車(chē)間用電動(dòng)小車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、 目 錄 中文摘要………………………………………………………………………………1 英文摘要………………………………………………………………………………2 1 緒論 ………………………………………………………………………………3 1.1 概述……………………………………………………………………………3 1.2 國(guó)外研究狀況…………………………………………………………………3 1.3 國(guó)內(nèi)研究狀況…………………………………………………………………4 1.4 研究背景和意義………………………………………………………………5 1.5 本章小結(jié)………………………

2、………………………………………………8 2 車(chē)間通道小車(chē)的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………8 2.1 常用電動(dòng)小車(chē)的結(jié)構(gòu)組成……………………………………………………8 2.2 狹窄通道車(chē)間小車(chē)的設(shè)計(jì)……………………………………………………9 2.3 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新………………………………………………………………………11 2.4 各種小車(chē)結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)的比較…………………………………………………12 2.5 本章小節(jié)………………………………………………………………………13 3 AGV小車(chē)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………

3、13 3.1 AGV小車(chē)的結(jié)構(gòu)組成 …………………………………………………………13 3.2 AGV小車(chē)的設(shè)計(jì)要求 …………………………………………………………15 3.3 方案確定………………………………………………………………………15 3.4 直流伺服電動(dòng)機(jī)的選擇………………………………………………………16 3.5 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………18 3.6 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………19 ……………………………………………………19 …………………………………………………………

4、………19 ……………………………………………………20 …………………………………………20 ……………………………………21 ……………………………………22 ………………………………………………………………22 3.7 軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………22 ……………………………………………………………22 ……………………………………………………………25 3.8 AGV控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) …………………………………………………………30 ……………………………………………………………………………………………………………31 ……

5、……………………………………31 …………………………………………32 ………………………………………………………33 3.9 本章小結(jié)………………………………………………………………………34 結(jié)論……………………………………………………………………………………34 致謝……………………………………………………………………………………34 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………35 最新 精品 Word 歡迎下載 可修改 車(chē)間用電動(dòng)小車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要： 目前，車(chē)間通道兩側(cè)的機(jī)器故障檢測(cè)與排除、生產(chǎn)線上的物料更換；各車(chē)間之

6、間的物料運(yùn)送主要是靠人工完成，不僅工作效率低下，而且工人的安全得不到保障，不利于車(chē)間的流程化生產(chǎn)。 針對(duì)這種情況，本課題的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)出能夠滿(mǎn)足車(chē)間要求的車(chē)間電動(dòng)小車(chē)，參考市面上已有的電動(dòng)小車(chē)設(shè)計(jì)出能夠在狹窄的車(chē)間通道靈活行走的電動(dòng)小車(chē)，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的原理對(duì)已有的小車(chē)進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，使工人能長(zhǎng)時(shí)間地在車(chē)上對(duì)車(chē)間通道兩側(cè)的機(jī)器進(jìn)行操作。除了通道小車(chē)，還完成了AGV小車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該小車(chē)主要承擔(dān)的是車(chē)間之間物料的運(yùn)送，使生產(chǎn)線之間的銜接更為融洽。最終完成的工作是對(duì)設(shè)計(jì)的小車(chē)進(jìn)行了Solidworks的三維建模，完成了小車(chē)的CAD裝配體圖，零件圖。 車(chē)間通道小車(chē)的運(yùn)用可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提

7、高車(chē)間的工作效率。AGV小車(chē)的運(yùn)用不僅減少了工人勞動(dòng)量，并且由于AGV的運(yùn)送具有數(shù)字化的特征，利于車(chē)間的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，減少庫(kù)存，提高車(chē)間的流動(dòng)資金，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。 關(guān)鍵詞: 車(chē)間小車(chē)，AGV，控制器，行走方案，人機(jī)工程學(xué) Abstract：Nowadays,many works such as: testing and removing machine stoppage on both sides of aisle, replacing materials on the production line and transportation of

8、 supplies among all workshops are finished mostly by manual work, which have low efficiency. What’s more, this kind of working method brings threat to workers’ safety, which will go against streamline production. In allusion to this instance, the task of this paper is to design an electric vehicle

9、which can satisfy the need of the factory. The new electric vehicle should be flexible enough to run in the narrow aisle refer to the electric models sold in the market. According to the Man-Machine Engineering, some structure innovation should be operated to the existing electric vehicles in order

10、to provide longer time for the workers to operate machines on both sides of aisle on the vehicle. Besides the designing of electric vehicle, the paper has made structure design of AGV which is responsible for transformation of supplies among all workshops and makes more convenience of production lin

11、e joint. At last, the paper has finished Solidworks 3-D modal, CAD Assembly Drawing Views and detail drawing of the electric vehicle. The electric vehicle used in the narrow aisle can lighten workers’ working strength and improve working efficiency. The use of AGV can reduce working tasks and it he

12、lps do data statistics, reduce inventories, improve circulating capital and improve enterprise competition power for its digital features. Keywords:workshop car,the AGV,controller,walking program,man-machine engineering. 1 緒論 1.1 概述 本文介紹了車(chē)間電動(dòng)小車(chē)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用情況，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題要求，設(shè)計(jì)了不同類(lèi)型的

13、車(chē)間小車(chē)以滿(mǎn)足車(chē)間不同的需求。其研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面: 1.針對(duì)功能一，在市場(chǎng)上已有的電動(dòng)小車(chē)、電動(dòng)輪椅、segway電動(dòng)小車(chē)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使得最終設(shè)計(jì)出來(lái)的電動(dòng)小車(chē)能夠在狹窄的車(chē)間通道靈活行走，工人能夠在小車(chē)上對(duì)生產(chǎn)線上的設(shè)備進(jìn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)故障并且排除故障，能夠在小車(chē)上完成上下料工作。同時(shí)設(shè)計(jì)改進(jìn)的小車(chē)應(yīng)當(dāng)符合人機(jī)工程學(xué)的原理，這樣使得人能夠長(zhǎng)時(shí)間的在小車(chē)上連續(xù)工作。 2.針對(duì)功能二，設(shè)計(jì)了一款簡(jiǎn)易的AGV小車(chē)，該小車(chē)能夠在沒(méi)有人操作的情況下自動(dòng)完成導(dǎo)向行駛，能夠在指定的位置自動(dòng)停止并完成物料的移交,能夠自動(dòng)到指定的位置完成電池的充電。簡(jiǎn)要介紹了AG

