顶升式AGV结构设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业编号 毕业设计题 目顶升式AGV结构设计本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目： 顶升式AGV结构设计 ）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。作者签名： 年 月 日 （学号）：顶升式AGV结构设计摘要顶升式AGV全称自动导引小车，它是在计算机控制下，通过数字图像处理装置导引并沿设定的路径运行完成作业

2、的无人驾驶自动小车，伺服驱动，顶升执行机构。它为现代制造业、现代物流提供了一种高度柔性化和自动化的运输方式。本文介绍了AGV在国内外的发展现状和应用情况，在此基础上，结合毕业设计的课题要求，设计了顶升式AGV。其中研究内容包括以下几个方面：1.论述了AGV系统的组成、视觉导引方式及原理。2.介绍AGV车体机械机构设计，并根据小车驱动方式和工作要求，对电机、蓄电池等进行了设计和选型。3.根据AGV系统的控制和工艺要求，对其执行机构顶升装置进行了设计。4.在总结全文的基础上，对顶升式AGV的设计和研究提出了展望。关键词：AGV，视觉导引，顶升装置JACK-UP TYPE AGVAbstractJa

3、ck-up type AGV full name is Automatic Guided Vehiele,it is under the control of the computer,the digital image processing device guiding and along a set path running finish homework unmanned automatic vehicle，servo drive,lifting execting machanism.It is a modern manufacturing industry,modern logisti

4、cs to provide a highly flexible and automatic mode of transport.This paper introduces the AGV in the domestic and foreign development status and application situation,on this foundation,combining the subject of graduation design requirements,design of jack-up type AGV.The research contents include t

5、he following aspects:1.The discusses the AGV system composition, visual guidance mode and principle.2 Introduction to AGV body of mechanism design, and in accordance with the car driving mode and work requirements, the motor, batteries for the design and selection of.3 According to AGV system contro

6、l and process requirements, the executive mechanism lifting device is designed.4.On the base of summarizing the dissertation, the jacking type AGV puts forward the design and research prospect.Key Words: AGV, vision guidance, jack-up device目 录 TOC o 1-3 h z u 第一章 绪论1.1 AGV概述自动引导小车 (Automated Guided

7、Vehicle ，简称 AGV)，指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为动力来源。一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为,或利用电磁轨道(electromagnetic path-following system)来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上，无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。还可利用视觉导航技术，GPS 导航技术等进行引导。1.2 AGV在国际国内的发展及应用1.2.1 AGV的发展五十年代，第一台自动导引车是由Barrett电子公司在美国开发成功。但在六十

8、年代和七十年代AGV技术主要在欧洲得到发展。八十年代，发展中心又转移到美国目前在国内AGV的应用逐渐开始推广。从应用的行业分析，分布面非常广阔，有汽车工业、飞机制造业.家用电器行业、烟草行业、机械加工、仓库、邮电部门等。这说明AGV在我国有一个潜在的广阔市场。随着社会科技的发展和市场需求水平的提高，AGV技术也有其自身的主要发展方向:1、AGV的市场正向二极化方向发展，一个是向自动化程度高的高档市场发展;另一个是向流通领域、办公室等大多数以人为接点的低档市场发展。2、AGV正向多导向方式、智能化发展。要实现预定的搬运计划、发挥无人搬运车的优势，关键取决于导向系统。电磁导向方式是最先开发的AGV

9、导向方式，目前应用的范围最为广泛。但由于电磁导向方式的缺点，相继出现了光学导向方式、磁石导向方式、激光导向、标记追踪导向及图像传感器导向方式等。多种导向方式充分体现了无人搬运系统高柔性、高效率、高可靠性、低成本的发展特点，并正向智能化方向发展，使AGV技术达到新水平。3、对AGV进行工程可行性分析验证时，愈来愈多的使用系统仿真方法。专用仿真语言将使用户使用方便，仿真费用将不断降低，一般仿真系统包括有彩色图形输入与显示系统，仿真处理机和仿真语言。4、AGV/AGV模块化设计研究，由于不同的AGV/AGV之间有许多的模块的功能是相同的，因此为了能够适应不同的使用要求和缩短新产品的开发周期，最好是采

