移動(dòng)升降輕便式貨物搬運(yùn)平臺(tái)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、I摘 要本設(shè)計(jì)是一種由蓄電池提供電力來(lái)驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)升降輕便式貨物搬運(yùn)平臺(tái)行走機(jī)構(gòu)，主要應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)貨物搬運(yùn)環(huán)節(jié)，能夠減輕搬運(yùn)工人的工作難度，同時(shí)達(dá)到規(guī)范倉(cāng)庫(kù)管理、提高工作效率、減少安全事故等目的。隨著機(jī)械自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展，機(jī)器將在更廣大的領(lǐng)域取代人類(lèi)進(jìn)行工作，這一趨勢(shì)不可阻擋。盡管本設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，但是于我來(lái)說(shuō)有著重要的意義，有著開(kāi)闊視野、革新觀念的效果。該行走機(jī)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、支撐機(jī)構(gòu)及平衡裝置等四部分構(gòu)成，其整體為輪式底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行進(jìn)，后輪為驅(qū)動(dòng)輪，前輪為轉(zhuǎn)向輪。所有組成部分均采用電動(dòng)自動(dòng)控制，并通過(guò) PLC 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋找目標(biāo)、自動(dòng)躲避障礙物、自動(dòng)返回等功能，其

2、中底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，減少螺栓連接，部分采用焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)架結(jié)構(gòu)的要求。關(guān)鍵詞：移動(dòng) 機(jī)器人 行走機(jī)構(gòu) 自動(dòng)控制 平衡IITravel agencies handling platform designed portable mobile lift cargoAbstractThis design is provided by the battery of a mobile power to drive the lift platform portable cargo handling travel agencies , mainly used in warehouse cargo ha

3、ndling areas, can reduce the difficulty of the work stevedore , while achieving standardized warehouse management , improve efficiency, reduce security accidents and other purposes. With the further development of automation machinery , machines will replace humans in the wider field of work , this

4、trend is unstoppable . Although the design is simple, but to me it is of great significance , has a wide field of vision , the effect of innovative ideas.The walking mechanism composed mainly of four parts steering system, brake system , the support mechanism and balancing devices, the overall wheel

5、 drive vehicle chassis , the wheels driven by the motor travel , the rear wheels , the front wheel of the steering wheel . All components are used in electrical automatic control and automatic target PLC can be achieved by automatically avoid obstacles , automatic return function, which drive the ca

6、r on the chassis structure is optimized to reduce bolting partly achieved by welding the frame structure requirements.Keywords : Mobile Robot Travel agency Automatic control BalanceIII目錄第一章 緒論 .1第一節(jié) 前言 .1第二節(jié) 機(jī)器人 .1第三節(jié) 方案的選擇 .3第二章 移動(dòng)升降輕便式貨物搬運(yùn)平臺(tái)總體功能 .6第一節(jié) 總體功能的設(shè)計(jì) .6第三章 動(dòng)力源選擇及傳動(dòng)方式的比較分析 .9第一節(jié) 動(dòng)力源選擇 .9第二

7、節(jié) 傳動(dòng)方式的比較分析 .11第四章 底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì) .15第一節(jié) 立體倉(cāng)庫(kù)的布局 .15第二節(jié) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .15第三節(jié) 傳向系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .21第四節(jié) 制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .26第五節(jié) 底盤(pán)車(chē)架的設(shè)計(jì) .28第五章 輔助裝置 .31第一節(jié) 緩沖器 .31第二節(jié) 平衡裝置 .33附錄 1： .38附錄 2： .39附錄 3： .41參考文獻(xiàn) .42致謝 .431第一章 緒論第一節(jié) 前言隨著工業(yè)進(jìn)程的發(fā)展，近年來(lái)，貨物搬運(yùn)工作已由主要靠人力畜力到機(jī)器自動(dòng)化來(lái)完成，極大的提高了工作效率，適應(yīng)社會(huì)大市場(chǎng)的需求。而隨著機(jī)器的投入使用更是加快了貨物搬運(yùn)方式的革新，各種各樣的搬運(yùn)機(jī)器不斷出現(xiàn)，而移動(dòng)升降

8、輕便式貨物搬運(yùn)平臺(tái)便是其中的一種研究設(shè)計(jì)方向，同時(shí)它也是機(jī)器人的一種，主要應(yīng)用于立體化倉(cāng)庫(kù)等，以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減輕其負(fù)擔(dān)。如何實(shí)現(xiàn)更高更快的效率，完成人們無(wú)法或者不容易完成的搬運(yùn)工作，消除安全隱患，同時(shí)創(chuàng)造出具吸引力的財(cái)富，這是社會(huì)大環(huán)境迫使企業(yè)必須思考的幾個(gè)問(wèn)題。因此，機(jī)器逐步取代人力搬運(yùn)貨物的趨勢(shì)勢(shì)不可擋，這也是人類(lèi)文明進(jìn)步的充分體現(xiàn)。進(jìn)一步解放和發(fā)展生產(chǎn)力，這就是企業(yè)最為關(guān)心的“兩化”即資源利用最大化、生產(chǎn)效益最大化。而移動(dòng)升降輕便式貨物搬運(yùn)平臺(tái)行走機(jī)構(gòu)，作為平臺(tái)的一個(gè)重要組成部分，并不是什么新鮮名詞，而今我們要考慮的是如何將該部分設(shè)計(jì)的高效、簡(jiǎn)潔和緊湊，進(jìn)而更符合貨物搬運(yùn)的需要。

9、第二節(jié) 機(jī)器人一、機(jī)器人的由來(lái)與發(fā)展192 年在捷克作家卡雷爾查培克在其劇本羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人中最早使用機(jī)器人一詞。180 年前的東漢時(shí)代，著名科學(xué)家張衡不僅發(fā)明了地動(dòng)儀、計(jì)里鼓車(chē)，而且還發(fā)明了指南針，這些發(fā)明都是具有機(jī)器人構(gòu)想的裝置。1662 年，日本的竹田近江利用鐘表技術(shù)發(fā)明了自動(dòng)機(jī)器玩偶。21738 年，法國(guó)天才技師杰克戴瓦克遜發(fā)明了機(jī)器鴨。1959 年，第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人在美國(guó)誕生，從而開(kāi)創(chuàng)了機(jī)器人發(fā)展的新紀(jì)元。進(jìn)入 20 世紀(jì) 70 年代末、80 年代初我國(guó)才開(kāi)始機(jī)器人的研究，90 年代中期 6000m 以下深水作業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)成功，在以后的 10 年中，在步行機(jī)器人、精密裝配機(jī)器人、多

10、自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人的研制等國(guó)際前沿領(lǐng)域逐步縮小了與世界先進(jìn)水平的差距 1。二、機(jī)器人的定義機(jī)器人現(xiàn)在雖然已被廣泛應(yīng)用，且越來(lái)越受人們的重視，而機(jī)器人這一名詞卻還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一、嚴(yán)格、準(zhǔn)確的定義。不同國(guó)家、不同領(lǐng)域的學(xué)者給出的定義不盡相同，雖然定義的基本原則大體一致，但仍有較大區(qū)別。一般地，可以定義機(jī)器人是由程序控制的，具有人或生物的某些功能，可以代替人進(jìn)行工作的機(jī)器。應(yīng)該說(shuō)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）給出的機(jī)器人定義較為全面和準(zhǔn)確，其定義涵蓋如下：（一）機(jī)器人的動(dòng)作結(jié)構(gòu)具有類(lèi)似人或其他生物某些器官（肢體、感官等）的功能。（二）機(jī)器人具有通用性，工作種類(lèi)多樣，動(dòng)作程序靈活易變。（三）機(jī)器人具有不同程度的

