1、02.AGV 系统结构设计以及动力学建模型内容提要：设计了一辆前后轮分独立驱动的小车，后轮用步进电机驱动，实现动力源，前轮由私服电机驱动，实现转向。并建立其动力学方程。2.1 AGV 系统结构设置所设计的 AGV 小车的模型如图 2.1 所示。小车采用前后轮独立驱动的模式，后轮由电机带动齿轮传动，给与合适的动力源。前轮有电机带动直推轴焊接横轴来实现转向。四轮结构与三轮结构相比有较大的负载能力和平稳性。1. 蓄电池组 2. 伺服交流电动机 3. 激光扫描仪 4. 车载控制器5. 无线通讯装置 6. 伺服交流电动机 7. 减速器 8. 驱动车轮图 2.1 AGV 小车的模型图由于采用了两轮独立驱动
2、差速转动的方式，因此两个驱动车轮的速度的同步性成，成为车辆稳定运行的一个重要指标。鉴于此，齿轮减速结构与车轮通过柔性连轴器来连接。12.2 AGV 小车的动力学建模自从 A G V 问世以来，人们在自动导引车的控制过程中一般满足于基于运动学的控制模型，而很少有人进行基于动力学的控制设计等方面的内容。事实表明，根据 AGV 车体动力学模型，可以得到直接的电机输入与行走、导向车轮转速的非线性的耦合关系，将对指导车体机械结构设计、路径规划以及合理的路径跟踪控制规律设计有重要而且深远的意义。由于 A G V 在实际问题中有较严格地面要求的环境中运动，车速较低，限定了加速度的问题，而不会发生明显的车体“
3、上跳”运动的现象出现，故可以在二维空间来研究其动力学模型。现以我以后轮为电机带动齿轮来实现动力驱动的方式传达力矩，前轮则为由电机直接带动轴的转动从而达到转动的方式来实现转向的 AGV 为例建立动力学模型。AGV 由车体、蓄电池和充电系统、驱动装置、转向装置、精确停车装置、车上控制器、通信装置、信息采样子系统、超声探障保护子系统、移载装置和车体方位计算子系统等等组成。“智能”较高的 AGV 都有车上控制器，它类似于机器人控制器，用以对 AGV 进行监控。控制器计算机通过通信系统从地面站接受指令并报告自己的状态。通常监控器可完成以下监控:手动控制、安全装置启动、蓄电池状态、转向极限、制动器解脱、行
4、走灯光、驱动和转向电机控制和充电接触器等。某些 AGV 具有编程能力，允许小车离开导引路径，驶向某个示教地点，完成任务后路原道返问到导引路径上来根据上述的介绍，我们可以不难看出同步行进的四轮 AG V 机械结构分为以下几个部分:车体部分：包括车架、蓄电池、驱动电机、转向电机和齿轮减速机构等，车体受到由后轮传动来的驱动力和前轮的反作用力的作用。驱动后轮：所受的外力可能有两部分组成。一部分是地面的作用力：另一部分是来自车体给于的外力。其中这部分力包括自身的支撑反力和电机产生的等效驱动力矩等。通过齿轮改变转速来调节速率可以得到不用的转速，从而改变 AGV 的的运动行进方向，已经更好的做到预定的线路跟
5、踪。2前轴和连轴：起到支撑作用，同时车轮和竖轴是同轴的，前轮的转动有地面给于的摩擦力也有电机传递的力矩。2.2.1 车体运动建模车体受力的示意图见图 2.2。图中 L、A 为驱动左后轮、和驱动右后轮与车体的连接处。图中的 R、B 为导向左前轮和导向又前轮与车架连接处的垂直点。车体在 L、R、A、和 B 处分别是受到图示沿 X、Y 方向的阻力和沿 Z 方向的扭矩。C 则为车体的重心，通过C 建立起瞬时惯性坐标系 O-XYZ,X 轴则平行于 L=R 的连线，Z 轴垂直于车体的平面。为车体集合参数， 分别表示的是车体质心的 X 向、Y 向212121cab、 xvwy、 和的速度和 Z 向的角速度。
6、在经过了上述的假设的基础之上，我们不难可以得到车体动力学方程如下： (2.1)cxAXBLXRmvFF(2.2)yYY1cAZBRZAXYjwMbc(2.3)12222XYLRXYFbcFaa3上面式子中 分别为车体质心的质量和转动惯量。车体的前轮 A、B 处的运动cmj和方程为1AXxvbw（2.4）1AYyc（2.5）1BXxvw（2.6）2BYyc（2.7）21AXxvbw（2.8） 21AYyc（2.9）21BXxvbw（2.10） 221BYyc（2.11） 车体 L 和 R 处运动的方程为：2LXxvbw（2.12）1LYya（2.13）221LXxvbw4（2.14）21LYyv
