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沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書
摘要
隨著工廠計算機集成制造技術(shù)與自動化的不斷發(fā)展以及柔性制造系統(tǒng)、自動化倉庫的大量使用，AGV(Automatic Guided Vehicle)即自動導引車是聯(lián)系和調(diào)節(jié)離散型物流系統(tǒng)能夠使其作業(yè)連續(xù)化的自動搬運裝卸手段，其使用范圍和技術(shù)水平取得了快速的發(fā)展。
AGV是一個單片機為控制核心，由電池供電，配備非接觸式導引裝置的無人自動導引卡車設(shè)備，作業(yè)的基本功能是自動導向行駛，確定準停和負載的轉(zhuǎn)移。關(guān)鍵設(shè)備和柔性制造系統(tǒng)作為當代物流處理自動化系統(tǒng)的有效手段，AGV已經(jīng)被越來越廣泛的應用，對AGV的研究也具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。
本文介紹了AGV在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和應用情況，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計的課題要求，設(shè)計了圖書館AGV小車。
關(guān)鍵詞：AGV；搬運；自動化
ABSTRACT
As factory automation technology, computer integrated manufacturing system of gradual development and wide application of flexible manufacturing system, automated stereoscopic warehouse, AGV (Automatic Guided Vehicle) automatically DaoYinChe as contact and regulating discrete logistics system in order to make the operation of continuous necessary means of transportation and handling automation, its application scope and the technical level obtained the swift and violent development.
AGV based on microcontroller as the control core, battery power, is equipped with non-contact comprise unmanned homing guidance device, is the basic function of the automatic operation guide and quasi recognition site shutdown and over load. As effective means of logistics process automation and the key equipment of the flexible manufacturing system, AGV has received more and more extensive application, the research of AGV also has very important theoretical significance and practical significance.
This paper introduces the AGV in the domestic and foreign development present situation and the application situation, on this basis, combined with the graduation design task requirement, design the library AGV car.
Keywords: AGV; Handling; automation
目錄
摘要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1 AGV小車發(fā)展現(xiàn)狀研究 1
1.1.1國外研究狀況 1
1.1.2 國內(nèi)發(fā)展情況 2
1.1.3 AGV在中國應用的新趨勢 3
1.1.4 AGV的應用 4
1.2 AGV系統(tǒng)的構(gòu)成與AGV的結(jié)構(gòu) 6
