圖書館AGV小車驅動機構設計畢業論文

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1、畢 業 論 文圖書館小車（AGV）驅動機構設計題目： 圖書館小車（AGV）驅動機構設計 作者： 專業： 機械制造及其自動化 學院： 機械與運載學院 學號： 指導老師： 論文提交日期： 摘 要跟著生產的智能化、電腦集成制造體系水平的逐漸成長以及柔性生產體系、智能化三維倉庫的大范圍使用，智能車簡稱AGV (Automatic Guided Vehicle)就是自動引導車成為關聯和調節離散型物流運輸系統并且讓它工作不間斷化的重要的智能化運輸裝卸技術，他的使用區域和技術水平達到了高速的發展。智能車是用微型控制器當做控制焦點、蓄電池為供能裝置、裝有非接觸引導裝置的無人駕駛自動 導引運載車，他的智能工作的

2、主要任務是導向前進、選取地方停車準確并且移交載荷。成為現代物流生產智能化的有用技術和柔性生產系統的重要設備，智能車得到了更加多方面的使用，對智能車的設計也擁有很重要的現實意義和理論意義。 此次論文包涵了 智能車在國內外的成長現狀和使用情況，在此基礎上，聯系畢業設計的課題 基本規定，其研究內容主要包括以下幾個方面 1. 本文論述了智能車系統的組成方式和路徑引導方式的指導原則，以及聯系課題的要求，采用“紅外制導系統的引導模式。 2. 講述了智能車身機械構造的設計，并按照小車的驅動形式和工作任務，重點對底盤、電 機、蓄電池等完成了設計和選則型號。 3.按照智能車系統的控制和工藝規定，明確了操控系統的

3、整體框架構造。硬件地方，采用合理的傳感器、單片機以及電機驅動裝置，對傳感檢測電路和單片機操控系統硬件電路完成了設計任務：軟件方面，采用模塊化的編程方式來實現系統的各種功能，并實現了單片機與 電機控制器之間的串口通信。 4. 在歸納全文的原則上，并對智能車的設計和研究提出了想法。關鍵詞：智能車；驅動控制電路；控制策略；行走策略；ABSTRACTWith the growing of Factory Automation, Computer Integrated Manufacture System and extensive application of Flexible Manufacture

4、 System、Automatic Warehouse, the application field and technical level of AGV which contact and adjust the discrete logistics system, make the mission continuous, has greatly enlarged and improved.AGV is the unmanned driver automatic guided vehicle which has its untouched guided equipment, its contr

5、ol center is the microcontroller and storage battery is driving power, its basic function of automatic action is guided driving, recognizing the address to stop precisely and remove the load. As the valid measure of contemporary logistics processing automation and the key equipment of flexible manuf

6、acture system, the AGV has already got more and more extensive application, so that the research on AGV has very important theory meaning and realistic meaning.The dissertation introduced the applications and developments of AGV at home and abroad. Combining with the request of this graduation proje

7、ct topic, we designed a whole infrared rays guided vehicle.The main work in this dissertation was arranged as follows:1. The constitution of AGV system, the path guided means and their principles were discussed. According to the requests of the topic, infrared rays guided method was used in the AGV

8、system.2. The design of AGV mechanical structure was introduced, in terms of driving manner and working requests, the type of the chassis, electrical motor and storage battery etc. was chosen and designed.3. According to the control and the craftwork requests of the AGVS, the total frame structure o

9、f control system was designed. About hardware, the right sensor, MCU and motor controller had been chosen, the sensing circuits and MCU controlling hard circuits was designed, about software, to achieve many system 4. functions, and to realize serial communication between the MCU and motor controlle

10、r, blocking programming method was employed.Key words: AGV; MCU; Drive and control circuit; Running string目錄：摘 要IABSTRACTII第1章 緒論11.1 AGV小車發展現狀研究11.2圖書館AGV小車發展21.3 本課題主要工作3第二章 圖書館AGV小車驅動機構設計及原理分析42.1 小車驅動機構設計與原理分析42.2 小車驅動機構零件選型7第三章 圖書館AGV小車驅動機構設計計算83.1 小車運動分析83.2 電機扭矩轉速分析93.3 傳動軸設計計算113.3.1 選擇蝸桿的傳動