11、智能性，如記憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí)等。（四）機(jī)器人具有獨(dú)立性，完整的機(jī)器人系統(tǒng)在工作中可以不依賴(lài)于認(rèn)得干預(yù) 1。三、機(jī)器人的分類(lèi)按機(jī)器人的開(kāi)發(fā)內(nèi)容與應(yīng)用分三類(lèi)：（一）工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人是在工藝生產(chǎn)中使用的機(jī)器人的總稱(chēng)，主要用于完成工業(yè)生產(chǎn)中的某些作業(yè)。依據(jù)具體應(yīng)用目的不同，又常常以其主要用途命名。（二） 操縱型機(jī)器人操縱型機(jī)器人主要用于非工業(yè)生產(chǎn)的各種作業(yè)，又分為服務(wù)機(jī)器人與3特種作業(yè)機(jī)器人等。（三）智能機(jī)器人智能機(jī)器人具有多種由內(nèi)、外部傳感器組成的感覺(jué)系統(tǒng)，不僅可以感知內(nèi)部關(guān)節(jié)的運(yùn)行速度、力的大小等參數(shù)，還可以通過(guò)外部傳感器（如視覺(jué)傳感器、觸覺(jué)傳感器等） ，對(duì)外部環(huán)境信息進(jìn)行感知、提取

12、、處理并做出適當(dāng)?shù)臎Q策，在結(jié)構(gòu)或半結(jié)構(gòu)化環(huán)境中自主完成某項(xiàng)任務(wù)。此外，還有按驅(qū)動(dòng)方式分成氣力驅(qū)動(dòng)式、液力驅(qū)動(dòng)式、電力驅(qū)動(dòng)式、新型驅(qū)動(dòng)方式四類(lèi)，按機(jī)器人工作時(shí)的機(jī)座可動(dòng)性分為固定式和移動(dòng)式兩類(lèi) 1。四、機(jī)器人與本設(shè)計(jì)的關(guān)系本設(shè)計(jì)“移動(dòng)升降輕便式貨物搬運(yùn)平臺(tái)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”自動(dòng)控制型機(jī)構(gòu)，能夠智能的完成指令要求，無(wú)需或較少人為干預(yù)，所以，從總體上看屬于智能機(jī)器人。第三節(jié) 方案的選擇一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇輪式底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)，其中后輪為驅(qū)動(dòng)輪，主要作為主動(dòng)力運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)；前輪為拐彎轉(zhuǎn)向輪，主要實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)靈活機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)換方向。二、行走機(jī)構(gòu)選擇四輪平行式，主要考慮到倉(cāng)庫(kù)通道方面，平行式四輪機(jī)構(gòu)可以使得移動(dòng)升

13、降式貨物搬運(yùn)平臺(tái)行走機(jī)構(gòu)與車(chē)道保持平行，為控制帶來(lái)方便。三、相比于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，動(dòng)力源選擇較多，并且相比互有優(yōu)缺點(diǎn)，主要有液壓帶動(dòng)和電機(jī)帶動(dòng)等。因此，整個(gè)移動(dòng)升降輕便式貨物搬運(yùn)平臺(tái)行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)選擇：方案一：用液壓泵做驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu) 2，如圖 1-1 所示。4圖 1-1 方案一示意圖1、內(nèi)燃機(jī)，2、變量泵，3、管路，4、液壓馬達(dá)，5、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪方案二：用電動(dòng)機(jī)做驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，如圖 1-2 所示。圖 1-2 方案二示意圖5那么我們來(lái)分析一下兩個(gè)個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)：對(duì)于方案一，采用液壓泵作為行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器可以平穩(wěn)的驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)前進(jìn)，驅(qū)動(dòng)力較大，但是液壓系統(tǒng)較復(fù)雜，且占據(jù)空間較大，液壓油容易發(fā)生泄漏，對(duì)環(huán)境污染也較大，

14、另外，由于存在泄漏，使得控制也不夠靈敏。對(duì)于方案二，采用電力拖動(dòng)的方法 3 用電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，干凈、整潔，重量輕，靈活度高，采用步進(jìn)電機(jī)可以輕而易舉實(shí)現(xiàn)精確控制，可以省去油泵、油管、油缸和液壓系統(tǒng)所需的各種閥，占用空間小，可以很大程度上縮小驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的體積，從而使得整個(gè)行走機(jī)構(gòu)更為緊湊。但是，電動(dòng)機(jī)提供的功率一般比液壓泵（液壓馬達(dá)）小。綜上所述，對(duì)比兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)、可行性，我最終選擇方案二來(lái)作為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的方案。6第二章 移動(dòng)升降輕便式貨物搬運(yùn)平臺(tái)總體功能第一節(jié) 總體功能的設(shè)計(jì)移動(dòng)升降式貨物搬運(yùn)平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖 2-1 所示：一、升降機(jī)構(gòu)的功能設(shè)計(jì)貨叉在減速電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)齒輪傳動(dòng)

15、可以伸縮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)貨物的取放，升降機(jī)構(gòu)在電動(dòng)推桿的傳動(dòng)下可以自由升降到所需高度。貨叉安裝在升降機(jī)構(gòu)上平臺(tái)，為三級(jí)伸縮貨叉，其中下叉為固定叉，中叉和上叉為伸縮運(yùn)動(dòng)叉，中叉起到連接上叉和下叉的橋梁作用，保證整個(gè)移動(dòng)升降式貨物搬運(yùn)平臺(tái)取放貨物過(guò)程中的平衡；上叉主要起貨物取放作用，取貨物是先伸長(zhǎng)到貨物下方，剪叉結(jié)構(gòu)再向上升高，將貨物抬高，然后貨叉縮回原狀（即不工作時(shí)的狀態(tài)） ，完成取貨物的過(guò)程，而放貨物則是相反過(guò)程。升降機(jī)構(gòu)的主要功能是在底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)運(yùn)載其到達(dá)指定地點(diǎn)后將貨叉送到需要取放貨物的相應(yīng)的位置，以輔助貨叉取放貨物。升降機(jī)構(gòu)采用雙排剪叉式機(jī)構(gòu)，用電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)，升降機(jī)構(gòu)底部一端固定，另一端可以活動(dòng)

16、，當(dāng)電動(dòng)推桿伸出時(shí)就可以將機(jī)構(gòu)抬升，達(dá)到指定高度，使貨叉可以取放貨物。升降機(jī)構(gòu)頂部安裝有一個(gè)平臺(tái)，平臺(tái)上安裝三級(jí)伸縮貨叉，因?yàn)橐徇\(yùn)貨物，所以升降機(jī)構(gòu)在升降時(shí)平臺(tái)必須保持平衡，否則會(huì)影響到正常的貨物搬運(yùn)。其中，減速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)保證三級(jí)貨叉的正常伸縮，進(jìn)而完成貨物搬運(yùn)過(guò)程中取放部分的工作。二、行走機(jī)構(gòu)的功能設(shè)計(jì)底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)作為行走機(jī)構(gòu)，其本身要具備靈活的運(yùn)動(dòng)性能，要能到達(dá)各個(gè)角落。底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)也必須靈活。另外底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)還要搭載升降平臺(tái)，電池，電路板部件，所以底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上必須能滿(mǎn)足需要。需要留出安裝升降機(jī)構(gòu)的平臺(tái)，平衡7裝置，電池支架，電動(dòng)推桿安裝支架等。底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)采用后輪驅(qū)動(dòng)，前輪

