【正文】 體倉庫輸送部分已經(jīng)逐漸形成一搬運(yùn)機(jī)器人、自動導(dǎo)引小車為主，以及自動識 別裝置和自動分揀裝置組成的系統(tǒng)。 管理計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)出入庫的管理、查詢、打印以及倉庫相應(yīng)指標(biāo)計(jì)算分析顯示，是一個自動化倉 庫的管理中心。 貨位數(shù)計(jì)算 根據(jù)物流貨物實(shí)際考察結(jié)果，貨物平均尺寸 40mm 30mm 15mm，存儲量 98000 件，設(shè)計(jì)貨箱尺寸 1m 1m 1m，每個貨箱可裝載 36 件貨物，貨位數(shù)即為 2700 個。該倉庫存儲區(qū)的總體尺寸為：總長 33m，總高 ，總寬為 5 個，巷道寬度 +10 排貨架寬度 =5 + 10=22m，即 總體尺寸為： 33m 22m 。 國內(nèi)外 AGV 發(fā)展情況 20世紀(jì) 50 年代第一輛自動導(dǎo)引小車在美國研制成功。自動導(dǎo)引車系統(tǒng) （ AGVS） 在 60年代從自動化倉庫進(jìn)入到柔性加工系統(tǒng) (FMS)，這一改進(jìn)使得自動導(dǎo)引小車系統(tǒng)得到快速發(fā)展。目前，我國對于 AGV 的研究技術(shù)已經(jīng)越來越成熟，自動導(dǎo)引車和自動導(dǎo)引車系統(tǒng)也得到了廣泛使用。 （ 4）安全可靠： AGV 可以裝備多種聲光報(bào)警系統(tǒng)，在碰撞到障礙物之前就能通過車載障礙探測系統(tǒng)自動探測并及時(shí)停車，同時(shí)在多輛 AGV 在某一區(qū)域內(nèi)交叉運(yùn)行時(shí)，具備避免 相互碰撞的能力。 自動導(dǎo)引小車 （ AGV）類型選擇 自動導(dǎo)引小車類型 （ 1）按照自動導(dǎo)引小車的外形可以分為以下 5 種： 1）托盤 式 AGV：托盤式 AGV 應(yīng)用廣泛，主要用 來搬運(yùn)托盤。一般托盤式 AGV搬 運(yùn)重量可達(dá) ~，直線行走速度可達(dá) 60m/min，轉(zhuǎn)彎速度為直線行走速度的一半左右。牽引 式 AGV的 拖動能力（即掛車載重）為 2~20t，電機(jī)功率一般為 ~10kw，動力源采用容量為 300~1000Ah 的蓄電池。一般用于要求行走速度較快，搬運(yùn)距離較短的情形。為了避免貨叉與其他設(shè)備地碰撞，需要加裝檢知器。 5）輕 便式 AGV：隨著輕便型載荷用途的日益廣泛開發(fā)了輕便型 AGV。地面有軌小車結(jié)構(gòu)牢固，承載力大，安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 造價(jià)低廉，技術(shù)成熟，可靠性好，定位精度高。 無軌小車是一種利用微機(jī)控制的，能按照一定的程序自動沿規(guī)定的引導(dǎo)路徑行駛，并具有停車選擇裝置、安全保護(hù)裝置以及各種移載裝置的輸送小車。 圖 82 AGV 的基本組成 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 車體及設(shè)計(jì) 車體是 裝配 AGV 其他零部件的主要職稱裝置，主要包括底盤、車架、車輪、殼體和控制室等。同時(shí)考慮到 AGV 運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)故障導(dǎo)致與其他設(shè)施或者人碰撞，車身外表應(yīng)不得有尖角或凸起部分。通常情況下選用 24V 或者 48V 直流蓄電池。充電完成后，人工脫離電路連接。利用專人負(fù)責(zé)AGV 的充電工作。為 了提到AGV 的轉(zhuǎn)彎精度通常驅(qū)動和轉(zhuǎn)向電機(jī)都采用直流伺服電機(jī)。 AGV配備有車載計(jì)算機(jī)，控制自身地工作。導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)航方式不同可分為電磁導(dǎo)航、磁條導(dǎo)航、激光導(dǎo)航和慣性導(dǎo)航等不同形式 .通過導(dǎo)航系統(tǒng)能使 AGV確定其自身位置，并能沿正確的路徑行走。 導(dǎo)引系統(tǒng)及導(dǎo)引方式 選擇 導(dǎo)引部分是 AGV的關(guān)鍵部分， AGV需要實(shí)現(xiàn)無人駕駛的情況下選擇合 理路線，這需要依靠導(dǎo)引系統(tǒng)的導(dǎo)引，從而實(shí)現(xiàn)沿一定的路線自動行駛 。該方法可靠性高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，是目前最為成熟且應(yīng)用最廣的導(dǎo)引方式。小車上裝有光學(xué)檢測器，均勻分布在漆帶及兩側(cè)位置上，檢測不同的組合信號，以控制小車的方向，使其跟蹤路軌。 (3)激光制導(dǎo)方式 該方法是在 AGV 行走路徑的特定位置處，安裝一批激 光 /紅外光束的反射鏡。該方法的缺點(diǎn)是成本昂貴，傳感器、反射裝置等設(shè)備安裝復(fù)雜 。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)先進(jìn)，靈活性強(qiáng)，便于組合，柔性極好。缺點(diǎn)是系統(tǒng)成本較高同時(shí)掃描頭需較高位置。優(yōu)點(diǎn)是適合室外遠(yuǎn)距離的跟蹤和制導(dǎo)。