摘 要

本次设计主要是针对图书馆AGV小车起升机构进行设计。其中包括齿形带、竖直上下带轮、电机座、机架等总成的结构设计及个总成中主要零件的结构设计，以及驱动电机、皮带、带轮、轴承等主要零部件的选型和有关零件的强度计算。

在计算部分，首先，进行有关参数的选取确定，包括带速、载重、安全系数的确定，带的单位质量的计算，输送带张力的计算以及驱动电机的功率计算。然后进行各个主要零部件的选型和设计计算。

在设计过程中，参考了多部文献以及工程实践人员的经验心得，对各部分机构进行了认真比对，选取通用结构，以便于输送机的修理与维护。波状挡边带式输送机的应用已经日趋成熟，通过对各个部件的优化及选择更合理的结构，将更大的提高其应用效率。

    本文介绍了AGV在国内外的发展现状和应用情况，在此基础上，结合毕业设计的课题要求，设计了图书馆AGV小车起升机构。其研究内容主要包括以下几个方面:

    论述了图书馆AGV小车起升机构的组成及原理，结合课题要求，选择电动机起升机构作为该机构的运作方式。

    介绍了图书馆AGV小车起升机构机械结构的设计，并根据小车起升机构的驱动方式和工作要求，对皮带、电机、带轮、轴等进行了设计和选型。

    根据图书馆AGV小车起升机构的结构和工艺要求，确定了总体框架结构。硬件方面，选择合适的皮带、电机、带轮，对轴进行了设计。

    在总结全文的基础上，对AGV小车的设计和研究提出了展望。

关键词：起升机构；电机；皮带；带轮

        目 录

摘要 I

Abstract II

目录 III

绪论 1

1  AGV发展现状 2

1.1  AGV发展环境 2

1.1.1国外研究状况 2

1.1.2 国内发展情况 2

1.1.3AGV的结构 3

1.2图书馆AGV小车发展现状研究 4

1.2.1图书馆AGV小车的构成 4

1.2.2本课题主要工作 4

2  图书馆AGV小车起升机构设计与原理分析 6

2.1小车起升机构设计与工作原理分析 6

2.2小车起升机构零件选型 7

2.2.1电机的选型 7

2.2.2皮带的选型 11

2.2.3带轮的选型 12

3  图书馆AGV小车起升机构设计计算 15

3.1起升机构载重分析 15

3.1.1计算载荷P的确定 16

3.1.2安全系数n的确定 16

3.3.3计算最大正应力 17

3.1.4强度验算 17

3.2  电机扭矩转速分析 17

3.2.1进给驱动伺服电机的选择 17

3.2.2负载转矩的计算 17

3.2.3电机转速分析 18

3.3  同步带传动计算 20

3.3.1同步带受力情况的分析 20

4  工程图设计 22

4.1  装配图设计 23

4.1.1一般装配图技术要求: 23

4.1.2总图中的技术要求 24

4.2零件图设计 24

4.2.1一般零件图技术要求: 25

4.2.2零件图的技术要求 26

结 论 27

致 谢 28

参考文献 29

                          绪 论

随着自动化和计算机的集成制造系统技术逐步发展还有柔性制造系统和自动化立体仓库应用越来越多，AGV(Automatic Guided Vehicle)自动导引车当作联系、调节离散型物流系统使它的作业连续化的必要的自动化的搬运和装卸手段，它的使用范围和技术水平得到了很快的发展，再这样的大背景下图书馆AGV小车的设计发展也势在必行。AGV(Automatic Guided Vehicle)——自动化导引车是上世纪50年代发展起来的智能装卸型机器人。智能小车是现代工业自动化系统中的重要设备之一,它是把蓄电池作为主动力,并且安装有电磁和光学自动导航设备等,可以独立自主引导,并且可以通过核心系统控制,完成无人驾驶及工作的设备。九十年代全世界拥有智能小车(Automated Guided Vehicles)十万台以上。这几年,自动化技术展现出加快发展的趋势,国内自动化立体仓库和自动化慢性装配线到了发展与普及阶段。在自动仓库与生产车间中,各工位中,各段输送线中,智能小车替代了传统的机械设备,和传统的传送道或传送带相比较,智能小车输送方式具有操作简单、工作方式灵活,不占据很多空间、有良好的转动性、慢性等众多优点。