1.2.1 AGV系統(tǒng)的構(gòu)成 6
1.2.2 AGV的結(jié)構(gòu) 7
1.3 AGV導航系統(tǒng) 9
1.3.1固定路線方式 9
1.4圖書館AGV小車發(fā)展 10
2圖書館AGV取料增速機構(gòu)設(shè)計與原理分析 11
2.1小車取料增速機構(gòu)設(shè)計與原理分析 11
2.1.1增速機構(gòu)整體方案的設(shè)計 11
2.1.2 增速機構(gòu)輸入和輸出連接裝置的選擇 12
2.1.3增速機構(gòu)總體設(shè)計 12
2.2小車取料增速機構(gòu)零件選型 19
3圖書館AGV小車取料增速機構(gòu)設(shè)計計算 20
4工程圖設(shè)計 24
4.1裝配圖設(shè)計 24
4.2零件圖設(shè)計 24
結(jié)論 25
致謝 26
參考文獻 27
圖書館AGV取料增速機構(gòu)設(shè)計
1 緒論
(Automated Guided Vehicle，簡稱AGV)，通常也稱為AGV小車，指配備有光學或電磁等自動導引裝置，能夠按照預定的路徑行駛，具有安全保護裝置以及各種運載功能的智能運輸車，在工業(yè)應用當中不需要有駕駛員的運輸車，其動力源使用充電蓄電池提供。通?？赏ㄟ^使用電腦來控制其行走路線及動作，或使用電磁軌道(electromagnetic path-following system)來進行設(shè)置其行走路線，電磁軌道黏貼於地板上，無人搬運車則依靠電磁軌道所帶來的訊息進行移動與動作。
近年來，自動化技術(shù)呈現(xiàn)加速發(fā)展的趨勢，國內(nèi)自動化立體倉庫和自動化柔性裝配線進入發(fā)展與普及階段。其中，在自動倉庫與生產(chǎn)車間之間，各工位之間，各段輸送線之間，AGV起了無可替代的重要作用，與傳統(tǒng)的傳送輥道或傳送帶相比，AGV輸送路線具有施工簡單、路徑靈活，不占用空間、較好的移動性、柔性等優(yōu)點。
1.1 AGV小車發(fā)展現(xiàn)狀研究
1.1.1國外研究狀況
美國Basrrett電子公司開發(fā)成功的世界上第一臺AGV是20世紀50年代，20世紀60年代和70年代初期，除了公司Basrrett，韋伯和克拉克公司在AGV也有相當?shù)氖袌龇蓊~。在此期間，AGV技術(shù)的迅速發(fā)展在歐洲，這是由于在歐洲的規(guī)模和公司結(jié)構(gòu)托盤標準化，大小均勻盤推動AGV的發(fā)展。歐洲主要廠家有Schindler-Digitron, Wogner HJC, ACS, BT. CFC, FATA, Saxby, Denford和Blecbert等。70年代中，配備了約520個AGV系統(tǒng)，共4800臺小車，1985年發(fā)展到約一萬臺。在機械制造業(yè)中的應用：汽車行業(yè)（57％），柔性制造系統(tǒng)FMS（8％）和FAS（4％）。
歐洲AGV技術(shù)在80年代初，歐洲企業(yè)在美國通過轉(zhuǎn)移到美國許可證的合資企業(yè)的方式。芝加哥基伯勒分發(fā)中心通過計算機控制的AGV從歐洲直接引入。1981年，約翰將AGV連接到AS / RS，以提供在跟蹤和自動運輸在制造過程中。1984年，通用汽車已經(jīng)成為AGV的最大用戶，1986年達到了1407臺（包括拖拉機，手推車，推車和叉小車單位負載），1987年又增加1662臺。美國企業(yè)開發(fā)的更先進的技術(shù)水平將是歐洲的AGV的基礎(chǔ)。他們采用更先進的電腦控制系統(tǒng)（可在FMS或CIMS聯(lián)網(wǎng)），更高的流量，更短的移載時間，以便24小時運轉(zhuǎn)，更高的可靠性。在這個時候，美國AGV廠家從23家（1983）升至74家（1985）。日本在1966年，第一個AGV工廠通過輸送設(shè)備供應商與美國韋伯成立了合資公司。到1988年，日本制造商AGV已經(jīng)達到20多家，如周大福，發(fā)那科公司，村田公司。到1986年，日本有2312個AGV系統(tǒng)，擁有5032臺AGV。
1.1.2 國內(nèi)發(fā)展情況
國內(nèi)自主研發(fā)方面：六十年代開始研究。1976年，第一臺實用型AGV小車是由北京起重運輸機械研究所研制出的ZDB-1型自動搬運車。1988年，原郵電部北京郵政科學技術(shù)研究所等單位研制了郵政樞紐AGV。1991年，中科院沈陽自動化所與新松機器人自動化股份有限公司為沈陽金杯汽車公司總裝線上設(shè)計九臺自動裝配系統(tǒng)，并于1996年獲得國家科學技術(shù)進步三等獎，是當時國內(nèi)較先進的使用型AGV。1992年，核電站用光學導引AGV由天津理工學院研制出。1998年昆明船舶設(shè)備公司在紅河卷煙廠研究多模式激光導引無人自動車22輛，紅河項目于2002年獲國家科學技術(shù)進步二等獎。
