图书馆AGV小车驱动机构设计（全套含CAD图纸）
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解决金属切削问题的智能专家系统的开发 乌鲁达大学 ， 机械工程系， 尔萨，土耳其 于 2004 年 9 月 8 日收稿， 于 2005 年 1 月 31 日 接受 2005 年 3 月 21 日可在线 摘 要 在金属切削 方面 ，这些问题需要有良好的分析，以便遇到任何意外的结果之前， 可以 采取 有效的 防范措施。这一 过程 在实现 产品 质量稳定和控制生产总成本 方面起很 重要的 作用。但是，需要 一个 拥有 在 金属切削 方面有大量 经验 和知识的 专家是一项艰巨的任务 。 在本 文 ， 智能专家系统 （ 查 并解决了 在金属切削领域遇 到的三个主要问题 ： 车削，铣削和 钻孔。许多 金属切削 方面的问题都被考虑在内，如在 车削 过程中的工件 内部插入转折点 ， 铝 件 车削 ， 沟 槽车削， 螺纹车削 等工序 ; 在 铣削 方面 面铣，方肩铣，端铣，多用途铣和侧铣 等工序；在 和钻 孔 作业，使用 固定 或可转位钻头钻 孔等。以 给出建议的切削参数 而且能及时 更新 在切削 问题， 产生 原因和补救措施等方面的 数据库， 因此 系统能够处理 的问题数量在 增加。 关键词 ： 金属切削问题 专家系统 具磨损 1、引言 现代制造业的目标是，在组织设施能够进行有效控制，以便能以在较短 生产周期内以较低的生产价格制造出高质量的产品 。为了实现能以较低的价格获得更优质的产品，制造部门格关注采用更好的刀具和高精密的机械等 1。然而，在大多数情况下对于生产要求这是不够的。专业的工作选择正确的工具是重要的，但是为了更高效的制造，刀具磨损也应考虑在内。在文献中，许多出版物上对于不同材料制造的刀具的磨损的确做了很多研究 2。 金属切削是切削碎片的形成过程。虽然切削过程是把金属切削成所规定的形状和大小，但这必须通过定义切削碎片工作来完成。切削碎片的形成意味着一个新的金属界面不断形成并沿刀具材料承受着 非常高的压力和温度 3。所产生的区域成为发生金属扩散和化学反应的理想场所。所有刀具在加工过程中不断变得破旧，并继续这样工作直到它们报废。刀具磨损是不可避免的，如果能了解刀具磨损的时间，程度，类型时，刀具磨损就不再是一个消极的进程。 在不同的金属切削过程中存在着几种不同的磨损机理，相近 不同类型的问题由于这些机制作用的结果而联系交织在一起。如果这些问题能够得到很好的分析，我们就有可 能找到其中每一种问题的正确的解决方案。 在分析金属切削问题时这个问题应当明确界定，而且其可能的原因也应该得到确认。找一个拥有知识 和大量金属切削经验的专家是一项艰巨的任务。今天在金属切削领域，关于解决切削碎片问题的专业设施主要由切削刀具生产企业提供。由于在这一领域工作的人是有限的，因此并不总是能够找到真正需要的专家。在现有专家聘用费用昂贵而且人员稀缺的领域中专家系统一直特别受欢迎。对于解决金属切削问题专家系统将是非常有益的。 2、专家系统在协助发展制造工艺上的应用 基于知识的系统或专家系统是一个体现狭窄领域的知识并解决该领域相关问题的计算机程序。专家系统通常包括两个主要内容，知识基础和推理机制（图 1）。 基础知识包含一个可以表述 为由 则、事实说明、框架、对象、程序和案件组合而成的知识领域。推理机制，是专家系统操纵存储的知识并对遇到的生产问题提出解决方案的一个组成部分 4。 一个人类专家利用知识和推理最终得出的结论，专家系统也是如此。推理在专家系统试图模仿结合人类专家的知识的过程中进行。因此，专家系统的结构或架构有些类似于人类专家的执行情况。因此，专家系统可以比喻成专家。 一个比较明显的问题是规则的收集。人类专家聘用费用高昂，而且并不想要坐下来写关于他们是怎样得出他们结论的那些大量的规则。更重要的一点，他们可 能也无法做到。虽然他们通常会遵循逻辑的路径来得到他们的结论，但是把那些规则放入一套标准之中实际上是非常困难的，并且也许是不可能的。 对于许多人类专家下面这种情况是很可能的。虽然他们开始时有着自己的专业规则，但是在工作中通过自己的工作经验知识来开展自己的工作，并且通过直觉得出正确的解决方案。它们可能都跟随逻辑路径，但是在沿着这逻辑的路径上，他们精神上已经 跳过许多步骤。专家系统不能做到这一点，它需要很清楚的知道各种规则。 专家系统的一个很突出的好处是能够广泛把知识分发给每一个专家，或者可以同时汇总的几个远远相隔 的几个专家的知识。当偶尔的执行任务时专家系统特别有用，而专家每次执行任务时则需要重新学习工作程序。 专家系统是用来规范操作的。如果你有三个机器操作员（或工程师）来执行相同的任务，但是每个人都会做的不同。而专家系统则每次都可以用同样的方式来工作。 这些系统可用于培训员工，指导他们，或进行实际执行如计算任务。专家系统的另一个用途是作为专家辅助您的工作。他们将使您能更准确，更一致，更快，从而为专家能更创意的完成任务而节省了时间。当处理乏味、重复的任务时这是特别有用的。 因此，一旦领域知识被专家系统提取，建设此系统 的过程比较简单。能被发展的专家系统的易用性，导致了刀具广泛应用。在工程，可以找到在各种任务上的应用，包括选料，机械零件，刀具，设备和工艺，信号解释，状态监测，故障诊断，机器和过程控制，机械设计，工艺规划，生产调度和系统配置。最近专家系统所执行的一些具体任务的例子如下： (1)确定和规划离岸结构重要组成部分的检查时间表 5; (2)在设计和评价能源热电厂方面培训技术人员 6; (3)配置输纸机构 7; (4)在有限元分析锻造变形时自动重新啮合 8; (5)存储，检索和修改平面连杆机构设计 9; (6)应用于发动机油产品的添加剂配方设计 10; (7)选择刀具和切削参数 11 有几个潜在的研究领域肯定了专家系统在制造业方面价值 14， 15 et 16在其文章中讨论了关于加工操作规划的系统框架。