【正文】 校核完畢 下表35為選擇軸和心軸材料一覽表:表35 轉(zhuǎn)軸和心軸的許用彎曲應(yīng)力（） 400130704050017075456002009555700230110658002701307510003301509040010050305001207040 車(chē)輪軸承的受力分析和校核疲勞點(diǎn)蝕是引起很多滾動(dòng)軸承出現(xiàn)故障以致失效的主要因素。軸承的基本額定壽命是指非?？煽浚€有材料和加工質(zhì)量以及運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的壽命，一般以或表示。軸承由于振動(dòng)和沖擊影響，其當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)按下式計(jì)算：由于不受軸向力，所以 式中 ——沖擊載荷系數(shù)。齒輪傳動(dòng)相比較于其它的機(jī)械傳動(dòng)與其它機(jī)械傳動(dòng)相比，其傳動(dòng)非常的穩(wěn)定，更換周期長(zhǎng)，傳動(dòng)效率高，以及齒輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定等優(yōu)點(diǎn)，再加上齒輪的結(jié)構(gòu)緊湊，所以它傳動(dòng)能夠適用很多的的速度和功率。錐齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和基本齒廓的確定如表37和表38：表37 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)錐齒輪GB 12368901 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 16 18 20表38 直齒錐齒輪基本齒廓基本參數(shù)齒形角齒頂高工作齒高頂隙齒根圓角半徑錐齒輪GB 123699020176。錐距齒寬分錐角根錐角根據(jù)以上的參數(shù)，達(dá)到所要求的輪齒的選擇。本次設(shè)計(jì)所采用的為差速型，即從動(dòng)輪為轉(zhuǎn)向輪，驅(qū)動(dòng)輪為定向輪。AGV小車(chē)其整車(chē)的動(dòng)力性是由減速器的規(guī)格型號(hào)與電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)來(lái)決定的，也就是整車(chē)的動(dòng)力性是由小車(chē)的驅(qū)動(dòng)力和運(yùn)行速度來(lái)決定的。無(wú)刷交流電動(dòng)機(jī)有三個(gè)部分組成，電子開(kāi)關(guān)線路、轉(zhuǎn)子位置傳感器以及電動(dòng)機(jī)是構(gòu)成分別是，其無(wú)刷交流電機(jī)框圖如圖41。所以在其整個(gè)行駛過(guò)程中自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)所受的總的阻力是： （41）(1)AGV小車(chē)的滾動(dòng)阻力的計(jì)算 （42）式中: 為滾動(dòng)阻力系數(shù)。由公式： （43）式中：—空氣阻力系數(shù)，這里??； —迎風(fēng)面積； —在無(wú)風(fēng)條件下的汽車(chē)的行駛速度。 —AGV小車(chē)質(zhì)量（）； —為行駛加速度（）。因此由（41）式，再根據(jù)（42）、（44）、（46）、（47）在行駛過(guò)程中自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)所受的總的阻力是： AGV小車(chē)行駛驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算要保證自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的正常運(yùn)行，其驅(qū)動(dòng)力必須要與行駛阻力相等，由前面求的AGV小車(chē)行駛的總阻力為 。要使驅(qū)動(dòng)輪不發(fā)生滑轉(zhuǎn)，則必需使作用在驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩所引起的地面切向反作用不能大于附著力。 所以，上式（48）還可寫(xiě)成：表42給出了輪胎在不同路面上附著系數(shù)的數(shù)值。輪胎氣壓適度的降低會(huì)增大附著力，當(dāng)輪胎氣壓過(guò)低時(shí),由于滾動(dòng)阻力的增加，反而會(huì)引輪胎的變形和胎壁內(nèi)部摩擦加速縮短輪胎的壽命。有花紋的輪胎比無(wú)花紋的輪胎的附著性能好。由車(chē)輪半徑，電機(jī)轉(zhuǎn)速，主減速比，則: （412）由,但小車(chē)的速度是可以控制的，所以該電機(jī)可以選用。 通過(guò)得出小車(chē)所用的電機(jī)的型號(hào)為，減速器的型號(hào)是螺旋錐齒輪減速器，車(chē)輪半徑為，所以可以得到做出小車(chē)行駛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。鎳氫蓄電池鎳氫電池的能量比鎳鎘電池大很多，它有一個(gè)專(zhuān)用的充電器可以快速充電在一小時(shí)內(nèi)，放電特性比鎳鎘電池更好，而且鎳氫電池持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，可連續(xù)充放電多次。