7、awb（2.15）2RYx（2.16）2RYxvaw（2.17）22RXxb（2.18）(2.19)22RYyvaw2.2.2 驱动后轮的运动建模左后轮受力图见图 2.3 所示，图中瞬时惯性坐标系 L- 与图 2.2 的方向是LZYX一致的，可以认为是由 O-XYZ 平移到 L 点从而形成的坐标系，相对应，他们是车体与左轮之间大小相等方向2.LxyLzLXYZFMFM、 、 与 图 中 的 、 、相反的作用力（力矩）和反作用力（力矩） 。 是驱动电机经过齿轮减速后传递给左L轮的驱动力矩， 是轴承对左轮的摩擦阻力矩， 是滚动阻力矩， 是地面对SL VLXF左轮的侧滑动摩擦力， 是轴承对左轮的滚动
8、摩擦力， 是地面对车轮的扭矩摩FLZM擦力矩， 是左后轮的转动角速度（ 为转动轴） 。LwLX5左后轮动力学方程为(2.20)LXLXMvF(2.21)YY(2.22)LXLSLLFJwRM(2.23)ZZ上式中， 分别是左后轮的质量以及其沿着旋转轴 的转动惯量、LLXRJM、 LX沿着 轴的转动惯量和半径。 为其在 L-XYZ 坐标下的速度，与车体对应点的LZLYXV、速度是同一值。 是左后轴沿 轴的扭转角速度。LZW对于右后轮来说，传动齿轮啮合是在轴中心处，故左右受的力是相同的，因此建立类似的动力学方程为：(2.24)RYRXMvF(2.25)Y(2.26)RXRSRFJwM(2.27)Z
9、Z上述各式中，有关物理量的具体意义同对左后轮的说明类似，这里就不做过多说6明了。由于 AGV 速度和加速度均较小的原因，轮子的侧滑阻力很大，假设其中的。这样看来车体将以位于左右轮轴线上的某一点 为瞬时速度中心，以0RXLVv M角速度 w 转动，我们根据所了解的知识，我们不难看出一点，通过左右轮转动计算，根据下图 2.4 所示：即：(2.28)LXLVvwvRYRY（2.29）将以上的 2 个式子带入（2.14） ， （2.18）中可以看到12RYLvwa（2.30）(2.3.1)12RYLYva将 代入式子（2.12）和式子（ 2.13）即可得0RXLv（2.32）2Xvbw7(2.33)1
10、YLvaw式子（2.14）和式子（2.15）可改写成221XLYvba（2.34）21YLw（2.35）式子（2.4）至式子（2.11）变为（2.36）12()AXvb（2.37）YLYacwv（2.38）12()BXv（2.39）YLYcv2121()()AXLvwacw（2.40）211()()AYLc（2.41）(2.42)2121()()BXLYvwbacw2b（2.43）2.2.3 车体整体的动力学模型为了能够更好的取得车体整体的动力学模型，根据 AGV 的实际情况作出如下的简化：(1) 左右前轮和轴是一体的，再前行或后退的同时不打滑，只看做是纯滚动，则有：LYLYLvRwv8RYR
11、YLvwv(2) 车体设计左右是对称的，则有：1212ac，(3) 左轮的直径及其质量和右轮LRRML，(4) 前轮左右也是一致的和后轮的大小重量以及有些不受力或比较想的部分我们可以忽略不计其的转动惯量，即：DGEFM0XZXFZJJJ在上述简化后的基础上，联立前述车体、左右驱动后轮的动力方程可以得到车体整体的动力学方程。该动力学方程中可以表示为左、右轮所受的动力 和左、右轮BLM、转动的角速度 之间的关系。RLw、任何一种导引方法的实现最终都归结为路径跟踪控制的问题上。对于固定路径型的AGV 由于具有体现路径的导引媒介物，通过传感器就可直接获得车体对路径的横向偏差和车体方向偏差，以这种偏差作
12、为误差信号通过车体动力学直接对车体进行跟踪控制。但是对于自由路径型 AGV，车体对路径之偏差量的获取就要困难得多，以车体方位推算导向的自由路径 AGV 为例，其方位和对于路径的偏差是通过对车轮转动角度积分计算而获得，其要实现需较大的计算量和通信量。作为一种较好的解决办法是差速驱动的自由路径控制。其路径可简化为一系列直线段和圆弧段的组合。只要保证左右轮的转动角速度满足给定的比例关系(即同步误差为零)，AGV 就能跟踪这种具有恒定半径(直线和圆弧)的路径。车体动力学方程是实现差速驱动的理论基础之一，结合模糊控制方法，可以实现差速驱动路径跟踪过程。2.3 本章小结动力学方程能够帮助 AGV 的建模、