在此框架中从电子刀具目录和网络环境下的加工实例数据库中提取和组织的加工技术诀窍了发挥了主要作用。在有参考的情况下可以构成加工数据，这些加工数据来自翻查的刀具目录，相关的国际标准，参考教材和手册。 在一般车削和铣削时， 11在专家系统的应用对于解决制造工程师目前所面临的 et 17开发了一种优化棱镜组件加工业务的专家系统。他们描述了一种新的 码方案用于代表待加工得棱镜组件表面。 18在可以作为霍隆的 5 轴曲面加工过程中提出了一个用来选择刀尺寸和工具方向的算法。铣削表面分为三个阶段，即粗加工，半粗加工和精加工。该算法在曲率分析的基础上选择最佳的刀具并且在立方（凹 面上自主的计划刀具路径。本文的主要目 的是建立这种涵盖了主要的金属切削问题的系统，并帮助那些参与金属切削工作的人们提高产品质量。 3、专家系统在解决金属切削问题上的应用 决金属切削问题时应考虑的因素 在金属切削过程中大部分问题是磨损的结果。所有刀具在加工过程中不断变得破旧，并继续这样工作直到它们报废。刀具磨损是不可避免的，如果能了解刀具磨损的时间，程度，类型时，刀具磨损就不再是一个消极的进程。因此，如果对刀具磨损所导致的问题以及其他不利于机械加工业务的有害因素进行了分析，我们就有可能找到其中个个问题的正确解决方案。这将减少 非生产性故障的检查时间，因此，减少了加工时间、非生产性停工时间、加工费用并且提高生产效率。在解决金属切削加工问题时所使用的专家系统的结构图如图 1。通过软件需要考虑的输入列于图 2。 特点 该软件已开发利用 视化编程语言。而建立一个咨询系统的主要困难在获取和研究在解决方案中使用的要素。根据目前在解决金属切削问题上的设计，一旦选中操作类型，对于每个类型的操作的四个主要阶段已经确定： (1)切削数据的建议。 (2)问题的定义。 (3)切割数据评价。 (4)问题的汇总 。 削数据的建议 在加工过程中刀具的正确选择是实现最大的生产力的关键。但是，虽然工具是正确的，如果加工条件不符合标准，特别是在切削参数一般稳定，问题将会出现而且刀具的最佳寿命将无法达成。切削参数不正确，刀柄、夹紧的振动和缺乏刚性这些都是金属切削的主要问题。 除了解决问题该软件对每个操作类型（业务类型如前所述）、每个材料组 (, M ), 每个应用类型（粗，中，完成）、每加工条件类型（好，一般，困难）提供切削数据的建议并且显示如图 4 的可用插入列表。在这里不是为了找到应用 程序的最合适的插入点但是监测金属切削中使用的插入的初始值和切削参数的工作范围（即切削速度，进给量和切削深度）。在这个阶段决定的合适的等级与所选操作，材料组，应用程序等有关。此外，个个材料组的材料清单能够清楚的看到。 推荐切削参数值取自 0，其他厂商的刀具切削参数可作为建议的值。切削数据显示值是在一定的材料硬度和一定的刀具寿命下得到的。对于任何工件材料跟指定的值相比具有不同的硬度值而且如果刀具寿命超过 15 分钟，提供的切削数据应乘以修正系数（见表 1）。 析金属切削问题 目前有在金属切削过程中存在多种不同 /类似的问题。表面上看这些问题有些是相同的，但是很难相区分开来。问题类型的分类已经形成评估加工操作的重要基础，它通过获取刀具等级以及适合切削类型材料类型的正确的加工条件而优化了生产力。正确的工具，良好的出发切削数据，专家的支持下，自己的经验，工件的材料和优质的设备条件是加工成功的重要因素。对各种工具制造商问题清单的聚合进行归类形成了可由软件使用的 用户分析金属切削问题时要么在一个或两个阶段之一：从菜单中直截了当的挑选出定义的问题或者首先检查金 属切削过程中使用的切削数据，之后访问定义的问题。问题定义模块显示问题的清单，包括其可能的原因及补救措施。一旦选定一个问题（例如，后刀面磨损的转折点或在钻深孔是的转头的跳动），一张图片，清楚的提供了问题的界 定和其可能原因的列表。因此一旦选择了可能的原因就确定了相应的补救措施。更多与该问题有关的信息通过点击 “？”获得（图 5）。 削数据评估 在金属切削过程中，大部分的问题是切削数据不合适应用程序的结果。因此，在这些问题直接列出之前，用户被建议检查操作，应用程序和加工条件的切削参数以确定是否切削速度，进给量和切削深度是否与事先插入的长度，厚度和圆角半径相符。切削数据模块检查在运行中的切削参数是否与插入的相符而且这项工作基本上是与理想的切削数据值进行比较，理想的切削数据值是目录值和校正因子的乘积。如果不相符（这意味着切削参数的值不在范围内），用户应修正切削参数。在铣削和钻孔只有切削速度和进给速度值被考虑，在钻孔时钻头直径和钻头中心或周边的等级被考虑在内（图 6）。在图中对中型钢（ L 代表轻型， M 代表中型， H 代表中型铣削操作）面铣的切削参数被评估，由于使用价值远低于由给定硬度和刀具寿命计算的理想值， 则就会显示警告。 一旦切削数据被审查（和纠正），下一个步骤就是访问这个问题的定义模块。由于切削数据被修正，原因列表和补救措施将会不同而且“切削速度过高”或者“进给量太低” 将不会是有关问题产生的根源。 该软件能够在各种业务类型中分析超过 100 多种问题，并对近 200 个问题原因提供补救措施（ 340 补救措施）。他系统中包含的知识有两个主要来源：从事金属切削领域的专家或者来自于技术文件，目录和各种刀具生产公司的手册 21， 22， 23， 24和 25。 题编辑 系统中包含的 知识有两个主要来源：从事金属切削领域的专家或者来自于技术文件，目录和各种刀具生产公司的手册。一个专家系统的成功之处隐藏在像人类专家一样的扩展结构当中。人类专家遇到每一次新的解决方案时都增加了他的知识并且在未来分析时能再利用这些知识。因此， 一个可扩展增长的数据库结构，它能处理每天越来越多的问题。 由于系统有单独的和模块化的知识基础，只要进入到数据库编辑获得知识文件就可以很容易的更新系统。系统包含的信息越多，它能够处理的金属切削方面的问题就越多。 知识库是系统的核心，因此，负责生产、添加、删 除或修改是那些少数人的任务。因此，用户需要知道密码才能进入的知识库。