11、類型113.3.2 選擇材料123.3.3 蝸桿傳動的受力分析123.3.4 按齒根彎曲疲勞強度進行設計143.3.5 蝸桿與蝸輪的主要參數與幾何尺寸153.3.6 熱平衡核算163.4 軸的設計163.4.1 前輪軸的設計163.4.2 后輪軸的設計19第四章 工程圖設計254.1裝配圖設計254.2 零件圖設計25第五章 結論與展望285.1 設計結論285.2研究展望28參考文獻290 第1章 緒論1.1 AGV小車發展現狀研究AGV(Automatic Guided Vehicle)自動探路小車是在上世紀中期流行起來的高科技運輸型機器人。AGV是如今制造業機器自動化運輸體系中的主要設備

12、之一，它是以電池為能源，配置有電磁或光學等高科技導航設備，可以單獨自動尋路，并通過計算機內部設備，完成無人 駕駛及作業的設備。曾經美國的福特公司1913年利用裝有底盤的帶軌道的車，大不列帝國1954年運用一種感應具有磁性并藏于地下的導向車以來，等1980年后全球具有AGV (Automated Guided Vehicles)大量最低十萬臺。最近些日子，高科技技能展示出迅速發展的趨向，內陸高科技三維庫房并且高科技柔性裝備配置線開始成長與大眾接受階段。此外，高科技庫房與生產車間之中，每個位置之間，運輸的每段線之間，AGV達到了無與倫比的重要地位，與以前的運輸輥道或傳送帶之間，AGV運送途徑擁有施

13、工容易、路線簡單，節省地方、靈活的運送、不剛性等好處。美國1913年福特制造商利用安裝配備底盤的的小車。美國20世紀中期布瑞特電子設計了全球首次選用地下藏線具有磁感的可根據此感帶動車的運動方向探索路線，它還可以說是一輛空駕駛的拉力車”。大約1970年，自動探尋車在西方使用于承重貨物這東西得到快速傳播并開始使用，并被 引入美國用于自動化倉儲系統和柔性裝配系統的物料運輸。1980年初，專研并建設出沖所謂有的導向系統和高科技。1990年后，自動探尋車逐漸從大企業到小企業慢慢滲入，使企業經濟越來越好，效率越來越高。智能車根據引導方式不同分區為：按照移載方式不同分為：側叉式移載、叉車式移載、推挽式移載、

14、輥道輸 送機式移載、升降臺式移載、機械手式移載固定路徑導引、自由路徑導引等。智能尋路車帶有著非剛性的操作體系、非剛性性配置體系、電腦建造體系、并以三維庫房而流行出去的。20世紀末日本把這時當成非剛性操作體系的開始，智能探路車的廣泛被使用的傳統經歷了不到19年。但是，其發展速度是非?？斓?。美洲國家比如通用在20世紀末才有運用智能探路車的傳統，智能探路車在之后幾年也又不出1000的數量，但是又過了幾年數量明顯增加到四千。有證據說明接近一半的智能尋路車正在制造的行業，智能尋路車不僅在日本的制造工業，而且在各個領域都發生了重要的利用。如今中國的智能車的技術和外國1990年差不多。根據操作水平的研究，有

15、開闊的發展空間，它在機械，車輛生產制造，飛機生產制造，家電，郵政物流，庫房等常常接觸到，搬運地下原料，常常在宇宙奧秘的探尋和海洋底層的研究，智能車有個很開闊的市場。智能車水平的前進的角度，重點按照國內的政策來調整路線；從容易車載模塊操控向巨大的CPU體系操控；從早先的段點定期通訊到高科技實時通訊等目標前進；從過時的場面管理到電腦管理；這方面以后的前景，關鍵是特別重點的加工制造，生產行業自動化生產，物料搬運，物品倉儲，商品配送等行業進步。AGV建造的一個重要方面是導航和控制，導航的意義就是防止走丟和與格擋物接觸勝利的達到目標因此，AGV擁有不凡的潛力. 智能車市場正極前進，一方面是高度高科技的上

