毕业论文：AGV小车的设计与研究

I西安种枝大学本人郑重声明：所呈交的学位论文(设计说明书)是我个人在导师指导下进行的研究(设计)工作及其取得的研究(设计)成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文(设计说明书)中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究(设计)成果，也不包含本人或其他人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究(设计)所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：在校期间所做论文(设计)工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文(设计说明书)被查阅和借阅；学校可以公布本学位论文(设计说明书)的全部或部分内容并将有关内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适用本声明。Ⅱ专业：车辆工程磁或激光等导向装置引导并沿程序设定路径运行完成作业的无人驾驶自动小车，伺服驱动。它为现代制造业、现代物流提供了一种高度柔性化和自动化的运输方式。本文介绍了运用了最为简单的构造模式，仿真汽车的驱动结构，加以简化，后轮由伺服电机、齿轮传动系统来驱动。前轮由伺服电机驱动，以实现转向。本设计主要进行ISubject:AGVVehicleDesignandRAutomaticGuidedVehicleAGVname(AutomaticGuidedVehiele),itisguideandsetthepathrunningalongoftheunmannedvehicle,servodrives.Formodernmanufacturing,modernlogisticstoprovideahighlyflexibleandautomatedmodfftheAGVvehicletoapplytomoreareas,AGVfurtherpromotion.shift.AGVdesignmainlythedesignofmechanicalpartsofthecar.Keywords:AGV;linkage;magneticori 61.1论文研究的背景及意义 61.2自动导引小车的定义及特点 1.3自动导引小车的发展简史 21.4自动导引小车的应用现状 3 5 5 51.6本章小结 52.AGV系统结构设计以及动力学建模型 6 6 6 8 2.3本章小结 3.AGV中机械部分主要零件的选取 3.1伺服驱动电动机的选取及其参数 V 3.2伺服电机及其控制 3.3轴的设计及其参数的计算 3.4齿轮的设计和选取 3.5本章小结 4.结论与展望 4.1结论 4.2展望 参考文献 其发展简史、应用现状和前景，并分析目前自动导引小车的主要引导方式、关键技术，1.1论文研究的背景及意义21世纪制造业将进入一个新阶段，敏捷制造将成为企业的主导模式。能否抓住市场机遇开发出新产品将是企业赢得竞争的主要手段。要减小生产成本对生产批量的依赖，就要发展敏捷制造装备。繁重制造装各的可编程、可重组和快速响应能力使得在进行小批量生产时，可实现接近中、大批量生产的效率。由于机器人具有自主规划、可编程、可协调作业和基于传感器控制等特点，它将成为可重组的敏捷制造生要组成部分，为传统制造企业向敏捷制造企业跨越发展提供重要的技术支持。自动导向系统中的重要设备，主要用来储运各类物料，为系统柔性化、集成化、高效运行提供了沿任意路径自由运行仍是一个有待解决的技术难题。由附加设备决定，而且当车间的布局变化后，只要及时改变规划系统的软件参数即可满资料显示：在产品生产的整个过程中，仅仅有5%的时间是用于加工和制造，剩余的的10%,且这一比例还在不断下降，而储存、运输所占的费用却占生产成本的40%.因此，目前世界各工业强国普遍把改造物流结构、降低物流成本作为企业在竞争中取胜的重要1措施，为适应现代生产的需要，物流正在向着现代化的方向发展。