毕业设计（论文）-无人物流小车设计

无人物流小车设计系（部）专业学号学生姓名指导教师提交日期摘要随着我国经济的快速增长，加快了工业化的进程。传统的人工搬运转运效率低下，已经跟不上生产的速度，再加上人工成本的上升等都成了亟待解决的问题。而计算机对生产进行管理以及对生产过程进行控制，在一定程度上可以解决上面效率低下的问题，因此越来越受到人们的关注。而无人物流小车能把外形构造、内部设计和控制系统融为一体，它具有结构简单，便于操作，能大大提高生产线的效率，被广泛的应用在生产制造车间，大大节约生产商的加工成本，受到国内外广大制造商的一致好评，极大的加速无人物流小车的发展。本课题设计了基于PLC控制的无人物流小车结构及控制系统，对小车结构进行了分析计算，并且校核了驱动部分零件。实现了小车单步、单周期、连续右行、左行动作。关键词：无人物流小车，PLC，控制系统ABSTRACTWiththerapidgrowthofChina'seconomy,theprocessoftheindustrializationispromoted.Traditionalmanualhandlingwithlowtransportefficiencyhascompletelyfailedtokeeppacewiththespeedofproduction,coupledwithrisinglaborcostsandsoonithasbecomeaproblemtobesolved.Thecomputertomanagetheproductionandtocontroltheproductionprocess,toacertainextent,cansolveaboveproblemwithlowefficiency,somoreandmoregettheattentionofpeople.Andunmannedlogisticscarcantakeshapeandstructure,theinternaldesignandcontrolsystemintegrated.Itisofsimplestructure,convenientoperation,cangreatlyimprovetheefficiencyoftheproductionline,iswidelyusedintheproductionofmanufacturingworkshop,greatlysavetheprocessingcostofthemanufacturer,bythepraiseofthevastnumberofmanufacturersathomeandabroad,greatlyacceleratetheunmannedcarforlogisticsdevelopmentThistopicdesignisbasedonthePLCcontroloftheunmannedlogisticscarstructureandcontrolsystem,thestructureofthecarisanalyzedandcalculated,andcheckthedrivepartoftheparts.Achievedasinglestep,singlecycle,continuousrightandleft.Keywords:Automatictransfervehicle,PLC,Controllingsystem目录摘要 I1绪论 11.1引言 11.2课题背景 11.3无人物流小车划分 21.4国内外研究现状和发展趋势 42整体结构 62.1车载控制部分 62.2车体结构 62.3运动部分 72.4传送系统 72.5安全辅助系统 72.6驱动装置 73机械设计 83.1设计要求 83.2传动系统方案 83.3电机的选择 93.4联轴器与轴间配合 113.5蜗杆传动机构 133.5.1蜗杆的传动类型 133.5.2选择材料 133.5.3蜗杆传动受力分析 133.5.4蜗轮轮齿根疲劳强度设计 143.5.5蜗杆与蜗轮参数与几何尺寸 153.5.6精度等级公差和表面粗糙度的确定 