【《某AGV搬运车悬架系统的机械结构设计技术案例》2200字】

某AGV搬运车悬架系统的机械结构设计技术案例目录TOC\o"1-3"\h\u761某AGV搬运车悬架系统的机械结构设计技术案例 1166711系统的机械构成 148442分析与计算 134513机械结构的建模 5204404动力参数匹配计算 6114775动力器件选型 6151176电池的选择 7114017校核 81系统的机械构成该悬架系统的机械部分最重要的就是支撑货箱的四个支腿，另外由于工作空间的限制，因此支腿的机械结构设计主要考虑的是如何在狭小空间把电动机的旋转运动转化成直线运动。本系统采用伺服电动缸作为传动机构，电动缸是液压缸最好的替代品，因为电动缸不仅能够将电机的螺旋传动转化为支腿的直线伸缩运动，而且也可承受的较大的载荷，能使调平后的平台稳定。调平支腿由伺服电机、行星减速机、梯形丝杠及丝杠螺母组成。电机通过减速机、驱动丝杠旋转使得与丝杠螺母固定的调平腿缸体上下运动，起到升降的作用。工作原理为当电机收到来自控制器也就是接收到脉冲信号后，电机开始转动并通过同步带或者同步螺母带动丝杠转动一定的圈数，从而实现支腿的升降运动，达到指定位置。也能实现较高的精度控制，因此越来越适用于各种工作场合。2分析与计算AGV搬运车货箱的尺寸如下：表1.1AGV货箱尺寸长宽高载重1500mm1200mm2000mm500KG根据此AGV搬运车工作场合，对整车进行力与力矩计算分析：载货重量得到此AGV搬运车不倾覆则需要悬架调整的最小角度为图1.1受力示意图由于高层住宅楼楼段高度不能小于2200mm，一般为3000mm，此AGV搬运车所载的货物一般都为大体积货物，高度可达2000mm，因此对于此悬架系统的调平行程有很大的尺寸约束，经计算在静止状态下若要保证此AGV搬运车不倾覆则需要的调整的最小角度为15°在AGV搬运车上楼梯时，由于此AGV搬运车为四驱故地面给车轮沿楼梯向上的切向力，地面给整车向后的摩擦力同理根据力矩平衡可得：载货质量AGV车质量摩擦系数可得：=图1.2受力示意图同理在AGV搬运车下楼梯时可得：因此对于伺服电动缸的行程以及尺寸且对于此货箱采用四点支撑，如下图，货物重量为500kg，故每个支撑腿最多可承载200kg，伺服电动缸安装方式采用尾部铰接，此伺服电动缸采用力姆泰克DMB系列伺服缸型号为DMB05300RC，具体参数如下：产品系列丝杠导程（mm）额定推力（KN）最大速度（mm/s）最大行程（mm）缸体重量（KG）DMB05533503007.9表1.2伺服电动缸参数表图1.3支撑点示意图在悬架系统中，伺服电动缸作为支腿来调整车身姿态，其作用为将电动机的转动转换为支腿的伸缩运动。支腿结构如图所示。图1.4电动缸结构图3机械结构的建模图1.5建模示意图此结构采用4个电动缸作为支腿，满足工作条件，搬运车在爬楼梯时四个电动缸前后差动调整角度，使得AGV搬运车稳定运行。在AGV搬运车上楼时搬运车前端两个伺服电动缸降低缩短行程，同时后端两个伺服电动缸同时升高。伺服电动缸与货箱和GAV车的底板都采用铰接的方式。4动力参数匹配计算伺服电机为支腿的升降提供动力，伺服电机在工作时需要连接一个驱动器，通过驱动器一方面可以更方便的控制电机的启停和速度，另一方面可把较弱的单片机输出的信号转化为可供电机使用的信号。要使得AGV搬运车在搬运货物不倾覆则需要的力矩为对AGV搬运车后轮取矩：载货重量向后的力矩向前的力矩本结构采用四个伺服电动缸，故每个电动缸分担的力矩为5动力器件选型因为在工作正常电压下，伺服电机的转速是一定的速度若过高，则可能导致在调平时出现不稳定的情况，因此对于大多数伺服电机来说，转速都过于快，因此需要减速机来减速增扭。减速机型号为AB090-010-S2-P2，则电机功率为：转矩电动机转速减速机传动比为因此经减速机降速增扭后具体参数如下图所示，因此选用的伺服电机型号为110ST-04030-24V。电机型号额定功率（KW）额定转速（rpm）最高转速（rpm）额定扭矩（Nm）峰值扭矩（Nm）110ST-□04030-24V230003600927表1.3电机参数图图1.6电机外形尺寸图6电池的选择如今，蓄电池和锂电池是工业场合中应用比较广泛的两种电池。锂离子电池是以锂金属为负极材料的电池。它的工作原理是电解质溶液中锂离子在正负极之间的运动。蓄电池又称二次电池，能将化学能直接转化为电能，并能充放电。它是工业领域应用最广泛的一种。锂电池的性能比电池好，但由于价格的原因，大多数用户选择蓄电池。锂电池的使用寿命比锂电池长。在相同容量下，锂电池的体积比较小，节约空间。电池放电低，电池可以长时间储存，并且可以快速充放电。蓄电池具有记忆效应，不能随时充放电。自放电严重，不能长时间大电流放电。因此在本系统中采用铅酸蓄电池蓄电池放电电流与容量的关系遵循Peukert方程∶C=Int式中，C——容量（Ah）I——电流（A）t——时间（s，min或h）n——常数负载电流为10A，正常运行时直流电压为12V，基本计算如下：最大直流母线电压Umax=12×1.15=11.8V最小直流母线电压Umin=12×0.9=10.8V单体电压为12的电池只数Umax/2.25（浮充电压）=11.8/12.25=1.12约2只最低放电电压UmIn/2=10.8/1=10.8V所要求的放电容量：Ct=10A×10H=100AH校正系数：K=0.018校正后的容量：Ce=100AH，因此选择的型AM12-100蓄电池满足要求。产品型号额定电压容量长(mm)宽(mm)高(mm)重量(kg)参考内阻电池总数连接方式AM12-10012V-100AH32917222329.84.02串联表1.4蓄电池参数表7校核电动机和蓄电池选型确定，此时AGV整车重量为：表1.5AGV整车参数表长宽高自重载重1200mm1000mm650mm1.03t500kg确定电机和蓄电池后，对整车再次进行分析，校核，经计算校核后，此电机与蓄电池尺寸约束满足要求，悬架系统结构符合条件。已知电机功率p=2kw，转速n=3000r/min,丝杆导程L=10mm,丝杆直径d=16mm总推力=加速度（F=ma）+重力（或摩擦阻力）+30%余量自锁性：滚珠丝杆不能自锁，可选带安全制动的电机；滚珠丝杆副