自动导引小车AGV适应性好、柔性程度高、可靠性好、可实现生产和搬运功能的集成化和自动化，在各国的许多行业都得到广泛的应用。从使用形式来看，大都采用属于固定路径导向范畴的电磁导引AGV,无固定路径自主导向的AGV由于诸多问题未能完全解决，还没有达到实用。因此进行自山路径导向式AGV的研究，不仅对敏捷物流设备的研制和应用有现实的工程意义，而且对移动机器人路径规划有重要的理论意义。1.2自动导引小车的定义及特点引路径行驶，具有小车编程与停车选择装置、安全保护以及各种移载功能的运输小车。的交通管制下有条不紊地运行，并通过物流系统软件而集成于整个工厂的生产监控与管(1)AGV可十分方便地与其它物流系统实现自动连接，如AS/RS(通过出从库台)、各种缓冲站、自动积放链、升降机和机器人等；实现在工作站之间对物料进行跟踪；对输送进行确认；按计划输送物料并有执行检查记录：与生产线和库存管理系统进行在线连接以向工厂管理系统提供实时信息。行大量的报表土作，因而显著提高劳动生产率。另外，非直接劳动力如物料仓库会计员、发料员以及运货车调度员的工作的减少甚至完全取消又进一步减低了成本。不易与加工设备和其他障碍物碰撞。(4)绝大多数AGV的使用者均证明，2到3年从经济上均能收回AGV的投资成本。(5)AGV通过安装在地面之下的电缆或其他不构成障碍的地面导引物，其通道必要时21.3自动导引小车的发展简史世界上第一台AGV是由美国Barrett电子公司于20世纪50年代开发成功的，它是一种牵引式小车系统，小车跟随一条钢丝索导引的路径行驶，并具有一个以真空管技术为基础的控制器。到了60年代和70年代初，除Barrett公司以外，Webb和Clark公司欧洲的主要制造厂家有Schindler-Digitron,Wagner,HJC,ACS,BT,CFC,FATA,Saxby,Denford和Bleehert等。70年代中期，欧洲约装备了520个AGV系统，共有4800台小车，1985年发展到10000台左右，为美、欧、日之首。其应用领域分布为：汽车工业(57峋，柔性制造系统FMS(8)和柔性装配系统FAS(44%),欧洲的AGV技术80年代初通过在美国的欧洲公司以许可证与合资经营的方式转移到美国。芝加哥的分发中心从欧洲引进物料自动输送和跟踪.1984年，通用汽车公司成为AGV的最大用户，1986年己达1407台(包括牵引式小车。叉车小车和单元装载小车),1987年又新增加1662台。美国各公司(可联网于FMS或CIMS),运输量更人，移载时间更短，具有在线充电功能，以便24小时运行，小车和控制器可靠性更高。此时美国的AGV生产厂商从23家(1983年)骤增至74家(1985年)。日本的第一家AGV工厂于1966年由一家运输设备供应厂与美国的Webb公田)公司等。到1986年，日本累计安装了2312个AGVs,拥有5032台AGV。国科学院沈阳自动化所、人连组合机床研究所、清华大学、国防科技大学和华东工学院3都在进行不同类型的AGV的研制并小批量投入生产。1975年北京起重运输机械研究所完成我国第一台电磁导引定点通信的AGV,1989年北京邮政科学研究规划院完成我国第一达23台(截止于1996年)。沈阳自动化所在AGV技术方面己取得了多项研究开发成果和专利，解决了AGV车体设计、控制、导航和高度管理等一系列关键技术问题，形成了装配型AGV和搬运型AGV两大系列产品，成为国内唯一能够提供自主品牌AGV产品的单位。其产品性能国内领先，达到国际先进水平，井于19%年度将搬运型AGV系统技术出口韩国三星公司，实现了高技术出口。沈阳自动化所为沈阳金杯汽车厂生产了六台AGV,用于装配线上，可以说是汽车土_业中用得较成功的AGV。以上的AGV均为固定路径导引方式。清华大学独立研制的“自由路径自动导向AGV’属无固定路径导引的类型，在路径跟踪研究方面具有较高的水平。我国越来越多的工厂，科研机构已采用AGV为汽车装配、邮政报刊分拣输送、大型军械仓库、自动化仓储系统服务。如：上海金山化工厂、华宝空调器厂、哈尔滨飞机制造厂、上海新车站邮政枢纽等，所采用的AGV既有国外引进也有国产系统，是伴随着柔性装配系统、计算机集成制造系统以及白动化立体仓库产业发展起来的，是物流系统中革命性的换代产品。