163.5.7热平衡核算 163.6轴的设计 163.6.1轴的分类 163.6.2前轮轴的设计过程 163.6.3后轮轴的设计过程 193.7滚动轴承设计 233.8无人物流小车维护与保养 274控制系统 284.1系统描述 284.2控制要求 284.3系统主回路与控制回路的设计 294.4控制系统原理 294.5控制系统的梯形图 30结束语 33致谢 34参考文献 351绪论1.1引言随着工厂自动化、计算机集成制造系统、柔性制造系统、现代物流、自动化立体仓库等系统的快速发展和广泛应用，在一定程度上大幅度的解决一些生产上的难题，无人物流小车作为这些系统的辅助设备，其应用范围和技术水平得到快速的发展和提高。无人物流小车的好处是不需要大量的人力投入、在车间用不到太多地方，对生产制造来说非常适用。物流系统是指无人物流小车配备了自动制导系统，根据事先设定的路线自动运行把货物运送到指定地方，避免货物人工搬运的过程中，可以和其他物流设备自动接口，在整个生产过程中，自动化的设备遍布在整个生产车间，逐渐成为了物流系统的重要一环，无人物流小车的使用在生产车间是非常高的，它为生产制造商节约了大量的生产成本。因此，越来越多的无人物流小车在生产制造车间使用，在大大小小的自动流水线上遍布可见，发展速度巨快。1.2课题背景刚开始的无人物流小车控制系统大部分是“继电器一接触器”系统，这类系统面对生产线并没有较好的应变能力，周期长，体积大，性能不稳定等。生产厂商对于这类系统并不太满意，对于更简便的系统具有更大的渴望，于是革新的浪潮席卷全球，让越来越多的人认识到节约成本的重要性。此时，全球经济改变原有世界状态，人们认识到的重要因素，衡量一个国家发达的标准。几十年来产品不断的更新换代，技术也随之飞速发展，传统的继电-接触器控制系统理所当然的被社会淘汰，紧接而迎来的是PLC控制器系统，它的主要核心部分是CPU；自动化控制产品的操作简单、维修方便、适用性强、性价比高、控制性能比较稳定，逐渐的演变出来越来越简单的控制系统。PLC就在这样的背景下应用而生。为了更好的应对全球工业化进程的加速，无人物流小车在自动生产线上起到了的至关重要的一部分，现在很多PLC控制系统是让小车在指定的位置上，根据工序需求，完成事先布置的事情，例如生产车间流水线上一系列物件的自动运货、装卸货物的过程等等，种种表现，体现了无人物流小车的作用，让无人物流小车在生产制造中完美的展现出来。我国是具有五千文明史的大国，拥有丰厚的文化科技的积累，在面对世界发展的浪潮中有着不可或缺的作用。而无人物流小车可以加快第二产业的重要工具，我们有始终重视这个问题。我们华夏儿女应该有一定的历史责任感，大力坚持改革创新。无人物流小车主要是依靠柔性制造系统的发展，根据市场对产品数量的要求的提高，人们对编程更加系统，完善的迫切要求，企业对自动化生产的要求也越来越高，流水线成为制造行业独特的风景，这其中PLC控制系统特别关键，在冶金生产过程中，生产的产品温度过高，不利于人工搬运，无人物流小车恰恰解决这一问题，极大的节约生产时间和效率，这样的例子多不胜数在车站，电子厂，煤矿等产业等也运用的非常广泛。正是在这些制造行业中，物流小车具有天然的优势，简化了生产过程中的人过搬运过程，不仅极大地节约物流成本，更是大大的提高了自动化程度和生产效率，这表明无人物流小车前景越来越广阔。1.3无人物流小车划分无人物流小车一般分为两种。有轨有轨小车应用轨道指引小车在固定路线运动，我们一般都是让无人物流小车做直线运动，当然也有一些特殊情况，例如等，它常常应用于工厂的车间里，因为制造过程生产线的需要，再加上由于它的结构稳定，安全系数比较高，便于快速运送小物件。但是它也有一些小缺点，例如：系统不能发生改变，无人物流小车的扩展性和灵活性不太理想等等；无轨无轨小车是事先设置好的编程，它能够沿，并且具有随时停止的功能，控制系统具有安装有自我保护装置，在小车运行出现问题故障时，我们安装的保护装置能够充分保护的电机不受破坏，无人物流小车的结构便于设计、通用性很好、可靠稳定性高，被很多生产制造商们广为采用，极大的节约生产成本。