鉛酸蓄電池鉛酸電池通常以負(fù)極為鉛，正極為二氧化鉛，電解液為硫酸水溶液，充電過(guò)程是化學(xué)能量轉(zhuǎn)化為電能，放電過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能量。 本章小節(jié)本章這一章主要是電機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程和驅(qū)動(dòng)力，AGV小車(chē)驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的附著條件與附著率進(jìn)行了分析，驅(qū)動(dòng)電源，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和電池容量的計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)的討論。最后，通過(guò)本次自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)一步對(duì)小車(chē)的控制單元以及實(shí)施措施進(jìn)行全新的研究，最終設(shè)計(jì)出一個(gè)方便、安全、快捷的自動(dòng)化的小車(chē)，使小車(chē)更能趨近于智能化，滿足AGV小車(chē)在人們生活中的需求，使其得到更為廣泛的應(yīng)用，遍及各個(gè)方面。 Jackson, M. R. The use of low cost FMCW radar sensors in navigationMicroprocessors and Microsystems Volume: 21, Issue: 6, March,1998, [18] Moore K L Flann N S .A six wheeled omnidirectional autonomous mobile Robot[J] IEEE Control System Magazine. 2000 20(6): 5366謝 辭畢業(yè)設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，我感到十分的充實(shí),這是對(duì)所學(xué)知識(shí)的歸納和總結(jié),在這次設(shè)計(jì)中我們學(xué)到了很多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，在老師的指導(dǎo)下和同學(xué)的幫之下自己刻苦獨(dú)立完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，心里也覺(jué)得比較踏實(shí)；這次設(shè)計(jì)讓我充分懂得不論做什么事情都要認(rèn)真，不要三心二意；老師的諄諄教導(dǎo)讓我的得到了好多的知識(shí)，如果沒(méi)有老師的幫助我的設(shè)計(jì)是一定會(huì)走許多的彎路的。Industrial Engineering Volume: 30, Issue: 4,September,1996, pp. 647658[16] Carter B. Good M, Dorohoff M} etc. Mechanical design and modeling of an omnidrectional RoboCup player[ A].RoboCup Al Conference[ C]. Seattle WA: 2001 .110[17] Parkin, R. M.。第五章 結(jié)論本論文第一章說(shuō)明了自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的發(fā)展歷史，種類(lèi)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和小車(chē)的技術(shù)參數(shù)，還有本次AGV小車(chē)設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容；第二章講了自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)總體設(shè)計(jì)，詳細(xì)說(shuō)明其傳感器的選用及規(guī)格參數(shù)；第三章是自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的機(jī)械設(shè)計(jì)部分，它也是本次設(shè)計(jì)的主要部分，從小車(chē)的結(jié)構(gòu)出發(fā)，然后再用Pro/E對(duì)其進(jìn)行三維建模，詳細(xì)說(shuō)明了伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選取，車(chē)輪軸和軸承的受力分析和校核，齒輪的設(shè)計(jì)與選取，驅(qū)動(dòng)方式和車(chē)輪的選擇，以及傳感器的布置；第四章主要對(duì)自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和行駛過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的分析論述，分析了小車(chē)在行駛過(guò)程中的驅(qū)動(dòng)力，行駛阻力，行駛的附著條件與附著率，以及主減速比的選擇和電源部分選擇，提高小車(chē)的性能。所以鉛酸蓄電池應(yīng)用范圍特別廣在生活的各個(gè)領(lǐng)域都能看到。