17、轉(zhuǎn)向的機(jī)制。后輪由兩個(gè)輪子組成，每個(gè)輪子各有一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)。前輪有兩個(gè)輪子，由一個(gè)電機(jī)控制其轉(zhuǎn)向。底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)的后輪在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下可以進(jìn)行行進(jìn)運(yùn)動(dòng)，并且前輪可以進(jìn)行拐彎轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。三、編程控制要能結(jié)合機(jī)械部分就行編程，以實(shí)現(xiàn)程序控制，并使編程簡(jiǎn)單。四、我此次負(fù)責(zé)的任務(wù)經(jīng)課題小組成員討論，采用分配負(fù)責(zé)制原則將課題分為三個(gè)部分，分別由一人負(fù)責(zé)，而我此次負(fù)責(zé)的是行走機(jī)構(gòu)的功能及其設(shè)計(jì)。8圖 2-1 移動(dòng)升降式貨物搬運(yùn)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)圖9第三章 動(dòng)力源選擇及傳動(dòng)方式的比較分析第一節(jié) 動(dòng)力源選擇綜合市場(chǎng)上的動(dòng)力機(jī)械分析，目前使用最廣泛的以及最常見(jiàn)通用的動(dòng)力源有三種即空氣、電和液壓，即氣動(dòng)、電傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。一、

18、氣動(dòng)氣動(dòng)是利用撞擊作用或轉(zhuǎn)動(dòng)作用產(chǎn)生的空氣壓力使其運(yùn)動(dòng)或作功，氣動(dòng)就是以壓縮空氣為動(dòng)力源，帶動(dòng)機(jī)械完成伸縮或旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。因?yàn)槭抢每諝饩哂袎嚎s性的特點(diǎn)，吸入空氣壓縮儲(chǔ)存，空氣便像彈簧一樣具有了彈力，然后用控制元件控制其方向，帶動(dòng)執(zhí)行元件的旋轉(zhuǎn)與伸縮。從大氣中吸入多少空氣就會(huì)排出多少到大氣中，不會(huì)產(chǎn)生任何化學(xué)反應(yīng)，也不會(huì)消耗污染空氣的任何成分，另外氣體的粘性較液體要小，所以說(shuō)流動(dòng)速度快，也很環(huán)保。優(yōu)點(diǎn)：（一）氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、安裝維護(hù)簡(jiǎn)單。壓力等級(jí)低、使用安全相對(duì)液壓系統(tǒng)安全一些。（二）工作介質(zhì)是取之不盡的空氣、空氣本身不花錢(qián)。排氣處理簡(jiǎn)單，不污染環(huán)境，但電能消耗較大，能源轉(zhuǎn)換率很低，初期成

19、本較低，但使用成本較高。（三）輸出力以及工作速度的調(diào)節(jié)非常容易。氣缸的動(dòng)作速度一般為50500mm/s。但運(yùn)行速度穩(wěn)定性不高。（四）可靠性不太高，使用壽命受氣源潔凈度和使用頻率的影響較大。（五）利用空氣的壓縮性，可貯存能量，實(shí)現(xiàn)集中供氣?？啥虝r(shí)間釋放能量，以獲得間歇運(yùn)動(dòng)中的高速響應(yīng)?？蓪?shí)現(xiàn)緩沖。對(duì)沖擊負(fù)載和過(guò)負(fù)載有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。在一定條件下，可使氣動(dòng)裝置有自保持能力。（六）全氣動(dòng)控制具有防火、防爆、防潮的能力。與液壓方式相比，氣動(dòng)方式可在高溫場(chǎng)合使用（通常為 160以?xún)?nèi)） 。10缺點(diǎn)：（一）由于空氣有壓縮性，氣缸的動(dòng)作速度易受負(fù)載的變化而變化。采用氣液聯(lián)動(dòng)方式可以克服這一缺陷,氣缸速度比液壓

20、要快。（二）氣缸在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)候，由于摩擦力占推力的比例較大，氣缸的低速穩(wěn)定性不如液壓缸。（三）雖然在許多應(yīng)用場(chǎng)合，氣缸的輸出力能滿(mǎn)足工作要求，但其輸出力比液壓缸小。二、液壓傳動(dòng)液壓是傳動(dòng)方式的一種，液壓傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)，利用液體的壓力能來(lái)傳遞動(dòng)力。一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即能源裝置、執(zhí)行裝置、控制調(diào)節(jié)裝置、輔助裝置、液體介質(zhì)。液壓由于其傳遞動(dòng)力大，易于傳遞及配置等特點(diǎn)，在工業(yè)、民用行業(yè)應(yīng)用廣泛。液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件（液壓缸和液壓馬達(dá)）的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而獲得需要的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（一）液壓傳動(dòng)的各

21、種元件，可以根據(jù)需要方便、靈活地來(lái)布置。（二）操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍達(dá)2000：1） 。（三）可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。（四）一般采用礦物油作為工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)。（五）很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。（六）很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)化，當(dāng)采用電液聯(lián)合控制后，不僅可實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)控制過(guò)程，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。缺點(diǎn)：（一）由于流體流動(dòng)的阻力和泄露較大，所以效率較低。如果處理不當(dāng)，泄露不僅污染場(chǎng)地，而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故。（二）由于工作性能易受到溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。（三）液壓元件的制造精度要求較高，因而價(jià)格較貴。11（四）由于液體介

22、質(zhì)的泄露及可壓縮性影響，不能得到嚴(yán)格的傳動(dòng)比。（五）液壓傳動(dòng)出故障時(shí)不易找出原因；使用和維修要求有較高的技術(shù)水平。三、電傳動(dòng)機(jī)電傳動(dòng)是利用電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源將電能變?yōu)闄C(jī)械能，以驅(qū)動(dòng)機(jī)器的啟動(dòng)、切換和停止。電力傳動(dòng)由驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)（電動(dòng)機(jī)） 、被控對(duì)象（傳輸機(jī)械能的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）和控制環(huán)節(jié)（控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電氣控制裝置）組成。機(jī)電傳動(dòng)可以分為交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)和直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：（一）機(jī)電傳動(dòng)所需的電能易于傳輸和集中生產(chǎn)，（二）清潔、環(huán)保，價(jià)格較低，效率高，（三）結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，反應(yīng)迅速，（四）便于遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制，(五) 維修方便，對(duì)工作環(huán)境的要求不高，（六）電動(dòng)機(jī)的功率范圍比較寬，從數(shù)幾瓦到 1 萬(wàn)千瓦以

