物流园区AGV车体框架结构设计方案

1、摘要随着我国改革开放的不断开展，我国经济建设和技术应用都得到了高速稳定的发展，自动牵引车已成为制造加工和物流行业必不可少的关键设备，自动牵引车可以分为潜伏式牵引车和叉车式牵引车两种，叉车式牵引车通常情况下是通过车体尾部的货叉来实现牵引货物的，所以其工作时需要占用大量的空间，而潜伏式牵引车恰恰克服了这一技术难题，直接潜入到货物底部来牵引货物，能够更加方便快捷的完成各项任务。潜伏式牵引车相比叉车式牵引车底盘更低，体积更小，更加便于实现现场的使用和货物运输。本篇论文中提出了一种结构巧妙、机动性好、稳定性能高的潜伏式牵引车设计方案，本方案对自动牵引车技术进行深入分析研究，对小车的运动过程整体性能及车体

2、框架结构进行设计，对运动性能进行改进，合理布置其主框架和副框架，潜伏式牵引车作为一种新型的自动牵引车，对此进一步的研究也是不能忽视的。关键词：自自动导引引车，运运动性能能，运动动系统AbstrracttWith thee coontiinuoous devveloopmeent of Chiinas rrefoorm andd oppeniing up, Chhinaas ecoonommic connstrructtionn annd ttechhnollogyy apppliicattionns hhavee beeen higgh-sspeeed aand staablee deevel

3、lopmmentt, aautoomattic traactoor hhas beccomee a mannufaactuurinng aand loggistticss inndusstryy esssenntiaal eesseentiial equuipmmentt, aautoomattic traactoor ccan be divvideed iintoo laatennt ttracctorrs AAnd forrkliift traactoor ttwo, foorklliftt trracttor is usuuallly tthrooughh thhe ttaill off

4、 thhe ccar boddy tto aachiievee thhe ttracctioon oof ggoodds, so itss woork neeed tto ttakee upp a lott off sppacee, aand lattentt trracttorss juust to oveercoome thiis ttechhnollogyy Diiffiicullt tto ssneaak iintoo thhe bbotttom of thee gooodss too atttraact thee gooodss, tto mmoree coonveenieent a

5、ndd quuickk too coomplletee thhe ttaskk.The llateent traactoor iis lloweer aand smaalleer tthann thhe fforkklifft ttracctorr chhasssis, maakinng iit eeasiier to usee onn-siite andd caargoo. TThiss paaperr prreseentss a dessignn scchemme oof llateent traactoor wwithh hiigh strructturee, ggoodd maaneu

6、uverrabiilitty aand higgh sstabbiliity. Thhe sscheeme anaalyzzes thee auutommatiic ttracctorr teechnnoloogy andd annalyyzess thhe ooverralll peerfoormaancee annd bbodyy sttruccturre oof tthe carr Deesiggn aand impprovvemeent of thee peerfoormaancee off thhe vvehiiclee, tthe rattionnal arrranggemeent

7、 of itss maain fraame andd suub-fframme, lattentt trracttor as a nnew typpe oof aautoomattic traactoor, thiis ffurttherr sttudyy caan nnot be ignnoreed.Keywoordss: Auutommatiic GGuidded Vehhiclle, mottionn peerfoormaancee, brrakiing sysstemm1绪论1.1引言言随着我国改改革开放放的不断断开展，我我国经济济建设和和技术应应用都得得到了高高速稳定定的发展展，自动

8、动牵引车车应用的的地方变变得越来来越多，从从单一的的生产制制造业发发展到各各行各业业，甚至至延伸到到排爆等等危险的的具体工工作。现现在国内内外都开开始了对对自动牵牵引车的的系统研研发和设设计，而而自动牵牵引车选选择何种种取货方方式是其其设计时时最重要要的考虑虑点之一一。随着自动牵牵引车行行业技术术的发展展，叉车车式自动动牵引车车由于其其结构和和操作过过于复杂杂，且应应用时通通常需要要很大的的场地，因因此并没没有得到到广泛的的使用。而而目前市市场上的的自动牵牵引车主主流仍是是叉车式式自动牵牵引车，我们常常见的叉叉车式自自动牵引引车多像像自动叉叉车的结结构形式式，该叉叉车式自自动牵引引车移动动结构

9、简简单，适适用于平平坦的地地面，行行走过程程稳定，但但是同样样存在着许多缺缺陷，最最大的问问题是叉叉车式自自动牵引引车对行行走地面面要求比比较高，在在有坡度度或者是是凹凸不不平的道道路上行行走时极极容易打打滑；且移动动转向的的时候需需要整个个叉车牵引引车本体体转动，转转弯半径径较大，占占用的行行走空间间较多。我我们都知知道驱动动单元是是自动牵牵引车中中极为重重要的一一个构件件，因此在在整体设设计的时时候应该该考虑驱驱动结构构的适用用性，稳稳定性和和可靠性性。为了让潜伏伏式自动动牵引车车的各项项性能满满足其使使用要求求，我们们需要从从以下方方面要求求入手考考虑：机动性性能好，转弯半半径小，牵引能

10、力力强，与地面面附着力力大，稳稳定可靠靠性高。本设计计中我们们选用潜潜伏式结结构作为为自动牵牵引车的的总体结结构，其其既具备备叉车式式自动牵牵引车行行走结构构简单的优优点，又又具备叉叉车牵引引车移动动过程动动作稳定定、操作作简单的的优点；潜伏式式自动牵牵引车能能够适用用于各种种环境下下的工作作，因此此对其进进一步的的研究是不不能忽视视的。1.2自动动导引车车的发展展概况欧美等国家家在自动动牵引车车的技术研究究方面一一直处于于世界的的前端，他们单单独设立立有专门门的自动动牵引车车技术研研究小组组，且都都在努力力将自动动牵引车车的技术术推广到到各行各各业当中中。目前前美国的自自动牵引引车的研发已已

