全向移動(dòng)AGV機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含SW三維圖
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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
年 12 月 28 日至 年 05 月 21 日
題 目： 全向移動(dòng)AGV機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
學(xué) 院： 機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí)：
指導(dǎo)教師： （簽名）
系主任（或教研室主任）： （簽章）
設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 任 務(wù)
（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求）
原始數(shù)據(jù)：
1、最大行駛速度1m/s
2、托盤最大舉升高度100mm
3. 托盤旋轉(zhuǎn)角度：360°
4、托盤最大承重：100kg
技術(shù)要求：
1、全向移動(dòng)，使搬運(yùn)過程更為流暢。
2、360度旋轉(zhuǎn)升降，適用各種復(fù)雜工況。
3、 能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車。
4、 行走路線準(zhǔn)確。自動(dòng)感應(yīng)前方障礙，緊急制動(dòng)小于0.5m，。
工作要求：
任務(wù)執(zhí)行者必須根據(jù)任務(wù)要求嚴(yán)格執(zhí)行，同時(shí)鼓勵(lì)提出異議、有所創(chuàng)新。
1、綜合所學(xué)知識(shí)，查閱相關(guān)資料及產(chǎn)品樣本，掌握最新發(fā)展動(dòng)態(tài)；
2、設(shè)計(jì)的產(chǎn)品應(yīng)符合目前技術(shù)發(fā)展水平，鼓勵(lì)采用新技術(shù)、新思想；
3、小組成員應(yīng)具有團(tuán)隊(duì)精神，團(tuán)結(jié)協(xié)作，共同完成整體任務(wù)；
4、基本任務(wù)必須獨(dú)立、按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容
主要內(nèi)容：
1、開題報(bào)告（2000字） 1份
2、文獻(xiàn)綜述 1份
3、機(jī)械結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)說明書 1份
8、中英文摘要 1份
進(jìn)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(xì)計(jì)劃，
寫開題報(bào)告（第一周內(nèi)完成）；
3周：進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的總體方案的設(shè)計(jì)，并對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核，完成零件的選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
4周：進(jìn)行行走系統(tǒng)的總體方案的設(shè)計(jì)，完成行走系統(tǒng)計(jì)算和裝配圖。
2周：進(jìn)行舉升裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算，完成裝置各零件圖；
2周：編寫使用說明書、設(shè)計(jì)說明書，準(zhǔn)備答辯。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)更改記錄
更 改 原 因
更 改 內(nèi) 容
主要參考文獻(xiàn)
[1] 濮良貴、紀(jì)明剛：機(jī)械設(shè)計(jì)（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(shè)計(jì)手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，1997。
[3] 官忠范：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械工業(yè)出版社，1982。
[4] 黃宜、章宏甲：液壓傳動(dòng)，機(jī)械工業(yè)出版社，1994。
[5] 立正吾、趙文瑜：電工手冊(cè)，安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2002。
[6] 張世偉、朱福元：液壓系統(tǒng)的計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，寧夏人民出版社，1987。
[7] 關(guān)肇勛、黃奕振：實(shí)用液壓回路，上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1982。
[8] 尤紹權(quán)、范崇夏、琴美：國家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械制圖應(yīng)用示例圖冊(cè)，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1985。
[9] 孫桓、陳作模：機(jī)械原理（第六版），高等教育出版社，2001。
[10] 何存興：液壓元件，機(jī)械工業(yè)出版社，1982。
[11] 雷天覺：液壓工程手冊(cè)，機(jī)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(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
系別
機(jī)械工程系
學(xué)生學(xué)號(hào)
學(xué)生姓名
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí)
指導(dǎo)教師
題目
全向移動(dòng)AGV機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一、選題依據(jù)
AGV技術(shù)的發(fā)展國內(nèi)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(dòng)AGV技術(shù)，這類技術(shù)追求AGV的自動(dòng)化，幾乎完全不需要人工的干預(yù)，路徑規(guī)劃和生產(chǎn)流程復(fù)雜多變，能夠運(yùn)用在幾乎所有的搬運(yùn)場(chǎng)合。第二種是以日本為代表的簡(jiǎn)易型AGV技術(shù)－－或只能稱其為AGC（Automated?Guided?Cart），該技術(shù)追求的是簡(jiǎn)單實(shí)用，極力讓用戶在最短的時(shí)間內(nèi)收回投資成本。雖然AGV在我國的研究及應(yīng)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(jìn)，在不久的將來，AGV必將進(jìn)入高速發(fā)展階段。隨著科技的進(jìn)步，尤其是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)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(xué)校教學(xué)過有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)和圖紙繪制，并且該課題能夠很好將理論知識(shí)和實(shí)際設(shè)計(jì)相結(jié)合，能夠提高機(jī)械綜合素質(zhì)?？梢酝ㄟ^對(duì)本次課題加強(qiáng)自己的理論知識(shí)和設(shè)計(jì)水平。
二、本課題擬解決的問題
1、全向移動(dòng)，使搬運(yùn)過程更為流暢。
2、360度旋轉(zhuǎn)升降，適用各種復(fù)雜工況。
3、 能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車。
三、解決辦法或設(shè)計(jì)方案
圖1 AGV立體結(jié)構(gòu)示意圖
車架：采用四輪布置結(jié)構(gòu)。自動(dòng)引導(dǎo)小車采用四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)差速轉(zhuǎn)向，直流伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器后直接驅(qū)動(dòng)輪胎，當(dāng)四輪運(yùn)動(dòng)速度不同時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向。
圖2 AGV車架示意圖
為使小車可以實(shí)現(xiàn)全向移動(dòng)，故選用麥克納姆輪作為小車的車輪。
懸梁：
圖3 AGV二級(jí)懸架減震裝置
包括彈簧壓板、導(dǎo)柱、一級(jí)減震彈簧以及二級(jí)減震彈簧，兩級(jí)彈簧減震保證小車行駛的平穩(wěn)。
旋轉(zhuǎn)及升降裝置：
圖4 AGV升降旋轉(zhuǎn)裝置
圖5 回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動(dòng)和剛性支撐性能。圓環(huán)311與雙回轉(zhuǎn)支承4組合實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能，內(nèi)部回轉(zhuǎn)支承4的第一功能圈41實(shí)現(xiàn)絲杠的同步旋轉(zhuǎn)。相比現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)升降結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhuǎn)的運(yùn)行可靠。
四、進(jìn)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(xì)計(jì)劃，
寫開題報(bào)告（第一周內(nèi)完成）；
3周：進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的總體方案的設(shè)計(jì)，并對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核，完成零件的選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
4周：進(jìn)行行走系統(tǒng)的總體方案的設(shè)計(jì)，完成行走系統(tǒng)計(jì)算和裝配圖。
2周：進(jìn)行舉升裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算，完成裝置各零件圖；
2周：編寫使用說明書、設(shè)計(jì)說明書，準(zhǔn)備答辯。
指導(dǎo)
教師
意見
指導(dǎo)教師（簽名）
年 月 日
系主任（簽章）
年 月 日
全向移動(dòng)AGV機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述
摘要：AGV以輪式移動(dòng)為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動(dòng)機(jī)器人具有行動(dòng)快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可控性強(qiáng)、安全性好等優(yōu)勢(shì)。其具有平面內(nèi)三個(gè)自由度，可以沿任意方向平移和繞中心旋轉(zhuǎn)，適合工作在空間狹窄有限，對(duì)機(jī)器人機(jī)動(dòng)性要求高的場(chǎng)合。介紹了國內(nèi)外AGV的研究發(fā)展與前景。并對(duì)AGV小車的移動(dòng)結(jié)構(gòu)，懸架減震和旋轉(zhuǎn)升降的移載裝置作出了分析，對(duì)比了不同的全向移動(dòng)車輪和幾種減震懸架之間的特點(diǎn)，并就課題要求，初步選定了一套設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞：全方位移動(dòng)；路徑跟蹤；傳感器
1.引言