23、上，它已成為現(xiàn)代工業(yè)的主要?jiǎng)恿C(jī)。缺點(diǎn)：（一）控制系統(tǒng)較復(fù)雜，對(duì)技術(shù)人員的技術(shù)要求高，（二）傳動(dòng)力與同等液壓傳動(dòng)相比較低。經(jīng)綜合比較分析知機(jī)電傳動(dòng)具有氣動(dòng)跟液壓傳動(dòng)的共同優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又能夠避免氣動(dòng)和液壓傳動(dòng)所特有的許多缺點(diǎn)，故在此選擇電傳動(dòng)來(lái)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)形式。電傳動(dòng)示意圖如圖 12 所示。第二節(jié) 傳動(dòng)方式的比較分析 常見(jiàn)的幾種機(jī)械傳動(dòng)方式，按力方式分，可分為摩擦傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)，摩擦傳動(dòng)又分為摩擦輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)等，嚙合傳動(dòng)可分為齒輪傳動(dòng)、渦輪蝸桿傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等等;按傳動(dòng)比又可分為定傳動(dòng)比和變傳動(dòng)比傳動(dòng) 4。他們的概括分類(lèi)如下：12圖 21一、帶傳動(dòng)圖 22 皮帶傳動(dòng)皮帶傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，是

24、由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和緊張?jiān)趦奢喩系钠M成，如圖 22。由于張緊，在皮帶和皮帶輪的接觸面間產(chǎn)生了壓緊力，當(dāng)主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，借摩擦力帶動(dòng)從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，這樣就把主動(dòng)軸的動(dòng)力傳給從動(dòng)軸。特點(diǎn)：（一）可用于兩軸中心距離較大的傳動(dòng)，（二）皮帶具有彈性、可緩沖沖擊和振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小，13（三）當(dāng)過(guò)載時(shí)，皮帶在輪上打滑，可防止其它零件損壞，（四）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，（五）皮帶在工作中有滑動(dòng)，不能保證精確的傳動(dòng)比，（六）外輪廓尺寸大，傳動(dòng)效率低，皮帶壽命短。二、鏈傳動(dòng)鏈傳動(dòng)是是以種撓性傳動(dòng)，由鏈條和鏈輪（小鏈輪和大鏈輪）組成，通過(guò)鏈條將具有特殊齒形的主動(dòng)鏈輪的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞到具有特殊齒形的從動(dòng)鏈輪的一種傳

25、動(dòng)方式 3。優(yōu)點(diǎn)：（一）與帶傳動(dòng)相比，無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象；（二）平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，效率高；（三）傳遞功率大，過(guò)載能力強(qiáng)，相同工況下的傳動(dòng)尺寸小；（四）所需張緊力小，作用于軸上的壓力?。唬ㄎ澹┠茉诟邷?、潮濕、多塵、有污染等惡劣環(huán)境中工作。 缺點(diǎn)：（六）僅能用于兩平行軸間的傳動(dòng)；（七）成本高，易磨損，易伸長(zhǎng)，傳動(dòng)平穩(wěn)性差，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加動(dòng)載荷、振動(dòng)、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動(dòng)中。三、齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)，是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一。優(yōu)點(diǎn)：（一）效率高；（二）結(jié)構(gòu)緊湊；（三）工作可靠、壽命長(zhǎng)；（四）傳動(dòng)比穩(wěn)定。缺點(diǎn)：齒輪傳動(dòng)制造及安

26、裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不適用于傳動(dòng)距離較大的場(chǎng)合。四、蝸桿傳動(dòng)14蝸桿傳動(dòng)是在空間交錯(cuò)的兩軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)，兩軸線間的夾角可為任意值，常用的為 90。蝸桿傳動(dòng)用于在交錯(cuò)軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，如圖 23。圖 23 蝸桿傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音低，具有自鎖性。缺點(diǎn)：蝸桿傳動(dòng)效率低，一般認(rèn)為蝸桿傳動(dòng)效率比齒輪傳動(dòng)低，發(fā)熱量大，齒面容易磨損，成本高。五、傳動(dòng)方式的確定綜合以上各傳動(dòng)方式的特點(diǎn)和此次的設(shè)計(jì)要求，由于齒輪傳動(dòng)具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、傳動(dòng)比穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，比較符合此次設(shè)計(jì)的要求，故優(yōu)先選擇齒輪傳動(dòng)為此次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)鏈。15第四章 底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)第一節(jié) 立

27、體倉(cāng)庫(kù)的布局立體倉(cāng)庫(kù)陳列于貨倉(cāng) 5中，呈行列式排列，行與行之間以過(guò)道隔開(kāi)，過(guò)道間距 F=1m 。為了保證倉(cāng)庫(kù)空間的充分利用，倉(cāng)庫(kù)呈立體式，貨架統(tǒng)一采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，貨架高度 H=M層數(shù)+N，其中 M 為每層高度，N 是為了便于倉(cāng)庫(kù)的衛(wèi)生清潔工作而預(yù)留的高度，50mmN140mm。貨物以開(kāi)放式的抽屜式多層存放，貨物規(guī)格：不超過(guò) EPM,貨物限重 35kg，如圖 31 所示:圖 31 立體倉(cāng)庫(kù)布局圖第二節(jié) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)16（一）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成及傳動(dòng)原理1.前進(jìn)方式電機(jī)正轉(zhuǎn)，電機(jī)軸直接與聯(lián)軸器相連，并通過(guò)聯(lián)軸器 J 將動(dòng)力傳遞給軸 M,在經(jīng)過(guò)齒輪 2 傳遞給軸 N,即驅(qū)動(dòng)力通過(guò) M（

28、J）12N 的傳遞帶動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)前進(jìn)。2.后退方式電機(jī)反轉(zhuǎn)，電機(jī)軸直接與聯(lián)軸器相連，并通過(guò)聯(lián)軸器 J 將動(dòng)力傳遞給軸 M,在經(jīng)過(guò)齒輪 2 傳遞給軸 N,即驅(qū)動(dòng)力通過(guò) M（J）12N 的傳遞帶動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)后退。圖 41 驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳遞系統(tǒng)M主動(dòng)軸 N從動(dòng)軸 J換擋離合器1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳遞系統(tǒng) 6如圖 41 所示，由主動(dòng)軸 1（電機(jī)軸） 、從動(dòng)軸2（差速器輸入軸） 、聯(lián)軸器 J，多個(gè)齒輪、差速器（圖 42）及支架組成。17圖 42 差速器（二）差速器工作原理差速器主要由兩個(gè)半軸齒輪、四個(gè)行星齒輪、十字軸和左、右差速器殼構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖 42 所示。當(dāng)行走機(jī)構(gòu)再不平路面上或彎道上行

29、駛時(shí)，它會(huì)自動(dòng)調(diào)整兩根半軸的轉(zhuǎn)速，使左、右兩半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。其工作原理是：當(dāng)量邊車(chē)輪阻力相同時(shí)，四個(gè)行星齒輪只有隨十字軸繞半軸軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)公轉(zhuǎn)；當(dāng)兩邊車(chē)輪阻力不同或車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)（實(shí)際上也是左、右車(chē)輪阻力不等） ，則行星齒輪在這上述公轉(zhuǎn)的同時(shí)，還有繞自身軸線（十字軸兩軸線）的轉(zhuǎn)動(dòng)自轉(zhuǎn)，從而使兩邊的驅(qū)動(dòng)輪以不同的轉(zhuǎn)速前進(jìn)或后退。 7（三）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)1.該傳遞系統(tǒng)采用離合器換擋，換擋容易，通過(guò)離合器之間的摩擦使得齒輪之間強(qiáng)行同步，換擋無(wú)沖擊，傳動(dòng)平穩(wěn)；2.兩條傳動(dòng)鏈之間的傳動(dòng)比皆為 1，保證了系統(tǒng)采用無(wú)級(jí)調(diào)速方式的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)形之中降低了成本；183.該傳遞系統(tǒng)只需要控制離合器