问题编辑允许和问题，原因和补救措施相关的问题，图片和资料档案添加到知识库。此外，还有可能增加新的问题原因或原本已存在知识库中的问题原因的新的补救办法（图 7）。 该系统是多语言，因此它能够处理无论是土耳其文还是英文的金属切削的问题。一旦确定语言被确定，所有程序菜单和问题，原因及补救措施清单都用所选择的语言显示出来。 4、结论 本文介绍了一种为解决各种加工操作任务 中 金属切削问题的专家系统 。 由于在 许多文献中没有很多关 于 此主题 的 工作 也 因为这种类型 的系统可以实现多 种 金属切削业的要求 ， 这里所描述的工作可以 认为是 一件有益的工作 。 在制造业，特别是在小型或中型加工车间 ，切削数据是不正确 是 问题的主要原因。工具一般 以 较低的切削数据运行 来使他们在频繁的启动中能维持较长的寿命。 这就显然是 低效率的利用 金属切削时间。由于系统提供 的便利 之一 便是 评估的切削参数 ， 这将帮助用户 为应用程序 选择合适的速度，进给量 或切削深度。如果切削数据是正确的 而且 金属切削问题 也得到 解决 ， 由于发生故障 而引起 的停顿将缩短，良好的利用发电能力 的目的将可以达到而且 金属 得 切削时间 将会有所减少 。 这 就 意味着生产 成本 将会下 降很多 。 该系统开发 也为了培训从事 金属切削业 的人。 这些照片和有关问题的资料 将会 帮助用户更多 的 认识了解他们。这些图片和信息 收集于应用于 工业 的 各种手册和 研究报告 。 参考文献 1 1994. 2 , , of 004； 25： 5251. 3 P A, A 26(6). 4 O. . An 005； 21（ 2）： 835 X, . A , A, W, in X (), 1994. p. 1818. 6 L, K, a , A. of of on 996. p. 5300. 7 Y, H. of to a of on 996. p. 4956. 8 , , ,. , An to in 6 (1997), 8792. 9 . . A to 1 (1997), 107119. 10 Z ,to 1 (1997), 167172. 11 of an in a J 3 (2001), 306311. 12 V. of 8 (2002), 112. 13 V. A, J 990 (1999), 310317. 14 of 9 (1990). 15 1988). 16 An of J 07 (2000), 160166. 17 .A of by a J 3 (1997), 163168. 18 of (1999) (2). 19 62000. 20 72002. 21 2001. 22 29: 0221996. 23 1993. 24 103 1994. 25 1995. *,to be in to of is to 2is of as a of If +90 224 4428176; +90 K. 1 +90 224 4428176; +90 224 7 (2006) - 211 2005 in to at a To a to be in by 1. is in of is be is a is at to to be by a is at 3. it an of to do so to of is a in in of it is a an a of in In a in is A of as in in or in of of is 005 In do on in of of a 004;6059, 005034& it be to to of a in be be is a an a of in in in by of in is it is to an he/is in in an be an is of to to a of as to to to be a to a F . be is o in a of do 212a to do to K. 7 (2006) 102710342. or to An a an 1). be as 212is of an to to 4.A at so an in an in or of a is an an 1. of is of a or to of in a is to it is to or it do it be to a as a is as to to be is to in an of is be to a of of In be a of of of by of an 5; in of 6; 7; a of 8; 9; 0; or 1113to in 14,15et 16 in in in On of be is of K. 7 (2006) 10271034 10292. of 1 on in is of by AD NC et 17 an to a T to be of 18 an as a is in to on of is to of in to A in of in to do so of is K. 7 (2006) 102710343. a if of is if as as it be to of of of of in is 1. by A in a in in is if up to as be of in of a of of ,M ), of of of 4). it is to of in it is to K. 7 (2006) 10271034 1031in of of is of is 4. to of 20, be as as a 5 be by )20 +40 +60 +80 +1001 0 45 K. 7 (2006) 10275. 