13、车体结构、刚度设计和路径跟踪控制提供理论依据的基础。本章主要介绍了所设计及其制作的一辆有电机带动齿轮差动驱动后轮，前轮9有电机直接控制实现转向的的四轮 AGV 小车，并建立了所需要的运动学方程。 103.AGV 中机械部分主要零件的选取内容提要：本章主要介绍了这次 AGV 机械部分设计中的一些主要部件的选取。比如说有私服驱动电动机的选取、控制转向的电动机的选取，传动齿轮的选取等。介绍其选取方法只要结构及其主要的参数问题。3.1 伺服驱动电动机的选取及其参数伺服驱动电动机是用来控制后轮驱动行进的原动力机构，是支持和为整个车体提供动力的元件。它的选取关系到车体的运动快慢及其能够产生多大的扭矩，多大
14、的驱动力。在这次电机部分的选取中，结合老师的指导及其研究找个了下面这个较为合适的私服电动机作为后轮的驱动电机。其外观如图 3.1。图 3.1 伺服电机外观图由于这次车体不是很大，外形尺寸：长*宽*高：800mm*590mm*350mm；能够承受的重物也不是很大，大概再 10 斤到 50 斤左右的工件，所以为了节省原材料和不必要的能源浪费，所以电动机的选取尤为重要，此次我选取了额定功率为 1.5KW 的电机足以保证给车体提供驱动动力及其达到不必要的浪费。选取的驱动电机为 ACH-13150A（1500W ） ；而转向需要的动力不必这么大，所以转向电机选择的功率相对较小11些，选取的转向电机为 J
15、SF 60-40-30-DF-1000所以选取的两个电机则均为方形；驱动电机：边长为 260MM，圆柱形；外径为 130电压等级：L-220VA 额定功率： 1500W位置传感器：M-光学编码器 电机额定转速：1500rpm冷却方式：N-自然空冷 外形：方形转向电机： 边长为 142MM，圆柱形，外径为 61电压等级：L-72VA 额定功率： 400W电机额定转速：3000rpm冷却方式：N-自然空冷 外形：方形3.1.1 电机的结构图及其主要参数的选取选取的 ACH-13150A（1500W）交流私服电动机的结构示意图如图 3.3。图 3.3 伺服电机结构示意图12选取的 JSF 60-40
16、-30-DF-1000 交流私服电动机的结构示意图如图 3.4。图 3.4 伺服电机示意图驱动电机其主要参数如表 3-1。表 3-1 伺服电机参数表型号 ACH-13150A（1500W） 额定功率（KW） 0.6 1 1.5 2相数、线电压（V） 3 相 220V额定转速（rpm) 1500rpm最高转速（rpm） 1750rpm最高机械转速（rpm）2000rpm额定转矩（N.m） 5.8 9.6 14 19最大转矩（N.m） 17 29 42 57额定线电流（A） 3 4.8 7.2 9.3转子惯性（Kg.c ）2m12 23 34 45L 160 210 274 31013L1 55
17、55 55 55H2 5 5 5 5H3 12 12 12 12D2 110 110 110 110D3 22 22 22 22D4 165 165 165 165D5 9 9 9 9电机外型尺寸（mm）D6 145 145 145 145L3 45 45 45 45L4 41 41 41 41T 8 8 8 8H1 8 8 8 8光轴或键连 结，如采用键连接，则键尺寸为（mm） H4 18 18 18 18转子位置反馈：2500 线、5000 线光学编码器、旋转变压器可选制动器：带制动电机总长加 25mm 制动器电压：直流 24V出现方式：航空插头或电缆线可选3.1.2 伺服电机的选取过程A
18、) 选择电机的容量电动机所需要的功率 Pd = kWawP由式 Pw = kW 10Fv因此，Pd = kWav10由电动机至车轮的传动总效率为= a4234114式中： 、 、 、 分别为轴承、齿轮传动、联轴器和轮轴的传动效率。取1234=0.98 （滚动轴承）， =0.97（不包括轴承效率）， =0.99（联轴器），1 2 3=0.96，4则 =0.98 =0.82a97.0496.0.2所以 51.1.8FvPdkwB) 确定电动机的转速轮轴工作转速为： 6010.573.49/min1vnrD二级圆柱齿轮减速器传动比 = 12.520，则总的传动比合理范围为 =12.520，i a故电
