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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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(kāi)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?lái)說(shuō),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(guó)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(lái)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(guò)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(guó)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(guò)程中不需要人工參與,接下來(lái)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(cāng)庫(kù)、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(guó)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(guó)。到了一九五九年,在日本也開(kāi)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(cāng)庫(kù)中運(yùn)用,開(kāi)始在柔性加工系統(tǒng)中開(kāi)始運(yùn)用。到了七十年代的時(shí)候,AGV技術(shù)開(kāi)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(lái)廣泛地運(yùn)用在汽車制造業(yè)當(dāng)中。
而在我國(guó),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(kāi)始投入運(yùn)行;在一九九三年的四月,中科院沈陽(yáng)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(yáng)工作開(kāi)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(guó)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(cāng)庫(kù)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(lái)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(guó)在一九八一年,開(kāi)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(kāi)始在廣泛的運(yùn)用。
而在我國(guó),目前AGV的應(yīng)用才開(kāi)始起步,跟國(guó)外相比較,同國(guó)外的八十年代初的水平差不多。從目前所分布的行業(yè)來(lái)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(cāng)庫(kù)等。也就是說(shuō)AGV的未來(lái)將有一個(gè)非常好的市場(chǎng)前景。
從AGV的技術(shù)發(fā)展來(lái)看,控制方式已從簡(jiǎn)單的車載單元方式,開(kāi)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(lái)的段點(diǎn)定期方式,開(kāi)始運(yùn)用了先進(jìn)的實(shí)時(shí)通訊;從剛開(kāi)始的現(xiàn)場(chǎng)控制方式,開(kāi)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(lái)看,剛開(kāi)始只運(yùn)用于機(jī)械制造、加工、裝配生產(chǎn)線上面,到后來(lái)慢慢地開(kāi)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(cāng)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(guó)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(lái)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(guò)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(guò)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(lái)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(wèn)題,在斷電的情況下,還可以由機(jī)械來(lái)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(lái)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(cāng)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(lái)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(guò)程中,可以呈豎立的狀態(tài),這樣就可以避開(kāi)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(lái)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(kù)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(guò)轉(zhuǎn)向還有轉(zhuǎn)速來(lái)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(guò)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(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn),帶動(dòng)著舵輪做二自由度運(yùn)動(dòng),在優(yōu)化萬(wàn)向輪和麥輪輪來(lái)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(guò)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(guò)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(kāi)關(guān)支架,并且在它的上面安裝了光電開(kāi)關(guān),控制器部件在結(jié)構(gòu)中同光電開(kāi)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(lái)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(lái)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(lái)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(lái)說(shuō)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(lái)說(shuō)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(lái)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(guò)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)說(shuō)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(lái)說(shuō)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(lái)說(shuō),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(shuō),這種結(jié)構(gòu)成本很高,但是相對(duì)來(lái)說(shuō),傳動(dòng)誤差比較小,并且在運(yùn)行過(guò)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(lái)說(shuō),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≤嚨膬汕拜啠€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(shuō)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(lái)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(guò)剪切強(qiáng)度來(lái)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(guò)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(kāi)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?。?
(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(lái)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(lái)說(shuō)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(kāi)式傳動(dòng),在運(yùn)行的過(guò)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(lái)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(guò)程中只受彎矩的作用,在整個(gè)過(guò)程中主要受到的是徑向力,對(duì)于所受的軸向力來(lái)說(shuō),相對(duì)來(lái)說(shuō)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?。话惭b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(guò)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(lái)。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(guò)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(lái)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(lái)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(guò)程中不需要人工參與,接下來(lái)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(guò)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。
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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(guò)程讓人很充實(shí)。主要是因?yàn)椋旱谝煌ㄟ^(guò)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(guò)這次設(shè)計(jì)讓我知道了什么是認(rèn)真,這個(gè)過(guò)程讓我感到很充實(shí);第三就是在設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)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(wú)時(shí)無(wú)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(guò)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(lái)極大的影響。
總的來(lái)說(shuō),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(guò)我的人!
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