作为一种高效物流输送设备和工厂自动化的理想手段，随着经济的发展，在我国AGV的应用领域必将越来越大。由于AGV具有机能集中、地上系统简单、施工和系统构成容易等优点，因此，广泛地应用在机械加工、汽车制造、港口货运、电子产品装配、造纸、发电厂、电子行业的超净车间等诸多行业。其运行速度可达到百米/分钟，运输能力可以从几千克到儿十吨。中被认为是最有效的物料运输设备。随着电子和控制技术的发展，AGV的技术也在价、自由度更高、超大型化和微型化方向发展。其应用领域也在不断扩展。这种十儿年4前只是用作工厂内的物流输送设各，现在己经不仅仅局限于工厂之内，己成功地应用到办公室、饭店、医院和超级市场等诸多部门，并且取得了很好的效果。业中主要用于物料分发、装配和加工制造二个方面[411。其中装配作业中AGV用量最大，而汽车工业又是AGV的应用大户。美国通用汽车公司90%的AGV用于汽车装配线，西欧各国用于汽车装配的AGV占整个AGV数量的57Yo。物料分发主要是指生产工序间的物料移送和仓库作业中的物料移送。随着电子工业的进一步发展，电子工业中AGV的使用极具市场潜力。其原因在于消费者需求的变化日益加快，生产系统必须适应市场的变化要求，其中FMS(柔性制造系统)即为以灵活的生产方式适应市场变化的制造方式，对于FMS来说，各加工单元之间的中(小)批量元器件的送发效率要求极高，而AGV能提供柔性最好承载量人，通常为2.22-4.5t,最大者可达6.3t。配各了功率较大的移藏装置也是这类AGV的特点。在AGV上配备大型机器人用以对大型金属构件进行喷漆(如屹机骨架的喷漆)是诊部自动运送到中央化验室；把药物、医疗用品、食品、衣着用品从中央物料管理中心输送到医院的各个部门。邮政部门也广泛采用AGV,如将邮件进台区的邮件输送到处理区，将处理区的邮件输送到邮件出台区。为了加大运输量，使用了牵引式AGV系统，一次可以牵引多台邮件车。大型的办公大楼也开始安装AGV系统，用以运送邮件、电文和包裹使机器人可在更大范围内自动完成作业，如在AGV上配各机器人用于光整水泥地面。在具有核辐射危险的地方，常使用AGV机器人用于核材料的搬运。51.5AGV的关键技术及本论文的研究内容1.5.1自动导引小车的关键技术为使自动导弓}小车成功地完成一项任务，最主要的是如何使小车在复杂的环境中以较小的代价到达目的地。这就涉及到如下几个问题的解决，即：(1)如何从环境中得到自动导引小车周围的障碍物信息及其它相关信息；(2)如何根据内部及外部传感器来回答小车当前处于环境中的什么位置；(3)如何根据小车的当前位置和当前信息确定行动策略；(4)如何产生合适的驱动信号使小车运动在预定的轨迹上。这四个问题的解决对于在实时环境中运动的小乍来说是缺一不可的，与此相对应的技术即为传感器技术、自定位技术、规划决策技术和运动控制技术。(I)激光导引AGV模型的总体结构设计；本章介绍了本论文研究的重要意义，综述了自动导引小车的基本概念、组成及其它的发展简史和应用现状和前景，并分析目前自动导引小车的主要引导方式、关键技术，在此基础上提出了本论文的研究内容。激光导引具有精度高、柔性好的特点，本论文研究中用其来实现AGV的引导。62.AGV系统结构设计以及动力学建模型内容提要：设计了一辆前后轮分独立驱动的小车，后轮用步进电机驱动，实现动力源，2.1AGV系统结构设置电机带动齿轮传动，给与合适的动力源。前轮有电机带动直推轴焊接横轴来实现转向。1.蓄电池组2.伺服交流电动机3.激光扫描仪4.车载控制器5.无线通讯装置6.伺服交流电动机7.减速器8.驱动车轮由于采用了两轮独立驱动差速转动的方式，因此两个驱动车轮的速度的同步性成，成为车辆稳定运行的一个重要指标。鉴于此，齿轮减速结构与车轮通过柔性连轴器来连2.2AGV小车的动力学建模自从AGV问世以来，人们在自动导引车的控制过程中一般满足于基于运动学的控7体动力学模型，可以得到直接的电机输入与行走、导向车轮转速的非线性的耦合关系，将对指导车体机械结构设计、路径规划以及合理的路径跟踪控制规律设计有重要而且深由于AGV在实际问题中有较严格地面要求的环境中运动，车速较低，限定了加速度的问题，而不会发生明显的车体“上跳”运动的现象出现，故可以在二维空间来研究其动力学模型。