11、经取得得了突破破性的进进展，他他们成功功将该自自动牵引引车应用用到一些些危险的的环境中实实际作业业，还有有部分自自动牵引引车甚至至开始在在战争中中崭露头头角，比比如:iiRobbot公公司的PPackkbott，Baatteellee公司的的ROCCOMPP, Reemottec公公司的MMINII Anndroos等，其其中最典典型的是是:iRRoboot公司司的Paackbbot。iRoboot公司司在美国国的自动动牵引车车研究领领域处于于领先地地位，其其研发的单单兵便携携式遥控控地面武武器机动动平台PPackkhott被美国国军方视视为轻型型无人侦侦查、战战术用机机动平台台的模板板。Pa

12、ackbbot为为潜伏式式自动牵牵引车，长长0.887m，宽宽0.551m，高高0.118m，自自重188kg，最最大运行行速度144km/h，充电电一次可可以行驶驶10kkm，无无线遥控控移动，具有自主移动能力，设置有5个载荷设施接口，可任意搭载机械手、小型武器或其他装备，主要用于侦察地形、战术实施，如反地道、近距离干扰等。Packbot安装有辅助转臂，所以翻越障碍的能力极强，可以爬60坡度的楼梯，有多种越障方式，能越过比自身高度大许多的障碍物，可以从任何颠覆状态恢复到正常行驶状态。辅助转臂可以拆卸，方便携带使用。Packbot平台结构稳固，抗冲击能力极强，可经受400G的冲击，从2m高度摔

13、下来也不会损坏，可从窗户或者低空直升机直接抛出。目前国内对对移动自自动牵引引车的技技术研究究仍然处处于初始始阶段，对对移动自自动牵引引车的定位传感感器、位位置导航航、运动控控制以及及主体结结构设计计等关键键层面的研研究还远远远落后后于其他他欧美国国家。不不过现在在许多国内内研究机机构也开开始努力力开展对对移动自自动牵引引车的研研究工作作，从最基础础的主体体机械结构构设计及及运动控控制入手手。由于于移动自自动牵引引车在机机动性、越障方式等方面与其他自动牵引车有很大不同，因此国内在移动自动牵引车技术研发这条路上还有很长的路程要走。1.3有限限元分析析的介绍绍有限元分析析是运用电子子计算机机进行数数

14、值模拟拟的方式式，现如今今在工程程技术领领域中的的应用十十分多，有限限元计算算答案已成成为各类类工业产产品设计计和性能能分析的的可靠依依据。现现在，有限元元分析大大量应用用于解决决航空、工工业、航航天、电电子、土土木、船船舶、能能源、化化工、核核工业、生生物、医医学及交交通运输输等众多多领域的的具体工程程问题，尤其是随着计算机技术突飞猛进的高速发展，有限单元法在解决具体问题的规模、区间方面也已经发生了巨大的变革。有限元分析技术可以实现：（1）找到到产品潜潜在的问问题以及先天天的缺陷，为为我们创创造更加加品质优优异的产产品。（2）对风风险进行行评估与与预测，提提高产品品和加工工生产的的可靠性性，

15、降低低存在的的风险。（3）通过过进行对对比计算算分析，运用改进后的设计方案，降低产品生产加工成本。（4）缩短短产品投投向市场场的时间间。（5）降低低物理试试验次数数，对大大量实际际情况进进行快速速而有效的模模拟实验验分析。有限元分析析是R.Couurannt于119433年首先先提出的的。从提提出有限限元分析析的概念念以来，有有限元理理论及其其特殊的的应用得得到了高高速发展展。以往往不能解解决或能能解决但但解决精度度不高的的情况，都都得到了了更好的解解决方法法。传统统的FEEM假设设：分析析域是无无限；材材质是同同样的，甚甚至在绝绝大部分分的分析析中认为为材质是各各向同性性的；对对边界环环境简

16、化化处理。但但实际情情况往往往是分析析区域有限限、材质质各向异异性及边边界环境境难以确确定等因因素。为为了解决决这些问问题，美美国学者者发现用用CFEEM(GGeneer-aalizzed Finnitee Ellemeent Metthodd)解决决分析区区域内含含有大量量孔洞特特性的情情况；比比利时学学者也在在之间提提出了用HSSM解决决实际开开裂情况况。FEM在国国内的应应用也十十分广。自从从我国成成功研制制了国内内第一个个通用有有限元分分析程序序系统JJIGFFEX后后，有限限元分析析涵盖到到工程分分析的各各个领域域中，从从我国大型型的三峡峡工程到到微米级级的器件都都运用了FFEM进进

17、行分析析，在我我国高速速经济发发展中拥拥有很大大的发展展空间。现在我们在在进行大大型复杂杂工程结结构中物物理场分分析时，为为了控制制并估计计偏差，常常用后验验偏差估计计的自适适应有限限元分析析。而基于后后处理法法的计算偏差差，与我们们常常使使用的传传统算法法不同，它完美的将网格自适应过程分成均匀化和变密度化两个迭代过程。而均匀化迭代过程中，运用均匀网格尺寸对整体分析区域进行网格划分，便得到一个合适的起始均匀分析网格；而在变密度化迭代过程中只进行网格细化的操作，而且充分运用上一次迭代的答案，在单元所在的曲边三角形区域内部进行局部网格细化工作，保证了全局分析网格尺寸分布的合理性，这样不同尺寸的网格

