全向移动AGV机械结构设计含SW三维图

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New York and Basel: Marcel Dekker Inc，1990。 毕业设计（论文）开题报告 系别 机械工程系 学生学号 学生姓名 专业 机械设计制造及其自动化 年 级 指导教师 题目 全向移动AGV机械结构设计 一、选题依据 AGV技术的发展国内外AGV有两种发展模式：第一种是以欧美国家为代表的全自动AGV技术，这类技术追求AGV的自动化，几乎完全不需要人工的干预，路径规划和生产流程复杂多变，能够运用在几乎所有的搬运场合。第二种是以日本为代表的简易型AGV技术－－或只能称其为AGC（Automated Guided Cart），该技术追求的是简单实用，极力让用户在最短的时间内收回投资成本。虽然AGV在我国的研究及应用起步较晚，AGV在我国还处于初始阶段，但是随着科技化智能化的推进，在不久的将来，AGV必将进入高速发展阶段。随着科技的进步，尤其是计算机控制技术的飞速发展，AGV的智能程度也越来越高，开始往各行各业发展。AGV的发展前景一片光明。 学校教学过有关机械设计和图纸绘制，并且该课题能够很好将理论知识和实际设计相结合，能够提高机械综合素质。可以通过对本次课题加强自己的理论知识和设计水平。 二、本课题拟解决的问题 1、全向移动，使搬运过程更为流畅。 2、360度旋转升降，适用各种复杂工况。 3、 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。 三、解决办法或设计方案 图1 AGV立体结构示意图 车架：采用四轮布置结构。自动引导小车采用四轮独立驱动差速转向，直流伺服电动机经过减速器后直接驱动轮胎，当四轮运动速度不同时，就可以实现差速转向。 图2 AGV车架示意图 为使小车可以实现全向移动，故选用麦克纳姆轮作为小车的车轮。 悬梁： 图3 AGV二级悬架减震装置 包括弹簧压板、导柱、一级减震弹簧以及二级减震弹簧，两级弹簧减震保证小车行驶的平稳。 旋转及升降装置： 图4 AGV升降旋转装置 图5 回转支承俯视图及其截面图 通过圆环311和第二功能圈42提高转动和刚性支撑性能。圆环311与双回转支承4组合实现旋转功能，内部回转支承4的第一功能圈41实现丝杠的同步旋转。相比现有的旋转升降结构，本发明的结构简单紧凑，多齿咬合，具有大扭矩及较大的齿轮刚性。承受扭矩大，升降旋转的运行可靠。 四、进度安排 2周：理解课题，借阅参考资料，研究制定总体方案，详细计划， 写开题报告（第一周内完成）； 3周：进行机械结构的总体方案的设计，并对各个零件进行设计和校核，完成零件的选型与结构设计； 4周：进行行走系统的总体方案的设计，完成行走系统计算和装配图。 2周：进行举升装置的设计计算，完成装置各零件图； 2周：编写使用说明书、设计说明书，准备答辩。 指导 教师 意见 指导教师（签名） 年 月 日 系主任（签章） 年 月 日 全向移动AGV机械结构设计文献综述 摘要：AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。其具有平面内三个自由度，可以沿任意方向平移和绕中心旋转，适合工作在空间狭窄有限，对机器人机动性要求高的场合。介绍了国内外AGV的研究发展与前景。并对AGV小车的移动结构，悬架减震和旋转升降的移载装置作出了分析，对比了不同的全向移动车轮和几种减震悬架之间的特点，并就课题要求，初步选定了一套设计方案。 关键词：全方位移动；路径跟踪；传感器 1.引言 AGV(Automated Guided Vehicles)又名无人搬运车，自动导航车，激光导航车。其显著特点的是无人驾驶，AGV上装备有自动导向系统，可以保障系统在不需要人工引航的情况下就能够沿预定的路线自动行驶，将货物或物料自动从起始点运送到目的地。AGV的另一个特点是柔性好，自动化程度高和智能化水平高，AGV的行驶路径可以根据仓储货位要求、生产工艺流程等改变而灵活改变，并且运行路径改变的费用与传统的输送带和刚性的传送线相比非常低廉。AGV一般配备有装卸机构，可以与其他物流设备自动接口，实现货物和物料装卸与搬运全过程自动化。此外，AGV还具有清洁生产的特点，AGV依靠自带的蓄电池提供动力，运行过程中无噪声、无污染，可以应用在许多要求工作环境清洁的场所。 AGV技术的发展国内外AGV有两种发展模式：第一种是以欧美国家为代表的全自动AGV技术，这类技术追求AGV的自动化，几乎完全不需要人工的干预，路径规划和生产流程复杂多变，能够运用在几乎所有的搬运场合。这些AGV功能完善，技术先进；同时为了能够采用模块化设计，降低设计成本，提高批量生产的标准，欧美的AGV放弃了对外观造型的追求，采用大部件组装的形式进行生产；系列产品的覆盖面广：各种驱动模式，各种导引方式，各种移载机构应有尽有，系列产品的载重量可从50kg到60000kg（60吨）。尽管如此，由于技术和功能的限制，此类AGV的销售价格仍然居高不下。此类产品在国内有为数不多的企业可以生产，但功能和国外的还有部分差距。  第二种是以日本为代表的简易型AGV技术－－或只能称其为AGC（Automated Guided Cart），该技术追求的是简单实用，极力让用户在最短的时间内收回投资成本，这类AGV在日本和台湾企业应用十分广泛，从数量上看，日本生产的大多数AGV属于此类产品（AGC）。该类产品完全结合简单的生产应用场合（单一的路径，固定的流程），AGC只是用来进行搬运，并不刻意强调AGC的自动装卸功能，在导引方面，多数只采用简易的磁带导引方式。由于日本的基础工业发达，AGC生产企业能够为其配置上几乎简单得不能再简单的功能器件，使AGC的成本几乎降到了极限。AGV在我国的研究及应用起步较晚。20世纪70年代后期,北京起重运输机械研究所研制了三轮式AGV；80年代后期,北京机械工业自动化研究所为二汽研制了应用在立体化仓库中的AGV；90年代,清华大学国家CIMS工程中心将从国外引进的AGV成功地应用于CIMS的实验研究；1992年，国产AGV第一次应用于柔性生产线。