 （4） 轉向裝置：主要的作用就是當接受到導引系統(tǒng)的方向信息之后，則由其來進行轉向動作。 （5） 車上控制器：這個部件的主要作用就是接受控制中心所發(fā)出的指令，并且按照這些指令執(zhí)行，同時還要把自己的狀態(tài)反應給控制中心。 （6） 安全保護裝置：不但實現對AGV實現保護，另外還可實現對人或者對其他設備起到保護的作用。 （7） 移載裝置：它是同將要搬運的貨物進行直接接觸，并且對貨物進行轉載裝置。 2.1.2方案二 圖2.1.2 AGV小車方案二 1- 車體；11-行走機構；3-升降旋轉裝置；61-連接部件 這款的倉儲AGV小車的主要結構組成部分包括：結構圖中的標識1車體，還有與車體可以進行分離式的貨架部件。小車的結構中車體的頂部和貨架底部的連接采用的是可分離式結構，在貨架的底部有一個抵接部，而車體的頂部上面，如結構圖上的所示，有一個如標注的61連接部件，當它和貨架底部的抵接部連接的時候，小車則就可以帶著貨架發(fā)生位移的動作。 車體的自由的移動，則是由各自個麥克納姆輪的方向和速度來實現，在輪的邊緣的斜向上面，有很多的小滾子。所以輪子在工作的時候可以進行橫向的滑移。小滾子的母線比較特別，輪子繞著固定的輪心軸轉動的時候，它們的包絡線則呈現出圓柱面，使輪子才可以不斷地向前滾動。它是一款全方位輪，它的結構緊湊，運動的時候也很靈活。 2.1.3方案三 圖2.1.3 AGV小車方案三 AGV的輸送裝置的結構部分有支撐框架，并且在它的上面安裝了主傳動軸，左右兩邊安裝了主動鏈輪，被動鏈輪，在它們的上面有安裝輸送鏈條，鏈條導軌，搭接支撐板安裝在支撐框架的前邊，在進行轉動的過程中，可以呈豎立的狀態(tài)，這樣就可以避開AGV本體上的避障傳感器的避讓工位，在支撐框架上面還安裝了驅動裝置，它的主要作用就是用來驅動搭接支撐板轉動。當搭接支撐板在避讓工位的時候，那么就不會對AGV的激光避障以及防撞避障功能有任何的影響，這樣可以保證小車的安全性，如果在搭接工位的時候，那么這時候它就像是一個橋梁一樣，即使這時候小車的輸送裝置和立體庫高不一樣，同樣也可以使托盤轉運，使托盤不會發(fā)生打滑的現象。 2.2移動技術 圖2.2.1 麥克納姆輪 （1）麥克納姆輪：輪是當前用得最多的全方位輪，并且它的技術也是目前最成熟的，它的結構組成部分包括輪轂和一組鼓形混子，其中鼓形混子安裝在輪轂的外邊緣上面。并且在結構中它的輻子和車輪軸線形成了一定的角度，輻子不但可以繞著車輪的軸線做旋轉運動，同時還可以繞著自身的軸線轉動。另外輪子的側視圖呈圓形，這樣能更好地保證運動具有更好的平滑性。三個以上的輪就可以通過轉向還有轉速來進行相互的配合，以進行全方位的運動?？墒枪髯娱g是有一定的間隙，所以在轉動的過程中，它們和地面的接觸點是變化的，因此當轉動的時候，車體就會發(fā)生振動還有打滑的現象，對機器人的運動精度帶來了一定的影響。 圖2.2.2 舵輪 （2） 舵輪:它的結構組成部分有驅動和轉向，它們的驅動則是由驅動和轉向電機來實現，帶動著舵輪做二自由度運動，在優(yōu)化萬向輪和麥輪輪來產生，舵輪不但具備了它們的優(yōu)點，同時已經克服了麥輪所存在的承載能力弱、易出現打滑等現象，現在這款舵輪已經廣泛地運用搬運機器人等上面。 2.3懸架減震 （1）下圖中結構中的的減震裝置，包括驅動輪上面的驅動輪安裝板，它的特點就是在它的正上方位置上面安裝了支撐板和伸縮桿，并且在支撐板上面，順著縱向設計了通孔，在伸縮桿的下端就是經過通孔，再和驅動輪固定板固定連接在一起，在伸縮桿的中下部沿著周向，設計了環(huán)形凸塊，它的外緣直徑和通孔直徑相比較，要大些，而在伸縮桿外部的凸塊上方套上面，設計了壓縮彈簧，而在它的上方套上面還設計了壓縮螺柱。