18、就能够光滑衔接，从而提高网格的整体质量。上述整个方案简单可行，稳定可靠，数次迭代即可快速收敛，生成的网格布局合理，质量水平高。1.4课题题研究意意义及目目的从目前全球球市场需需求布局局来看，欧欧、美地地区成为为功能全全、结构构简洁、质质量好、性能稳定的移动自动牵引车的主要销售市场；中东、非洲地区主要选择老款式、简单实用价格便宜的移动自动牵引车；还有以俄罗斯为代表的高寒国家则更喜欢能耐寒，机械结构牢固的移动自动牵引车以适应当地的地理气候条件；日韩则主要关注产品的品质与安全；目前国内的移动自动牵引车整体研究状况还是比较良好，已由原来单一的移动功能，不注重外观，逐渐演变成为实际使用中的艺术品，以外观

19、精美结构巧妙，操作方便，质量安全稳定等特点成为新的发展方向。为进一步适应各行各业的发展，现如今市场上还出现了移动服务自动牵引车。2自动导引引车（AAGV）简介2.1AGGV工作作原理现有市场上上常见的的自动牵牵引车基基本上都都是叉车车式自动动牵引车车，其基基本工作作方式为为电动机机带动轮轮子转动动，轮子子再将动动力传递递给整个个叉车式式自动牵牵引车达达到让其其自由行行走的目目的。叉叉车式自自动牵引引车主要要有以下下几个方方面的缺缺点：对行走走地面要要求比较较高，在在有坡度度或者是是凹凸不不平的道道路上行行走时极极容易打打滑；且移动动转向的的时候需需要整个个自动牵牵引车本本体转动动，转弯弯半径较

20、较大，占占用的行行走空间间较多；而本设设计中的的潜伏式式自动导导引车的的工作原原理是根根据工作作要求设设置其行行走路线线，依据据其行走走轨迹对对其进行行编程，由由数字编编码器检检测、判判断电压压信号是是否与预预先编程程的轨迹迹的位置置存在偏偏差，控控制器根根据检测测出来的的位置偏偏差，通通过调节节电动机机的转速速对偏差差进行纠纠正，从从而实现现，自动动导引车车沿预先先编程的的轨迹行行走。电电池为自自动导引引车的动动力来源源。这两种自动动牵引车车的工作作原理截截然不同同，两者结构不不同、实现方方式不同同，使用用方法也也不相同同。本篇篇论文中中的潜伏伏式自动牵牵引车设设计运用用了巧妙妙的机械械传动

21、结结构，利利用电动动机作为为自动牵牵引车行行走的源源动力，再再通过稳稳定的减减速器和和链传动动将电动动机的动动力传递递给整个个车体，使使得自动动牵引车车可以实实现自由由的行走走，整个个运动过过程更加加平稳。我我们在现现有的潜伏式式自动牵牵引车的的理论基基础上改改良结构构和运动动方式，机机械结构构更加优优化，综综合材质质的选择择、结构构的简化化，让使使用者更更加方便便稳定的的使用该该移动自自动牵引引车，这是本本篇论文文潜伏式式自动牵牵引车的的设计初初衷。2.2 AAGV的的分类潜伏式AGGV系列列双向潜伏式式AGVV小车该车的驱动动方式是是四轮驱驱动，可可以双向向运动潜潜伏到货货车下面面，通过过

22、升降牵牵引装置置与货车车衔接，选选择站点点停靠，可实现AGV按照两个或者多个站点停靠，完成来回往返的搬运工作。超低双向潜潜伏式AAGVAGV的特特点是非非常低，只只有1668MMM的高度度，同时时具有双双向牵引引功能，潜潜入车底底，用提提升杆牵牵引货物物，选择择多个地地址块，可可以方便便地来回回自动搬搬运货物物。 该该模型广广泛应用用于生产产车间。小型潜伏式式AGVV牵引潜伏式式AGVV的特点点：外形形小巧，结结构紧凑凑，搬运运灵活。可潜伏在料车底部，升降牵引装置的升降杆，可以自动和料车进行衔接，实现自动挂扣和脱扣，也可以直接牵引料车。该小车被大量使用在加工制造车间和大型物流仓库。超低型潜伏伏

23、式AGGV车体高度只只有1668mmm，比以以往的潜潜入牵引引型车更更低，可可以便捷捷潜入牵牵引各种种料车；该车型型方便操操作维护护，行驶驶稳定，目前已广泛应用，在车间内部大量使用。潜伏式后牵牵引AGGV具备潜伏和和后牵引引的功能能，AGGV可以以自动运动动到货物物底部下，利利用升降降杆牵引货货物，该车体体的后牵牵引杆也也可用于于牵引货货物，把把货车牵引引到指定定位置，然然后自动动和分离离，随后钻到到空货车车的下面面，拖走空空货车。该该种后牵牵引AGGV车型型在工厂物物料或成成品的搬搬运已经经得到广广泛应用用。背负式AGGV系列列背负托盘式式AGVV该小车功能能强大，既既可以直直接牵引引物流台

24、台车，又又可以潜潜伏到台台车底部部进行牵牵引运输输。通过车车顶的牵牵引机构构将台车车和小车车相关联联，通过过车体内内部的驱驱动电机机带动整整个牵引引车向前前行走，有有着运行行速度快快，运动动定位精精度高的的优点大型自卸式式背负AAGV使用滚筒驱驱动完成成自动进进料工作作，下料料时，当当材料升升起时，机体会抬起材料，使用带式输送机将材料从垂直方向移除，该车型具有高度的柔韧性 适应现场环境强劲，将配合AGV使用的改造工作降到最少，此型号已成功投入使用电视检测装配线。重载型AGGV可以前进，后后退，横横向移动动，左右右行驶，它它的停止止定位精精度可达达5MMM，车体外壳壳由高强强度材料料制成，对于电