沈阳新松机器人自动化股份有限公司、昆明自动化物流工程公司等是我国生产AGV比较知名的企业[1]。 AGV自动导引车是融合了电子技术和机械技术的典型机电一体化产品。随着各种AGV新产品不断开发，AGV自动导引车技术不断发展，先进的传感器、电子电力器件、光电器件、计算机、控制技术、电池技术、机构学等高新技术成果逐渐地集成到AGV新产品及其系统技术中去，使它的技术附加值越来越大。AGV的基本结构有车体；蓄电和充电装置；驱动装置；导向装置；车上控制器；通信装置；安全保护装置；移载装置。 2.总体结构方案 2.1总体布局 2.1.1方案一 图2.1.1 AGV小车方案一 （1）车体：由车架和相应的机械装置所组成，是的基础部分，是其他总成部件的安装基础。 （2）蓄电和充电装置：AGV常采用24V和48V直流蓄电池为动力。蓄电池供电一般应保持连续工作8小时以上的需要。 （3）驱动装置：由车轮、减速器、制动器、驱动电机及速度控制器等部分组成，是控制AGV正常运行的装置。其运行指令由计算机或人工控制齐发出，运行速度、方向、制动的调节分别由计算机控制。为了安全，在断电时制动装置能靠机械实现制动。 （4）转向装置：接受导引系统的方向信息，通过转向装置来实现转向动作。 （5）车上控制器：接受控制中心的指令并执行相应的指令，同时将本身的状态(如位置、速度等)及时反馈给控制中心。 （6）安全保护装置：包括对AGV本身的保护、对人或其他设备的保护等方面。 （7）移载装置：与所搬运货物直接接触，实现货物转载的装置[2]。 2.1.2方案二 图2.1.2 AGV小车方案二 1- 车体；11-行走机构；3-升降旋转装置；61-连接部件 该仓储AGV小车包括车体1、以及与车体1可分离式连接的货架。具体地为，车体1的顶部与货架的底部可分离式连接，货架的底部设置有一抵接部，车体1的顶部设置有连接部件61，当连接部件61与抵接部的连接时，仓储AGV小车可带动所述货架位移。 车体1依靠各自个麦克纳姆轮的方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量从而保证了车体1在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变机轮自身的方向。麦克纳姆轮的轮缘上斜向分布着许多小滚子，故轮子可以横向滑移。小滚子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动。麦克纳姆轮结构紧凑，运动灵活，是很成功的一种全方位轮[3]。 2.1.3方案三 图2.1.3 AGV小车方案三 AGV输送装置包括:支撑框架;主传动轴，转动安装在支撑框架上，左右两端安装有主动链轮;被动链轮，转动安装在支撑框架上，被动链轮和主动链轮上安装有输送链条;链条导轨;搭接支撑板，转动安装在支撑框架的前端，转动行程中具有处于竖立状态以让开AGV本体上的避障传感器的避让工位、还具有用于搭接在立体库的支架上或者是立体库配合架子上的搭接工位;驱动机构，安装在支撑框架上，用于驱动搭接支撑板转动。搭接支撑板处于避让工位时，不影响AGV的激光避障以及防撞避障功能，保证安全使用;处于搭接工位时，相当于形成一个桥梁，即使AGV输送装置与立体库高度不—致，也可以实现托盘的转运，避免托盘打滑[4]。 2.2移动技术 图2.2.1 麦克纳姆轮 （1）麦克纳姆轮：Mecanum轮是目前应用最广泛，技术最成熟的一种全方位轮，由轮毂和安装在轮毂外缘上的一组鼓形混子组成。辐子与车轮轴线成一定角度，它绕车轮轴线旋转的同时也能绕自身轴线转动。为了保证运动的平滑性，轮子的形状要保证车轮的侧视图为圆形。三个或三个以上的Mecanum轮通过转速和转向的配合可以实现全方位运动。然而，由于棍子之间存在间隙，使得车轮转动过程中与地面的接触点不断变化，会造成车体的振动和打滑，影响机器人的运动精度[5]。 图2.2.2 舵轮 （2）舵轮:舵轮主要包括驱动和转向两个部分，通过驱动、转向电机分别驱动,实现舵轮本体的二自由度运动,该轮是在万向轮以及麦轮交互设计优化的基础上形成的,集成了两类轮的优点,并克服了麦轮用于移动机器人时存在的承载能力弱、振动、打滑等缺陷，如今已经在诸如重载搬运移动机器人等方面得到广泛的应用[6]。 2.3悬架减震 （1）该专利提供的AGV小车减震结构,包括装配在AGV小车驱动轮上的驱动轮安装板,其特征在于,驱动轮安装板的正上方设置有支撑板和伸缩杆,支撑板上沿纵向设置有通孔,伸缩杆下端穿过通孔与驱动轮固定板固定相连,伸缩杆中下部沿周向设置有环形凸块,凸块外缘直径大于通孔直径,伸缩杆外部凸块上方套设有压缩弹簧,伸缩杆外部压缩弹簧上方套设有压缩螺柱,凸块、压缩弹簧、压缩螺柱的外部套设有与压缩螺柱相配合的固定螺母,固定螺母与支撑板固定连接,固定蝶母的上端设置有与压缩螺柱相配合的背紧螺母;具有均匀调节弹簧预紧量、能够准确控制减震间隙、预防脱磁或磁导触地等现象发生的优点[7]。 图2.3.1 利用支撑板和伸缩杆的减震装置 （2）这项专利公开的AGV小车减震机构,包括弹簧压板、导柱、一级减震弹簧以及二级减震弹簧,所述弹簧压板固定在小车底板上方,所述一级减震弹簧穿过小车底板,两端分别与弹簧压板和电机设备相抵,所述导柱的底部固定在电机设备上,顶端伸出弹簧压板且在顶端设有弹簧固定机构,在该弹簧固定机构和弹簧压板的上表面之间设置二级减震弹簧。一级减震弹簧可以对车体进行初期减震,满足针对不同地面情况进行减震,在基础减震后,由于每次减震都会引起车体共振,因此二级减震弹簧可以抵消共振造成的颠簸和影响[8]。 图2.3.2 利用一、二级弹簧的减震装置 2.4旋转升降移载装置 2.4.1潜入式AGV小车升降牵引机构 升降杆通过安装支架固定在AGV小车顶部，升降杆一侧设有动力装置固定板，动力装置固定板上安装动力装置，动力装置连接控制器，动力装置的输出轴连接齿轮，升降杆下端设有与所述齿轮相配合的齿条；安装支架上固定限位开关支架，限位开关支架上安装光电开关，光电开关连接控制器。本实用新型公开的潜入式AGV小车升降杆结构简单，生产制造成本低，升降杆升降灵活，方便拖挂货架[9]。 