而在凸塊、壓縮彈簧、壓縮螺柱的外部套設計了同壓縮螺柱相配合的固定螺母，并且和支撐板采用了固定連接的方式，在螺母的上端設計了有和壓縮螺柱互相配合的背緊螺母?？梢詫p震間隙進行準確的控制，可以對彈簧預緊量進行均勻的調節(jié)，還可以預防脫磁等現象。 圖2.3.1 利用支撐板和伸縮桿的減震裝置 （2）下圖結構簡意圖的減震機構，它的結構組成部分有彈簧壓板、導柱，還有一二級減震彈簧，彈簧壓板在結構中是固定在小車底板的上方，結構中的一級減震彈簧則是通過小車底板，它的一端和彈簧壓板相抵，而另一端則是和電機相抵，在電機的設備上面固定的是導柱的底部，頂端伸出彈簧壓板，并且還設計了一人彈簧的固定機構，在它和彈簧壓板的上表面之間的位置上面，設計了二級減震彈簧。結構中的一維減震彈簧的作用就是對小車所工作的地面不同而實現減震作用，進行了初期減震，又因為每次減震的作用下，都會使車體出現共振的作用，所以在這里就設計了二級減震彈簧，它的主要作用就是對這些共振的顛簸和影響起到了抵消的作用。 圖2.3.2 利用一、二級彈簧的減震裝置 2.4旋轉升降移載裝置 2.4.1潛入式AGV小車升降牽引機構 這種結構的升降桿是安裝在小車的頂部位置上面，它的一側上面有動力裝置固定板，并且將動力裝置安裝在上面，而控制器則是和動力裝置連接在一起，其中結構中的齒輪和動力裝置輸出軸連接，在升降桿下端有齒條，它是同齒輪互相配合；在支架上面固定了限位開關支架，并且在它的上面安裝了光電開關，控制器部件在結構中同光電開關連接在一起。這種結構的小車升降桿結構相比較而言，不復雜，并且成本也不高，在工作時進行升降的時候，具有靈活性，同時也方便拖掛貨架。 圖2.4.1 潛入式AGV小車升降牽引機構 2.4.2AGV升降牽引機構 機構中有定位組件、驅動組件、升降組件和感應組件，其中在定位組件上面安裝了另外的三個組件，升降和驅動組件互相配合，升降組件由驅動組件來執(zhí)行，在定位組件中，它的部件有安裝支架，它的中部安裝升降組件，升降組件兩側安裝的是驅動和感應組件；升降組件中有牽引桿部件，并且這個部件則是安裝在升降導向套里面，導向套固定于安裝支架，牽引桿穿過了整個的導向套，并且它還有限位環(huán)；驅動組件中的部件轉軸同驅動電機的動力軸是連接，并且在它的邊緣上面還設計了凸輪軸承，其中凸輪軸承的位置處在限位環(huán)的上方，并且它把限位環(huán)和牽引桿向下面擠壓，在牽引桿部件和安裝支架之間的位置上面，設計了頂升裝置，使限位環(huán)和牽引桿向上方頂升。 圖2.4.2 AGV小車升降牽引機構 2.4.3旋轉升降裝置 圖2.4.3 升降旋轉裝置展示圖 圖2.4.4 升降旋轉裝置爆炸視圖 圖2.4.5 回轉支承俯視圖及其截面圖 31-安裝座；311-圓環(huán)；4-回轉支承；41-第一功能圈；42-第二功能圈；43-安裝圈；5-升降組件；51-絲杠；52-絲杠套；6-轉盤、61-連接部件；7-第一制動組件；8-第二制動組件。 結構中的第一制動組件，它的驅動是和第一功能圈連接在一起； 結構中的第二制動組件，它的主要作用就是使轉盤轉動； 結構中的升降旋轉裝置，在實現升降動作的過程中，則是由結構中的標識的41號第一功能圈，還有結構圖中所標識的7第一制動組件，以及升降裝置一起來實現。這種結構工作原理為：減速電機在工作中驅動著圖中所標識的41第一功能圈轉動，由其帶動著結構圖中的絲杠、齒輪以及傳動齒輪實現轉動動作。