当然了它也是也有一些缺点的，例如：精度不高，容易发生偏离现象等等1.4国内外研究现状和发展趋势无人物流小车被广泛的应用在生产流水线上，因为他几乎可以代替搬运工啊，可以省去搬运工运送生产产品的环节，慢慢的已经成为自动化流水线上的重要一环，在宽广的生产制造行业中扮演着重要角色。在国民经济多数制造行业都已出现它的影子，无人物流小车的广泛用途在工厂力完全展现出来啦，不仅仅是改变工人的工作环境，更是为生产商节省了一大笔人工物流费用，同时还能大大提高生产效率，为生厂商提供的更大的利益，这样的大进步人们受到生产厂商的一致好评。让全球人们对无人物流小车孜孜不倦的兴趣当然越来越大啦。我们在想怎么才能把无人物流小车变得更实用，我们当然可不是除了对小车的机械外形进一步简单的优化美观，毕竟外边再美，不能创造价值要它也没有什么用，我们是从更多的是对软件开发的新科技应用到无人物流小车中，让这些观点理念什么的在现实中更好的实现，从而让无人物流小车更加智能化，安全化，充分的融入到我们的日常生活中来，让我们生活方式更加便利。在自动化流水线中，不可避免的出现这样那样的问题，我们不能简简单单进行处理，我们要学会从根本上解决，例如一些生产设备无法独自按照要求完成工作内容，或者是把生产内容弄得面目全非，更有的甚至出现白白浪费时间的现象，这种生产方式不仅仅让流水线生产效率低下，无法让产品正常使用满足客户的需求，更甚者影响整个产业链的业绩。所以越来越多的制造行业认识到生产过程中的问题，为了更好的解决这一方法就是引用先进的控制系统实现产业链的现代化更新，这时候，生产厂商发现PLC的简单易学运用方便安全可靠挺不错，可以在车间试生产运作一下，后来发现这个方案确实可行，而且还受到厂商的广大好评，无人物流小车的投入让生产效率大幅度提高，这样无人物流小车渐渐的进去到广大生产车间，最后成为实现工业生产自动化的一大支柱。今天，无人物流小车的PLC控制系统发展的相当迅速，一方面它的成本低下，遇到故障容易检测毛病，系统的网络化、数据化已成为连续生产的必要条件。进去现代化以来，我国的制造商充分认识到PLC控制系统的重要性，一些生产厂家在流水线上引进好多无人物流小车用于车间，以前国内的PLC市场主要以引进国外的科技为主，由于成套设备运送麻烦价格高昂，只有大型的工厂才会出现无人物流小车，随着PLC快速发展，对PLC系统控制长时间的刻苦钻研，加上众多科研单位的积极生产，最终实现PLC控制系统在流水线生的产业化。现在大型生产制造车间，存在大大小小的流水线上都可以看到用PLC控制设备。改革开放之后，我国生产经济国民总值大幅度提高，国内大型基础设施工程给我国带来前所未有的机遇和挑战，软件开发已成为世界各国共同面对的难题，只有抓住机遇，才可以让中国在世界历史舞台上发出重要作用。我国仅仅抓紧历史机遇，把PLC控制系统融入到广大的生产厂家中，不断更新产业链改进PLC控制技术，深入优化产品结构，让其功能越来越丰富，提高PLC的性价比，在世界舞台上才能利于不败之地，为了祖国的繁荣强盛人人应该尽心尽力，我相信中国一定会越来越强盛。现在，无人物流小车主要是以下几方面发展情况：产品向两极发展一是研究速度快、性能好的无人物流小车以便于应对工厂的需求二是随着科技不断创新，高速度，大容量是PLC发展的必然要求，用户存储器容量也会越来越大；向通信网络化发展PLC技术的本质是网络编程，现在无人物流小车与控制系统通过网络通信应用广泛。同时，开发商通过通信标准将组建功能更强的网络系统，让PLC控制系统成为生产不可或缺的一环；模块化、智能化方向发展制造业作为一个，随着各国经济的快速发展，要想在世界站住脚步，对工业自动化控制系统必然要求极高，科研单位必须要不断开发研究能够减少开关损耗，对装置运行效率，安全性跟大提高；电路模块则是可以将PLC信号转变化机械机构控制信号，来让微处理器执行用户程序的实现编程语言和编程工具的多样化和标准化由于世界各国的文化地域差异，对PLC编程语言的方式不同，我们应让多种编程语言的并存、互补与发展。各地方生厂商对硬件，软件更新换代快，我们逐渐向制造自动化协议靠近，使PLC在世界各国通用，其中包含中央控制单元、模块、编程语言、通信协议、编辑工具等，让PLC技术更加规范化和标准化。