電壓也是比較高的，鋰電池的平均使用電壓是，是前兩種電池的三倍，其使用溫度范圍是。鎳鎘蓄電池鎳鎘蓄電池內(nèi)阻比較小，它跟其它種類(lèi)電池相比之下其放電時(shí)電壓變化比較小，而且過(guò)量充電或者過(guò)量放電都對(duì)其影響不大，操作也比較簡(jiǎn)單。(5)啟動(dòng)時(shí)加速度的校核AGV小車(chē)啟動(dòng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)阻力，即滾動(dòng)阻力為: 。 主減速比的選擇(1)AGV小車(chē)主減速比滿足驅(qū)動(dòng)能力的計(jì)算通過(guò)前一章車(chē)輪是直徑為的驅(qū)動(dòng)輪，小車(chē)總的行駛阻力為,那么小車(chē)說(shuō)受的總的行駛阻力矩是:電機(jī)的轉(zhuǎn)矩是，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩為:只有確定AGV小車(chē)最小主減速比，小車(chē)才能夠正常行駛，所以其最小主減速比為: (49)(2）AGV小車(chē)的主減速比滿足運(yùn)動(dòng)速度時(shí)的計(jì)算因?yàn)锳GV小車(chē)車(chē)輪半徑，最高運(yùn)行速度為 ，所以車(chē)輪的轉(zhuǎn)速是: （410） 已知電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 ，AGV小車(chē)的最大主減速比為:　得出： （411）　即：由上面的得出本次設(shè)計(jì)取并且使用螺旋錐齒輪減速器。子午線輪胎的附著性能相對(duì)于斜交輪胎其附著性能較好。當(dāng)在比較松軟的地面上時(shí),附著力隨著負(fù)荷超過(guò)一定值時(shí)不但沒(méi)有增加反而下降了,所對(duì)應(yīng)的滾動(dòng)阻力的增加會(huì)對(duì)小車(chē)的運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響。 —驅(qū)動(dòng)輪上的地面法向作用力。由此可見(jiàn)，自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的動(dòng)力性受到兩個(gè)方面的限制:第一個(gè)是驅(qū)動(dòng)力；第二個(gè)是輪胎與地面附著力的大小。設(shè)AGV小車(chē)從原地起步經(jīng)過(guò)的位移時(shí)，其車(chē)速達(dá)到則AGV的加速度為: 把數(shù)據(jù)帶入（35）式得加速阻力為: (46)(4)坡度阻力的計(jì)算自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的坡度阻力是指其在上坡行駛的時(shí)候自身的重量沿坡道的分力。(3)加速阻力的計(jì)算自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)所受到的加速阻力是指其在加行駛的過(guò)程中需要克服小車(chē)質(zhì)量加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力。滾動(dòng)阻力系數(shù)跟路面的種類(lèi)，行駛的車(chē)速和車(chē)輪的構(gòu)造以及材料等有很大關(guān)系?；魻栐哂小盎魻栃?yīng)”，再加上“霍爾無(wú)刷交流電動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)子是永磁的，所以可以轉(zhuǎn)子的位置可以用“霍爾效應(yīng)”來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。在這里，AGV小車(chē)使用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)是低速性能很好的兩個(gè)外轉(zhuǎn)子無(wú)刷交流電機(jī)，外轉(zhuǎn)子無(wú)刷交流電機(jī)的特點(diǎn)是能使小車(chē)運(yùn)行可靠，而且維護(hù)也比較的方便，最重要的是外轉(zhuǎn)子無(wú)刷交流電機(jī)不需要配備減速系統(tǒng)，其可以直接作為車(chē)輪來(lái)使用，而且無(wú)刷交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它的轉(zhuǎn)速不受機(jī)械換向的限制，也可作為一般的交流電機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)使用，在各種場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。本章中主要是對(duì)自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)車(chē)體結(jié)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)作了說(shuō)明和兩種不同結(jié)構(gòu)的AGV小車(chē)的建模進(jìn)行了說(shuō)明，伺服電機(jī)，減速器，軸的設(shè)計(jì)及其參數(shù)的計(jì)算及齒輪的設(shè)計(jì)和選取，還有小車(chē)的驅(qū)動(dòng)方式和車(chē)輪的選擇作了論述。