畢業(yè)設(shè)計（論文）-AGV智能車設(shè)計

目錄摘要 -摘要自動導引車（AGV）又稱AGV智能車，是現(xiàn)代物流中常用的一種交通工具。隨著工業(yè)4.0時代的到來，工業(yè)倉儲物流業(yè)也需要發(fā)展。因此，設(shè)計一種車智能搬運系統(tǒng)，實現(xiàn)物流自動化向智能化的轉(zhuǎn)變，成為當前的研究熱點。本文以實際工廠環(huán)境為參考，以智能物流倉庫為研究背景，采用二維碼導航方式作為導航地標索引。分析了多路徑情況下AGV在物流倉庫中如何選擇最優(yōu)路徑，研究了AGV多路徑導航策略。在歐美發(fā)達國家，AGV在生產(chǎn)物流系統(tǒng)的應用比較廣泛，技術(shù)成熟?，F(xiàn)在加工行業(yè)的發(fā)展更加智能化，對于現(xiàn)代智能加工系統(tǒng)里面，物流實現(xiàn)自動化就在于自動引導小車的出現(xiàn)。在現(xiàn)代化加工里面，自動引導小車被當做是一種可以移動的機器來，用途比較特別，對于柔性加工還有現(xiàn)代化物流來說，是比較重要的，現(xiàn)在跟它有關(guān)的學科學術(shù)一直都是在發(fā)展的，所以控制技術(shù)的發(fā)展也是非?？斓模F(xiàn)在在很多地方用。本次課題在探究現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上對其進行結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析計算并對其常規(guī)部件進行結(jié)構(gòu)選型。通過三維軟件對其結(jié)構(gòu)進行試探性建模。為以后AGV小車的研究提供可靠依據(jù)。關(guān)鍵詞：AGV智能車；部件選型；分析計算；三維軟件全套圖紙加V信153893706或扣3346389411

AbstractAAutomaticguidedvehicle(AGV),alsoknownasAGVintelligentvehicle,isacommonvehicleinmodernlogistics.Withtheadventofindustry4.0era,industrialwarehousinglogisticsindustryalsoneedstodevelop.Therefore,thedesignofavehicleintelligenthandlingsystem,realizethelogisticsautomationtointelligenttransformation,becomethecurrentresearchhotspot.Inthispaper,theactualfactoryenvironmentasareference,intelligentlogisticswarehouseastheresearchbackground,usingtwo-dimensionalcodenavigationasthenavigationlandmarkindex.ThispaperanalyzeshowtochoosetheoptimalpathofAGVinlogisticswarehouseundertheconditionofmultipath,andstudiesthenavigationstrategyofAGVmultipath.IndevelopedcountriesinEuropeandAmerica,AGViswidelyusedinproductionlogisticssystemwithmaturetechnology.Nowthedevelopmentoftheprocessingindustryismoreintelligent,formodernintelligentprocessingsystem,logisticsautomationistoautomaticallyguidetheemergenceofthecar.Inmodernprocessing,automaticguidedvehiclesareseenasakindofmachinecanbemovedto,itisspecial,forflexiblemanufacturingandmodernlogistics,ismoreimportant,nowwiththerelatedacademicdisciplineshasbeenindevelopment,sothedevelopmentofcontroltechnologyisalsoveryfast,nowinmanyplaces.Thistopiconthebasisofexploringtheexistingproductsforitsstructuraldesignandanalysiscalculationanditsconventionalcomponentsforstructuralselection.Thestructureistentativelymodeledby3dsoftware.ItprovidesareliablebasisfortheresearchofAGVcar.Keywords:AGVintelligentvehicle;Componentselection;Analysisandcalculation;3dsoftware