AGV(Automated Guided Vehicles)又名無人搬運(yùn)車，自動(dòng)導(dǎo)航車，激光導(dǎo)航車。其顯著特點(diǎn)的是無人駕駛，AGV上裝備有自動(dòng)導(dǎo)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(yù)定的路線自動(dòng)行駛，將貨物或物料自動(dòng)從起始點(diǎn)運(yùn)送到目的地。AGV的另一個(gè)特點(diǎn)是柔性好，自動(dòng)化程度高和智能化水平高，AGV的行駛路徑可以根據(jù)倉儲(chǔ)貨位要求、生產(chǎn)工藝流程等改變而靈活改變，并且運(yùn)行路徑改變的費(fèi)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(jī)構(gòu)，可以與其他物流設(shè)備自動(dòng)接口，實(shí)現(xiàn)貨物和物料裝卸與搬運(yùn)全過程自動(dòng)化。此外，AGV還具有清潔生產(chǎn)的特點(diǎn)，AGV依靠自帶的蓄電池提供動(dòng)力，運(yùn)行過程中無噪聲、無污染，可以應(yīng)用在許多要求工作環(huán)境清潔的場(chǎng)所。
AGV技術(shù)的發(fā)展國內(nèi)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(dòng)AGV技術(shù)，這類技術(shù)追求AGV的自動(dòng)化，幾乎完全不需要人工的干預(yù)，路徑規(guī)劃和生產(chǎn)流程復(fù)雜多變，能夠運(yùn)用在幾乎所有的搬運(yùn)場(chǎng)合。這些AGV功能完善，技術(shù)先進(jìn)；同時(shí)為了能夠采用模塊化設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)成本，提高批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，歐美的AGV放棄了對(duì)外觀造型的追求，采用大部件組裝的形式進(jìn)行生產(chǎn)；系列產(chǎn)品的覆蓋面廣：各種驅(qū)動(dòng)模式，各種導(dǎo)引方式，各種移載機(jī)構(gòu)應(yīng)有盡有，系列產(chǎn)品的載重量可從50kg到60000kg（60噸）。盡管如此，由于技術(shù)和功能的限制，此類AGV的銷售價(jià)格仍然居高不下。此類產(chǎn)品在國內(nèi)有為數(shù)不多的企業(yè)可以生產(chǎn)，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(jiǎn)易型AGV技術(shù)－－或只能稱其為AGC（Automated?Guided?Cart），該技術(shù)追求的是簡(jiǎn)單實(shí)用，極力讓用戶在最短的時(shí)間內(nèi)收回投資成本，這類AGV在日本和臺(tái)灣企業(yè)應(yīng)用十分廣泛，從數(shù)量上看，日本生產(chǎn)的大多數(shù)AGV屬于此類產(chǎn)品（AGC）。該類產(chǎn)品完全結(jié)合簡(jiǎn)單的生產(chǎn)應(yīng)用場(chǎng)合（單一的路徑，固定的流程），AGC只是用來進(jìn)行搬運(yùn)，并不刻意強(qiáng)調(diào)AGC的自動(dòng)裝卸功能，在導(dǎo)引方面，多數(shù)只采用簡(jiǎn)易的磁帶導(dǎo)引方式。由于日本的基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)達(dá)，AGC生產(chǎn)企業(yè)能夠?yàn)槠渑渲蒙蠋缀鹾?jiǎn)單得不能再簡(jiǎn)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(yīng)用起步較晚。20世紀(jì)70年代后期,北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所研制了三輪式AGV；80年代后期,北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所為二汽研制了應(yīng)用在立體化倉庫中的AGV；90年代,清華大學(xué)國家CIMS工程中心將從國外引進(jìn)的AGV成功地應(yīng)用于CIMS的實(shí)驗(yàn)研究；1992年，國產(chǎn)AGV第一次應(yīng)用于柔性生產(chǎn)線。沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司、昆明自動(dòng)化物流工程公司等是我國生產(chǎn)AGV比較知名的企業(yè)[1]。
AGV自動(dòng)導(dǎo)引車是融合了電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品。隨著各種AGV新產(chǎn)品不斷開發(fā)，AGV自動(dòng)導(dǎo)引車技術(shù)不斷發(fā)展，先進(jìn)的傳感器、電子電力器件、光電器件、計(jì)算機(jī)、控制技術(shù)、電池技術(shù)、機(jī)構(gòu)學(xué)等高新技術(shù)成果逐漸地集成到AGV新產(chǎn)品及其系統(tǒng)技術(shù)中去，使它的技術(shù)附加值越來越大。AGV的基本結(jié)構(gòu)有車體；蓄電和充電裝置；驅(qū)動(dòng)裝置；導(dǎo)向裝置；車上控制器；通信裝置；安全保護(hù)裝置；移載裝置。
2.總體結(jié)構(gòu)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(yīng)的機(jī)械裝置所組成，是的基礎(chǔ)部分，是其他總成部件的安裝基礎(chǔ)。
（2）蓄電和充電裝置：AGV常采用24V和48V直流蓄電池為動(dòng)力。蓄電池供電一般應(yīng)保持連續(xù)工作8小時(shí)以上的需要。
（3）驅(qū)動(dòng)裝置：由車輪、減速器、制動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及速度控制器等部分組成，是控制AGV正常運(yùn)行的裝置。其運(yùn)行指令由計(jì)算機(jī)或人工控制齊發(fā)出，運(yùn)行速度、方向、制動(dòng)的調(diào)節(jié)分別由計(jì)算機(jī)控制。為了安全，在斷電時(shí)制動(dòng)裝置能靠機(jī)械實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。
（4）轉(zhuǎn)向裝置：接受導(dǎo)引系統(tǒng)的方向信息，通過轉(zhuǎn)向裝置來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向動(dòng)作。
（5）車上控制器：接受控制中心的指令并執(zhí)行相應(yīng)的指令，同時(shí)將本身的狀態(tài)(如位置、速度等)及時(shí)反饋給控制中心。
（6）安全保護(hù)裝置：包括對(duì)AGV本身的保護(hù)、對(duì)人或其他設(shè)備的保護(hù)等方面。
（7）移載裝置：與所搬運(yùn)貨物直接接觸，實(shí)現(xiàn)貨物轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)；3-升降旋轉(zhuǎn)裝置；61-連接部件
該倉儲(chǔ)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(shè)置有一抵接部，車體1的頂部設(shè)置有連接部件61，當(dāng)連接部件61與抵接部的連接時(shí)，倉儲(chǔ)AGV小車可帶動(dòng)所述貨架位移。
車體1依靠各自個(gè)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(chǎn)生一個(gè)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(dòng)，而不改變機(jī)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(dāng)輪子繞著固定的輪心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，各個(gè)小滾子的包絡(luò)線為圓柱面，所以該輪能夠連續(xù)地向前滾動(dòng)。麥克納姆輪結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)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(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在支撐框架上，左右兩端安裝有主動(dòng)鏈輪;被動(dòng)鏈輪，轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在支撐框架上，被動(dòng)鏈輪和主動(dòng)鏈輪上安裝有輸送鏈條;鏈條導(dǎo)軌;搭接支撐板，轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在支撐框架的前端，轉(zhuǎn)動(dòng)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(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，安裝在支撐框架上，用于驅(qū)動(dòng)搭接支撐板轉(zhuǎn)動(dòng)。搭接支撐板處于避讓工位時(shí)，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(shí)，相當(dāng)于形成一個(gè)橋梁，即使AGV輸送裝置與立體庫高度不—致，也可以實(shí)現(xiàn)托盤的轉(zhuǎn)運(yùn)，避免托盤打滑[4]。
2.2移動(dòng)技術(shù)
圖2.2.1 麥克納姆輪
（1）麥克納姆輪：Mecanum輪是目前應(yīng)用最廣泛，技術(shù)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(zhuǎn)的同時(shí)也能繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。為了保證運(yùn)動(dòng)的平滑性，輪子的形狀要保證車輪的側(cè)視圖為圓形。三個(gè)或三個(gè)以上的Mecanum輪通過轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的配合可以實(shí)現(xiàn)全方位運(yùn)動(dòng)。然而，由于棍子之間存在間隙，使得車輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中與地面的接觸點(diǎn)不斷變化，會(huì)造成車體的振動(dòng)和打滑，影響機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度[5]。
圖2.2.2 舵輪
（2）舵輪:舵輪主要包括驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向兩個(gè)部分，通過驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向電機(jī)分別驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)舵輪本體的二自由度運(yùn)動(dòng),該輪是在萬向輪以及麥輪交互設(shè)計(jì)優(yōu)化的基礎(chǔ)上形成的,集成了兩類輪的優(yōu)點(diǎn),并克服了麥輪用于移動(dòng)機(jī)器人時(shí)存在的承載能力弱、振動(dòng)、打滑等缺陷，如今已經(jīng)在諸如重載搬運(yùn)移動(dòng)機(jī)器人等方面得到廣泛的應(yīng)用[6]。
2.3懸架減震
（1）該專利提供的AGV小車減震結(jié)構(gòu),包括裝配在AGV小車驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)輪安裝板,其特征在于,驅(qū)動(dòng)輪安裝板的正上方設(shè)置有支撐板和伸縮桿,支撐板上沿縱向設(shè)置有通孔,伸縮桿下端穿過通孔與驅(qū)動(dòng)輪固定板固定相連,伸縮桿中下部沿周向設(shè)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(shè)有壓縮彈簧,伸縮桿外部壓縮彈簧上方套設(shè)有壓縮螺柱,凸塊、壓縮彈簧、壓縮螺柱的外部套設(shè)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(shè)置有與壓縮螺柱相配合的背緊螺母;具有均勻調(diào)節(jié)彈簧預(yù)緊量、能夠準(zhǔn)確控制減震間隙、預(yù)防脫磁或磁導(dǎo)觸地等現(xiàn)象發(fā)生的優(yōu)點(diǎn)[7]。