2整体结构无人物流小车主要是有车体结构、动力控制、驱动装置、转向装置、精确停车装置、车载控制部分、驱动部分等。2.1车载控制部分无人物流小车是根据无人物流小车行走的轨迹进行编程，无人物流小车的各种可编程逻辑控制程序，通过对数字信号的处理，进而达到直行，装卸料等过程。小车利用两后轮作为驱动力，用PLC控制系统控制无人物流小车的速度、启动、停止的运动过程。2.2车体结构车体是向人们表达它外部构成的直观表达，它的结构主要部分主要有底盘、车架、外壳，如果条件允许可以适当的进行喷漆，让小车的外部造型更加美观。它的内部主要是用来安装控制系统和一些机械零件等，这些通常用的是蜗轮蜗杆减速器、电动机、驱动器等部分组成。（a）车架是无人物流小车组成机体的主要部分，它主要作用是用来安装车轮、电机和蜗轮蜗杆传动机构。车架选择要充分考虑材料的强度、刚度，因为这是决定负载的重量的主要因素。所以对于车架的选材不但要考虑价格、质量稳定性和安全性等等，最后确定车架的材料是铸造铝合金，不仅铝合金价格便宜，而且焊接性好，重心低，这样的好处是可以有效的防止翻车，还有就是让车身尽量光滑一点，避免运行不必要碰撞让人受伤。（b）车轮采用橡胶轮胎。橡胶轮胎比较柔软并且减震性能非常好，能保证物流小车上的物品不会受到破坏，橡胶材料耐用性强，而且能够防水性好，橡胶生产比较普遍，这时候物美价廉这是一个很好的选择。2.3运动部分无人物流小车一般是用驱动轮、从动轮和转向装置几部分构成.一般从速度、过载、负荷大小等方面有效地对无人物流小车运动方面考虑。在生产生活中，我们常常见到的是采用三轮、四轮、六轮及多轮这样的小车等，三轮结构的小车常常是通过在转向前方的转向机构驱动无人物流小车转向，而四轮或六轮多是采用后轮驱动、差速转向或独立转向方式，我们选择要根据实际情况。2.4传送系统无人物流小车适用于各种各样的工作环境，我们常常根据环境的条件，然后选择合适的传动系统，例如我们现实生活中常用的传动方式有蜗轮蜗杆传动，带传动，齿轮传动等。这次设计的无人物流小车主要是运用到物流上，为了简单便于设计，我采用大学接触最。2.5安全辅助系统在工厂生产过程中，难免会发生一些大家都不想看到的结果，这时安全辅助系统显得尤为重要。在生产流水线上，为了避免无人物流小车故障或人员经过容易与小车不经意间碰撞，无人物流小车一般用障碍物检测和防撞，提示音等急停装置，这样可以有效保证工作人员的安全，避免不必要的伤害。2.6驱动装置无人物流小车驱动装置能够控制自己的速度，它是无人物流小车的重要组成部分之一，小车各部分都应该确保运行的稳定性。在生产过程中,我们要避免小车的故障不能正常运行造成不必要的损失，在选择驱动装置上我们一般选用驱动运行，在日常生活和大学生涯学习中，我们对异步电动机接触比较多，为了更方便的做设计，我决定采用三相异步电动机。3机械设计3.1设计要求无人物流小车车身采用铝合金材质，轻便，美观，实用。控制系统采用可编程控制器编程，以便它可以跟踪旨在水平路线上正常运行。动引导小车的长度：700mm1.负载≤50自动引导小车的行驶速度：100mm/s2.小车最大速度≤150mm/s无人物流小车车体质量：20KG3.2传动系统方案在生产线上，作为运输中作用无人物流小车，它能够把生产的产品及时，准确，安全地运送到指定地点，在整条生产线仅有的两个生产区连接链路起着因此不可替代的作用设计结构合理，性能优越，安全和无人物流的可靠性，无人物流小车对于保证工厂的正常生产是尤为重要的。在以前的生产车间，完全是劳动者运送货物，装卸操作这样的运送过程，及其浪费时间，耗费大量的物流成本，再加上大量人为因素，不利的正常生产影响经常发生，因为现在提出的全自动化生产线的要求，无人物流小车能满足生产要求。方案一使用三轮小车。通过齿轮传动结构设计，便于控制无人物流小车后轮的转动。通过在小车前轮的转动来改变无人物流小车左右转向问题。如下图：方案二：使用四轮小车。利用蜗轮蜗杆传动系统，让两后轮作为驱动力，利用电机控制小车速度，这样可以控制无人物流小车的正常工作。如下图：四轮小车的稳定性比三轮小车强很多。方案一转向机构的机械传动误差会比较大。