现以我以后轮为电机带动齿轮来实现动力驱动的方式传达力矩，前轮则通信装置、信息采样子系统、超声探障保护子系统、移载装置和车体方位计算子系统等控。控制器计算机通过通信系统从地面站接受指令并报告自己的状态。通常监控器可完驶向某个示教地点，完成任务后路原道返问到导引路径上来车体部分：包括车架、蓄电池、驱动电机、转向电机和齿轮减速机构等，车体受到自车体给于的外力。其中这部分力包括自身的支撑反力和电机产生的等效驱动力矩等。前轴和连轴：起到支撑作用，同时车轮和竖轴是同轴的，前轮的转动有地面给于的8图2.2车体受力图车体受力的示意图见图2.2。图中L、A为驱动左后轮、和驱动右后轮与车体的连接处。图中的R、B为导向左前轮和导向又前轮与车架连接处的垂直点。车体在L、R、A、和B处分别是受到图示沿X、Y方向的阻力和沿Z方向的扭矩。C则为车体的重心，通过的速度和Z向的角速度。在经过了上述的假设的基础之上，我们不难可以得到车体动力学方程如下：m,…Fgy+Fiy+Fyj¹-Mg-M-Fb₁-FyC上面式子中m.和j。分别为车体质心的质量和转动惯量。车体的前轮A、B处的运动方程为9车体L和R处运动的方程为：2.2.2驱动后轮的运动建模左后轮动力学方程为Jx¹Mg-F₇R₂-MJ\-MJny\J¹…上述各式中，有关物理量的具体意义同对左后轮的说明类似，这里就不做过多说明速度和加速度均较小的原因，轮子的侧滑阻力很大，假设其中的Vx=Vx=0。这样看来车体将以位于左右轮轴线上的某一点M为瞬时速度中心，以角速度w转动，我们根据所了解的知识，我们不难看出一点，通过左右轮转动计算，根据下图2.4所示：LVRY将以上的2个式子带入(2.14),(2.18)中可以看到将vx=vx=0代入式子(2.12)和式子(2将vx=vx=0式子(2.14)和式子(2.15)可改写成式子(2.4)至式子(2.11)变为为了能够更好的取得车体整体的动力学模型，根据AGV的实际情况作出如下的简化：(1)左右前轮和轴是一体的，再前行或后退的同时不打滑，只看做是纯滚动，则有：(2)车体设计左右是对称的，则有：(3)左轮的直径及其质量和右轮(4)前轮左右也是一致的和后轮的大小重量以及有些不受力或比较想的部分我们可以忽略不计其的转动惯量，即：M₀=Mo=M₁=M,Jo=Jc=Jgx=J=JFFJ在上述简化后的基础上，联立前述车体、左右驱动后轮的动力方程可以得到车体整体的动力学方程。该动力学方程中可以表示为左、右轮所受的动力M₂、M。和左、右轮转动的角速度w,、wg之间的关系。任何一种导引方法的实现最终都归结为路径跟踪控制的问题上。对于固定路径型的AGV由于具有体现路径的导引媒介物，通过传感器就可直接获得车体对路径的横向偏差和车体方向偏差，以这种偏差作为误差信号通过车体动力学直接对车体进行跟踪控制。但是对于自由路径型AGV,车体对路径之偏差量的获取就要困难得多，以车体方位推算导向的自由路径AGV为例，其方位和对于路径的偏差是通过对车轮转动角度积分计算而获得，其要实现需较大的计算量和通信量。作为一种较好的解决办法是差速驱动的自由路径控制。其路径可简化为一系列直线段和圆弧段的组合。只要保证左右轮的转动角速度满足给定的比例关系(即同步误差为零),AGV就能跟踪这种具有恒定半径(直线和圆弧)的路径。车体动力学方程是实现差速驱动的理论基础之一，结合模糊控制方法，可以实现差速驱动路径跟踪过程。2.3本章小结动力学方程能够帮助AGV的建模、车体结构、刚度设计和路径跟踪控制提供理论依据的基础。本章主要介绍了所设计及其制作的一辆有电机带动齿轮差动驱动后轮，前轮有电机直接控制实现转向的的四轮AGV小车，并建立了所需要的运动学方程。3.AGV中机械部分主要零件的选取说有私服驱动电动机的选取、控制转向的电动机的选取，传动齿轮的选取等。介绍其选3.1伺服驱动电动机的选取及其参数伺服驱动电动机是用来控制后轮驱动行进的原动力机构，是支持和为整个车体提供在这次电机部分的选取中，结合老师的指导及其研究找个了下面这个较为合适的私服电动机作为后轮的驱动电机。其外观如图3.1。