圖2.3.1 利用支撐板和伸縮桿的減震裝置
（2）這項(xiàng)專利公開的AGV小車減震機(jī)構(gòu),包括彈簧壓板、導(dǎo)柱、一級(jí)減震彈簧以及二級(jí)減震彈簧,所述彈簧壓板固定在小車底板上方,所述一級(jí)減震彈簧穿過小車底板,兩端分別與彈簧壓板和電機(jī)設(shè)備相抵,所述導(dǎo)柱的底部固定在電機(jī)設(shè)備上,頂端伸出彈簧壓板且在頂端設(shè)有彈簧固定機(jī)構(gòu),在該彈簧固定機(jī)構(gòu)和彈簧壓板的上表面之間設(shè)置二級(jí)減震彈簧。一級(jí)減震彈簧可以對(duì)車體進(jìn)行初期減震,滿足針對(duì)不同地面情況進(jìn)行減震,在基礎(chǔ)減震后,由于每次減震都會(huì)引起車體共振,因此二級(jí)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(jí)彈簧的減震裝置
2.4旋轉(zhuǎn)升降移載裝置
2.4.1潛入式AGV小車升降牽引機(jī)構(gòu)
升降桿通過安裝支架固定在AGV小車頂部，升降桿一側(cè)設(shè)有動(dòng)力裝置固定板，動(dòng)力裝置固定板上安裝動(dòng)力裝置，動(dòng)力裝置連接控制器，動(dòng)力裝置的輸出軸連接齒輪，升降桿下端設(shè)有與所述齒輪相配合的齒條；安裝支架上固定限位開關(guān)支架，限位開關(guān)支架上安裝光電開關(guān)，光電開關(guān)連接控制器。本實(shí)用新型公開的潛入式AGV小車升降桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)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(jī)構(gòu)
2.4.2AGV升降牽引機(jī)構(gòu)
包括定位組件、升降組件、驅(qū)動(dòng)組件以及感應(yīng)組件，升降組件、驅(qū)動(dòng)組件及感應(yīng)組件裝設(shè)于定位組件上，升降組件與驅(qū)動(dòng)組件相配合，由驅(qū)動(dòng)組件帶動(dòng)升降組件運(yùn)行，定位組件包括安裝支架，升降組件位于安裝支架中部，驅(qū)動(dòng)組件及感應(yīng)組件分列于升降組件兩側(cè)；升降組件包括牽引桿，牽引桿置于升降導(dǎo)向套中，升降導(dǎo)向套固定于安裝支架上，牽引桿貫穿升降導(dǎo)向套兩端，牽引桿上具有限位環(huán)；驅(qū)動(dòng)組件包括轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力軸相連，轉(zhuǎn)軸邊緣設(shè)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(shè)有頂升結(jié)構(gòu)，頂升結(jié)構(gòu)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(jī)構(gòu)
2.4.3旋轉(zhuǎn)升降裝置
圖2.4.3 升降旋轉(zhuǎn)裝置展示圖
圖2.4.4 升降旋轉(zhuǎn)裝置爆炸視圖
圖2.4.5 回轉(zhuǎn)支承俯視圖及其截面圖
31-安裝座；311-圓環(huán)；4-回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)盤、61-連接部件；7-第一致動(dòng)組件；8-第二致動(dòng)組件。
第一致動(dòng)組件，其驅(qū)動(dòng)連接第一功能圈；
第二致動(dòng)組件，其用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)；
升降旋轉(zhuǎn)裝置的升降動(dòng)作由第一功能圈41、升降裝置和第一致動(dòng)組件7協(xié)同完成。其工作原理如下：減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一功能圈41(外齒圈)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而第一功能圈41(外齒圈)分別帶動(dòng)絲杠51，31齒輪、傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。三組絲杠51同步轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)安裝座31的升降。
安裝座31上還設(shè)置有一可活動(dòng)的圓環(huán)311，該圓環(huán)311用于提高轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。同時(shí)，所述圓環(huán)311的內(nèi)壁設(shè)置有連續(xù)的凸齒以形成一齒圈。所述圓環(huán)311與回轉(zhuǎn)支承42同軸心的設(shè)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(zhuǎn)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(dòng)組件8包括伺服電機(jī)組和傳動(dòng)齒輪。所述伺服電機(jī)組包括減速電機(jī)和傳動(dòng)齒輪組成。所述減速電機(jī)置于安裝座31的內(nèi)部，其輸出軸貫穿安裝座31的頂部并與傳動(dòng)齒輪連接。所述傳動(dòng)齒輪與圓環(huán)311嚙合傳動(dòng)。
本發(fā)明的升降旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作由第二功能圈42、轉(zhuǎn)盤6和圓環(huán)311協(xié)同完成的。其工作原理如下：轉(zhuǎn)盤6上可安裝其他承載構(gòu)件。減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)圓環(huán)311轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而圓環(huán)311和轉(zhuǎn)盤6協(xié)同轉(zhuǎn)動(dòng)第二功能圈42，進(jìn)而轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤6上的承載構(gòu)件。
其中，回轉(zhuǎn)支撐的結(jié)構(gòu)設(shè)置、以及圓環(huán)311和第二功能圈42的組合設(shè)計(jì)，目的在于提供一種綜合載荷性能優(yōu)越的升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。通過圓環(huán)311和第二功能圈42提高轉(zhuǎn)動(dòng)和剛性支撐性能。圓環(huán)311與雙回轉(zhuǎn)支承4組合實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能，內(nèi)部回轉(zhuǎn)支承4的第一功能圈41實(shí)現(xiàn)絲杠51的同步旋轉(zhuǎn)。相比現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)升降結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhuǎn)的運(yùn)行可靠[3]。
3.初步方案
圖3.1 AGV立體結(jié)構(gòu)示意圖
車架：采用四輪布置結(jié)構(gòu)。自動(dòng)引導(dǎo)小車采用四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)差速轉(zhuǎn)向，直流伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器后直接驅(qū)動(dòng)輪胎，當(dāng)四輪運(yùn)動(dòng)速度不同時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向。
圖3.2 AGV車架示意圖
為使小車可以實(shí)現(xiàn)全向移動(dòng)，故選用麥克納姆輪作為小車的車輪。
懸梁：
圖3.3 AGV二級(jí)懸架減震裝置
包括彈簧壓板、導(dǎo)柱、一級(jí)減震彈簧以及二級(jí)減震彈簧，兩級(jí)彈簧減震保證小車行駛的平穩(wěn)。
旋轉(zhuǎn)及升降裝置：
圖3.4 AGV升降旋轉(zhuǎn)裝置
圖3.5 回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動(dòng)和剛性支撐性能。圓環(huán)311與雙回轉(zhuǎn)支承4組合實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能，內(nèi)部回轉(zhuǎn)支承4的第一功能圈41實(shí)現(xiàn)絲杠的同步旋轉(zhuǎn)。相比現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)升降結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhuǎn)的運(yùn)行可靠。
4.總結(jié)
從AGV的發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)有50多年的歷史，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展和用戶要求的提出,自動(dòng)引導(dǎo)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(wǎng)絡(luò)化；多媒體化方向發(fā)展。AGV的發(fā)展,將會(huì)帶給制造業(yè)更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。所以AGV還有待進(jìn)一步的改善。
本次設(shè)計(jì)的AGV采用了四輪驅(qū)動(dòng)的車架和二級(jí)彈簧減震裝置，并使用了旋轉(zhuǎn)升降的移載裝置，使其具有以下特點(diǎn)：
1、全向移動(dòng)，使搬運(yùn)過程更為流暢。
2、360度旋轉(zhuǎn)升降，適用各種復(fù)雜工況。
3、能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車。
該課題能夠很好將理論知識(shí)和實(shí)際設(shè)計(jì)相結(jié)合，能夠提高機(jī)械綜合素質(zhì)。可以通過對(duì)本次課題加強(qiáng)自己的理論知識(shí)和設(shè)計(jì)水平。
參考文獻(xiàn)
[1]百度文庫：AGV國內(nèi)外情況報(bào)告.
[2]搜狐網(wǎng)：AGV是什么？AGV組成結(jié)構(gòu)又是什么？凌鳥智能，2018.
[3]國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)：一種倉儲(chǔ)AGV小車及智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)，2019.
[4]國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)：一種AGV輸送裝置及AGVCN202011040767.9
[5]賈茜，汪木蘭，劉樹青，朱鋼，全方位移動(dòng)機(jī)器人研究綜述，南京工程學(xué)院，2015.
[6]楊洋，全向AGV結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與尋跡控制研究，西安建筑科技大學(xué)，2020.
[7]國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)：一種AGV小車減震結(jié)構(gòu)CN201820620135.1，2018
[8]國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)：AGV小車減震結(jié)構(gòu)CN201720414814.9，2017.
[9]X技術(shù)：AGV升降牽引機(jī)構(gòu)的制作方法，文檔序號(hào)：13271648.