10、用模块化的设计方法，将AGV的各功能模块设计成不同的系列，再根据具体的使用要求进行组合。5、AGV系统控制结构愈来愈多地具有跟踪物料和储存信息的功能，以支持“准时制”生产，以便允许与AGV间或任何其他控制器进行通信。6、把AGV和移动机器人的能够进行灵活操作的优点结合起来，使之具有更高的科技含量和取得更前沿的应用。1.2.2 AGV的应用AGV已经成为许多制造其余提高生产效率和系统智能化水平的重要手段，具体使用领域如下：1、自动化立体仓库;2、柔性加工系统;3、柔性装配系统(以AGV作为活动装配平台);4、机械、电子、卷烟、医疗。食品、造纸、纺织、化工等行业的物料输送;5、在车站、机场.邮局的

11、物品分捡中作为运输工具;6、也有用在办公室、医院、宾馆的AGV:7、危险场所和特种行业。AGV被用于物品运送，这样就减轻了工人的劳动强度，避免了危险环境对人的伤害。1.3 AGV 的分类及引导方式AGV从发明至今已经有50年的历史，随着应用领域的扩展，其种类和形式变得多种多样。常常根据AGV自动行驶过程中的导航方式将AGV分为以下几种类型： 1.电磁感应引导式AGV 电磁感应式引导一般是在地面上，沿预先设定的行驶路径埋设电线，当高频电流流经导线时，导线周围产生电磁场，AGV上左右对称安装有两个电磁感应器，它们所接收的电磁信号的强度差异可以反映AGV偏离路径的程度。AGV的自动控制系统根据这种偏

12、差来控制车辆的转向，连续的动态闭环控制能够保证AGV对设定路径的稳定自动跟踪。这种电磁感应引导式导航方法目前在绝大多数商业化的AGVS上使用，尤其是适用于大中型的AGV。 2.激光引导式AGV 该种AGV上安装有可旋转的激光扫描器，在运行路径沿途的墙壁或支柱上安装有高反光性反射板的激光定位标志，AGV依靠激光扫描器发射激光束，然后接受由四周定位标志反射回的激光束，车载计算机计算出车辆当前的位置以及运动的方向，通过和内置的数字地图进行对比来校正方位，从而实现自动搬运。 目前，该种AGV的应用越来越普遍。并且依据同样的引导原理，若将激光扫描器更换为红外发射器、或超声波发射器，则激光引导式AGV可以

13、变为红外引导式AGV和超声波引导式AGV。 3 视觉引导式AGV 视觉引导式AGV是正在快速发展和成熟的AGV，该种AGV上装有CCD摄像机和传感器，在车载计算机中设置有AGV欲行驶路径周围环境图像数据库。AGV行驶过程中，摄像机动态获取车辆周围环境图像信息并与图像数据库进行比较，从而确定当前位置并对下一步行驶做出决策。 这种AGV由于不要求人为设置任何物理路径，因此在理论上具有最佳的引导柔性，随着计算机图像采集、储存和处理技术的飞速发展，该种AGV的实用性越来越强。 此外，还有铁磁陀螺惯性引导式AGV、光学引导式AGV等多种形式的AGV1.4 顶升式AGV顶升式AGV又称举升式AGV或升降式

14、AGV,分为单举升式和双举升式。 单举升式AGV具有可任意旋转和升降的工作平台，工作平台分专用和通用，专用平台适合大量装配同一产品。整台AGV可单独作为移动装配工作平台，其升降动力可以通过AGV本身电源和动力机构自动实现，也可以通过类似铰链等省力机构手动实现。安装大体积零件时降低工作台以方便工人安装,升高工作台到合适高度用来进行小部件的装配。通过对顶升式AGV的合理利用，可以实现在流水线装配过程中一组零件对应一台顶升式AGV,通过AGV在各个工位之间运动代替原有的传送带或其他传送方式，此举可以省去大量反复拆装移栽被装配零件的时间，提高劳动效率，降低成本。该AGV的顶升装置要求具有360度的旋转

15、和多角度的定位功能，同时其升降机构要求能在工作行程的任意位置锁死，以方便工人在任意方位装配。 双举升式AGV主要用于大型零部件的搬运工作。AGV直接钻入零件下方，升起两个托盘以使被搬运零件离地，搬运至目标位置后降下工作台，车体和零件分离，AGV直接从零件下方钻出，完成零件的搬运工作 。 顶升式AGV在国内应用不如其他几类AGV多，相关资料文献较少。但是顶升式AGV用途广泛，使用方便，优势明显，在未来的AGV发展中必将有更广阔的前景。 1.5 毕设任务本毕设的主要任务是：在综合考虑线路，传感器，控制系统布局的情况下，设计能够承载500公斤，行走速度在0.5m/s的视觉顶升AGV机构设计。第二章