在進國外引進產(chǎn)品和技術(shù)方面：九十年代初，華寶空調(diào)裝配線上使用了日本進口的電磁導引AGV。
1996年，玉溪卷煙廠首家在煙草行業(yè)引進三星的52臺AGV，這是國內(nèi)企業(yè)中使用數(shù)量最多的AGV系統(tǒng)。河北承德輸送機械廠合資引進美國WEBB公司AGV技術(shù)。天津理工學院研制的TIT-1全方位視覺引導自動車，屬國家863高科技項目，已通過鑒定，達到八十年代末國際先進水平。九十年代中期，昆船公司在引進國外最先進AGV技術(shù)的基礎(chǔ)上，先后承擔了數(shù)十個AGV系統(tǒng)的設(shè)計、安裝；其水平代表了目前國內(nèi)的最高水平。昆明船舶設(shè)備公司研制的各種導引形式的AGV系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用于煙草行業(yè)，汽車行業(yè)等。
目前全國AGVS不超過60套，AGV不超過400臺。其中煙草行業(yè)應用最為廣泛，已有20家采用了AGV，多使用激光導引技術(shù)。
中國中科院沈陽分院已成功開發(fā)出自動導引車（AGV）和自動導引車系統(tǒng)（AGVS）主要用于汽車生產(chǎn)線，實現(xiàn)動態(tài)裝配，可以增加流水線的自動化水平。首次使用具有自主版權(quán)的AGV產(chǎn)品和系統(tǒng)的中國汽車生產(chǎn)裝配線。沈陽金杯客車制造有限公司包括9個AGV發(fā)動機、后橋、油箱裝配副環(huán)線發(fā)動機組裝廠，已投入運行兩年。該AGV具有自動動態(tài)跟蹤，起重，定位，裝配功能，已達到國際先進水平。并獲得多項專利，如雙載人電梯自動導引車輛組裝，雙沖程起重設(shè)備。使用的產(chǎn)品和系統(tǒng)的技術(shù)可以大大提高流水線動態(tài)裝配的自動化，減少了設(shè)備投資，提高生產(chǎn)效率。在金杯客車制造有限公司九臺AGV應用項目為例，據(jù)估計，國內(nèi)價格比進口的AGV便宜 20萬元，更大的工程系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試技術(shù)費的應用程序之間的差異。
1.1.3 AGV在中國應用的新趨勢
目前，AGV在我國煙草、印鈔、汽車、新聞紙等行業(yè)已有大規(guī)模應用，呈日益上升的勢頭，并出現(xiàn)了一些新的技術(shù)和行業(yè)應用趨勢。
目前的案例是AGV在室內(nèi)的應用較多。但隨著需求的發(fā)展，戶外或半戶外AGV技術(shù)將逐步完善和進入應用階段。戶外AGV技術(shù)一直是應用的難點，主要受制于相對惡劣的自然條件，如：溫度、濕度、陽光、霧、雨、雪等天氣。作為世界領(lǐng)先的AGV技術(shù)提供商，DANAHER MOTION公司每年投入巨額的研發(fā)費用到產(chǎn)品升級上，戶外技術(shù)正是方向之一，如防雨的激光導航裝置，交流驅(qū)動器，特殊經(jīng)驗的系統(tǒng)設(shè)計等，歐洲合作伙伴戶外技術(shù)的測試工作也取得相對理想的實效。
國內(nèi)AGV應用需求正突破傳統(tǒng)行業(yè)，醫(yī)藥、港口等行業(yè)的需求日益擴大。DANAHER MOTION和合作伙伴進一步改進系統(tǒng)設(shè)計，采用激光導航方式，提供緩沖區(qū)設(shè)計以提高起重機和AGV協(xié)調(diào)性能，加大AGV的運載能力(單車運載雙層集裝箱82t)，提高運行速度(平地最大20km/h，坡度為5°時5km/h)。據(jù)估計綜合效率提高100%以上。
這對我國港口行業(yè)的發(fā)展意義重大，中國的港口吞吐量世界第一，處理一個巨大的商品數(shù)量，大大提高了運載直接停泊集裝箱船縮短了時間，降低了巨輪停泊費用，手段的效率，同時減少使用單一端口將大大提高處理周期效率，為國民經(jīng)濟和出口意義的好處是不言而喻的。
隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，歐洲港口的吞吐能力日飽趨和，歐盟啟動了相關(guān)計劃并投資提升碼頭周轉(zhuǎn)效率，在此情況下，DANAHER MOTION歐洲合作伙伴TTS公司承接了該項目的一部分，目前在瑞典哥德堡的測試項目正是使用了AGV自動導引小車。該計劃是港口運輸方式的一次革命，代表著港口運載全面自動化的開始。同時使海關(guān)集裝箱100%X射線檢測成為可能。
根據(jù)Danaher Motion的測算，單個碼頭AGV小車的需求量約70臺，中國主要的大型碼頭的總需求量保守估計在1500臺，市場產(chǎn)值在5~10億元人民幣。該市場需求將在較短時間內(nèi)呈直線上升趨勢，5年后逐步趨向穩(wěn)定?？梢灶A測，未來的幾年，正因為巨大的經(jīng)濟和社會效益，港口應用將是AGV在中國最富前景的行業(yè)。