14、V車(chē)體機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并根據(jù)小車(chē)的驅(qū)動(dòng)方式和工作要求，對(duì)底盤(pán)、電機(jī)、蓄電池等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選型。根據(jù)AGV系統(tǒng)的控制和工藝要求，確定了控制系統(tǒng)的總體框架結(jié)構(gòu)。對(duì)AGV小車(chē)的重要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。 3.在總結(jié)全文的基礎(chǔ)上，對(duì)車(chē)間電動(dòng)小車(chē)的設(shè)計(jì)和研究提出了展望。 1.2 國(guó)外研究狀況 世界上第一臺(tái)AGV是美國(guó)Basrrett電子公司于20世紀(jì)50年代開(kāi)發(fā)成功的，它是一種牽引式小車(chē)系統(tǒng)。小車(chē)中有一個(gè)真空管組成的控制器，小車(chē)跟隨一條鋼絲索導(dǎo)引的路徑行駛。 60年代和70年代初，除Basrrett公司以外，Webb和Clark公司在AGV市場(chǎng)中也占有相當(dāng)?shù)姆蓊~。在這個(gè)時(shí)

15、期，歐洲的AGV技術(shù)發(fā)展較快，這是由于歐洲公司已經(jīng)對(duì)托盤(pán)的尺寸與結(jié)構(gòu)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，統(tǒng)一尺寸的托盆促進(jìn)了AGV的發(fā)展。歐洲的主要制造廠家有Schindler-Digitron, Wogner HJC, ACS, BT. CFC, FATA, Saxby, Denford和Blecbert等。70年代中，歐洲約裝備了520個(gè)AGV系統(tǒng)，共有4800臺(tái)小車(chē)，1985年發(fā)展到一萬(wàn)臺(tái)左右，為美、歐、日之首。在機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)用為:汽車(chē)工業(yè)(57%)，柔性制造系統(tǒng)FMS(8%)和柔性裝配系統(tǒng)FAS(4%)。 歐洲的AGV技術(shù)于80年代初，通過(guò)在美國(guó)的歐洲公司以許可證與合資經(jīng)營(yíng)的方式轉(zhuǎn)移到美國(guó)

16、。芝加哥的Keebler分發(fā)中心從歐洲引進(jìn)直接由計(jì)算機(jī)控制的AGV} 1981年John公司將AGV連接到AS/RS，以提供在制造過(guò)程中物料自動(dòng)輸送和跟蹤。1984年，通用汽車(chē)公司便成為AGV的最大用戶(hù)，1986年已達(dá)1407臺(tái)(包括牽引式小車(chē)、叉式小車(chē)和單元裝載小車(chē))，1987年又新增加1662臺(tái)。美國(guó)各公司在歐洲技術(shù)的基礎(chǔ)上將AGV發(fā)展到更為先進(jìn)的水平。他們采用更先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(可聯(lián)網(wǎng)于FMS或CIMS)，運(yùn)輸量更大，移載時(shí)問(wèn)更短，具有在線充電功能，以便24小時(shí)運(yùn)行，小車(chē)和控制器可靠性更高。此時(shí)美國(guó)的AGV生產(chǎn)廠商從23家(1983年)驟增至74家(1985年)。日本的第一家AGV工

17、廠于1966年由一家運(yùn)輸設(shè)備供應(yīng)廠與美國(guó)的Webb公司合資開(kāi)設(shè)。到1988年，日本AGV制造廠已達(dá)20多家，如大福、Fanuc公司、Murata(村田)公司等。到1986年，日本己累計(jì)安裝了2312個(gè)AGV系統(tǒng)，擁有5032臺(tái)AGV。 1.3 國(guó)內(nèi)研究狀況 國(guó)內(nèi)自主研發(fā)方面：六十年代開(kāi)始研究。1976年，北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所研制的ZDB-1型自動(dòng)搬運(yùn)車(chē)是最早的實(shí)用型AGV。1988年，原郵電部北京郵政科學(xué)技術(shù)研究所等單位研制了郵政樞紐AGV。1991年，中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所與新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司為沈陽(yáng)金杯汽車(chē)公司總裝線上設(shè)計(jì)的九臺(tái)自動(dòng)裝配系統(tǒng)，并于1996年獲得國(guó)家科學(xué)技術(shù)

18、進(jìn)步三等獎(jiǎng)，是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的使用型AGV。1992年，天津理工學(xué)院研制了核電站用光學(xué)導(dǎo)引AGV。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(dǎo)引無(wú)人自動(dòng)車(chē)22輛，紅河項(xiàng)目于2021年獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。同期天津師范大學(xué)、吉林大學(xué)、吉大易飛、北京軍區(qū)后勤部、北京機(jī)科發(fā)展公司、北京易亨集團(tuán)等也進(jìn)行了試驗(yàn)研究。 在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)與產(chǎn)品方面：1980年，上海石化總廠為滌綸長(zhǎng)絲作業(yè)從日本大福公司引進(jìn)國(guó)內(nèi)第一套AGVS。九十年代初，華寶空調(diào)裝配線上使用了日本進(jìn)口的電磁導(dǎo)引AGV。996年，玉溪卷煙廠首家在煙草行業(yè)引進(jìn)三星的52臺(tái)AGV，這是國(guó)內(nèi)企業(yè)中使用數(shù)量最多的AGV系統(tǒng)。河北承

19、德輸送機(jī)械廠合資引進(jìn)美國(guó)WEBB公司AGV技術(shù)。天津理工學(xué)院研制的TIT-1全方位視覺(jué)引導(dǎo)自動(dòng)車(chē)，屬?lài)?guó)家863高科技項(xiàng)目，已通過(guò)鑒定，達(dá)到八十年代末國(guó)際先進(jìn)水平。九十年代中期，昆船公司在引進(jìn)國(guó)外最先進(jìn)AGV技術(shù)的基礎(chǔ)上，先后承擔(dān)了數(shù)十個(gè)AGV系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝；其水平代表了目前國(guó)內(nèi)的最高水平。昆明船舶設(shè)備公司研制的各種導(dǎo)引形式的AGV系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于煙草行業(yè)，汽車(chē)行業(yè)，造幣行業(yè)等。 目前全國(guó)AGVS不超過(guò)60套，AGV不超過(guò)400臺(tái)。其中煙草行業(yè)應(yīng)用最多，已有20家采用了AGV，絕大部分采用激光導(dǎo)引技術(shù)。 以中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所為金杯汽車(chē)公司設(shè)計(jì)的AGV系統(tǒng)為例進(jìn)行說(shuō)明，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)分院成