三組絲杠一起轉動，帶動著圖中所標識的安裝座實現升降的動作。 另外在安裝座的部件還有一個可以活動的圓環(huán)部件，它的主要作用就是使轉盤在進行旋轉的過程中，有更好的穩(wěn)定性。另外在它的內壁還有凸齒，并且呈連續(xù)狀，也就是齒圈。結構中的圓環(huán)和結構圖中所標識的回轉支承同軸心，設計在安裝座的頂部，并且圓環(huán)和圖中所標識的第二功能圈，它們的安裝高度一樣。結構中的轉盤部件和圓環(huán)以及第二功能圈，是連接在一起。結構中的圓備就是一扁平的圓環(huán)金屬板，它同圓環(huán)和第二功能圈以剛性連接。 結構圖中的第二制動組件，它的組成部件包括傳動齒輪和伺服電機組。而后者則是由傳動齒輪和減速電機組成。其中結構中的減速電機安裝在安裝座的里面，并且它的輸出軸則是將安裝機的頂部和傳動齒輪貫穿連接在一起。在進行工作的時候，傳動齒輪和圓環(huán)進行嚙合傳動。 這次結構的旋轉動作則是由圓環(huán)、第二功能圈，還有轉盤部件一起來實現。結構圖上抽轉盤部件上面還可以安裝其他承載部件。在工作中減速電機起著驅動作用，帶動著圓環(huán)轉動，并且轉盤和圓環(huán)部件一起帶動著第二功能圈一起做轉動工作，由此帶動著轉盤部件上面安裝的承載部件發(fā)生轉動運行。 另外結構中的回轉支撐部件，第二功能圈，還有結構中的圓環(huán)，它們采用了組合設計的方法，這樣能更好使所設計的升降旋轉機構具，具有更好的性能。結構中的圓環(huán)和第二功能圈，能夠由它們提高轉動和剛性支撐性能。結構中的圓環(huán)和雙回轉支承部件，由它們來實現旋轉，使第一功能圈和絲杠部件可以進行同步旋轉。相比較而言，這種結構相對來說簡單，結構也很緊湊，并且采用的是多齒咬口的形式，結構的扭矩大，并且齒輪的剛性相對來說也較大，另外它所能承受的扭矩大，并且工作旋轉時具有很好的可靠性。 2.5初步方案 圖3.1 AGV立體結構示意圖 車架：這次設計中用的是四輪布置。自動引導小車用的是四輪獨立的驅動，并且利用它們之間的差速來實現轉向的功能，結構中的直流伺服電機動機在工作的時候，先是通過減速器部件，再直接驅動著輪胎，當輪子的速度不一樣的時候，就實現了差速轉向的作用。 圖3.2 AGV車架示意圖 另外考慮了小車要進行全向的移動，所以在這里的車輪用的是麥克納姆輪。 懸梁： 圖3.3 AGV二級懸架減震裝置 這個結構中組件包括彈簧壓板、導柱，還有一二級的減震彈簧，其中小車的行駛平穩(wěn)性則是由彈簧減震來實現。 旋轉及升降裝置： 圖3.4 AGV升降旋轉裝置 圖3.5 回轉支承俯視圖及其截面圖 如何提高機械的轉動性生，還有機械的支撐的性能，在這里主要依靠的部件是結構圖中所標識的311標號的圓環(huán)部件，還有就是結構圖中所標識的42標號的第二功能圈。實現機械的旋轉功能主要依靠的是圓環(huán)，還有結構圖中所標識的4標號的雙回轉支承，由它們組合起來實現。結構圖中所標識的41標號的第一功能圈，由它來保證絲杠的同步旋轉的動作。相比較而言，這種結構相對來說簡單，結構也很緊湊，并且采用的是多齒咬口的形式，結構的扭矩大，并且齒輪的剛性相對來說也較大，另外它所能承受的扭矩大，并且工作旋轉時具有很好的可靠性。 將三輪的結構和四輪結構進行比較，就可以知道，相對來說，三輪的負載能力比較大，另外它的平穩(wěn)性也很好。在四輪結構方案中，運用的是蝸輪-蝸桿減速器及直流伺服電動機，相比較而說，這種結構成本很高，但是相對來說，傳動誤差比較小，并且在運行過程中，轉向也很靈活。綜合考慮，這次設計用的是這個方案。 