【文章內(nèi)容簡介】 構的主框架和副框架、升降牽引裝置、運動控制和驅(qū)動單元結構四個方面著手進行詳細的設計分析及計算闡述。本設計中自動導引車由車體主框架、車體副框架、蓄電池、充電裝置、運動定位系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、升降牽引結構和運動控制裝置等組成。本設計中的自動導引車，主體結構由車體框架組成，而車體框架又可以分為主框架和副框架兩部分，車體主框架是由厚度為5mm的鋼板通過機器人焊接工作站焊接而成，焊接夾具保證了其加工定位精度和焊接結構強度，副框架主要安裝有萬向輪，和驅(qū)動機構，它的結構同樣十分關節(jié)，因為這些結構都是自動牽引車的運動部件，直接影響了小車運動的定位精度。車體的內(nèi)部還安裝有運動控制模塊，包括西門子PLC200系列的CPU，運動定位模塊，通訊模塊，模擬量輸出模塊等等，車體的前端還安裝有控制面板，包括人機界面觸摸屏，報警三色燈，啟動按鈕，急停按鈕，空氣開關，PBS防撞傳感器和自動感應撞擊的防撞條。本篇論文中的驅(qū)動結構由驅(qū)動固定外殼、直線軸承模塊、預緊螺母、支撐直桿、減震彈簧、車體框架連接板、車體框架固定板、行走輪固定軸、行走輪限位擋板、行走輪、驅(qū)動機構電動機、驅(qū)動機構基座固定板、驅(qū)動機構基座、自動導航傳感器、自動導航傳感器安裝板等結構組成。該機構中，驅(qū)動固定外殼為2mm厚度的45鋼板折彎而成，連接處通過焊接的方式連接起來，兩個驅(qū)動機構電動機分別安裝在固定外殼的左右兩邊的內(nèi)側，驅(qū)動機構基座與兩個電動機的另一側固定連接好，驅(qū)動機構基座固定板安裝到驅(qū)動機構基座的頂部，直線軸承模塊同樣也安裝到驅(qū)動機構基座的軸承安裝孔內(nèi)，且整個驅(qū)動機構的支撐立桿安裝到直線軸承模塊內(nèi)部，保證上下同心安裝。驅(qū)動結構的避震機構包括有 ：預緊螺母、支撐立軸、車體框架連接板、車體框架固定板、直線軸承模塊和減震彈簧 ；其中，支撐立軸安裝在直線軸承的中間，保證其同心度，支撐立軸的上端安裝預緊螺母用于避震，下端與驅(qū)動機構基座連接固定，支撐立軸和驅(qū)動機構基座通過一根圓柱銷軸鏈接固定，減震彈簧被壓縮安裝于車體框架連接板和車體框架固定板之間，起到整個驅(qū)動機構避震的目的。該驅(qū)動機構整體結構簡潔，避震效果好，且行走輪的高度低，保證了整個自動牽引車行走的穩(wěn)定性。這里我們按500KG的搬運重量進行驅(qū)動電機的設計選型。在本設計中我們設定搬運小車的最大牽引線速度V為35m/min。根據(jù)公式N = V /πD式中：N——驅(qū)動電機經(jīng)過減速箱后的轉速 V——循跡搬運小車的牽引線速度 D——驅(qū)動輪的直徑已知驅(qū)動輪的設計直徑為150mm，計算得到驅(qū)動電機經(jīng)過減速箱后的轉速：N=35*1000/（π*150）≈，從三維設計圖中計算得出整個搬運小車自重200KG，按搬運貨物最大重量500kG計算，得到：整個循跡搬運小車在輸送過程中與地面的滾動摩擦力f=*700*10=1400N我們這里的循跡搬運小車以勻速運動的方式運動時單個驅(qū)動輪的牽引力F=1/2*f=700N計算可以得到：驅(qū)動電機經(jīng)過減速箱后的輸出扭矩M=F*R=70075/1000=根據(jù)公式M=9550/n式中：M——電動機經(jīng)過減速箱后的輸出扭矩 ——電動機的主軸輸出功率 n——電動機經(jīng)過減速箱后的輸出轉速計算得到：電動機的理論主軸功率 =*≈電動機所需的功率： 式中： ——輸送機理論主軸功率 ——傳動裝置的總傳動效率，——電動機功率計算得到驅(qū)動電機功率由于本設計中整個系統(tǒng)選用的電壓為直流，我們可以選擇使用直流伺服電機；我們這里選用直流無刷伺服電機，選用上海步科的低壓伺服系統(tǒng)，驅(qū)動電機參數(shù)：小慣量DC48V，額定轉速3000r/min，伺服電機型號SMC80S007530AAK3DKH，從伺服電機的產(chǎn)品手冊上查到標準馬達規(guī)范表，見下表伺服電機型號SMC60S002030AoK3DKHSMC60S004030AoK3DKHSMC80S004030AoK3DKHSMC80S007530AoK3DKH適配驅(qū)動FD123LA000,FD123CA000,FD123CC000,FD123EA000FD133LA000,FD133CA000,FD133CC000,FD133EA000直流母線電壓UDC48484848連續(xù)特性額定功率Pn(W)200400400750額定轉矩Tn(Nm)額定轉速(rpm)3000300030003000額定電流In(A)10瞬時最大轉矩Tm(Nm)