图2.4.1 潜入式AGV小车升降牵引机构 2.4.2AGV升降牵引机构 包括定位组件、升降组件、驱动组件以及感应组件，升降组件、驱动组件及感应组件装设于定位组件上，升降组件与驱动组件相配合，由驱动组件带动升降组件运行，定位组件包括安装支架，升降组件位于安装支架中部，驱动组件及感应组件分列于升降组件两侧；升降组件包括牵引杆，牵引杆置于升降导向套中，升降导向套固定于安装支架上，牵引杆贯穿升降导向套两端，牵引杆上具有限位环；驱动组件包括转轴，转轴与驱动电机的动力轴相连，转轴边缘设有凸轮轴承，凸轮轴承位于限位环上方，由凸轮轴承将限位环及牵引杆向下方挤压，牵引杆与安装支架之间设有顶升结构，顶升结构将限位环及牵引杆向上方顶升[10]。 图2.4.2 AGV小车升降牵引机构 2.4.3旋转升降装置 图2.4.3 升降旋转装置展示图 图2.4.4 升降旋转装置爆炸视图 图2.4.5 回转支承俯视图及其截面图 31-安装座；311-圆环；4-回转支承；41-第一功能圈；42-第二功能圈；43-安装圈；5-升降组件；51-丝杠；52-丝杠套；6-转盘、61-连接部件；7-第一致动组件；8-第二致动组件。 第一致动组件，其驱动连接第一功能圈； 第二致动组件，其用于驱动转盘转动； 升降旋转装置的升降动作由第一功能圈41、升降装置和第一致动组件7协同完成。其工作原理如下：减速电机驱动第一功能圈41(外齿圈)转动，进而第一功能圈41(外齿圈)分别带动丝杠51，31齿轮、传动齿轮转动。三组丝杠51同步转动，实现安装座31的升降。 安装座31上还设置有一可活动的圆环311，该圆环311用于提高转盘旋转的稳定性。同时，所述圆环311的内壁设置有连续的凸齿以形成一齿圈。所述圆环311与回转支承42同轴心的设置在安装座311的顶部，所述圆环311的安装高度与第二功能圈42一致。所述转盘6分别与圆环311和第二功能圈42连接。具体地，所述圆盘为一扁平的圆环311金属板，以刚性连接圆环311和第二功能圈42。 所述第二致动组件8包括伺服电机组和传动齿轮。所述伺服电机组包括减速电机和传动齿轮组成。所述减速电机置于安装座31的内部，其输出轴贯穿安装座31的顶部并与传动齿轮连接。所述传动齿轮与圆环311啮合传动。 本发明的升降旋转装置的旋转动作由第二功能圈42、转盘6和圆环311协同完成的。其工作原理如下：转盘6上可安装其他承载构件。减速电机驱动圆环311转动，进而圆环311和转盘6协同转动第二功能圈42，进而转动转盘6上的承载构件。 其中，回转支撑的结构设置、以及圆环311和第二功能圈42的组合设计，目的在于提供一种综合载荷性能优越的升降旋转机构。通过圆环311和第二功能圈42提高转动和刚性支撑性能。圆环311与双回转支承4组合实现旋转功能，内部回转支承4的第一功能圈41实现丝杠51的同步旋转。相比现有的旋转升降结构，本发明的结构简单紧凑，多齿咬合，具有大扭矩及较大的齿轮刚性。承受扭矩大，升降旋转的运行可靠[3]。 3.初步方案 图3.1 AGV立体结构示意图 车架：采用四轮布置结构。自动引导小车采用四轮独立驱动差速转向，直流伺服电动机经过减速器后直接驱动轮胎，当四轮运动速度不同时，就可以实现差速转向。 图3.2 AGV车架示意图 为使小车可以实现全向移动，故选用麦克纳姆轮作为小车的车轮。 悬梁： 图3.3 AGV二级悬架减震装置 包括弹簧压板、导柱、一级减震弹簧以及二级减震弹簧，两级弹簧减震保证小车行驶的平稳。 旋转及升降装置： 图3.4 AGV升降旋转装置 图3.5 回转支承俯视图及其截面图 通过圆环311和第二功能圈42提高转动和刚性支撑性能。圆环311与双回转支承4组合实现旋转功能，内部回转支承4的第一功能圈41实现丝杠的同步旋转。相比现有的旋转升降结构，本发明的结构简单紧凑，多齿咬合，具有大扭矩及较大的齿轮刚性。承受扭矩大，升降旋转的运行可靠。 4.总结 从AGV的发明到现在已经有50多年的历史，随着应用领域的扩展和用户要求的提出,自动引导车的种类和形式变得多种多样。目前AGV正在朝着性能不断提高；模块化；多传感器融合；高精度化；网络化；多媒体化方向发展。AGV的发展,将会带给制造业更多的机遇和挑战。所以AGV还有待进一步的改善。 本次设计的AGV采用了四轮驱动的车架和二级弹簧减震装置，并使用了旋转升降的移载装置，使其具有以下特点： 1、全向移动，使搬运过程更为流畅。 2、360度旋转升降，适用各种复杂工况。 3、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。 该课题能够很好将理论知识和实际设计相结合，能够提高机械综合素质。可以通过对本次课题加强自己的理论知识和设计水平。 参考文献 [1]百度文库：AGV国内外情况报告. [2]搜狐网：AGV是什么？AGV组成结构又是什么？凌鸟智能，2018. [3]国家知识产权网：一种仓储AGV小车及智能仓储系统，2019. [4]国家知识产权网：一种AGV输送装置及AGVCN202011040767.9 [5]贾茜，汪木兰，刘树青，朱钢，全方位移动机器人研究综述，南京工程学院，2015. [6]杨洋，全向AGV结构设计与寻迹控制研究，西安建筑科技大学，2020. [7]国家知识产权网：一种AGV小车减震结构CN201820620135.1，2018 [8]国家知识产权网：AGV小车减震结构CN201720414814.9，2017. [9]X技术：AGV升降牵引机构的制作方法，文档序号：13271648. [10]X技术：AGV升降牵引机构的制作方法，文档序号：13271648. [11]Ma Ning;Zhou Chenhao;Stephen Aloisius，Simulation model and performance evaluation of battery-powered AGV systems in automated container terminals，2021. [12]Yaqiu Liu;Hui Jing;Xun Liu;Yunlei Lv,An improved hybrid error control path tracking intelligent algorithm for omnidirectional AGV on ROS,2021. [13]Liang Zhao;Bin Cao;Feng Lin,Research of Intelligent Dynamic Dispathcing System of High Speed and High Precision AGV,2019. 