【《某背负式AGV底盘结构主要零部件的设计计算案例》2100字】

某背负式AGV底盘结构主要零部件的设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u26084某背负式AGV底盘结构主要零部件的设计计算案例 1173311.1连轴器的设计 1208611.1.1材料的选取 1260931.1.2零件设计 253481.1.3分析验证 246341.2电机的选择 4162481.3电动推杆的选择 61.1连轴器的设计1.1.1材料的选取本设计的底盘结构是用联轴器连接麦克纳姆轮，由电机驱动联轴器为轮子提供动力。底盘的运动是工程机器人最基本，最核心的功能，所以联轴器的稳定性尤为重要。传动轴的材料需要有足够的强度和耐磨性。在高速旋转过程中，摩擦系数要足够小。为保证传动轴的使用寿命，要保证同轴度，实际生产过程重，该类零件常常采用6061，7075，LY12硬铝等[10]，对于耐磨性较高，强度较高的零件，一般采用45钢或7075T6等级航空铝。且45号钢在经过热处理工艺后的强度硬度以及耐磨性都会显著增强。由于该零件的强度和耐磨性要求比较高，且表面要求光滑，所以材料选用45钢。45号钢的弹性模量是210GPa，其泊松比为0.31，淬火硬度是HRC55，抗拉强度约600MPa，屈服强度约355MPa[11]。联轴器空载转速482rpm，空载电流0.78A，额定转速469rpm，额定转矩3N.m，额定电流10A，最大效率70%。1.1.2零件设计4-1（a），4-1（b）图4-1（a）联轴三维图 图1（b）联轴器工程图1.1.3分析验证（1）联轴器直径选取计算[12]：（4-1）式中：d-轴端直径，mm；T-轴所传递的转矩，N.m；P-轴所传递的功率，KW；n-轴的工作转速，r/min；τp-许用扭转切应力，MPa；ΦP-许用扭转角，（°）/m；A-系数，根据表3-1选取；B-系数，根据表3-2选取；α-空心轴的内径d1与外径d之比，α=d1/d；τp-许用扭转切应力，MPa；代入数据得：d=15.6mm，设计直径符合条件。表4-1几种常用轴材料的τp及A值轴的材料；Q235-A、20；Q275、35(1Cr18Ni9Ti)；45；1Cr18Ni9Ti；40Cr,35SiMn42SiMn,40MnB；τp/MPa15-2520-3525-4515-2535-55A149-126135-112126-103148-125112-97表4-2剪切弹性模量G=79.4GPa时的B值ΦP，°/m；0.25；0.5；1；1.5；2；2；B12910991.582.77772.8（2）精确强度校核计算[13]。疲劳强度安全系数校核：(4-2)式中：Sσ-仅弯矩作用时的安全系数；Sτ-仅弯矩作用时的安全系数；Sτ-计算疲劳强度时的许用安全系数；τ-1-材料于对称循环应力下的扭转疲劳极限，单位MPa；σ-1-材料于对称循环应力下的弯曲疲劳极限，单位MPa；Kσ,Kτ-弯曲，扭转时有效应力集中系数；β-表面质量系；代入数据验证得S≥Sp。（3）圆轴扭转角Φd的计算[14](4-3)式中：T-轴所传递的转矩，N.m；l-轴受扭矩作用部分的长度，mm；α-空心轴的内径d1与外径d之比，α=d1/d；d-轴的直径，mm；d1-空心轴内径，mm；li,di,dli-轴的第i段长度，直径，空心轴内径，mm；Ti轴在第i段所受扭矩，N.m；代入数据得Φd=2.205。所选材料符合要求。（4）临界转速校核[15](4-4)式中：di-第i段轴的直径，mmΔlii段轴的长度，mmξ50%时，可取ξ15%ξ1.2电机的选择背负式AGV机构中电机的选择有着重要的意义。如果电机的功率过大，会导致车体运动发生不平稳现象。如果电机的功率过小的话，则不能完成承载重物，因此应该正确选择电机的型号。根据表4-2选择的电机是YYCJZ型直线式齿轮电动机。其电机的参数如下图所示。表4-3YYCJZ型直线式电动机参数型号级数/p功率/w电压/v频率/Hz电流/A电容/F最大推力基本速度最大行程YYCJZ90-40440220500.352/4509010-50100-390YYCJZ90-60460220500.603.5/45011510-50100-390YYCJZ90-90490220500.705/45016010-50100-390YYCJZ90-1204250220501.108/45020010-50100-390YYCJZ直线式电机（如图4-3所示）的结构特点：（1）结构简单，可用于直线运动，检测维护方便。（2）运动平稳，无其他机械连接装置。（3）适用于中低速、运行时频率较低、中等载荷和工作次数较多的场合。（3）操作简单，价格经济。（4）主要构成部件：精密丝杠和高精度减速齿轮[7]。图4-3YYCJZ直线式电动机1.2.1电机的可行性验证首先先假设所选电动机符合要求，验算该电动机的性能指标。1、首先基于背负式AGV所承受电动机的全部质量包括：（1）联轴器2kg/个（2）麦克纳姆轮的质量8kg/个（3）底盘的质量120kg（4）壳体的质量20kg（5）电池质量20kg/个（6）升降机构的质量30kg（7）载物盘30kg因此电动机推动的总质量为：4×2+8×4+120+20+20×4＋30+30=300kg，因为有四个电机，所以每个电机推动的总质量为75kg。由上述计算的总质量可选用YYCJZ90-40,电动机所需的推力75×9.8=735N，电动机的最大推力为90×9.8=882N由735N≤882N，所以满足最大推力要求。2、推动电动机的全部质量所需的功率要求背负式AGV的全部质量所需电动机输入功率为Pw，已知F=735N，Vmax=0.2m/s,所以根据公式由于背负式AGV常用场合选摩擦系数f为：0.2故电机的计算功率：(4-5)电动机的输出功率，已知η=0.75，由电动机推动的总质量可以得出电动机的输出功率为39.2w。根据上述所述的参考资料可以得出假设所选的电动机的型号为YYCJZ90-40最大功率为40w，满足最大的电动机功率要求，因此选择此电机合适。1.3电动推杆的选择背负式AGV机构中电动推杆的选择有着重要的意义。如果推杆的功率过大，会导致载物盘发生不平稳现象。如果推杆的功率过小的话，则不能完成载物盘的升降，因此应该正确选择电动推杆的型号。1、首先基于背负式AGV所承受电动机的全部质量包括：（1）载物盘20kg（2）双铰接式升降机构30kg（3