1.1.4 AGV的應用
AGV可廣泛應用在機械、電子、化工、冶金、郵電、汽車、機場、碼頭、造紙、煙草、家電、醫(yī)藥、食品、商業(yè)、銀行、出版印刷、國防等行業(yè)。
1.AGV在汽車行業(yè)的應用
2.AGV在化工行業(yè)的應用
3.AGV在造紙行業(yè)的應用
4.AGV在其他行業(yè)的應用
1.2 AGV系統(tǒng)的構(gòu)成與AGV的結(jié)構(gòu)
1.2.1 AGV系統(tǒng)的構(gòu)成
AGV一般采用四輪驅(qū)動，電動車的特點。 AGV小車可以在地面控制系統(tǒng)，自動裝卸，物料輸送下統(tǒng)一實現(xiàn)自動化操作。由于其靈活性，智能化等，它可以很容易地重組系統(tǒng)，以實現(xiàn)柔性運輸?shù)闹圃旆椒ǖ哪康?。與傳統(tǒng)的手工或半手動模式物料搬運，AGV系統(tǒng)，大大降低了勞動強度和風險，提高工作效率，在機械，電子，紡織，卷煙，醫(yī)藥，食品，造紙等行業(yè)發(fā)揮作用。 AGV系統(tǒng)設(shè)計，應用水平在國外都高，非常廣泛的應用。國內(nèi)應用的數(shù)量相對較少，但國內(nèi)AGV系統(tǒng)在設(shè)計水平和應用水平都接近或趕上國際先進水平。
1.2.2 AGV的結(jié)構(gòu)
AGV由車載控制系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、移載系統(tǒng)、車體系統(tǒng)、行走系統(tǒng)和安全與輔助系統(tǒng)組成。
1、車載控制系統(tǒng)
車載控制系統(tǒng)是AGV的核心部分，一般由電腦控制系統(tǒng)，導航系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，在操作面板和馬達構(gòu)成。計算機控制系統(tǒng)可以是PLC的，微控制器和工業(yè)機器。取決于導航系統(tǒng)的導航可以由導航系統(tǒng)可分為電磁導航，磁條導航，激光慣性導航和導航以不同的形式允許確定其自己的位置，并且可以沿著正確的路徑行走的AGV。通信系統(tǒng)是一個橋交換信息并且AGV和控制臺之間的命令，由于無線通信并沒有阻塞的特性，通常在控制臺并且AGV使用無線電通信之間，以及使用光通信的AGV和轉(zhuǎn)印設(shè)備，以定位精度之間。操作面板的主要功能是通過RS232接口在AGV調(diào)試輸入指令，并顯示信息和與計算機相連。能量對電池AGV上，致動器的所述AGV操作通常使用直流馬達，步進馬達和DC伺服電動機。
2、移載系統(tǒng)
它被用來完成執(zhí)行機構(gòu)在不同的任務和現(xiàn)場環(huán)境中工作的任務，你可以選擇不同的傳輸系統(tǒng)，常用的賽道，叉車，機器人型等。
3、車體系統(tǒng)
它包括一個底盤，框架，外殼和控制器，電池座，它是AGV的主體，具有在電動車輛的結(jié)構(gòu)特點。
4、行走系統(tǒng)
它一般由驅(qū)動輪，從動輪和轉(zhuǎn)向機構(gòu)的。有三輪、四輪、六輪的形式和多輪，三種結(jié)構(gòu)通常是前輪轉(zhuǎn)向和驅(qū)動器，通常使用四個或六個輪驅(qū)動，差動獨立轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向模式。
5、安全與輔助系統(tǒng)
為了避免AGV系統(tǒng)故障或人員經(jīng)過AGV碰撞過程中的工作，AGV一般用障礙物檢測和防撞，提示音，警察，緊急停止裝置。還有自動充電及其它輔助設(shè)備。
6、控制臺
控制臺可以使用普通的IBM-PC機上，如苛刻的條件時，也可以在工業(yè)控制計算機使用，通過計算機網(wǎng)絡控制臺接受交貨AGV主機分配的任務，通過無線通信系統(tǒng)，實時采集各AGV的狀態(tài)信息。根據(jù)每個AGV當前操作的需要和情況，調(diào)度命令發(fā)送到所選擇AGV。完成待機狀態(tài)，等待下一次任務的運輸任務AGV站后。如何快速有效地進行多任務和多AGV調(diào)度和復雜的地形防撞和其它問題需要的軟件。由于在各種智能設(shè)備的整個系統(tǒng)都有自己的屬性，所以面向?qū)ο蟮木幊陶Z言C ++的設(shè)計是一個不錯的選擇。當編程應當指出，強真實的AGV系統(tǒng)，以加快在此基礎(chǔ)上，最好多線程編程模型控制臺并且AGV和AGV調(diào)度之間的無線通信，所以通信和獨立地調(diào)度彼此的功能模塊，加快系統(tǒng)的運行速度。
7、通訊系統(tǒng)