全向移动AGV机械结构设计 摘 要 AGV也就是常被称作的自动导引小车，它不但运用了声、光、电，还运用了先进的计算机技术，综合运用了先进的应用技术。已经在柔性制造系统中，还有一些自动化工厂中开始被广泛地应用，它所具有的优点包括：工作中具有很好的可靠性，节能，并且具有很高的运输效率，同时还实现了柔性运输等，从一定的程度上来说，大大地提高了生产效率，同时也大大地提高了生产自动化程度。这次的论文首先对自动导引小车的国内外的情况进行了分析研究，另外还介绍了发展情况，在这些基础上面，设计出了用四轮来进行独立驱动的减速转向，直流伺服电动机先经过减速器部件，再对轮胎进行了直接驱动，如果四轮的运动速度不一样的时候，就能进行差速转向的全向移动AGV小车，这次设计中主要所介绍的研究内容包括：对小车的机械传动机构进行设计，确定直流伺服电机的类型。这次所设计的小车它可以进行自主运行，还可以实现了运动轨迹的控制等，这样就可以实现了沿着设定的路线进行行驶。 关键词：自动导引小车;差速转向；全向移动；机械传动； 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; 目录 摘 要 1 Abstract 2 第一章 绪论 5 1.1 AGV自动导引小车简介 5 1.2国内外研究现状及发展趋势 5 1.3 本课题研究的主要内容 6 第二章 总体结构方案 7 2.1总体布局 7 2.1.1方案一 7 2.1.2方案二 8 2.1.3方案三 9 2.2移动技术 10 2.3悬架减震 11 2.4旋转升降移载装置 13 2.4.1潜入式AGV小车升降牵引机构 13 2.4.2AGV升降牵引机构 14 2.4.3旋转升降装置 15 2.5初步方案 19 第三章 机械部分设计 23 3.1直流伺服电动机的选择 23 3.2联轴器的设计 26 3.3蜗杆传动设计 27 3.4轴的设计 30 3.4.1前轮轴的设计 30 3.4.2后轮轴的设计 32 3.5轴的结构设计 33 3.6整体结构的三维模型 38 总结 39 参考文献 40 致谢 41 第一章 绪论 1.1 AGV自动导引小车简介 AGV,也就是常被称作的自动导引车，它的主要作用就是搬运物料，在对物料进行搬运工作的时候，先设置好运行的位置，小车可以在这个位置上，自动地对要搬运的货物进行装载，这个过程中不需要人工参与，接下来就是自动行走，把货物接着运到先设定的指定的位置上，并且可以自动将货物卸载，它是全自动的运输机械。它的动力源用的是电池，可以进行自动的操纵，是属于工业车辆。在物流的功能中，不可缺少的一个部分就是装卸搬运，并且所发生的频率很高，并且所需要的费用占了很大的部分。所以，所使用的运输工具有了很大的发展空间，并且在这些工具中最广泛地被应用的是AGV，其发展非常的快。 自动导引车它是一款简易的移动机器人，它不但运用了声、光、电技术，还运用了先进的计算机技术。它的结构组成同有人驾驶车差不多，但不同的就是它不用人控制，而是由车载微电脑控制。常用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统，还有一些行业中，主要当作搬运设备。 在各个领域中，最先出现在自动搬运车，出现于一九一三年，福特汽车公司运用的一款自动搬运车，它的作用就是装配汽车的底盘，采用这款搬运车，使装配所用的时间大大地减短。到了一九五六年的时候，在英国出现了电磁感应导向的简易AGVS，并于六十年代的时候传到了美国。到了一九五九年，在日本也开始引进了AGVS技术。六十年代的时候，AGVS已不但在自动化仓库中运用，开始在柔性加工系统中开始运用。到了七十年代的时候，AGV技术开始运用于生产系统，因此推动着AGV的快速发展。尤其后来广泛地运用在汽车制造业当中。 而在我国，在一九七六年，第一台型是由起重机械研究所研制成功，到了一九九一年，又研制成功了和，这两个类型的AGV开始投入运行；在一九九三年的四月，中科院沈阳自动化研究所研制成功的一款型载重公斤的自主导引小车，并且这款小车已在沈阳工作开始试用；一九九二年的时候 ，由天津理工学院研制成功了一款运用了电缆光导的AGV。 1.2国内外研究现状及发展趋势 伴随着柔性加工系统、、计算机集成制造系统、柔性装配系统、自动化立体仓库的出现，而产生了AGV，并且随之发展。在日本，它们把一九八一年认定为是柔性加工系统元年，如果以这样的时间来对AGV的应用时间进行计算，已经有了15至20年的应用历史。虽然如此，但是它的发展速度非常的快，美国在一九八一年，开始在通用公司运用AGV，并且到了一九八五年其保有量已经达到了500台，到了一九八七年，其保有量已经达到了3000台。根据查阅的资料，在欧洲，在汽车工业AGV的运用量已经达到了40%，而在日本的汽车工业中，AGV的运用量已经达到了15%，因此在各个行业中，AGV已经开始在广泛的运用。 而在我国，目前AGV的应用才开始起步，跟国外相比较，同国外的八十年代初的水平差不多。从目前所分布的行业来看，分布面还是非常的广，已经运用于汽车工业，家用电器行业，仓库等。也就是说AGV的未来将有一个非常好的市场前景。 从AGV的技术发展来看，控制方式已从简单的车载单元方式，开始走向了复杂的计算机系统方式；通讯方式已从原来的段点定期方式，开始运用了先进的实时通讯；从刚开始的现场控制方式，开始运用了远程图形监控的方式；从AGV的所运用的领域来看，刚开始只运用于机械制造、加工、装配生产线上面，到后来慢慢地开始在各行业中广泛的运用，在行业中对物料进行搬运，物品仓储，还有配送等工作。 