25、梯梯制造厂厂家而言言，解决决了点击转转子转运运困难的的问题，大大降低了劳动者的劳动强度。单向背负型型AGVV托盘，机架架，物料料箱等可放放在AGGV车身身上进行行搬运，或或通过AGGV尾部部拖引料车。 小车按按照上位位程序设设定的规规定路径径行走运运输货物物。双向背驮式式AGVV该小车通过过在车体体顶部安安装动力力滚筒实实现背驮驮货物的的自动上上料和下下料，通通常该小小车可以以负重较较大重量量物品。多站点背驮驮式AGGV该背驮式自自动牵引引车通过过预先设设定的轨轨道运动动，行走走运动精精度10mmm，该该小车被被大量使使用在加加工制造造车间和和大型物物流仓库库。背驮式AGGV该自动牵引引车通过

26、过车顶的的牵引机机构将台台车和小小车相关关联，通通过车体体内部的的驱动电电机带动动整个牵牵引车向向前行走走，有着着运行速速度快，运运动定位位精度高高的优点点。牵引式AGGV系列列牵引AGVV该小车车体体占地空空间小，转转弯半径径小。通过车车顶的牵牵引机构构将台车车和小车车相关联联，通过过车体内内部的驱驱动电机机带动整整个牵引引车向前前行走，有有着运行行速度快快，运动动定位精精度高的的优点。牵引潜伏两两用AGGV该小车功能能强大，既既可以直直接牵引引物流台台车，又又可以潜潜伏到台台车底部部进行牵牵引运输输。通过车车顶的牵牵引机构构将台车车和小车车相关联联，通过过车体内内部的驱驱动电机机带动整整个

27、牵引引车向前前行走，有有着运行行速度快快，运动动定位精精度高的的优点。潜伏式后牵牵引AGGV具备潜伏和和后牵引引两种功功能，AAGV可可以潜伏伏在货车车下面，使用用电动升升降杆牵牵引货车车，也可可以使用用牵引钩钩牵引货货车，当运达达至货车车固定位位置后，导导引车自自动分离离货车，然然后钻入入空的货货车下面面拖走将其其拖走。 该模型型广泛应应用于工工厂材料料或成品品处理的的搬运。滚筒AGVV背驮带动力力辊筒AAGV该小车通过过在车体体顶部安安装动力力滚筒实实现背驮驮货物的的自动上上料和下下料，通通常该小小车可以以负重较较大重量量物品。双向滚筒AAGV小小车双向滚筒AAGV小小车通过过与电力力连接

28、平平台结合合使用，形形成完全全自动化化的无人人操纵系系统。该该模式已已成功应应用于纺纺织加工工和电子子工业 等行业业中。双向重载背背负滚筒筒AGVV车体带两列列独立滚滚筒工位位，方便便上下料料；双工工位AGGV可增增加单次次运载量量或供空空箱回收收使用，大大大提高高搬运效效率，减减少现场场空间占占用，为为客户节节省投资资成本; 这种种模式已已经在电电梯制造造业务中中得到成成功应用用。双向滚筒式式AGVV小车该小车通过过在车体体顶部安安装动力力滚筒实实现背驮驮货物的的自动上上料和下下料，通通常该小小车可以以负重较较大重量量物品。通通过预先先设定的的轨道运运动，行行走运动动精度10mmm，该该小车

29、被被大量使使用在加加工制造造车间和和大型物物流仓库库。全向横移AAGV万向横移举举升AGGV该小车功能能强大，可可以在任任意方向向对台车车进行举举升牵引引。通过车车顶的牵牵引机构构将台车车和小车车相关联联，通过过车体内内部的驱驱动电机机带动整整个牵引引车向前前行走，有有着运行行速度快快，运动动定位精精度高的的优点。万向型AGGV主要用于医医学教育育，商务务办公，自动牵引车主题餐厅等等，此款AGV不但具有非常灵活的机动性能，而且工作空间很小，可任意旋转90度或180度，是一款简单的迷你智能AGV。重型举升AAGV双向带横移移自动升升降机AAGV机体各面有有机械防防撞机制制，加强强了四方方位安全全

30、行驶的性能; 由AGGV车身身控制剪剪刀升降降机在不不同高度度的切割割机对接接自动卸卸载作业业，设备备利用率率较高，设设备已投投入使用用于纺织织集团。2.3 AAGV的的导航方方式电磁导航：电磁导导航是一一种更为为传统的的导向方方式，根根据工作作需求，在在工作区区域埋设设金属导导线，并并加载低低频低压压电流，使使电线周周围的磁磁场，AAGV沿沿着此路路径行走走时，其其内部的的感应线线圈通过过对导航磁磁场力量量识别跟跟踪，实实现AGGV的导导引。优点：导线线隐藏，不不易污染染和损坏坏，引导导原理简简单可靠靠，易于于控制通通讯，无无干扰声声光，投投资成本本远低于于激光导导航缺点：改变变或扩大大路径

31、比比较麻烦烦，引导导线铺设设相对困困难。磁带导航：磁带导导航技术术与电磁磁导航相似似，区别别在于使使用磁带带在路上上而不是是磁带嵌嵌入地下下金属线线，通过过磁带传传感应信号号实现指指导。优点：采用用磁带导导航导引引车定位位精确，铺设、变变更或扩扩充行走走路线时时，相对对于电磁导导航的较容易易，而且且磁带成成本较低低。缺点：磁带带容易断断开，需需要经常常对磁带带进行维维护，更更改路径径时需要重重新铺设设磁带，AAGV只只能通过过磁带走走，不能能实现实实时避免免，或者者通过控控制系统统实时更更改任务务。二维码导航航：该技术的出现已经经有一段段时间，运用该导航方式的导引车是通过视觉识别系统识别二维码