30、的開(kāi)合方式即可控制機(jī)構(gòu)前進(jìn)或是后退，控制簡(jiǎn)單，使得編程方便；4.傳動(dòng)鏈由離合器和齒輪組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，不易出現(xiàn)故障的同時(shí)，也使得檢修更為容易。二、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的分析、計(jì)算與選擇（一）驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱(chēng)為“步距角” ，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的

31、速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的 8。其顯著優(yōu)點(diǎn)是便于編程控制，故選用步進(jìn)電機(jī)。（二）小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行靜阻力的計(jì)算小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行靜阻力由以下公式可以求出（1）Fwgfsts式中：堆垛機(jī)運(yùn)行靜阻力；ts運(yùn)行摩擦阻力；fs坡度阻力，當(dāng)軌道坡度不超過(guò) 0.5%時(shí)，可不計(jì)入；g室外風(fēng)阻力，即運(yùn)行時(shí)由風(fēng)載荷引起的阻力，室內(nèi)取 Fw Fw= 0；以上單位均為 N。運(yùn)行摩擦阻力包括車(chē)輪軸承中的摩擦阻力和車(chē)輪踏面沿軌道的滾動(dòng)摩擦阻力；由于水平運(yùn)行時(shí)偏斜總是不可避免的，因此還有導(dǎo)向輪沿軌道側(cè)面的附加摩擦阻力。這 3 種阻力之和可用下式計(jì)算：19（2）gfQGdUKDgQGFfs 22式中：G車(chē)身自身凈質(zhì)量

32、（100 kg） ；Q額定起重總質(zhì)量（35 kg） ；D車(chē)輪直徑（100 mm） ；K車(chē)輪沿軌道的滾動(dòng)摩擦力臂（無(wú)軌道：取 0 mm） ；U軸承摩擦系數(shù)（滾動(dòng)：U = 0.02） ；d軸承內(nèi)徑（20 mm） ；f摩擦系數(shù)（f = 0.030） 。所以= NFts29.50.108.9352滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)最大坡度阻力（3）gQGKg坡查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)得 K 坡= 0.001，所以= 0.0011359.8 = 1.323 NFg滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)最大風(fēng)阻力（4）ACacwq式中：風(fēng)載體型系數(shù)；工作狀態(tài)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓（Pa） ；q運(yùn)行部分的擋風(fēng)面積（m 2） ；c物品的擋風(fēng)面積（m 2） 。Aa因?yàn)槎讯鈾C(jī)在室內(nèi)

33、工作，所以取 = 0。Fw20求出平臺(tái)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行靜阻力 9為= =5.292 +1.323+0 =6.615 NFtswgfs（三）靜轉(zhuǎn)距計(jì)算底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)作為整個(gè)機(jī)器人的地盤(pán)和移動(dòng)部分，其設(shè)計(jì)既要考慮到與上面部件的安裝，又要考慮到驅(qū)動(dòng)性能，所以選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)尤為重要。1.所設(shè)計(jì)機(jī)器人滿(mǎn)載總重約為 135KG，即 G=1350N，而其橡膠車(chē)輪與地面的滾動(dòng)阻力系數(shù)為：b=2mm， 車(chē)輪半徑為：r=50mm,啟動(dòng)加速度：2/1sma。滾動(dòng)阻力矩: )(7.2135031 NbGT滾動(dòng)摩擦力： rFu47.23電機(jī)提供的牽引力： 帶動(dòng)底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)所需牽引力： maFua其車(chē)輪端所需轉(zhuǎn)矩: NrmarFT

34、u 45.9504133由計(jì)算結(jié)果可選取驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)如表 3-1:表 3-1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù) 型號(hào) 相數(shù) 步距腳 靜轉(zhuǎn)距（Nm）電流(A)相電阻()相電感(mH)110HCY130AH-TK0 3 1.2 13 3.5 1.2 22.62.脈沖當(dāng)量的計(jì)算：脈沖當(dāng)量 = n60LL 是導(dǎo)程，此處根據(jù)機(jī)械實(shí)際安裝原理計(jì)算 L=2 =100 , 是步距角，為了方便編r程及計(jì)算，將步距角用驅(qū)動(dòng)器細(xì)分成 等分,n 是傳動(dòng)比，由于采用的是電機(jī)無(wú)極傳動(dòng)，21故 n=1所以 312.603L即小車(chē)每行進(jìn) 1mm，需要 3 個(gè)脈沖。第三節(jié) 傳向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求1.工作可靠，安全、不卡死

35、；2.操縱輕便靈活；3.應(yīng)該有適當(dāng)?shù)摹奥犯小?；4.滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向要求；5.要保持轉(zhuǎn)向穩(wěn)定，不蛇形、不滯后；二、轉(zhuǎn)向類(lèi)型選擇（一）轉(zhuǎn)向類(lèi)型叉車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類(lèi)型 全 液 壓 式液 壓 助 力 式機(jī) 械 式下面是各轉(zhuǎn)向類(lèi)型的示意圖：2243 機(jī)械式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)示意圖1 轉(zhuǎn)向器；2 轉(zhuǎn)向垂臂；3 縱拉桿；4、11 橫拉桿；5 轉(zhuǎn)向橋；6、10 轉(zhuǎn)向節(jié)；7、9 梯形臂；8 轉(zhuǎn)向擺臂（三聯(lián)板）圖 44 液壓助力轉(zhuǎn)向裝置示意圖1、轉(zhuǎn)向器；2、轉(zhuǎn)向垂臂；3、控制閥撥板；4、11、橫拉桿；5、轉(zhuǎn)向橋；6、10、轉(zhuǎn)向節(jié)；7、9、梯形臂；8、轉(zhuǎn)向擺臂（三聯(lián)板） ；12、縱拉桿；13、轉(zhuǎn)向助力器；油箱、油管略23圖 45 全液壓

36、轉(zhuǎn)向裝置示意圖1、轉(zhuǎn)向泵；2、擺線油馬達(dá)；3、配油盤(pán)；4、控制閥；5、方向盤(pán)；6、轉(zhuǎn)向車(chē)輪；7、轉(zhuǎn)向橋；8、轉(zhuǎn)向擺臂（三聯(lián)板） ；9、活塞桿；10 轉(zhuǎn)向油缸；11、車(chē)架；12、油箱；13、油管 9由此可知，以上三種轉(zhuǎn)向類(lèi)型 10都有一個(gè)共同特點(diǎn)，都需人力轉(zhuǎn)向、無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，為了充分保證轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的簡(jiǎn)單、輕便的無(wú)人力自動(dòng)轉(zhuǎn)向，需要對(duì)以上轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行改裝 11。（二）經(jīng)改裝后的傳向系統(tǒng)24圖 46 電力轉(zhuǎn)向裝置1 轉(zhuǎn)向軸；2 轉(zhuǎn)向垂臂；3 縱拉桿（齒條） ；4、11 橫拉桿；5 轉(zhuǎn)向橋；6、10 轉(zhuǎn)向節(jié)； 7、9 梯形臂；8 轉(zhuǎn)向擺臂（三聯(lián)板）;12 聯(lián)軸器；13