16、AGV的总体设计2.1 视觉导引目前，AGV多采用电磁感应导引来实现对路径的自动跟踪，但是这种导引方式灵活性较差，使用成本高，安装维护和改造也很不方便。因此，人们力图寻找一种新的方法，使AGV具有更高的柔性和经济性，激光、超声波、蓝牙等高科技先后被用于实现AGV的自动导引。最近，随着数字视频技术的不断完善和高性能数字处理芯片的大量涌现，AGV的视觉导引开始成为研究开房的热点。该方法通过CCD或者CMOS摄像头拍摄路面图像送交DSP芯片或者PC进行数字图像处理，结果用于实现小车的运动控制。由于视觉导引方法不需要人为埋设路径，因此成本低，安装维护方便，并在理论上具有最佳的柔性。视觉作为人类最主要获

17、取信息的感官，也被越来越多的应用到工业控制中。机器视觉就是利用计算机模拟人眼的视觉功能，从图像或图像序列中提取信息，对客观世界的三维景物和物体进行形态和运动识别。机器视觉研究的目的之一就是寻找人类的视觉规律，从而开发出从图像输入到自然景物分析的图像理解系统。机器视觉可以代替人类的视觉从事检验、目标跟踪、机器人导向等方面的工作，特别是在那些需要重复、迅速地从图像中获取精确信息的场合。视觉技术理论涉及图像处理、模式识别、人工智能等方面。目前，视觉导引技术主要有两个导引方向：（1）真正的智能视觉导引技术，它能够模拟人视觉原理以识别路径。其识别方法就是在智能车辆上安装若干台摄像机采集视频数据，然后通过

18、一定的算法来识别路径，从而实现自动导航。这种方法对处理计算机处理系统的要求很高，计算量大，目前而言在实时性上还很难满足要求。（2）计算机视觉导引技术，这种技术相比起第一种方法简单实用。其原理是先在计算机中存储一定的路径信息并针对路径特征进行算法设计，在行驶过程中将采集到的视频信息和原始的路径信息进行匹配，从而完成道路的识别和跟踪。这种技术与第一种方法比较起来无疑具有更加好的图像处理速度和实时性，所以本文选用该方法。基于视觉引导的自动导向车辆是利用CCD采集路径标线和标志的图像信息，经过车载计算机对图像的处理来识别路径，并根据车辆与路径轨迹之间相对位置的判断结果，来控制车辆运行方向的一种引导方式

19、。此外，利用机器视觉还可识别各种标识，如加速、减速、停车和工位号等，对车辆的运行状态进行控制。由CCD采集的路径标线的图像，包含着车辆在某一时刻相对于路径标线的未知信息，即车辆的纵轴线与路径的夹角（a）以及与路径之间的偏移距离（e），如图1所示。但在所采集的图像中，除包括路径和标志信息外，还可能存在着因为地面反光或标线污染等干扰信息。所以，必须对图像进行处理，才能达到可靠引导的目的。图2.1 CCD采集的路径标线图像2.2 轮系的布局和选用AGV的驱动和转向机构有不同的方式。基于机器视觉导引采用了两轮独立驱动差速转向的设计方案，两轮差速转向是将控制使两驱动轮同轴线平行对立地固定与车体的中部，通

20、过调速控制两驱动轮产生不同的速度来实现转向。由于采用两轮独立驱动差速转向的驱动方式，因此，两个独立驱动系统的速度同步性，成为车辆稳定运行的重要指标。驱动转向系统主要由直流电机、减速器和车轮组成。电动机的性能参数及减速器的规格型号的确定直接决定着整车的动力性，即车辆的运动速度和驱动力。车轮尺寸不仅影响到车辆的高度，而且也影响到车辆的离地间隙。采用铸铁橡胶面驱动轮不仅承载能力大，而且橡胶与地面的附着系数大，保证了足够的驱动能力。另外，在车架的四角还设置了四个具有减震能力的万向轮。图2.2 轮系分布2.3 差速控制原理转向时由控制器向车辆发出转向信号，转向电机根据转向信号正向或反向旋转一定角度，电机