第1章緒論本課題研究的背景自從工業(yè)4.0提出以來，各行各業(yè)都在從自動化向智能化邁進。據(jù)物流協(xié)會統(tǒng)計，2016年我國物流智能裝備市場規(guī)模已突破千億，其中倉儲物流占60%。據(jù)估計，2019年這一市場份額將達到1300億。2016年12月7日，工業(yè)和信息化部公布了《中國智能制造業(yè)“十三五”規(guī)劃》，將采用新型數(shù)字智能技術(shù)提升傳統(tǒng)制造業(yè)[1]。因此，未來的智能物流將采用自動化倉儲技術(shù)。傳統(tǒng)物流采用人工處理，成本高，耗時長，人員核算和分揀效率低，差錯率高，遠遠不能滿足大規(guī)模、多品種物流作業(yè)的需要。另外，隨著我國人口老齡化的加劇，物流運輸?shù)膭趧恿ο鄬握{(diào)，運輸篩選的繁重工作也沒有得到青睞，使得勞動力成本不斷上升。因此，隨著物流需求的增加，迫切需要開發(fā)設(shè)計亞馬遜、京東等新一代智能物流設(shè)備，以降低人工成本，提高分揀效率。自動導引車（AGV）[2]是一種用于設(shè)備搬運和自動裝配的搬運車[3,4]。傳統(tǒng)物流系統(tǒng)中采用的裝卸車占用空間大，很難與現(xiàn)代高密度倉庫模式相適應。傳統(tǒng)的磁條導航車由于其作業(yè)路線單一，多AGV交叉協(xié)作困難，無法滿足相應的性能要求?，F(xiàn)代物流系統(tǒng)是在傳統(tǒng)物流系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入自動化和智能化設(shè)備。AGV可以自動執(zhí)行任務，即使環(huán)境發(fā)生變化，它也可以智能地調(diào)整路徑規(guī)劃。綜上所述，AGV智能化技術(shù)的應用可以減少運營商的投入，降低貨物運輸過程中的用工成本和貨物損壞概率，優(yōu)化物流管理。此外，倉儲搬運車技術(shù)的研究還可以應用于物料加工、流水線工廠、軍事和高風險領(lǐng)域。因此，AGV智能化和自動化的設(shè)計與實現(xiàn)對整個倉儲物流具有很強的促進作用。國內(nèi)外AGV智能車的研究狀況國外研究現(xiàn)狀20世紀50年代初，第一輛AGV由拖拉機改裝而成。1959年，AGV系統(tǒng)在美國得到廣泛應用。1985年，美國有2000多家AGV制造廠，歐洲有近1萬輛AGV。1963年，日本獲得AGV技術(shù)，開始發(fā)展物流業(yè)。到1990年，日本至少使用了1萬輛AGV。目前，AGV的使用越來越多。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，AGV在各個行業(yè)的優(yōu)勢也在不斷增強。2009年，印度的一家車公司grayorange生產(chǎn)了“Bulter”車。Fetchrobotics成立于2014年，其產(chǎn)品包括Fetch和freight[10]?！薄澳谩笨梢栽谪浖苤g自由移動，顧名思義，拿貨架上的商品來“送”。相應地，“發(fā)送”可以將貨物快速發(fā)送到分揀臺。2015年，亞馬遜開發(fā)了車“Kiva”。20世紀80年代是AGV的全面發(fā)展階段如圖1-1所示。歐洲AGV風潮涌向美國市場。許多美國公司通過合資企業(yè)或技術(shù)引進將先進的AGV技術(shù)引入美國。從1983年到1985年，美國AGV制造商的數(shù)量在短短兩年內(nèi)從23家急劇增加到74家。到1985年，AGV數(shù)量達到1000輛，其中57%用于汽車制造，35%用于國際貿(mào)易，8%用于柔性制造系統(tǒng)，并開始大規(guī)模地用AGV代替工人搬運貨物。圖1-1AGV智能車20世紀90年代是AGV的成熟階段。AGV技術(shù)已經(jīng)比較成熟，并且有磁、激光、慣性、視覺等制導方法。產(chǎn)品也變得更加多樣化，出現(xiàn)了牽引和叉車等形式。例如，瑞典的NDC公司已成功研制出第四代激光制導AGV系統(tǒng)，荷蘭則開發(fā)出磁網(wǎng)制導AGV技術(shù)，Kiva基于fetch和freight將兩者結(jié)合起來。60-70年代是AGV發(fā)展的初期。由于許多歐洲制造商已將托盤結(jié)構(gòu)和尺寸技術(shù)標準化，AGV發(fā)展迅速[9]。到20世紀70年代中期，歐洲工業(yè)場所使用的AGV系統(tǒng)約為520套，總數(shù)為4800套。1973年，AGV首次大規(guī)模應用于制造業(yè)和裝配業(yè)。沃爾沃和瑞典的迅達公司開發(fā)了各種汽車生產(chǎn)線用AGV。例如，汽車裝配線上大量采用AGV系統(tǒng)實現(xiàn)自動裝配。截止1985年，瑞典共有75套AGV系統(tǒng)，其中1250套投入使用[08年代是AGV的全面發(fā)展階段。到1985年，AGV的數(shù)量已經(jīng)達到1000輛，其中57%用于汽車制造業(yè)，35%用于國際貿(mào)易，8%用于柔性制造系統(tǒng)，并開始廣泛使用AGV代替工人搬運貨物Kiva通過二維碼自動移動到目標貨架上提貨，并通過一系列路徑規(guī)劃和調(diào)度算法將貨物送到分揀人員手中，提升了物流行業(yè)的分揀效率。國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)對AGV設(shè)計研發(fā)相對晚些，但相應的發(fā)展很快。上世紀80年代，北京郵政研究規(guī)劃院設(shè)計制造了一種裝卸車，用于郵政物流運輸[14,15]。該車可以進行無線通信，減小了車的局限性，擴大了車的應用范圍。20世紀90年代，國家863計劃極大地提高了我國的科技水平，推動了一批AGV的基礎(chǔ)應用研究，為AGV的蓬勃發(fā)展提供了前提條件。21世紀初，杭州舉辦了第十二屆中國工業(yè)博覽會。展會上，多家創(chuàng)新型企業(yè)展示了自己設(shè)計的搬運車。至此，我國AGV的發(fā)展進入了快速發(fā)展階段。2014年，針對智能物流行業(yè)，沈陽新松股份有限公司成功研制出一種載重超過1000公斤的倉儲車，可進入貨架底部，提升整個貨架，并自動引導到目標位置。這項技術(shù)不僅減少了人員編制，而且將整體物流效率提高了三四倍。同年，中國船舶重工下屬的昆川物流公司也在中國車展上推出了一款具有自動路徑規(guī)劃和自動裝載功能的AGV。為了節(jié)省人力，提高物流業(yè)的效率，設(shè)計了新型AGV。2015年，阿里巴巴天貓物流中心首次在倉庫使用geek+團隊研發(fā)的倉庫搬運車。該車使用高清攝像頭掃描二維碼地標進行導航。采用geek+車系統(tǒng)的倉庫總面積已超過5萬平方米，一天最大出貨量可達3萬件，實際使用車300多臺。2016年，京東在雙11期間也采用了智能搬運車。JD車最大載重超過300kg，可輕松完成小貨物運輸。同時，上位機提供的調(diào)度系統(tǒng)保證了AGV路徑的靈活性。