多用途輪式電動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含19張CAD圖帶開題

多用途輪式電動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含19張CAD圖帶開題,多用途,輪式,電動(dòng),移動(dòng),挪動(dòng),平臺(tái),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),19,cad,開題 多用途輪式電動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要 自動(dòng)引導(dǎo)車（AGV）是一種經(jīng)濟(jì)、高效、穩(wěn)定的物流運(yùn)輸解決方案，目前它已經(jīng)從汽車工業(yè)逐漸滲透到社會(huì)的各個(gè)行業(yè)。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，AGV也已經(jīng)開始試驗(yàn)性的應(yīng)用。但是，由于現(xiàn)有的農(nóng)用AGV大多為工業(yè)AGV的 改良品，所以效果還沒有達(dá)到理想狀態(tài)。本次設(shè)計(jì)就是針對(duì)農(nóng)業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)AGV的底盤進(jìn)行有目的的研發(fā)，以使其適應(yīng)農(nóng)田的復(fù)雜環(huán)境。同時(shí)它還能搭載各種識(shí)別、收獲裝置，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。 設(shè)計(jì)主要采用了農(nóng)用輪胎來代替以往慣用的履帶和舵輪，使用四個(gè)伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)和控制原動(dòng)機(jī)，其中兩個(gè)36W的作為轉(zhuǎn)向控制電機(jī)，兩個(gè)150W的作為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)。它們?cè)倥浜狭舜髠鲃?dòng)比的減速機(jī)后，可以輸出高達(dá)90N/m的轉(zhuǎn)矩。這樣，即使AGV行駛在高低起伏的田間，也可以“如履平地”。加強(qiáng)型的車身不但寬敞，而且還可以容納更多的設(shè)備，如機(jī)械手、紅外線傳感器、衛(wèi)星定位儀等。 這篇說明書主要闡述了AGV底盤的設(shè)計(jì)思路和原理以及設(shè)備安全度的校核。 關(guān)鍵詞：自動(dòng)引導(dǎo)車；農(nóng)用機(jī)械；伺服電機(jī)；減速機(jī)；焊接。 ABSTRACT Automatic Guided Vehicle (AGV) is an economical, efficient, stable and logistics transportation solutions, from the automotive industry has gradually penetrated into the various sectors of society. In the field of agriculture, the AGV has begun a pilot application. However, because most of the existing agricultural AGV for industrial AGV improved products, so the effect has not yet achieve the desired state. The design characteristics of agriculture, the AGV chassis for the purpose of research and development to adapt them to the complex environment of the farmland. It can also carry a variety of identification, harvesting device, truly modern agricultural production. Designed primarily agricultural tires instead of the usual in the past crawler and wheel uses four servo motor drive and control the prime mover, which as a steering control motor two 36W and two 150W as the main drive motor. Them together with a large transmission ratio speed reducer, you can output up to 90N / m of torque. In this way, even if the AGV is driving the field in the ups and downs can also be "Rulvpingdi. Strengthen the type of body is not only spacious, but also to accommodate more equipment such as robots, infrared