第三章 機械部分設計 3.1直流伺服電動機的選擇 對于伺服電動機來說，它的主要參數是功率參數，單位是(KW)，可是在確定伺服電動機的型號的時候，并不是看功率參數，而是看下面所介紹的參數指標。 運動參數： 在這里AGV小車的行走的速度參數取100mm/s，所以，根據下面的公式，可以計算出車輪的轉速： （2-1） 電機的轉速 在這里蝸輪-蝸桿的減速比參數取 （2-2） 下面的圖是自動導引小車的受力情況圖： 圖2-3 車輪受力簡圖 根據下面的公式，可以計算出小車車架自重P ： （2-3） 根據下面的公式，可以計算出小車的載荷G： （2-4） 如上面的圖所示取坐標系OXYZ，列出平衡方程 因為小車的兩前輪，還有小車的兩后輪關于Y軸對稱，所以 ， ， （2-5） ， （2-6） 計算得 如下圖2-4所示是兩驅動后輪的受力情況分析圖： 滾動摩阻力偶矩的大小介于零與最大值之間，即 （2-7） （2-8） 在上面的公式中： δ表示的是滾動摩阻系數，查閱相關的資料知取δ=6mm 根據下面的公式，計算出牽引力F： （2-9） 圖2-4 后輪受力 圖2-5 摩擦系數 μ 牽引力 F N 重物的重力 W N 滾子直徑 D mm 傳遞效率 ? 傳動裝置減速比 1/G 1） 電機軸上的負荷力矩（） （2-10） 在這里分別取=0.7, =157.66, =0.15 2） 電機軸上的負荷慣性（） （2-11） 在上面的公式中： 表示的是車輪的轉動慣量； 表示的是蝸桿的轉動慣量； 表示的是蝸輪的轉動慣量； 表示的是蝸輪軸的轉動慣量。 3） 選擇電機 在這里依據額定轉矩和慣量所要達到的匹配要求，綜合考慮在這里用的是直流伺服電動機。 電機型號及參數： 石墨電刷 80W 所要達到的匹配條件如下： （2-12） 即 根據下面的公式，計算出慣量 ： （2-13） 在上面的公式中：表示的是伺服電動機轉子慣量 所以說所選的電機符合設計要求。 4） 快移時的加速性能 最大空載加速轉矩發(fā)生在自動導引小車攜帶工件，從靜止以階躍指令加速到伺服電機最高轉速時。這個最大空載加速轉矩就是伺服電動機的最大輸出轉矩。 （2-14） 根據下面的公式，可以計算出加速時間 ： （2-15） 上面的公式中： 機械時間常數 3.2聯軸器的設計 因為電動機軸直徑參數在這里取8mm，另外它的輸出軸還要削平一些，同蝸桿軸聯接來的軸徑參數取12mm，所以如下圖2-6所示則是結構示意圖。 圖2-6 聯軸器機構圖 在設計中的聯軸器用有是安全聯軸器，下面的公式是計算銷釘直徑d的公式。是通過剪切強度來進行計算。 （2-16） 在這次設計中，加工銷釘選用的材料用的是45鋼。查閱相關的資料可知參數分別為 45 調質 ≤200mm =637MPa =353MPa =17% Ψ=35% 硬度217～255HBS 根據下面的公式，可以計算出銷釘的許用切應力： （2-17） 在這里，查閱相關的資料可知過載限制系數k=1.6 T=0.321N?m 因此在這里選用d=5mm，滿足這次設計中的剪切強度要求。 3.3蝸桿傳動設計 1.選擇蝸桿的傳動類型 在這次設計中，綜合考慮用的是漸開線蝸桿。 2.材料的確定 在這次設計中要求蝸桿，它具有很高的耐磨性，并且它的表面硬度要求也很高，所以，在這里材料用的是40Cr。蝸輪的制作材料選用的是灰鑄鐵HT200，制造方式用的是金屬模鑄造。 3.分析蝸桿傳動的受力情況 作用在蝸輪上的轉矩T2的確定 在這里取Z=1，估取效率η=0.7,所以根據下面的公式，計算得 （2-18） 圖2-7 蝸輪-蝸桿受力分析 根據下面的公式，計算出各力的大小： （2-19） （2-20） （2-21） 4.