20、功開(kāi)發(fā)的自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)(AGV)和自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)系統(tǒng)(AGVS)主要用于汽車(chē)等生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)裝配，可提高裝配線的自動(dòng)化水平。在中國(guó)汽車(chē)生產(chǎn)總裝線上首次使用具有自主版權(quán)的AGV產(chǎn)品和系統(tǒng)。沈陽(yáng)金杯客車(chē)制造有限公司總裝車(chē)間有9臺(tái)AGV構(gòu)成的發(fā)動(dòng)機(jī)、后橋、油箱裝配副環(huán)線，已經(jīng)投入生產(chǎn)運(yùn)行兩年。該AGV具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)跟蹤、提升、定位、裝配功能，已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。且獲得多項(xiàng)專(zhuān)利，如雙舉升載人自動(dòng)裝配導(dǎo)引車(chē)、雙倍行程舉升裝置等。運(yùn)用該產(chǎn)品及系統(tǒng)技術(shù)可大大提高總裝生產(chǎn)線動(dòng)態(tài)裝配的自動(dòng)化程度，減少設(shè)備投資及提高生產(chǎn)效率。以金杯客車(chē)制造有限公司的9臺(tái)AGV應(yīng)用工程為例，據(jù)估算，一臺(tái)AGV國(guó)產(chǎn)價(jià)格要比進(jìn)口的便宜20萬(wàn)元人

21、民幣，應(yīng)用工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試技術(shù)費(fèi)的差額更大。 1.4 研究背景和意義 圖1.1 通道小車(chē)工作環(huán)境 目前，我國(guó)機(jī)械化的車(chē)間生產(chǎn)線普遍地指定工人來(lái)回地巡視，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線上機(jī)器的故障并且及時(shí)地排除故障，或者在生產(chǎn)線上換料。一個(gè)工人往往同時(shí)照看幾條生產(chǎn)線，常常在各生產(chǎn)線之間來(lái)回地穿梭。這使得工人的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，更為重要的是各條生產(chǎn)線之間的銜接不是特別融洽。這種情況在國(guó)內(nèi)大中型企業(yè)中也比較常見(jiàn)，這些企業(yè)往往是不同流水線的生產(chǎn)設(shè)備比較先進(jìn)，生產(chǎn)效率也比較高，但是生產(chǎn)線的銜接往往出現(xiàn)滯后的情況，不能使得各生產(chǎn)線同步同時(shí)生產(chǎn)，往往是上條生產(chǎn)線的半成品積壓一定的數(shù)量，這樣不僅占據(jù)工廠

22、的生產(chǎn)空間，更占據(jù)了工廠的流動(dòng)資金。為了使工人擺脫繁重的勞動(dòng)，提高車(chē)間的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，使給條生產(chǎn)線的生產(chǎn)更為融洽，減少貨物和資金的積壓，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，車(chē)間用的電動(dòng)小車(chē)應(yīng)運(yùn)而生。 從上述圖片可以看出，狹窄的車(chē)間通道兩側(cè)布滿(mǎn)了纏繞絲線的機(jī)械設(shè)備，車(chē)間的工人需要來(lái)回地在車(chē)間通道行走，發(fā)現(xiàn)通道兩側(cè)的機(jī)器故障，列如，纏繞的絲線斷了，需要人工去將線頭接上，使得機(jī)器能夠?qū)⒔z線均勻地纏繞在線筒上?；蛘?，繞線的機(jī)器發(fā)生故障停止繞線，這時(shí)需要人工去排除障礙。這樣要求工人不停地在車(chē)間通道來(lái)回巡視，勞動(dòng)強(qiáng)度較大。針對(duì)這種情況，本設(shè)計(jì)對(duì)市場(chǎng)上已有的小車(chē)進(jìn)行了引進(jìn)、改進(jìn)，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合人機(jī)工程學(xué)

23、的原理設(shè)計(jì)出一款適合工人長(zhǎng)期坐在上面對(duì)生產(chǎn)線兩側(cè)的機(jī)器進(jìn)行操作的小車(chē)。 圖1.2 AGV小車(chē)工作環(huán)境 在車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程中還常常遇到另外一種情況，即需要將積壓的物品運(yùn)送到指定的位置，目前國(guó)內(nèi)對(duì)積壓物品的運(yùn)送大多采用人工上下料，再由人駕駛著運(yùn)送小車(chē)運(yùn)到指定的位置。這種情況不利于生產(chǎn)的時(shí)間規(guī)劃和安排，不利于對(duì)整個(gè)車(chē)間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。針對(duì)這種情況，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一款簡(jiǎn)易的AGV電動(dòng)小車(chē)，該小車(chē)最大的特點(diǎn)是不需要人工駕駛，能夠自動(dòng)到指定的位置停放，并且能夠控制小車(chē)的運(yùn)行時(shí)間，對(duì)整個(gè)物流的情況有一個(gè)數(shù)字話的記錄，這能極大地提高車(chē)間的生產(chǎn)效率，合理地分配車(chē)間的生產(chǎn)資源，減少不必要的產(chǎn)品積壓，

24、增加企業(yè)的流動(dòng)資金，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。 AGV系統(tǒng)由控制臺(tái)、通訊系統(tǒng)、地面導(dǎo)航系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、AGV和地面移載設(shè)備組成，如圖1.3所示。 工位 待命站 充電系統(tǒng) 路徑 AGV 圖1.3 AGV小車(chē)的工作情況 1.5 本章小結(jié) 本章對(duì)AGV的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀作了敘述和分析，介紹了AGV系統(tǒng)的組成。本章還提出了本課題的研究背景和研究目標(biāo)。 車(chē)間小車(chē)作為一種新興的車(chē)間機(jī)械設(shè)備，能夠完成車(chē)間特定的生產(chǎn)工作，幫助企業(yè)提高效率，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，必然需要快速開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、形成不同特色、滿(mǎn)足不同企業(yè)需求的車(chē)間小車(chē)，并且迅速地占領(lǐng)市場(chǎng)。因此，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是在市場(chǎng)上已有的電動(dòng)自行車(chē)、