而且选项二使用蜗杆-蜗轮传动机构，以三相异步电动机驱动小车后轮运动，不仅有利于PLC控制的编程设计，并且实用性比较强。所以，我的无人物流小车采用四轮小车。3.3电机的选择根据工作，选择恰当的电动机。其中包括电动机的类型和结构形式、功率和转速，用来确定电动机。车轮转速（3.1）电机的转速选择蜗轮-蜗杆的减速比i=60（3.2）无人物流小车的受力分析如图所示3.3示：3.3小车受力分析小车车身自身重量为p（3.3）小车的载荷为G（3.4）由于两前轮及两后轮关于Y轴对称，则，，（3.5），（3.6）解得滚动摩阻力偶矩的大小介于零与最大值之间，即其中δ滚动摩阻系数，查表5-2，δ=2～10，取δ=6mm（3.7）（3.8）两个小车后轮受力分析3.23.2后轮受力图3.3摩擦系数µ牵引力FN重物的重力W滚子直径Dmm传递效率ŋ传动装置减速比1/G求换算到电机轴上的负荷力矩（）（3.9）取=0.7,=157.66,=0.15(2)求无人物流小车电机功率小车的最小驱动功率为(3.10)计算电机功率(3.11)传动总效率(3.12)联轴器的传动效率为,蜗轮蜗杆的传动效率为，深沟球轴承的传动效率为电机功率(3.13)三相异步电动机比伺服电动机结构简单、工作稳定、维护方便、便于设计PLC控制系统.所以我选取Y系列三相异步电动机，据以上参数选用:电动机型号：Y802-4额定功率：0.75kw同步转速：1390r/min最大额定转矩：2.23.4联轴器与轴间配合选择联轴器类型应从以下几方面考虑：传递的转矩大小、性质以及缓冲减速的要求；联轴器工作转速大小引起的离心力大小对装备的影响；安装时，应注意轴间位移的大小和方向，防止错位；联轴器可靠性和工作环境，保证能正常运行；联轴器制造安装维护及成本，首选物美价廉。综合性能好。根据电动机轴直径，输出轴与蜗杆轴联接部分的轴径进行分析，为了更好的满足无人物流小车设计要求，我采用安全柱销联轴器满足要求，如下图3.43.4联轴器采用安全联轴器，销钉直径d可按剪切强度计算，即（3.14）销钉材料选用45钢。查表5-2优质碳素结构钢（GB699-88）45≤200HBS===销钉的许用切应力为（3.15）过载限制系数k值查表14-4取k=1.6选用d=7mm满足剪切强度要求。3.5蜗杆传动机构3.5.1蜗杆的传动类型设计传动机构时，应考虑各种蜗杆传动的特点，传动方式的要求和使用条件，满足实际要求的需要，合理的选择蜗杆传动的类型。(1)ZC蜗杆传动适用于重载高速、要求效率高、精度高的重要传动；(2)环面蜗杆传动用于传动效率高，精度高的大功率传动；(3)渐开线ZI蜗杆传动适用于精密蜗杆头数多的传动，并且加工工艺简单；(4)ZA阿基米德圆柱蜗杆传动适合载荷小，精度要求不高的传动；(5)ZA单头阿基米德蜗杆传动适合自锁的低速，轻载的传动。根据上述条件结合本课题的需求，选用渐开线蜗杆(ZI蜗杆)。3.5.2选择材料蜗杆要求表面硬度和耐磨性较高，故选用材料40Cr。蜗轮用灰铸铁HT200制造，采用金属模铸造。3.5.3蜗杆传动受力分析确定作用在蜗轮上的转矩T2按Z=1，故取效率η=0.7,则（3.16）（3.17）（3.18）（3.19）3.5.4蜗轮齿根疲劳强度设计根据渐开线蜗杆传动的设计准则，按齿根弯曲疲劳强度进行设计。蜗轮轮齿因弯曲强度不足而失效的情况，多数发生在蜗轮齿数较多或渐开线传动中。（3.20）确定载荷系数K稳定的负载下工作时，负载不均衡分配系数，那么你可以Kβ=1时，使用系数KA=1.15从表11-15中选择。由于稳定的速度，期望的动态系数KV=1.1（3.21）由表11-8得，蜗轮的基本许用弯曲应力假设3°10'48"，蜗轮的当量齿数（3.22）根据，，从图11-19中可查得齿形系数螺旋角系数（3.23）由表11-2得中心距a=50mm模数m=1.25mm分度圆直径蜗杆头数直径系数17.92分度圆导程角γ=3°11′38″蜗轮齿数变位系数3.5.5蜗杆与蜗轮参数与几何尺寸(1)蜗杆参数及尺寸轴向齿距（3.24）齿顶圆直径（3.25）齿根圆直径（3.26）(2)蜗轮参数传动比蜗轮分度圆直径（3.27）蜗轮喉圆直径（3.28）蜗轮齿根圆直径（3.29）蜗轮咽喉母圆半径（3.30）3.5.6精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的自动引导小车属于精密传动，从GB/T10089-1988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择6级精度，侧隙种类为d,标注为6d,GB/T10089-1988。