32、，加上惯性进行导航，其地图相当于是一个大号的围棋棋盘，自动牵引车可以到达所有点。物流仓库中的这种类型的AGV有很大的用处，但是因为货架重心很大，所以启动和结束时对速度控制有一定的要求。优点：AGGV定位位精度，导导航灵活活性更好好，铺设设，改变变或扩展展路径也也比较容容易方便便控制通通信，不不会干扰扰声光。缺点：需要要定期维维护路径径，如果果现场复复杂，则则需要运运行替代代二维码码，对陀螺仪仪的准确确性要求求高，其其使用寿寿命要求求长，另外对对于工作作场地的的平整度度要求较较高，价价格偏高高。激光导航：第一种种是通过过反光板板导航，在在AGVV工作的的路径周周围安装装位置精精确的激激光反射射板

33、，通通过AGGV发射射激光束束，同时时收集由由路径周周围的反反射板反反射过来来的激光光束，确确定AGGV此时时所在的的位置和和方向，并通过连续的三角形几何操作来实现AGV导航。另一种是通过激光测距与SLAM算法结合，建立一套自动导引车行驶路线图，不需要任何辅助材料，具有更高程度的灵活性，可以进行全面部署，这种导航是未来的发展趋势，也是很多厂商都在研发的方向，灵活性比其他导航方法强。优点：AGGV定位位精准，地地面不需需要设置置其他定位位设施，行驶可以以适应各各种现场场环境，目目前国内内外很多多AGVV厂商都都倾向于于使用该该种先进进的导航航。缺点：制造造成本高高，对环环境有相对较较高的要要求（

34、外外界光线线，地面面要求，能能见度要要求等）3潜伏式自自动导引引车的硬硬件设计计3.1潜伏伏式自动动导引车车的设计计要求（1）本设设计中的的潜伏式式自动导导引车主主要用于于制造工工厂或物物流园的的货物的的输送、牵引拆拆装、流通、运输等。（2）本设设计之前前综合考考虑，该该潜伏式式自动引引导车应应该具有有以下功功能：产产品加工工生产成本本低，质质量安全全稳定，使使用寿命命长，结结构稳固固，使用用便捷，方方便搬运运移动；（3）本设设计从车体框框架结构构的主框框架和副副框架、升降牵牵引装置置、运动控控制和驱动单单元结构构四个方面面着手进进行详细细的设计计分析及及计算阐阐述。3.2潜伏伏式自动动导引车

35、车的设计计概述本设计中自自动导引引车由车车体主框架、车车体副框架、蓄电池池、充电电装置、运运动定位位系统、通通信系统统、升降降牵引结结构和运运动控制制装置等等组成。本本设计中中的自动动导引车车，主体体结构由由车体框框架组成成，而车车体框架架又可以以分为主主框架和和副框架架两部分分，车体主框架架是由厚厚度为55mm的的钢板通通过机器器人焊接接工作站站焊接而而成，焊焊接夹具具保证了了其加工工定位精精度和焊焊接结构构强度，副框架主要安装有万向轮，和驱动机构，它的结构同样十分关节，因为这些结构都是自动牵引车的运动部件，直接影响了小车运动的定位精度。车体的内部还安装有运动控制模块，包括西门子PLC-20

36、0系列的CPU，运动定位模块，通讯模块，模拟量输出模块等等，车体的前端还安装有控制面板，包括人机界面触摸屏，报警三色灯，启动按钮，急停按钮，空气开关，PBS防撞传感器和自动感应撞击的防撞条。3.3驱动动结构的的设计本篇论文中中的驱动动结构由驱动固固定外壳壳、直线线轴承模模块、预紧螺螺母、支撑直直杆、减震弹弹簧、车体框框架连接接板、车体框框架固定定板、行走轮轮固定轴轴、行走轮轮限位挡挡板、行走轮轮、驱动机机构电动动机、驱动机机构基座座固定板板、驱动机机构基座座、自动导导航传感感器、自动导导航传感感器安装装板等结构组成成。该机构中，驱动固固定外壳壳为2mmm厚度的的45钢钢板折弯弯而成，连连接处通

37、通过焊接接的方式式连接起起来，两两个驱动动机构电电动机分分别安装装在固定定外壳的的左右两两边的内内侧，驱驱动机构构基座与与两个电电动机的的另一侧侧固定连连接好，驱驱动机构构基座固固定板安安装到驱驱动机构构基座的的顶部，直直线轴承承模块同同样也安安装到驱驱动机构构基座的的轴承安安装孔内内，且整整个驱动动机构的的支撑立立杆安装装到直线线轴承模模块内部部，保证证上下同同心安装装。驱动结构的的避震机机构包括括有 ：预紧紧螺母、支撑立立轴、车体框框架连接接板、车车体框架架固定板板、直线线轴承模模块和减震弹弹簧 ；其中，支撑立轴安装在直线轴承的中间，保证其同心度，支撑立轴的上端安装预紧螺母用于避震，下端与