21、通过齿轮、齿条系统带动转向架摆动一定角度，最终带动与转向架固定在一起的万向轮偏摆一定角度。车辆在转向时由于内外侧的车轮的转变半径不同，所以内外侧车轮的转速也不相同。四角为万向轮，会根据转变角度的大小自动调节内外侧车轮的转速；而驱动轮为主动轮，其转速分别由两个电机独立驱动，不会根据转变半径自动调节转速。因此小车转向时，控制系统在控制转向电机的同时还需要根据转向角度的大小向两个驱动电机发出控制信号，调节两个驱动电机的转速使之产生特定的转速比，从而使转弯顺利进行。在这里，转弯的角度、转速均与小车的尺寸及转变半径有关。车架车轮顶升装置安全装置转向装置2.4 顶升式AGV结构组成机械系统运行电机蓄电池转

22、向电机顶升装置顶升式AGV动力系统信息传输和处理系统驱动控制装置转向控制装置移栽控制装置安全控制装置控制系统顶升式AGV由车载控制系统、车体系统、导航系统、行走系统、移栽系统和安全与辅助系统组成。（1）车载控制系统车载控制系统是AGV的核心部分，一般由计算机控制系统、导航系统、通讯系统、操作面板及电机驱动器构成。计算机控制系统可采用PLC、单片机及工控机等。通过导航系统能使AGV确定其自身未知，并能沿正确的路径行走。通讯系统是AGV和控制台之间交换信息和命令的桥梁，由于无线电通讯具有不受障碍物阻挡的特点，一般在控制台和AGV之间采用无线电通讯，而在AGV和移栽设备之间为了定位精确采用光通讯，操

23、作面板的功能主要是在AGV调试时输入指令，并显示相关信息。AGV上的能源为蓄电池，所以AGV的动作执行元件一般采用直流电动机、步进电机和直流伺服电机等。（2）车体系统它包括底盘、车架、壳体和控制器、蓄电池安装架等，是AGV的躯体，具有电动车体的结构特征。（3）行走系统它采用六轮式，即四个万向轮，两个驱动轮，差速转向，独立运行的。（4）移栽机构它是用来完成作业任务的执行机构，在不同的任务和场地环境下，可以选用不同的移栽机构，本文选用顶升式。（5）安全与辅助系统为了避免AGV在系统出故障或有人员经过AGV工作路线时出现碰撞，AGV一般都带有障碍物探测及避撞、警音、警视、紧急停止等装置。另外，还有自

24、动充电、避障板等辅助装置。2.5 电池的选择目前AGV大多使用镍镉蓄电池，镍氢蓄电池、锂电池和铅酸蓄电池下面就对以上几 种类型的电池进行简单比较： 1 、镍镉蓄电池 内阻小，可供大电流放电，放电时电压变化小与其他种类电池相比之下，镍镉电池可 耐过充电或放过电，操作简单方便放电电压依据其放电电流多少有些差异，大体上是 1. 2V 左右镍镉电池的放电终止电压为 1. OV/cell，实使用温范围在20 C60 C，在此范围内 可进行放电。可重复 500 次以上的充放电。 2、镍氢蓄电池 镍氢电池能量比镍镉电池大二倍,用专门的充电器充电可在一小时内快速充电,自放电 特性比镍镉电池好，充电后可保留更长

25、时间,可重复 500 次以上的充放。 3、锂电池 拥有高能量密度。与高容量镍镉电池相比，体积能量是其 1. 5 倍，能量密度是其 2 倍。 高电压，平均使用电压为 3. 6V，是镍镉电池、镍氢电池的 3 倍，使用电压平坦并且高容 量，广泛的使用温度-200C-600C。充放电寿命长，经过 500 次放电后其容量至少还有 70% 以上由于锂电池具备了能量密度高电压高，工作稳定等特点。 4、铅酸蓄电池 铅酸电池是一种使用最广泛的电池，它以海绵状的铅作为负极，二氧化铅作为正极， 我们把这二种物质称为活性物质，用硫酸水溶液作为电解液，它们共同参与电池的电化学 反应。铅酸蓄电池具有良好的可逆性、电压特性