按齒根彎曲疲勞強度進行設計 在這次設計中根據齒根彎曲疲勞強度來進行。下面的公式就是彎曲疲勞強度條件設計公式： （2-22） 載荷系數K的確定 因為工作載荷相對來說很穩(wěn)定，所以載荷分布不均系數，使用系數。因為轉速相對低，沖擊小，所以動載系數取,計算得 （2-23） 查閱相關的資料可知，蝸輪的基本許用彎曲應力 如果 3°10'48"，根據下面的公式，可以計算出蝸輪的當量齒數： （2-24） 因為，，查閱相關的資料可知齒形系數 根據下面的公式，可以計算出螺旋角系數： （2-25） 查閱相關的資料可知： 中心距參數取a=50mm 模數參數取m=1.25mm 分度圓直徑參數取 蝸桿頭數參數取 直徑系數參數取17.92 分度圓導程角參數取γ=3°11′38″ 蝸輪齒數參數取 變位系數參數取 5.蝸桿與蝸輪的主要參數與幾何尺寸 1）蝸桿 根據下面的公式，可以計算出軸向齒距： （2-26） 根據下面的公式，可以計算出齒頂圓直徑 ： （2-27） 根據下面的公式，可以計算出齒根圓直徑 ： （2-28） 根據下面的公式，可以計算出蝸桿軸向齒厚： （2-29） 2）蝸輪 根據下面的公式，可以計算出傳動比： （2-30） 根據下面的公式，可以計算出蝸輪分度圓直徑 ： （2-31） 根據下面的公式，可以計算出蝸輪喉圓直徑 ： （2-32） 根據下面的公式，可以計算出蝸輪齒根圓直徑： （2-33） 根據下面的公式，可以計算出蝸輪咽喉母圓半徑 ： （2-34） 6.精度等級公差和表面粗糙度的確定 因為這次設計的自動導引小車，它是一款精密傳動，因此在設計制造圓柱蝸桿、蝸輪的時候，它的精度等級選擇的是6級。 7.熱平衡核算 因為這次設計中的蝸輪-蝸桿傳動，屬于開式傳動，在運行的過程中所產生的熱量都是傳遞到空氣中，所以在這里不用進行熱平衡計算。 3.4軸的設計 3.4.1前輪軸的設計 在這次設計中的前輪軸，在工作中只用承受彎矩，不承受扭矩的作用，因此在這里是心軸。 圖2-8 前輪軸結構 1.計算出作用在軸上的力 下面的圖2-9是小車的前輪受力情況圖。 2.軸的結構設計 1）擬定軸上零件的裝配方案 這次設計的軸的左邊裝配的零件為滾動軸承和軸用彈性擋圈，而軸的右邊的零件：最后邊的零件裝的是左輪輻板部件，接著裝的是右輪輻板，接下來裝配的零件分別是螺母、套筒。因此這對各軸段的粗細就有了一個最初步的確定。 2）確定軸的各段直徑和長度 (1)初步確定滾動軸承。這次設計的自動導引小車，它的前輪軸在工作的過程中只受彎矩的作用，在整個過程中主要受到的是徑向力，對于所受的軸向力來說，相對來說很小，所以在這里的軸承結構用的是單列深溝球軸承。，查閱相關的資料，初步所選的型號是6004，其尺寸d×D×T,所以得。 右端滾動軸承部件的軸向定位的方式用的是軸肩。查閱相關的資料可知6004型軸承的定位軸肩高度參數在這里取h=2.5mm，所以這里取。 (2)軸上面用于安裝左右輪輻，這段的軸段Ⅵ的直徑參數在這里??；安裝輪輻的時候，它的左端的定位方式用的是軸肩，而它的右端在安裝的時候用的是螺母夾緊輪輻的方式。在這里輪輻寬度參數取34mm，因為考慮到安裝的時候能夠保證螺母端面能夠更好的壓緊在兩個輪輻上面，因此安裝輪輻的軸段要比輪輻寬度要短一點，所以在這里取。兩個輪輻在安裝的時候，它的左端的定位方位用的也是軸肩，因為軸肩高度，所以在這里取h=3mm，因此軸環(huán)處的直徑參數取。又因為軸環(huán)寬度參數b≥1.4h，因此這里取。 (3)軸上用的彈性擋圈，選用的是標準件。在這里型號確定為GB 894.1-86 20，它的尺寸參數,所以 , ,。 