37、電機(jī)經(jīng)改裝后的傳向系統(tǒng)如圖 46 所示，原理：電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)通過(guò)聯(lián)軸器將轉(zhuǎn)矩傳給轉(zhuǎn)向軸 1，轉(zhuǎn)向軸與垂臂 2 相連，從而將轉(zhuǎn)矩傳遞給垂臂末端的小齒輪，小齒輪與齒條 3 嚙合，使得齒條產(chǎn)生向左或向右移動(dòng)的拉力，使得三聯(lián)板 8 受拉或受推，在經(jīng)過(guò)橫拉桿、梯形臂和轉(zhuǎn)向節(jié)傳遞給輪子，從而達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的。主要是用步進(jìn)電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)傳向盤(pán)，為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)向動(dòng)力。其優(yōu)點(diǎn)是：與機(jī)械式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相比，省去了人對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的參與，直接實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作；與液壓轉(zhuǎn)向裝置相比，不僅能實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，還省去了液壓控制的復(fù)雜系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于控制。三、轉(zhuǎn)向電機(jī)的選擇計(jì)算（一）靜轉(zhuǎn)距計(jì)算1.所設(shè)計(jì)機(jī)器人滿(mǎn)載總重約為 135KG，即 G=1

38、350N，而其橡膠車(chē)輪與地面的靜摩擦系數(shù)為： = ，見(jiàn)附表 1， 車(chē)輪半徑為：r=50mm85.06靜摩擦力： Nf最大靜摩擦力： NfMaxax5402138.前輪轉(zhuǎn)向所需轉(zhuǎn)矩： rTfMax)(2750413N25由計(jì)算結(jié)果可選取轉(zhuǎn)向電機(jī)型號(hào)。轉(zhuǎn)向電機(jī)參數(shù)如表 3-2:表 3-2 轉(zhuǎn)向電機(jī)參數(shù)表 型號(hào) 相數(shù) 步距腳 靜轉(zhuǎn)距（Nm）電流(A)相電阻()相電感(mH)130HCY230AH-TK0 3 1.2 30 5 0.8 29（二）脈沖當(dāng)量的計(jì)算：圖 32 為前輪轉(zhuǎn)向過(guò)程模擬圖，即小車(chē)行走轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向輪由位置123 的變化過(guò)程，之間轉(zhuǎn)過(guò) 90，行進(jìn)距離 y=1mm ，轉(zhuǎn)向輪行程。4yp脈

39、沖當(dāng)量 =p/90n是步距角，為了方便編程及計(jì)算，將步距角用驅(qū)動(dòng)器細(xì)分成 等分n 是傳動(dòng)比，由于采用的是電機(jī)無(wú)極傳動(dòng)，故 n=1所以 1502.8190p即小車(chē)每轉(zhuǎn) 90需要 150 個(gè)脈沖，平均每轉(zhuǎn)過(guò) 1需要 0.6 個(gè)脈沖。26圖 32 前輪轉(zhuǎn)向過(guò)程模擬圖第四節(jié) 制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、制動(dòng)系統(tǒng)的功能與要求（一）制動(dòng)系統(tǒng)是制約平臺(tái)行駛運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，強(qiáng)制其減速以致完全停車(chē)。制動(dòng)系統(tǒng)是平臺(tái) 安全行駛的重要裝置，它必須具備如下基本功能：1、在平臺(tái)行駛過(guò)程中，能以適當(dāng)?shù)臏p速度使平臺(tái)降速行駛至停車(chē)；2、平臺(tái)下坡時(shí)為避免平臺(tái)在本身中重力下不斷加速，進(jìn)行制動(dòng)，使平臺(tái)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車(chē)速；3、平臺(tái)停放時(shí)，使平臺(tái)能在

40、原地可靠停車(chē) 。（二）對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的基本要求1、工作可靠，制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力矩應(yīng)滿(mǎn)足平臺(tái)對(duì)制動(dòng)性能的要求；2、制動(dòng)平穩(wěn)，制動(dòng)力與操縱力成正比；3、操縱輕便，最好能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整；二、制動(dòng)系統(tǒng)的組成與工作原理27（一）制動(dòng)系統(tǒng)的組成制動(dòng)系統(tǒng)（行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)）主要由制動(dòng)器和制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)組成。制動(dòng)器都是裝在車(chē)輪旁或車(chē)輪剛性聯(lián)系的傳動(dòng)件上。凡是受制動(dòng)力矩作用的車(chē)輪稱(chēng)為制動(dòng)輪。（二）制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理按組成部分的作用， 制動(dòng)系統(tǒng)通常分為兩大部分。其中用來(lái)直接產(chǎn)生制動(dòng)力矩的部分稱(chēng)為制動(dòng)器，它主要由旋轉(zhuǎn)元件（制動(dòng)鼓 8）和 不旋轉(zhuǎn) 元件（制動(dòng)蹄 10、摩擦墊片 9 等）組成摩擦副。制動(dòng)時(shí)，平臺(tái)在行駛中的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為

41、摩擦副的熱能而散失掉。 另一部分稱(chēng)為制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)，塔用來(lái)將制動(dòng)力源（來(lái)自駕駛員或其他力源）的作用傳給制動(dòng)器，使摩擦副互相壓緊而產(chǎn)生制動(dòng)力矩 12。經(jīng)改裝后的制動(dòng)系統(tǒng)如圖 47 所示。圖 47 制動(dòng)裝置1 電磁鐵，如圖 48；2 銜鐵（活塞推桿） ；3 總泵活塞；4 總泵缸體；5 油管；6 分泵缸體；7 分泵活塞；8 制動(dòng)鼓；9 摩擦墊片；10 制動(dòng)蹄；11 制動(dòng)器底板；12 支撐銷(xiāo)；13 回位彈簧28圖 48 電磁鐵的組成圖1 固定座；2 導(dǎo)線；3 鐵芯；4 彈簧；5 銜鐵；6 活塞推桿；7 小孔不制動(dòng)時(shí)，固連于車(chē)輪連桿上的制動(dòng)鼓 8 隨車(chē)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。外圓表面上鉚有摩擦墊片 9 的兩個(gè)弧形制動(dòng)

42、蹄 10，分別鉸接在下端兩個(gè)支撐銷(xiāo) 12 上，支撐銷(xiāo)通過(guò)制動(dòng)器底板 11 固定在車(chē)橋上。在回位彈簧 13 的作用下，兩制動(dòng)蹄 10 的上端貼緊在分泵兩端活塞 7 上。摩擦墊片 9 外圓弧 面與制動(dòng)鼓8 的內(nèi)圓面之間保持一定的間隙，使車(chē)輪和制動(dòng)鼓可以自由旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)時(shí)，線圈 1 通電，對(duì)銜鐵 2 產(chǎn)生吸力（其大小由通入的電流控制） ，通過(guò)推桿 2 和總泵活塞 3，總泵中的油液產(chǎn)生一定的壓力，經(jīng)油管 5 流入分泵中 ，迫使分泵活塞推動(dòng)兩個(gè)制動(dòng)蹄 10 繞支撐銷(xiāo)內(nèi)圓面 12 轉(zhuǎn)動(dòng)，于是制動(dòng)蹄上的上端分別向兩邊張開(kāi)，摩擦墊片 9 便緊緊壓在制動(dòng)鼓 8 的內(nèi)圓面上。這樣，不旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄就對(duì)旋轉(zhuǎn)著的制動(dòng)鼓作