25、電動(dòng)輪椅、AGV小車(chē)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，最后得出能夠滿(mǎn)足企業(yè)生產(chǎn)車(chē)間用的電動(dòng)小車(chē)。并且比較各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)。 2 車(chē)間通道小車(chē)的設(shè)計(jì) 2.1 常用電動(dòng)小車(chē)的結(jié)構(gòu)組成 電動(dòng)自行車(chē)由車(chē)體、電動(dòng)機(jī)、控制器、位置傳感器、蓄電池、充電器、儀表系統(tǒng)組成，其中電動(dòng)機(jī)、控制器、蓄電池、充電器是非常重要，又比較容易發(fā)生故障的部件，俗稱(chēng)“四大件”。 車(chē)架部件包括車(chē)架、前叉、車(chē)把等部分。前叉部件的上端和車(chē)把、車(chē)架配合，下端和前軸、前輪部件配合，組成電動(dòng)車(chē)的導(dǎo)向部分。前叉可以相對(duì)車(chē)架的前管靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)把帶動(dòng)前叉，使前輪改變方向。另外前叉對(duì)于行車(chē)時(shí)保持電動(dòng)車(chē)的平衡也起著重要的作用。 附屬部件包括鞍座部件、

26、反射器和鳴號(hào)部件、前擋泥板部件、后擋泥板部件、支架部件、車(chē)鎖部件、前筐部件等。 電動(dòng)機(jī)按磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，可分為勵(lì)磁式、永磁式、混合式;按電動(dòng)機(jī)總稱(chēng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可分為有齒式和無(wú)齒式；按外形結(jié)構(gòu)，可分為柱式和輪轂式。最常用的分類(lèi)方式是按電動(dòng)機(jī)的通電方式，分為有刷電動(dòng)機(jī)和無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。 位置傳感器有很多種，而最適合于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的是的光電式和磁敏式兩種位置傳感器。 目前，電動(dòng)車(chē)主要采用鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池由正負(fù)極板、隔板和電解液、蓄電池槽及連接條、接線端子和排氣閥組成。一只蓄電池一般由6個(gè)單格組合而成，每個(gè)單格由若干片正負(fù)極板間隔重疊而成，中間用超細(xì)玻璃纖維隔板隔離。數(shù)片正極板用鉛合金焊接而成正極

27、群，同樣負(fù)極也是如此，正負(fù)極群裝于蓄電池槽內(nèi)組成單體蓄電池。單體蓄電池之間用鉛零件或連接條從單格之間的蓄電池槽隔板頂端以串聯(lián)形式連在一起，蓄電池槽蓋用密封膠粘結(jié)。首尾單格做引出端子，引出正負(fù)極。 充電器是電動(dòng)車(chē)四大核心部件之一，充電器的好壞嚴(yán)重影響著蓄電池的使用壽命。充電器主要由整流濾波、高壓開(kāi)關(guān)、電壓交換、恒壓及電控制等幾個(gè)部分組成。其中整流濾波電路的用途是將220v交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?00v左右的直流電壓，通過(guò)高壓開(kāi)關(guān)電路及電壓交換，產(chǎn)生充電時(shí)所需的低壓直流電壓，再由充電控制電路控制后對(duì)蓄電池充電，采用這種方式的充電器具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)。 2.2狹窄通道車(chē)間小車(chē)的設(shè)計(jì) 對(duì)于

28、在狹窄的車(chē)間通道行走的小車(chē)，車(chē)間通道的寬度為0.8m，工人坐在小車(chē)上的操作高度為1.2m，考慮到通道中有吸塵裝置的存在，將小車(chē)的寬度設(shè)計(jì)0.5m。這樣小車(chē)就能靈活地在車(chē)間通道行走。 此類(lèi)車(chē)間小車(chē)的負(fù)載為操作工人，對(duì)小車(chē)的強(qiáng)度要求不高。設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的是小車(chē)的行駛速度，電動(dòng)機(jī)的力矩。小車(chē)行駛速度的要求為成人正常的步行速度，成人的步行速度為1.2m/s，設(shè)計(jì)時(shí)初選小車(chē)的輪胎為10寸輪胎，則車(chē)輪的速度為 （2.1) 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 選擇鏈輪的傳動(dòng)比為1.47 （2.2） 由于控制器是電動(dòng)小車(chē)的控制核心，它是用

29、來(lái)控制電動(dòng)車(chē)電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、進(jìn)退、速度、停止以及電動(dòng)車(chē)的其它電子器件的核心控制器件，它就象是電動(dòng)車(chē)的大腦，是電動(dòng)車(chē)上重要的部件。電動(dòng)車(chē)控制器也因?yàn)椴煌能?chē)型而有不同的性能和特點(diǎn)。所以根據(jù)控制器的原理可以初步選用一個(gè)電機(jī) 表2.1 電機(jī)相關(guān)參數(shù)表 參數(shù)名稱(chēng) 相關(guān)數(shù)據(jù) 額定轉(zhuǎn)矩 11N?m 額定轉(zhuǎn)速 1000r/min 額定功率 1.l kw 額定電壓 90v 額定電流 15A 峰值轉(zhuǎn)矩 88N?m 機(jī)電時(shí)間常數(shù) 2.13ms 重量 14kg 根據(jù)控制器的原理將電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速控制在200r/min。 小車(chē)的載重及自身

30、重量 （2.3） 滾動(dòng)摩擦系數(shù) u=0.36 阻尼轉(zhuǎn)矩 F=u*G=0.36X686=246.96N （2.4） 電機(jī)轉(zhuǎn)矩 （2.5） 電機(jī)功率（不計(jì)能量損失) P=F*v=246.961.2W=256.4W （2.6） 初選電動(dòng)機(jī)為130ZY01-49A1，相關(guān)參數(shù)如表2.1。 由于鉻鉬鋼車(chē)架具有以下的優(yōu)點(diǎn)： (1).加工性好 鉻鉬鋼的車(chē)架是歷史最久的車(chē)架，因此對(duì)它的研究時(shí)間也最長(zhǎng)。現(xiàn)在能做到

31、車(chē)架所需強(qiáng)度的極薄的管道。 (2).沖擊的吸收性能好 騎感極好，如像彈簧般的騎感。構(gòu)成車(chē)架的鉻鉬鋼管道有優(yōu)異的吸收沖擊的能。 (3).焊接容易 鉻鉬鋼比起鈦、鋁焊接容易?？梢栽O(shè)計(jì)成名種形狀。另外，焊接后也不需要熱處理，因此不需要大型的熱處理設(shè)備，成本低。 (4).價(jià)格便宜 雖然有些高擋次的鉻鉬鋼車(chē)架價(jià)格貴，但一般價(jià)格便宜。也可以說(shuō)，用便宜的價(jià)格買(mǎi)到高擋次的車(chē)架。 所以電動(dòng)小車(chē)的車(chē)架選用鉻鉬鋼。 2.3 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新 針對(duì)在狹窄的車(chē)間通道行走的電動(dòng)小車(chē)創(chuàng)新設(shè)計(jì)主要參考的是電動(dòng)自行車(chē)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方法。 創(chuàng) 輕量化設(shè)計(jì)