19、动机转速的可选范围为: (12.50)73.491869./indni r 搬运车所需工作功率，指搬运车轮前进所需功率，kW；wP 由电动机至搬运车轮轴的总效率；a 搬运车的运行阻力，N；F 搬运车轮的线速度，m/s。（已经确定搬运小车运行速度大约为30m/min，通v过运算转换的0.5m/s）综合考虑上述得出的结论：选择表3-1中130 L _ M 10 N S 中额定功率为1.5KW的交流伺服电机为此次设计的驱动电机。 （C）根据电动机和减速器的结构尺寸选择出联轴器和键。取载荷系数 =1.3，则联轴器的计算转矩为： 1.3425186.cATK根据计算转矩、最小轴径、轴的转速，查标准GB5
20、014-85或手册，选用弹性柱销联轴器，其型号为：15电动机和减速器之间的联轴器：YL1 2232；减速器和轮轴之间的联轴器：YL9 4880；执行标准：GB584386。电动机上的键： ;836hLb减速器输入端的键： ；减速器输出端的键： ；92 键的宽度，mm；b 键的长度，mm；L 键的厚度，mm；h3.1.3 减速器的使用范围及选取（1）适用范围ZDY、ZLY、ZSY外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮减速器，可用于冶金、矿山、起重运输、水泥、建筑、化工、纺织、轻工等行业。减速器高速轴转速不大于1500r/min；减速器齿轮传动圆周速度不大于20m/s；减速器工作环境温度为-4045，低于0时，
21、起动前润滑油应预热。（ZDL为单级，ZLY为两级，ZSY为三级，Y代表硬齿面）（2）减速器的选取轮轴的转速 ；73.49/minnr电机的额定转速 ；10d减速器的传动比 ；.673.49i取减速器的传动比为 ；5实际轮轴的转速 ；10./minnr车轮的实际线速度 ；67130.45Dv/ms综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和减速器的传动比，选择的减速器型号ZLY 11220 ZBJ1900488 8。163.2 伺服电机及其控制3.2.1 伺服电机工作原理伺服电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或直线运动的执行机构，由环形分配器、功率驱动装置、步进电机构成一个开环的定位运动系统，当系统接
22、受一个电脉冲信号时，伺服电机的转轴将转过一定的角度或移动一定的直线距离，电脉冲输入越多，电机转轴转过的角度或直线位移就越多;同时，输入电脉冲的频率越高，电机转轴的转速或位移速度就越快。步进电机控制的最大特点是没有积累误差，常用于开环控制。步进电机系统由控制器、驱动器及步进电机构成，它们三者之间是相互配套的。伺服电机转轴输出的角位移量与输入的脉冲数成正比，通过控制脉冲个数来控制步进电机的角位移量，而通过改变输入脉冲频率可实现调速。伺服电机主要由定子和转子构成。定子的主要结构是绕组，三相、四相、五相步进电机分别有 3 个、4 个、5 个绕组，其它依此类推。绕组按一定的通电顺序工作，这个通电顺序称为
23、步进电机的“相序”。转子的主要结构是磁性转轴，当定子中的绕组在相序信号作用卜有规律地通电、断电工作时，转子周围就会有一个按此规律变化的电磁场，因此一个按规律变化的电磁力就会作用在转子上，转子总是力图转动到磁阻最小的位置，正是这样，使得转子按一定的步距角转动，使转子发生转动。伺服电机步距角 的计算公式为:NZ/360式子中的 N 为伺服电机的一个通电循环拍数，Z 为转子的齿数。3.2.2 伺服电机控制参数通过设置伺服电机驱动器的工作方式和细分数，由单片机控制 8253 输出的脉冲频率可以推算出伺服电机的转速，再结合驱动轮的几何参数，就可以得到脉冲频率与车辆行走距离、速度之间的关系，推导过程如下:
24、设驱动器细分为 d，脉冲数为 c，伺服电机固有步距角为 a, 8253 输出脉冲频率为f，减速器传动比为 i,驱动轮半径为 R。通过伺服电机驱动器细分后，伺服电机的步距角：17d电机所转的角度 可以由以下式子表示：r()180crad输入 C 个脉冲所需要的时间为：()ctsf可得到电机的转速为：(/)180fwrads则小车的速度为：(/)fRvmsi伺服电机的脉冲频率 f 为：180()diHz由车辆速度表达式(4.5)可以看出，车辆行驶速度由脉冲频率 f、步距角 a、细分数d,传动比 I 和驱动轮半径 R 决定。其中步距角为电机固定参数，传动比为减速器固定参数，因此驱动轮尺寸定好以后，小