圖318 差速型轉(zhuǎn)向圖差速型和舵輪型的控制過(guò)程是不一樣的，差速型的控制轉(zhuǎn)向如圖318所示，從圖中看出傳感器是用來(lái)接收信號(hào)的，當(dāng)傳感器根據(jù)地面的軌道路徑接收到信號(hào)，然后通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)判斷是否要進(jìn)行轉(zhuǎn)向，當(dāng)判斷到小車(chē)不需要轉(zhuǎn)向，則是圖中的，小車(chē)將按原路徑繼續(xù)前進(jìn)，當(dāng)判斷出需要轉(zhuǎn)向時(shí)，則是圖中的，小車(chē)則利用兩獨(dú)立電機(jī)以差速方式驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向直到傳感器接收到直線路徑軌道。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取錐齒輪類(lèi)型幾何參數(shù)，取變位后強(qiáng)度影響系數(shù)，齒寬比系數(shù)。二是承載能力要比較大，在保證齒輪輕量化和體積小的條件下，還要求齒輪的高強(qiáng)度，強(qiáng)耐磨性以及不會(huì)在使用周期內(nèi)出現(xiàn)齒輪齒斷裂的現(xiàn)象。表36 沖擊載荷系數(shù)載荷性質(zhì) 機(jī)器舉例 平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)或輕微沖擊 電機(jī)、水泵、通風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī) ~中等沖擊 車(chē)輛、機(jī)床、起重機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、冶金設(shè)備 ~強(qiáng)大沖擊 破碎機(jī)、軋鋼機(jī)、振動(dòng)篩、工程機(jī)械、石油鉆機(jī) ~當(dāng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為時(shí)以轉(zhuǎn)速為的基本額定壽命為： 式中 —當(dāng)量動(dòng)載荷，N； —基本額定壽命，常以為單位（當(dāng)壽命為萬(wàn)轉(zhuǎn)時(shí)，）； —壽命指數(shù)，球軸承； —基本額定動(dòng)載荷，查表取?？梢哉f(shuō)是軸承在基本額定動(dòng)載荷作用下可以工作100萬(wàn)轉(zhuǎn)而不出現(xiàn)點(diǎn)飾的失效現(xiàn)狀，并且軸承的可靠度是。軸承的額定壽命是用來(lái)選擇軸承的基礎(chǔ)，軸承以此作為標(biāo)準(zhǔn)。 驅(qū)動(dòng)后輪軸的設(shè)計(jì)根據(jù)前面的計(jì)算，因?yàn)锳GV小車(chē)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)其運(yùn)行，所以可以得到：車(chē)輪軸轉(zhuǎn)速　　　　　　驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率　　輪軸傳遞功率為受轉(zhuǎn)矩（）的實(shí)心圓軸，其切應(yīng)力：軸的最小直徑：軸的材料取45鋼，上兩式中 —軸的抗扭截面系數(shù)，； —軸傳遞的功率，； —軸的轉(zhuǎn)速，； —許用切應(yīng)力，； —與軸的材料有關(guān)的系數(shù)，可由表34查得。軸的設(shè)計(jì)必需要滿足所使用的強(qiáng)度要求，使其具有良好的工藝性和合理的結(jié)構(gòu)。減速器輸入端的鍵：；減速器輸出端的鍵：； —鍵的寬度，； —鍵的長(zhǎng)度，； —鍵的厚度，；（1）適用范圍ZDY、ZLY、ZSY外嚙合漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪減速器，可用于冶金、礦山、起重運(yùn)輸、水泥、建筑、化工、紡織、輕工等行業(yè)。下圖311是ACH13150A交流伺服電機(jī)實(shí)物圖：圖311 所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為:—AGV小車(chē)車(chē)輪前進(jìn)所需功率，；— 電動(dòng)機(jī)到AGV小車(chē)輪軸的總效率；—AGV小車(chē)的運(yùn)行阻力，即牽引力，；（由第四章計(jì)算的到為）— AGV小車(chē)輪的線速度，；— AGV小車(chē)車(chē)輪直徑。交流電機(jī)的控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，速度也比較方便調(diào)節(jié)，不需要逆變器，由于自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)在工作的時(shí)候所需的功率并不是特別的大，所以本次設(shè)計(jì)采用的是交流伺服電機(jī)。小車(chē)車(chē)身外部周?chē)鷳?yīng)盡量不要有突出的部分，這樣可以避免不必要的碰撞。還有為了減少小車(chē)的轉(zhuǎn)彎半徑，所以后面的兩個(gè)輪子即從動(dòng)輪不能同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，必須使內(nèi)側(cè)和外側(cè)的車(chē)輪存在速度差可以解決這一問(wèn)題，因而這種四輪布置的