图3.1伺服电机外观图的重物也不是很大，大概再10斤到50斤左右的工件，所以为了节省原材料和不必要的能源浪费，所以电动机的选取尤为重要，此次我选取了额定功率为1.5KW的电机足以保证给车体提供驱动动力及其达到不必要的浪费。选取的驱动电机为ACH-13150A 所以选取的两个电机则均为方形；边长为260MM,圆柱形；外径为φ130电机额定转速：1500rpm外形：方形边长为142MM,圆柱形，外径为中61电机额定转速：3000rpm3.1.1电机的结构图及其主要参数的选取选取的ACH-13150A(1500W)交流私服电动机的结构示意图如图3.3。图3.3伺服电机结构示意图选取的JSF60-40-30-DF-1000交流私服电动机的结构示意图如图3.4。图3.4伺服电机示意图驱动电机其主要参数如表3-1。表3-1伺服电机参数表型号额定功率(KW)12相数、线电压(V)3相220V额定转速(rpm)最高转速(rpm)最高机械转速(rpm)额定转矩(N.m)最大转矩(N.m)额定线电流(A)3转子惯性(Kg.cm²)电机L5555外型尺寸9999光轴或键连结，如采用键连接，则键尺寸为T88888888转子位置反馈：2500线、5000线光学编码器、旋转变压器可选制动器：带制动电机3.1.2伺服电机的选取过程Na=η⁴·n²·N³·n₄式中：7、7₂、7₃、74分别为轴承、齿轮传动、联轴器和轮轴的传动效率。取=0.98(滚动轴承),72=0.97(不包括轴承效率),73=0.99(联轴器),74=0.96,则7a=0.98⁴×0.97²×0.99²×0.96=0.82所以B)确定电动机的转速二级圆柱齿轮减速器传动比i=12.5~20,则总的传动比合理范围为a=12.5~20,故电动机转速的可选范围为：n=ian=(12.5～20)×73.49=918~1469F——搬运车的运行阻力，N;v——搬运车轮的线速度，m/s。(已经确定搬运小车运行速度大约为30m/min,通过运算转换的0.5m/s)综合考虑上述得出的结论：选择表3-1中130L_M10NS中额定功率为1.5KW的交流伺服电机为此次设计的驱动电机。(C)根据电动机和减速器的结构尺寸选择出联轴器和键。根据计算转矩、最小轴径、轴的转速，查标准GB5014-85或手册，选用弹性柱销联减速器输入端的键：b×L×h=8×33×6;减速器输出端的键：b×L×h=8×32×9;3.1.3减速器的使用范围及选取(1)适用范围外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮减速器，可用于冶金、矿山、起重运输、水泥、建筑、化工、纺织、轻工等行业。减速器高速轴转速不大于1500r/min;减速器齿轮传动圆周速度不大于20m/s;减速器工作环境温度为-40~45℃,低于0℃时，起动前润滑油应预热。代表硬齿面)(2)减速器的选取轮轴的转速电机的额定转速减速器的传动比取减速器的传动比为实际轮轴的转速车轮的实际线速度综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和减速器的传动比，选择的减速器型号ZLY3.2伺服电机及其控制3.2.1伺服电机工作原理伺服电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或直线运动的执行机构，由环形分配器、功率驱动装置、步进电机构成一个开环的定位运动系统，当系统接受一个电脉冲信号时，伺服电机的转轴将转过一定的角度或移动一定的直线距离，电脉冲输入越多，电机转轴转过的角度或直线位移就越多；同时，输入电脉冲的频率越高，电机转轴的转速或位移速度就越快。步进电机控制的最大特点是没有积累误差，常用于开环控制。步进电机系统由控制器、驱动器及步进电机构成，它们三者之间是相互配套的。伺服电机转轴输出的角位移量与输入的脉冲数成正比，通过控制脉冲个数来控制步进电机的角位移量，而通过改变输入脉冲频率可实现调速。伺服电机主要由定子和转子构成。定子的主要结构是绕组，三相、四相、五相步进电机分别有3个、4个、5个绕组，其它依此类推。绕组按一定的通电顺序工作，这个通电顺序称为步进电机的“相序”。