26、平稳、使用寿命长、适用范围广、原材料丰富（且可再生使用）及造价低廉等优点。主要应用在交通运输、矿山、港口、国防、计 算机、科研等国民经济各个领域，是社会生产经营活动和人类生活中不可缺少的产品。 这种低成本运行模式对AGV蓄电池是有严格要求的，突出的是要求电池具备大电流充电接受能力，不会因为大电流而造成AGV小车的破坏，同时AGV蓄电池能适应较高的环境温度。所以，本课题我们选择用 8 块 40Ah 的锂电池串联方式构成电源，其输出电压为 3.68=28.8V。第三章 顶升式AGV详细设计3.1 车架的结构设计车架一般采用框架结构，在保证足够刚度的条件下，应尽量减轻车架的重量，以提高有效承载重量。

27、车架形式的确定主要考虑AGV的功用和移栽机构的布置与安装等因素。作为基准型AGV的车架应能够为移栽机构提供方便的安装连接基础，同时还能适应于不同形式的移栽机构的布置。车架的尺寸在一般情况下，主要取决于蓄电池的数量和体积。同时，引导系统和驱动转向形式对车体结构尺寸也有影响。车体的外饰设计也不容忽视，外饰挡板除具有装饰作用外，还具有防护功能，其材料选择和加工工艺值得重视。结构形式和安装方法应考虑维护和修理的方便性。此外，车体的外廓不应有突出部分，以防止碰撞其他物体。3.2 驱动系统设计AGV的驱动系统是整个AGV的动力来源，没有它AGV将寸步难行。驱动系统的性能直接影响到车体运动性能。AGV的驱动

28、系统主要由驱动电源、直流电动机和减速器组成。电动机的性能参数及减速器的规格型号的确定直接决定整车的动力性，即车辆的运动速度和驱动力直接决定整车的动力性。3.2.1 驱动电机电机的选择及扭矩和转矩计算自动导引车是电动车的一种，而电机是电动车的驱动源，给整车提供动力。目前的电动车辆驱动系统有三种:第一种是直流电机驱动系统，20世纪90年代前的电动汽车几乎全是直流电机驱动的。直流电机本身效率低，体积和质量大，换向器和电刷限制了它转速的提高，其最高转速为6000-8000r/min。但出于其缺点目前除了小型车外，电动车很少采用直流电机驱动系统。第二种是感应电机交流驱动系统，该系统是20世纪90年代发展

29、起来的新技术，目前尚处于发展完善阶段。电机一般采用转子鼠笼结构的三相交流感应电动机。电机控制器采用矢量控制的变频调速方式。其具有效率搞、体积小、质量小、结构简单、免维护、易于冷却和寿命长等优点，该系统调速范围宽，而且能实现低速恒转速，高速恒功率运转，但交流电机控制器成本较高。目前，世界上众多著名的电动汽车中，多数采用感应电机交流驱动系统。第三种是永磁式同步电机交流驱动系统，其中永磁式同步电机包括无刷直流电机和三相永磁同步电机，而永磁同步电机和无刷直流电机相比，永磁同步电机交流驱动系统的效率较高，体积小，质量小，也无直流电机的换向器和电刷等缺点。但该类驱动系统永磁材料成本较高，只在小功率的电动汽

30、车中得到一定的应用。但永磁同步电机是最有希望的高性能电机，是电动汽车电机的发展方向。出于直流电机本身具有空盒子系统简单，调速方便，不需要逆变装置等优点，并且本课题设计的AGV不需要工作在高速大功率之上，因此，在本文仍采用直流电机作为驱动系统的动力源。由于这次车体不是很大，顶升装置总重500KG，所以为了节省原材料和不必要的能源浪费，所以电动机的选取尤为重要，此次我选取了额定功率为1.5KW的电机足以保证给车体提供驱动动力及其达到不必要的浪费。选取的驱动电机为ACH-13150A（1500W）；而转向需要的动力不必这么大，所以转向电机选择的功率相对较小些，选取的转向电机为JSF 60-40-30