2017年，蘇寧物流還推出了自己的物流搬運車，通過移動車移動貨架，實現(xiàn)“貨到人”的分揀。車可以找到人，人可以用車完成接力工作，操作簡單，完全避免無效運輸，提高物流分揀效率。通過對AGV的研究現(xiàn)狀及相關(guān)技術(shù)的分析，發(fā)現(xiàn)AGV在很多方面存在的問題和挑戰(zhàn)如下：圖1-2國產(chǎn)AGV小車（1）定位技術(shù)：激光導航、磁導航根據(jù)相應的要求，選擇合適的導航方式可以提高AGV的效率。（2）AGV路徑規(guī)劃：為AGV任務規(guī)劃合適的路徑，可以有效提高AGV任務的執(zhí)行效率。AGV路徑規(guī)劃技術(shù)的難點是采用哪種算法以及如何進行優(yōu)化。（3）AGV并行調(diào)度控制：多AGV并行執(zhí)行任務，一方面提高了工作效率，同時也帶來了碰撞死鎖等一系列問題。如何將相應的任務分配給AGV，保證任務的順利執(zhí)行，是AGV調(diào)度控制面臨的挑戰(zhàn)。（4）通信技術(shù)：下位機AGV需要隨時接收上位機的控制指令，并將處理后的數(shù)據(jù)返回上位機。上下位機之間的通信必須及時可靠，否則將大大降低AGV的效率。（5）多傳感器融合技術(shù)：AGV定位需要九軸傳感器，AGV避障需要激光傳感器，負載檢測需要壓力傳感器，整個AGV系統(tǒng)需要大量的傳感器提供足夠的數(shù)據(jù)信息來保證AGV的正常運行。如何對這些傳感器信息進行整合、補充、組合和優(yōu)化，對AGV的發(fā)展具有十分重要的意義。主要研究內(nèi)容本次課題研究的AGV車輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計。本文主要是對AGV車輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計與試驗研究,并對其工作原理、結(jié)構(gòu)特點等進行詳細的說明,對AGV車輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的作業(yè)機理與工作參數(shù)進行研究,并通過分析,優(yōu)化關(guān)鍵部件的最佳參數(shù)組合,主要對如下內(nèi)容進行了研究：對AGV車輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)進行研究和設(shè)計,并對其結(jié)構(gòu)特點等進行詳細的說明,對機器的原理與工作參數(shù)進行研究。研究方法在研究過程中主要采用了如下方法:(1)文獻研究法,通過市場調(diào)查、上網(wǎng)查詢及文獻檢索等多種方法,掌握國內(nèi)外關(guān)于AGV車輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的研究成果和發(fā)展趨勢。(2)試驗研究法。采用理論與試驗相結(jié)合的方法,對工作機理進行理論分析,通過單因素試驗和多試驗因素對影響部件工作性能的因素進行分析研究。(3)數(shù)值分析法,利用試驗設(shè)計專家軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,建立數(shù)學模型,并優(yōu)化出跑車部件的最佳工作參數(shù)研究思路本章小結(jié)本章通過對國內(nèi)外AGV車輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)調(diào)研，了解到其具體應用背景。通過對對國內(nèi)外AGV車輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)調(diào)研可以分析出其現(xiàn)有AGV車輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的優(yōu)缺點，并詳述了本課題研究的主要內(nèi)容、方法以及技術(shù)路線等,同時也為后續(xù)的理論研究指出了一定的方向?？偨Y(jié)歸納出其本次課題設(shè)計依據(jù)。第2章總體方案設(shè)計AGV系統(tǒng)原理通過嵌入式地圖技術(shù)，可以實時計算AGV的路徑，而不是像以前那樣固定不變。上位機與AGV之間的實時通信保證了多臺AGV的協(xié)同運行。實時方案的設(shè)計提高了AGV執(zhí)行任務的效率，但同時也帶來了以下問題：（1）為了保證AGV的實時性能，需要實時自動規(guī)劃路徑，同時也需要保證通信的質(zhì)量和穩(wěn)定性。而且，隨著agv數(shù)量和存儲空間密度的增加，必然會出現(xiàn)擁塞。因此，有效可行的控制與調(diào)度策略面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。（2）隨著倉庫規(guī)模的增大，需要在地圖中存儲的坐標點數(shù)據(jù)和路徑點數(shù)據(jù)量呈指數(shù)增長。（3）倉庫中存儲的數(shù)據(jù)量很大，因此不方便更改地圖。（4）當發(fā)生擁塞死鎖時，AGV可能需要從當前點重新規(guī)劃路徑。如果沒有解決方案，AGV將返回到以前的路徑，直到可以重新規(guī)劃新路徑。（5）為了避障，通常采用激光傳感器。在各個角度使用激光傳感器成本太高。因此，為了節(jié)約資源，廠家使用的AGV視角小于120度，這就導致了大多數(shù)AGV的視覺盲區(qū)，導致碰撞時無法及時捕捉到視覺盲區(qū)內(nèi)的動態(tài)障礙物?，F(xiàn)有的分布式倉庫系統(tǒng)的研究大多采用萬方數(shù)據(jù)的靜態(tài)映射。地圖上的路徑點是固定的，動態(tài)路徑點較少，AGV數(shù)量較少。當系統(tǒng)中使用的agv數(shù)量增加時，主機需要頻繁地與多個agv通信，系統(tǒng)需要穩(wěn)定的通信和良好的策略規(guī)劃。當?shù)貓D環(huán)境發(fā)生動態(tài)變化時，道路狀況是復雜多變的?？赏ㄟ^的路徑點可能被占用很長時間而成為障礙點。AGV在執(zhí)行任務的過程中發(fā)現(xiàn)路徑發(fā)生變化，需要實時完成路徑規(guī)劃。將此時的位置信息和目標點的位置信息傳遞到系統(tǒng)中，系統(tǒng)進行動態(tài)決策。這就保證了系統(tǒng)的實時性，但是系統(tǒng)中的其他agv需要隨著自身的變化而動態(tài)變化，因此交互系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)量很大，很難解決這個問題。圖2-1AGV系統(tǒng)框架倉儲倉庫環(huán)境建模，主要包括倉庫布局設(shè)計、倉庫數(shù)據(jù)建立、二維碼鋪設(shè)規(guī)則和二維碼標簽選擇，等AGV：根據(jù)相應的倉庫環(huán)境，選擇合適尺寸的AGV滿足要求，并確定引導方式，確保AGV的位置能夠?qū)崟r獲得。