【正文】
)式中: 為滾動阻力系數(shù)。滾動阻力系數(shù)是指AGV小車車輪在一定的條件下滾動時所需的推力跟車輪負荷的比值,也就是單位AGV小車的重力所需的推力。滾動阻力系數(shù)跟路面的種類,行駛的車速和車輪的構(gòu)造以及材料等有很大關系。自動導引小車通常在企業(yè)或者工廠用的比較多,考慮到AGV在工廠運行,運行的路面相對來說比較平整,一般為瀝青或混凝土路面,得知,實際取,設計其總質(zhì)量為,代入公式(42)得滾動阻力為:(2) 空氣阻力的計算空氣阻力是自動導引小車在行駛時其行駛方向上受到空氣作用的分力。由公式: (43)式中:—空氣阻力系數(shù),這里??; —迎風面積; —在無風條件下的汽車的行駛速度。設AGV小車所承載貨物的高為,寬也為,則,由前面最高時速設定為,此時空氣阻力最大,把數(shù)據(jù)帶入(43)式得: (44),非常小,所以小車的空氣阻力忽略不計。(3)加速阻力的計算自動導引小車所受到的加速阻力是指其在加行駛的過程中需要克服小車質(zhì)量加速運動時的慣性力。由公式 (45) —旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù),(設計取值在范圍)。 —AGV小車質(zhì)量(); —為行駛加速度()。自動導引小車的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量在進行車輛動力性計算時只考慮電機和車輪的轉(zhuǎn)動慣量,對于其它旋轉(zhuǎn)質(zhì)量由于影響較小可以忽略不計,這里取。設AGV小車從原地起步經(jīng)過的位移時,其車速達到則AGV的加速度為: 把數(shù)據(jù)帶入(35)式得加速阻力為: (46)(4)坡度阻力的計算自動導引小車的坡度阻力是指其在上坡行駛的時候自身的重量沿坡道的分力??紤]到AGV的工作環(huán)境坡度較小,設坡道角為,那么坡度阻力為: (47)由前面AGV小車的運行的最高速度才為,因此空氣阻力對AGV小車的運行基本不會影響,可以忽略不計。因此由(41)式,再根據(jù)(42)、(44)、(46)、(47)在行駛過程中自動導引小車所受的總的阻力是: AGV小車行駛驅(qū)動力的計算要保證自動導引小車的正常運行,其驅(qū)動力必須要與行駛阻力相等,由前面求的AGV小車行駛的總阻力為 。下面是AGV小車在不同條件下工作時的驅(qū)動力: (1)AGV小車勻速行駛在平直的路面上(包括小坡度),那么此時小車的加速阻力,則小車所受到的總的阻力為:所需的驅(qū)動力矩為:(2)AGV在平直的路面上(包括小坡度)加速行駛,那么小車所受到的總的阻力為:所需的驅(qū)動力矩為: AGV行駛的附著條件與附著率分析自動導引小車的動力性好壞是由其驅(qū)動力來決定的,如果驅(qū)動力很大,那么可能會引起小車車輪在路面上產(chǎn)生急劇加速滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,這樣一來地面切向力也會變小,小車動力性提高不明顯。由此可見,自動導引小車的動力性受到兩個方面的限制:第一個是驅(qū)動力;第二個是輪胎與地面附著力的大小。附著力是指地面對輪胎切向反作用力的極限值,在硬路面上附著力與驅(qū)動輪法向反作用力成正比,即,其中為附著系數(shù),是由路面和輪胎來決定的。要使驅(qū)動輪不發(fā)生滑轉(zhuǎn),則必需使作用在驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩所引起的地面切向反作用不能大于附著力。AGV小車行駛的附著條件為: ,也可寫成 (48)式中:—驅(qū)動輪上的地面切向作用力。 —驅(qū)動輪上的地面法向作用力。 —驅(qū)動輪上的附著率(汽車附著性能的一個重要指標是驅(qū)動輪的附著率,附著率自動導引小車驅(qū)動輪在不發(fā)生滑轉(zhuǎn)情況下充分發(fā)揮其驅(qū)動力作用所要求的最低地面附著系數(shù))。 所以,上式(48)還可寫成:表42給出了輪胎在不同路面上附著系數(shù)的數(shù)值。表42不同路面上輪胎附著系數(shù)值路面種類與狀態(tài)附著系數(shù)水泥、瀝青路(干) (濕)碎石路(干) (濕)土路(干) (濕)結(jié)冰的道路覆蓋著雪的路下面是附著力和附著系數(shù)的影響因素:(1)附著載荷通常附著力隨著附著載荷的增加而增加,也就是成正比。當在比較松軟的地面上時,附著力隨著負荷超過一定值時不但沒有增加反而下降了,所對應的滾動阻力的增加會對小車的運行產(chǎn)生不利的影響。(2)輪胎氣壓輪胎氣壓對小車輪胎與地面的附著力有很大的影響。輪胎氣壓適度的降低會增大附著力,當輪胎氣壓過低時,由于滾動阻力的增加,反而會引輪胎的變形和胎壁內(nèi)部摩擦加速縮短輪胎的壽命。(3)輪胎尺寸與輪胎結(jié)構(gòu)小車的附著性能可以通過增加輪胎直徑與寬度,以致其支承面積變大,附著性能變好。子午線輪胎的附著性能相對于斜交輪胎其附著性能較好。(4)輪胎花紋小車的附著性能還受到輪胎有無花紋以及花紋圖案的樣式的影響而不同。有花紋的輪胎比無花紋的輪胎的附著性能好。(5)車速當在干燥路面行駛時,車速對附著系數(shù)影響不大,但當出現(xiàn)“水滑現(xiàn)象”出現(xiàn)時車速的增加會使附著系數(shù)有所下降。 主減速比的選擇(1)AGV小車主減速比滿足驅(qū)動能力的計算通過前一章車輪是直徑為的驅(qū)動輪,小車總的行駛阻力為,那么小車說受的總的行駛阻力矩是:電機的轉(zhuǎn)矩是,驅(qū)動系統(tǒng)的電機驅(qū)動力矩為:只有確定AGV小車最小主減速比,小車才能夠正常行駛,所以其最小主減速比為: (49)(2)AGV小車的主減速比滿足運動速度時的計算因為AGV小車車輪半徑,最高運行速度為 ,所以車輪的轉(zhuǎn)速是: (410) 已知電機的轉(zhuǎn)速為 ,AGV小車的最大主減速比為: 得出: (411) 即:由上面的得出本次設計取并且使用螺旋錐齒輪減速器。(3)進行運動速度的校核為了使小車有足夠驅(qū)動力,而且還要有比較高的工作速度,根據(jù)小車主減速對其速度進行校核。由車輪半徑,電機轉(zhuǎn)速,主減速比,則: (412)由,但小車的速度是可以控制的,所以該電機可以選用。(4)進行驅(qū)動能力的校核車輪半徑,扭矩,總的行駛阻力,主減速比 ,則車輪的驅(qū)動力矩為:得到,所以小車能正常啟動。(5)啟動時加速度的校核AGV小車啟動時的驅(qū)動阻力,即滾動阻力為: 。那么電機到車輪所發(fā)出的驅(qū)動力為:所以小車的加速度為: (413) 由,所以小車能夠滿足其加速的要求能力。 通過得出小車所用的電機的型號為,減速器的型號是螺旋錐齒輪減速器,車輪半徑為,所以可以得到做出小車行駛的驅(qū)動系統(tǒng)。 電源的選擇對AGV小車使用的鎳鎘蓄電池、鎳氫蓄電池、鋰電池和鉛酸蓄電池進行一個簡單的論述。鎳鎘蓄電池鎳鎘蓄電池內(nèi)阻比較小,它跟其它種類電池相比之下其放電時電壓變化比較小,而且過量充電或者過量放電都對其影響不大,操作也比較簡單。但放電電壓會根據(jù)鎳鎘電池的放電電流的數(shù)量不同也有所不一樣,一般在鎳鎘電池的放電終止電壓是,可以在這個溫度范圍內(nèi)連續(xù)充放電。鎳氫蓄電池鎳氫電池的能量比鎳鎘電池大很多,它有一個專用的充電器可以快速充電在一小時內(nèi),放電特性比鎳鎘電池更好,而且鎳氫電池持續(xù)時間較長,可連續(xù)充放電多次。鋰電池鋰電池的密度要比鎳鎘電池的密度高很多。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。充電和放電的壽命比較長長,經(jīng)過反復充放電其容量至少在之上,鋰電池工作狀態(tài)很穩(wěn)定。