sensors, satellite locator. This manual mainly describes the AGV chassis design ideas and principles, as well as equipment safety check. Key words：Auto Guided Vehicle(AGV)；agricultural machine；servo electromotor；retarder；jointing 目 錄 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 1.1課題依據(jù)： 1 1.2任務(wù)要求 1 1.3畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃 1 第二章 機(jī)械裝置設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì) 2 2.1總體方案的選擇和比較 2 2.2原動(dòng)機(jī)選擇依據(jù) 3 2.3傳動(dòng)裝置的確定 5 第三章 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 6 3.1齒輪設(shè)計(jì) 6 3.2軸的設(shè)計(jì) 14 3.3軸承的選擇 16 3.4鍵的選擇 17 第4章 車體與支撐部件的設(shè)計(jì) 18 4.1車體的設(shè)計(jì) 18 4.2支撐架的設(shè)計(jì) 18 第5章 設(shè)備的使用和保養(yǎng) 19 結(jié)束語 20 致 謝 21 參考文獻(xiàn) 22 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1.1課題依據(jù) 設(shè)計(jì)一輪式行走方式的電動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)，作為多用途的試驗(yàn)用載體平臺(tái)，可在其上進(jìn)一步安裝多種作業(yè)機(jī)械，如收獲機(jī)械、噴藥機(jī)械等其他機(jī)構(gòu)，完成多種試驗(yàn)作業(yè)操作，為田間試驗(yàn)提供一個(gè)多用途的機(jī)械載體。在機(jī)械平臺(tái)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，可加裝工業(yè)自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，為達(dá)到自動(dòng)行走和遙控行走的功能打下基礎(chǔ)。 要求：考慮適應(yīng)田間土路面行走和水泥路面行走的功能要求，預(yù)留自動(dòng)控制系統(tǒng)的安裝空間。 1.2任務(wù)要求 1. 調(diào)研報(bào)告、查閱文獻(xiàn)資料。 2. 移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)部分方案設(shè)計(jì)，部件選型。 3. 移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)總裝圖設(shè)計(jì)繪制。 4. 零部件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)繪制。 5. 翻譯外文資料。 6. 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。 1.3畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃 3.13-3.26 調(diào)研、查閱文獻(xiàn)資料、翻譯外文資料。 3.27-4.16 移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)部分方案設(shè)計(jì)，部件選型。 4.17-4.30 移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)總裝圖設(shè)計(jì)繪制。 5.1-5.28 零部件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)繪制。 5.29-6.10 整理資料，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，準(zhǔn)備答辯。 第二章 機(jī)械設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì) 2.1總體方案的選擇和比較： 根據(jù)田間的實(shí)際情況，AGV的設(shè)計(jì)方案如下： 2.1.1 驅(qū)動(dòng)方式： 由于農(nóng)用AGV工作于農(nóng)田環(huán)境，綜合路面狀況的穩(wěn)定性因素，選擇農(nóng)業(yè)輪胎（GB/T1192-1999）,前進(jìn)動(dòng)力由兩部分伺服電機(jī)提供，并經(jīng)過減速機(jī)減速。 2.1.2轉(zhuǎn)向方式： 采用差速轉(zhuǎn)向，當(dāng)需要轉(zhuǎn)向時(shí)，計(jì)算機(jī)向轉(zhuǎn)向控制電機(jī)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，是兩前輪擺轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，之后計(jì)算機(jī)向主驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)發(fā)出信號(hào)，兩部伺服電機(jī)向不同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使得小車?yán)@著后橋重點(diǎn)做原地轉(zhuǎn)動(dòng)。