通過直流伺服電動機(jī)驅(qū)動后輪，當(dāng)兩前輪運(yùn)動速度不同時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向。為了使系統(tǒng)運(yùn)行可靠且維護(hù)方便，本系統(tǒng)采用兩個直流電機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)。但是有刷直流電動機(jī)有電刷和換向器，其間形成的滑動機(jī)械接觸嚴(yán)重地影響了電機(jī)的精度、性能和可靠性，所產(chǎn)生的火花會引起無線電干擾，縮短電機(jī)壽命，換向器電刷裝置又使直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、噪音大、維護(hù)困難，因此長期以來人們都在尋求可以不用電刷和換向器裝置的直流電動機(jī) — 無刷直流電動機(jī)。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 AGV 的行走 速度為 30m/min，即 500mm/s，車輪的直徑是 408mm，則車輪的轉(zhuǎn)速： m i n/ 0 0 0 04 0 601 0 0 0 rvn ?? ???? ?? 根據(jù)運(yùn)動參數(shù)選擇蝸輪 蝸桿的減速比 : 62?i ,則電機(jī)的轉(zhuǎn)速為： n=i n= 62=AGV 受力 分析： AGV 車 架重量 :G= 1000 ≈ AGV 的最 大載荷： P=mg=100 =980N 根據(jù)車輪受力列出 0zF?? , 0xM ?? 平衡方程，解得 前車輪受力 F=,后車輪受力為 F=。 m，其中查表取η =， W=，μ =。 其中 1J 是車輪的轉(zhuǎn)動慣量； 2J 是蝸桿的轉(zhuǎn)動慣量； 3J 是蝸輪的轉(zhuǎn)動慣量； 4J 是蝸輪軸的轉(zhuǎn)動慣量。 聯(lián)軸器設(shè)計(jì) 查電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，知電動機(jī)軸直徑為Φ 12mm，而且由于輸出軸削平了一部分，與蝸桿軸聯(lián)接部分軸徑為Ф 16mm，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 89所示。 機(jī)械部分設(shè)計(jì) 蝸桿傳動設(shè)計(jì) （ 1） 選擇蝸桿的傳動類型和材料 根據(jù) GB/T 100851988 的推薦，采用漸開線蝸桿 (ZI)。 mm 圖 810蝸輪 蝸桿受力 經(jīng)計(jì)算得各力的大小 : FF 2a1t ? =, FF 2t1a ? =。同時(shí)由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù) KV=,則 1 . 1 5 1 1 . 1 1 . 2 6 5AVK K K K?? ? ? ? ? ? ? 蝸輪的許用彎曲應(yīng)力： [б F ]=48Mpa 取 2 62z? ， γ= 3176。 48 ? 根據(jù) 2 0x? ， 2 ? ，查表得得齒形系數(shù) 2 ? 螺旋角系數(shù) ： Yb =1γ /140176。 （ 4）蝸桿、蝸輪的主要參數(shù)計(jì)算 1）蝸桿：軸向齒距： pa = =； 齒頂圓直徑 ： d1a =d1 +2h*a m=50mm； 齒根圓直徑 ： d1f =d1 2（ ha* m+c） =； 2）蝸輪 傳動比： i=62 蝸輪分度圓直徑： d2 =mz2 =155mm； 蝸輪喉圓直徑： d2a =d2 +2 ha2 =160mm； 蝸輪齒根圓直徑： d2f =d2 2m（ ha* x2 +c* ） = （ 5）精度等級 公差和表面粗糙度的確定 由于自動導(dǎo)引小車屬于精密傳動，從 GB/T 100891988 圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇6級精度，側(cè)隙種類為 f，標(biāo)注為 6f GB/T100891988。 （ 1）擬定軸上零件的裝配方案 軸上裝配方案是：軸承端蓋、輪輻、套筒、圓螺母、滾動軸承，依次從軸的右端向左安裝，這樣就對各軸段的粗細(xì)順序作了初步安排。右端滾軸徑 2)取安裝左、右輪輻處的軸段Ⅵ的直徑 68mm，輪輻的左端采用軸肩定位，右 端用螺母夾緊輪輻。按手冊查得平鍵截面 b h=18mm 11mm，(GB/T 10951979),鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 80mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長見 GB/T 10961979),同時(shí)為了保證左右輪輻與軸配合有良好的對中性，故選擇左右輪輻與軸的配合 為 H7/n6。 （ 4）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖。 （ 5）校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面強(qiáng)度。/2d=179。 （ 2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1)選擇滾動軸承。 2)安裝輪輻處的軸段Ⅵ的直徑 d=60mm，該段軸長 110mm。輪輻與軸的配合為 H8/h7。 L1=80mm ； L2=72mm； L3=160mm 1)前輪軸上的受力分析 813a)。 2= ?? 