43、用一個(gè)摩擦力矩（即制動(dòng)力矩） ，其方相與車(chē)輪旋轉(zhuǎn)方向相反。當(dāng)線圈 1 斷電時(shí)，銜鐵所受Mb的吸力消失，回位彈簧 13 將制動(dòng)蹄拉回原位，制動(dòng)力矩 消失，解除制Mb動(dòng)。第五節(jié) 底盤(pán)車(chē)架的設(shè)計(jì)一、底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)的車(chē)架設(shè)計(jì)29底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)的車(chē)架設(shè)計(jì)也是必須考慮多種安裝要求的，如圖 3-3 所示，底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)的左側(cè)設(shè)計(jì)有電瓶座，用來(lái)放置電瓶，車(chē)輪也是安裝在此平面上。圖 3-3 底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)主視圖底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)車(chē)架由多塊鋼板焊接而成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。電動(dòng)推桿安裝在后輪與前輪之間，靠近后輪一端，電動(dòng)推桿下端采用銷(xiāo)釘連接。底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)底座上面是升降機(jī)構(gòu)安裝平臺(tái)。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪都分別用一個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，每一根輪軸由兩個(gè)軸承固定，通過(guò)傳動(dòng)

44、鏈與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連，電動(dòng)機(jī)用連接板固定在底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)底盤(pán)上。兩個(gè)前輪后沿采用連扳和螺栓連接固定，轉(zhuǎn)向電機(jī)用螺釘固定在連扳的中間。兩個(gè)前輪采用轉(zhuǎn)向桿連接，然后用連桿將轉(zhuǎn)向電機(jī)與轉(zhuǎn)向桿相連，利用轉(zhuǎn)向電機(jī)控制前輪的轉(zhuǎn)向。各部件安裝情況如圖 3-4、圖 3-5 所示。30圖 3-4 底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)俯視圖圖 3-5 底盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)左視圖31第五章 輔助裝置第一節(jié) 緩沖器為了使行走機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中平穩(wěn)，不出現(xiàn)過(guò)大的震蕩，需引人緩沖器。緩沖器的工作原理：即借助于壓縮彈性元件來(lái)緩和沖擊作用力，同時(shí)在彈性元件變形過(guò)程中利用金屬摩擦、液壓阻尼和膠質(zhì)阻尼吸收沖擊能量。一、緩沖器的類(lèi)型（一）木質(zhì)緩沖器木質(zhì)緩沖器構(gòu)造簡(jiǎn)單、 取

45、材方便。但彈性變形小、吸收動(dòng)能有限，一般運(yùn)用于速度低的起重機(jī)中。（二）橡膠緩沖器橡膠緩沖器構(gòu)造非常簡(jiǎn)單，其彈性變形較小、吸收動(dòng)能有限，但比木質(zhì)緩沖器效果好，適用于運(yùn)行速度低于 的起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。sm83.0（三）聚氨酯泡沫塑料緩沖器聚氨酯泡沫塑料緩沖器的構(gòu)造與橡膠緩沖器相似，但其重量較輕，使用壽命較長(zhǎng)。（四）彈簧緩沖器彈簧緩沖器的構(gòu)造簡(jiǎn)單，維修頁(yè)比較方便，吸收能量較大，工作時(shí)環(huán)境溫度對(duì)其影響不大，因此其運(yùn)用得最廣。其工作原理是依靠彈簧的變形來(lái)吸收撞擊時(shí)產(chǎn)生的沖擊能量，達(dá)到緩沖減震地目的。它適用于速度在的情況下，因此選用彈簧緩沖器較合適 13。sm283.0（五）型號(hào)選定1.緩沖器主要性能參數(shù)的

46、確定 14（1）碰撞速度 v 碰（m/s） 。對(duì)于橡膠緩沖器和彈簧緩沖器，分別取兩32者的極限適用碰撞速度 0.90 m/s 和 2.0 m/s 的 0.85 倍，對(duì)于液壓緩沖器，取現(xiàn)場(chǎng)可能遇到的最大碰撞速度 2.0 m/s。（2）碰撞質(zhì)量 m（kg） ，碰撞質(zhì)量包括自重與貨物的質(zhì)量。 （3）最大允許減速度 。從減少?zèng)_擊的觀點(diǎn)來(lái)看，應(yīng)當(dāng)盡可能減小jax最大減速度 ，但 太小又會(huì)使緩沖行程過(guò)長(zhǎng)。通常根據(jù)碰撞速度的大jmax小確定適當(dāng)?shù)淖畲笤试S減速度 。按照起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB3811-jmax83）的規(guī)定，最大允許減速度 4 。s2（4）最大緩沖力 ,彈簧緩沖器都屬于彈性緩沖器，橡膠緩沖器和P

47、max彈簧緩沖器都屬于彈性緩沖器，最大緩沖力計(jì)算的原理相同，最大緩沖力計(jì)算的原理由緩沖過(guò)程能量方程式有：(1)SWMZjmaxmax2）（碰式中:W 為運(yùn)行阻力； 為換算到車(chē)輪踏面的制動(dòng)力；SZ為緩沖行程。因?yàn)樵谂鲎策^(guò)程中動(dòng)能主要被緩沖器吸收，因此忽略 和W，由式有最大緩沖力為：WZ540 NjmaxaxP（5）緩沖器的設(shè)計(jì)計(jì)算。橡膠緩沖器。由式得橡膠緩沖器緩沖行程為： Sj1463.04)85.90(2max2橡膠緩沖器的緩沖容量 A 為： mNSP501.3926.052ax橡膠緩沖器的長(zhǎng)度 I 及截面積 F 為：33mSEI 3658.0214.5PnF26max.式中:E 為橡膠的彈性

48、模數(shù)，取 E 5 MPa；s為橡膠的許用應(yīng)力，取s2 MPa；n 為緩沖器的數(shù)目，一般為 2。根據(jù) F 可求出橡膠緩沖器直徑 D 0.00116m。由式得彈簧緩沖器的緩沖行程: m725.048.jmax2碰S彈簧鋼絲直徑 d 與彈簧的中徑 D 作用在圓柱形螺旋彈簧上的最大碰撞力應(yīng)滿(mǎn)足下式： KnP5.12d3max(2)式中:d 為彈簧鋼絲的直徑；D 為彈簧的中徑；t為彈簧材料許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，以 60SiMn 為例，t 750 MPa；K為彈簧曲度系數(shù)，按下式計(jì)算：其中 c 為彈簧指數(shù)，c D/d 2.54，取 c 為 4，則 D 4d，有：由式和式 D 4d 可得 mnKdP027.750.