這種轉(zhuǎn)向方式的設(shè)計(jì)可以使輪式車輛的轉(zhuǎn)彎半徑最小化R≈車身全長。 圖1 在最初的機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中，所選擇的是類似于汽車的傳動(dòng)與轉(zhuǎn)向裝置，即轉(zhuǎn)向采用四連桿機(jī)構(gòu)，后輪傳動(dòng)采用單電機(jī)差速器機(jī)構(gòu)。但是在之后的方案評(píng)估中發(fā)現(xiàn)四連桿和差動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度較大，故采用了如圖所示的機(jī)構(gòu)方案。 這種方案最大的有點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，車身內(nèi)部空間大，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)簡單，最重要的是轉(zhuǎn)彎半徑極?。?m，使用四桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)彎半徑大約為3m），非常符合農(nóng)田工作的需要。 但是魚與熊掌不可兼得，在具備眾多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，這種機(jī)構(gòu)也不可避免的長生了一些缺點(diǎn)。過多的伺服電機(jī)是的制造成本很難控制，而且功耗與額外損耗加大。這些缺點(diǎn)恰恰是四連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。 鑒于是理論驗(yàn)證機(jī)型，在原型機(jī)設(shè)計(jì)階段可以不必太計(jì)較成本，故選擇了此機(jī)構(gòu)，在具體的結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中還有很多這樣的矛盾的因素，也都是本著效果最佳的原則進(jìn)行取 2.1.3技術(shù)指標(biāo) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)：直流無刷伺服電機(jī)12V,150W×2。 轉(zhuǎn)向電機(jī)：直流無刷伺服電機(jī)12V，35W×2. 蓄電池：工業(yè)車輛用免維護(hù)蓄電池，12V×2并聯(lián)，100Ah 2.1.4技術(shù)指標(biāo) 行走速度：0-1m/s(安全工作時(shí)為0.5m/s)。 載重：200kg。 行走方向：前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。 工作時(shí)間：3小時(shí) 定位精度：±20mm。 車身尺寸：1000×650×380（mm）. 2.2原動(dòng)機(jī)選擇依據(jù) 原動(dòng)機(jī)的選擇的主要依據(jù)是功率與扭矩，即原動(dòng)機(jī)的輸出功率必須足以克服各種阻力做功，原動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速后輸出的轉(zhuǎn)矩必須能夠客服阻力矩。 2.2.1轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)： 機(jī)構(gòu)正常工作時(shí)載荷最大為m=200kg，充氣輪胎與泥土路面的滾動(dòng)摩擦系數(shù)μR =1.5mm，輪胎半徑R=150mm，前輪擺轉(zhuǎn)半徑r=110mm，轉(zhuǎn)向電機(jī)工作時(shí)車前輪最大平動(dòng)線速度v=0.2m/s。 由公式M阻=FN×μR得： M阻=m×g×μR=30N·m 由于總的阻力被四個(gè)輪子均分，所以F==50N W===10.7W 所以綜合環(huán)境變化以及安全系數(shù)的影響選取的伺服電機(jī)的動(dòng)率不能小于20W。 扭矩TI= 所以所選擇的電機(jī)的扭矩不能小于0.04。 綜合以上各種因素，設(shè)計(jì)選擇了型號(hào)為110SZH5/36W/12V/0.686Nm/3000rpmin的伺服電機(jī)作為轉(zhuǎn)向電機(jī)使用。 2.2.2主驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)： 機(jī)構(gòu)正常工作時(shí)載荷最大為m=200Kg，充氣輪胎與泥土路面的滾動(dòng)摩擦系數(shù)=1.5mm,軸距L=733mm，輪胎半徑R=150mm,原地轉(zhuǎn)彎時(shí)全輪轉(zhuǎn)彎半徑、后輪轉(zhuǎn)彎半徑,正常行進(jìn)時(shí)速度v=0.5m/s。 由公式得： 總的阻力為 正常進(jìn)行時(shí) ，單臺(tái)電機(jī)功率不能小于54W。 扭矩 單臺(tái)電機(jī)扭矩不能小于0.35Nm。 原地轉(zhuǎn)向時(shí) 所受的阻力矩 所以克服阻力距作的功′，′= W=258W,單臺(tái)電機(jī)功率不應(yīng)小于130W。 