3.5.7热平衡核算蜗杆传动在与螺旋齿轮相似，会出现相对滑动。在工作条件不太好的时候容易发热，导致润滑情况下降。但该ZI传动方式是渐开线传动，工作过程中产生的热可以散发到环境中，不考虑热平衡计算。3.6轴的设计3.6.1轴的分类轴是机器的主要部件中的一种形式。作为一个旋转运动传递机构只能安装在轴上的动力传递。这是支持的轴转动部件和传递运动和动力，轴是保证设备正常运行的基础上，对轴的要求，必须按照国家标准进行生产。在日常生活中，我们经常根据轴的承受力的不同，通常把轴分为转轴，心轴和传动轴。能承受弯矩又能承受转矩称为转轴，只承受弯矩不承受转矩成为心轴，只能承受扭矩不能承受弯矩称为传动轴，这是方便选择做的简单区分。3.6.2前轮轴的设计过程3.6前轮轴只承受弯矩而不承受扭矩，故属于心轴。。（1）求作用在轴上的力自动引导小车的前轮受力，受力3.7。（2）轴的结构设计轴的结构主要取决于以下几个因素：轴因为影响轴的因素很多，并且结构形式随着具体情况的不同变化，因此轴一般没有固定的标准结构。我们再设计物品时，要根据实际情况进行分析。倒是，轴上零件应便于调整；轴应具有良好的制造工艺性等。下面是轴在结构设计时的几个主要问题。（a）拟定轴上零件的装配方案装配方案取决于轴结构，它决定了轴的基本形式的设计的前提条件。装配方案是。装配方案是：左轮辐板、右轮辐板、螺母、套筒、滚动轴承、轴用弹性挡圈依次从轴的右端向左安装，左端只安装滚动轴承和轴用弹性挡圈。这样就对各轴段的粗细顺序作了初步安排。（b）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初步选择滚动轴承。自动引导小车前轮轴只受弯矩的作用，主要承受径向力而轴向力较小，故选用单列深沟球轴承。由轴承产品目录中初步选取单列深沟球轴承6004，其尺寸为d×D×T=20mm×42mm×12mm,故dⅠ=dⅢ=dⅨ=20mm。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，因此取dⅣ=25mm。取安装左、右轮辐处的轴段Ⅵ的直径dⅥ=30mm。已知轮辐的宽度为34mm，为了使螺母端面可靠地压紧左右轮辐，此轴段应略短于轮辐的宽度，故取lⅥ=32mm。左左右轮辐的左段采用轴肩定位，轴肩高度，取h=3mm，轴环处的直径dⅤ=36mm。轴环宽度b≥1.4h，取lⅤ=5mm。轴用弹性挡圈为标准件。选用型号为GB894.1-8620，其尺寸为d0=20mm,故dⅡ=dⅩ=19mm,lⅡ=lⅩ=1.1mm,lⅢ=13-1.1=11.9。（c）轴上零件的周向定位左右轮辐与轴的周向定位采用平键联接。按dⅥ由手册查得平键截面b×h=8mm×7mm(GB/T1095-1979),键槽用键槽铣刀加工，长为28mm(标准键长见GB/T1096-1979),同时为了保证左右轮辐与轴配合有良好的对中性，故选择左右轮辐与轴的配合为H7/n6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为j7。（d）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为1×45°，各轴肩处的圆角半径为R1。（3）求轴上的载荷首先根据轴的结构图画出轴的计算简图。根据轴的计算简图画出轴的弯矩图3.7前轮轴的载荷分析图（4）按弯曲应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩的截面强度。最大负弯矩在截面C上，。对截面C进行强度校核，由公式（3.31）由表15-1得，45钢调质由表15-4得，（3.32）因此该轴满足强度要求，故安全。