通訊系統(tǒng)一方面接受監(jiān)控系統(tǒng)的命令，及時、準確地傳送給其它各相應的子系統(tǒng)，完成監(jiān)控系統(tǒng)所指定的動作:另一方面又接收各子系統(tǒng)的反饋信息，回送給監(jiān)控系統(tǒng)，作為監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)、管理、控制的依據(jù)。
由于AGV位置不固定，且整個系統(tǒng)中設(shè)備較多，控制臺和AGV間的通訊最適宜用無線通訊的方式?？刂婆_和各AGV就組成了一點對多點的無線局域網(wǎng)，在設(shè)計過程中要注意兩個問題:
通信系統(tǒng)在接受命令的控制系統(tǒng)，及時準確地傳送到相應的其他子系統(tǒng)，完成監(jiān)控系統(tǒng)指定的動作：在另一方面接收每個子系統(tǒng)的反饋信息，返回到控制系統(tǒng)，監(jiān)測系統(tǒng)協(xié)調(diào)，管理和控制基礎(chǔ)上的。
由于AGV的位置不固定，并且整個系統(tǒng)更多的設(shè)備，控制臺和所述AGV之間的通信是最合適的方式進行無線通信。每個AGV與控制臺形成了點對多點的無線局域網(wǎng)，在設(shè)計過程中要注意兩個問題：
（1）無線電的調(diào)制問題
無線電通信，信號調(diào)制的AM和FM可以以兩種方式使用。在系統(tǒng)的工作環(huán)境，電磁干擾是比較嚴重，大振幅調(diào)制模式信號的頻率范圍受到干擾，并在FM信號的頻率范圍是很窄，很難受干擾，應該給FM模式優(yōu)先。 AM模式，波特率是比較低的，通常小于3200Kbit/ s時，調(diào)頻波特率高達9600K位/秒以上。
（2）通訊協(xié)議問題
在該通信中，通信協(xié)議是一個重要的問題。為了符合發(fā)展既簡單又可靠的原則協(xié)議。簡單而有效的協(xié)議可以減少時間控制器信號處理，以改善系統(tǒng)的速度。
8、導航系統(tǒng)
1.3 AGV導航系統(tǒng)
AGV導航系統(tǒng)的功能是保證AGV小車沿正確路徑行走，并保證一定行走精度。AGV的制導方式按有無導引路線分為三種:一是有固定路線的方式:二是半固定路線的方式，包括標記跟蹤方式和磁力制導方式;三是無路線方式，包括地面幫助制導方式、用地圖上的路線指令制導方式和在地圖上搜索最短路徑制導方式。AGV導航系統(tǒng)的功能是保證AGV小車沿著行走，并保證運行精度的正確路徑。根據(jù)引導路徑是否被分為三種類型的AGV導引系統(tǒng)：一是用由固定的路線，二是半固定的路線，包括標記和跟蹤模式磁性引導系統(tǒng);三是沒有路由，包括地面，指導幫助的方式，在地圖上的路線指揮制導系統(tǒng)和搜索的最短路徑導航系統(tǒng)在地圖上。
1.3.1固定路線方式
固定路線的導引方式有電磁制導方式、光學控制帶制導方式、激光制導方式和超聲波制導方式。
1、電磁制導方式
這種方法需要在路由所述AGV下埋專用電纜，通過低頻率的正弦電流以產(chǎn)生在電纜周圍產(chǎn)生磁場。上的磁場強度檢測AGV電磁感應的傳感器，沿著車在路上行走時的差分磁場強度的輸出信號，根據(jù)該誤差校正控制信號轎廂控制器。該方法是可靠，經(jīng)濟實用，是目前最成熟，應用最廣泛的引導方式。它的主要缺點是：AGV路徑變化非常困難，并要求掩埋地面。
2、光學控制帶導引方式
利用地面顏色和顏色對比漆，地面上的光亮漆涂成黑色或白色的畫在漆黑的地面上。小型車配備了一個紅外光源發(fā)射和接收功能與油漆照射。小車上裝有光學檢測器，均勻地分布在兩側(cè)涂料，并與該檢測信號的不同組合的位置來控制車輛的方向，以便跟隨軌道。模糊控制算法可用于控制汽車。這種方法的缺點是：保持與鮮艷的色彩的涂料的必要性，否則由光學傳感器檢測到的信號變?nèi)?。因此，你需要油漆顏色通常以工作深化?
3、激光制導方式
這種方法是在AGV的一個特定位置的步行道，安裝了多個激光/紅外光束反射。 AGV在移動的過程中，車內(nèi)激光掃描器連續(xù)掃描周圍環(huán)境中，當與預先反射板的周圍的垂直井的路徑，其中“看到”掃描“路線圖”。只要三個或更多個掃描的反射板，根據(jù)每個塊以及相對于計算AGV車輛縱向軸方位角目前在全球坐標系X反射鏡的其坐標值，Y坐標和行程的電流方向，及坐標系統(tǒng)，準確的定位和取向的X軸之間的角度。引導方法的特征是，當反射鏡掃描之后提供了足夠的空間和寬，AGV導引和定位精度非常高。這種方法的缺點是昂貴的，設(shè)備安裝傳感器，反光裝置，復雜的，并且計算是非常復雜的。
4、超聲波制導方式
此方法類似于激光/紅外的測量方法，所不同的是不需要設(shè)置特殊的反射鏡，但用普通墻或類似的對象就能夠引導，從而提供了更大的靈活性，并在某些情況下，降低成本的解決方案。然而，由于在制造工廠環(huán)境中大反射面是非常困難的。