16、層市場，另一方面是流通，辦公等領域的底層市場由我們為接點。 智能車現在往多導向形式，自動化前進，達成規劃的運輸設計，施展無人運輸車的長處，主要決定在導向體系。電磁轉向的方法是先開發AGV導引方式，目前最廣泛的應用，但由于電磁導向方法的缺陷出現在光學制導，導磁激光導向，定位和圖像傳感器的標簽化，各種方式引導充分體現了無人運輸系統高度靈活，高效，高可靠性，低成本和發展方向發展的積極智力的特點，使AGV技術達到新水平。 就智能車開展任務實用性處理考證時，越來越多的利用體系仿真方式，實際的仿真句子打算讓客戶操作起來更加容易，仿真的價格將越來越便宜，普通的模擬系統包括一個彩色輸入和顯示系統、仿真處理器和

17、仿真語言。1.2圖書館AGV小車發展 AGV體系以快速前行的機動車電子為后臺，包括了操控，模式認識，傳感器技術，電子，電氣，計算機，機械等多個學科，重點通過途徑判別，方向操控和車輛速度操控等作用構成，正常來說，AGV小車體系規定小車在白色的地面上，經過操控車的速度及角度，這輛車可以自動地沿著任意一套黑色的帶狀線引導。 AGV車隨著特別普遍的發展藍圖，在圖書館等辦公地方，他可以使里面的人減少工作的壓力，在圖書館，工作人員通過在智能顯示屏上選出打算達到的方位，AGV就可以主動的帶著要區分的圖書送到指定的書架邊上，并且用不上里面的人不停地運送，所以我寫出這個設計主要以在圖書館探尋路徑并運輸的AGV小

18、車。1.3 本課題主要工作（1） 設計小車的驅動機構、并分析其工作原理（2） 小車的工作載荷計算（3） 電機選型、扭矩、轉速計算 （4） 繪制驅動機構的裝配圖、各個零件的零件圖第二章 圖書館AGV小車驅動機構設計及原理分析 2.1 小車驅動機構設計與原理分析智能車正常使用輪式電機，擁有電力驅動車的特點。智能車可以在地上操控體系的集中驅使下，智能運輸物品，完成智能化的物品的運輸傳送。由于他擁有可操作性、自動化等特性，可以容易的在建體系，到達制造途中的非剛性運送的任務。相比以前的非智能化或半智能化的物品運送形式，智能車體系可以很容易減少了工作強度和不安全的因素，使生產速度大幅度上升，在機械、電子、

19、紡織、香煙、保健、食品、造紙等領域中能起到作用。西方的智能車體系策劃，使用程度較高，使用區域也比較普遍。內地的使用比較少很多，然而在各個領域的一起使勁下，內地的智能車體系的策劃程度和使用程度很快超越別的國家的領先程度。智能車體系由一個主機，一個通信系統、地面導航系統、充電系統、一個AGV和地面移動裝置，如圖所示2.1.1 圖2-1.1 AGV系統示意圖智能車普遍有車身、蓄電電池、充電裝置、驅動系統、轉向系統、準確停止配置、車載控制器、通信裝置、信息采樣子系統、移載裝置和車體方位計算子系統等構成。車身由車架和相應的機械和電氣部件組成，如齒輪箱、電機、車輪等。這是AGV的基本組成部分。車體可以根據

20、硬度和剛度上符合車體前進和變快時的條件，經常使用的鋼的材料件焊接組成，他的車體由1mm3mm的鋼材或鋁合金制造而成，車車架空間位置和驅動和轉向直接關系到較大零件（如電池）的重量，以利于機械結構的設計，減少車身重量，降低重量，有利于反傾銷。板上一般安裝移載配置、液壓體系、電控系統、按鍵、顯示屏等。車身的兩頭位置安置防危險的擋圈和超聲波傳感器。智能車一般運用24V或48V直流制造蓄電池為能源。電池應達到額定的安培小時值，一般應保證超過8h的工作需要，對兩班制的工作環境需要超過17h電源。電池充電可用于充電和全循環充電的方法。任意車免電池充電隨機充電，站在AGV備用錨和無時間限制隨時充電。全循環充電