1.3 本课题研究的主要内容 这次的论文首先对自动导引小车的国内外的情况进行了分析研究，另外还介绍了发展情况，在这些基础上面，设计出了用四轮来进行独立驱动的减速转向，直流伺服电动机先经过减速器部件，再对轮胎进行了直接驱动，如果四轮的运动速度不一样的时候，就能进行差速转向的全向移动AGV小车，这次设计中主要所介绍的研究内容包括：对小车的机械传动机构进行设计，确定直流伺服电机的类型。这次所设计的小车它可以进行自主运行，还可以实现了运动轨迹的控制等，这样就可以实现了沿着设定的路线进行行驶。 第二章 总体结构方案 2.1总体布局 2.1.1方案一 图2.1.1 AGV小车方案一 （1） 车体：它的组成部件包括车架，还有机械装置，它是小车的基础部件，主要作用用于安装其他总成部件。 （2） 蓄电和充电装置：目前在小车上面，它的动力源常用的是和直流蓄电池。另外还要求，所用的蓄电池要能够不间断的工作到八个小时以上。 （3） 驱动装置：它的组成部件包括车轮、驱动电机、减速器、制动器以及速度控制器等，它的主要作用就是对小车的运行进行控制。小车在工作中所发出的指令，是用的是计算机，也可能是由人工控制齐发。在工作的过程中，小车的运行方向，还有运行的速度的大小，都是由计算机来进行控制，并且实现对制动的调节。同时考虑到安全问题，在断电的情况下，还可以由机械来进行制动。 （4） 转向装置：主要的作用就是当接受到导引系统的方向信息之后，则由其来进行转向动作。 （5） 车上控制器：这个部件的主要作用就是接受控制中心所发出的指令，并且按照这些指令执行，同时还要把自己的状态反应给控制中心。 （6） 安全保护装置：不但实现对AGV实现保护，另外还可实现对人或者对其他设备起到保护的作用。 （7） 移载装置：它是同将要搬运的货物进行直接接触，并且对货物进行转载装置。 2.1.2方案二 图2.1.2 AGV小车方案二 1- 车体；11-行走机构；3-升降旋转装置；61-连接部件 这款的仓储AGV小车的主要结构组成部分包括：结构图中的标识1车体，还有与车体可以进行分离式的货架部件。小车的结构中车体的顶部和货架底部的连接采用的是可分离式结构，在货架的底部有一个抵接部，而车体的顶部上面，如结构图上的所示，有一个如标注的61连接部件，当它和货架底部的抵接部连接的时候，小车则就可以带着货架发生位移的动作。 车体的自由的移动，则是由各自个麦克纳姆轮的方向和速度来实现，在轮的边缘的斜向上面，有很多的小滚子。所以轮子在工作的时候可以进行横向的滑移。小滚子的母线比较特别，轮子绕着固定的轮心轴转动的时候，它们的包络线则呈现出圆柱面，使轮子才可以不断地向前滚动。它是一款全方位轮，它的结构紧凑，运动的时候也很灵活。 2.1.3方案三 图2.1.3 AGV小车方案三 AGV的输送装置的结构部分有支撑框架，并且在它的上面安装了主传动轴，左右两边安装了主动链轮，被动链轮，在它们的上面有安装输送链条，链条导轨，搭接支撑板安装在支撑框架的前边，在进行转动的过程中，可以呈竖立的状态，这样就可以避开AGV本体上的避障传感器的避让工位，在支撑框架上面还安装了驱动装置，它的主要作用就是用来驱动搭接支撑板转动。当搭接支撑板在避让工位的时候，那么就不会对AGV的激光避障以及防撞避障功能有任何的影响，这样可以保证小车的安全性，如果在搭接工位的时候，那么这时候它就像是一个桥梁一样，即使这时候小车的输送装置和立体库高不一样，同样也可以使托盘转运，使托盘不会发生打滑的现象。 2.2移动技术 图2.2.1 麦克纳姆轮 （1）麦克纳姆轮：轮是当前用得最多的全方位轮，并且它的技术也是目前最成熟的，它的结构组成部分包括轮毂和一组鼓形混子，其中鼓形混子安装在轮毂的外边缘上面。并且在结构中它的辐子和车轮轴线形成了一定的角度，辐子不但可以绕着车轮的轴线做旋转运动，同时还可以绕着自身的轴线转动。另外轮子的侧视图呈圆形，这样能更好地保证运动具有更好的平滑性。三个以上的轮就可以通过转向还有转速来进行相互的配合，以进行全方位的运动。可是棍子间是有一定的间隙，所以在转动的过程中，它们和地面的接触点是变化的，因此当转动的时候，车体就会发生振动还有打滑的现象，对机器人的运动精度带来了一定的影响。 图2.2.2 舵轮 （2） 舵轮:它的结构组成部分有驱动和转向，它们的驱动则是由驱动和转向电机来实现，带动着舵轮做二自由度运动，在优化万向轮和麦轮轮来产生，舵轮不但具备了它们的优点，同时已经克服了麦轮所存在的承载能力弱、易出现打滑等现象，现在这款舵轮已经广泛地运用搬运机器人等上面。 2.3悬架减震 （1）下图中结构中的的减震装置，包括驱动轮上面的驱动轮安装板，它的特点就是在它的正上方位置上面安装了支撑板和伸缩杆，并且在支撑板上面，顺着纵向设计了通孔，在伸缩杆的下端就是经过通孔，再和驱动轮固定板固定连接在一起，在伸缩杆的中下部沿着周向，设计了环形凸块，它的外缘直径和通孔直径相比较，要大些，而在伸缩杆外部的凸块上方套上面，设计了压缩弹簧，而在它的上方套上面还设计了压缩螺柱。而在凸块、压缩弹簧、压缩螺柱的外部套设计了同压缩螺柱相配合的固定螺母，并且和支撑板采用了固定连接的方式，在螺母的上端设计了有和压缩螺柱互相配合的背紧螺母。可以对减震间隙进行准确的控制，可以对弹簧预紧量进行均匀的调节，还可以预防脱磁等现象。 图2.3.1 利用支撑板和伸缩杆的减震装置 （2）下图结构简意图的减震机构，它的结构组成部分有弹簧压板、导柱，还有一二级减震弹簧，弹簧压板在结构中是固定在小车底板的上方，结构中的一级减震弹簧则是通过小车底板，它的一端和弹簧压板相抵，而另一端则是和电机相抵，在电机的设备上面固定的是导柱的底部，顶端伸出弹簧压板，并且还设计了一人弹簧的固定机构，在它和弹簧压板的上表面之间的位置上面，设计了二级减震弹簧。结构中的一维减震弹簧的作用就是对小车所工作的地面不同而实现减震作用，进行了初期减震，又因为每次减震的作用下，都会使车体出现共振的作用，所以在这里就设计了二级减震弹簧，它的主要作用就是对这些共振的颠簸和影响起到了抵消的作用。 图2.3.2 利用一、二级弹簧的减震装置 2.4旋转升降移载装置 2.4.1潜入式AGV小车升降牵引机构 这种结构的升降杆是安装在小车的顶部位置上面，它的一侧上面有动力装置固定板，并且将动力装置安装在上面，而控制器则是和动力装置连接在一起，其中结构中的齿轮和动力装置输出轴连接，在升降杆下端有齿条，它是同齿轮互相配合；在支架上面固定了限位开关支架，并且在它的上面安装了光电开关，控制器部件在结构中同光电开关连接在一起。