此外，還具有避障處理、自動充電、AGV運動控制和讀取AGV狀態(tài)信息等功能。上位機：當需求產(chǎn)生時，訂單管理（ERP）系統(tǒng)生成訂單，并通過數(shù)據(jù)通信接口傳送給中央控制服務器（CCS）。接收到數(shù)據(jù)后，CCS進行處理，將任務分配給AGV層的AGV。在AGV執(zhí)行期間，上位機還需要對AGV的狀態(tài)進行監(jiān)控。AGV的分類及概述潛伏式AGV系列超低雙向潛伏式AGV它的非常低的高度只有153mm可以進行雙向牽引，潛到車子的相應位置對貨物進行牽引的時候用提升桿，來回搬運的時候就比較便利了，這種車在很多生產(chǎn)車間里面使用。小型潛伏式AGV小型潛伏式AGV體型不大，構(gòu)造緊湊，運輸起來靈活。在料車的下面進行潛伏作業(yè)，升降桿可以跟料斗連接起來對料車進行牽引。這種車在生產(chǎn)車間還有比較大的倉庫里面用。潛伏式后牽引AGV它的功能有潛伏，后牽引?？梢宰约鹤叩敦浧返南旅?，通過升降桿對貨物進行牽引，這個車子厚牽引桿可以對貨物進行牽引，將貨車代到需要的地方，之后自己跟他分下來，后來鉆到空貨車的下面，將它拖走?，F(xiàn)在在很多搬運的地方用的比較多牽引式AGV系列牽引AGV 這個車子占據(jù)的空間不大，拐彎的半徑也不大。在車頂?shù)臓恳b置把臺車跟小車連接起來，整個車子的動力來自于驅(qū)動電機，它的速度是很快的，定位也非常精準。牽引潛伏兩用AGV 這個車的功能很多，不僅可以直接對物流臺車進行牽引，還可以潛到臺車的下面，對它進行牽引運輸。在車頂?shù)臓恳b置把臺車跟小車連接起來，整個車子的動力來自于驅(qū)動電機，它的速度是很快的，定位也非常精準。。潛伏式后牽引AGV 它的功能有潛伏，還有后牽引。這種車可以在貨車下面潛伏，通過電動升降桿對貨車進行牽引，通過牽引鉤對貨車進行牽引，把車子帶到指定的地方之后，引導車跟貨車就分下來了，之后鉆到空的貨車下面，把它拖走了。這個車子在很多材料搬運的時候用。萬向橫移舉升AGV這個車的功能很多，不管在什么方向都可以牽引舉升臺車。牽引裝置把臺車還有小車都連起來，用驅(qū)動電機將整個車帶著行走，它的速度還是很快的，定位精度是很高的。驅(qū)動結(jié)構(gòu)的設(shè)計驅(qū)動方式的選擇AGV的驅(qū)動方式受許多因素影響,例如:最大載荷、輪系數(shù)量、轉(zhuǎn)向方式和驅(qū)動方式等。因此,需要從全局出發(fā),用整體系統(tǒng)的眼光進行分析設(shè)計。目前,現(xiàn)有的AGV驅(qū)動形式可以概括為單輪驅(qū)動、差速驅(qū)動和全方向驅(qū)動三種。具體如下:單輪驅(qū)動單輪驅(qū)動是一個驅(qū)動輪兼有轉(zhuǎn)向功能,從動輪對稱分布于車體軸線兩側(cè);其中驅(qū)動輪一般為舵輪,從動輪為萬向輪,如圖2-2所示。這種車型可以實現(xiàn)前進、后退和左右轉(zhuǎn)向(轉(zhuǎn)角<90°)。雖然可靠性高,但運動性能差,轉(zhuǎn)彎半徑較大。圖2-2單輪驅(qū)動(2)差速驅(qū)動差速驅(qū)動是兩個驅(qū)動輪加上兩個或四個從動萬向輪對稱分布于車體軸線兩側(cè),通過改變左右兩側(cè)驅(qū)動輪的速度差來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向,如圖2-3所示。這種車型也可以實現(xiàn)前進、后退和左右轉(zhuǎn)向(轉(zhuǎn)角>90°)。雖然轉(zhuǎn)彎半徑小靈活性好,但對驅(qū)動輪的磨損嚴重。如果是四輪車型,容易造成輪子懸空,故對地面的平整度要求高,適用范圍有限。圖2-3差速驅(qū)動全方位驅(qū)動全方位驅(qū)動一般有兩種形式,一種采用一前一后兩個舵輪加上兩個從動萬向輪,通過調(diào)整兩個舵輪的角度和速度實現(xiàn)轉(zhuǎn)向,如圖2-4所示。另一種是四個驅(qū)動輪,都為麥克納姆輪,分別控制四個輪子的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速利用速度矢量合成原理實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。這種車型可以實現(xiàn)車身姿態(tài)不變的情況下朝任意方向行駛,但是結(jié)構(gòu)復雜,對電機和控制精度要求高,增加了開發(fā)難度和制造成本。圖2-4全方位驅(qū)動因此,根據(jù)功能需求,AGV車身姿態(tài)不變的情況下完全90"轉(zhuǎn)向,也達到了零轉(zhuǎn)彎半徑,減小行駛空間,提高場地利用率。綜上所述本次設(shè)計采用差速驅(qū)動來實現(xiàn)AGV智能車小車的運行動作。整體方案設(shè)計AGV智能車的總體設(shè)計包括機械部分設(shè)計和電控系統(tǒng)的設(shè)計。如圖2-5所示，AGV智能車整體方案示意圖。圖2-5AGV智能車整體方案示意圖機械部分設(shè)計包括電機的選擇，聯(lián)軸器的選擇，減速器的設(shè)計，鏈傳動的設(shè)計，各傳動軸的設(shè)計等等。（1）電機選用直流無刷伺服電機，沒有碳刷可以免除維護的工作，精度和效率都比較高。（2）驅(qū)動方式選擇差速驅(qū)動式，兩個驅(qū)動輪，兩個從動輪，具體布置在上文有介紹。車輪在兩側(cè)，不會壓在軌道上而對軌道造成污染和破壞。（3）減速器使用蝸輪蝸桿減速器，傳動比大，扭矩大，可以承受大載荷。（4）減速器直接驅(qū)動兩定向驅(qū)動輪。軸的設(shè)計將根據(jù)《機械設(shè)計》、《機械設(shè)計手冊》等標準進行設(shè)計，并進行相關(guān)的聯(lián)軸器、軸承、鍵的選擇與校核。電控設(shè)計包括三部分，分別是驅(qū)動模塊的設(shè)計，尋跡模塊的設(shè)計，避障模塊的設(shè)計等。第3章相關(guān)部件的計算電機的選擇小車車輪轉(zhuǎn)速規(guī)定小車以v=1000mm/s的速度行駛，那么可以得到驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速；n電機轉(zhuǎn)速由于車輪轉(zhuǎn)速較小，減速器選擇蝸輪蝸桿減速器和鏈傳動，初定減速比i=20.32。則電機轉(zhuǎn)速為：??電機=??輪??=95.493×20.32??/??????=1940.42??/??????行進阻力f摩f空f空。當小車有加速度時，會受f慣F=f摩+f慣。①摩擦阻力f摩f2f摩=f1+f2。 1）車輪與軸承間相互作用產(chǎn)生的摩擦阻力f式中：P——車輪受到的壓力，整個車體重量約為200Kg，載重預設(shè)200kg四輪同時承受載荷，所以P=D——車輪直徑，??=200????；d——車輪軸轂直徑，??=50????；??——車輪與軸承的摩擦系數(shù)，由相關(guān)表格查得滾動軸承??=0.015