3.6.3后轮轴的设计过程后轮轴在工作中既承受弯矩又承受扭矩，故属于转轴。3.8后轮轴结构（1）求后轮轴上的功率、转速和转矩=0.7,那么（3.33）（2）作用在蜗轮上的力（3）初步确定轴的最小直径先按式（15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取=115，于是得（2.37）后轮轴的最小直径是安装轮辐处轴的直径。由于轮辐与轴采用键联结，故dⅥ=26mm。（4）轴的结构设计（a）拟定轴上零件的装配方案装配方案是：蜗轮、套筒、深沟球轴承、轴用弹性挡圈依次从轴的左端向右安装；右端安装深沟球轴承、透盖、内轮辐、轴端挡圈从右端向左安装。（b）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列深沟球轴承。单列深沟球轴承6206，其尺寸为d×D×T=30mm×62mm×16mm，故dⅠ=dⅢ=dⅤ=30mm。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得6206型轴承的定位轴肩高度h=3mm,因此，取dⅣ=36mm。轴用弹性挡圈为标准件。选用型号为GB894.1-8630,其尺寸为d0=30mm，故dⅡ=28.6mm，lⅡ=1.7mm。取安装轮辐处的轴段Ⅵ的直径dⅥ=26mm。轮辐的宽度为27mm,为了使轴端挡圈可靠地压紧轮辐，此轴段应略短于轮辐的宽度，故取。（c）轴上零件的周向定位蜗轮与轴的周向定位采用平键联接。按由手册查得平键截面b×h=8mm×7mm,键槽长为25mm。轮辐与轴的配合为H8/h7。（d）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为1×45°，各轴肩处的圆角半径为。（5）求轴上的载荷后轮轴上的受力分析3.9。L1=L2=27.5mmL3=41mm(a)在水平面上后轮轴的受力简图为3.9。由静力平衡方程求出支座A、B的支反力三个集中力作用的截面上的弯矩分别为3.9后轮轴的载荷分析图(b)在垂直面上后轮轴的受力简图3.9。由静力平衡方程求出支座A、B的支反力，（3.34）=-126.9，（3.35）=220.8-157.7+126.9=190.2在段中，将截面左边外力向截面简化，得(3.36)在段中，同样将截面左边外力向截面简化，得(3.37)在段中，同样将截面右边外力向截面简化，得(3.38)计算A、B、C、D截面的总弯矩M(3.39)(3.40)（6）按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面即危险截面D的强度。由式（15-5）得(3.41)其中，为折合系数，取=0.6为轴的抗弯截面系数，由表15-4得，，15-1查得[σ-1]=60MPa因此，。3.7滚动轴承设计3.7.1选用轴承考虑的主要因素：(1)轴承受到的，这是选取的主要依据；(2)根据转速高低选择适合的轴承防止出现不良影响；(3)充分考虑到轴的调心性能，防止轴承的内外圈发生偏斜；(4)选择时应考虑整体设计的要求，便于安装和拆卸。3.7.2前轮轴上的滚动轴承的计算及校核Lh≧2000h，，，。（1）由上述条件试选轴承试选6004型轴承，查表16-2（2）按额定动载荷计算由式(3.42)对球轴承=3，(3.42)查表13-6自动引导小车故6004型轴承能满足要求。（3）按额定静载荷校核(3.43)选取=2(3.44)代入上式，满足要求。2.7.3蜗杆轴上的轴承要求寿命，，，作用在在轴上的轴向载荷。选30203型轴承，查表5-24（脂润滑）蜗杆轴上的轴承受力按额定动载荷计算(3.45)，查表15-12，，，，，由式均小于满足要求。按额定静载荷校核15-14，取，满足要求。极限转速校核由式(3.46)，由图15-5得，由图15-6得，由图15-5得，由图15-6得小于和满足要求。2.7.4后轮轴上的轴承要求轴承的寿命，，轴承A的径向载荷；轴承B的径向载荷；。承A承受的载荷大于轴承B的载荷，故只需对轴承A进行校核。。