1.4圖書館AGV小車發(fā)展
AGV集光學，機械，電氣，計算機為一個整體，今天的技術(shù)的先進理論和應用技術(shù)領(lǐng)域的組合。定位精度高，良好的自動駕駛儀的工作業(yè)績?？梢苑浅？焖?，方便地與各種的RS/ AS入/出口，生產(chǎn)線，裝配生產(chǎn)線，傳輸線，車站，貨架等有機結(jié)合的工作點。根據(jù)在不同的組合不同的需求，以實現(xiàn)各種功能?？梢宰畲笙薅鹊販p少物流周轉(zhuǎn)時間，降低材料消耗的營業(yè)額實現(xiàn)了輸入和處理，物流和生產(chǎn)，銷售產(chǎn)成品，如靈活的銜接，最大限度地提高生產(chǎn)系統(tǒng)的效率。
圖書館出貨的工作量有一個大的變化，動態(tài)性強，定期調(diào)整過程，以及作為一個單一的過程中處理操作，平行作業(yè)，自動化，AGV智能，靈活的特性等特點能滿足上述公式的情況下處理要求。
2圖書館AGV取料增速機構(gòu)設(shè)計與原理分析
2.1小車取料增速機構(gòu)設(shè)計與原理分析
2.1.1增速機構(gòu)整體方案的設(shè)計
目前，國內(nèi)外生產(chǎn)常見結(jié)構(gòu)有:兩級平行軸加一級行星和一級平行軸加兩級級行星傳動兩種形式。本文采用的是平行軸與行星輪系混合式齒輪箱。
YTP系列變頻調(diào)速三相異步電動機是以變頻調(diào)速裝置為供電電源的變頻調(diào)速三相異步電動機，與變頻裝置組成的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速，達到節(jié)能和控制自動化的目的。 YTP系列變頻調(diào)速電動機是在公司原YSPA系列變頻調(diào)速電動機基礎(chǔ)上改進設(shè)計的更新?lián)Q代產(chǎn)品。具有效率高、調(diào)速范圍廣、精度好、運行穩(wěn)定、操作和維修方便等特點。適用于驅(qū)動軋鋼、起重、運輸、機床、印染、造紙、化工、紡織、制藥等要求連續(xù)調(diào)速和頻繁正反轉(zhuǎn)的各種機械設(shè)備上，可與國內(nèi)外各種變頻裝置配套使用。
YTP系列變頻調(diào)速三相異步電動機是一種交流、高效、節(jié)能調(diào)速電動機，與變頻器配合使用，是機電一體化的調(diào)速新產(chǎn)品。
YTP系列變頻調(diào)速三相異步電動機優(yōu)點。
1、效率高，節(jié)能效果明顯。
2、調(diào)頻范圍廣，能在5Hz~100Hz甚至更寬的范圍內(nèi)平滑無極調(diào)速。
3、噪音低、振動小。
4、起動力矩大，低頻起動對負載沖擊小。
5、結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定（尤其在低頻時）、使用可靠，維護方便。
6、體積小、重量輕，除風罩比Y系列異步電動機稍長外，其它外形及安裝尺寸皆相同。便于安裝。
7、起動電流小，無須附加起動設(shè)備。
8、單獨裝有軸流風機，在不同轉(zhuǎn)速下均有較好的冷卻效果。
9、應有范圍廣，可作恒轉(zhuǎn)矩（50Hz以下）、恒功率（50Hz以上）或遞減轉(zhuǎn)矩負載機械無級調(diào)速之用，基本可以取代任何一種調(diào)速產(chǎn)品。
2.1.2 增速機構(gòu)輸入和輸出連接裝置的選擇
增速傳動的方式非常多，常用的有齒輪傳動和帶傳動。 ? ? ? ? ? ? ?
齒輪傳動有高效率、工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比穩(wěn)定、壽命長等優(yōu)點，但齒輪傳動的制造安裝的精度要求高，且價格貴，不宜用于傳動距離太大的場合，所以可采用由變頻電動機經(jīng)皮帶傳動送至齒輪箱后實現(xiàn)增速，增速后實現(xiàn)轉(zhuǎn)速從10~15000r/min。
帶傳動傳動平穩(wěn)，價格低廉，緩沖吸振，通過帶傳動的緩沖，高速齒輪箱的壽命可以延長，避免了齒輪折斷的問題。所以使用帶傳動的方式。
帶輪的另一端與增速齒輪箱通過平鍵連接，經(jīng)過增速齒輪箱加速后，輸出軸由花鍵軸套與轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器相連，以便轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器能測出實時的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩，通過轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器之后，最終通過花鍵軸套與切削機構(gòu)相連。
2.1.3增速機構(gòu)總體設(shè)計