31、-DF-10001.阻力分析AGV 在水平道路上等速行驶时必须克服来自地面的滚动阻力和空气阻力。滚动阻力以符号Ff表示，由于AGV行驶速度为0.5m/s，空气阻力小到可以忽略不计。当AGV在坡道上行驶时，还必须克服重力沿坡道的分力，称为坡度阻力，以符号表示，鉴于AGV主要设计用于平地，暂时忽略坡度阻力。AGV加速行驶需要克服的阻力称为加速阻力，以符号Fa表示。因此AGV行驶的总阻力为： F=Fa+Ff (3.1) (1) AGV 的滚动阻力的计算： (3.2)式中，f 为滚动阻力系数，根据摩擦系数表，由路面情况（平滑水泥路）和轮子表面材料（聚氨酯），取f = 0.02；Q为车轮载荷，AGV自身

32、质量预计在1000kg，载重要求为500kg，则。代入公式得滚动阻力为： Ff=294N(2) AGV的加速阻力的计算 Fa=ma (3.3)式中，a为AGV的加速度，设小车在2内加速到，则；m为AGV与货物的总质量，。代入公式得加速阻力为： Fa=375N(3) AGV总运动阻力AGV不同于道路行驶的高速车辆，时速最大只有0.5，因此空气阻力对AGV行驶的影响可忽略不计。AGV工作于室内，道路状况较好，坡度较小，坡度阻力也可以忽略不计。因此根据公式(3.1)，AGV总的运动阻力为：F=Ff+Fa=294+375=669N (3.4)2. 驱动轮及电机扭矩和转速的计算由于现在市面上电机和驱动轮

33、类型、运动参数十分完备，考虑到尽量节约成本，以及精度、效率以及外形尺寸方面的要求，经指导老师推荐，决定选取一款电机、减速器和驱动轮三者一体式的驱动轮，一方面能节省支出，同时又能提高电机效率。拟定减速比为。 轮子的扭矩为： (3.5)式中， d为驱动轮的直径，根据市场调研的结果，选择驱动轮的直径为252mm；N为驱动电机的数量，N=2。代入公式得轮子的扭矩为：轮子的转速为：v=nd=.14159n=0.5m/s (3.6) n=37.9r/min轮荷：Q=1500/2=750kg电机功率： Pd=FV/2 (3.7) 其中，为从电机到轮子的传动效率 =12432 4。 (3.8)1为联轴器传动效

34、率；2为轴承传动效率；3为齿轮对传动效率；4为第二个联轴器传动效率。查表得：1=0.99；2=0.99；3=0.97；4=0.99。 =12432 4=0.990.9940.9720.99=0.886 Pd=6690.50.8862=0.189kw电机转速： nd=in=37.930=1137 r/min (3.9)出现方式：航空插头或电缆线可选。3.2.2 一体式驱动轮市面上常用电机有直流伺服电机、三相交流电机、步进电机等。由于AGV倚靠自身24V硫酸铅蓄电池独立供电，无外接电源。故可采用步进电机和直流伺服电机作为驱动电机。步进电机成本低，但运动特性差，难以精确控制。直流伺服电机相较步进电机

35、具有较硬的特性曲线，能做到高性能的闭环控制。故此次AGV设计选取直流伺服电机作为驱动电机。在了解了市面上各个品牌的直流伺服驱动轮之后，本次设计最终选择杭州拜特电驱动有限公司的型号为3EL-DC直流电机驱动轮。该款产品集驱动轮、电机、减速机构、制动机构于一体，并可选购光电编码器，用于反馈控制。选用了3EL DC 1.2的直流电动机驱动轮。表3.2.2 性能参数：型号3EL DC/1.2电机功率KW0.70.91.2蓄电池电压V242424齿轮传动比i1:301:301:30最大载荷Kg800800800轮子直径mm252252252最大回转半径mm160160160最大车轮转速r/min1001

36、00100最大车辆扭矩N.m240290350制动扭矩N.m888图3.2.2 剖面及尺寸3.2.3 传动齿轮设计传动系统是驱动轮中较为重要的一部分，依据选购的驱动轮的尺寸设计的传动机构如图3.2所示：图3.2.3 传动系统设计图为方便设计，本文拟采用同轴式二级圆柱直齿齿轮减速结构，体积小，效率高。传动比的分配：i总=i1i2 (3.10)取i1=i2=i总=30=5.477传动链设计如图3.3计算各轴转速:I轴: n1= nd=1137 r/minII轴: n2= n1/i1=207.6 r/minIII轴: n3= n2/i2=38 r/minIV轴: n4= n3=38 r/min各轴输