（1）由上述给定条件试选轴承试选6206型轴承，查表15-19（脂润滑）（2）按额定动载荷计算由式对球轴承，由查表15-19由查表15-19查表15-12无人物流小车该轴承满足后轮受力要求。额定静载荷校核，选取查表15-19，时，，满足要求。极限转速校核满足要求。3.8无人物流小车维护与保养一段时间使用无人物流小车后，小车电机的润滑能力下降机动性能变差，那么必须有一个负责人员来补充补充润滑脂。当更换润滑脂的时候，应该做到及时清除旧润滑脂，然后用汽油把轴承和轴承盖的油槽清洗干净。工作人员填充的润滑脂不能太多，要不然会使轴承的摩擦转矩变得很大，到时候轴承温度会越来越高，会大大的损耗轴承的使用寿命。另外，无人物流小车在运行过程中，我们应注意轴承的温度变化。因为大部分轴承适用于70℃及以下工作状态，温度过高会使轴承强度刚度失效，所以当轴承温度超过95℃时，我们要立即停止小车运行，仔细查找温度升高的原因，如果有条件的话可以更换轴承，避免出现生产线瘫痪的情况。Y系列三相异步电动机，我们要根据国家标准使用锂基润滑脂，如果可能的话，在锂基润滑脂，这样做的好处就是能让无人物流小车的电机拥有较好的抗水能力，大大的提高无人物流小车的生产寿命。另外我们还要注意轴承的维护，这样做的好处是能增加轴承使用寿命，同时降低工厂维修机器的成本。极大的让无人物流小车在生产线上发挥更大的作用，让无人物流小车为生产厂家提供更好的使用价值。4控制系统4.1系统描述本课题研究对象是无人物流小车的，它是通过控制三相异步电动机的正反转控制无人物流小车做，从而实现在A地装料、B地卸料这一过程，满足生产线的要求。无人物流小车在车间运动图如下;4.2控制要求控制系统的工作原理：（1）机械运料小车在初始位置处，按下启动按钮SB1，电机正转，无人物流小车往前运动；（2）机械运料小车运行至右限位开关ST1，电机停转，运料小车停止，等待装料，装料指示L1灯亮；（3）经过十秒以后，装料灯L1灭，这时装料结束，电机开始反转，物流小车后退，当运动到左限位开关ST2处，电机停转，无人物流小车停止，开始卸料，卸料指示灯L2亮；（4）延时8s，指示灯灭，卸料完成,到此完成一个工作周期，这样一直循环此过程，直到关闭停止按钮。4.3系统主回路与控制回路的设计PLC控制系统是具有灵活的，多功能的特点，几乎所有的控制都通过软件控制，虽然这不是PLC和I/O之间的硬件设计信号的简单连接，它直接关系到无人物流小车的安全性，可靠性和生产成本的控制系统，以及许多其他的问题，硬件设计一旦完成，就不能在随意修改，因此，它是用于控制系统的设计成功的关键问题，我们应该高度重视设计阶段。4.4控制系统原理根据物流小车具有正向和反向两种工作模式，两个线圈KM1以​​及KM2无人物流小车展示的整体设计的控制要求，通过改变电机的相序来改变工作方式，接触器KM1以及KM2对应KM1以及KM2的主电路主触头。原则上无人物流小车原理如下：（1）按下启动按钮SB1电机正转，这时候开始通电接触器线圈KM1和SB1平行KM1常开触点，以保证持续的电力，以满足封闭，整个电路会发生自锁现象，KM1线圈正常工作，，按下电动机开关，电动机开始向前走，无人物流小车开始向前移动;（2）当小车运行到限位开关ST1，ST1的常开触点闭合，常闭触点断开，使KM1线圈失电，电机停转，无人物流小车停止运动;与此同时，在延迟KT1继电器线圈开启时，辅助常开触点闭合，充电指示灯L1亮，手动加载。（3）延时10s，时间继电器的延时闭合常开触点KT1闭合，接触器KM2线圈通电并自锁，两个常闭触点KM2断开，L1灯熄灭，线圈KM1失电，然后三相异步电机运行，无人物流小车向后运动;（4）当通电，其常开触点闭合继电器线圈KT2前往ST2，KT2常开触点闭合，排放指标L2亮;（5）延迟8S，KT2线圈常开触点闭合，恢复电机正转;（6）按下停止按钮，无人物流小车停止运行。根据无人物流小车的工作原理画出PLC的外部接线图：4.4外部接线图4.5控制系统的梯形图无人物流小车的流程图如下4.5流程图根据控制系统流程图编写梯形图4.6梯形图结束语本课题主要研究无人物流小车外部造型、