1第一級行星輪系傳動設(shè)計及校驗
(1)計算齒輪基本參數(shù)
根據(jù)初定條件:
即
盡可能取質(zhì)數(shù)，=15 則=27
計算:
計算:
初選:
預計嚙合角及 :
選
(2)行星輪齒條件校驗:
1)同心條件
為保證中心輪和行星架軸線重合，固各對嚙合齒輪間的中心距必須相等。
而對于角度變位傳動，應為
2)裝配條件
由于各行星輪必須均布于中心齒輪之間。為此，各齒輪齒數(shù)與行星輪個數(shù)必須滿足裝配條件，否則，會出現(xiàn)行星齒輪無法裝配的情況。
單排2K-H行星傳動的裝配條件為:兩中心輪的齒數(shù)之和應為行星輪數(shù)目的
即
3)鄰接條件
保證相鄰兩行星輪的齒頂不相碰
即
根據(jù)以上條件，初選模數(shù)為16mm，查詢機械設(shè)計手冊，確定第一級行星輪系參數(shù)如表2.1
表2.1 第一級行星輪系參數(shù)
齒數(shù)
模數(shù)
變位系數(shù)
齒頂圓
齒根圓
分度圓
螺旋角
第一級
中心輪
15
16
0.35
318.6
237.6
270
0
行星輪
24
16
-0.35
455.4
374.4
432
0
內(nèi)齒圈
63
16
-0.35
1149.975
1220.4
1134
0
2、第二級行星輪系傳動設(shè)計及校核
(1)計算齒輪基本參數(shù)
根據(jù)初選條件
即
則
計算:
計算:
初選:
預計嚙合角及 :
選
(2)行星輪齒條件校驗:
1)同心條件
為了保證中心輪和行星架軸線重合，固各對嚙合齒輪間的中心距必須相等。
而對于角度變位傳動，應為
2)裝配條件
由于各行星輪必須均布于中心齒輪之間。為此，各齒輪齒數(shù)與行星輪個數(shù)必須滿足裝配條件，否則，會出現(xiàn)行星齒輪無法裝配的情況。
單排2K-H行星傳動的裝配條件為:兩中心輪的齒數(shù)之和應為行星輪數(shù)目的
即
3)鄰接條件
保證相鄰兩行星輪的齒頂不相碰
即
齒高變動系數(shù) :
齒頂圓直徑:
滿足鄰接條件
根據(jù)以上條件，初選模數(shù)為12mm，查詢機械設(shè)計手冊，確定第二級行星輪系具體參數(shù)如表2.2 .
表2.2 第二級行星輪系具體參數(shù)
齒數(shù)
模數(shù)
變位系數(shù)
齒頂圓
齒根圓
分度圓
螺旋角
第二級
中心輪
20
12
0.35
317.8
254.8
280
0
行星輪
36
12
-0.35
522.2
4592
504
0
內(nèi)齒圈
92
12
0.35
1230.45
1285.2
1260
0
3、第三級平行軸圓柱斜齒輪設(shè)計
齒數(shù)分配如下:
具體參數(shù)如表2.3
表2.3 第三級平行軸斜齒輪參數(shù)
齒數(shù)
模數(shù)
變位系數(shù)
齒頂圓
齒根圓
分度圓
螺旋角
第三級
斜齒輪一
70
5.5
0
412.49
387.74
401.50
(右)
斜齒輪二
33
5.5
0
200.50
175.75
189.50
(左)
端面模數(shù):
分度圓直徑:
標準中心距:
4、行星傳動強度校核
(1)第一級行星輪系
1)太陽輪與行星輪外嚙合接觸強度及彎曲強度校核:
太陽輪a和行星輪的材料：20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度56一60HRC,
查閱手冊，選取,
查手冊,得 ,
主動軸轉(zhuǎn)矩 ,
太陽輪a轉(zhuǎn)矩:
行星輪c轉(zhuǎn)矩:
齒面接觸疲勞強度:
行星輪齒根彎曲疲勞強度:
行星輪齒根彎曲疲勞強度:
2)行星輪與內(nèi)齒圈彎曲強度校核:
內(nèi)齒輪的材料：42CrMo，調(diào)質(zhì)，齒面硬度HBS ≥260，查手冊，選取,
齒根彎曲疲勞強度:
(2)第二級行星齒輪
I)太陽輪與行星輪外嚙合接觸強度校核:
太陽輪a和行星輪c的材料：ZOCrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度56一60HRC
查圖，選取, 。參數(shù)選擇方法與第一級類似。
齒面接觸疲勞強度:
太陽輪齒根彎曲疲勞強度:
行星輪齒根彎曲疲勞強度:
2)行星輪與內(nèi)齒圈彎曲強度校核:
內(nèi)齒輪的材料：42CrMo，調(diào)質(zhì)，齒面硬度HBS≥ 260查手冊，選取,
內(nèi)齒圈齒根彎曲疲勞強度:
2.2小車取料增速機構(gòu)零件選型
選取增料機構(gòu)同步帶型號為蓋茨同步帶800_5M_15，帶輪型號為HTD GT2 PM25_5M。
3圖書館AGV小車取料增速機構(gòu)設(shè)計計算
1、 設(shè)計功率
Pd=KA*P
P—傳遞的功率（KW)
KA—載荷修正系數(shù)，如圖2.1所示
Pd=KA*P=1.8×1.5=2.7KW
表2.1 載荷修正系數(shù)