21、需要智能車退出服務，并進入指定的電荷區，當電池電量降低到規定的范圍內，充電電池可以充電，這種電池正常進行4h不間斷充電，2h規范冷卻。一些智能車使用充電以上兩種方法的合并。供能操作是智能、手動和快速改變的提拉三種。這種驅動系統組成部分由輪子、減速器、制動器、電動機及速度調節器等。AGV驅動命令由計算機發出，驅動的速度與方向是兩個獨立的變量，它們分別由計算機控制。速度調整能夠運用多種方式，可以用脈寬調制或頻率改變控制等。智能車在往直線前行、轉彎和靠近停位點時要求多種的速度，直線前行速度最高一般達到lm/s，轉彎時為0.2m/s0.6m/s,靠近停位點時為0.lm/s。 智能車的方向操控是由引導體

22、系的位置數據經過轉向系統來完成的。智能車一般被設計幾種方式行駛：(1)僅僅可以前行;(2)可以前行或后退;(3)可以橫縱斜及回轉四個位置的行駛。自動化技術水平復雜的智能車都具有車載操控器，它好像機器人操控器，來對智能車達到監督控制的目的。操控裝置計算機經過通訊體系從地面站收到任務并傳達本身的情況。一般操控裝置能夠達到以下事情:非智能控制、安全設備開始、蓄電電池電量、轉向極限、制動器分離、前行照明、驅動和轉向馬達操控和充電器等。有的智能車擁有編程本領，許可智能車擺脫指定路線，朝向指定位置，達到目標后循開始的道路回到引導的地方上去。智能車的操控命令正常是由地上的操控制器(車外)傳出，智能車的狀況也

23、經過通訊體系運回地上的操控器。有兩種通訊系體系:連續形式和分散形式。不間斷通訊體系許可智能車在每個時候和相對地上操控器的每個地方利用射頻方式或利用在引導路線內的通信電纜接受發送信數據。如果使用無線電、紅外激光的通訊方式。分散式體系只不過在預訂的位置(通信點)如智能車停車站等，在指定的智能車與地上操控器之間供應通訊。正常來說，這類通訊是經過感覺或光學的知識來實達到的。分散通訊的一個主要問題就是:假設智能車在兩個通訊位置之間產生問題，智能車將沒法與地上操控站取得聯絡。如今大部分智能車體系都是運用分散式通訊方法，主要由于他的價位低廉的優點。智能車的安全體系不僅要完成對智能車的保護，也要完成對人，或對

24、其它地上裝置的保護。他的保證安全方式可總結為兩種:接觸式和非接觸式兩種防護體系。對無阻礙路線(沒有指定引導路線)型的智能車，而且進行車身位置的設計，它由車身位置算出子系統來完成。智能車的位置，不僅在整體位置和方向坐標，和車身左右輪的活動有著可能的關聯，因此可設計出智能車的位置。這個基本體系的作用是運用積分計算按照采樣數據，立即運算出車身位置x(t)，y(t)和(t) 。把運算的位置數據按照情況，經過串行通訊傳遞給車載控制裝置，并且再運用無線電通訊傳遞給地上監督控制系統，來完成對智能車的監督控制。地面監督控制系統還能夠運用這種通訊方式，對車身位置運算出子系統開始操作，如初始化、重新設置車身位置以

25、減少積累錯誤等。車輛車身承載力計算的基本輸入數據是車輪向前或向后的間隔，這是由驅動輪電機旋轉角的循環采樣得到的。智能車的引導形式包括兩種:(1)車外指定路線引導形式，在前行的路線上建立引導用的信息媒介物，智能車經過檢查出它的內容能夠引導，電磁導引、光導、磁導(又稱磁性導引)等。(2)自由路線(無固定路徑)引導形式，智能車上聚集著整體結構上的距離點，經過辨別車身之前場所，主動地決策前進路線，這種引導形式也叫車載編程軟件路線形式?？偨Y智能車的整體特征，還要結合這次畢業設計的詳細規定，明確這次智能車的設計規定:用最容易方式、最低的價格、盡量高效的實現設計要求。因此，機器人編隊控制基本思路：將紅外傳感