瞬時最大電流Im(A)2524
連續(xù)靜態(tài)轉矩Ts(Nm)
連續(xù)靜態(tài)電流Is(A)11
線線電阻RL（Ω）
線線電感LL(mH)1
電氣時間常數(shù)（ms）
機械時間常數(shù)（ms）
反電勢常數(shù)Ke（V/krpm）988
轉矩常數(shù)Kt（Nm/A）
轉動慣量Jm（）（帶抱閘）（帶抱閘）（帶抱閘）（帶抱閘）抱閘保持扭矩T（Nm）極對數(shù)3333最大允許du/dt（KV/μS）8888絕緣等級FFFF軸承徑向力F(N)180180180335軸承軸向力F(N)909090重量G(Kg)（帶抱閘）（帶抱閘）（帶抱閘）機身長L(mm)114177。140177。123177。149177。155177。（帶抱閘）181177。（帶抱閘）166177。（帶抱閘）192177。（帶抱閘）位置反饋裝置2500ppr光電式編碼器（增量式）冷卻方式全封閉，自冷卻防護等級IP65,軸端IP54使用環(huán)境溫度2040℃濕度90%RH以下（無凝露）環(huán)境遠離腐蝕，可燃性氣體，油滴，灰塵海拔1000~4000m，每升高100m，%抗震等級,Y軸方向最大49m/參考標準C 3414(1986)表22 SMC系列伺服電機技術參數(shù)已知驅(qū)動電機的額定轉速n1為3000 r/min，計算傳動比： i=3000/=≈40已知選定的驅(qū)動電機型號為SMC80S007530AAK3DKH，額定轉速n為3000r/min,，如果我們直接通過減速器減速則減速器總傳動比為40。如果我們只選用減速器減速，那么傳動比i=40就必須通過很多級減速才可以實現(xiàn)，考慮到潛伏式自動牽引車的設計要求：結構安裝簡單，自身重量輕，因此減速器的體積也需要盡可能的小，所以本設計中采用電機自帶減速器的方式先來降低電機自身輸出轉速。齒輪減速器為行走電機與鏈傳動之間的獨立的閉式傳動裝置，它通過降低轉速和增大轉矩來滿足實際工況的需求。減速器的類型有很多，按照傳動方式的不同可以分為齒輪減速器，蝸輪蝸桿減速器和行星減速器；按照傳動的級數(shù)可以分為單級和多級減速器。我們已知本設計中的齒輪減速器的減速比為1。通常情況下單級齒輪減速器的傳動比i≤8—10，且齒輪減速器的優(yōu)點是效率和可靠性高，工作壽命長，維護簡單；這里齒輪可以選擇直齒、斜齒和人字齒。由于本設計中的履帶轉動的工作轉矩較大，因此選擇螺旋傘齒輪做為本設計中的齒輪減速器。在設計時保證齒輪傳動的中心距不變的條件下，增加齒數(shù)，不僅可以增大齒輪嚙合的重合度、保證傳動的平穩(wěn)性，而且可以減小齒輪模數(shù)，降低齒高，減少加工的切削量。為了提高傳動的穩(wěn)定性，減少傳動過程中的沖擊振動，降低磨損失效。根據(jù)齒輪副的工作環(huán)境選擇不同的齒輪齒數(shù)，閉式齒輪傳動一般轉速較高，為了提高傳動的穩(wěn)定性，減小沖擊振動，通常選擇齒數(shù)多一點的齒輪，小齒輪的齒數(shù)可取為Z1=20~40，而開式（半開式）齒輪傳動，由于輪齒的磨損失效為主要因素，因此小齒輪的齒數(shù)通常選用不多，一般可以小齒輪的齒數(shù)Z1=17—20，且為了防止齒輪嚙合時發(fā)生根切，應取Z1≥17。本設計中的齒輪副的工作環(huán)境為封閉的減速箱內(nèi)，且齒輪傳動的轉速較高，因此選定小齒輪的齒數(shù)Z1為20。我們這里選用湖北行星傳動設備有限公司的精密行星減速機，由于我們的驅(qū)動方式為L型輸出方式，所以我們這里選用他們的ZJPX系列的精密行星減速機。該減速機主要性能：，輸出力矩比直傘齒輪高30%，噪音更低；；，輸入，輸出模塊組合，可進行特殊連接設計，安裝簡便可靠；，在壽命期間無需要換潤滑油脂。ZJPX行星減速機技術參數(shù)產(chǎn)品型號ZJPX65ZJPX85ZJPX115ZJPX142減速比級數(shù)額定輸出扭矩399830831級298020560042465137425515378627281542110335122級349023067516349023067520297115546025349023067532297115540040174295305641954142422603級441102969008044110296900100441102969001204411