2、 選定帶型節(jié)距Pb
根據(jù)Pb和n圖選取，如圖2.2同步帶選型圖
選取為Pb=5.080
表2.2同步帶選型圖
3、 確定小帶輪齒數(shù)Z1
Z1 >=Z1min，由圖2.3確定帶輪最少齒數(shù)
選取Z1=24
表2.3 帶輪最少齒數(shù)
4、小帶輪節(jié)圓直徑d1
=38.81mm
選取標準值：d1: 38.3(mm)
5、大齒輪齒數(shù)Z2
Z2=i·Z1
I—傳動比
Z2=i·Z1=2×24=48
6、 大帶輪節(jié)圓直徑
=77.62mm
選取標準值：d2:97.02(mm)
7、 帶速v
=2.03(m/s)
8、 初定軸間距a0
根據(jù)結(jié)構(gòu)確定：a0:400(mm)
9、選擇節(jié)線長度Lp及帶齒數(shù)z
=1014.72mm
選取標準節(jié)線長Lp:1219.2(mm)
帶齒數(shù)z=130
10、 實際中心距
=502.24mm
11、嚙合齒數(shù)zm
=12
12、嚙合齒數(shù)系數(shù)Kz
由表3.1嚙合齒修正系數(shù)kz可知
kz=1.0
表3.1嚙合齒修正系數(shù)kz
嚙合當量齒數(shù)zm
>6
5
4
3
嚙合齒修正系數(shù)kz
1.0
0.8
0.6
13、 基本額定功率P0
Ta—工作拉力
m—單位長度質(zhì)量
查表得Ta=27N
m=0.007kg/m
=0.05KW
14、求帶寬bs0
bs0—基準寬度
查表得bs0=6.4mm
=211.75mm
15、壓軸力FQ =KF*(F1+F2)
Fr==1330.05N
28
4工程圖設(shè)計
4.1裝配圖設(shè)計
詳見總裝配圖圖紙
4.2零件圖設(shè)計
詳見零件圖圖紙
結(jié)論
本次畢業(yè)設(shè)計是對大學四年所學課程和生產(chǎn)綜合實習的檢測和應用，將課本上所學的和實習中看到的結(jié)合起來，在此基礎(chǔ)上，發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，進行實際設(shè)計工藝過程和夾具。
在本次設(shè)計過程中，通過閱讀了一些技術(shù)資料及設(shè)計手冊，認真探討了機械領(lǐng)域內(nèi)的各種基本問題。因此，本次設(shè)計不僅加強了對自己所學專業(yè)課程的理解和認識，而且也對自己的知識面進行了拓寬。
但知識所學有限，實際經(jīng)驗更加不足，因此我的設(shè)計還存在著很多的不足之處。因此在本文設(shè)計工作的基礎(chǔ)上，本人認為以下幾個方面有待進一步的研究:
1、結(jié)合控制理論，進一步研究小車的運動控制和策略控制，提高AGV的控制精度
2、研究關(guān)于無線通訊的基本理論，結(jié)合現(xiàn)代先進的通訊技術(shù)，實現(xiàn)上位機無線監(jiān)控AGV小車，并實時與小車進行通訊的功能
3、進一步研究AGV小車自動避障的的方法，完善小車在遇到障礙物的情況下，繞過障礙物繼續(xù)按預設(shè)的路徑行走的策略
致謝
經(jīng)過半年的忙碌和工作學習，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，此時，我的心情無法平靜。作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，查閱文獻不夠，沒有養(yǎng)成良好的習慣，不能夠注重觀察，注重細節(jié)，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及我親愛的同學們的幫助支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。
在此向指導老師致以我誠摯的謝意！以及我最為感恩的尊重！我在論文的編寫過程中，從方案初定到開題；從查閱資料到系統(tǒng)的開發(fā)；從如何開發(fā)到實施；從論文修改到完成，整個過程中都悉心指導。指導老師不僅知識豐富、治學嚴謹、工作一絲不茍，而且談吐幽默，風趣，讓我在畢業(yè)設(shè)計這個過程中學到了不少知識。而且改掉了許多以前一直長期存在的不好的習慣，學到了不僅僅是學習上的東西。
同時感謝為我細心分析，指導幫助的親愛的同學們，在整個畢業(yè)設(shè)計過程給予我很多幫助。我在這里也表示最誠摯的感謝！在論文即將完成之際，我要感謝沈陽工學院對我四年的培養(yǎng)。感謝在這樣一所有濃郁學術(shù)氣氛的學校中學到的點點滴滴，從一個懵懂少年，慢慢歷練成為一個有所為有所不為的，積極上進的當代大學生。感謝教我知識和做人的每一位老師。感謝給予我?guī)椭耐瑢W、朋友。在這里請接受我誠摯的謝意!
參考文獻
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