26、器的反射信號發送給單片機，通過單片機對反射信號的有無進行處理，同樣的超聲波傳感器也會向單片機發出信號，經過單片機對反應時間開始處理，聯系路線圖開始整體設計后傳出操控信息，操控信息經過操控電路擴大、傳出到電機對智能車運動進行控制。所有操控過程中不使用光電編碼器，開環控制不僅沒有電機轉動時候的數據傳達，全部數據都由傳感器傳入。邏輯圖如圖2-1.2所示。圖2-1.2 控制邏輯圖開環操控的好處是信息源少，要求研究的信息不太多，相比適合利用單片機當做操控裝置，但是問題點是因為數據源較少，就輸入數據未有改錯本領，只要源的錯誤將出現在狀態的錯誤。利用開環控制的前提就是要保證信息源的可實施性。因此明確機器人的

27、設計整體思路:導航經是紅外線傳感器，控制器是單片機，差動式電機完成轉彎，按照設定好的路徑，完成智能車定位導航設計的形式并用最容易的設備、很少的機械器件達到比賽的目標。需要部件如下表所列。 表2-1.1 所需部件名稱數量超聲波傳感器1紅外傳感器4車體1直流電動機2蓄電池2電源穩壓模塊1控制電路1單片機12.2 小車驅動機構零件選型東方馬達BLH5100K-100FR電機、 4-3WNY55波沃萬向輪 第三章 圖書館AGV小車驅動機構設計計算 3.1 小車運動分析輪機結構移動設計是在車輪驅動速度情況下，明確汽車車身的運動速度和旋轉時候的角速度。智能車的馬達系統和導向系統是相互關聯的，并且都跟選用哪

28、種類型的智能車底盤的構造方式相關。我設計的智能車運用底盤帶有四輪、兩主動后輪差速驅動/導向。兩主動輪分別由兩個直流伺服電動機驅動，通過控制電機電壓可以控制車輪的轉速。運用兩個輪子的速度差能夠完成轉彎。外引導水平。以下就智能車的轉彎驅動結構運動作基本分析：本設計還帶有一制動器，一旦必要緊急停車時，按下制動器的開關來控制車輪。導向系統采用紅外線裝置。智能車在拐彎時的狀況：智能車以恒定速度勻速轉彎；兩主動輪之間的間隔長度為D；小車兩主動輪中心（假設小車質量分布均勻）與轉彎圓心的距離即轉彎半徑為R；車輪半徑為r；兩輪的轉速分別為N1、N2；車重為G；小車與行駛路面的摩擦系數為。則有：整個體系中，V為1

29、米每秒；小車自重G為150千克；選取摩擦系數為0.2；R為1000毫米圖2.3 小車運動分析293.2 電機扭矩轉速分析伺服電動機的主要參數是功率(KW)。采用伺服電動機并不根據功率，主要還要根據以下三個基本指標選擇。動力參數：智能車前行的速度為100mm/s，輪子的轉速為 （2.1）電機的轉速 選擇蝸輪-蝸桿的減速比i=62 （2.2）AGV小車的受力情況的設計如圖2.3所示： 圖3.3 車輪受力簡圖小車車架自重為P （2.3）小車的載荷為G （2.4）選用三維坐標系如圖所示3.3，寫出平衡等式因為前輪和后輪關于Y軸對稱，所以 ， ， （2.5） ， （2.6）解得 2個驅動后輪的受力分析正

30、如3.4所示：滾動摩擦阻力偶力矩的數值在零與最大值之間，即 （2.7） （2.8）為其中滾動摩尼系數，通過表5-2，為210左右，所以可選取6mm 牽引力F為 （2.9） 圖3.4 后輪受力 圖3.5 前輪受力摩擦系數 牽引力 F N 重物的重力 W N滾子的直徑 D mm 傳遞的效率 傳動裝置的減速比 1/G（1） 求換算到電機軸上的負荷力矩（） （2.10）取=0.7, =157.66, =0.15（2） 求換算到電機軸上的負荷慣性（） （2.11）其中 為車輪的轉動慣量；為蝸桿的轉動慣量；為蝸輪的轉動慣量；為蝸輪軸的轉動慣量。（3） 電機的選定根據額定轉矩和慣量匹配條件，選擇直流伺服電動