25、车的运动控制最终是通过可编程计数器 8253 发出的脉冲频率 f 和伺服电机驱动器的设定细分数 d 来实现控制。细分值越大，伺服电机越平稳、噪音越小、振动越小，但同时电机转速也越慢。所以，要综合考虑各方面因素，在满足平稳性和运行速度之间做好权衡，才能较好的控制好电机。3.3 轴的设计及其参数的计算 3.3.1 轴的设计方法轴的设计是根据给定的轴的功能要求(传递功率或转矩，所支持零件的要求等)和满足物理、几何约束的前提下，确定轴的最佳形状和尺寸，尽管轴设计中所受的物理约束很多，但设计时，其物理约束的选择仍是有区别的，对一般的用途的轴，满足强度约束条件, 具有合理的结构和良好的工艺性即可。对于静刚
26、度要求高的轴，如机床主轴，工18作时不允许有过大的变形，则应按刚度约束条件来设计轴的尺寸。对于高速或载荷作周期变化的轴，为避免发生共振，则应需按临界转速约束条件进行轴的稳定性计算。轴的设计并无固定不变的步骤，要根据具体情况来定，一般方法是：(1) 按扭转强度约束条件或与同类机器类比，初步确定轴的最小直径；(2) 考虑轴上零件的定位和装配及轴的加工等几何约束，进行轴的结构设计，确定轴的几何尺寸；值得指出的是：轴结构设计的结果具有多样性。不同的工作要求、不同的轴上零件的装配方案以及轴的不同加工工艺等，都将得出不同的轴的结构型式。因此，设计时，必须对其结果进行综合评价，确定较优的方案。(3) 根据轴
27、的结构尺寸和工作要求，选择相应的物理约束，确定合适的参照物体，检验是否满足相应的物理约束。若不满足，则需对轴的结构尺寸作必要修改，应该实施再设计，直至满足要求。3.3.2 驱动后轮轴的设计由于是驱动电机驱动后轮使小车前进，在此一切相关数据与计算都是以后车轮为依据车轮轴转速 =67 r/minn驱动电机的额定功率 kW5.1P轮轴传递功率为2424131.509.70.981.275p kw受转矩T （N mm）的实心圆轴，其切应力：Mpa2.0/936TTdnPW轴的最小直径： 3362.0159nCdT轴的材料取45钢，上两式中 轴的抗扭截面系数，mm3；TW19轴传递的功率，kW；P轴的转
28、速，r/min；n许用切应力，MPa；T与轴的材料有关的系数，可由表3-2查得。C表3-2 轴材料的选取一览表：轴的材料 Q235,20 Q255,Q275,35 45 40Cr,38SiMnMo/MPaTC12160151482013525125301183511240106451025298轴最小直径取35mm。轴上键的规格 为 和 ；执行标准：hLb6383GB109679。图3.4为后轮车轴尺寸图：图3.4 驱动后轮轴尺寸图由于转向前轮的结构比较简单，故不重复说明选取过程，根据最短轴也为直径为35mm，所以可以选择出轴上的键为 为 ，执行标准：GB109679。图3.5hLb638为前
29、车轮车轴尺寸图：20图3.5转向前轮的尺寸图3.3.3 车轮轴的受力分析和校核假设前后轴受力均匀，以后车轮轴为例。轴的材料选用 45 钢调质， = 650 MPa, = 360 MPaBS计算支撑反力 垂直面反力 NFR9045.174 NFR90418.2 852合成弯矩 2xzxyM许用应力许用应力值 用插入法由表查得：Pab601校核轴径轴径 mMdb2160.481.033 21mm25mm校核完毕下表 3-3 为选择轴和心轴材料一览表，21表 3-3 转轴和心轴的许用弯曲应力（MPa ） 材料 B1b0b1b400 130 70 40500 170 75 45600 200 95 5
30、5碳素钢700 230 110 65800 270 130 75合金钢1000 330 150 90400 100 50 30铸 钢500 120 70 403.3.4 车轮轴承的受力分析和校核大部分滚动轴承是由于疲劳点饰而失效的。轴承中任一原件出现疲劳剥落扩展迹象前运转的总转数或一定转速下的工作小时称为轴承寿命。实际选择轴承时常以基本额定寿命为标准。轴承的基本额定寿命是指 90%可靠度、常用材料和加工质量、常规运转条件下的寿命，以符号10(r)或 L10h(h)表示。标准中规定将基本额定寿命为一百万转（106r）时轴承所能承受的恒定载荷取为基本额定动载荷 C。也就是说，在基本额定动载荷作用下
