车间用电动小车结构设计

目录中文摘要………………………………………………………………………………1英文摘要………………………………………………………………………………21绪论………………………………………………………………………………31.1概述……………………………………………………………………………31.2国外研究状况…………………………………………………………………31.3国内研究状况…………………………………………………………………41.4研究背景和意义………………………………………………………………51.5本章小结………………………………………………………………………82车间通道小车的设计……………………………………………………………82.1常用电动小车的结构组成……………………………………………………82.2狭窄通道车间小车的设计……………………………………………………92.3结构创新………………………………………………………………………112.4各种小车结构优缺点的比较…………………………………………………122.5本章小节………………………………………………………………………133AGV小车的设计……………………………………………………………………133.1AGV小车的结构组成…………………………………………………………133.2AGV小车的设计要求…………………………………………………………153.3方案确定………………………………………………………………………153.4直流伺服电动机的选择………………………………………………………163.5联轴器的设计…………………………………………………………………183.6蜗杆传动设计…………………………………………………………………193.6.1选择蜗杆的传动类型……………………………………………………193.6.2选择材料…………………………………………………………………193.6.3蜗杆传动的受力分析……………………………………………………203.6.4按齿根弯曲疲劳强度进行设计…………………………………………203.6.5蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸……………………………………213.6.6精度等级公差和表面粗糙度的确定……………………………………223.6.7热平衡核算………………………………………………………………223.7轴的设计………………………………………………………………………223.7.1前轮轴的设计……………………………………………………………223.7.2后轮轴的设计……………………………………………………………253.8AGV控制系统的设计…………………………………………………………303.8.1控制系统总体方案………………………………………………………303.8.2ART1010的主要元件……………………………………………………313.8.3SW1为板基地址选择拨码开关…………………………………………313.8.4关于40芯插头CN1的管脚定义…………………………………………323.8.5寄存器地址分配表………………………………………………………333.9本章小结………………………………………………………………………34结论……………………………………………………………………………………34致谢……………………………………………………………………………………34参考文献………………………………………………………………………………351车间用电动小车结构设计摘要：目前，车间通道两侧的机器故障检测与排除、生产线上的物料更换；各车间之间的物料运送主要是靠人工完成，不仅工作效率低下，而且工人的安全得不到保障，不利于车间的流程化生产。针对这种情况，本课题的主要任务是设计出能够满足车间要求的车间电动小车，参考市面上已有的电动小车设计出能够在狭窄的车间通道灵活行走的电动小车，根据人机工程学的原理对已有的小车进行结构创新，使工人能长时间地在车上对车间通道两侧的机器进行操作。除了通道小车，还完成了AGV小车的结构设计，该小车主要承担的是车间之间物料的运送，使生产线之间的衔接更为融洽。最终完成的工作是对设计的小车进行了Solidworks的三维建模，完成了小车的CAD装配体图，零件图。车间通道小车的运用可以减轻工人的劳动强度，提高车间的工作效率。AGV小车的运用不仅减少了工人劳动量，并且由于AGV的运送具有数字化的特征，利于车间的数据统计，减少库存，提高车间的流动资金，提升企业的竞争力。关键词:车间小车，AGV，控制器，行走方案，人机工程学2Abstract：Nowadays,manyworkssuchas:testingandremovingmachinestoppageonbothsidesofaisle,replacingmaterialsontheproductionlineandtransportationofsuppliesamongallworkshopsarefinishedmostlybymanualwork,whichhavelowefficiency.What’smore,thiskindofworkingmethodbringsthreattoworkers’safety,whichwillgoagainststreamlineproduction.Inallusiontothisinstance,thetaskofthispaperistodesignanelectricvehiclewhichcansatisfytheneedofthefactory.Thenewelectricvehicleshouldbeflexibleenoughtoruninthenarrowaislerefertotheelectricmodelssoldinthemarket.AccordingtotheMan-MachineEngineering,somestructureinnovationshouldbeoperatedtotheexistingelectricvehiclesinordertoprovidelongertimefortheworkerstooperatemachinesonbothsidesofaisleonthevehicle.Besidesthedesigningofelectricvehicle,thepaperhasmadestructuredesignofAGVwhichisresponsiblefortransformationofsuppliesamongallworkshopsandmakesmoreconvenienceofproductionlinejoint.Atlast,thepaperhasfinishedSolidworks3-Dmodal,CADAssemblyDrawingViewsanddetaildrawingoftheelectricvehicle.Theelectricvehicleusedinthenarrowaislecanlightenworkers’workingstrengthandimproveworkingefficiency.TheuseofAGVcanreduceworkingtasksandithelpsdodatastatistics,reduceinventories,improvecirculatingcapitalandimproveenterprisecompetitionpowerforitsdigitalfeatures.Keywords:workshopcar,theAGV,controller,walkingprogram,man-machineengineering.31绪论1.1概述本文介绍了车间电动小车在国内外的发展现状和应用情况，在此基础上，结合毕业设计的课题要求，设计了不同类型的车间小车以满足车间不同的需求。其研究内容主要包括以下几个方面:1.针对功能一，在市场上已有的电动小车、电动轮椅、segway电动小车的基础上进行改进，使得最终设计出来的电动小车能够在狭窄的车间通道灵活行走，工人能够在小车上对生产线上的设备进行进行监测，及时地发现故障并且排除故障，能够在小车上完成上下料工作。同时设计改进的小车应当符合人机工程学的原理，这样使得人能够长时间的在小车上连续工作。2.针对功能二，设计了一款简易的AGV小车，该小车能够在没有人操作的情况下自动完成导向行驶，能够在指定的位置自动停止并完成物料的移交,能够自动到指定的位置完成电池的充电。简要介绍了AGV车体机械结构的设计，并根据小车的驱动方式和工作要求，对底盘、电机、蓄电池等进行了设计和选型。根据AGV系统的控制和工艺要求，确定了控制系统的总体框架结构。对AGV小车的重要零部件进行了设计计算。3.在总结全文的基础上，对车间电动小车的设计和研究提出了展望。1.2国外研究状况世界上第一台AGV是美国Basrrett电子公司于20世纪50年代开发成功的，它是一种牵引式小车系统。小车中有一个真空管组成的控制器，小车跟随一条钢丝索导引的路径行驶。60年代和70年代初，除Basrrett公司以外，Webb和Clark公司在AGV市场中也占有相当的份额。在这个时期，欧洲的AGV技术发展较快，这是由于欧洲公司已经对托盘的尺寸与结构进行了标准化，统一尺寸的托盆促进了AGV的发展。欧洲的主要制造厂家有Schindler-Digitron,WognerHJC,ACS,BT.CFC,FATA,Saxby,Denford和Blecbert等。70年代中，欧洲约装备了520个AGV系统，共有4800台4小车，1985年发展到一万台左右，为美、欧、日之首。在机械制造行业的应用为:汽车工业(57%)，柔性制造系统FMS(8%)和柔性装配系统FAS(4%)。欧洲的AGV技术于80年代初，通过在美国的欧洲公司以许可证与合资经营的方式转移到美国。芝加哥的Keebler分发中心从欧洲引进直接由计算机控制的AGV}1981年John公司将AGV连接到AS/RS，以提供在制造过程中物料自动输送和跟踪。1984年，通用汽车公司便成为AGV的最大用户，1986年已达1407台(包括牵引式小车、叉式小车和单元装载小车)，1987年又新增加1662台。美国各公司在欧洲技术的基础上将AGV发展到更为先进的水平。他们采用更先进的计算机控制系统(可联网于FMS或CIMS)，运输量更大，移载时问更短，具有在线充电功能，以便24小时运行，小车和控制器可靠性更高。此时美国的AGV生产厂商从23家(1983年)骤增至74家(1985年)。日本的第一家AGV工厂于1966年由一家运输设备供应厂与美国的Webb公司合资开设。到1988年，日本AGV制造厂已达20多家，如大福、Fanuc公司、Murata(村田)公司等。到1986年，日本己累计安装了2312个AGV系统，拥有5032台AGV。1.3国内研究状况国内自主研发方面：六十年代开始研究。1976年，北京起重运输机械研究所研制的ZDB-1型自动搬运车是最早的实用型AGV。1988年，原邮电部北京邮政科学技术研究所等单位研制了邮政枢纽AGV。1991年，中科院沈阳自动化所与新松机器人自动化股份有限公司为沈阳金杯汽车公司总装线上设计的九台自动装配系统，并于1996年获得国家科学技术进步三等奖，是当时国内较先进的使用型AGV。1992年，天津理工学院研制了核电站用光学导引AGV。1998年昆明船舶设备公司在红河卷烟厂研究多模式激光导引无人自动车22辆，红河项目于2002年获国家科学技术进步二等奖。同期天津师范大学、吉林大学、吉大易飞、北京军区后勤部、北京机科发展公司、北京易亨集团等也进行了试验研究。在引进国外技术与产品方面：1980年，上海石化总厂为涤纶长丝作业从日本大福公司引进国内第一套AGVS。九十年代初，华宝空调装配线