其他的尺寸大小，只要能夠保證兩個輪輻結合面，基本上保持對稱就可以，如圖上2-8所示，軸上各段直徑和長度的尺寸大小。 3）軸上零件的周向定位 在這次設計中兩個輪輻和軸的周向定位的方式，用的是平鍵聯接。依據dⅥ參數的大小，查閱相關的資料知平鍵截面尺寸為(GB/T 1095-1979),在對鍵槽進行加工的時候，用的是鍵槽銑刀，其長度取28mm。另外在這里考慮到使兩個輪輻和軸之間的配合，具有更好的對中性，因此在設計中它們的配合選擇的是H7/n6。滾動軸承和軸的周向定位依靠的是過度配合，在這里軸的直徑參數公差取的是j7。 4）確定軸上圓角和倒角尺寸 在這次設計中軸端倒角參數的大小取的是1×45°，另外設計中各軸肩處的圓角半徑取的是R1。 3.求軸上的載荷 先同軸的結構圖，把軸的計算簡圖繪制出來。接著再繪制出軸的彎矩圖。 圖2-9 前輪軸的載荷分析圖 4.按彎曲應力校核軸的強度 在校核計算的時候，只需要對軸上面承受最大彎矩作用的截面，進行強度校核，如上圖上面的截面C就是最大的負彎矩截面，。 下面的公式就是截面C的強度校核公式： （2-35） 查閱相關的資料可知，設計中用的45鋼調質，所以 查閱相關資料可得， （2-36） 所以這次設計的軸滿足強度要求，因此具有安全性。 3.4.2后輪軸的設計 在工作的過程中，小車的后輪軸不但受到了彎矩的作用，又受到了扭矩的作用，因此它是屬于轉軸。 圖2-10 后輪軸結構 1.計算后輪軸上的功率、轉速和轉矩 在這里取蝸輪-蝸桿傳動的效率=0.7,所以公式計算得： （2-37） 2.作用在蝸輪上的力 3.初步確定軸的最小直徑 在這次設計中，后輪軸的制造材料用的是45鋼，并且加工時要調質處理。查閱相關的資料在這里取=115，所以 （2-38） 后輪軸的最小直徑是安裝輪輻處軸的直徑。因為這次設計中的輪輻和軸用的是鍵聯結，所以。 3.5軸的結構設計 1)擬定軸上零件的裝配方案 這次設計的軸的左邊裝配的零件，先裝的是蝸輪，接著是套筒，再是深溝球軸承零件，然后是軸用彈性擋圈，而軸的右邊的零件：最右端的是深溝球軸承，依次往左，接下來是透蓋零件，內輪輻零件，然后是軸端擋圈零件。 2）確定軸的各段直徑和長度 (1)初步確定滾動軸承。這次設計的自動導引小車，它的軸承在工作中不但受到了徑向力，在工作中還受到了軸向力，所以在這里設計是用的是單列深溝球軸承，型號是6206.尺寸為，所以。 右端滾動軸承部件的軸向定位的方式用的是軸肩。查閱相關的資料可知6206型軸承的定位軸肩高度參數在這里取h=3mm，所以這里取。 (2)軸上用的彈性擋圈，選用的是標準件。在這里型號確定為GB 894.1-86 30,它的尺寸參數,所以，。 (3)軸上面用于安裝左右輪輻，這段的軸段Ⅵ的直徑參數在這里??；在這里輪輻寬度參數取27mm，因為考慮到安裝的時候能夠保證軸端擋圈能夠更好的壓緊在兩個輪輻上面，因此安裝輪輻的軸段要比輪輻寬度要短一點，所以在這里取。 其他的尺寸大小，是按照零件的結構來確定，如圖上2-10所示，軸上各段直徑和長度的尺寸大小。 3)軸上零件的周向定位 在這次設計中蝸輪和軸的周向定位的方式，用的是平鍵聯接。依據參數的大小，查閱相關的資料知平鍵截面尺寸為,鍵槽長度取28mm。另外在這里考慮到使兩個輪輻和軸之間的配合，具有更好的對中性，因此在設計中它們的配合選擇的是H8/h7。 4)確定軸上圓角和倒角尺寸 在這次設計中軸端倒角參數的大小取的是1×45°，另外設計中各軸肩處的圓角半徑取的是R1。 5.計算軸上的載荷 如下圖2-11a后輪軸上的受力分析簡意圖。 1)在水平面上，2-11b為其后輪軸的受力簡圖。 