31、機。電機型號及參數：東方馬達BLH5100K-100FR電機 60mm 石墨電刷 80W JM = 1290gcm2匹配條件為 （2.12）即 慣量 （2.13）其中為伺服電動機轉子慣量 故電機滿足要求。（4）快移時的加速性能當自動導引車進行工件時，最大的空載加速度發生扭矩，而對伺服電機最大速度的步進指令加快。這個最大空載加速轉矩就是伺服電動機的最大輸出轉矩。 （2.14）加速時間 （2.15）其中，機械時間常數3.3 傳動軸設計計算3.3.1 選擇蝸桿的傳動類型通過GB/T 10085-1988的查選，選用漸開線蝸桿(ZI)。3.3.2 選擇材料蝸桿要求表面硬度和耐磨性較高，故選用材料40C

32、r。蝸輪由灰鑄鐵HT200生產，選用金屬模具鑄造。3.3.3 蝸桿傳動的受力分析明確作用在蝸輪上的扭矩為T2 Z選取為1，所以選取工作效率=0.7,則所以 （2.18）圖3.7 蝸輪-蝸桿受力分析圖3.8 蝸輪零件圖圖3.9 蝸桿軸零件圖圖3.10 蝸輪軸零件圖各力的大小計算為 （2.19） （2.20） （2.21）3.3.4 按齒根彎曲疲勞強度進行設計按照漸開線蝸桿傳動的設計原則，根據齒根彎曲疲勞強度完成設計。蝸輪輪齒由于彎曲強度不夠而發生失效的情況，大多數產生在蝸輪齒數較多或漸開線傳動中。彎曲疲勞強度條件設計的公式為 （2.22）確定載荷系數K因為工作載荷基本穩定，所以要選用載荷分布不均

33、系數K=1，由表11-15選取使用系數KA=1.15。因為轉速不高，沖擊不算大，可以選取動載系數KV=1.1,則 （2.23）由表11-8得，蝸輪的基本許用彎曲應力F=48MPa 假設 31048，蝸輪的當量齒數 （2.24）由于，從圖11-19中可以查得齒形系數 螺旋角系數 （2.25） 由表11-2得 中心距a=50mm 模數m=1.25mm 分度圓直徑 蝸桿頭數 直徑系數17.92 分度圓導程角=31138 蝸輪齒數 變位系數3.3.5 蝸桿與蝸輪的主要參數與幾何尺寸(1) 蝸桿軸向齒距 （2.26）齒頂圓直徑 （2.27）齒根圓直徑 （2.28）蝸桿軸向齒厚 （2.29）(2) 蝸輪傳

34、動比 （2.30）蝸輪分度圓直徑 （2.31）蝸輪喉圓直徑 （2.32）蝸輪齒根圓直徑 （2.33）蝸輪咽喉母圓半徑 （2.34）3.3.6 熱平衡核算由于該蝸輪-蝸桿傳動是漸開線傳動，蝸輪-蝸桿產生的熱傳遞到空氣中，故無須熱平衡計算。3.4 軸的設計3.4.1 前輪軸的設計前輪軸只承受彎矩而不承受扭矩，故屬于心軸。 圖3.11 前輪軸結構圖3.12 前輪軸零件圖（1）求作用在軸上的力agv小車的前輪承受力的作用，受力分析如圖2-9a所示。 （2）軸的結構設計（a）擬定軸上零件的裝配方案設計的任務是：滾動軸承、右輪輻板、左輪輻板螺母、套筒、采用彈性擋圈、順次從軸的右端向左安裝，左端只裝有軸用彈