19B 040 80 80 60 10 15 20of In of to be of to an to of of of is to BS or by or by in to to a is in or in a a of a is is by ? (5)of of to of if in in is 6. a K. 7 (2006) 10271034 1033of of If is no of in is to In in of 6). In of L M H is a 7. to is be of is of 00of in of to 00 340 in in of or of 2125in in of or of of an is in he to in an to a it is to it in is of of a to or to to to to of to be to it is to to or to in 7)is it is is in an of in in of in as a of In in or of at fre毕业设计（论文）任务书 课题名称 图书馆 车驱动机构设计 专业 机械设计制造及其自动化 姓名 王鑫毅 学号 12101909 主要内容、基本要求、主要参考资料、进度安排等： 主要内容：减压阀导阀体的加工工艺及夹具设计，对零件类型，结构，工艺分析。通过分析选择材料，加工方案，工艺路线，定位基准，工艺设备，夹具设计方案。 基本要求：说明设计原理；文献综述报告；格式、用纸、封面均统一版式；查找多于15 篇文献资料；设计图样要求统一；设计说明书设计依据可靠。 主要参考资料 1 唐文伟 北京 :物流技术 2 于慎波，张幼军，王燕冷等 沈阳 :沈阳工业大学学报 ,463 吴建平 ,曹思榕 ,李坤垣 成都理工大学学报 ,7 70. 4 罗志增 简易红外接近觉传感器北京：中国科技出版社， 1990. 5 罗志增 北京 :机械工业出版社 ,6 赵冬斌，易建 强，邓旭明 沈阳 :机器人， 3947 孔令中现代物流设备设计与选用 M北京：化学工业出版社， 2005. 8 哈尔滨工业大学理论力学教研室 . 理论力学 M. 第六版，北京：高等教育出版社， 2004 9洪家娣，李明，黄兴元机械设计指导 M南昌：江西高校出版社， 2001. 10迈克 普瑞德科机器人控制器与程序设计 M北京：科学出版社， 2004 11 吴宗泽，罗圣国 M等教育出版社， 2006 12 赵艳红 张景耀 化学工业出版社， 2013: 进度安排： 1：下发任务书，学生完成开题报告； 3：学生完成零件图绘制、装配图设计； 7：学生完成二维绘图和制作模型； 14：学生完成设计计算说明书的编写； 16 周：整理说明书准备答辩 。 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 系主任签字： 年 月 日 毕业设计（论文）附件 题 目： 图书馆 车驱动机构设计 专 业： 机械制造及其自动化 学 号： 12101909 姓 名： 王鑫毅 指导教师： 化春雷 机械与运载学院 沈阳工学院 毕业设计（论文）课题申报表 课题名称 课题来源 课题类型 课题简介： （主要内容、进行方式、工作量大小及准备程度、现有技术和物质条件、时间安排、预期成果） 申报人姓名： 日期： 年 月 日 学院毕业设计（论文）工作领导小组意见： 组长签字： 年 月 日 说明：课题类型（ 1） A 工程设计； B 技术开发； C 软件工程； D理论研。（ 2） X 真实课题； Y 模拟课题； Z 虚拟课题。（ 1）、（ 2）均要填写，如 。 毕业设计（论文）任务书 课题名称 专业 姓名 学号 主要内容、基本要求、主要参考资料、进度安排等： 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 系主任签字： 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告 课题名称 课题来源 课题类型 指导教师 开题报告内容： （调研资料准备情况，设计的目的、要求、思路与预期成果；工作任务分解，各阶段完成的内容及时间分配；完成设计（论文）所具备的条件、存在的问题等。） 指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日 课题类型（ 1） A 工程设计； B 技术开发； C 软件工程； D 理论研。（ 2） X 真实课题； Y 模拟课题； Z 虚拟课题。（ 1）、（ 2）均要填写，如 。 毕业设计（论文）学生自查表 （中期教学检查用） 学生姓名 专业 学号 指导教师 职称 工作进度 已完成的内容： 待完成的内容： 已完成百分比： 存在问题： 指导教师签字： 年 月 日 指导教师毕业设计（论文）评审表 课题名称： 序号 评审项目 指标 满分 评分 1 工作量、工作态度 按期完成规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实；善于与他人合作。 20 2 调查论证 根据课题任务，能独立查阅文献资料和从事其它有关调研，能较好的书写出开题报告，有收集、综合和正确利用各种信息的能力。 10 3 设计、实验方案、分析与技能 综合分析科学，方案设计合理，数据采集、计算、处理正确，推导正确，计算准确，论证充分；结构合理、工艺可行；图样绘制与技术要求符合国家标准要求。 40 4 设计说明书 论文质量 条理清楚、文理通顺、用语符合技术规 范，图表完整、正确、书写格式规范。 20 5 创新 能利用最新技术手段，有重大改进或独 特见解；有一定应用价值。 10 总分 评语： 指导教师签字： 年 月 日 评阅教师毕业设计（论文）评审表 课题名称： 序号 评审项目 指标 满分 评分 1 课题完成量 能按期完成任务书规定的任务，课题达 到教学基本要求。难易程度、工作量大小合适。 20 2 调查论证 根据课题任务，能独立查阅文献资料和从事其它有关调研，能较好的书写出开题报告，有收集、综合和正确利用各种信息的能力。 