[10]X技術(shù)：AGV升降牽引機(jī)構(gòu)的制作方法，文檔序號(hào)：13271648.
[11]Ma Ning;Zhou Chenhao;Stephen Aloisius，Simulation model and performance evaluation of battery-powered?AGV?systems in automated container terminals，2021.
[12]Yaqiu Liu;Hui Jing;Xun Liu;Yunlei Lv,An improved hybrid error control path tracking intelligent algorithm for omnidirectional?AGV?on ROS,2021.
[13]Liang Zhao;Bin Cao;Feng Lin,Research of Intelligent Dynamic Dispathcing System of High Speed and High Precision?AGV,2019.
全向移動(dòng)AGV機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘 要
AGV也就是常被稱作的自動(dòng)導(dǎo)引小車，它不但運(yùn)用了聲、光、電，還運(yùn)用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，綜合運(yùn)用了先進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)。已經(jīng)在柔性制造系統(tǒng)中，還有一些自動(dòng)化工廠中開始被廣泛地應(yīng)用，它所具有的優(yōu)點(diǎn)包括：工作中具有很好的可靠性，節(jié)能，并且具有很高的運(yùn)輸效率，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了柔性運(yùn)輸?shù)?，從一定的程度上來說，大大地提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也大大地提高了生產(chǎn)自動(dòng)化程度。這次的論文首先對(duì)自動(dòng)導(dǎo)引小車的國內(nèi)外的情況進(jìn)行了分析研究，另外還介紹了發(fā)展情況，在這些基礎(chǔ)上面，設(shè)計(jì)出了用四輪來進(jìn)行獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的減速轉(zhuǎn)向，直流伺服電動(dòng)機(jī)先經(jīng)過減速器部件，再對(duì)輪胎進(jìn)行了直接驅(qū)動(dòng)，如果四輪的運(yùn)動(dòng)速度不一樣的時(shí)候，就能進(jìn)行差速轉(zhuǎn)向的全向移動(dòng)AGV小車，這次設(shè)計(jì)中主要所介紹的研究?jī)?nèi)容包括：對(duì)小車的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定直流伺服電機(jī)的類型。這次所設(shè)計(jì)的小車它可以進(jìn)行自主運(yùn)行，還可以實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)軌跡的控制等，這樣就可以實(shí)現(xiàn)了沿著設(shè)定的路線進(jìn)行行駛。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)導(dǎo)引小車;差速轉(zhuǎn)向；全向移動(dòng)；機(jī)械傳動(dòng)；
Abstract
AGV is also often referred to as an automatic guided vehicle. It not only uses sound, light, and electricity, but also uses advanced computer technology and comprehensively uses advanced application technology. It has been widely used in flexible manufacturing systems and in some automated factories. 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(dòng)導(dǎo)引小車簡(jiǎn)介 5
1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 5
1.3 本課題研究的主要內(nèi)容 6
第二章 總體結(jié)構(gòu)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(dòng)技術(shù) 10
2.3懸架減震 11
2.4旋轉(zhuǎn)升降移載裝置 13
2.4.1潛入式AGV小車升降牽引機(jī)構(gòu) 13
2.4.2AGV升降牽引機(jī)構(gòu) 14
2.4.3旋轉(zhuǎn)升降裝置 15
2.5初步方案 19
第三章 機(jī)械部分設(shè)計(jì) 23
3.1直流伺服電動(dòng)機(jī)的選擇 23
3.2聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 26
3.3蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) 27
3.4軸的設(shè)計(jì) 30
3.4.1前輪軸的設(shè)計(jì) 30
3.4.2后輪軸的設(shè)計(jì) 32
3.5軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33
3.6整體結(jié)構(gòu)的三維模型 38
總結(jié) 39
參考文獻(xiàn) 40
致謝 41
第一章 緒論
1.1 AGV自動(dòng)導(dǎo)引小車簡(jiǎn)介
AGV,也就是常被稱作的自動(dòng)導(dǎo)引車，它的主要作用就是搬運(yùn)物料，在對(duì)物料進(jìn)行搬運(yùn)工作的時(shí)候，先設(shè)置好運(yùn)行的位置，小車可以在這個(gè)位置上，自動(dòng)地對(duì)要搬運(yùn)的貨物進(jìn)行裝載，這個(gè)過程中不需要人工參與，接下來就是自動(dòng)行走，把貨物接著運(yùn)到先設(shè)定的指定的位置上，并且可以自動(dòng)將貨物卸載，它是全自動(dòng)的運(yùn)輸機(jī)械。它的動(dòng)力源用的是電池，可以進(jìn)行自動(dòng)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(gè)部分就是裝卸搬運(yùn)，并且所發(fā)生的頻率很高，并且所需要的費(fèi)用占了很大的部分。所以，所使用的運(yùn)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(yīng)用的是AGV，其發(fā)展非常的快。
自動(dòng)導(dǎo)引車它是一款簡(jiǎn)易的移動(dòng)機(jī)器人，它不但運(yùn)用了聲、光、電技術(shù)，還運(yùn)用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)。它的結(jié)構(gòu)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(dòng)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(dāng)作搬運(yùn)設(shè)備。
在各個(gè)領(lǐng)域中，最先出現(xiàn)在自動(dòng)搬運(yùn)車，出現(xiàn)于一九一三年，福特汽車公司運(yùn)用的一款自動(dòng)搬運(yùn)車，它的作用就是裝配汽車的底盤，采用這款搬運(yùn)車，使裝配所用的時(shí)間大大地減短。到了一九五六年的時(shí)候，在英國出現(xiàn)了電磁感應(yīng)導(dǎo)向的簡(jiǎn)易AGVS，并于六十年代的時(shí)候傳到了美國。到了一九五九年，在日本也開始引進(jìn)了AGVS技術(shù)。六十年代的時(shí)候，AGVS已不但在自動(dòng)化倉庫中運(yùn)用，開始在柔性加工系統(tǒng)中開始運(yùn)用。到了七十年代的時(shí)候，AGV技術(shù)開始運(yùn)用于生產(chǎn)系統(tǒng)，因此推動(dòng)著AGV的快速發(fā)展。尤其后來廣泛地運(yùn)用在汽車制造業(yè)當(dāng)中。
而在我國，在一九七六年，第一臺(tái)型是由起重機(jī)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(gè)類型的AGV開始投入運(yùn)行；在一九九三年的四月，中科院沈陽自動(dòng)化研究所研制成功的一款型載重公斤的自主導(dǎo)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(shí)候 ，由天津理工學(xué)院研制成功了一款運(yùn)用了電纜光導(dǎo)的AGV。
1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
伴隨著柔性加工系統(tǒng)、、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)、自動(dòng)化立體倉庫的出現(xiàn)，而產(chǎn)生了AGV，并且隨之發(fā)展。在日本，它們把一九八一年認(rèn)定為是柔性加工系統(tǒng)元年，如果以這樣的時(shí)間來對(duì)AGV的應(yīng)用時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，已經(jīng)有了15至20年的應(yīng)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(yùn)用AGV，并且到了一九八五年其保有量已經(jīng)達(dá)到了500臺(tái)，到了一九八七年，其保有量已經(jīng)達(dá)到了3000臺(tái)。根據(jù)查閱的資料，在歐洲，在汽車工業(yè)AGV的運(yùn)用量已經(jīng)達(dá)到了40%，而在日本的汽車工業(yè)中，AGV的運(yùn)用量已經(jīng)達(dá)到了15%，因此在各個(gè)行業(yè)中，AGV已經(jīng)開始在廣泛的運(yùn)用。
而在我國，目前AGV的應(yīng)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(jīng)運(yùn)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(gè)非常好的市場(chǎng)前景。
從AGV的技術(shù)發(fā)展來看，控制方式已從簡(jiǎn)單的車載單元方式，開始走向了復(fù)雜的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方式；通訊方式已從原來的段點(diǎn)定期方式，開始運(yùn)用了先進(jìn)的實(shí)時(shí)通訊；從剛開始的現(xiàn)場(chǎng)控制方式，開始運(yùn)用了遠(yuǎn)程圖形監(jiān)控的方式；從AGV的所運(yùn)用的領(lǐng)域來看，剛開始只運(yùn)用于機(jī)械制造、加工、裝配生產(chǎn)線上面，到后來慢慢地開始在各行業(yè)中廣泛的運(yùn)用，在行業(yè)中對(duì)物料進(jìn)行搬運(yùn)，物品倉儲(chǔ)，還有配送等工作。
1.3 本課題研究的主要內(nèi)容