35、性擋圈和滾動軸承。因此就軸的每個部分的粗細結構作了基本設計。（b）按照軸向位置的規定明確軸的每個部分直徑與長度初步選擇滾動軸承。自動引導小車前輪軸只受彎矩的作用，重點承載徑向力所以軸向力大小較小，所以采用單排深溝球軸承。因為軸承零件表中初步選用單排深溝球軸承6004，他的尺寸為dDT=204212（立方毫米）,所以d=d3=d4=20mm。滾動軸承右端選用軸肩方式來軸向定位。通過表格上可得6004型軸承的位置軸肩高度h=2.5mm，所以選取d4=25mm。在左、右輪段處的軸段4的直徑選取為d4=30mm;左端的輪輻運用軸肩定位方式，螺母的右端使用夾緊輪輻裝置。得到輪輻為34毫米寬度，目的使螺母

36、端面可以緊緊地地緊壓兩邊的輪輻，這個軸段應該稍微短于輪輻寬度，所以選用d4=32mm。兩邊輪輻的左半部分使用軸肩定位，軸肩高度選取h=3mm，所以軸環處的直徑d5=36mm。軸環寬度b大于等于1.4，選用5mm。軸用彈性擋圈為標準件。選取是GB 894.1-86 20，他的尺寸是d0=20mm,所以d2=d=19mm ,l2=l=1.1mm ,l3=13-1.1所以選用11.9。別的尺寸按照前輪軸上對于左右輪輻結合面基本對稱能夠隨意來定尺寸，明確了軸上的每段直徑和長度如圖所示2.8（c）軸上零件的周向定位兩邊的輪輻與軸的周向定位采取平鍵的方式聯接。通過d4由表查得平鍵截面的面積bh=56平方毫

37、米GB/T 1095-1979),，長為28mm(基本鍵長參照GB/T 1096-1979),并且為了確保兩邊輪輻與軸配合有很好的對中性，所以采取左右輪輻與軸的配合是H7/n6。滾動軸承與軸的周向定位是借過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為j7。（d）確定軸上圓角和倒角尺寸定軸端倒角是145，每個軸肩處的圓角半徑定為R1。（3）求軸上的載荷最開始按照軸的設計圖作出軸的受力分析圖。按照軸的受力分析圖作出軸的扭矩圖圖3.13 前輪軸的載荷分析圖 （4）按彎曲應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面強度。最大負彎矩在截面C上，。對截面C進行強度校核，由公式 （2.35）由表

38、15-1得，45鋼 調質 由表15-4得， （2.36） 因此該軸滿足強度要求，故安全。3.4.2 后輪軸的設計后輪軸在運行中不僅承受扭矩而且承受彎矩，所以叫做轉軸。圖3.14 后輪軸結構圖3.15 后輪軸零件圖（1）求后輪軸上的功率、轉速和轉矩取蝸輪-蝸桿傳動的效率=0.7,則 （2.37） （2）作用在蝸輪上的力 （3）初步確定軸的最小直徑最開始按照式子（15-2大約設計最小軸的直徑。軸的材料選用45號鋼，表面做調質處理。根據表15-3，取=115，于是得 （2.38）最小的后輪軸直徑是安在輻輪軸處的直徑。因為輻輪與軸運用鍵的方式聯結，所以d4為26mm。（4）軸的結構設計（a）設定軸上零

39、件的按裝配合設計裝配方案是：蝸輪、套筒、深溝球軸承、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、內輪輻、軸端擋圈從右端向左安裝。（b）按照軸向定位的規定明確軸的每段長度和直徑開始采用滾動軸承。由于軸承不僅受有徑向力和而且還受軸向力，所以采用單列深溝球軸承。單列深溝球軸承6206型號，他的尺寸為DTd=62mm16mm30mm，所以d=d=d=30mm。位于右端滾動軸承采取軸肩進行軸向定位方式。根據機械手冊查到6206號軸承的軸肩定位高度h=3mm,所以，選用d=36mm。軸用彈性擋圈為標準件。選取規格為GB 894.1-86 30,他的長度為d0=30mm，推出l=1.7mm