f（2）車輪與地面之間相互作用產(chǎn)生的滾動摩擦阻力??2=????式中：N車輪受到的支持力。取??=??=980??；??滾動摩擦系數(shù)。假設(shè)路面為普通的水泥路面，查相關(guān)表格取??=0.015；??2=0.015×980=14.7??行進摩擦阻力??摩=??1+??2=3.675+14.7=18.375N慣性力??慣??慣=????式中：a——車輛加速度度（m/s2），設(shè)定加速度??=0.5??/??2。m——AGV小車的總載荷（自身載荷及附加載荷總和），??=400??????慣=????=400×0.5=200??因此小車總的牽引力為??=??摩+??慣=18.375+200=218.375??電機軸負載轉(zhuǎn)動慣量聯(lián)軸器效率??聯(lián)軸器=0.99滾子鏈效率??滾子鏈=0.96蝸輪蝸桿效率??蝸輪蝸桿=0.8總效率??總=??聯(lián)軸器??蝸輪蝸桿??滾子鏈=0.99×0.8×0.96=0.760電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量JLJL=J電機軸上的負載轉(zhuǎn)矩TLT選擇130M-0952005-E/VM7-M13G-3R020-A3的直流伺服電機，相關(guān)參數(shù)如下表3-1電機型號130M-0952005-E/VM7-M13G-3R020-A3額定功率（Kw）3額定扭矩（N·m）14.32額定轉(zhuǎn)速（rpm）2000額定電壓（V）48極數(shù)10轉(zhuǎn)動慣量（Kg·m2×10-4）37.4±10%電機軸徑（mm）22蝸輪蝸桿設(shè)計蝸輪蝸桿減速器的內(nèi)部構(gòu)成緊湊，而且可以由很大的傳動比，工作時幾乎聽不到噪音，所以本文選擇蝸輪蝸桿減速器。==12000h。選擇材料：按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計??2??1≥(（1）計算蝸輪受到的轉(zhuǎn)矩??2由??1=2，效率??=0.8，得