10 3 设计、计算 论证、推导 综合分析科学，方案设计合理，数据采集、计算、处理正确，推导正确，计算准确，论证充分；结构合理、工艺可行；图样绘制与技术要求符合国家标准要求。 40 4 设计说明书 条理清楚、文理通顺、用语符合技术规 范，图表完整、正确、书写格式规范。 20 5 创新点 能利用最新技术手段，有重大改进或独 特见解；有一定应用价值。 10 总分 评语： 评阅组负责人签字： 年 月 日 毕业设计（论文）答辩申请表 申请时间： 年 月 日 课题名称 专业 姓名 学号 已完成情况： 指导教师： 年 月 日 评阅教师： 年 月 日 备注： 毕业设计（论文）答辩评审表 课题名称： 序号 评审项目 指标 满分 评分 1 报告内容 思路清新；语言表达准确，概念清楚， 论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论有应用价值。 40 2 报告过程 准备工作充分，时间符合要求。 10 3 创新 对前人工作有改进或突破，或有独特见 解。 10 4 答辩 回答问题有理论依据，基本概念清楚。 主要问题回答准确、深入。 40 总分 评语： 对申请评优或答辩不合格的补充说明： 答辩委员会（小组）负责人： 年 月 日 沈阳工学院 毕业设计（论文）成绩评定表 论文题目 学生姓名 学号 指导教师姓名 职称 设计（论文）说明书页数 图纸张数 加工零件数 有、无产品模型 评分项目 标准得分 权重 折合得分 指导教师评分 评阅组评分 答辩组评分 综合得分 论文评定等级 毕业设计（论文）答辩委员会意见： 机械与运载学院答辩委员会负责人： 年 月 日 沈阳工学院 毕业论文（设计）答辩记录表 答辩日期： 20 年 月 日 答辩地点： 学院（或系） 专业 学生姓名 学号 成绩 论文（设计）题目 指导教师 答辩纪录 ： （ 用简明语言记录答辩过程，答辩委员会提出的问题及学生回答情况） 提出问题： 回答摘要： 答辩组组长签名： 答辩委员会记录人（签字）： 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 摘 要 跟着生产的智能化、电脑集成制造体系水平的逐渐成长以及柔性生产体系、智能化三维仓库的大范围使用，智能车简称 是自动引导车成为关联和调节离散型物流运输系统并且让它工作不间断化的重要的智能化运输装卸技术，他的使用区域和技术水平达到了高速的发展。 智能车是用微型控制器当做控制焦点、蓄电池为供能装置、装有非接触引导装置的无人驾驶自动 导引运载车，他的智能工作的主要任务是导向前进、选取地方停车准确并且移交载荷。成为现代物流生产智能化的有用技术和柔性生产 系统的重要设备，智能车得到了更加多方面的使用，对智能车的设计也拥有很重要的现实意义和理论意义。 此次论文包涵了 智能车在国内外的成长现状和使用情况，在此基础上，联系毕业设计的课题 基本规定，其研究内容主要包括以下几个方面 1. 本文论述了智能车系统的组成方式和路径引导方式的指导原则，以及联系课题的要求，采用 “红外制导系统的引导模式。 2. 讲述了智能车身机械构造的设计，并按照小车的驱动形式和工作任务，重点对底盘、电 机、蓄电池等完成了设计和选则型号。 确了操控系统的整体框架构造。硬件地方，采用合理的传感器、单片机以及电机驱动装置，对传感检测电路和单片机操控系统硬件电路完成了设计任务：软件方面，采用模块化的编程方式来实现系统的各种功能，并实现了单片机与 电机控制器之间的串口通信。 4. 在归纳全文的原则上，并对智能车的设计和研究提出了想法。 关键词：智能车；驱动控制电路；控制策略；行走策略； 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 I GV is is is of is to As of of GV so GV GV at of we a in as 1. GV to of in GV 2. GV in of of 3. to of of CU to 买后包含有 纸和论文 ,咨询 . to CU 买后包含有 纸和论文 ,咨询 目录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 1 车发展现状研究 . 1 书馆 车发展 . 2 本课题主要工作 . 3 第二章 图书馆 车驱动机构设计及原理分析 . 4 车驱动机构设计与原理分析 . 4 小车驱动机构零件选型 . 7 第 三 章 图书馆 车 驱动 机构 设计 计算 . 8 车运动分析 . 8 电机 扭矩转速分析 . 9 传动 轴 设计 计算 . 11 选择蜗杆的传动类型 . 11 选择材料 . 12 蜗杆传动的受力分析 . 12 按齿根弯曲疲劳强度进行设 计 . 14 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 . 15 热平衡核算 . 16 轴的设计 . 16 前轮轴的设计 . 16 后轮轴的设计 . 19 第四章 工程图设计 . 25 配图设计 . 25 零件图设计 . 25 第 五 章 结论与展望 . 28 计结论 . 28 究展望 . 28 参考文献 . 29 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 1 章 绪论 车发展现状研究 动探路小车是在上世纪中期流行起来的高科技运输型机器人。 如今制造业机器自动化运输体系中的主要设备之一，它是以电池为能源，配置有电磁或光学等高科技导航设备，可以单独自动寻路，并通过计算机内部设备，完成无人 驾驶及作业的设备。曾经美国的福特公司 1913 年利用装有底盘的带轨道的车，大不列帝国 1954 年运用一种感应具有磁性并藏于地下的导向 车以来，等 1980年后全球具有 量最低十万台。最近些日子，高科技技能展示出迅速发展的趋向，内陆高科技三维库房并且高科技柔性装备配置线开始成长与大众接受阶段。