40、，d=28.6mm。選用裝置在輪輻處的軸段6的直徑d=26mm。輪輻的寬度是27mm,目的讓軸端擋圈可以緊緊地地壓緊輪輻，這個軸段應稍微比輪輻的寬度短，所以選用。其他的尺寸可以按照零件的構造能隨意選用。明確了軸上每段長度和直徑，如圖2.10所示。（c）軸上零件的周向定位蝸輪與軸的周向定位采用平鍵聯接。按由手冊查得平鍵截面bh=8mm7mm,鍵槽長為25mm。輪輻與軸的配合為H8/h7。（d）確定軸上圓角和倒角尺寸選用軸端倒角定為145，每個軸肩處的圓角半徑是。（5）求軸上的載荷后輪軸上的受力分析2.11a。L1=L2=27.5mm L3=41mm(a) 在水平面上后輪軸的受力簡圖為2.11b。

41、由靜力平衡方程求出支座A、B的支反力 三個集中力作用的截面上的彎矩分別為圖3.16 后輪軸的載荷分析圖(b) 后輪軸在垂直面上的受力簡圖分析2.11c。由靜力平衡方程求出支座A、B的支反力 （2.39） ， （2.40） =-127.87 ， （2.41） =220.8-157.66+127.87 =190.01N在段中，將截面左邊外力向截面簡化，得 (2.42)在段中，相同把截面受到左邊外力向截面處簡化方程，得 (2.43) =190.0127.5+190.01X2-220.8X2+2030.5 =7283.275-29.79X2在段中，同樣將截面右邊外力向截面簡化，得 (2.44) 計算A

42、、B、C、D截面的總彎矩M(2.45) (2.46)后輪軸上的轉矩 （6）按彎扭合成應力校核軸的強度開始校核時，一般僅僅核對軸上危險截面D的強度。也就是承受最大彎矩和扭矩的截面由式（15-5）得 (2.47)其中，為折合系數，取=0.6 為軸的抗彎截面系數，由表15-4得 軸的材料選用是45號鋼，表面做調質處理，通過表15-1得到-1=60MPa 因此，故安全。第四章 工程圖設計4.1裝配圖設計4.2 零件圖設計 車底座的零件圖如圖4-2-1 圖4-2-1后輪軸如圖4-2-2 安裝薄板如圖第五章 結論與展望5.1 設計結論本文憑畢業設計所給題目為原則，對智能車操控系統部分的設計完成了整體的分析

43、。并結合機械部分的設計，完成一個完整的AGV小車。 文章重點達到了以下幾方面的任務: (1)小車的總體結構設計。 (2)設計了以MCS-51為核心的控制系統的硬件電路，傳感檢測電路及電機驅動電路。 (3)結合伺服驅動系統的順序編程功能實現了單片機與伺服驅動器之間的串口通訊，提高了程序執行的效率。 (4)聯系機械和控制部分，構造了一個完整的智能車的設計。5.2研究展望 在本文設計工作的基礎上，本人認為以下幾個方面有待進一步的研究: (1)結合控制理論，進一步研究小車的運動控制及其控制策略的問題，以提高對AGV小車的控制精度 (2)研究關于無線通訊的基本理論，結合現在先進的通訊技術，實現上位機無線

44、監控AGV小車，并實時與小車通訊的功能 (4)進一步研究AGV小車主動避障的理論和方法，完善小車在遇到障礙物的情況下，繞過障礙物繼續按預設的路徑行走的策略參考文獻1唐文偉.AGV在物流領域中的應用前景分析.北京:物流技術2001.3.2汪達開.AGV控制系統.北京:機械工業自動化，1997.3, 3638.3Seo, Yoonho; Egbelu, Pius J. Integrated manufacturing planning for an AGV-based FMS.International 3ournal of Production Economics Volume: 60-61,

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47、上?？茖W技術出版社，20 00. 16 譚建成電機控制專用集成電路M北京：機械工業出版社，199917 朱曉春數控技術M北京：機械工業出版社，2001.518洪家娣，李明，黃興元機械設計指導M南昌：江西高校出版社，2001.19邁克普瑞德科機器人控制器與程序設計M北京：科學出版社，200420 吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊M.北京：高等教育出版社，200621 王小波. AGVS系統技術應用J. 北京：物流技術，199722 馮星華. AGV及其控制系統研制電子機械工程J. 200123 儲江偉.郭克友.自動導向車導向技術分析與評價J.起重運輸機械.200224 王榮本，馮炎等.一種視覺導航的實用型AGV設計N.機械工程學報.2002