扭矩 單臺(tái)電機(jī)扭矩不能小于0.8Nm 綜合以上各種因素，設(shè)計(jì)選擇了型號(hào)為110SZ61/150W/12V/0.843Nm/1700rpmin的伺服電機(jī)作為轉(zhuǎn)向電機(jī)使用。 2.3傳動(dòng)裝置的確定 本著結(jié)構(gòu)緊湊的原則，本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)均采用薄型齒輪傳動(dòng)。 減速機(jī)方面使用了伺服電機(jī)原廠配套的緊湊型星輪減速機(jī)，這種減速機(jī)的好處在于原廠的電機(jī)連接方便、傳動(dòng)比大、效率高（95%以上）、36∶1的減速機(jī)有方向自鎖功能（這一點(diǎn)十分重要，因?yàn)榍拜喸谡Ｐ羞M(jìn)過程中要保持固定的狀態(tài)）等。 傳動(dòng)齒輪方面，前輪采用了m=2的φ200不完全直齒圓柱齒輪與φ40直齒圓柱齒輪嚙合的方式傳動(dòng)功率。后輪采用了m=2的φ100直齒圓柱齒輪與φ30直齒圓柱齒輪嚙合的方式傳動(dòng)功率。（齒輪參數(shù)的具體選擇依據(jù)相見第三章齒輪設(shè)計(jì)校核篇） 這樣做的作用可以進(jìn)一步的增大傳動(dòng)比，以使系統(tǒng)能夠有更大的扭矩輸出。同時(shí)這種設(shè)計(jì)也可以使高速小扭矩電機(jī)的功率最大限度的得以發(fā)揮。 第三章 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1齒輪設(shè)計(jì) 齒輪的損壞原因及形式： 齒輪在嚙合過程中，齒輪根部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，過度圓角處又有應(yīng)力集中，故當(dāng)齒輪收到足夠大的載荷作用，其根部的彎曲應(yīng)力超過材料的許用應(yīng)力時(shí)，輪齒就會(huì)斷裂。這種由于強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生的斷裂，起斷面則是一次性斷裂所呈現(xiàn)的粗粒狀表面。常見的斷裂則是 由于在重復(fù)載荷作用下使齒輪根部手拉面的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂痕而逐漸擴(kuò)展到一定深度后產(chǎn)生的折斷，起破壞斷面在疲勞裂縫部分呈光滑表面，而突然斷裂部分呈粗粒狀斷面。 齒面點(diǎn)蝕是常用的高檔齒輪齒面接觸疲勞的破壞方式。齒面長期在脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用下，會(huì)逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。嚙合時(shí)由于齒面的相互擠壓，使充滿了潤滑油的裂縫處油壓增高，導(dǎo)致裂縫的擴(kuò)展，最后產(chǎn)生剝落，使齒面上形成大量的扇形小麻點(diǎn)，即所謂點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕使齒形誤差加大甚至產(chǎn)生動(dòng)荷載，甚至可能引起輪齒折斷。通常是靠近節(jié)圓根部齒面處的點(diǎn)蝕較靠近節(jié)圓頂部齒面處的點(diǎn)蝕嚴(yán)重；主動(dòng)小齒輪較被動(dòng)大齒輪嚴(yán)重。 輕載齒輪嚙合中產(chǎn)生膠合損壞的情況比較少。 增大齒輪齒根部齒厚、加大齒根圓角半徑，采用高齒，提高重合度，增多同時(shí)嚙合的輪齒對(duì)數(shù)，提高輪齒柔度，采用優(yōu)質(zhì)材料等，都是提高輪齒彎曲強(qiáng)度的措施。合理選擇齒輪參數(shù)，增大齒廓曲率半徑，降低接觸應(yīng)力，提高齒輪硬度等，提高齒面硬度，選擇適當(dāng)?shù)凝X面表面處理和鍍層等，是防止齒面膠合的措施。 變速器齒輪的材料和熱處理： 現(xiàn)代汽車齒輪大都采用滲碳合金鋼制造，使齒輪的高硬度與輪齒心部的高韌性相結(jié)合，以大大提高其接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及耐磨性。在選擇齒輪的材料和熱處理時(shí)同時(shí)考慮到其機(jī)械加工性能和制造成本。 根據(jù)以上注意事項(xiàng)和經(jīng)驗(yàn)選擇直齒圓柱齒輪 7級(jí)精度 模數(shù)（法面模數(shù)）Mn=2 端面模數(shù)Mt=2 螺旋角β=0（度） 基圓柱螺旋角βb=0（度） 結(jié)構(gòu)形式ConS=開式 齒輪1布置形式ConS1=對(duì)稱布置 齒輪2布置形式ConS2=對(duì)稱布置 齒面嚙合類型GFace=硬齒面 熱處理質(zhì)量級(jí)別Q=ML 齒輪1材料及熱處理Met1=45<表面淬火> 齒輪1硬度取值范圍HBSP1=45-50 齒輪1硬度HBS1=48 齒輪1材料類別MetN1=0 齒輪1極限應(yīng)力類別MetType1=11 齒輪2材料及熱處理Met2=45<表面淬火> 齒輪2硬度取值范圍HBSP2=45-50 齒輪2硬度HBS2=48 此輪2材料類別MetN2=0 齒輪2極限應(yīng)力類別MetType2=11 齒面疲勞強(qiáng)度 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 3.1.1后橋傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)校核 根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求以及動(dòng)力參數(shù)，初步確定從動(dòng)齒輪2的分度圓直徑為Φ100mm，主動(dòng)齒輪1的分度圓直徑為Φ30mm。