这种结构的小车升降杆结构相比较而言，不复杂，并且成本也不高，在工作时进行升降的时候，具有灵活性，同时也方便拖挂货架。 图2.4.1 潜入式AGV小车升降牵引机构 2.4.2AGV升降牵引机构 机构中有定位组件、驱动组件、升降组件和感应组件，其中在定位组件上面安装了另外的三个组件，升降和驱动组件互相配合，升降组件由驱动组件来执行，在定位组件中，它的部件有安装支架，它的中部安装升降组件，升降组件两侧安装的是驱动和感应组件；升降组件中有牵引杆部件，并且这个部件则是安装在升降导向套里面，导向套固定于安装支架，牵引杆穿过了整个的导向套，并且它还有限位环；驱动组件中的部件转轴同驱动电机的动力轴是连接，并且在它的边缘上面还设计了凸轮轴承，其中凸轮轴承的位置处在限位环的上方，并且它把限位环和牵引杆向下面挤压，在牵引杆部件和安装支架之间的位置上面，设计了顶升装置，使限位环和牵引杆向上方顶升。 图2.4.2 AGV小车升降牵引机构 2.4.3旋转升降装置 图2.4.3 升降旋转装置展示图 图2.4.4 升降旋转装置爆炸视图 图2.4.5 回转支承俯视图及其截面图 31-安装座；311-圆环；4-回转支承；41-第一功能圈；42-第二功能圈；43-安装圈；5-升降组件；51-丝杠；52-丝杠套；6-转盘、61-连接部件；7-第一制动组件；8-第二制动组件。 结构中的第一制动组件，它的驱动是和第一功能圈连接在一起； 结构中的第二制动组件，它的主要作用就是使转盘转动； 结构中的升降旋转装置，在实现升降动作的过程中，则是由结构中的标识的41号第一功能圈，还有结构图中所标识的7第一制动组件，以及升降装置一起来实现。这种结构工作原理为：减速电机在工作中驱动着图中所标识的41第一功能圈转动，由其带动着结构图中的丝杠、齿轮以及传动齿轮实现转动动作。三组丝杠一起转动，带动着图中所标识的安装座实现升降的动作。 另外在安装座的部件还有一个可以活动的圆环部件，它的主要作用就是使转盘在进行旋转的过程中，有更好的稳定性。另外在它的内壁还有凸齿，并且呈连续状，也就是齿圈。结构中的圆环和结构图中所标识的回转支承同轴心，设计在安装座的顶部，并且圆环和图中所标识的第二功能圈，它们的安装高度一样。结构中的转盘部件和圆环以及第二功能圈，是连接在一起。结构中的圆备就是一扁平的圆环金属板，它同圆环和第二功能圈以刚性连接。 结构图中的第二制动组件，它的组成部件包括传动齿轮和伺服电机组。而后者则是由传动齿轮和减速电机组成。其中结构中的减速电机安装在安装座的里面，并且它的输出轴则是将安装机的顶部和传动齿轮贯穿连接在一起。在进行工作的时候，传动齿轮和圆环进行啮合传动。 这次结构的旋转动作则是由圆环、第二功能圈，还有转盘部件一起来实现。结构图上抽转盘部件上面还可以安装其他承载部件。在工作中减速电机起着驱动作用，带动着圆环转动，并且转盘和圆环部件一起带动着第二功能圈一起做转动工作，由此带动着转盘部件上面安装的承载部件发生转动运行。 另外结构中的回转支撑部件，第二功能圈，还有结构中的圆环，它们采用了组合设计的方法，这样能更好使所设计的升降旋转机构具，具有更好的性能。结构中的圆环和第二功能圈，能够由它们提高转动和刚性支撑性能。结构中的圆环和双回转支承部件，由它们来实现旋转，使第一功能圈和丝杠部件可以进行同步旋转。相比较而言，这种结构相对来说简单，结构也很紧凑，并且采用的是多齿咬口的形式，结构的扭矩大，并且齿轮的刚性相对来说也较大，另外它所能承受的扭矩大，并且工作旋转时具有很好的可靠性。 2.5初步方案 图3.1 AGV立体结构示意图 车架：这次设计中用的是四轮布置。自动引导小车用的是四轮独立的驱动，并且利用它们之间的差速来实现转向的功能，结构中的直流伺服电机动机在工作的时候，先是通过减速器部件，再直接驱动着轮胎，当轮子的速度不一样的时候，就实现了差速转向的作用。 图3.2 AGV车架示意图 另外考虑了小车要进行全向的移动，所以在这里的车轮用的是麦克纳姆轮。 悬梁： 图3.3 AGV二级悬架减震装置 这个结构中组件包括弹簧压板、导柱，还有一二级的减震弹簧，其中小车的行驶平稳性则是由弹簧减震来实现。 旋转及升降装置： 图3.4 AGV升降旋转装置 图3.5 回转支承俯视图及其截面图 如何提高机械的转动性生，还有机械的支撑的性能，在这里主要依靠的部件是结构图中所标识的311标号的圆环部件，还有就是结构图中所标识的42标号的第二功能圈。实现机械的旋转功能主要依靠的是圆环，还有结构图中所标识的4标号的双回转支承，由它们组合起来实现。结构图中所标识的41标号的第一功能圈，由它来保证丝杠的同步旋转的动作。相比较而言，这种结构相对来说简单，结构也很紧凑，并且采用的是多齿咬口的形式，结构的扭矩大，并且齿轮的刚性相对来说也较大，另外它所能承受的扭矩大，并且工作旋转时具有很好的可靠性。 将三轮的结构和四轮结构进行比较，就可以知道，相对来说，三轮的负载能力比较大，另外它的平稳性也很好。在四轮结构方案中，运用的是蜗轮-蜗杆减速器及直流伺服电动机，相比较而说，这种结构成本很高，但是相对来说，传动误差比较小，并且在运行过程中，转向也很灵活。综合考虑，这次设计用的是这个方案。 第三章 机械部分设计 3.1直流伺服电动机的选择 对于伺服电动机来说，它的主要参数是功率参数，单位是(KW)，可是在确定伺服电动机的型号的时候，并不是看功率参数，而是看下面所介绍的参数指标。 