37、入功率: 图3.3.4 传动链简图I轴: P1= Pd01=0.1890.99=0.18711kw (3.11)II轴: P2= P112=0.990.97=0.17968kwIII轴: P3= P223=0.990.97=0.17255kwIV轴: P4= P334=0.990.99=0.16912kw各轴输出功率:I轴: P1= P12=0.99=0.18524kw (3.12)II轴: P2= P22=0.99=0.17788kwIII轴: P3= P32=0.99=0.17082 kwIV轴: P4= P42=0.99=0.16743kw各轴输入转矩:I轴: T1=9550P1/ n1

38、=95500.18711/1137=1.57 Nm (3.13)II轴: T2= 9550P2/ n2=95500.17968/207.6=8.266 NmIII轴: T3= 9550P3/ n3=95500.17255/38= 43.365NmIV轴: T4= 9550P4/ n4=95500.16912/38=42.5 Nm各轴输出转矩:I轴: T1=T12=1.570.99=1.5543 Nm (3.14)II轴: T2=T22=8.2660.99=8.18334 NmIII轴: T3=T32=43.3650.99=42.93NmIV轴: T4=T42=42.50.99=42.07 Nm

39、齿轮设计:采用软齿面，大齿轮：45钢，调质处理，齿面平均硬度取270HBS 小齿轮：45钢，调质处理，齿面平均硬度取230HBS按齿面接触疲劳强度设计：初估圆周速度为0.95m/s，取8级精度取小齿轮齿数为z1=17，z2=175.477=93取齿宽系数R=1dm=Ru2+12-R=5.56 (3.15)T1=9550P1/ n1=95500.18711/1137=1.57 Nm工作情况系数KA=1动载系数Kv=1.09齿向载荷分布系数K=1.1载荷系数K=KAKvK=11.091.1=1.199 (3.16)设工作5年，每年300天，每天8小时则总工作时间为th=53008=12000h应力

40、循环次数：N1=60jn1th=0=8.186108 (3.17)N2=60jn2th=.=1.495108寿命系数ZN1=0.9 ZN2=1.1接触疲劳极限Hlim1=600MPa Hlim2=560MPa安全系数SHmin1=SHmin2=1(失效概率1/100)许用接触应力H1=Hlim1ZN1/SHmin1=540 MPa (3.18) H2=Hlim2ZN2/SHmin2=616 MPa弹性系数ZE=189.8节点区域系数ZH=2.5计算小齿轮分度圆直径d1：d1=34KT1R1-0.5R2uZEZHH2=341.-0.525.82.55402=16.217 (3.19)v=dn1/

41、=3./=1.01 m/s (3.20)和预估值相近m=d1/z1=0.953，由标准模数表取m=1 (3.21)d1= mz1=17mm d2= mz2=93mm (3.22)a=(d1+d2) /2=55 mm (3.23)b1=17mm b2=20mm校核齿根弯曲疲劳强度：确定寿命系数YN1=YN2=0.95安全系数SFmin1=SFmin2=1.25弯曲疲劳强度极限Flim1=220MPa Flim2=210MPa尺寸系数YX1=YX2=1许用弯曲应力F1=Flim1YN1YX1/SFmin1=334.4 MPa (3.24) F2=Flim2YN2YX2/SFmin2=319.2 M

42、Pa齿形系数YFa1=3.2 YFa2=2.25应力修正系数YSa1=1.52 YSa2=1.77齿根弯曲疲劳强度：F1=4KT1R1-0.5R2z12m3u2+1YFa1YSa1 (3.25) =41.19915701.523.210.50.5171730 =91 MPaH1(3.25)F2=F1YFa2YSa2YFa1YSa1=74.5 MPaH2 (3.26)经校核，齿轮强度严格满足要求20。3.2.4 传动轴设计由于减速箱尺寸的限制，导致小齿轮分度圆直径较小，因此选用齿轮轴作为传动轴。具体尺寸如图3.4：图3.2.4 齿轮轴(轴II)具体尺寸对传动轴的强度校核按轴所受的扭矩计算轴的强度