32、 混合動(dòng)力 新 綠色環(huán)保 自行車(chē) 偏心輪 方 可折疊 創(chuàng)新 皮帶傳動(dòng) 向 人機(jī)工程學(xué) 可折疊 偏心輪 可折疊 人機(jī)工程學(xué) 圖2.1 各種創(chuàng)新的小車(chē) 由于

33、車(chē)間里的小車(chē)長(zhǎng)期處于工作狀態(tài)，不必將小車(chē)存放起來(lái)，所以設(shè)計(jì)折疊的電動(dòng)小車(chē)意義不大；同時(shí)對(duì)于輕量化設(shè)計(jì)中，小車(chē)采用的大多是碳纖維的材料，價(jià)格昂貴，不適合在車(chē)間里普遍推廣；對(duì)于車(chē)間中的小車(chē)，它應(yīng)該具有良好的穩(wěn)定性，偏心輪設(shè)計(jì)也就不用考慮了。所以，比較了各種電動(dòng)自行車(chē)的模型后， 決定采用符合人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)方案。在完成了對(duì)兩個(gè)電動(dòng)小車(chē)的建模工作后對(duì)電動(dòng)小車(chē)的各個(gè)部件功能有了一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)以及人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)原理對(duì)電動(dòng)小車(chē)的結(jié)構(gòu)做出了創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出了躺式電動(dòng)小車(chē)，人可以躺在電動(dòng)小車(chē)上對(duì)車(chē)間通道兩側(cè)的機(jī)器進(jìn)行操作。 2.4 各種小車(chē)結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)的比較 兩輪電動(dòng)小車(chē)體積較小，靈活輕便，工人

34、能夠駕著小車(chē)在狹窄的車(chē)間通道靈活行走。但是兩輪電動(dòng)小車(chē)的平衡性較差，工人駕車(chē)時(shí)要時(shí)刻集中精神，很容易疲勞。對(duì)通道兩側(cè)的機(jī)器進(jìn)行檢測(cè)、維修時(shí)往往需要下車(chē)，比較麻煩。而且小車(chē)對(duì)于操作工人的駕車(chē)技術(shù)有一定的要求。 三輪電動(dòng)小車(chē)相比兩輪小車(chē)而言，最大的優(yōu)點(diǎn)是平穩(wěn)性較好，工人可以在小車(chē)上對(duì)通道兩側(cè)的機(jī)器進(jìn)行操作，設(shè)計(jì)時(shí)將三輪小車(chē)的座椅設(shè)計(jì)成可以旋轉(zhuǎn)的，當(dāng)發(fā)現(xiàn)通道上機(jī)器故障了，工人只需將座椅旋轉(zhuǎn)來(lái)對(duì)著故障了的機(jī)器就可以進(jìn)行操作了，在平時(shí)的駕車(chē)過(guò)程中，工人可以靠著座椅，相對(duì)于兩輪小車(chē)的坐墊更為舒適。 躺式電動(dòng)小車(chē)與兩輪和三輪電動(dòng)小車(chē)相比，舒適性更好好常規(guī)電動(dòng)車(chē)車(chē)騎時(shí)間長(zhǎng)了，肩、背、腰、手臂、手掌易疲勞。

35、 躺車(chē)騎行時(shí)，腰、背、肩、手臂、手掌完全處于放松狀態(tài)，故躺車(chē)長(zhǎng)時(shí)間騎行也不易疲勞。安全性更好，操作人員臨時(shí)停車(chē)來(lái)維修機(jī)器時(shí)，兩腳自然落地躺車(chē)仍可站立。躺車(chē)重心低，即使摔倒其勢(shì)能也低，不會(huì)像騎常規(guī)電動(dòng)車(chē)車(chē)那樣，一個(gè)跟斗栽下去，最多只是車(chē)倒側(cè)滑。同時(shí)，躺式小車(chē)也存在著明顯的缺點(diǎn)，躺式小車(chē)的車(chē)身長(zhǎng)度略長(zhǎng)，靈活性不足。更適合于車(chē)間通道稍微寬一點(diǎn)的操作。 2.5 本章小節(jié) 本章中主要是電機(jī)的選用設(shè)計(jì)過(guò)程，其中對(duì)小車(chē)驅(qū)動(dòng)功率、電機(jī)扭矩的計(jì)算作了詳細(xì)的論述。根據(jù)計(jì)算、分析選擇直流電動(dòng)機(jī)和蓄電池，選擇輪胎，設(shè)計(jì)控制器和蓄電池的安放位置。并且比較了常規(guī)的電動(dòng)車(chē)與設(shè)計(jì)的躺式電動(dòng)車(chē)的優(yōu)缺點(diǎn)。 3 A

36、GV小車(chē)的設(shè)計(jì) 3.1 AGV小車(chē)的結(jié)構(gòu)組成 AGV由車(chē)載控制系統(tǒng)、車(chē)體系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、移載系統(tǒng)和安全與輔助系統(tǒng)組成。 （1）車(chē)載控制系統(tǒng) 車(chē)載控制系統(tǒng)是AGV的核心部分，一般由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、操作面板及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可采用PLC、單片機(jī)及工控機(jī)等。導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)航方式不同可分為電磁導(dǎo)航、磁條導(dǎo)航、激光導(dǎo)航和慣性導(dǎo)航等不同形式。通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)能使AGV確定其自身位置，并能沿正確的路徑行走。通訊系統(tǒng)是AGV和控制臺(tái)之間交換信息和命令的橋梁，由于無(wú)線電通訊具有不受障礙物阻擋的特點(diǎn)，一般在控制臺(tái)和AGV之間采用無(wú)線電通訊，而在