這次的論文首先對(duì)自動(dòng)導(dǎo)引小車的國內(nèi)外的情況進(jìn)行了分析研究，另外還介紹了發(fā)展情況，在這些基礎(chǔ)上面，設(shè)計(jì)出了用四輪來進(jìn)行獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的減速轉(zhuǎn)向，直流伺服電動(dòng)機(jī)先經(jīng)過減速器部件，再對(duì)輪胎進(jìn)行了直接驅(qū)動(dòng)，如果四輪的運(yùn)動(dòng)速度不一樣的時(shí)候，就能進(jìn)行差速轉(zhuǎn)向的全向移動(dòng)AGV小車，這次設(shè)計(jì)中主要所介紹的研究?jī)?nèi)容包括：對(duì)小車的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定直流伺服電機(jī)的類型。這次所設(shè)計(jì)的小車它可以進(jìn)行自主運(yùn)行，還可以實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)軌跡的控制等，這樣就可以實(shí)現(xiàn)了沿著設(shè)定的路線進(jìn)行行駛。
第二章 總體結(jié)構(gòu)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(jī)械裝置，它是小車的基礎(chǔ)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(dòng)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(gè)小時(shí)以上。
（3） 驅(qū)動(dòng)裝置：它的組成部件包括車輪、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、制動(dòng)器以及速度控制器等，它的主要作用就是對(duì)小車的運(yùn)行進(jìn)行控制。小車在工作中所發(fā)出的指令，是用的是計(jì)算機(jī)，也可能是由人工控制齊發(fā)。在工作的過程中，小車的運(yùn)行方向，還有運(yùn)行的速度的大小，都是由計(jì)算機(jī)來進(jìn)行控制，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)的調(diào)節(jié)。同時(shí)考慮到安全問題，在斷電的情況下，還可以由機(jī)械來進(jìn)行制動(dòng)。
（4） 轉(zhuǎn)向裝置：主要的作用就是當(dāng)接受到導(dǎo)引系統(tǒng)的方向信息之后，則由其來進(jìn)行轉(zhuǎn)向動(dòng)作。
（5） 車上控制器：這個(gè)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(shí)還要把自己的狀態(tài)反應(yīng)給控制中心。
（6） 安全保護(hù)裝置：不但實(shí)現(xiàn)對(duì)AGV實(shí)現(xiàn)保護(hù)，另外還可實(shí)現(xiàn)對(duì)人或者對(duì)其他設(shè)備起到保護(hù)的作用。
（7） 移載裝置：它是同將要搬運(yùn)的貨物進(jìn)行直接接觸，并且對(duì)貨物進(jìn)行轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)；3-升降旋轉(zhuǎn)裝置；61-連接部件
這款的倉儲(chǔ)AGV小車的主要結(jié)構(gòu)組成部分包括：結(jié)構(gòu)圖中的標(biāo)識(shí)1車體，還有與車體可以進(jìn)行分離式的貨架部件。小車的結(jié)構(gòu)中車體的頂部和貨架底部的連接采用的是可分離式結(jié)構(gòu)，在貨架的底部有一個(gè)抵接部，而車體的頂部上面，如結(jié)構(gòu)圖上的所示，有一個(gè)如標(biāo)注的61連接部件，當(dāng)它和貨架底部的抵接部連接的時(shí)候，小車則就可以帶著貨架發(fā)生位移的動(dòng)作。
車體的自由的移動(dòng)，則是由各自個(gè)麥克納姆輪的方向和速度來實(shí)現(xiàn)，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(shí)候可以進(jìn)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(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，它們的包絡(luò)線則呈現(xiàn)出圓柱面，使輪子才可以不斷地向前滾動(dòng)。它是一款全方位輪，它的結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(jié)構(gòu)部分有支撐框架，并且在它的上面安裝了主傳動(dòng)軸，左右兩邊安裝了主動(dòng)鏈輪，被動(dòng)鏈輪，在它們的上面有安裝輸送鏈條，鏈條導(dǎo)軌，搭接支撐板安裝在支撐框架的前邊，在進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)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(qū)動(dòng)裝置，它的主要作用就是用來驅(qū)動(dòng)搭接支撐板轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)搭接支撐板在避讓工位的時(shí)候，那么就不會(huì)對(duì)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(shí)候，那么這時(shí)候它就像是一個(gè)橋梁一樣，即使這時(shí)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(zhuǎn)運(yùn)，使托盤不會(huì)發(fā)生打滑的現(xiàn)象。
2.2移動(dòng)技術(shù)
圖2.2.1 麥克納姆輪
（1）麥克納姆輪：輪是當(dāng)前用得最多的全方位輪，并且它的技術(shù)也是目前最成熟的，它的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還可以繞著自身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。另外輪子的側(cè)視圖呈圓形，這樣能更好地保證運(yùn)動(dòng)具有更好的平滑性。三個(gè)以上的輪就可以通過轉(zhuǎn)向還有轉(zhuǎn)速來進(jìn)行相互的配合，以進(jìn)行全方位的運(yùn)動(dòng)?？墒枪髯娱g是有一定的間隙，所以在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，它們和地面的接觸點(diǎn)是變化的，因此當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，車體就會(huì)發(fā)生振動(dòng)還有打滑的現(xiàn)象，對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度帶來了一定的影響。
圖2.2.2 舵輪
（2） 舵輪:它的結(jié)構(gòu)組成部分有驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向，它們的驅(qū)動(dòng)則是由驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向電機(jī)來實(shí)現(xiàn)，帶動(dòng)著舵輪做二自由度運(yùn)動(dòng)，在優(yōu)化萬向輪和麥輪輪來產(chǎn)生，舵輪不但具備了它們的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)已經(jīng)克服了麥輪所存在的承載能力弱、易出現(xiàn)打滑等現(xiàn)象，現(xiàn)在這款舵輪已經(jīng)廣泛地運(yùn)用搬運(yùn)機(jī)器人等上面。
2.3懸架減震
（1）下圖中結(jié)構(gòu)中的的減震裝置，包括驅(qū)動(dòng)輪上面的驅(qū)動(dòng)輪安裝板，它的特點(diǎn)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(shè)計(jì)了通孔，在伸縮桿的下端就是經(jīng)過通孔，再和驅(qū)動(dòng)輪固定板固定連接在一起，在伸縮桿的中下部沿著周向，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)了壓縮彈簧，而在它的上方套上面還設(shè)計(jì)了壓縮螺柱。而在凸塊、壓縮彈簧、壓縮螺柱的外部套設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)了有和壓縮螺柱互相配合的背緊螺母?？梢詫?duì)減震間隙進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，可以對(duì)彈簧預(yù)緊量進(jìn)行均勻的調(diào)節(jié)，還可以預(yù)防脫磁等現(xiàn)象。
圖2.3.1 利用支撐板和伸縮桿的減震裝置
（2）下圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)意圖的減震機(jī)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)組成部分有彈簧壓板、導(dǎo)柱，還有一二級(jí)減震彈簧，彈簧壓板在結(jié)構(gòu)中是固定在小車底板的上方，結(jié)構(gòu)中的一級(jí)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(jī)相抵，在電機(jī)的設(shè)備上面固定的是導(dǎo)柱的底部，頂端伸出彈簧壓板，并且還設(shè)計(jì)了一人彈簧的固定機(jī)構(gòu)，在它和彈簧壓板的上表面之間的位置上面，設(shè)計(jì)了二級(jí)減震彈簧。結(jié)構(gòu)中的一維減震彈簧的作用就是對(duì)小車所工作的地面不同而實(shí)現(xiàn)減震作用，進(jìn)行了初期減震，又因?yàn)槊看螠p震的作用下，都會(huì)使車體出現(xiàn)共振的作用，所以在這里就設(shè)計(jì)了二級(jí)減震彈簧，它的主要作用就是對(duì)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(jí)彈簧的減震裝置
2.4旋轉(zhuǎn)升降移載裝置
2.4.1潛入式AGV小車升降牽引機(jī)構(gòu)
這種結(jié)構(gòu)的升降桿是安裝在小車的頂部位置上面，它的一側(cè)上面有動(dòng)力裝置固定板，并且將動(dòng)力裝置安裝在上面，而控制器則是和動(dòng)力裝置連接在一起，其中結(jié)構(gòu)中的齒輪和動(dòng)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(guān)支架，并且在它的上面安裝了光電開關(guān)，控制器部件在結(jié)構(gòu)中同光電開關(guān)連接在一起。這種結(jié)構(gòu)的小車升降桿結(jié)構(gòu)相比較而言，不復(fù)雜，并且成本也不高，在工作時(shí)進(jìn)行升降的時(shí)候，具有靈活性，同時(shí)也方便拖掛貨架。
圖2.4.1 潛入式AGV小車升降牽引機(jī)構(gòu)
2.4.2AGV升降牽引機(jī)構(gòu)
機(jī)構(gòu)中有定位組件、驅(qū)動(dòng)組件、升降組件和感應(yīng)組件，其中在定位組件上面安裝了另外的三個(gè)組件，升降和驅(qū)動(dòng)組件互相配合，升降組件由驅(qū)動(dòng)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(cè)安裝的是驅(qū)動(dòng)和感應(yīng)組件；升降組件中有牽引桿部件，并且這個(gè)部件則是安裝在升降導(dǎo)向套里面，導(dǎo)向套固定于安裝支架，牽引桿穿過了整個(gè)的導(dǎo)向套，并且它還有限位環(huán)；驅(qū)動(dòng)組件中的部件轉(zhuǎn)軸同驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力軸是連接，并且在它的邊緣上面還設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)