31、，轴承可以工作一百万转而不发生点饰失效，其可靠度为 90%。当量动载荷 arYFXP式中 径向载荷，N；r轴向载荷，N；aX、Y径向动载荷系数和轴向动载荷系数，可查。由于机械工作时常具有振动和冲击。为此，轴承的当量动载荷应按下式计算：)(ardYFfP由于不受轴向力，所以 =r875122式中 冲击载荷系数，由表 5-2 可查；df径向力，取 875N。rF表 3-4 冲击载荷系数 df载荷性质 机器举例 df平稳运转或轻微冲击 电机、水泵、通风机、汽轮机 1.01.2中等冲击 车辆、机床、起重机、内燃机、冶金设备 1.21.8强大冲击 破碎机、轧钢机、振动筛、工程机械、石油钻机 1.83.0
32、当轴承的当量动载荷为 时以转速为的基本额定寿命 为：P10L1PC106r)(10L式中 当量动载荷，N；P基本额定寿命，常以 106r 为单位（当寿命为一百万转时，10L=1）；10L寿命指数，球轴承 =3；C 基本额定动载荷，查表取 43.2 N。310若轴承工作转速为 n r/min，可求出以小时数为单位的基本额定寿命 hPLh 73610 65.)872.4(5.3160)(170)( 轴承达到预期寿命。3.4 齿轮的设计和选取在本设计中，所采用传动方式为齿轮传动，并选用锥齿轮。和其他机械传动比较，齿轮传动的主要优点是：工作可靠，使用寿命长；瞬时传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率
33、和速度适用范围广等。同时齿轮传动应满足下23列两项基本要求：传动平稳要求瞬时传动比不变，尽量减小冲击、振动和噪声；这样可以更好的传动动力加大平衡稳定的行进。承载能力高要求在尺寸小，重量轻的前提下，齿轮的强度高、耐磨性好，在预定的使用期限内不出现断齿等实效现象。在齿轮设计、生产和科研中，有关齿廓曲线、齿轮强度、制造精度、加工方法以及热处理工艺等，基本上都是围绕着两个基本要求进行的。也是处理和达到精度要求的最为重要的环节。锥齿轮标准模数m和基本齿廓的确定如表3-5和表3-6；表 3-5 标 准 模 数 m9锥 齿 轮GB 12368-901 1.125 1.25 1.375 1.5 1.75 2
34、2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 8 9 10 11 12 14 16 18 20表 3-6 直 齿 锥 齿 轮 基 本 齿 廓基 本 参 数 齿 形 角 a 齿 顶 高 ah工 作 齿 高 h顶 隙 c 齿 根 圆 角 半 径fp锥 齿 轮GB 12369-9020 m 2m 0.2m 0.3m根据结构设计，由表3-5初取标准模数m2.5，再由表3-4确定锥齿轮基本齿廓尺寸数据：齿顶高 2.5ah工作齿高 =524顶隙c=0.5齿根圆角半径 =0.75fp大端分度圆直径d=mz，可得齿数z=30齿宽b=0.3 R 为锥距 得
35、b=13.317取b=14 ，锥距和大端分度圆直径已知，可得分锥角57.65根据啮合公式即可算出2个齿轮传递功率的大小，达到所要求的部分。3.5 本章小结小车的基本零件和速度、承重都要合适，通过不同的要求有不同的选择，经过合理的计算，选择了合适的驱动电机、转向电机、前后轮轴、锥齿轮的尺寸型号，使得小车的各个零件不仅节省了不必要的浪费，还能保证平稳的运行。 254. 结论与展望4.1 结论本文主要研究了激光导引 AGV 小车的机械装配，在小车机械设计的基础上可以增加旋转编码器的路径轨迹来运用推算导向法，并将两者相结合用于实现激光导引 AGV 的自动引导，自制了一辆两后轮独立驱动、差速转向的小车，
36、结合小车的运动控制理论进行了相关的实验，为进一步研究和开发激光导引的 AGV 小车奠定了坚实的基础。本文的土要研究结论如下:(1) 自动导引小车的结构设计。由于设计的小车是前后轮相互独立，后轮驱动，前轮转向。再此基础上，进行稳定的运输。外形结构，采取了钢板与方管的非端面焊接，这样既减轻的车身的重量，还能保证了运载货物的重量。(2) 自动引导小车的动力系统结构。小车采用前后轮独立驱动的模式，后轮由电机带动齿轮传动，给与合适的动力源。前轮有电机带动直推轴焊接横轴来实现转向，车辆稳定运行的一个重要指标。动力学方程能够帮助 AGV 的建模、车体结构、刚度设计和路径跟踪控制提供理论依据的基础。(3) 机