0AM ， ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?2 1 2 1 1 32 2 0r a N VF L M F L F L L ? ???? ? ? ? ? ??? 12 2 1 311 22N V r aF F L M F L LL 0yF ?? ， 1 2 2 0NV NV rF F F F? ? ? ?； 1 2 2NV r NVF F F F? ? ? 在 AD 段中，將截面左邊外力向截面簡化，得 M(x1 )=F 1NV x1 在 DB 段中，同樣將截面左邊外力向截面簡化，得 ? ? ? ?2 1 2 2 V r aM x F x F x M? ? ? ? 在 BC 段中，同樣 將截面右邊外力向截面簡化，計(jì)算 A、 B、 C、 D截面的總彎矩M如下所示： 0ACMM?? ? ? ? ? ?2 2 2 21 H D V DM M M N m m左 2 2 2 22 H D V DM M M N m m? ? ? ? ? ?右 646406B V BM M N m m? ? ? 前輪軸上的轉(zhuǎn)矩 ： 2 23508T T N mm? ? ? 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 圖 813 前輪軸的載荷分析圖 （ 4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩 的截面（即危險(xiǎn)截面 D）的強(qiáng)度。 C=3 510 ??=22020 故 6010 型軸承能滿足要求。由于軸承 A承受的載荷大于軸承 B 的載荷，故只需對軸承 A 進(jìn)行校核。物流自動化立體倉庫則方便高效地實(shí)現(xiàn)了物料的存取，加快了物料的周轉(zhuǎn)速度。另一方面，自動導(dǎo)引小車也會快速發(fā)展，逐漸取 代傳統(tǒng)的人力搬運(yùn)，成為主要的倉庫搬運(yùn)設(shè)備。有三個理由：一是這次設(shè)計(jì)我們學(xué)到了很多的專業(yè)知識，是在老師的指導(dǎo)下自己刻苦獨(dú)立完成而感到充實(shí)；二是這次設(shè)計(jì)讓我充分懂得不論是做設(shè)計(jì)還是做其他事情都要認(rèn)真，這次設(shè)計(jì)讓我感受到什么是認(rèn)真，這也讓我充實(shí)；三是 在論文寫作過程中，得到了葉老師的親切關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)。 總之，我能順利完成這次設(shè)計(jì)，要衷心感謝老師的精心指導(dǎo)，同時(shí)感謝同為一個小組的黃和柳對于我的幫助，他們讓我更好地學(xué)會了團(tuán)隊(duì)合作。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，葉老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。普瑞德科．機(jī)器人控制器與程序設(shè)計(jì) [M]．北京：科學(xué)出版社， 2020． [12]董懷武，劉傳慧 . 畫法幾何及機(jī)械制圖 [M]．武漢：武漢理工大學(xué)出版社， . [13]徐清 . 自動導(dǎo)引小車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [D]. 蘭州：蘭州大學(xué)， 2020. [14]唐文偉 .AGV 在物流領(lǐng)域中的應(yīng)用前景分析 .北京 :物流技術(shù) 2020. [15]Chen, mathematical programming model for AGVS planning and control in manufacturing amp。 鑒于時(shí)間和所學(xué)知識的限制，本論文在許多方面做得還不夠完善，同時(shí)存在以下問題并未得到很好地解決，主要有以下幾個部分：自動化立體倉庫的管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及貨物分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；自動導(dǎo)引小車的控制部分設(shè)計(jì)。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 結(jié)論 物流自動化立體倉庫是物流系統(tǒng)、物料搬運(yùn)、倉儲科學(xué)的一門綜合科學(xué)技術(shù)工程。 （ 1）由上述條件試選軸承 選 6207 型軸承，查表 C=； Cr0 =；極限轉(zhuǎn)速 n=8500r/min 圖 814 蝸桿軸上的軸承受力 （ 2）按額定動載荷計(jì)算 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 代入數(shù)據(jù)得 :S1 =S2 = S2 +Fa =+=S1 ? F1a =S2 +Fa =， F2a =S2 = ? ?P r aP f XF YF?? 查表得， ? F1a /F1r =e=, X=, Y= P1 = ( + )= F 2a /F2r =e=, 1X? , 0Y? ? P2 = = 由式 : 66010 hnLCP?? , 103? ? 得： C1 =C=25500, C2 =C=25500 故滿足要求。 滾動軸承選擇與校核 后輪軸上的軸承 要求壽命 2500hLh? ，轉(zhuǎn)速 n=,軸承的徑向力 Fr =，軸向