480 2)??2[????]??=9.55×106??2=9.55×106×??1????2

??1=9.55×106×2.97×0.8×16??·??=187.10??·??1940.42（2）確定載荷系數(shù)??3-2KA在工廠車間里，AGV智能車搬運的貨物比較固定，因此AGV智能車受到的負載比較均勻，所以取載荷分布不均系數(shù)Kβ=1。由表3-2，AGV智能車的工作類型應該屬于第二種情況，那么使用系數(shù)KA=1.15。蝸輪蝸桿速度不是很快基本沒有太大的沖擊，于是取動載系數(shù)Kγ=1.05。由這三個系數(shù)可以得到??=????????????=1.15×1×1.05≈1.21（3）確定彈性影響系數(shù)????蝸輪的材料是鑄錫磷青銅ZCuSnI0P1，蝸桿材料是45鋼，這兩種材料配合在一起時的彈性影響系數(shù)為????=160??????1/2。（4）計算蝸輪齒數(shù)??2??2=??1??=2×16=32（5）計算許用接觸應力[????]由蝸輪材料是金屬模鑄造的鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，和蝸桿螺旋齒面硬度大于45HRC，能在表3-3中查得蝸輪的基本許用應力[????]′=268??????。3-3[????]′MPa蝸桿與蝸輪分析（1）蝸輪蝸桿的中心距????1+??2??=2

50+5×32=2

????=105????（2）蝸桿相關(guān)參數(shù)軸向齒距直徑系數(shù)

????=????=??×5=15.71????齒頂圓直徑

??=

??1??