49、12438.5.1246max 則 ，7089結(jié)合兩種緩沖器的特點(diǎn)及本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，所選的緩沖器型號(hào)為2015DD06cK615.0.165.0c34第二節(jié) 平衡裝置圖 51 磁力式平衡裝置1 電機(jī)；2 活塞推桿；3 活塞；4 電磁鐵；5 固定套； 6 限位導(dǎo)桿;7 貨架一、磁力式平衡（一）工作原理平衡裝置如圖 51 所示，該裝置裝在行走機(jī)構(gòu)左右兩端各一個(gè)，卸貨時(shí)，電機(jī) 1 通電正傳，帶動(dòng)活塞推桿運(yùn)動(dòng)使得 2、3 遠(yuǎn)離，使得 a+b 達(dá)到0.5m，此時(shí)電磁鐵 4 通電，產(chǎn)生吸力，吸在貨架上，從而平衡貨物產(chǎn)生的偏心力矩；貨卸后，電磁鐵斷電，吸力消失，電機(jī)反轉(zhuǎn)，裝置回復(fù)原位。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制

50、方便、成本低。缺點(diǎn)：該裝置的運(yùn)作受貨架限制，無(wú)法保證整個(gè)貨物搬運(yùn)過(guò)程的可靠性和安全性。二、力矩平衡系統(tǒng)（一）工作原理該力矩平衡系統(tǒng)，主要由步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器、卷軸、鋼絲繩、鋼絲繩、35定滑輪、導(dǎo)軌、滑快、傾角傳感器、導(dǎo)線、控制器、限位擋板、滑輪支架、固定支撐板、底座組成。平衡系統(tǒng)通過(guò)底座固定在車(chē)架表面上，當(dāng)該平臺(tái)機(jī)構(gòu)處于水平狀態(tài)時(shí)，傾角傳感器（21）感知到水平狀態(tài)信息，并通過(guò)導(dǎo)線將信息傳遞給控制器，從而發(fā)出信號(hào)使電機(jī)（9）處于失電狀態(tài)，電機(jī)（9）不轉(zhuǎn)，滑塊（20）重心與平衡系統(tǒng)及行走機(jī)構(gòu)的重心重合，力矩為零；對(duì)照?qǐng)D 52 ，當(dāng)該行走機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中其重心向左移時(shí)，傾角傳感器（21）在第一時(shí)間獲知

51、這一信息，并將此信息通過(guò)導(dǎo)線傳遞給控制器，控制器作出反應(yīng)并給出指令來(lái)控制電機(jī)（9）得電，并使電機(jī)（9）沿如圖 52 中所示反轉(zhuǎn)，從而通過(guò)聯(lián)軸器（10）帶動(dòng)部分空心卷軸（8）與電機(jī)（9）同向旋轉(zhuǎn)，使得反繞在部分空心卷軸（8）上的鋼絲繩（4）與部分空心卷軸（8）遠(yuǎn)離，順繞在部分空心卷軸（8）上的鋼絲繩（17）拉近，該動(dòng)作通過(guò)滑輪組（1 、15 ） 、滑輪組（16、18）傳遞給與鋼絲繩（4） 、鋼絲繩（17）緊連的滑塊（20 ） ，使滑塊（20）右移，從而產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)連續(xù)的動(dòng)態(tài)力矩與機(jī)構(gòu)重心偏移力矩相互抵消，使得機(jī)構(gòu)保持水平狀態(tài)；當(dāng)該機(jī)構(gòu)的重心向右偏移時(shí)，傾角傳感器（21）第一時(shí)間感知這一信息，并通

52、過(guò)導(dǎo)線將此信息傳遞給控制器，控制器對(duì)該信息進(jìn)行處理，并給出指令控制電機(jī)（9）作正轉(zhuǎn)，并通過(guò)聯(lián)軸器（10）使部分空心卷軸（8）與電機(jī)（9）一起同向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得鋼絲繩（4）拉近，鋼絲繩（17）遠(yuǎn)離，該動(dòng)作通過(guò)滑輪組（1 、15 ） 、滑輪組（16、18）傳遞給與之緊連的滑塊（20） ，使得滑塊（20）沿導(dǎo)軌（19）向左移，從而產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)態(tài)力矩與機(jī)器重心偏移力矩相互抵消，使得機(jī)構(gòu)處于水平狀態(tài)。因此，不管機(jī)構(gòu)的重心如何、何時(shí)發(fā)生偏移，控制器都能通過(guò)傾角傳感器（21 ）獲得并處理這一信息，控制步進(jìn)電機(jī)（9）以不同的轉(zhuǎn)速作正傳或反轉(zhuǎn)，從而使得滑塊（20）向左或向右移，并產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的連續(xù)的動(dòng)態(tài)力矩來(lái)與機(jī)

53、器運(yùn)行過(guò)程中的重心偏移力矩平衡，使行走機(jī)構(gòu)不會(huì)因重心的偏移而傾倒。力矩平衡系統(tǒng)如圖 52 所示。36圖 52 力矩平衡系統(tǒng)37圖 53 塔式起重機(jī)力矩平衡系統(tǒng) 151 平衡臂；2 起重臂；3 塔身；4 基座；6 活動(dòng)配坐；5、7 起重吊鉤；8 平衡系統(tǒng)吊鉤；9 平衡系統(tǒng)滑輪組；10 載重小車(chē)；11 鋼絲繩；12 起升機(jī)構(gòu)；13 平衡重高度限位裝置；14 鋼絲繩固定裝置；15 被起吊物38附錄 1：轉(zhuǎn)向車(chē)輪參數(shù)：產(chǎn)品編號(hào)規(guī)格名稱(chēng)輪徑 輪寬 載重 軸承 全高 偏心距頂板尺寸裝配尺寸孔徑3-4WJT514 寸平頂鐵芯PU萬(wàn)向輪100 38 280 雙軸6202140 35 114*9884*7211

54、驅(qū)動(dòng)輪參數(shù)：型號(hào) 規(guī)格名稱(chēng) 輪徑 輪寬 載重 全高S3B1PVCJ-125S3B2PVCJ-125單軸彈力膠剎車(chē)輪 125 32 150 15739附錄 2：材料摩擦系數(shù)表Leather 皮革 Metal(Wet) 0,4 Leather 皮革 Oak (Parallel grain) 0,61 0,52 Magnesium 鎂 Magnesium 鎂 0,6 0,08 Nickel 鎳 Nickel 0,7-1,1 0,53 0,28 0,12Nickel 鎳 Mild Steel低碳鋼 0,64; 0,178Nylon 尼龍 Nylon 尼龍 0,15 - 0,25 Oak 橡樹(shù) Oak

55、(parallel grain) 0,62 0,48 Oak 橡樹(shù) Oak (cross grain) 0,54 0,32 0,072Platinum 鉑金 Platinum 1,2 0,25 Plexiglas 樹(shù)脂玻璃 Plexiglas 0,8 0,8 Plexiglas Steel 0,4 - 0,5 0,4 - 0,5 Polystyrene 聚苯乙烯 Polystyrene 0,5 0,5 Polystyrene 聚苯乙烯 Steel 0,3-0,35 0,3-0,35 Polythene 聚乙烯 Steel 0,2 0,2 Rubber 橡膠 Asphalt (Dry) 0,5-0,8 Rubber 橡膠 Asphalt (Wet) 0,25-0,0,75 Rubber 橡膠 Concrete (Dry) 0,6-0,85 Rubber 橡膠 Concrete (Wet) 0,45-0,75 Sapphire 藍(lán)寶石 Sapphire 藍(lán)寶石 0,2 0,2 Silver 銀 Silver 銀 1,4 0,55 Sintered Bronze Steel 鋼鐵 - 0,13 40燒結(jié)青銅Solids 固體 Rubber 橡膠 1