37、AGV和移載設(shè)備之間為了定位精確采用光通訊.操作面板的功能主要是在AGV調(diào)試時(shí)輸入指令，并顯示有關(guān)信息，通過(guò)RS232接口和計(jì)算機(jī)相連接。AGV上的能源為蓄電池，所以AGV的動(dòng)作執(zhí)行元件一般采用直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直流伺服電機(jī)等。 （2）車(chē)體系統(tǒng) 它包括底盤(pán)、車(chē)架、殼體和控制器、蓄電池安裝架等，是AGV的軀體，具有電動(dòng)車(chē)輛的結(jié)構(gòu)特征。 （3）行走系統(tǒng) 它一般由驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成.形式有三輪、四輪、六輪及多輪等，三輪結(jié)構(gòu)一般采用前輪轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)，四輪或六輪一般采用雙輪驅(qū)動(dòng)、差速轉(zhuǎn)向或獨(dú)立轉(zhuǎn)向方式。 （4）移載系統(tǒng) 它是用來(lái)完成作業(yè)

38、任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在不同的任務(wù)和場(chǎng)地環(huán)境下，可以選用不同的移載系統(tǒng)，常用的有滾道式、叉車(chē)式、機(jī)械手式等。 （5）安全與輔助系統(tǒng) 為了避免AGV在系統(tǒng)出故障或有人員經(jīng)過(guò)AGV工作路線時(shí)出現(xiàn)碰撞，AGV一般都帶有障礙物探測(cè)及避撞、警音、警視、緊急停止等裝置。另外，還有自動(dòng)充電等輔助裝置。 （6）控制臺(tái) 控制臺(tái)可以采用普通的IBM-PC機(jī)，如條件惡劣時(shí)，也可采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，控制臺(tái)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接受主控計(jì)算機(jī)下達(dá)的AGV輸送任務(wù)，通過(guò)無(wú)線通訊系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各AGV的狀態(tài)信息。根據(jù)需求情況和當(dāng)前各AGV運(yùn)行情況，將調(diào)度命令傳遞給選定的AGV。AGV完成一次運(yùn)輸任務(wù)后在待命站

39、等待下次任務(wù)。如何高效地、快速地進(jìn)行多任務(wù)和多AGV的調(diào)度，以及復(fù)雜地形的避碰等一系列問(wèn)題都需要軟件來(lái)完成。由于整個(gè)系統(tǒng)中各種智能設(shè)備都有各自的屬性，因此用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的C++語(yǔ)言來(lái)編程是一個(gè)很好的選擇。在編程時(shí)要注意的是AGV系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，為了加快控制臺(tái)和AGV之間的無(wú)線通訊以及在此基礎(chǔ)上的AGV調(diào)度，編程中最好采用多線程的模式，使通訊和調(diào)度等各功能模塊互不影響，加快系統(tǒng)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(shí)、準(zhǔn)確地傳送給其它各相應(yīng)的子系統(tǒng)，完成監(jiān)控系統(tǒng)所指定的動(dòng)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

40、的依據(jù)。 由于AGV位置不固定，且整個(gè)系統(tǒng)中設(shè)備較多，控制臺(tái)和AGV間的通訊最適宜用無(wú)線通訊的方式。 3.2 AGV小車(chē)的設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)AGV，可以在水平面上按照預(yù)先設(shè)定的軌跡行駛。本設(shè)計(jì)采用ARM8019主板作為控制系統(tǒng)來(lái)控制小車(chē)的行駛，從而實(shí)現(xiàn)小車(chē)的左、右轉(zhuǎn)彎，直走，倒退，停止功能。 其設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的長(zhǎng)度：800mm 自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的寬度：500mm 自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的行駛速度：100mm/s 3.3 方案確定 采用四輪布置結(jié)構(gòu)。自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)采用兩后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)差速轉(zhuǎn)向，兩前輪為萬(wàn)向輪的四輪結(jié)構(gòu)形式。直流伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)蝸

41、桿蝸輪直接驅(qū)動(dòng)后輪，當(dāng)兩輪運(yùn)動(dòng)速度不同時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向。傳動(dòng)系統(tǒng)如圖3.1所示: 圖3.1 傳動(dòng)方案 四輪結(jié)構(gòu)有較大的負(fù)載能力和較好的平穩(wěn)性。該方案方案采用兩套蝸輪-蝸桿減速器及直流伺服電動(dòng)機(jī)，成本相對(duì)于較高，但它的傳動(dòng)誤差小，并且轉(zhuǎn)向靈活。 3.4 直流伺服電動(dòng)機(jī)的選擇 伺服電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)是功率(KW)。但是，選擇伺服電動(dòng)機(jī)并不按功率，而是更根據(jù)下列指標(biāo)選擇。 運(yùn)動(dòng)參數(shù)： AGV行走的速度為100mm/s，則車(chē)輪的轉(zhuǎn)速為 （3.1） 電機(jī)的轉(zhuǎn)速: 選擇蝸輪-蝸桿的減速比i=30

42、 (3.2） 自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的受力分析： 40 500 250 420 圖3.2 車(chē)輪受力簡(jiǎn)圖 小車(chē)車(chē)架自重為P （3.3） 小車(chē)的載荷為G （3.4） 取坐標(biāo)系OXYZ如圖2.3所示，列出平衡方程 由于兩前輪及兩后輪關(guān)于Y軸對(duì)稱(chēng)，則 ， ， （3.5） ， （3.6） 解得

43、 兩驅(qū)動(dòng)后輪的受力情況如圖3.2所示： 滾動(dòng)摩阻力偶矩的大小介于零與最大值之間，即 （3.7） （3.8） 其中δ滾動(dòng)摩阻系數(shù)，查表5-2，δ=2～10，取δ=6mm 牽引力F為 （3.9） 圖3-3

44、 圖3-4 摩擦系數(shù) 牽引力 F N 重物的重力 W N 滾子直徑 D mm 傳遞效率 η 傳動(dòng)裝置減速比 1/G 求換算到電機(jī)軸上的負(fù)荷力矩（） = 0.36Nm （3.10） 電機(jī)的選定 根據(jù)額定轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速匹配條件，選擇直流伺服電動(dòng)機(jī)。 型號(hào) 額定功率KW 額定轉(zhuǎn)矩Nm

45、 額定轉(zhuǎn)速r/min F2260-890 0.08 1.35 1800 3.5 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 由于電動(dòng)機(jī)軸直徑為Φ8mm，并且輸出軸削平了一部分與蝸桿軸聯(lián)接部分軸徑為Ф12mm，故其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.5所示。 圖3.5 聯(lián)軸器機(jī)構(gòu)圖 聯(lián)軸器采用安全聯(lián)軸器，銷(xiāo)釘直徑d可按剪切強(qiáng)度計(jì)算，即 （3.11） 銷(xiāo)釘材料選用45鋼。查表5-2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（GB 699-88） 45