則： 齒輪1齒數(shù)=15 齒輪1變位系數(shù)=0.00 齒輪1齒寬=25.00（mm） 齒輪1齒寬系數(shù)Φ=1.66667 齒輪2齒數(shù)=50 齒輪2變位系數(shù)=0.00 齒輪2齒寬=20.00（mm） 齒輪2齒寬系數(shù)Φ=0.40000 總變位系數(shù)Xsum=0.00000 校準(zhǔn)中心距=65.00000（mm） 實(shí)際中心距A=65.00000（mm） 齒數(shù)比 U=3.33333 端面重合度 ?=1.61805 縱向重合度 ?=0.00000 總重合度 ?=1.61805 齒輪1分度圓直徑=30.00000（mm） 齒輪1齒頂圓直徑=34.00000(mm) 齒輪1齒根圓直徑=25.00000（mm） 齒輪1齒頂高=2.00000（mm） 齒輪1齒根高=2.50000（mm） 齒輪1全齒高=4.50000（mm） 齒輪1齒頂壓力角αat=33.989448（度） 齒輪2分度圓直徑=100.00000（mm） 齒輪2齒頂圓直徑=104.00000（mm） 齒輪2齒根圓直徑=95.00000（mm） 齒輪2齒頂高=2.00000（mm） 齒輪2齒根高=2.50000（mm） 齒輪2齒全高=4.50000（mm） 齒輪2齒頂壓力角=25.371225（度) 齒輪1分度圓弦齒厚 =3.13585（mm） 齒輪1分度圓弦齒高=2.08217（mm） 齒輪1固定弦齒厚=2.77410（mm） 齒輪1固定弦齒高=1.49511（mm） 齒輪1公法線跨齒數(shù) =2 齒輪1公法線長度=9.27656（mm) 齒輪2分度圓弦齒厚=3.14108（mm） 齒輪2分度圓弦齒高=2.02467（mm） 齒輪2固定弦齒厚=2.77410（mm） 齒輪2固定弦齒高=1.49511（mm） 齒輪2公法線跨齒數(shù) =6 齒輪2公法線長度=33.87400（mm） 齒頂高系數(shù)=1.00 頂隙系數(shù)=0.25 壓力角（度） 端面齒頂高系數(shù)=1.00000 端面頂隙系數(shù)=0.25000 端面壓力角=20（度) 查表得到強(qiáng)的校核相關(guān)系數(shù)： 圓周力Ft=924.09733（N） 齒輪線速度V=0.16232（m/s） 使用系數(shù)=1.00000 動(dòng)載系數(shù)K=1.01398 齒向載荷分布系數(shù)=1.00000 綜合變形對(duì)載荷分布的影響=1.00000 安裝精度對(duì)載荷分布的影響=0.00000 齒間載荷分布系數(shù)=1.25946 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)=2.49457 材料的彈性系數(shù)=189.80000 接觸強(qiáng)度重合度系數(shù)=0.89106 接觸強(qiáng)度螺旋角系數(shù)=1.00000 重合、螺旋角系數(shù)=0.89106 接觸疲勞壽命系數(shù)=1.00000 工作硬化系數(shù)=1.00000 接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)=1.00000 齒向載荷分布系數(shù)=1.00000 齒間載荷分布系數(shù)=1.40150 抗彎強(qiáng)度重合度系數(shù)=0.71352 抗彎強(qiáng)度螺旋角系數(shù)=1.00000 抗彎強(qiáng)度重合、螺旋角系數(shù)=0.71352 齒輪1復(fù)合齒形系數(shù)=4.67631 齒輪1硬力校正系數(shù)=1.50071 齒輪2復(fù)合齒形系數(shù)=3.99695 齒輪2應(yīng)力校正系數(shù)=1.71210 由上可得 全都滿足條件。 3.1.2前橋傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)校核 根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求以及動(dòng)力參數(shù)，初步確定從動(dòng)齒輪2的分度圓直徑為Φ200mm，主動(dòng)齒輪1的分度圓直徑為Φ50mm。則： 齒輪1齒數(shù)=20 齒輪1變位系數(shù)=0.00 齒輪1齒寬=25.00（mm） 齒輪1齒寬系數(shù)Φ=1.25000 齒輪2齒數(shù)=100 齒輪2變位系數(shù)=0.00 齒輪2齒寬=20.00（mm） 齒輪2齒寬系數(shù)Φ=0.20000 總變位系數(shù)Xsum=0.00000 校準(zhǔn)中心距=120.00000（mm） 實(shí)際中心距A=120.00000（mm） 齒數(shù)比 U=5.00000 端面重合度 ?=1.70467 總重合度 ?=1.61805 齒輪1分度圓直徑=40.（mm） 齒輪1齒頂圓直徑=44.(mm) 齒輪1齒根圓直徑=35.（mm） 齒輪1齒頂高=2.