鉛酸蓄電池鉛酸電池通常以負極為鉛,正極為二氧化鉛,電解液為硫酸水溶液,充電過程是化學能量轉(zhuǎn)化為電能,放電過程是電能轉(zhuǎn)化為化學能量。所以鉛酸蓄電池具有很好的可逆性,其使用壽命長,工作狀態(tài)很穩(wěn)定相當穩(wěn)定,而且其價格優(yōu)勢也比較明顯。所以鉛酸蓄電池應用范圍特別廣在生活的各個領域都能看到。通過對幾種蓄電池的簡單的介紹,本次設計選用2塊40AH的鉛酸蓄電池串聯(lián)起來作為電源,鉛酸蓄電池布置在AGV小車的車體上,總重量為,輸出電壓為。 本章小節(jié)本章這一章主要是電機的設計過程和驅(qū)動力,AGV小車驅(qū)動過程中的附著條件與附著率進行了分析,驅(qū)動電源,電機的轉(zhuǎn)矩和電池容量的計算進行了詳細的討論。然后通過計算得出小車的計算得出交流電機和蓄電池的選型分析,輪胎的選擇。第五章 結(jié)論本論文第一章說明了自動導引小車的發(fā)展歷史,種類,結(jié)構(gòu)設計和小車的技術參數(shù),還有本次AGV小車設計的研究內(nèi)容;第二章講了自動導引小車總體設計,詳細說明其傳感器的選用及規(guī)格參數(shù);第三章是自動導引小車的機械設計部分,它也是本次設計的主要部分,從小車的結(jié)構(gòu)出發(fā),然后再用Pro/E對其進行三維建模,詳細說明了伺服驅(qū)動電動機的選取,車輪軸和軸承的受力分析和校核,齒輪的設計與選取,驅(qū)動方式和車輪的選擇,以及傳感器的布置;第四章主要對自動導引小車的驅(qū)動系統(tǒng)和行駛過程進行了詳細的分析論述,分析了小車在行駛過程中的驅(qū)動力,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,提高小車的性能。下面是研究工作中的一些不足情況:本論文對自動導引小車各個部件進行初步的確定,并進行理論的計算與校核,Pro/E對其進行的三維建模還存在好多問題,對小車的差速轉(zhuǎn)向沒有詳細的進行說明,由于對小車控制單元以及實施措施不怎么熟悉,所以這一部分沒有加進去,也沒有進行論述,對小車的整個性能分析還是不到位。最后,通過本次自動導引小車的設計,能夠進一步對小車的控制單元以及實施措施進行全新的研究,最終設計出一個方便、安全、快捷的自動化的小車,使小車更能趨近于智能化,滿足AGV小車在人們生活中的需求,使其得到更為廣泛的應用,遍及各個方面。參考文獻[1] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學[M].(Ⅰ)第六版.北京:高等教育出版社,.[2] 戴曙.金屬切削機床[M].北京:機械工業(yè)出版社,.[3] 濮良貴,紀名剛.機械設計[M].第七版.北京:高等教育出版社,2004.[4] 唐金松.簡明機械設計手冊[M].第二版.上海:上??茖W技術出版社,.[5] 譚建成.電機控制專用集成電路[M].北京:機械工業(yè)出版社,1999.[6] 朱曉春.數(shù)控技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,.[7] 機械設計手冊編委會.機械設計手冊[M].新版第5冊.北京:機械工業(yè)出版社,1997.[8] [M].:機械工業(yè)出版社,.[9] Barry .Intel微處理器結(jié)構(gòu)、編程與接口[M].北京:電子工業(yè)出版社,.[10] 洪家娣,李明,黃興元.機械設計指導[M].南昌:江西高校出版社,.[11] 劉鴻怒.AOVS一現(xiàn)代化物料搬運技術裝備[J],物流技術與應用,2001.[12] 石沛林,[M].北京大學出版社,.[13] 羅圣國,. 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