运动参数： 在这里AGV小车的行走的速度参数取100mm/s，所以，根据下面的公式，可以计算出车轮的转速： （2-1） 电机的转速 在这里蜗轮-蜗杆的减速比参数取 （2-2） 下面的图是自动导引小车的受力情况图： 图2-3 车轮受力简图 根据下面的公式，可以计算出小车车架自重P ： （2-3） 根据下面的公式，可以计算出小车的载荷G： （2-4） 如上面的图所示取坐标系OXYZ，列出平衡方程 因为小车的两前轮，还有小车的两后轮关于Y轴对称，所以 ， ， （2-5） ， （2-6） 计算得 如下图2-4所示是两驱动后轮的受力情况分析图： 滚动摩阻力偶矩的大小介于零与最大值之间，即 （2-7） （2-8） 在上面的公式中： δ表示的是滚动摩阻系数，查阅相关的资料知取δ=6mm 根据下面的公式，计算出牵引力F： （2-9） 图2-4 后轮受力 图2-5 摩擦系数 µ 牵引力 F N 重物的重力 W N 滚子直径 D mm 传递效率 ŋ 传动装置减速比 1/G 1） 电机轴上的负荷力矩（） （2-10） 在这里分别取=0.7, =157.66, =0.15 2） 电机轴上的负荷惯性（） （2-11） 在上面的公式中： 表示的是车轮的转动惯量； 表示的是蜗杆的转动惯量； 表示的是蜗轮的转动惯量； 表示的是蜗轮轴的转动惯量。 3） 选择电机 在这里依据额定转矩和惯量所要达到的匹配要求，综合考虑在这里用的是直流伺服电动机。 电机型号及参数： 石墨电刷 80W 所要达到的匹配条件如下： （2-12） 即 根据下面的公式，计算出惯量 ： （2-13） 在上面的公式中：表示的是伺服电动机转子惯量 所以说所选的电机符合设计要求。 4） 快移时的加速性能 最大空载加速转矩发生在自动导引小车携带工件，从静止以阶跃指令加速到伺服电机最高转速时。这个最大空载加速转矩就是伺服电动机的最大输出转矩。 （2-14） 根据下面的公式，可以计算出加速时间 ： （2-15） 上面的公式中： 机械时间常数 3.2联轴器的设计 因为电动机轴直径参数在这里取8mm，另外它的输出轴还要削平一些，同蜗杆轴联接来的轴径参数取12mm，所以如下图2-6所示则是结构示意图。 图2-6 联轴器机构图 在设计中的联轴器用有是安全联轴器，下面的公式是计算销钉直径d的公式。是通过剪切强度来进行计算。 （2-16） 在这次设计中，加工销钉选用的材料用的是45钢。查阅相关的资料可知参数分别为 45 调质 ≤200mm =637MPa =353MPa =17% Ψ=35% 硬度217～255HBS 根据下面的公式，可以计算出销钉的许用切应力： （2-17） 在这里，查阅相关的资料可知过载限制系数k=1.6 T=0.321N•m 因此在这里选用d=5mm，满足这次设计中的剪切强度要求。 3.3蜗杆传动设计 1.选择蜗杆的传动类型 在这次设计中，综合考虑用的是渐开线蜗杆。 2.材料的确定 在这次设计中要求蜗杆，它具有很高的耐磨性，并且它的表面硬度要求也很高，所以，在这里材料用的是40Cr。蜗轮的制作材料选用的是灰铸铁HT200，制造方式用的是金属模铸造。 3.分析蜗杆传动的受力情况 作用在蜗轮上的转矩T2的确定 在这里取Z=1，估取效率η=0.7,所以根据下面的公式，计算得 （2-18） 图2-7 蜗轮-蜗杆受力分析 根据下面的公式，计算出各力的大小： （2-19） （2-20） （2-21） 4.按齿根弯曲疲劳强度进行设计 在这次设计中根据齿根弯曲疲劳强度来进行。下面的公式就是弯曲疲劳强度条件设计公式： （2-22） 载荷系数K的确定 因为工作载荷相对来说很稳定，所以载荷分布不均系数，使用系数。因为转速相对低，冲击小，所以动载系数取,计算得 （2-23） 查阅相关的资料可知，蜗轮的基本许用弯曲应力 如果 3°10'48"，根据下面的公式，可以计算出蜗轮的当量齿数： （2-24） 因为，，查阅相关的资料可知齿形系数 根据下面的公式，可以计算出螺旋角系数： （2-25） 查阅相关的资料可知： 中心距参数取a=50mm 模数参数取m=1.25mm 分度圆直径参数取 蜗杆头数参数取 直径系数参数取17.92 分度圆导程角参数取γ=3°11′38″ 蜗轮齿数参数取 变位系数参数取 5.蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 1）蜗杆 根据下面的公式，可以计算出轴向齿距： （2-26） 根据下面的公式，可以计算出齿顶圆直径 ： （2-27） 根据下面的公式，可以计算出齿根圆直径 ： （2-28） 根据下面的公式，可以计算出蜗杆轴向齿厚： （2-29） 2）蜗轮 根据下面的公式，可以计算出传动比： （2-30） 根据下面的公式，可以计算出蜗轮分度圆直径 ： （2-31） 根据下面的公式，可以计算出蜗轮喉圆直径 ： （2-32） 根据下面的公式，可以计算出蜗轮齿根圆直径： （2-33） 根据下面的公式，可以计算出蜗轮咽喉母圆半径 ： （2-34） 6.精度等级公差和表面粗糙度的确定 因为这次设计的自动导引小车，它是一款精密传动，因此在设计制造圆柱蜗杆、蜗轮的时候，它的精度等级选择的是6级。 7.热平衡核算 因为这次设计中的蜗轮-蜗杆传动，属于开式传动，在运行的过程中所产生的热量都是传递到空气中，所以在这里不用进行热平衡计算。 3.4轴的设计 3.4.1前轮轴的设计 在这次设计中的前轮轴，在工作中只用承受弯矩，不承受扭矩的作用，因此在这里是心轴。 图2-8 前轮轴结构 1.计算出作用在轴上的力 下面的图2-9是小车的前轮受力情况图。 2.轴的结构设计 1）拟定轴上零件的装配方案 这次设计的轴的左边装配的零件为滚动轴承和轴用弹性挡圈，而轴的右边的零件：最后边的零件装的是左轮辐板部件，接着装的是右轮辐板，接下来装配的零件分别是螺母、套筒。因此这对各轴段的粗细就有了一个最初步的确定。 2）确定轴的各段直径和长度 (1)初步确定滚动轴承。这次设计的自动导引小车，它的前轮轴在工作的过程中只受弯矩的作用，在整个过程中主要受到的是径向力，对于所受的轴向力来说，相对来说很小，所以在这里的轴承结构用的是单列深沟球轴承。，查阅相关的资料，初步所选的型号是6004，其尺寸d×D×T,所以得。 右端滚动轴承部件的轴向定位的方式用的是轴肩。查阅相关的资料可知6004型轴承的定位轴肩高度参数在这里取h=2.5mm，所以这里取。 (2)轴上面用于安装左右轮辐，这段的轴段Ⅵ的直径参数在这里取；安装轮辐的时候，它的左端的定位方式用的是轴肩，而它的右端在安装的时候用的是螺母夹紧轮辐的方式。在这里轮辐宽度参数取34mm，因为考虑到安装的时候能够保证螺母端面能够更好的压紧在两个轮辐上面，因此安装轮辐的轴段要比轮辐宽度要短一点，所以在这里取。两个轮辐在安装的时候，它的左端的定位方位用的也是轴肩，因为轴肩高度，所以在这里取h=3mm，因此轴环处的直径参数取。