（mm） 齒輪1齒根高=2.5（mm） 齒輪1全齒高=4.5（mm） 齒輪1齒頂壓力角αat=31.321259（度） 齒輪2分度圓直徑=200.00000（mm） 齒輪2齒頂圓直徑=204.00000（mm） 齒輪2齒根圓直徑=195.00000（mm） 齒輪2齒頂高=2.00000（mm） 齒輪2齒根高=2.50000（mm） 齒輪2齒全高=4.50000（mm） 齒輪2齒頂壓力角=22.887942（度) 齒輪1分度圓弦齒厚 =3.13836（mm） 齒輪1分度圓弦齒高=2.06165（mm） 齒輪1固定弦齒厚=2.77410（mm） 齒輪1固定弦齒高=1.49511（mm） 齒輪1公法線跨齒數(shù) =2 齒輪1公法線長度=9.41662（mm) 齒輪2分度圓弦齒厚=3.14146（mm） 齒輪2分度圓弦齒高=2.01234（mm） 齒輪2固定弦齒厚=2.77410（mm） 齒輪2固定弦齒高=1.49511（mm） 齒輪2公法線跨齒數(shù) =11 齒輪2公法線長度=64.79587（mm） 齒頂高系數(shù)=1.00 頂隙系數(shù)=0.25 壓力角（度） 端面齒頂高系數(shù)=1.00000 端面頂隙系數(shù)=0.25000 端面壓力角=20（度) 查表得到強(qiáng)的校核相關(guān)系數(shù)： 圓周力Ft=3342.15000（N） 齒輪線速度V=0.01047（m/s） 使用系數(shù)=1.00000 動(dòng)載系數(shù)K=1.00037 齒向載荷分布系數(shù)=1.00000 綜合變形對(duì)載荷分布的影響=1.00000 安裝精度對(duì)載荷分布的影響=0.00000 齒間載荷分布系數(shù)=1.00000 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)=2.49457 材料的彈性系數(shù)=189.80000 接觸強(qiáng)度重合度系數(shù)=0.87471 接觸強(qiáng)度螺旋角系數(shù)=1.00000 重合、螺旋角系數(shù)=0.87471 接觸疲勞壽命系數(shù)=1.27175 工作硬化系數(shù)=1.00000 接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)=1.00000 齒向載荷分布系數(shù)=1.00000 齒間載荷分布系數(shù)=1.00000 抗彎強(qiáng)度重合度系數(shù)=0.68997 抗彎強(qiáng)度螺旋角系數(shù)=1.00000 抗彎強(qiáng)度重合、螺旋角系數(shù)=0.68997 齒輪1復(fù)合齒形系數(shù)=4.38000 齒輪1硬力校正系數(shù)=1.54586 齒輪2復(fù)合齒形系數(shù)=3.95000 齒輪2應(yīng)力校正系數(shù)=1.79000 由上可得 全都滿足條件。 3.2軸的設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)取決于載荷情況，傳動(dòng)布置方案，軸上零件的布局和定位、固定方式，軸承的類型和尺寸，軸的毛胚，制造和裝配工藝等條件。軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)使軸受力合理，軸上零件定為可靠，裝拆方便，盡量減少應(yīng)力集中，并具有良好的公益性。對(duì)于剛度要求高的軸，要從結(jié)構(gòu)上采取減少變形的措施。 設(shè)計(jì)中使用45鋼作為軸的材料，可以保證軸具有足夠的彎曲強(qiáng)度和剛度。 由于前后兩種軸的尺寸在直徑的布置上完全相同，只是前橋軸不承受轉(zhuǎn)矩，所以只需要對(duì)后橋軸進(jìn)行校核即可。 3.2.1軸的強(qiáng)度校核 軸的校核一般有轉(zhuǎn)矩法，變量彎矩法，安全因素法三種。因?yàn)楹髽蜉S即承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩，所以在此采用當(dāng)量彎矩法。 由工作時(shí)所承受的力以及扭矩情況可以得到如下的彎矩和扭矩圖 Me=38.7N 由于軸是階梯軸，而且還有鍵槽，所以它可能有兩個(gè)危險(xiǎn)截面，即彎矩最大處1和鍵槽處2。由公式Me= ，α=0.26，分別計(jì)算得到： 所以此軸強(qiáng)度合格。 3.2.2軸的剛度校核 軸的變形主要有扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形。軸剛度的校核主要有當(dāng)量軸徑法，能量法和積分變換法三種。由于扭轉(zhuǎn)變形在本設(shè)計(jì)中對(duì)結(jié)構(gòu)的影響很小，所以在此只使用當(dāng)量軸徑法對(duì)彎曲變形做出校核。 在正常工作時(shí)軸的狀態(tài)為α=0.075m，l=0.045m,F=500N，E=175GPa 由公式d= I= Y=- 得到= y= 所以此軸的剛度也符合要求。 3.3軸承的選擇 設(shè)計(jì)中軸承有兩種，分別是角接觸球軸承和推力球軸承。 3.3.1軸的剛度校核 在最惡劣的工作環(huán)境下，AGV軸承的工作參數(shù)如下： 徑向載荷：300N 軸向載荷：250N 使用壽命：10000h 工作轉(zhuǎn)速：30r/min 接觸角：15° 載荷系數(shù)：1.5 計(jì)算結(jié)果：當(dāng)量動(dòng)載荷：893.25N 當(dāng)量靜載荷：457.50H 設(shè)計(jì)算選取的軸承（7005ACJ）額定動(dòng)載荷：8580N，額定靜載荷：5850N，極限轉(zhuǎn)速：1700r/min。完全符合要求。 3.2.2推力球軸承的選擇 在受力最大的情況下，推力球軸承的工作參數(shù)為： 徑向載荷：200N 軸向載荷：500N 使用壽命：10000 工作轉(zhuǎn)速：20r/min 接觸角：15° 載荷系數(shù)：1.5 計(jì)算結(jié)果：當(dāng)量動(dòng)載荷：750.00， 當(dāng)量靜載荷：750.00， 設(shè)計(jì)所選用的軸承（51207）額定動(dòng)載荷：30200N，額定靜載荷：62500N，極限轉(zhuǎn)速：4000r/min。