转子的主要结构是磁性转轴，当定子中的绕组在相序信号作用卜有规律地通电、断电工作时，转子周围就会有一个按此规律变化的电磁场，因此一个按规律变化的电磁力就会作用在转子上，转子总是力图转动到磁阻最小的位置，正是这样，使得转子按一定的步距角转动，使转子发生转动。伺服电机步距角0的计算公式为：式子中的N为伺服电机的一个通电循环拍数，Z为转子的齿数。通过设置伺服电机驱动器的工作方式和细分数，由单片机控制8253输出的脉冲频率可以推算出伺服电机的转速，再结合驱动轮的几何参数，就可以得到脉冲频率与车辆行走距离、速度之间的关系，推导过程如下：设驱动器细分为d,脉冲数为c,伺服电机固有步距角为a,8253输出脉冲频率为f,减速器传动比为i,驱动轮半径为R。通过伺服电机驱动器细分后，伺服电机的步距角：电机所转的角度r可以由以下式子表示：输入C个脉冲所需要的时间为：伺服电机的脉冲频率f为：由车辆速度表达式(4.5)可以看出，车辆行驶速度由脉冲频率f、步距角a、细分数d,传动比I和驱动轮半径R决定。其中步距角为电机固定参数，传动比为减速器固定参数，因此驱动轮尺寸定好以后，小车的运动控制最终是通过可编程计数器8253发出的脉冲频率f和伺服电机驱动器的设定细分数d来实现控制。细分值越大，伺服电机越平稳、噪音越小、振动越小，但同时电机转速也越慢。所以，要综合考虑各方面因素，在满足平稳性和运行速度之间做好权衡，才能较好的控制好电机。3.3轴的设计及其参数的计算3.3.1轴的设计方法轴的设计是根据给定的轴的功能要求(传递功率或转矩，所支持零件的要求等)和满足物理、几何约束的前提下，确定轴的最佳形状和尺寸，尽管轴设计中所受的物理约束很多，但设计时，其物理约束的选择仍是有区别的，对一般的用途的轴，满足强度约束条件，具有合理的结构和良好的工艺性即可。对于静刚度要求高的轴，如机床主轴，工作时不允许有过大的变形，则应按刚度约束条件来设计轴的尺寸。对于高速或载荷作周期变化的轴，为避免发生共振，则应需按临界转速约束条件进行轴的稳定性计算。(1)按扭转强度约束条件或与同类机器类比，初步确定轴的最小直径；(2)考虑轴上零件的定位和装配及轴的加工等几何约束，进行轴的结构设计，确定轴值得指出的是：轴结构设计的结果具有多样性。不同的工作要求、不同的轴上零件的装配方案以及轴的不同加工工艺等，都将得出不同的轴的结构型式。因此，设计时，必须对其结果进行综合评价，确定较优的方案。(3)根据轴的结构尺寸和工作要求，选择相应的物理约束，确定合适的参照物体，检验是否满足相应的物理约束。若不满足，则需对轴的结构尺寸作必要修改，应该实施再设计，直至满足要求。由于是驱动电机驱动后轮使小车前进，在此一切相关数据与计算都是以后车轮为依据车轮轴转速n=67r/min驱动电机的额定功率P=1.5kW轮轴传递功率为受转矩T(N●mm)的实心圆轴，其切应力：轴的最小直径：轴的材料C35mm,所以可以选择出轴上的键为b×L×h为8×36×6,执行标准：GB1096—79。图3图3.5转向前轮的尺寸图3.3.3车轮轴的受力分析和校核假设前后轴受力均匀，以后车轮轴为例。计算支撑反力垂直面反力合成弯矩许用应力许用应力值校核轴径校核完毕用插入法由表5—1查得：[o_]=60MP下表3-3为选择轴和心轴材料一览表，表3-3转轴和心轴的许用弯曲应力(MPa)材料碳素钢合金钢3.3.4车轮轴承的受力分析和校核大部分滚动轴承是由于疲劳点饰而失效的。轴承中任一原件出现疲劳剥落扩展迹象前运转的总转数或一定转速下的工作小时称为轴承寿命。实际选择轴承时常以基本额定寿命为标准。轴承的基本额定寿命是指90%可靠度、常用材料和加工质量、常规运转条件下的寿命，以符号L10(r)或L10h(h)表示。标准中规定将基本额定寿命为一百万转(106r)时轴承所能承受的恒定载荷取为基本额定动载荷C。也就是说，在基本额定动载荷作用下，轴承可以工作一百万转而不发生点饰失效，其可靠度为90%。当量动载荷式中P=XF+YF₄X、Y——径向动载荷系数和轴向动载荷系数，可查。由于机械工作时常具有振动和冲击。为此，轴承的当量动载荷应按下式计算：P=f(XF,+YF₄)由于不受轴向力，所以P=f₁F₁=1×875=875F.径向力，取875N。