根據靜力平衡方程，可以計算出支座A、B的支反力 三個集中力作用的截面上的彎矩分別為 圖2-11 后輪軸的載荷分析圖 2)在垂直面上后輪軸的受力簡圖2-11c)。 根據靜力平衡方程，計算出支座A、B的支反力 （2-39） ， (2-40) ， (2-41) 在段中，將截面左邊外力向截面簡化，得 (2-42) 在段中，同樣將截面左邊外力向截面簡化，得 (2-43) 在段中，同樣將截面右邊外力向截面簡化，得 (2-44) 根據下面的公式計算四個截面的總彎矩M (2-45) (2-46) 后輪軸上的轉矩參數得 6.按彎扭合成應力校核軸的強度 校核軸的強度，只要對軸上面受到的最大的彎矩和扭矩的危險截面D進行校核計算。 由下面的公式計算得 (2-47) 在上面的公式中： 表示的是折合系數，在這里取=0.6 表示的是軸的抗彎截面系數，查閱相關的資料得 在這里的軸的制造材料用的是45鋼，并且在加工時要進行調質處理，查閱相關的資料可知 經比較可知，所以具有安全性。 3.6整體結構的三維模型 整體結構的三維模型 總結 這次設計的是自動導引小車（簡稱AGV），它的主要作用就是搬運物料，在對物料進行搬運工作的時候，先設置好運行的位置，小車可以在這個位置上，自動地對要搬運的貨物進行裝載，這個過程中不需要人工參與，接下來就是自動行走，把貨物接著運到先設定的指定的位置上，并且可以自動將貨物卸載，它是全自動的運輸機械。它的結構組成部分包括機機械裝置、控制裝置、傳感器組，另外還有就是信息處理裝置。這次設計的小車可以按照先設計的軌跡運行，在柔性系統(tǒng)里，能夠自動完成運送工件的工作。 這次設計的AGV，它的車架采用的是四輪驅動，另外它的減震裝置用的是二級彈簧結構，并且移載裝置結構用的是旋轉升降的結構，所設計的小車的特點包括以下的幾個方面： 1、可以進行全向的移動，這樣的方式可以使小車搬運時更加的流暢。 2、可以實現360度旋轉升降，所以對于復雜的工況都可以適用。 3、小車行駛的時候可以按照規(guī)定的導引路徑運行，并且有安全保護功能，可以實現各種移載。 這次的設計可以很好的將理論和實際相結合，大大地提高了機械綜合素質。另外通過這次的設計，使自已的理論知識，還有設計水平都有所提高。 參考文獻 [1]孔令中．現代物流設備設計與選用[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2015.10． [2]哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室．理論力學[M]．（Ⅰ）第六版．北京：高等教育出版社，2014.1． [3]戴曙．金屬切削機床[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2010.5． [4]濮良貴，紀名剛．機械設計[M]．第七版．北京：高等教育出版社，2014． [5]唐金松．簡明機械設計手冊[M]．第二版．上海：上?？茖W技術出版社，2010.10． [6]譚建成．電機控制專用集成電路[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2019． [7]朱曉春．數控技術[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2011.5． [8]國家知識產權網：AGV小車減震結構CN201720414814.9，2017. 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