38、驱动机构基座连接固定，支撑立轴和驱动机构基座通过一根圆柱销轴链接固定，减震弹簧被压缩安装于车体框架连接板和车体框架固定板之间，起到整个驱动机构避震的目的。该驱动机构构整体结结构简洁洁，避震震效果好好，且行行走轮的的高度低低，保证证了整个个自动牵牵引车行行走的稳稳定性。3.3.11驱动电电机的设设计选型型这里我们按按5000KG的的搬运重重量进行行驱动电电机的设设计选型型。在本本设计中中我们设设定搬运运小车的的最大牵牵引线速速度V为35mm/miin。根据公式NN = V /D式中：N驱动动电机经经过减速速箱后的的转速 V循迹迹搬运小小车的牵牵引线速速度 D驱动动轮的直直径已知驱动轮轮的设计计直

39、径为为1500mm，计计算得到到驱动电电机经过过减速箱箱后的转转速：N=35*10000/（*1550）74.27rr/miin取驱动单元元的驱动动轮与地地面之间间的滚动动摩擦系系数为00.2，从从三维设设计图中中计算得得出整个个搬运小小车自重重2000KG，按搬运货物最大重量500kG计算，得到：整个循迹搬搬运小车车在输送送过程中中与地面面的滚动动摩擦力力f=00.2*700*10=14000N我们这里的的循迹搬搬运小车车以匀速运运动的方方式运动动时单个个驱动轮轮的牵引引力F=1/2*ff=700NN计算可以得得到：驱动电机经经过减速速箱后的的输出扭扭矩M=F*RR=70075/10000=

40、552.55N.M根据公式MM=95550/n式中：M电动动机经过过减速箱箱后的输输出扭矩矩电动机机的主轴轴输出功功率 n电动动机经过过减速箱箱后的输输出转速速计算得到：电动机的理理论主轴轴功率 =52.5*774.227/995500=0.40883KWW0.4KW电动机所需需的功率率：式中：输送机机理论主主轴功率率传动装装置的总总传动效效率，取取0.995电动机机功率计算得到驱驱动电机机功率由于本设计计中整个系统统选用的电电压为直直流，我我们可以以选择使用用直流伺服服电机；我们这里选选用直流流无刷伺伺服电机机，选用用上海步步科的低低压伺服服系统，驱动电机参参数：小小惯量DDC488V，电机

41、额定定功率0.75KKW，额额定转速速30000r/minn，额定定转矩22.399N.mm，伺服电机型型号SMMC800S-000755-300AAKK-3DDKH，从伺服电机机的产品品手册上上查到标标准马达达规范表表，见下下表伺服电机型型号SMC600S-000200-300AoKK-3DDKHSMC600S-000400-300AoKK-3DDKHSMC800S-000400-300AoKK-3DDKHSMC800S-000755-300AoKK-3DDKH适配驱动FD1233-LAA-0000,FFD1223-CCA-0000,FD1123-CC-0000,FDD1233-EAA-00

42、00FD1333-LAA-0000,FFD1333-CCA-0000,FD1133-CC-0000,FDD1333-EAA-0000直流母线电电压UDDC48484848连续特性额定功率PPn(WW)200400400750额定转矩TTn(NNm)0.641.271.272.39额定转速(rpmm)3000300030003000额定电流IIn(AA)4.6109.621.5瞬时最大转转矩Tmm(Nmm)1.923.813.817.17瞬时最大电电流Imm(A)13.8252464.5连续静态转转矩Tss(Nmm)0.71.41.42.63连续静态电电流Iss(A)5.061110.623.7

43、线-线电阻阻RL（）1.10.420.220.1线-线电感感LL(mH)2.40.7910.46电气时间常常数（mms）2.181.884.554.6机械时间常常数（mms）3.221.841.651.79反电势常数数Ke（VV/krrpm）9886.7转矩常数KKt（NNm/AA）0.14990.1322320.1322320.1111转动惯量JJm（KKg.ccm2）0.37550.44330.761.260.3755（带抱抱闸）0.4477（带抱抱闸）0.77（带带抱闸）1.27（带带抱闸）抱闸保持扭扭矩T（NNm）1.31.33.23.2极对数3333最大允许ddu/ddt（KKV/S

44、）8888绝缘等级FFFF轴承径向力力F(NN)180180180335轴承轴向力力F(NN)909090167.55重量G(KKg)1.11.62.22.91.6（带带抱闸）2.1（带带抱闸）2.8（带带抱闸）3.5机身长L(mm)11411.514011.512311.514911.515511.5（带带抱闸）18111.5（带带抱闸）16611.5（带带抱闸）19211.5（带带抱闸）位置反馈装装置2500pppr光光电式编编码器（增增量式）冷却方式全封闭，自自冷却防护等级IP65,轴端IIP544使用环境温度-20-440湿度90%RHH以下（无无凝露）环境远离腐蚀，可燃性性气体，油滴

45、，灰尘海拔100040000m，每每升高1100mm，功率率下降11.5%抗震等级X向24.5m/,Y轴轴方向最最大499m/参参考标准准C 334-114(119866)表2-2 SMCC系列伺伺服电机机技术参参数3.3.22驱动电电机减速速机的设设计选型型已知驱动电电机的额额定转速速n1为30000 rr/miin，驱驱动电机机经过减减速箱后后的转速速n2为为74.27rr/miin，计算传传动比：i=30000/774.227=440.33940已知选定的的驱动电电机型号号为SMMC800S-000755-300AAKK-3DDKH，其其工作额额定功率率为0.75WW，额定定转速nn为3

46、0000rr/miin,且且转动轮轮的转速速为744.277r/mmin，如如果我们们直接通通过减速速器减速速则减速速器总传传动比为为40。如果我们只只选用减减速器减减速，那那么传动动比i=40就必必须通过过很多级级减速才才可以实实现，考考虑到潜潜伏式自自动牵引引车的设设计要求求：结构构安装简简单，自自身重量量轻，因因此减速速器的体体积也需需要尽可可能的小小，所以以本设计计中采用用电机自自带减速速器的方方式先来来降低电电机自身身输出转转速。齿轮减速器器为行走走电机与与链传动动之间的的独立的的闭式传传动装置置，它通通过降低低转速和和增大转转矩来满满足实际际工况的的需求。减减速器的的类型有有很多，