表3-4冲击载荷系数f载荷性质机器举例平稳运转或轻微冲击电机、水泵、通风机、汽轮机中等冲击车辆、机床、起重机、内燃机、冶金设备强大冲击破碎机、轧钢机、振动筛、工程机械、石油钻机L₁o=1);若轴承工作转速为nr/min,可求出以小时数为单位的基本额定寿命轴承达到预期寿命。3.4齿轮的设计和选取在本设计中，所采用传动方式为齿轮传动，并选用锥齿轮。和其他机械传动比较，齿轮传动的主要优点是：工作可靠，使用寿命长；瞬时传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率和速度适用范围广等。同时齿轮传动应满足下传动平稳——要求瞬时传动比不变，尽量减小冲击、振动和噪声；这样可以更好的承载能力高——要求在尺寸小，重量轻的前提下，齿轮的强度高、耐磨性好，在预在齿轮设计、生产和科研中，有关齿廓曲线、齿轮强度、制造精度、加工方法以及热处理工艺等，基本上都是围绕着两个基本要求进行的。也是处理和达到精度要求的最表3-5标准模数m锥齿轮表3-6直齿锥齿轮基本齿廓基本参数齿形角a齿顶高h工作齿高'h'顶隙c齿根圆角半径锥齿轮m根据结构设计，由表3-5初取标准模数m=2.5,再由表3-4确定锥齿轮基本齿廓尺寸齿顶高h,=2.5顶隙c=0.5齿根圆角半径P/=0.75大端分度圆直径d=mz,可得齿数z=30齿宽b=0.3×RR为锥距得b=,锥距R和大端分度圆直径已知，可得分锥角=57.65°根据啮合公式即可算出2个齿轮传递功率的大小，达到所要求的部分。小车的基本零件和速度、承重都要合适，通过不同的要求有不同的选择，经过合理的计算，选择了合适的驱动电机、转向电机、前后轮轴、锥齿轮的尺寸型号，使得小车的各个零件不仅节省了不必要的浪费，还能保证平稳的运行。4.结论与展望本文主要研究了激光导引AGV小车的机械装配，在小车机械设计的基础上可以增加旋转编码器的路径轨迹来运用推算导向法，并将两者相结合用于实现激光导引AGV的自动引导，自制了一辆两后轮独立驱动、差速转向的小车，结合小车的运动控制理论进行本文的土要研究结论如下：(1)自动导引小车的结构设计。由于设计的小车是前后轮相互独立，后轮驱动，前轮转向。再此基础上，进行稳定的运输。外形结构，采取了钢板与方管的非端面焊接，这样既减轻的车身的重量，还能保证了运载货物的重量。(2)自动引导小车的动力系统结构。小车采用前后轮独立驱动的模式，后轮由电机带动齿轮传动，给与合适的动力源。前轮有电机带动直推轴焊接横轴来实现转向，车辆稳定运行的一个重要指标。动力学方程能够帮助AGV的建模、车体结构、刚度设计和路径跟踪控制提供理论依据的基础。(3)机械部分主要零件的选取。AGV机械部分设计中的一些主要部件的选取。通过计算对伺服驱动电制转向的电动机的选取，传动齿轮的选取等。选取不同的电机，在确保安全稳定的运行下，还要保证动力最低的浪费。(4)AGV运动控制系统及其实现小车通过两个步进电机实现差速驱动，并由单片机控制8253芯片产生驱动步进电机运行所需的脉冲信号，与单片机的定时器相配合来完成步进电机的升、降速控制。PC机与单片机之间的通信由串口通信来完成，串口通信接口标准RS-232目前己在微机通信接口中广泛采用，它的硬件编程要求比较简单，价格便宜，而且连接方便，对于双向连接只需要3根线、4.2展望在本文研究工作的基础上，作者认为以下几个力面有待进(1)进一步研究檄光导引的理论和实现方法，搭建一个实际的激光扫描仪，并对其(2)完善基于旋转编码器的路径轨迹推算导向法，结合激光导引方位计算原理用于经过半年的忙碌和工作学习，本次毕业设计已经接近尾声，此时，我的心情无法平静。作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，查阅文献不够，没有养成良好的习惯，不能够注重观察，注重细节，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及我亲爱的同学们的帮助支持，想要完成这个设计是难以想象的。在此向王老师致以我诚挚的谢意!以及我最为感恩的尊重!我在论文的编写过程中，整个过程中都悉心指导。王老师不仅知识丰富、治学严谨、工作一丝不苟，而且谈吐幽默，风趣，让我在毕业设计这个过程中学到了不少知识。而且改掉了许多以前一直长期同时感谢为我细心分析，指导帮助的亲爱的同学们，在整个毕业设计过程给予我很多帮助。