50= =105齒根圓直徑

????1=??1+2???1=50+2×5=60????????1=??1?2???2=50?2×1.2×5=38????分度圓導程角軸向齒厚

??=11°18′36′′1 1b1

????=2????=2??×5=7.854??????1≥(11+0.06??2)??+25????=89.6????，取??1=90????（3）蝸輪相關(guān)參數(shù)分度圓直徑喉圓直徑

??2=????=5×32????=160????????2=??2+2???2=(160+2×5)=170????齒根圓直徑????2=??2?2???2=160?2×1.2×5????=148????咽喉母圓半徑1 1B

????2=???2????2=(105?2×170)????=20??????≥0.75????1=0.75×60=45????圖3-3輪齒系??????2（??=20°，??=1，?? =0.3??）?? ??0 ??螺旋角系數(shù)

??

許用彎曲應力

=1?140°=1?

=0.9192140°[????]=[????]′·??????查表3-5得鑄錫磷青銅ZCuSn10P1材料的蝸輪的基本許用彎曲應力[????]′=56??????3-5[????]′MPa壽命系數(shù)9 106????=

??????=√8.73×107=0.609[????]=[????]′??????=56×0.675=34.08??????1.53×1.21×18710050×160×5 ×2.56×0.9192=20.34??????<[????]彎曲強度是滿足的。η

??=(0.95~0.96)

tan??已知

(tan??+????)??=11°18′36′′=11.31°??=arctan????fv與相對滑動速度力vs有關(guān)。????1??1 ??×5×1940.42????=60×1000cos??=60×1000cos11.31°??/??=5.18??/??使用表3-6中的數(shù)據(jù)進行線性插值可以得到φv=1.253；將其代入上面的式子可以得到效率η=0.853，比原來的估計大，符合要求，不用重新設(shè)計。3-6vs、fvφv精度等級公差和表面粗糙度的確定GB/T10089-19888f，標注為8fGB/T10089-1988。公差等其他參數(shù)可按照相關(guān)資料查得，此處不再說明。主要設(shè)計結(jié)論模數(shù)??=??=50??=32。45ZCuSnI0P1，金屬模鑄造。鏈傳動設(shè)計已知直流伺服電機功率??=3????，小鏈輪轉(zhuǎn)速??1=121.28??/??????，傳動比??=1.27，載荷比較均勻，滾子鏈垂直放置。選擇鏈輪齒數(shù)取主動小鏈輪的齒數(shù)??1=15，從動大鏈輪的齒數(shù)為??2=????1=1.27×15≈19。計算計算功率3-7查得3-4查得=1.79，選擇單排鏈，可以得到計算功率為??????=??????????=1.1×1.79×3=5.37????3-7KA3-4Kz選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)=5.37????，??1=121.27??/??????和≤3-5中選擇滾子鏈16A-1，滾子鏈節(jié)距為??=25.4????。圖3-5A系列、單排滾子鏈額定功率曲線計算鏈節(jié)數(shù)和中心距根據(jù)結(jié)構(gòu)，初選中心距??0=12??=12×25.4=304.8可以得到鏈長節(jié)數(shù)為??0

??1+??2 ??1???2

2??????0=2??+

+( )2 2??

??0=2×

304.8+25.4

15+192

19?152+( )2??