又因为轴环宽度参数b≥1.4h，因此这里取。 (3)轴上用的弹性挡圈，选用的是标准件。在这里型号确定为GB 894.1-86 20，它的尺寸参数,所以 , ,。 其他的尺寸大小，只要能够保证两个轮辐结合面，基本上保持对称就可以，如图上2-8所示，轴上各段直径和长度的尺寸大小。 3）轴上零件的周向定位 在这次设计中两个轮辐和轴的周向定位的方式，用的是平键联接。依据dⅥ参数的大小，查阅相关的资料知平键截面尺寸为(GB/T 1095-1979),在对键槽进行加工的时候，用的是键槽铣刀，其长度取28mm。另外在这里考虑到使两个轮辐和轴之间的配合，具有更好的对中性，因此在设计中它们的配合选择的是H7/n6。滚动轴承和轴的周向定位依靠的是过度配合，在这里轴的直径参数公差取的是j7。 4）确定轴上圆角和倒角尺寸 在这次设计中轴端倒角参数的大小取的是1×45°，另外设计中各轴肩处的圆角半径取的是R1。 3.求轴上的载荷 先同轴的结构图，把轴的计算简图绘制出来。接着再绘制出轴的弯矩图。 图2-9 前轮轴的载荷分析图 4.按弯曲应力校核轴的强度 在校核计算的时候，只需要对轴上面承受最大弯矩作用的截面，进行强度校核，如上图上面的截面C就是最大的负弯矩截面，。 下面的公式就是截面C的强度校核公式： （2-35） 查阅相关的资料可知，设计中用的45钢调质，所以 查阅相关资料可得， （2-36） 所以这次设计的轴满足强度要求，因此具有安全性。 3.4.2后轮轴的设计 在工作的过程中，小车的后轮轴不但受到了弯矩的作用，又受到了扭矩的作用，因此它是属于转轴。 图2-10 后轮轴结构 1.计算后轮轴上的功率、转速和转矩 在这里取蜗轮-蜗杆传动的效率=0.7,所以公式计算得： （2-37） 2.作用在蜗轮上的力 3.初步确定轴的最小直径 在这次设计中，后轮轴的制造材料用的是45钢，并且加工时要调质处理。查阅相关的资料在这里取=115，所以 （2-38） 后轮轴的最小直径是安装轮辐处轴的直径。因为这次设计中的轮辐和轴用的是键联结，所以。 3.5轴的结构设计 1)拟定轴上零件的装配方案 这次设计的轴的左边装配的零件，先装的是蜗轮，接着是套筒，再是深沟球轴承零件，然后是轴用弹性挡圈，而轴的右边的零件：最右端的是深沟球轴承，依次往左，接下来是透盖零件，内轮辐零件，然后是轴端挡圈零件。 2）确定轴的各段直径和长度 (1)初步确定滚动轴承。这次设计的自动导引小车，它的轴承在工作中不但受到了径向力，在工作中还受到了轴向力，所以在这里设计是用的是单列深沟球轴承，型号是6206.尺寸为，所以。 右端滚动轴承部件的轴向定位的方式用的是轴肩。查阅相关的资料可知6206型轴承的定位轴肩高度参数在这里取h=3mm，所以这里取。 (2)轴上用的弹性挡圈，选用的是标准件。在这里型号确定为GB 894.1-86 30,它的尺寸参数,所以，。 (3)轴上面用于安装左右轮辐，这段的轴段Ⅵ的直径参数在这里取；在这里轮辐宽度参数取27mm，因为考虑到安装的时候能够保证轴端挡圈能够更好的压紧在两个轮辐上面，因此安装轮辐的轴段要比轮辐宽度要短一点，所以在这里取。 其他的尺寸大小，是按照零件的结构来确定，如图上2-10所示，轴上各段直径和长度的尺寸大小。 3)轴上零件的周向定位 在这次设计中蜗轮和轴的周向定位的方式，用的是平键联接。依据参数的大小，查阅相关的资料知平键截面尺寸为,键槽长度取28mm。另外在这里考虑到使两个轮辐和轴之间的配合，具有更好的对中性，因此在设计中它们的配合选择的是H8/h7。 4)确定轴上圆角和倒角尺寸 在这次设计中轴端倒角参数的大小取的是1×45°，另外设计中各轴肩处的圆角半径取的是R1。 5.计算轴上的载荷 如下图2-11a后轮轴上的受力分析简意图。 1)在水平面上，2-11b为其后轮轴的受力简图。 根据静力平衡方程，可以计算出支座A、B的支反力 三个集中力作用的截面上的弯矩分别为 图2-11 后轮轴的载荷分析图 2)在垂直面上后轮轴的受力简图2-11c)。 根据静力平衡方程，计算出支座A、B的支反力 （2-39） ， (2-40) ， (2-41) 在段中，将截面左边外力向截面简化，得 (2-42) 在段中，同样将截面左边外力向截面简化，得 (2-43) 在段中，同样将截面右边外力向截面简化，得 (2-44) 根据下面的公式计算四个截面的总弯矩M (2-45) (2-46) 后轮轴上的转矩参数得 6.按弯扭合成应力校核轴的强度 校核轴的强度，只要对轴上面受到的最大的弯矩和扭矩的危险截面D进行校核计算。 由下面的公式计算得 (2-47) 在上面的公式中： 表示的是折合系数，在这里取=0.6 表示的是轴的抗弯截面系数，查阅相关的资料得 在这里的轴的制造材料用的是45钢，并且在加工时要进行调质处理，查阅相关的资料可知 经比较可知，所以具有安全性。 3.6整体结构的三维模型 整体结构的三维模型 总结 这次设计的是自动导引小车（简称AGV），它的主要作用就是搬运物料，在对物料进行搬运工作的时候，先设置好运行的位置，小车可以在这个位置上，自动地对要搬运的货物进行装载，这个过程中不需要人工参与，接下来就是自动行走，把货物接着运到先设定的指定的位置上，并且可以自动将货物卸载，它是全自动的运输机械。它的结构组成部分包括机机械装置、控制装置、传感器组，另外还有就是信息处理装置。这次设计的小车可以按照先设计的轨迹运行，在柔性系统里，能够自动完成运送工件的工作。 这次设计的AGV，它的车架采用的是四轮驱动，另外它的减震装置用的是二级弹簧结构，并且移载装置结构用的是旋转升降的结构，所设计的小车的特点包括以下的几个方面： 1、可以进行全向的移动，这样的方式可以使小车搬运时更加的流畅。 2、可以实现360度旋转升降，所以对于复杂的工况都可以适用。 3、小车行驶的时候可以按照规定的导引路径运行，并且有安全保护功能，可以实现各种移载。 这次的设计可以很好的将理论和实际相结合，大大地提高了机械综合素质。另外通过这次的设计，使自已的理论知识，还有设计水平都有所提高。 参考文献 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