符合設(shè)計(jì)要求。 3.4鍵的選擇 鍵的類型可根據(jù)聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)夜店、使用要求和工作條件參照設(shè)計(jì)手冊(cè)選定。在某些特殊情況下，可以使用非標(biāo)準(zhǔn)的尺寸。鍵的長度可以按照輪轂長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取。 設(shè)計(jì)中后輪軸上與齒輪相連的鍵是整個(gè)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的中樞。由于鍵的寬度小長度短，所以它是整個(gè)系統(tǒng)中最脆弱的鍵，所以選擇了非標(biāo)準(zhǔn)的平頭普通鍵，并且使用雙鍵搭配。如果它的強(qiáng)度合格，那么其它的也是合格的。實(shí)際中在這種情況下，經(jīng)常會(huì)使用花鍵，但是花鍵的制造復(fù)雜，配合要求較高導(dǎo)致其成本也很高，所以采用了《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》上推薦的雙鍵方案。 它的基本參數(shù)如下： L=18mm，K=3，I=L，b=8 由公式得到，p=67MPa=75MPa 其它的鍵的p分別為20.5MPa和5MPa 所以鍵的選擇合乎要求。 第4章 車體與支撐部件的設(shè)計(jì) 4.1車體的設(shè)計(jì) 車體的設(shè)計(jì)主要是考慮到結(jié)構(gòu)簡單,制作方便，裝配容易，重量輕，等特點(diǎn). 所選用的材料為成型角鋼，和經(jīng)過設(shè)計(jì)切割并彎折的4mm薄鋼板.連接方式為手工縫焊和塞焊.這兩種焊接方式實(shí)現(xiàn)容易成型后精度比較高、強(qiáng)度也很高，成本低而且對(duì)焊接工人的水平要求不高。具體的焊接圖樣以及裝配后的效果見車體零件圖。 由于要在車體上安裝帶有齒輪的電動(dòng)機(jī)等部件，而齒輪的中心距要求比較高，所以在焊接時(shí)要注意優(yōu)先保證此處的尺寸除此之外，車體內(nèi)要預(yù)留安裝電池，控制系統(tǒng)得空間。車內(nèi)有400 × 340 ×300的預(yù)留空間,但是如果安裝額外的蓄電池，則需要在車體兩側(cè),后輪中間的位置加裝懸掛架，這樣可以再增加兩個(gè)60×150×300的空間。這些空間足以滿足車內(nèi)能源與控制設(shè)備的安裝。 固定方面，由于車內(nèi)的蓄電池等設(shè)備都是不需要經(jīng)常維護(hù)的，所以在選擇好電池種類后可以根據(jù)其體積自主安排其擺放位置，并在其位置設(shè)置固定支座保證其有良好的穩(wěn)定性。具體的固定位置在此不作詳細(xì)安排，需要隨內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行靈活調(diào)整。 車體結(jié)合后所能承受的最大重量大約為500Kg（保守的估計(jì))。這一數(shù)字是在社會(huì)調(diào)研過程中從專門設(shè)計(jì)和制造紙架結(jié)構(gòu)件的工程師和工人處得到的，比較可靠。由于結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，所以具體的數(shù)值很難得到。如果想得到具體的承載上限，可以使用有限元分析軟件進(jìn)行計(jì)算。 4.2支撐架的設(shè)計(jì) 附錄彩圖是使用ansys有限元分析軟件對(duì)前后橋支撐架的內(nèi)部應(yīng)力有限元分析，從上面可以看到在多種情況下支撐架的內(nèi)部應(yīng)力分布。第一組是小車正常行進(jìn)或停止時(shí)的分析，第二組是轉(zhuǎn)向時(shí)的應(yīng)力分析，第三組是不加負(fù)載是的應(yīng)力分析。由于使用的是非授權(quán)的ProE與ansys軟件，在軟件接口處出現(xiàn)了一些問題，圖示的應(yīng)力單位應(yīng)該為KPa。 從駕上可以清楚的看到前橋支撐的應(yīng)力集中部分在豎直的支撐板和各個(gè)角上,所以在鑄造時(shí)應(yīng)該注意使用比較大的鑄適圓角以避免應(yīng)力集中，并且可以適當(dāng)加厚豎板或使用兩組肋板以增加其強(qiáng)度。后橋支撐的應(yīng)力集中主要是在軸承座與支撐相接的部分，這里可以通過圓角對(duì)其進(jìn)行緩解。同時(shí)在安裝軸承前，可以考慮使用在軸承座上開卸荷槽的方法避免應(yīng)力集中。最重要的是一定要檢查，以保證沒有氣孔或其他缺陷。 不過即使沒有做圓角，從圖上也可以看出其最大內(nèi)應(yīng)力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于HT200的許用應(yīng)力。所以所選取得材料和結(jié)構(gòu)是完全符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的。 第5章 設(shè)備的使用和保養(yǎng) 本設(shè)計(jì)是由12V直流電驅(qū)動(dòng)，由于耗電比較大，所以必須使用大容量蓄電池。必要時(shí)還可以在車的兩側(cè)空間加掛兩個(gè)蓄電池，以增加使用時(shí)間。車體表面可以用薄板覆蓋，以阻擋灰塵。但是必須注意薄板的覆蓋不可以影響到其它設(shè)備的安裝和緊固，尤其是要方便附屬機(jī)器人設(shè)備的安裝。 