2.4.3旋轉(zhuǎn)升降裝置
圖2.4.3 升降旋轉(zhuǎn)裝置展示圖
圖2.4.4 升降旋轉(zhuǎn)裝置爆炸視圖
圖2.4.5 回轉(zhuǎn)支承俯視圖及其截面圖
31-安裝座；311-圓環(huán)；4-回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)盤、61-連接部件；7-第一制動(dòng)組件；8-第二制動(dòng)組件。
結(jié)構(gòu)中的第一制動(dòng)組件，它的驅(qū)動(dòng)是和第一功能圈連接在一起；
結(jié)構(gòu)中的第二制動(dòng)組件，它的主要作用就是使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)；
結(jié)構(gòu)中的升降旋轉(zhuǎn)裝置，在實(shí)現(xiàn)升降動(dòng)作的過程中，則是由結(jié)構(gòu)中的標(biāo)識(shí)的41號(hào)第一功能圈，還有結(jié)構(gòu)圖中所標(biāo)識(shí)的7第一制動(dòng)組件，以及升降裝置一起來實(shí)現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)工作原理為：減速電機(jī)在工作中驅(qū)動(dòng)著圖中所標(biāo)識(shí)的41第一功能圈轉(zhuǎn)動(dòng)，由其帶動(dòng)著結(jié)構(gòu)圖中的絲杠、齒輪以及傳動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作。三組絲杠一起轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)著圖中所標(biāo)識(shí)的安裝座實(shí)現(xiàn)升降的動(dòng)作。
另外在安裝座的部件還有一個(gè)可以活動(dòng)的圓環(huán)部件，它的主要作用就是使轉(zhuǎn)盤在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的過程中，有更好的穩(wěn)定性。另外在它的內(nèi)壁還有凸齒，并且呈連續(xù)狀，也就是齒圈。結(jié)構(gòu)中的圓環(huán)和結(jié)構(gòu)圖中所標(biāo)識(shí)的回轉(zhuǎn)支承同軸心，設(shè)計(jì)在安裝座的頂部，并且圓環(huán)和圖中所標(biāo)識(shí)的第二功能圈，它們的安裝高度一樣。結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)盤部件和圓環(huán)以及第二功能圈，是連接在一起。結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)圖中的第二制動(dòng)組件，它的組成部件包括傳動(dòng)齒輪和伺服電機(jī)組。而后者則是由傳動(dòng)齒輪和減速電機(jī)組成。其中結(jié)構(gòu)中的減速電機(jī)安裝在安裝座的里面，并且它的輸出軸則是將安裝機(jī)的頂部和傳動(dòng)齒輪貫穿連接在一起。在進(jìn)行工作的時(shí)候，傳動(dòng)齒輪和圓環(huán)進(jìn)行嚙合傳動(dòng)。
這次結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作則是由圓環(huán)、第二功能圈，還有轉(zhuǎn)盤部件一起來實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)圖上抽轉(zhuǎn)盤部件上面還可以安裝其他承載部件。在工作中減速電機(jī)起著驅(qū)動(dòng)作用，帶動(dòng)著圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且轉(zhuǎn)盤和圓環(huán)部件一起帶動(dòng)著第二功能圈一起做轉(zhuǎn)動(dòng)工作，由此帶動(dòng)著轉(zhuǎn)盤部件上面安裝的承載部件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行。
另外結(jié)構(gòu)中的回轉(zhuǎn)支撐部件，第二功能圈，還有結(jié)構(gòu)中的圓環(huán)，它們采用了組合設(shè)計(jì)的方法，這樣能更好使所設(shè)計(jì)的升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)具，具有更好的性能。結(jié)構(gòu)中的圓環(huán)和第二功能圈，能夠由它們提高轉(zhuǎn)動(dòng)和剛性支撐性能。結(jié)構(gòu)中的圓環(huán)和雙回轉(zhuǎn)支承部件，由它們來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，使第一功能圈和絲杠部件可以進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)。相比較而言，這種結(jié)構(gòu)相對(duì)來說簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也很緊湊，并且采用的是多齒咬口的形式，結(jié)構(gòu)的扭矩大，并且齒輪的剛性相對(duì)來說也較大，另外它所能承受的扭矩大，并且工作旋轉(zhuǎn)時(shí)具有很好的可靠性。
2.5初步方案
圖3.1 AGV立體結(jié)構(gòu)示意圖
車架：這次設(shè)計(jì)中用的是四輪布置。自動(dòng)引導(dǎo)小車用的是四輪獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)，并且利用它們之間的差速來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的功能，結(jié)構(gòu)中的直流伺服電機(jī)動(dòng)機(jī)在工作的時(shí)候，先是通過減速器部件，再直接驅(qū)動(dòng)著輪胎，當(dāng)輪子的速度不一樣的時(shí)候，就實(shí)現(xiàn)了差速轉(zhuǎn)向的作用。
圖3.2 AGV車架示意圖
另外考慮了小車要進(jìn)行全向的移動(dòng)，所以在這里的車輪用的是麥克納姆輪。
懸梁：
圖3.3 AGV二級(jí)懸架減震裝置
這個(gè)結(jié)構(gòu)中組件包括彈簧壓板、導(dǎo)柱，還有一二級(jí)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(shí)現(xiàn)。
旋轉(zhuǎn)及升降裝置：
圖3.4 AGV升降旋轉(zhuǎn)裝置
圖3.5 回轉(zhuǎn)支承俯視圖及其截面圖
如何提高機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)性生，還有機(jī)械的支撐的性能，在這里主要依靠的部件是結(jié)構(gòu)圖中所標(biāo)識(shí)的311標(biāo)號(hào)的圓環(huán)部件，還有就是結(jié)構(gòu)圖中所標(biāo)識(shí)的42標(biāo)號(hào)的第二功能圈。實(shí)現(xiàn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)功能主要依靠的是圓環(huán)，還有結(jié)構(gòu)圖中所標(biāo)識(shí)的4標(biāo)號(hào)的雙回轉(zhuǎn)支承，由它們組合起來實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)圖中所標(biāo)識(shí)的41標(biāo)號(hào)的第一功能圈，由它來保證絲杠的同步旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作。相比較而言，這種結(jié)構(gòu)相對(duì)來說簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也很緊湊，并且采用的是多齒咬口的形式，結(jié)構(gòu)的扭矩大，并且齒輪的剛性相對(duì)來說也較大，另外它所能承受的扭矩大，并且工作旋轉(zhuǎn)時(shí)具有很好的可靠性。
將三輪的結(jié)構(gòu)和四輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，就可以知道，相對(duì)來說，三輪的負(fù)載能力比較大，另外它的平穩(wěn)性也很好。在四輪結(jié)構(gòu)方案中，運(yùn)用的是蝸輪-蝸桿減速器及直流伺服電動(dòng)機(jī)，相比較而說，這種結(jié)構(gòu)成本很高，但是相對(duì)來說，傳動(dòng)誤差比較小，并且在運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)向也很靈活。綜合考慮，這次設(shè)計(jì)用的是這個(gè)方案。
第三章 機(jī)械部分設(shè)計(jì)
3.1直流伺服電動(dòng)機(jī)的選擇
對(duì)于伺服電動(dòng)機(jī)來說，它的主要參數(shù)是功率參數(shù)，單位是(KW)，可是在確定伺服電動(dòng)機(jī)的型號(hào)的時(shí)候，并不是看功率參數(shù)，而是看下面所介紹的參數(shù)指標(biāo)。
運(yùn)動(dòng)參數(shù)：
在這里AGV小車的行走的速度參數(shù)取100mm/s，所以，根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出車輪的轉(zhuǎn)速：
（2-1）
電機(jī)的轉(zhuǎn)速
在這里蝸輪-蝸桿的減速比參數(shù)取
（2-2）
下面的圖是自動(dòng)導(dǎo)引小車的受力情況圖：
圖2-3 車輪受力簡(jiǎn)圖
根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出小車車架自重P ：
（2-3）
根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出小車的載荷G：
（2-4）
如上面的圖所示取坐標(biāo)系OXYZ，列出平衡方程
因?yàn)樾≤嚨膬汕拜?，還有小車的兩后輪關(guān)于Y軸對(duì)稱，所以
，
， （2-5）
， （2-6）
計(jì)算得
如下圖2-4所示是兩驅(qū)動(dòng)后輪的受力情況分析圖：
滾動(dòng)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(dòng)摩阻系數(shù)，查閱相關(guān)的資料知取δ=6mm
根據(jù)下面的公式，計(jì)算出牽引力F：
（2-9）
圖2-4 后輪受力 圖2-5
摩擦系數(shù) 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(dòng)裝置減速比 1/G
1） 電機(jī)軸上的負(fù)荷力矩（）
（2-10）
在這里分別取=0.7, =157.66, =0.15
2） 電機(jī)軸上的負(fù)荷慣性（）
（2-11）
在上面的公式中：
表示的是車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；
表示的是蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；
表示的是蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；
表示的是蝸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