46、 調(diào)質(zhì) ≤200mm =637MPa =353MPa =17% Ψ=35% 硬度217～255HBS 銷(xiāo)釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 （3.12） 過(guò)載限制系數(shù)k值 查表14-4 取k=1.6 選用d=4mm滿(mǎn)足剪切強(qiáng)度要求。 3.6 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)GB/T 10085-1988的推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿(ZI)。 蝸桿要求表面硬度和耐磨性較高，故

47、材料選用40Cr。蝸輪用鑄鋁鐵青銅制造，采用金屬模鑄造。 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2 按Z=1，估取效率η=0.7,則 （3.13） 圖3.6 蝸輪-蝸桿受力分析 各力的大小計(jì)算為 （3.14） （3.15） （3.16） （3.17） 根據(jù)開(kāi)式蝸桿傳

48、動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。蝸輪輪齒因彎曲強(qiáng)度不足而失效的情況，多數(shù)發(fā)生在蝸輪齒數(shù)較多或開(kāi)式傳動(dòng)中。 彎曲疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)的公式為 確定載荷系數(shù)K 由于工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)Kβ=1，由表11-15選取使用系數(shù)KA=1.15。由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)KV=1.1,則 （3.18） 由表11-8得，蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 假設(shè) Z=30, 620’24"，蝸輪的當(dāng)量齒數(shù)

49、 （3.19） 根據(jù)，=30.56，從圖11-19中可查得齒形系數(shù) 螺旋角系數(shù) （3.20） 由表11-2得 中心距a=32.4mm 模數(shù)m=2mm 分度圓直徑 蝸桿頭數(shù) 直徑系數(shù)18 分度圓導(dǎo)程角62024" 蝸輪齒數(shù) 變位系數(shù).3 1）蝸桿 軸向齒距 （

50、3.21） 齒頂圓直徑 （3.22） 齒根圓直徑 （3.23） 蝸桿軸向齒厚 （3.24） 2）蝸輪 傳動(dòng)比 （3.23） 蝸輪分度圓直徑 （3.24） 蝸輪喉圓直徑 （3.25） 蝸輪齒根 （3.26） 蝸輪咽喉母圓半徑 （3.27） 考慮到所設(shè)計(jì)的自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)屬于精密傳動(dòng)，從GB/T 1008

51、9-1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇6級(jí)精度，側(cè)隙種類(lèi)為 由于該蝸輪-蝸桿傳動(dòng)是開(kāi)式傳動(dòng)，蝸輪-蝸桿產(chǎn)生的熱傳遞到空氣中，故無(wú)須熱平衡計(jì)算。 3.7 軸的設(shè)計(jì) 前輪軸只承受彎矩而不承受扭矩，故屬于心軸。 圖3.7 前輪軸結(jié)構(gòu) 1.求作用在軸上的力 自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的前輪受力，受力如圖3-2所示。 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）擬定軸上零件的裝配方案 裝配方案是：蝸輪、螺母、套筒、滾動(dòng)軸承、軸用彈性擋圈依次從軸的右端向左安裝，左端只安裝滾動(dòng)軸承和軸用彈性擋圈。這樣就

52、對(duì)各軸段的粗細(xì)順序作了初步安排。 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 (1)初步選擇滾動(dòng)軸承。自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)前輪軸只受彎矩的作用，主要承受徑向力而軸向力較小，故選用單列深溝球軸承。由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取單列深溝球軸承6004，其尺寸為dDT=20mm42mm12mm,故。 右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)上查得6004型軸承的定位軸肩高度h=2.5mm，因此取。 (2)軸用彈性擋圈為標(biāo)準(zhǔn)件。選用型號(hào)為GB 894.1-86 20，其尺寸為,故 , ,。 其余尺寸根據(jù)前輪軸上關(guān)于左右輪輻結(jié)合面基本對(duì)稱(chēng)可任意確定尺寸，確定了軸上的各段直徑和長(zhǎng)度。 （3）軸上零件的周

53、向定位 蝸輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接。按dⅥ由手冊(cè)查得平鍵截面bh=8mm7mm (GB/T 1095-1979),鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為28mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)GB/T 1096-1979),同時(shí)為了保證左右輪輻與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇左右輪輻與軸的配合為H7/n6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)度配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為j7。 （4）確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為145，各軸肩處的圓角半徑為R1。 3.求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖。 圖3-8 前輪軸的載荷分析圖

54、 4.按彎曲應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面強(qiáng)度。最大負(fù)彎矩在截面C上，。 對(duì)截面C進(jìn)行強(qiáng)度校核，由公式 （3.28） 由表15-1得，45鋼 調(diào)質(zhì) 由表15-4得， （3.29） 因此該軸滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，故安全。 后輪軸在工作中既承受彎矩又承受扭矩，故屬于轉(zhuǎn)軸。 圖3-9 后輪軸結(jié)構(gòu) 1

55、.求后輪軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 取蝸輪-蝸桿傳動(dòng)的效率=0.7,則 （3.30） 2.作用在蝸輪上的力 3.初步確定軸的最小直徑 先按式（15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取=115，于是得 （3.31） 后輪軸的最小直徑是安裝輪輻處軸的直徑。由于輪輻與軸采用鍵聯(lián)結(jié)，故。 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1)擬定軸上零件的裝配方案 裝配方案是：蝸輪、套筒、深溝球軸

56、承、軸用彈性擋圈依次從軸的左端向右安裝；右端安裝深溝球軸承、透蓋、內(nèi)輪輻、軸端擋圈從右端向左安裝。 2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 (1)初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列深溝球軸承。單列深溝球軸承6206，其尺寸為dDT=30mm62mm16mm，故。 右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)上查得6206型軸承的定位軸肩高度h=3mm,因此，取。 (2)軸用彈性擋圈為標(biāo)準(zhǔn)件。選用型號(hào)為GB 894.1-86 30,其尺寸為，故，。 (3)取安裝輪輻處的軸段Ⅵ的直徑。輪輻的寬度為27mm,為了使軸端擋圈可靠地壓緊輪輻，此軸段應(yīng)略短于輪輻的