我在这里也表示最诚挚的感谢!在论文即将完成之际，我要感谢西安科技大学对我四年的培养。感谢在这样一所有浓郁学术气氛的学校中学到的点点滴滴，从一个懵懂少年，慢慢历练成为一个有所为有所不为的，积极上进的当代大学生。感谢教我知识和做人的每一位老师。感谢给予我帮助的同学、朋友。在这里请接受我诚挚的谢意!最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位老师表示感谢!参考文献【1】邱宣怀.机械设计.北京；高等教育出版社，1997(2006重印)【2】罗圣国.龚接义。机械设计课程设计指导书.高等教育出版社1990.4【3】王德夫.姜勇.李长顺.韩学栓机械设计手册;北京；化学工业出版社；1997年【4】陈顺平，梅德庆，陈子辰.激光导引ACV的自动导引系统设计.工程设计学【6】T.立贤，汀滨琦.用单片机实现步进电机变速控制的方法.应用科技，【8】宋小鹏，盛仲FA.多功能步进电机控制器软件设计.华北工学院学报，【10】王宏伟.吴建设，基于VC++6.0的串行通信设计与实现.黄石高等专科学校学报，achievementofengineandprecisidevelopedquicklyandalltypesoftherobotsproductsarecomeintobeing.Thepractiofrobotproductsnotonlysolvestheproblemswhicharedifficulttooperateforofrobotinvolvesseveralkindsoftechnologyandtherobotsystemconfigurationissocompletofsewageisincreasingquickly:WiththedevelopmentofmoderntechnologyandtheenhancementofconsciousnedesignamanipulatorthatcanautomaticallyfulfilltheplasticWiththeanalysisoftheproblemsinthedesignoftheplasticholdinisconcludedonthebasisoftheantheideaofthfmechanicalconfiguration,electronic,softwareandhardware.Inthisarticle,themechanicalconfigurationcombinesthecharacterofdireccanimprovethestabilityandoperationfltransmissionmechanismistotransmitpowertoimplementdepartmentandcomplnecessarymovement.Inthistransmissionstructure,thescBothofthetransmissionmechanismshaveacharaTheanalysisofkinematicsanddynamicsforobjectholdingmcompletingthedesignbasisofpathprogrammingandtrackcontrol.Thepositiveandreversrelationshipbetweenmanipulator'stippositionandatransformmethod.Thegeometrymethodisusedinsolvinginversof七hecleaningrobotandthearthrosisforceandtortobeextendedisusedastheprincipalcomputercellathecontrol.Systemandthesoftwareistbetweenthemaincomputerandthecontrolcellsandtakethemeasureofreducinginfluenceoftheoutersignaltothecontrocalculate,easyto