43、。轴的扭转强度条件为： (3.27)式中，为轴的扭转切应力，；为轴所受的扭矩，AGV正常工作情况下，；为抗扭截面系数，其中为轴的最小直径；为许用扭转剪切应力，驱动轴材料为45钢，。代入数据可得：驱动轴的扭转剪切应力是许用扭转剪切应力的1/2左右，降低许用扭转剪切应力后，严格满足条件21。3.3 顶升装置机构设计顶升机构是本文的一大特点，现在很少有AGV使用顶升机构，本文选用液压顶升机构，这样可以大大的节省人力物力，而且也能精确的完成AGV的自由升降。以便更好的承载货物。3.3.1 顶升机构选择常见的几种顶升机构的优缺点如下：1、液压顶升机构：采用液压技术，升降平稳、噪音低。2、垂直丝杆顶升机构

44、：采用丝杆传动方式，可以实现双层台面的升降。根据需要可多块组成升降台群，能在行程范围内组成不同的台阶。3、水平丝杆机械升降机构：采用水平丝杆传动，通过剪叉实现台面的升降运动，在行程范围内可任意停止。一般用在土建等。4、链条式顶升机构：有良好的导向机构，可保证设备运行时无倾斜。5、齿轮式顶升机构：传动精确，造价高。6、螺旋器顶升机构：具有普通升降台的全部功能，适用于剧场。从本机构体积，重量，成本等方面考虑，选择液压式顶升机构，它升降平稳、噪音低、使用寿命长，承受荷载大而且控制相对简单。3.3.2 液压式顶升机构工作原理通过液压泵控制顶升机构的升降，液压泵与顶升机构行程一个油路，当液压泵冲压时，顶

45、升机构上升，能够自锁，液压泵减压时，顶升机构下降。YZF电动液压千斤顶：是CLR/CLRG/QF/DYG电动千斤顶产品升级替代产品，高强度加厚油缸，可避免胀缸现象，镀铬活塞杆底部及导向套焊铜处理，杜绝拉缸及活塞杆拉毛现象，让千斤顶无需更换油封使其寿命达到最长，双油路设计，液压回程可控，溢流阀让接头及油管堵塞后不会损坏千斤顶，并可防止突发性的超过压力而损坏油缸，保压阀让安全得到有效保障，特殊的结构对电动液压千斤顶起到多重保护作用，可承受的偏载负荷达液压油缸额定吨位的5%，在大型工程施工中，人性化设计让操作和控制更加简单。选用的液压泵是ZCB-700D(电子阀)电动油泵系双泵单油路高压油泵、油箱等

46、组成超高压油泵，具有体积小、压小高、重量轻、结构简单、使用方便等优点。该泵为了随时能观察工作时的压力变化，特设有装置压力表备用接口，以便用户安装压力表之用。表3.3.2 液压泵的技术参数型号ZCB-700D（电子阀）额定工作压力70MPA高压/低压流量0.6L/min 4L/min电机功率0.75KW电压220v外形尺寸35*27*49CM储油容积7.5L3.4 动力系统总设计为了能够更好的取得车体整体的动力学模型，根据AGV的实际情况作出如下的简化：(1) 左右前轮和轴是一体的，再前行或后退的同时不打滑，只看做是纯滚动，则有： (2) 车体设计左右是对称的，则有： (3) 左轮的直径及其质量

47、和右轮 (4) 前轮左右也是一致的和后轮的大小重量以及有些不受力或比较想的部分我们可以忽略不计其的转动惯量，即： 在上述简化后的基础上，联立前述车体、左右驱动后轮的动力方程可以得到车体整体的动力学方程。该动力学方程中可以表示为左、右轮所受的动力和左、右轮转动的角速度之间的关系。任何一种导引方法的实现最终都归结为路径跟踪控制的问题上。对于固定路径型的AGV由于具有体现路径的导引媒介物，通过传感器就可直接获得车体对路径的横向偏差和车体方向偏差，以这种偏差作为误差信号通过车体动力学直接对车体进行跟踪控制。但是对于自由路径型AGV，车体对路径之偏差量的获取就要困难得多，以车体方位推算导向的自由路径AGV为例，其方位和对于路径的偏差是通过对车轮转动角度积分计算而获得，其要实现需较大的计算量和通信量。作为一种较好的解决办法是差速驱动的自由路径控制。其路径可简化为一系列直线段和圆弧段的组合。只要保证左右轮的转动角