此外，高科技库房与生产车间之中，每个位置之间，运输的每段线之间， 到了无与伦比的重要地位，与以前的运输辊道或传送带之间， 送途径拥有施工容易、路线简单，节省地方、灵活的运送、不刚性等好处。 美国 1913 年福特制造商利用安装配备底盘的的小车。美国 20 世纪中期布瑞特电子设计了全球首次选 用地下藏线具有磁感的可根据此感带动车的运动方向探索路线，它还可以说是一辆空驾驶的拉力车 ”。大约 1970 年，自动探寻车在西方使用于承重货物这东西得到快速传播并开始使用，并被 引入美国用于自动化仓储系统和柔性装配系统的物料运输。 1980 年初，专研并建设出冲所谓有的导向系统和高科技。 1990 年后，自动探寻车逐渐从大企业到小企业慢慢渗入，使企业经济越来越好，效率越来越高。智能车根据引导方式不同分区为：按照移载方式不同分为：侧叉式移载、叉车式移载、推挽式移载、辊道输 送机式移载、升降台式移载、机械手式移载固定路径导引 、自由路径导引等。 智能寻路车带有着非刚性的操作体系、非刚性性配置体系、电脑建造体系、并以三维库房而流行出去的。 20 世纪末日本把这时当成非刚性操作体系的开始，智能探路车的广泛被使用的传统经历了不到 19 年。但是，其发展速度是非常快的。美洲国家比如通用在 20 世纪末才有运用智能探路车的传统，智能探路车在之后几年也又不出 1000 的数量，但是又过了几年数量明显增加到四千。有证据说明接近一半的智能寻路车正在制购买后包含有 纸和论文 ,咨询 造的行业，智能寻路车不仅在日本的制造工业，而且在各个领域都发生了重要的利用。如今中国的智能车的技术和外国 1990 年差不多。根据操作水平的研究，有开阔的发展空间，它在机械，车辆生产制造，飞机生产制造，家电，邮政物流，库房等常常接触到，搬运地下原料，常常在宇宙奥秘的探寻和海洋底层的研究，智能车有个很开阔的市场。 智能车水平的前进的角度，重点按照国内的政策来调整路线；从容易车载模块操控向巨大的 系操控；从早先的段点定期通讯到高科技实时通讯等目标前进；从过时的场面管理到电脑管理；这方面以后的前景，关键是特别重点的加工制造，生产行业自动化生产，物料搬运，物品仓储，商品配送等行业进步。 造的一个重要方面是导航和控制， 导航的意义就是防止走丢和与格挡物接触胜利的达到目标因此， 有不凡的潜力 . 智能车市场正极前进，一方面是高度高科技的上层市场，另一方面是流通，办公等领域的底层市场由我们为接点。 智能车现在往多导向形式，自动化前进，达成规划的运输设计，施展无人运输车的长处，主要决定在导向体系。电磁转向的方法是先开发 引方式，目前最广泛的应用，但由于电磁导向方法的缺陷出现在光学制导，导磁激光导向，定位和图像传感器的标签化，各种方式引导充分体现了无人运输系统高度灵活，高效，高可靠性，低成本和发展方向发展的 积极智力的特点，使 术达到新水平。 就智能车开展任务实用性处理考证时，越来越多的利用体系仿真方式，实际的仿真句子打算让客户操作起来更加容易，仿真的价格将越来越便宜，普通的模拟系统包括一个彩色输入和显示系统、仿真处理器和仿真语言。 书馆 车发展 系以快速前行的机动车电子为后台，包括了操控，模式认识，传感器技术，电子，电气，计算机，机械等多个学科，重点通过途径判别，方向操控和车辆速度操控等作用构成，正常来说， 车体系规定小车在白色的地面上，经过操控车的速度及角度， 这辆车可以自动地沿着任意一套黑色的带状线引导。 随着特别普遍的发展蓝图，在图书馆等办公地方，他可以使里面的人减少工作的压力，在图书馆，工作人员通过在智能显示屏上选出打算达到的方位，可以主动的带着要区分的图书送到指定的书架边上，并且用不上里面的人购买后包含有 纸和论文 ,咨询 不停地运送，所以我写出这个设计主要以在图书馆探寻路径并运输的 车。 本课题主要工作 （ 1） 设计小车的驱动机构、并分析其工作原理 （ 2） 小车的工作载荷计算 （ 3） 电机选型、扭矩、转速计算 （ 4） 绘制驱动机构的装配图、各个零件的零件图 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第二章 图书馆 车驱动机构设计及原理分析 车驱动机构设计与原理分析 智能车正常使用轮式电机，拥有电力驱动车的特点。智能车可以在地上操控体系的集中驱使下，智能运输物品，完成智能化的物品的运输传送。由于他拥有可操作性、自动化等特性，可以容易的在建体系，到达制造途中的非刚性运送的任务。相比以前的非智能化或半智能化的物品运送形式，智能车体系可以很容易减少了工作强度和不安全的因素，使生产速度大幅度上升，在机械、电子、纺织、香烟、保健、食品、造纸等领域中能起到作用。西方的智能车体系策划，使用程度较高 ，使用区域也比较普遍。内地的使用比较少很多，然而在各个领域的一起使劲下，内地的智能车体系的策划程度和使用程度很快超越别的国家的领先程度。 智能车体系由一个主机，一个通信系统、地面导航系统、充电系统、一个地面移动装置，如图 所示 图 统示意图 智能车普遍有车身、蓄电电池、充电装置、驱动系统、转向系统、准确停止配置、车载控制器、通信装置、信息采样子系统、移载装置和车体方位计算子系购买后包含有 纸和论文 ,咨询 统等构成。车身由车架和相应的机械和电气部件组成，如齿轮箱、电机、车轮等。这是 基本 组成部分。车体可以根据硬度和刚度上符合车体前进和变快时的条件，经常使用的钢的材料件焊接组成，他的车体由 1钢材或铝合金制造而成，车车架空间位置和驱动和转向直接关系到较大零件（如电池）的重量，以利于机械结构的设计，减少车身重量，降低重量，有利于反倾销。板上一般安装移载配置、液压体系、电控系统、按键、显示屏等。车身的两头位置安置防危险的挡圈和超声波传感器。 智能车一般运用 24V 或 48V 直流制造蓄电池为能源。电池应达到额定的安培小时值，一般应保证超过 8h 的工作需要，对两班制的工作环境需要超过 17h 电源 。电池充电可用于充电和全循环充电的方法。任意车免电池充电随机充电，站在用锚和无时间限制随时充电。