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     1  AGV发展现状

    1913年,美国汽车制造公司使用有轨底盘小车。1953年,世界上第一台采用埋线电磁感应式的跟踪轨迹自动导引小车在国外制造出来,国外也称为"无人驾驶牵引车"。20世纪末,具有装卸功能的智能小车在欧洲得到发展和应用,引入国外用于自动化系统和柔性系统的材料运输。大约过了好几年,新的导引方式和技术得到更加大规模研究和设计。智能小车以前不景气的情况下发展到其效率和效益非常好。智能小车按照引导传感器不同分为:电磁导引、红外导引等。智能小车是根据慢性加工系统、慢性装配系统、电脑制造系统、自动化立体仓库发展起来的。然而,其发展速度是非常快的。1981年通用公司开始使用,1985年智能小车确保数量是500台,1987年智能小车确保数量是3000台。大量资料显示欧洲国家40%的智能小车用在汽车制造业,日本15%的智能小车用于汽车工业,也就是说智能小车在其他行业也有广泛的实际使用

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1.1.2  国内发展情况

    国内自主研发方面：六十年代初开始研究。1976年，北京起重和运输机械研究所研制的ZDB-1型自动搬运车是中国最开始的实用型AGV。1988年，原邮电部北京邮政科学技术研究所等单位研制了邮政枢纽AGV。1991年，中科院沈阳分院自动化所与新松机器人自动化股份有限公司为沈阳金杯总装线上设计了九台自动装配的系统，并于1996年获得国家科学技术进步三等奖，是当时国内较先进的使用型AGV。1992年，天津理工学院研制了核电站用光学导引AGV。1998年昆明船舶设备公司在红河卷烟厂研究多模式激光导引无人自动车22辆，红河项目于2002年获国家科学技术进步二等奖。

在引进国外技术与产品方面：1980年，上海石化总厂为涤纶长丝作业从日本大福公司引进国内第一套AGV。九十年代初，华宝空调装配线上使用了日本进口的电磁导引AGV。

    1996年，玉溪卷烟厂首家在烟草行业引进三星的52台AGV，这是国内企业中使用数量最多的AGV系统。河北承德输送机械厂合资引进美国WEBB公司AGV技术。天津理工学院研制的TIT-1全方位视觉引导自动车，属国家863高科技项目，已通过鉴定，达到八十年代末国际先进水平。九十年代中期，昆船公司在引进国外最先进AGV技术的基础上，先后承担了数十个AGV系统的设计、安装；其水平代表了目前国内的最高水平。昆明船舶设备公司研制的各种导引形式的AGV系统已经广泛应用于烟草行业，汽车行业等。

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从国内总体智能小车发展来看也就刚刚起步状态,相当于国外19世纪初的水平。经过各行业的大量数据分析,分布范围规模非常广,经常用于工厂,汽车业,飞机业,家用电器业,烟草业,机械生产加工,仓库,邮电部门,地下的采矿厂中进行材料运输,也可以用

在海洋和太空探索等，这说明智能小车具有非常广阔的市场和使用价值。

1.1.3AGV的结构

(1)车载控制系统：车载控制系统是核心控制部分,导航系统根据导航传感器方式不同可分为电磁传感器导航、磁条传感器导航等不同形式。通讯系统是小车和控制装置之间互换信息和命令的通道,由于无线电通讯具有不受障碍物隔挡的特点,一般在控制装置和小车之间采用无线电通讯,通过接口和电脑相互连接。小车上的电源为蓄电池,所以小车的驱动装置一般采用直流电动机、步进电动机和直流伺服电机等。
(2)车体系统：它包括底盘、车体框架、壳体和控制装置、蓄电池安装架等,是小车的主体,具有电动车辆的构成特点。
(3)行走系统