25.4×304.8

=41.03經(jīng)過圓整，得鏈長節(jié)數(shù)????=42。4-4f1通過線性插值和表4-4的所示的數(shù)據(jù)，可以計算得出中心距計算系數(shù)??1=0.24967，因此可以算得最大中心距為????=??1??[2?????(??1+??2)]=0.24967×25.4×[2×46?(15+19)]=367.81????第4章控制部件選擇變頻器概述變頻器就是將工頻交流或直流電轉(zhuǎn)化為特定頻率的相關(guān)設(shè)備，它可以將特定頻率應用于電動機上實習，轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子定子是時間的電壓產(chǎn)生變化，從而達到控制電擊的效果。可供其電機在不同頻率下進行運作。也可以對其進行適量化控制，在適量化控制的變頻單元當中，大量采用的是變頻器，通過對其傳動系統(tǒng)的設(shè)計，可以通過CPU對其電路部分進行相應的控制，從而使變頻器對電機的轉(zhuǎn)子繞組不用供電系統(tǒng)進行控制，以達到其相應的進度要求。，已達到了電機轉(zhuǎn)動效果的不同為目的。變頻器工作原理目前在使用的變頻器產(chǎn)品中，其別名其中大部分是用膠質(zhì)瘤復合型變變頻器，其通過對其電路的控制，以控制電路為核心，電流為導向，進行限制期電流的大小，從而限制電路，電流，制動電流以及控制電路等部分。1）整流電路所使用的變頻器將工頻電流整流到整流橋上，通過三項的整流橋進行組成，其變頻器的功能是將工頻電流經(jīng)過其電容和電阻轉(zhuǎn)換得到相應的整流條件，通過整個整流橋進行相應的整流處理。并在電交流電網(wǎng)上通過高諧波頻率信號對其進行削弱處理，當電源控制為380伏電源的整流器機器最大可可吃到1200~1600伏，這使得整個電流在變頻器中使之其擴為兩倍左右。2）濾波電路異步電機的感性負載是通過逆變器控制的，其通過引電機的電動機電壓狀態(tài)以及直流濾波電平電感器和一鉑電極之間的工作狀態(tài)，以及總有會有一些無功功率補償及交換的因素組成。這種無功能的要求直流中電流的重組元件進行緩沖，同時使其三相電流輸入電壓與電流之間的流脈電壓與電壓常起到整個濾波性的作用。通過對變頻器濾波節(jié)電介質(zhì)電容器,通過對若干個電容器的串并聯(lián)的組成,以及所需要的耐電壓值及容量的控制,使其達到更穩(wěn)定的效果。。另外通過對電容器的離散性控制,以及對它的電壓的控制不同,可以對電容器及其各并聯(lián)在一起的電阻器以及菌種制成均壓電阻,并消除其離散型的影響,是其電容的壽命以及影響授到變頻器的電阻能量的制約。3）逆變電路逆變電路使其控制電路在其控制電路的作用下,將整個直流電路輸出的直流電源以及頻率轉(zhuǎn)換成7個任意可調(diào)的交流電源,及逆變器的電路輸出的就是其變頻器輸出,所以逆變器電路所輸出的核心之一就是極其變頻器的重要單元,即為其整個的控制電路中起著非常重要的作用。通常其容量的大小可以控制為一個單元零部件的整合進入曲線直線的模塊，并采取集成模塊對其進行各種模塊的分量變化，以及整流變換以及逆性變換以及各種傳感器及保護電路的相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)置變化。。通過對三菱公司和西門子公司生產(chǎn)的各種不同的相關(guān)零部件進行技術(shù)性的政務流匯合以及內(nèi)部的整流分析，我們可以看出HTTP等科技性模塊的檢測保護系統(tǒng)還是相當完善的。通過對其模擬模塊的進行分析闡述，我們可以間接的得到其頻率為20K赫茲，并且對其進行麒麟壓的保護措施以及過多的營養(yǎng)和過熱系統(tǒng)的保護措施的信號燈的量取，以及逆變電路中所有持續(xù)電路電流的相互轉(zhuǎn)換的過程。通過對相應頻率下的控制，一對對一些對另一印象異步電機及同向轉(zhuǎn)速的相應控制，對其電動機能量反饋給直流電路信號的HTTP的應用，我們可以清楚的分析其相關(guān)的動作，信息處理方面的要求。所以通過變頻變頻器對電路的控制以及各項輔助電路的控制，保障電路的整個運行正常，一旦發(fā)生問題。如果有出現(xiàn)故障的情況下，可對其換流器進行部件上的保護，從而避免進一步的損壞。自20世紀90年代以來，隨著交流電動機控制的技術(shù)應用，以及微電子處理系統(tǒng)的應用和數(shù)字全球化的進展及其關(guān)鍵信息領(lǐng)域的應用以及交流，電機在變頻技術(shù)的逐步成熟的應用，從而發(fā)展了其整個行業(yè)的要求。目前變頻技術(shù)得到了廣泛的應用場景，包括應用在各項的家電，航空，航天領(lǐng)域，以及民用設(shè)施等新技術(shù)設(shè)備上，取得了廣泛系統(tǒng)上的應用，從而使得整個變頻技術(shù)得到了快速的發(fā)展以及更好的應用場所，以及提供了廣泛的技術(shù)支持，為此得到廣泛的發(fā)展。。如果變頻器的信號選擇不正確的話,這可能造成了電機不必要的損失,進而導致整個系統(tǒng)都無法正常工作,從而使得電動機無法真正的正常起停運轉(zhuǎn),從而造成三項異步電機組和相應配套裝置都無法滿足相應的想要的目的,效果從而達到了設(shè)備上的浪費,以及可能會無法損壞相關(guān)技術(shù)技術(shù)設(shè)備,為此選用相應頻相應型號的變頻器與電機搭配有著決定性的設(shè)備上的需求,要求操作以及廣泛的技術(shù)要求。一、變頻器的選擇應滿足以下條件（一）電壓等級應與三相異電動機的額定電壓相符（二）變頻器的類型選擇⒈一種是對其精度要求不高的風機及水泵系統(tǒng)對其傳動效率不高，我們可以采用價格較低的變頻器進行控制。⒉一種是通過恒定扭矩的特性使其轉(zhuǎn)動精度及動態(tài)方面有著不高的轉(zhuǎn)動負載，可以選用其對線相應的變頻器控制。⒊低速要求硬件的特性以及對氣變頻器的要求和相關(guān)負載性較高無較高要求的負載，可以選用不帶反饋的變頻器控制器。這樣在匹配電機上有著充分廣泛的應用，從而也達到了其設(shè)備價格低廉的效果。降低了生產(chǎn)成本。⒋對于某些精度及動態(tài)方向要求較高的機械式的技術(shù)要求，我們可以要求運行精度較高的負債以及可以選用帶有速度和力反饋及適量控制型號的變頻器的相關(guān)應用。（三）變頻器容量的選擇變頻器一般具有輸入輸出電壓和一定的輸入輸出容量等基本參數(shù)條件。適用電動機的出口電量以(kw)顯示。啟動輸入大出口電壓的變頻轉(zhuǎn)換器,必須能夠保持出口電量的較大的交換電壓的可靠值，其氣管隨著整個的變頻器容量的效果的選取。其輸入輸出的工藝也決定著電動機的輸入輸出功率。6級凡是使用6級以上的電動機及其遍及電動機的特殊的電動機，規(guī)定的標準尺寸及標定的電電機大小。其會根據(jù)不同電動機功率所選用的變頻器的容量的不同而決定。因此我們可以推定電動機中電動機輸入輸出功率，可以根據(jù)報等級的容量進行去選舉，對。對其邊界電平電極所需要的負載及變動負載和斷續(xù)，以短時的負載容量以及可以控制變頻器的容量，要按照運行過程中出現(xiàn)的最大的工作電流進行選取操作，這樣可以保證電動機的正常工作運行，也不至于在選取的較小，如果如果一旦消息小于其電動機功率輸入以及負載的各種信息參數(shù)，可能導致相關(guān)的技術(shù)部件無法正常的運行。三維建模軟件介紹Solidworks的設(shè)計軟件。是全球應用最廣泛的三維設(shè)計軟件，它通過三維設(shè)計軟件與CAD技術(shù)的完美結(jié)合及其效果二次的開發(fā)。，可以使得在結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域具有廣泛的應用價值。我們通過對相關(guān)資料的檢索，書籍的查閱以及網(wǎng)上資源的分析?？梢粤私獾絪olidworks設(shè)計軟件是行業(yè)內(nèi)最為多的應用設(shè)計軟件之一。從1999年開始至今，solidworks設(shè)計軟件已封閉，全球成為最大的三維軟件設(shè)計平臺。其良好的人機交互性能可以方便設(shè)計師在整個設(shè)計過程中對其結(jié)構(gòu)性能的分析理解應用。其二維仿真軟件以及三維仿真軟件都使用，融入在solidworks設(shè)計軟件當中。其有著豐富的擴展模塊和較高自由度的開發(fā)平臺，可為設(shè)計師提供二次開發(fā)，以方便其對進行結(jié)構(gòu)設(shè)計當中的便捷性操作。目前國內(nèi)外大小廠均采用solidworks進行設(shè)計軟件，其入門門檻低是其主要的特點。通過對其結(jié)構(gòu)分析，我們可以對其簡單的操作。通過對蛟山的分析，我們可以快速地掌握其整個三維空間打造以及建模的步驟。Solidworks設(shè)計軟件實習windows平臺的第1款三維設(shè)計軟件，其應用發(fā)展規(guī)律完全符合于現(xiàn)在的機械設(shè)計，軟件行業(yè)虛準要求其內(nèi)部向，有cad及CAD模塊可以廣泛地應用于在市場各個環(huán)節(jié)充分占領(lǐng)各個市場份額。所有的words設(shè)計軟件包含安全許可證28萬分。這也使得solidworks三維設(shè)計軟件培養(yǎng)了一批高質(zhì)量高素質(zhì)的專業(yè)公司。有許多大學及科技公司對其進行了二次開發(fā)，使得軟件完全符合其現(xiàn)在的發(fā)展生活需求以及結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域的高端需求。目前薩拉沃克斯是設(shè)計軟件，涵蓋了有國防食品，機車以及模具，電子醫(yī)療產(chǎn)業(yè)。以及醫(yī)療行業(yè)，電子信息技術(shù)行業(yè)日銷產(chǎn)品以及離散型制造和各級各種科研方向的領(lǐng)域有著廣泛的應用。為此本次。設(shè)計的AGV車輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計，我們選用了solidworks設(shè)計軟件進行了三維實體建模。通過對其三維空間的打造以及布零部件建模，可以良好的檢查其干涉部位，并及時對其進行修補完善優(yōu)化處理。其內(nèi)部具有較高自由度的設(shè)計。完全符合本次設(shè)計的仿真皮膚機器人的需求，以及對其運動學的分析。建立模型先對各個重要零部件進行設(shè)計，完成之后對其他零部件進行設(shè)計，最后進行裝配。圖5-1部件建模展示圖5-2部件建模展示圖5-3裝配體建模展示結(jié)論本設(shè)計是設(shè)計AGV車輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計，通過對相關(guān)部件的運動形式進行了詳細的分析。我們設(shè)計并分析了一些重要的組件。通過對國內(nèi)外AGV車輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計文獻資料的分析和對比，掌握了國內(nèi)外AGV車輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型，通過對國內(nèi)外AGV車輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計優(yōu)缺點的詳細對比來優(yōu)化本次課題所設(shè)計的對AGV車輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計的結(jié)構(gòu)設(shè)計轉(zhuǎn)眼間畢業(yè)設(shè)計就到了最后階段。在這幾個月的設(shè)計學習過程中我取得了很大的進步。在這個畢業(yè)設(shè)計,我收獲了很多,首先,對知識有了更深層次的了解,幾年的知識系統(tǒng)的回顧,和知識的圖書館使用培養(yǎng)獨立分析,我學會了如何更好地利用互聯(lián)網(wǎng)查找信息解決問題的能力,和使用的信息,但也讓我學會了如何與同學討論問題。這是我未來的工作，它很有幫助，在以后的工作中，我會繼續(xù)努力提高自己的水平。設(shè)計整套結(jié)構(gòu)的過程中。通過查閱了大量的文獻資料，了解了其工作原理以及結(jié)構(gòu)特性。對比了其結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點。最終選擇本次論文設(shè)計的方案。在設(shè)計整體結(jié)構(gòu)的過程中。我先后的對比了國內(nèi)外先進的該相似設(shè)備的結(jié)構(gòu)。并在其原有經(jīng)典結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化分析。當我們不懂的時候，你就不會做了，老師給我們的知識補充了;顯然，我們更像是一種知識的進入狀態(tài)，設(shè)計和畢業(yè)更注重自我訓練。畢業(yè)設(shè)計，持續(xù)了半年多的時間，我閱讀了大量的文獻，參考了大量的相關(guān)書籍;從沒有線索找到靈感，從不知道如何開始大膽嘗試，從老師到自己的獨立思考，最終完成了本課題的設(shè)計。我除了努力完成自己的工作,而且還通過老師的細心指導,老師總是在關(guān)鍵的時刻,及時監(jiān)督我們的工作,嚴格的要求我們,我們仔細檢查每個階段的任務,我要真誠地感謝我的老師。參考文獻[1]齊臣坤,趙現(xiàn)朝,張家奇.一種防碰撞的AGV智能搬運小車:,CN112660269A[P].2021.[2]許鑫,郭世勇,孫會忠,等.智能停車場AGV小車車架設(shè)計與優(yōu)化方法:,CN109753699A[P].201