全循环充电需要智能车退出服务，并进入指定的电荷区，当电池电量降低到规定的范围内，充电电池可以充电，这种电池正常进行 4h 不间断充电， 2h 规范冷却。一些智能车使用充电以上两种方法的合并。供能操作是智能、手动和快速改变的提拉三种。 这种驱动系统组成部分由轮子、减速器、制动器、电动机及速度调节器等。动命令由计算机发出，驱动的速度与方向是两个独立的变量，它们分别由计算机控制。速度调整能够运用多种方式，可以用 脉宽调制或频率改变控制等。智能车在往直线前行、转弯和靠近停位点时要求多种的速度，直线前行速度最高一般达到 lm/s，转弯时为 ss,靠近停位点时为 s。 智能车的方向操控是由引导体系的位置数据经过转向系统来完成的。智能车一般被设计几种方式行驶： (1)仅仅可以前行 ;(2)可以前行或后退 ;(3)可以横纵斜及回转四个位置的行驶。 自动化技术水平复杂的智能车都具有车载操控器，它好像机器人操控器，来对智能车达到监督控制的目的。操控装置计算机经过通讯体系从地面站收到任务并传达本身的情况。一 般操控装置能够达到以下事情 :非智能控制、安全设备开始、蓄电电池电量、转向极限、制动器分离、前行照明、驱动和转向马达操控和充电器等。有的智能车拥有编程本领，许可智能车摆脱指定路线，朝向指定位置，达到目标后循开始的道路回到引导的地方上去。 智能车的操控命令正常是由地上的操控制器 (车外 )传出，智能车的状况也经过通讯体系运回地上的操控器。有两种通讯系体系 :连续形式和分散形式。不间断通购买后包含有 纸和论文 ,咨询 讯体系许可智能车在每个时候和相对地上操控器的每个地方利用射频方式或利用在引导路线内的通信电缆接受发送信数据。如果使用无线电、红外激光的 通讯方式。分散式体系只不过在预订的位置 (通信点 )如智能车停车站等，在指定的智能车与地上操控器之间供应通讯。正常来说，这类通讯是经过感觉或光学的知识来实达到的。分散通讯的一个主要问题就是 :假设智能车在两个通讯位置之间产生问题，智能车将没法与地上操控站取得联络。如今大部分智能车体系都是运用分散式通讯方法，主要由于他的价位低廉的优点。 智能车的安全体系不仅要完成对智能车的保护，也要完成对人，或对其它地上装置的保护。他的保证安全方式可总结为两种 :接触式和非接触式两种防护体系。对无阻碍路线 (没有指定引导路线 )型的智能 车，而且进行车身位置的设计，它由车身位置算出子系统来完成。智能车的位置，不仅在整体位置和方向坐标，和车身左右轮的活动有着可能的关联，因此可设计出智能车的位置。这个基本体系的作用是运用积分计算按照采样数据，立即运算出车身位置 x(t)， y(t)和 (t) 。把运算的位置数据按照情况，经过串行通讯传递给车载控制装置，并且再运用无线电通讯传递给地上监督控制系统，来完成对智能车的监督控制。地面监督控制系统还能够运用这种通讯方式，对车身位置运算出子系统开始操作，如初始化、重新设置车身位置以减少积累错误等。车辆车身承 载力计算的基本输入数据是车轮向前或向后的间隔，这是由驱动轮电机旋转角的循环采样得到的。 智能车的引导形式包括两种 :(1)车外指定路线引导形式，在前行的路线上建立引导用的信息媒介物，智能车经过检查出它的内容能够引导，电磁导引、光导、磁导 (又称磁性导引 )等。 (2)自由路线 (无固定路径 )引导形式，智能车上聚集着整体结构上的距离点，经过辨别车身之前场所，主动地决策前进路线，这种引导形式也叫车载 编程软件路线形式。 总结智能车的整体特征，还要结合这次毕业设计的详细规定，明确这次智能车的设计规定 :用最容易方式、最低的价 格、尽量高效的实现设计要求。 因此，机器人编队控制基本思路：将红外传感器的反射信号发送给单片机，通过单片机对反射信号的有无进行处理，同样的超声波传感器也会向单片机发出信号，经过单片机对反应时间开始处理，联系路线图开始整体设计后传出操控信息，操控信息经过操控电路扩大、传出到电机对智能车运动进行控制。所有操控过程中不使用光电编码器，开环控制不仅没有电机转动时候的数据传达，全部数购买后包含有 纸和论文 ,咨询 据都由传感器传入。逻辑图如图 示。 图 制逻辑图 开环操控的好处是信息源少，要求研究的信息不太多，相比适合利用 单片机当做操控装置，但是问题点是因为数据源较少，就输入数据未有改错本领，只要源的错误将出现在状态的错误。利用开环控制的前提就是要保证信息源的可实施性。 因此明确机器人的设计整体思路 :导航经是红外线传感器，控制器是单片机，差动式电机完成转弯，按照设定好的路径，完成智能车定位导航设计的形式并用最容易的设备、很少的机械器件达到比赛的目标。需要部件如下表所列。 表 需部件 名称 数量 超声波传感器 1 红外传感器 4 车体 1 直流电动机 2 蓄电池 2 电源稳压模块 1 控制电路 1 单片机 1 小车驱动机构零件选型 东方马达 4购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 三 章 图书馆 车 驱动 机构 设计 计算 车运动分析 轮机结构移动设计是在车轮驱动速度情况下，明确汽车车身的运动速度和旋转时候的角速度。智能车的马达系统和导向系统是相互关联的，并且都跟选用哪种类型的智能车底盘的构造方式相关。我设计的智能车运用底盘带有四轮、两主动后轮差速驱动 /导向。两主动轮分别由两个直流伺服电动机驱动，通过控制电机电压可以控制车轮的转 速。运用两个轮子的速度差能够完成转弯。外引导水平。以下就智能车的转弯驱动结构运动作基本分析：本设计还带有一制动器，一旦必要紧急停车时，按下制动器的开关来控制车轮。导向系统采用红 外线装置。 智能车在拐弯时的状况：智能车以恒定速度匀速转弯；两主动轮之间的间隔长度为 D；小车两主动轮中心（假设小车质量分布均匀）与转弯圆心的距离即转弯半径为 R；车轮半径为 r；两轮的转速分别为 重为 G；小车与行驶路面的摩擦系数为 。