57、寬度，故取。 其余尺寸根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)可任意選取。確定了軸上的各段直徑和長(zhǎng)度。 3)軸上零件的周向定位 蝸輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接。按由手冊(cè)查得平鍵截面bh=8mm7mm,鍵槽長(zhǎng)為25mm。輪輻與軸的配合為H8/h7。 4)確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為145，各軸肩處的圓角半徑為R1。 5.求軸上的載荷 后輪軸上的受力分析3.10a。 L1=L2=64mm L3=63mm 1)在水平面上后輪軸的受力簡(jiǎn)圖為3.10b。 由靜力平衡方程求出支座A、B的支反力 三個(gè)集中力作用的截面上的彎矩分別為 3.10在垂直面上后輪軸

58、的受力簡(jiǎn)圖 由靜力平衡方程求出支座A、B的支反力 （3.32） ， (3.33) = =-360.47N ， (3.34) =543.41-460.83+360.47 =443.05N 在段中，將截面左邊外力向截面簡(jiǎn)化，得 (3.35) 在段中，同樣將截面左邊外力向截面

59、簡(jiǎn)化，得 (3.36) =35455.2-100.36 在段中，同樣將截面右邊外力向截面簡(jiǎn)化，得 (3.37) 計(jì)算A、B、C、D截面的總彎矩M (3.38) (3.39) 后輪軸上的轉(zhuǎn)矩 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)

60、，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面D）的強(qiáng)度。 由式（15-5）得 (3.40) 其中，為折合系數(shù)，取=0.6 為軸的抗彎截面系數(shù)，由表15-4得 選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得 因此，故安全。 3.8 AGV控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)使用ART1010運(yùn)動(dòng)控制卡作為核心的控制運(yùn)算部分。連接在電機(jī)上的數(shù)字編碼器在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)輸入到ART1010中的比較寄存器，用于邏輯位置計(jì)數(shù)器和實(shí)際位置計(jì)數(shù)器的大

61、小比較。在驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以從狀態(tài)寄存器讀出比較寄存器和邏輯/實(shí)際位置寄存器之間的關(guān)系。ART1010是PC104總線兩軸伺服/步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡，它以高頻率脈沖串形式輸出，控制伺服步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。該卡能精確地控制所發(fā)出的脈沖頻率（電機(jī)速度）、脈沖個(gè)數(shù)（電機(jī)轉(zhuǎn)角）及脈沖頻率變化率（電機(jī)加速度），它能滿(mǎn)足步進(jìn)電機(jī)的各種復(fù)雜的控制要求?？蓪?duì)電機(jī)進(jìn)行位置控制、插補(bǔ)驅(qū)動(dòng)、加速/減速等控制。具有圓弧、直線插補(bǔ)功能。它含有豐富的，功能齊全的軟件庫(kù)函數(shù)資源。 3.11 控制系統(tǒng)組成圖 3.11 元件布局圖 S

62、W1：板基地址撥碼開(kāi)關(guān)。板基地址可設(shè)置成200H-3F0H之間可被16整除的二進(jìn)制碼，板基地址默認(rèn)為300H，將占用板基地址起的連續(xù)20個(gè)I/O地址。開(kāi)關(guān)的第1、2、3、4、5、6位，分別對(duì)應(yīng)于地址位S4、S5、S6、S7、S8、S9，用來(lái)選擇板卡基地址：當(dāng)圖中撥碼開(kāi)關(guān)的黑色方塊撥向板卡上標(biāo)示的“ON”方向時(shí)表示高有效值為1，開(kāi)關(guān)撥向另一側(cè)則為低高有效值為0。板基地址選擇開(kāi)關(guān)SW1如下圖。 撥碼開(kāi)關(guān)如下設(shè)置：（默認(rèn)基地址300H） 3.12 信號(hào)輸入輸出連接器 圖形方式 3.13 管腳定義 表格形式

63、 3.1 管腳定義 3.2 寄存器地址分配表 3.9本章小結(jié) 本章中主要是AGV小車(chē)直流伺服電機(jī)的計(jì)算選擇、聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)、蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)、前后輪軸的設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中對(duì)小車(chē)驅(qū)動(dòng)功率、電機(jī)扭矩的計(jì)算、蝸輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核作了詳細(xì)的論述。根據(jù)計(jì)算、分析選擇直流電動(dòng)機(jī)和蝸輪蝸桿，蓄電池，選擇輪胎，設(shè)計(jì)控制器和蓄電池的安放位置。 結(jié)論 本課題為車(chē)間小車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。車(chē)間小車(chē)是以控制器（運(yùn)動(dòng)控制卡）為控制核心、蓄電池為動(dòng)力，主要應(yīng)用于生產(chǎn)線上的故障檢測(cè)、故障排除、生產(chǎn)線上的上換料；調(diào)節(jié)離散型物流、自動(dòng)化

64、的搬運(yùn)裝卸。它使各條生產(chǎn)線之間的生產(chǎn)銜接更為和諧、快捷，幫助人們擺脫繁重的車(chē)間勞動(dòng)，降低生產(chǎn)成本，提高車(chē)間的生產(chǎn)效率。 本課題的設(shè)計(jì)有待進(jìn)一步的改進(jìn)：在硬件方面，增加位置檢測(cè)傳感器形成閉環(huán)控制系統(tǒng)；在軟件方面，開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件有利于隨意改變小車(chē)的運(yùn)動(dòng)軌跡。車(chē)間小車(chē)的發(fā)展會(huì)向著智能化方向前進(jìn)。 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，我感到十分的充實(shí),這是對(duì)所學(xué)知識(shí)的歸納和總結(jié),在這次設(shè)計(jì)中我們學(xué)到了很多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，在老師的指導(dǎo)下自己刻苦獨(dú)立完成而感到充實(shí)；這次設(shè)計(jì)讓我充分懂得不論做什么事情都要認(rèn)真，這也讓我充實(shí)；老師的諄諄教導(dǎo)讓我的感到充實(shí)，如果沒(méi)有老師我們的設(shè)計(jì)是一定會(huì)走許多的彎路的。 總之，我能順利

65、完成這次設(shè)計(jì)，要衷心感謝董玉德老師的精心指導(dǎo)，同時(shí)謝謝研究生學(xué)長(zhǎng)和對(duì)我設(shè)計(jì)提供過(guò)幫助的人！ 參考文獻(xiàn) [1]黃康.機(jī)械CAD與SolidWorks三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[M].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2022.46—252. [2]劉遂俊.圖解電動(dòng)自行車(chē)維修快速入門(mén)[M].北京：人民郵電出版社，2022.1—134. [3]王晶.機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)課外實(shí)踐選題匯編 第一屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽決賽作品集[M].2022.52—121. [4]張春林.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022.42—75. —44. [6]濮良貴.紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)

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