(4)移载系统：它是用来完成工作目标的执行机构,在不同的目标和外部环境下,可以选择不一样的移载系统来控制。
(5)安全与辅助系统：为了避免智能小车在系统出故障或有人员经过小车工作路线时出现碰撞,小车一般都会有探测障碍物的装置和防撞、警音、警视、紧急停止等装置。除此之外，还有可以自动充电的辅助装置。
(6)控制装置：控制装置可以采用普通的单片机,如条件艰苦时,也可采用工业控制电脑,控制装置通过计算机网络接受主控电脑下达的小车输送任务,通过无线通讯系统有效的采集各小车的状态信息。根据需求情况和当前各小车运行情况,将调整命令传递给选好的小车。小车能够快速地进行多任务和准确的操纵小车,还有复杂地面的碰撞等众多问题都需要软件来解决。

(7)通讯系统：通讯系统一方面受命与监控系统的指令,及时、准确地传送给其它各相对应的辅助系统,来完成监控操作下所指定的动作命令:另一方面又接受各个辅助系统的反馈信息,回传给监控系统,可以成为监控系统协接、管理、控制的跟据。由于智能小车位置变化,且整个系统中装置较多,控制装置和智能小车间的通讯最合适用无线通讯的方式。控制装置和各智能小车就合成无线局域网。无线电存在一些弊端,最好将调节在小车使用范围之内。使本次设计小车系统处于最佳状态达到设计的要求,不断的研究和设计,调制数值范围必须要在小车控制系统使小车处于其设计目的和要求,智能小车在工业进程中起到非常重要的地位,所以将此问题具体解决到小车规定下的范围,不同的小车有不同的调制方法。

1.2   图书馆AGV小车发展现状研究

1.2.1   图书馆AGV小车的构成

    图书馆AGV小车一般采用万向轮驱动,具有电动车的特点。小车可以在地面上由控制系统的统一控制下,自动装卸货物,实现自动化的货物输送，有电动车的一切特征。AGV小车可以在地面的控制系统的统一调度下，自动搬运一些货物，能够实现自动的物料传送。因为具有灵活性和智能化等特点，可以方便的重组一些系统，从而达到生产过程中所需要的柔性化运输的目的。相比较传统的人工和半人工的物料输送方式，图书馆AGV小车极大得减轻了劳动的强度和其危险性，大大的提高了工作效率，而国外的一些AGV系统设计，其应用水平都非常高，应用范围也十分广泛。国内的应用就相对少了一些，可是在各方面的共同努力下，国内的图书馆AGV小车的设计水平和应用水平正在接近或赶超国际先进水平。

 图书馆AGV小车由驱动机构、起升机构、取物动力机构、取物增速机构、弃疗机构控制系统、驱动机构控制系统组成，其中主控计算机负责AGV系统与外部系统的联系与管理，它可以根据所需物料的状况向控制台下达输送任务。

在AGV的电池容量下降到预先的规定值后，充电系统会给AGV电池自动进行充电。地面移载设备一般会采取轨道输送机等将物料从自动化的仓库和工作现场自动移载到AGV小车上，反之也可以将物料从AGV小车上移载下来并输送到目的地。AGV、充电系统、地面移载设备等都可以根据实际需要及工作场地任意布置，这也体现了AGV在自动化物流中的柔性特点。

1.2.2  本课题主要工作

    AGV是智能化的移动机器人，是现代工业自动化物流系统的主要设备，也是机器人比赛的主要项目之一，是许多大学、科研机构重点研究的项目之一。本研究课题的主要工作是设计出简单易行的图书馆AGV小车起升机构，对AGV的国内外现状作了叙述和分析，介绍了AGV系统的组成，对于其核心部分导引单元予以重点介绍，本章还提出了本课题的研究背景和研究目标。