3） 選擇電機(jī)
在這里依據(jù)額定轉(zhuǎn)矩和慣量所要達(dá)到的匹配要求，綜合考慮在這里用的是直流伺服電動(dòng)機(jī)。
電機(jī)型號(hào)及參數(shù)：
石墨電刷 80W
所要達(dá)到的匹配條件如下：
（2-12）
即
根據(jù)下面的公式，計(jì)算出慣量 ：
（2-13）
在上面的公式中：表示的是伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣量
所以說所選的電機(jī)符合設(shè)計(jì)要求。
4） 快移時(shí)的加速性能
最大空載加速轉(zhuǎn)矩發(fā)生在自動(dòng)導(dǎo)引小車攜帶工件，從靜止以階躍指令加速到伺服電機(jī)最高轉(zhuǎn)速時(shí)。這個(gè)最大空載加速轉(zhuǎn)矩就是伺服電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩。
（2-14）
根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出加速時(shí)間 ：
（2-15）
上面的公式中：
機(jī)械時(shí)間常數(shù)
3.2聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)
因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)軸直徑參數(shù)在這里取8mm，另外它的輸出軸還要削平一些，同蝸桿軸聯(lián)接來的軸徑參數(shù)取12mm，所以如下圖2-6所示則是結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2-6 聯(lián)軸器機(jī)構(gòu)圖
在設(shè)計(jì)中的聯(lián)軸器用有是安全聯(lián)軸器，下面的公式是計(jì)算銷釘直徑d的公式。是通過剪切強(qiáng)度來進(jìn)行計(jì)算。
（2-16）
在這次設(shè)計(jì)中，加工銷釘選用的材料用的是45鋼。查閱相關(guān)的資料可知參數(shù)分別為
45 調(diào)質(zhì) ≤200mm =637MPa =353MPa =17% Ψ=35% 硬度217～255HBS
根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出銷釘?shù)脑S用切應(yīng)力：
（2-17）
在這里，查閱相關(guān)的資料可知過載限制系數(shù)k=1.6
T=0.321N?m
因此在這里選用d=5mm，滿足這次設(shè)計(jì)中的剪切強(qiáng)度要求。
3.3蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)
1.選擇蝸桿的傳動(dòng)類型
在這次設(shè)計(jì)中，綜合考慮用的是漸開線蝸桿。
2.材料的確定
在這次設(shè)計(jì)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(dòng)的受力情況
作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2的確定
在這里取Z=1，估取效率η=0.7,所以根據(jù)下面的公式，計(jì)算得
（2-18）
圖2-7 蝸輪-蝸桿受力分析
根據(jù)下面的公式，計(jì)算出各力的大小：
（2-19）
（2-20）
（2-21）
4.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)
在這次設(shè)計(jì)中根據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度來進(jìn)行。下面的公式就是彎曲疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)公式：
（2-22）
載荷系數(shù)K的確定
因?yàn)楣ぷ鬏d荷相對(duì)來說很穩(wěn)定，所以載荷分布不均系數(shù)，使用系數(shù)。因?yàn)檗D(zhuǎn)速相對(duì)低，沖擊小，所以動(dòng)載系數(shù)取,計(jì)算得
（2-23）
查閱相關(guān)的資料可知，蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力
如果 3°10'48"，根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出蝸輪的當(dāng)量齒數(shù)：
（2-24）
因?yàn)?，，查閱相關(guān)的資料可知齒形系數(shù)
根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出螺旋角系數(shù)：
（2-25）
查閱相關(guān)的資料可知：
中心距參數(shù)取a=50mm 模數(shù)參數(shù)取m=1.25mm 分度圓直徑參數(shù)取
蝸桿頭數(shù)參數(shù)取 直徑系數(shù)參數(shù)取17.92 分度圓導(dǎo)程角參數(shù)取γ=3°11′38″
蝸輪齒數(shù)參數(shù)取 變位系數(shù)參數(shù)取
5.蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
1）蝸桿
根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出軸向齒距：
（2-26）
根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出齒頂圓直徑 ：
（2-27）
根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出齒根圓直徑 ：
（2-28）
根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出蝸桿軸向齒厚：
（2-29）
2）蝸輪
根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出傳動(dòng)比：
（2-30）
根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出蝸輪分度圓直徑 ：
（2-31）
根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出蝸輪喉圓直徑 ：
（2-32）
根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出蝸輪齒根圓直徑：
（2-33）
根據(jù)下面的公式，可以計(jì)算出蝸輪咽喉母圓半徑 ：
（2-34）
6.精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定
因?yàn)檫@次設(shè)計(jì)的自動(dòng)導(dǎo)引小車，它是一款精密傳動(dòng)，因此在設(shè)計(jì)制造圓柱蝸桿、蝸輪的時(shí)候，它的精度等級(jí)選擇的是6級(jí)。
7.熱平衡核算
因?yàn)檫@次設(shè)計(jì)中的蝸輪-蝸桿傳動(dòng)，屬于開式傳動(dòng)，在運(yùn)行的過程中所產(chǎn)生的熱量都是傳遞到空氣中，所以在這里不用進(jìn)行熱平衡計(jì)算。
3.4軸的設(shè)計(jì)
3.4.1前輪軸的設(shè)計(jì)
在這次設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)
1.計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）擬定軸上零件的裝配方案
這次設(shè)計(jì)的軸的左邊裝配的零件為滾動(dòng)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(duì)各軸段的粗細(xì)就有了一個(gè)最初步的確定。
2）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
(1)初步確定滾動(dòng)軸承。這次設(shè)計(jì)的自動(dòng)導(dǎo)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(gè)過程中主要受到的是徑向力，對(duì)于所受的軸向力來說，相對(duì)來說很小，所以在這里的軸承結(jié)構(gòu)用的是單列深溝球軸承。，查閱相關(guān)的資料，初步所選的型號(hào)是6004，其尺寸d×D×T,所以得。
右端滾動(dòng)軸承部件的軸向定位的方式用的是軸肩。查閱相關(guān)的資料可知6004型軸承的定位軸肩高度參數(shù)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(shù)在這里??；安裝輪輻的時(shí)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(shí)候用的是螺母夾緊輪輻的方式。在這里輪輻寬度參數(shù)取34mm，因?yàn)榭紤]到安裝的時(shí)候能夠保證螺母端面能夠更好的壓緊在兩個(gè)輪輻上面，因此安裝輪輻的軸段要比輪輻寬度要短一點(diǎn)，所以在這里取。兩個(gè)輪輻在安裝的時(shí)候，它的左端的定位方位用的也是軸肩，因?yàn)檩S肩高度，所以在這里取h=3mm，因此軸環(huán)處的直徑參數(shù)取。又因?yàn)檩S環(huán)寬度參數(shù)b≥1.4h，因此這里取。
(3)軸上用的彈性擋圈，選用的是標(biāo)準(zhǔn)件。在這里型號(hào)確定為GB 894.1-86 20，它的尺寸參數(shù),所以
, ,。
其他的尺寸大小，只要能夠保證兩個(gè)輪輻結(jié)合面，基本上保持對(duì)稱就可以，如圖上2-8所示，軸上各段直徑和長(zhǎng)度的尺寸大小。
3）軸上零件的周向定位
在這次設(shè)計(jì)中兩個(gè)輪輻和軸的周向定位的方式，用的是平鍵聯(lián)接。依據(jù)dⅥ參數(shù)的大小，查閱相關(guān)的資料知平鍵截面尺寸為(GB/T 1095-1979),在對(duì)鍵槽進(jìn)行加工的時(shí)候，用的是鍵槽銑刀，其長(zhǎng)度取28mm。另外在這里考慮到使兩個(gè)輪輻和軸之間的配合，具有更好的對(duì)中性，因此在設(shè)計(jì)中它們的配合選擇的是H7/n6。滾動(dòng)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(shù)公差取的是j7。
4）確定軸上圓角和倒角尺寸
在這次設(shè)計(jì)中軸端倒角參數(shù)的大小取的是1×45°，另外設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)圖，把軸的計(jì)算簡(jiǎn)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(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
在校核計(jì)算的時(shí)候，只需要對(duì)軸上面承受最大彎矩作用的截面，進(jìn)行強(qiáng)度校核，如上圖上面的截面C就是最大的負(fù)彎矩截面，。
下面的公式就是截面C的強(qiáng)度校核公式：
（2-35）
查閱相關(guān)的資料可知，設(shè)計(jì)中用的45鋼調(diào)質(zhì)，所以
查閱相關(guān)資料可得，
（2-36）
所以這次設(shè)計(jì)的軸滿足強(qiáng)度要求，因此具有安全性。
3.4.2后輪軸的設(shè)計(jì)
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(zhuǎn)軸。
圖2-10 后輪軸結(jié)構(gòu)
1.計(jì)算后輪軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩
在這里取蝸輪-蝸桿傳動(dòng)的效率=0.7,所以公式計(jì)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(shè)計(jì)中，后輪軸的制造材料用的是45鋼，并且加工時(shí)要調(diào)質(zhì)處理。查閱相關(guān)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?yàn)檫@次設(shè)計(jì)中的輪輻和軸用的是鍵聯(lián)結(jié)，所以。
3.5軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1)擬定軸上零件的裝配方案
這次設(shè)計(jì)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(nèi)輪輻零件，然后是軸端擋圈零件。
2）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
(1)初步確定滾動(dòng)軸承。這次設(shè)計(jì)的自動(dòng)導(dǎo)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(shè)計(jì)是用的是單列深溝球軸承，型號(hào)是6206.尺寸為，所以。
右端滾動(dòng)軸承部件的軸向定位的方式用的是軸肩。查閱相關(guān)的資料可知6206型軸承的定位軸肩高度參數(shù)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(biāo)準(zhǔn)件。在這里型號(hào)確定為GB 894.1-86 30,它的尺寸參數(shù),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(shù)在這里??；在這里輪輻寬度參數(shù)取27mm，因?yàn)榭紤]到安裝的時(shí)候能夠保證軸端擋圈能夠更好的壓緊在兩個(gè)輪輻上面，因此安裝輪輻的軸段要比輪輻寬度要短一點(diǎn)，所以在這里取。
其他的尺寸大小，是按照零件的結(jié)構(gòu)來確定，如圖上2-10所示，軸上各段直徑和長(zhǎng)度的尺寸大小。
3)軸上零件的周向定位
在這次設(shè)計(jì)中蝸輪和軸的周向定位的方式，用的是平鍵聯(lián)接。依據(jù)參數(shù)的大小，查閱相關(guān)的資料知平鍵截面尺寸為,鍵槽長(zhǎng)度取28mm。另外在這里考慮到使兩個(gè)輪輻和軸之間的配合，具有更好的對(duì)中性，因此在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中軸端倒角參數(shù)的大小取的是1×45°，另外設(shè)計(jì)中各軸肩處的圓角半徑取的是R1。
5.計(jì)算軸上的載荷
如下圖2-11a后輪軸上的受力分析簡(jiǎn)意圖。
1)在水平面上，2-11b為其后輪軸的受力簡(jiǎn)圖。
根據(jù)靜力平衡方程，可以計(jì)算出支座A、B的支反力
三個(gè)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(jiǎn)圖2-11c)。
根據(jù)靜力平衡方程，計(jì)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(jiǎn)化，得
(2-42)
在段中，同樣將截面左邊外力向截面簡(jiǎn)化，得
(2-43)
在段中，同樣將截面右邊外力向截面簡(jiǎn)化，得
(2-44)
根據(jù)下面的公式計(jì)算四個(gè)截面的總彎矩M
(2-45)
(2-46)
后輪軸上的轉(zhuǎn)矩參數(shù)得
6.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
校核軸的強(qiáng)度，只要對(duì)軸上面受到的最大的彎矩和扭矩的危險(xiǎn)截面D進(jìn)行校核計(jì)算。
由下面的公式計(jì)算得
(2-47)
在上面的公式中：
表示的是折合系數(shù)，在這里取=0.6
表示的是軸的抗彎截面系數(shù)，查閱相關(guān)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(shí)要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，查閱相關(guān)的資料可知
經(jīng)比較可知，所以具有安全性。
3.6整體結(jié)構(gòu)的三維模型
整體結(jié)構(gòu)的三維模型
總結(jié)
這次設(shè)計(jì)的是自動(dòng)導(dǎo)引小車（簡(jiǎn)稱AGV），它的主要作用就是搬運(yùn)物料，在對(duì)物料進(jìn)行搬運(yùn)工作的時(shí)候，先設(shè)置好運(yùn)行的位置，小車可以在這個(gè)位置上，自動(dòng)地對(duì)要搬運(yùn)的貨物進(jìn)行裝載，這個(gè)過程中不需要人工參與，接下來就是自動(dòng)行走，把貨物接著運(yùn)到先設(shè)定的指定的位置上，并且可以自動(dòng)將貨物卸載，它是全自動(dòng)的運(yùn)輸機(jī)械。它的結(jié)構(gòu)組成部分包括機(jī)機(jī)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(shè)計(jì)的小車可以按照先設(shè)計(jì)的軌跡運(yùn)行，在柔性系統(tǒng)里，能夠自動(dòng)完成運(yùn)送工件的工作。
這次設(shè)計(jì)的AGV，它的車架采用的是四輪驅(qū)動(dòng)，另外它的減震裝置用的是二級(jí)彈簧結(jié)構(gòu)，并且移載裝置結(jié)構(gòu)用的是旋轉(zhuǎn)升降的結(jié)構(gòu)，所設(shè)計(jì)的小車的特點(diǎn)包括以下的幾個(gè)方面：
1、可以進(jìn)行全向的移動(dòng)，這樣的方式可以使小車搬運(yùn)時(shí)更加的流暢。
2、可以實(shí)現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)升降，所以對(duì)于復(fù)雜的工況都可以適用。
3、小車行駛的時(shí)候可以按照規(guī)定的導(dǎo)引路徑運(yùn)行，并且有安全保護(hù)功能，可以實(shí)現(xiàn)各種移載。
這次的設(shè)計(jì)可以很好的將理論和實(shí)際相結(jié)合，大大地提高了機(jī)械綜合素質(zhì)。另外通過這次的設(shè)計(jì)，使自已的理論知識(shí)，還有設(shè)計(jì)水平都有所提高。
參考文獻(xiàn)
[1]孔令中．現(xiàn)代物流設(shè)備設(shè)計(jì)與選用[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015.10．
[2]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室．理論力學(xué)[M]．（Ⅰ）第六版．北京：高等教育出版社，2014.1．
[3]戴曙．金屬切削機(jī)床[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.5．
[4]濮良貴，紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．第七版．北京：高等教育出版社，2014．
[5]唐金松．簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．第二版．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2010.10．
[6]譚建成．電機(jī)控制專用集成電路[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2019．
[7]朱曉春．?dāng)?shù)控技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.5．
[8]國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)：AGV小車減震結(jié)構(gòu)CN201720414814.9，2017.
[9]X技術(shù)：AGV升降牽引機(jī)構(gòu)的制作方法，文檔序號(hào)：13271648.
[10]X技術(shù)：AGV升降牽引機(jī)構(gòu)的制作方法，文檔序號(hào)：13271648.
[11]Ma Ning;Zhou Chenhao;Stephen Aloisius，Simulation model and performance evaluation of battery-powered?AGV?systems in automated container terminals，2021.
[12]Yaqiu Liu;Hui Jing;Xun Liu;Yunlei Lv,An improved hybrid error control path tracking intelligent algorithm for omnidirectional?AGV?on ROS,2021.
[13]Liang Zhao;Bin Cao;Feng Lin,Research of Intelligent Dynamic Dispathcing System of High Speed and High Precision?AGV,2019.
[14]王讓定，陳金兒，葉富樂，史旭華．匯編語言于接口技術(shù)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2011．
[15]Barry B.Brey．Intel微處理器結(jié)構(gòu)、編程與接口[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2019.7．
[16]洪家娣，李明，黃興元．機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]．南昌：江西高校出版社，2011.12．
[17]邁克·普瑞德科．機(jī)器人控制器與程序設(shè)計(jì)[M]．北京：科學(xué)出版社，2014．
致謝
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)已全部完成，畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程讓人很充實(shí)。主要是因?yàn)椋旱谝煌ㄟ^這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以讓自己學(xué)到了更多的專業(yè)知識(shí)，在老師的指導(dǎo)下，再加上自己的付出的努力讓人很充實(shí)；第二就是這次的設(shè)計(jì)，讓我明白了不管是做設(shè)計(jì)也好，還是做別的事情也好，都是認(rèn)真去完成，通過這次設(shè)計(jì)讓我知道了什么是認(rèn)真，這個(gè)過程讓我感到很充實(shí)；第三就是在設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，有老師的關(guān)懷和指導(dǎo)。他們的嚴(yán)肅的工作態(tài)度，工作作風(fēng)等都無時(shí)無刻不在激勵(lì)著我。從當(dāng)初的選題，到設(shè)計(jì)的完成，整個(gè)過程老師給予了大力的支持和耐心的指導(dǎo)。老師的優(yōu)點(diǎn)值得我們永遠(yuǎn)的學(xué)習(xí)，同時(shí)也對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作帶來極大的影響。
總的來說，能夠如此順利地做完畢業(yè)設(shè)計(jì)，在此要特別的感謝老師耐心的指導(dǎo)，另外還要感謝所有幫助過我的人！
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