47、按按照传动动方式的的不同可可以分为为齿轮减减速器，蜗蜗轮蜗杆杆减速器器和行星星减速器器；按照照传动的的级数可可以分为为单级和和多级减减速器。我我们已知知本设计计中的齿齿轮减速速器的减减速比为为1。通通常情况况下单级级齿轮减减速器的的传动比比i810，且且齿轮减减速器的的优点是是效率和和可靠性性高，工工作寿命命长，维维护简单单；这里里齿轮可可以选择择直齿、斜斜齿和人人字齿。由由于本设设计中的的履带转转动的工工作转矩矩较大，因因此选择择螺旋伞伞齿轮做做为本设设计中的的齿轮减减速器。在设计时保保证齿轮轮传动的的中心距距不变的的条件下下，增加加齿数，不不仅可以以增大齿齿轮啮合合的重合合度、保保证传动动

48、的平稳稳性，而而且可以以减小齿齿轮模数数，降低低齿高，减减少加工工的切削削量。为为了提高高传动的的稳定性性，减少少传动过过程中的的冲击振振动，降降低磨损损失效。根据齿轮副副的工作作环境选选择不同同的齿轮轮齿数，闭闭式齿轮轮传动一一般转速速较高，为为了提高高传动的的稳定性性，减小小冲击振振动，通通常选择择齿数多多一点的的齿轮，小小齿轮的的齿数可可取为ZZ1=220440，而而开式（半半开式）齿齿轮传动动，由于于轮齿的的磨损失失效为主主要因素素，因此此小齿轮轮的齿数数通常选选用不多多，一般般可以小小齿轮的的齿数ZZ1=11720，且且为了防防止齿轮轮啮合时时发生根根切，应应取Z1117。本本设计中

49、中的齿轮轮副的工工作环境境为封闭闭的减速速箱内，且且齿轮传传动的转转速较高高，因此此选定小小齿轮的的齿数ZZ1为220。我们这里选选用湖北北行星传传动设备备有限公公司的精精密行星星减速机机，由于于我们的的驱动方方式为L型输出出方式，所以我们这里选用他们的ZJPX系列的精密行星减速机。该减速机主主要性能能：1.采用直直齿圆柱柱齿轮传传动，输输出力矩矩比直伞伞齿轮高高30%，噪噪音更低低；2.转动体体经动平平衡校正正确保运运行更平平稳；3.适配任任何伺服服电机，输输入，输输出模块块组合，可可进行特特殊连接接设计，安安装简便便可靠；4.维护简简单，在在寿命期期间无需需要换润润滑油脂脂。ZJPX行行星

50、减速速机技术术参数产品型号ZJPX665ZJPX885ZJPX1115ZJPX1142减速比级数额定输出扭扭矩13.5399830831级298020560042465137425515378627281542110335122级349023067516349023067520297115546025349023067532297115540040174295305641954142422603级4411029690080441102969001004411029690012044110296900160389019558520044110296900256389019538532022521

51、22395512故障停止转转矩2倍额定输输出转矩矩产品型号ZJPX665ZJPX885ZJPX1115ZJPX1142单位级数最大径向力力1550305543309480N最大轴向力力1220233033006800N满载效率95%1级932级903级平均寿命200000h重量3.36.716.537.0Kg1级3.77.518.243.02级4.27.518.540.03级从减速机的的产品手手册上查查到，已已知驱动动电机经经过减速速箱后的的输出扭扭矩为990N.M我们这里选选用2级减速速比400的减速速机型号号ZJPPX1115。3.3.33减速箱箱齿轮的的静力及及接触的的有限元元分析分析直

52、齿轮轮的应力力分布图图，我们们可以得得出直齿齿轮在进进入或退退出啮合合时，因因为直齿齿轮的弹弹性形变变将发生干涉涉和冲击击，直齿齿轮的齿齿顶、齿齿根和端端面边缘缘都会发发生应力力集中，这这些应力力集中很很容易造造成直齿齿轮失效效，因此此分析直直齿轮受受力，避避免应力力集中可可以有效效地提高高直齿轮轮的使用用时间。从主动齿轮轮的接触触应力图图中可以以看出，主动齿轮齿根圆处的应力大小在70MPa 到100MPa 区间内，齿轮齿形表面的应力分布有逐渐增大的态势，其大小为 140245MPa，而齿形表面及齿槽表面分布其应力值逐渐降低到35MPa 左右，主动齿轮的最大应力出现在加载的齿形啮合部分的齿顶附

53、近处，大小为316MPa。图2.4主主动齿轮轮接触应应力分布布图从齿轮副接接触应力力图中可可以看出出，从动动齿轮的的应力分分布方式式与主动齿轮轮基本相相似。从动齿轮轮的齿根根圆处的的应力值值在2744MPaa 到3666MPaa 之间间的范围围，齿形表面面的应力力分布逐逐渐加大大，附近近的应力力其值为为 45575499MPaa，而齿齿形表面面及齿根根表面的应应力分布布，其应应力值逐逐渐降低低到911833MPaa 左右右，与主主动齿轮轮的应力力分布相相似，齿形啮啮合处附附近接近近齿顶轮轮廓处的的应力较较大，从从动齿轮轮该处为为最大应应力点，而而从动齿轮轮上该位位置的应应力最大大值约为为824