37、械部分主要零件的选取。AGV 机械部分设计中的一些主要部件的选取。通过计算对伺服驱动电动机的选取、控制转向的电动机的选取，传动齿轮的选取等。选取不同的电机，在确保安全稳定的运行下，还要保证动力最低的浪费。(4) AGV 运动控制系统及其实现小车通过两个步进电机实现差速驱动，并由单片机控制 8253 芯片产生驱动步进电机运行所需的脉冲信号，与单片机的定时器相配合来完成步进电机的升、降速控制。PC机与单片机之间的通信由串口通信来完成，串口通信接口标准 RS-232 目前己在微机通信接口中广泛采用，它的硬件编程要求比较简单，价格便宜，而且连接方便，对于双向连接只需要 3 根线。264.2 展望在本文
38、研究工作的基础上，作者认为以下几个力面有待进一步的研究:(1) 进一步研究檄光导引的理论和实现方法，搭建 一个实际的激光扫描仪，并对其数据处理速度、方位计算准确性进行应证。(2) 完善基于旋转编码器的路径轨迹推算导向法，结合激光导引方位计算原理用于激光导引 AGV 的自动导引。(3) 研究无线通讯的基本理论，并将其应用于 AGV 的通信。(4) 研究激光导引 AGV 的路径规划和避障保护控制系统。(5) 进一步研究激光导引 AGV 的运动控制问题，解决 AGV 实际行走时诸多因素对精度影响的问题。(6) 建立实际的激光导引 AGV 小车，将理论与实践紧密结合。27致 谢经过半年的忙碌和工作学习
39、，本次毕业设计已经接近尾声，此时，我的心情无法平静。作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，查阅文献不够，没有养成良好的习惯，不能够注重观察，注重细节，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及我亲爱的同学们的帮助支持，想要完成这个设计是难以想象的。在此向王老师致以我诚挚的谢意！以及我最为感恩的尊重！我在论文的编写过程中，从方案初定到开题；从查阅资料到系统的开发；从如何开发到实施；从论文修改到完成，整个过程中都悉心指导。王老师不仅知识丰富、治学严谨、工作一丝不苟，而且谈吐幽默，风趣，让我在毕业设计这个过程中学到了不少知识。而且改掉了许多以前一直长期存在的不好的习惯，学到了不仅仅
40、是学习上的东西。同时感谢为我细心分析，指导帮助的亲爱的同学们，在整个毕业设计过程给予我很多帮助。我在这里也表示最诚挚的感谢！在论文即将完成之际，我要感谢西安科技大学对我四年的培养。感谢在这样一所有浓郁学术气氛的学校中学到的点点滴滴，从一个懵懂少年，慢慢历练成为一个有所为有所不为的，积极上进的当代大学生。感谢教我知识和做人的每一位老师。感谢给予我帮助的同学、朋友。在这里请接受我诚挚的谢意!最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位老师表示感谢！28参考文献【1】 邱宣怀. 机械设计. 北京；高等教育出版社，1997（2006 重印）【2】 罗圣国.龚掕义。机械设计课
41、程设计指导书. 高等教育出版社 1990.4【3】 王德夫.姜勇.李长顺.韩学栓 机械设计手册 ；北京；化学工业出版社；1997 年 【4】 陈顺平，梅德庆，陈子辰.激光导引 ACV 的自动导引系统设计.工程设计学报,2003,10(5):279-282【5】 陈顺平，梅德庆，陈了辰 激光导引差速转向 AGV 的控制系统设计机电工程，2003,20(5):87-89【6】 T.立贤，汀滨琦.用单片机实现步进电机变速控制的方法.应用科技，2003,30(1):42-42,54【7】 李海波，何雪涛 步进电机升降速的离散控制.北京化工大学学报，2003,30(1):92-94【8】 宋小鹏，盛仲
42、FA.多功能步进电机控制器软件设计.华北工学院学报，2003,24(1):58-61【9】 陈细军，谭民.VC 编程中的串口通信技术.计算机应用，,2001,21(9):94.95【10】王宏伟.昊建设，基于 VC+6.0 的串行通信设计与实现.黄石高等专科学校学报，2003,19(2):16-1929附录部分：（中英文翻译）RobotRobot is a type of mechantronics equipment which synthesizes the last research achievement of engine and precision engine, micro-el
43、ectronics and computer, automation control and drive, sensor and message dispose and artificial intelligence and so on. With the development of economic and the demand for automation control, robot technology is developed quickly and all types of the robots products are come into being. The practica
44、lity use of robot products not only solves the problems which are difficult to operate for human being, but also advances the industrial automation program. At present, the research and development of robot involves several kinds of technology and the robot system configuration is so complex that th
45、e cost at large is high which to a certain extent limit the robot abroad use. To development economic practicality and high reliability robot system will be value to robot social application and economy development.With the rapid progress with the control economy and expanding of the modern cities,
46、the let of sewage is increasing quickly: With the development of modern technology and the enhancement of consciousness about environment reserve, more and more people realized the importance and urgent of sewage disposal. Active bacteria method is an effective technique for sewage disposal，The lacu
47、naris plastic is an effective basement for active bacteria adhesion for sewage disposal. The abundance requirement for lacunaris plastic makes it is a consequent for the plastic producing with automation and high productivity. Therefore, it is very necessary to design a manipulator that can automati
48、cally fulfill the plastic holding.With the analysis of the problems in the design of the plastic holding manipulator and synthesizing the robot research and development condition in recent years, a economic scheme is concluded on the basis of the analysis of mechanical configuration, transform system, drive device and