则有： 2(22/)2(2)/(122 整个体系中， V 为 1 米每秒；小车自重 G 为 150 千克；选取摩擦系数为 为 1000 毫米 图 车运动分析 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 电机 扭矩转速分析 伺服电动机的主要参数是功率 (采用伺服电动机并不根据功率，主要还要根据以下三个基本指标选择。 动力 参数： 智能车前行 的速度为 100mm/s，轮 子 的转速为 2 2 . 75 r / m i 1 4 61 0 001 0 00 d 电机的转速 选择蜗轮 i=62 1 0 .5 r / m 62电 （ 车的受力 情况的设计 如图 示： F F 轮受力简图 小车车架自重为 P 134 80 . 0 3 20 . 30 . 5102 . 8 5 3 a b h （ 小车的载荷为 G 3 4 3 835 （ 选用三维 坐标系如图所示 写出 平衡 等式 因为 前轮 和 后轮关于 Y 轴对称， 所以 ， 2 2 0 P G （ 0， 0 . 0 7 5 0 . 1 7 2 0 . 3 0 F （ 解得 1 5 7 N F 驱动后轮的受力 分析正如 示： 滚动摩 擦 阻力偶 力 矩值在 零与最大值之间，即 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 0 M f （ a x （ 为其中 滚动 摩 尼 系数， 通过 表 5， 为 2 10 左右 ， 所以 可选取 6 牵引力 F 为 a x （ 电 机 1/ 后轮受力 图 前轮受力 摩擦系数 牵引力 F N 重物的重力 W N 滚子 的 直径 D 传递 的 效率 传动装置 的 减速比 1/G （ 1） 求换算到电机轴上的负荷力矩（ 0 70 1 0 （ 取 = W = , = 2） 求换算到电机轴上的负荷惯性（ 212 1 3 42 J J （ F 纸和论文 ,咨询 1 其中 1 3 （ 3） 电机的选定 根据额定转矩和惯量匹配条件，选择直流伺服电动机。 电机型号及参数： 东方马达 机 60墨电刷 80W 1290配条件为 3 2m a x g 1 Jm a 2 5 1 （ 即 3 6 1 . 8 90 . 2 5 1 0 . 2 5 0 . 2 8 0 5 1 惯量 J 2g c 5 9 0 （ 其中 故电机满足要求。 （ 4）快移时的加速性能 当自动导引车进行工件时，最大的空载加速度发生扭矩，而对伺服电机最大速度的步进指令加快。这个最大空载加速转矩就是伺服电动机的最大输出转矩 a x m a x （ 加速时间 T（ 其中，机械时间常数 T 传动 轴 设计 计算 选择蜗杆的传动类型 通过 10085 查选 ， 选 用渐开线蜗杆 ( 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 2 选择材料 蜗杆要求表面硬度和耐磨性较高，故选用材料 40轮 由 灰铸铁 选用 金属模 具 铸造。 蜗杆传动的受力分析 明确 作用在蜗轮上的 扭矩为 Z 选取为 1， 所以选 取 工作 效率4= 所以 2 3 5 0 8 N . m . 7 5 0 . 70 . 0 8109 . 5 5109 . 5 5109 . 5 5 612162262 / （ 图 轮 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 3 图 轮零件图 图 杆轴零件图 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 4 图 轮轴零件图 各力的大小计算为 7221121 5 0 822 2 221 d 020t 620t 0221 按齿根弯曲疲劳强度进行设计 按照 渐开线蜗杆传动的设计 原则 ， 根据 齿根弯曲疲劳强度 完成 设计。蜗轮轮齿 由于 弯曲强度不 够 而 发生 失效的情况， 大多数产 生在蜗轮齿数较多或渐开线传动中。 弯曲疲劳强度条件设计的公式为 4 2 21221 . 5 3 d Y （ 确定载荷系数 K4 因为 工作载荷 基本 稳定， 所以要选用 载荷分布不均系数 ，由表 11选取使用系数 因为 转速不高，冲击不 算 大，可 以选 取动载系数 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 5 1 . 1 5 1 1 . 1 1 . 2 6 5 K K （ 由表 11得，蜗轮的基本许用弯曲应力 F=48 假设 2 62z 31048，蜗轮的当量齿数 22 33 62 6 2 . 2 9c o s c o s 3 1 0 V 48 （ 由于 2 0x ， 2 ，从图 11中可 以 查得齿形系数 2 螺旋角系数 3 1 01 1 0 . 9 7 7 3140 Y 48 140?（ 312 1得 中心距 a=50 模数 m= d 312 35mm 蜗杆头数 11z 直径系数 分度圆导程角 =31138 蜗轮齿数2 62z 变位系数2 蜗 杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 (1) 蜗杆 轴向齿距 （ 齿顶圆直径 a（ 齿根圆直径 211 f （ 蜗杆轴向齿厚 mS a （ (2) 蜗轮 传动比 2162 621zi z （ 蜗轮分度圆直径 （ 蜗轮喉圆直径 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 6 2 222 ）（a （ 蜗轮齿根圆直径 2 222 f （ 蜗轮咽喉母圆半径 2 ag 热平衡核算 由于该蜗轮 轮 无须热平衡计算。 轴的设计 前轮轴的设计 前轮轴只承受弯矩而不承受扭矩，故属于心轴。 图 轮轴结构 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 7 图 轮轴零件图 （ 1）求
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