54、4MPaa。图2.5齿齿轮副接接触应力力分布图图根据以上分分析可以以得到结结论：齿齿轮运动动副中的危险应应力集中中位置，我们在实实际的齿齿轮生产产加工工工艺中可可以作为技术术依照，为了后面面使用过过程中增增加齿轮轮的耐久久性和稳定性性，需要在齿齿轮制造造生产和热热处理工工艺加工工的过程中做做特殊的表表面热处处理。3.4升降降牵引机机构的设设计目前常见的的自动牵牵引车的的牵引方方式分为为很多种种，常见见的以背背驮式，叉叉车式和和潜伏式式居多。本本设计中中采用运运动占地地最小的的潜伏式式作为牵牵引方式式，其基基本工作作原理：自动牵牵引车通通过上位位程序的的设定运运动到指指定台车车的正下下方，读读取

55、台车车底部二二维码的的信息确确认台车车无误后后，将牵牵引装置置升起，此此时台车车已经与与牵引小小车合二二为一，钩钩在一起起，这时时再按照照事先设设定的运运动轨迹迹将台车车一起移移动到指指定的地地点。升降牵引结结构安装装在整个个小车的的车体框框架的正正中间。该该机构的的关键部部件是一一个可以以自由升升降的直直杆，当当我们需需要牵引引台车的的时候，让让直杆升升起，此此时直杆杆便钩住住了台车车，牵引引车运动动则台车车一起跟跟着运动动。当我我们需要要台车与与牵引车车分离的的时候，让让直杆下下降，此此时直杆杆便与台台车分离离，牵引引小车又又可以自自由行走走去下个个工位的的台车为为待命。本篇论文中中的升降

56、降牵引机机构包括括升降机机构固定定外壳、升降驱驱动电机机、直杆、直杆连连接板、直线轴轴承模块块、凸轮轮组件、压缩弹簧、弹簧导向轴、直杆连接板导向柱和升降机构总固定板，升降牵引机构通过升降机构总固定板和整个牵引车的车体框架连接固定好，升降驱动电机固定在升降机构固定外壳的左边外侧，同样在升降机构固定外壳的底部焊接预埋有一根弹簧导向轴，直线轴承模块固定到机构总固定板的反面，且保证直线轴承模块与弹簧导向轴的同心度，直杆安装于直线轴承模块的孔内，直杆连接板安装到直线轴承模块的底部，且与直杆固定牢固，直杆的内空结构，底部可以容纳放置压缩弹簧，而压缩弹簧又套于弹簧导向轴中，弹簧底部与结构固定外壳底部焊接固定

57、好，弹簧上部与直杆连接固定，升降驱动电机的输出轴安装有凸轮组件，而凸轮的外沿正好压在直杆连接板的上表面，在固定升降驱动电机的一侧还安装有两个极限位置开关，上极限位置开关安装在升降驱动电机的上端，下极限位置开关安装在升降驱动电机的下端，凸轮组件跟随者升降驱动电机的转动而旋转，在转动的过程中触发上极限位置开关和下极限位置开关，机构固定外壳的右边内侧还安装固定有直杆连接板导向柱，保证直杆连接板能够上下升降顺畅。升降牵引装装置设计计参数：升降杆直径径：355mm；电机参数：DC224V直直流永磁磁电机 功率300W 最大转速速25000r/minn工作电压：9-330V；逻辑电平：高电平平3.33-3

58、00V,低低电平00V；牵引力：5500KKG；升降范围：0-550mmm；升降保护：升降限限位开关关保护，防防止电机机烧坏升降速度：速度225mmm/s；工作湿度：1090% RHH；工作温度：-255+885；防护等级：IP-67;外壳材质：普通碳碳钢因为该机构构的关键键部件是是一个可可以自由由升降的的直杆，因因此需要要对其进进行有限限元的分分析，经经过之前前的计算算可以得得到本设设计中物物流台车车作用于于该直杆杆的作用用力为110000N。分析直杆的的应力分分布图，我我们可以以看到直直杆受到到应力最最大的位位置，应力最最大值的的地方位位于和直直线轴承承模块接接触的最最底部。因为直直杆的弹

59、弹性形变变将发生干涉涉和冲击击，直杆的底部接接触边缘缘都会发发生应力力集中，这这些应力力集中很很容易造造成直杆失效，因因此分析析直杆受力，避避免应力力集中可可以有效效地提高高直杆的使用用时间。直杆材料选选定为QQ2355A，查机机械设计计手册，可可以得到到在常温温条件下下，Q2235AA的屈服服强度=2355MPaa,从应应力分布布图中可可以看到到应力最最大值为为12.24MPPa2235MMPa。同样的的方法从从整体变变形量分分布图中中可以看看到变形形量最大大值为22.3770e-3mmm。通过过对直杆杆的有限限元分析析可以得得到本设设计中的的直杆结结构满足足实际使使用的要要求。应力分布图图

60、整形变量分分布图3.5差速速运动自自动导引引车的设设计参数数牵引方式：潜伏牵引引式导引方式：磁导航航行走方向：前进行走走驱动方式：双电机机驱动前进速度：最大速度度35m/minn负载能力：10000KGG最小转弯半半径：7700mmm直线导引精精度：10mmm停止精度：100mm驱动电机型型号：DDC无刷刷电机 功功率2000W控制方式：PLCC控制蓄电池：DDC244V，775AHH（2组）AGV小车车的额定定载重量量自动导引车车牵引的的最大货货物重量量。我们们日常使使用的大大部分自自动导引引车的载载重范围围在500KG-110000KG，其其中以中中小型吨吨位居多多，本设设计中的的自动导导