車體要經(jīng)過防腐處理，轉(zhuǎn)動(dòng)部分要使用油脂潤滑。應(yīng)該盡量避免雨天作業(yè)，由于過于泥濘的路面可能引起車輛行走或轉(zhuǎn)向的困難，而且車身的防水性能不好，可能會(huì)影響電子設(shè)備的正常工作。轉(zhuǎn)向控制齒輪和電機(jī)由于結(jié)構(gòu)原因沒有辦法進(jìn)行更好的覆蓋，因此要經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行檢查，及時(shí)添加潤滑油脂，清除污垢。為了使小車能夠正常地運(yùn)行，應(yīng)注意車的全重不要超過200Kg。 結(jié)束語 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是輪式電動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)（即AGV底盤的設(shè)計(jì)），這是一個(gè)全新的設(shè)計(jì)題目，以前從來沒有遇到過。設(shè)計(jì)中涉及到的關(guān)于焊接，絎架結(jié)構(gòu)，車輛轉(zhuǎn)向等相關(guān)事項(xiàng)都是我所欠缺的。在參閱了很多相關(guān)書籍之后才有些了解，同時(shí)也帶來了一些新的靈感。比如在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，我使用了一種很奇特的轉(zhuǎn)向方式（見第二章平臺(tái)機(jī)構(gòu)簡圖），這種思想來自于通用汽車公司的一款概念吉普車。從圖上可以看出這種車可以將同 一側(cè)的輪子向不同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)輪子的軸心都經(jīng)過一點(diǎn)時(shí)車可以以一個(gè)固定的圓心向原地轉(zhuǎn)向。除此之外我還獲取了很多其他的知識(shí)，雖然還沒有用到設(shè)計(jì)中來，但是對(duì)我今后發(fā)展是不無裨益的。 畢業(yè)設(shè)計(jì)接近尾聲了，三個(gè)月所做的設(shè)計(jì)，可能距離完美還相去甚遠(yuǎn)，可是我所收獲的可并不只是這個(gè)不完美的設(shè)計(jì)。在這段時(shí)間里，我對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了比較系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，在實(shí)踐中加以運(yùn)用。雖然在之前的課程設(shè)計(jì)中也有過這樣的運(yùn)用，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有現(xiàn)在的這樣系統(tǒng)。這次設(shè)計(jì)實(shí)踐必將成為自己今后走向工作崗位奠定良好的基礎(chǔ)。 21 致謝 近三個(gè)月時(shí)間的畢業(yè)課題設(shè)計(jì)是我大學(xué)生活中忙碌而又充實(shí)一段時(shí)光。這里有治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而又親切的老師，有互相幫助的同學(xué)，更有積極、向上、融洽的學(xué)習(xí)生活氛圍。短短的時(shí)間里，我學(xué)到了很多的東西。不僅學(xué)到就更多的理論知識(shí)，擴(kuò)展了知識(shí)面，提高了自己的實(shí)際操作能力；而且學(xué)會(huì)了如何去學(xué)習(xí)新的知識(shí)，學(xué)會(huì)了面對(duì)困難和挑戰(zhàn)，學(xué)會(huì)了團(tuán)結(jié)合作，互助互利。借此論文之際，向所有幫助、關(guān)心、支持我的老師、朋友同學(xué)，表達(dá)我最真誠的謝意。 首先感謝指導(dǎo)老師。本論文是在老師耐心指導(dǎo)下多次修改完成的。在此，我對(duì)她們的耐心指導(dǎo)和幫助表達(dá)我最真誠的謝意，感謝她們?cè)谶@幾個(gè)月來所付出的努力。在這段時(shí)間里，我從她們身上，不僅學(xué)到了許多的專業(yè)知識(shí)，更感受到了她們工作中的兢兢業(yè)業(yè)，生活中的平易近人的精神。此外，她們們的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度和忘我的工作精神值得我去學(xué)習(xí)。在此，請(qǐng)?jiān)试S我對(duì)說一聲：“老師，您辛苦了！”再次感謝她們。 非常感謝我的同學(xué)。當(dāng)我在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中遇到問題和困難時(shí)，是他們給我提出許多關(guān)鍵性的意見和建議，使我對(duì)整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的思路有了總體的把握，并耐心的幫我解決了許多實(shí)際問題，使我獲益良多。 同時(shí)，感謝四年來傳授我知識(shí)的老師們，更要感謝我的家人及朋友對(duì)我學(xué)業(yè)上的支持和鼓勵(lì)，感謝所有關(guān)心、幫助過我的人。同時(shí)感謝我的大學(xué)，感謝計(jì)算機(jī)學(xué)院。我不會(huì)忘記你們。 總之，在以后的學(xué)習(xí)、工作、生活中我將更加努力，用自己的行動(dòng)回報(bào)社會(huì)、學(xué)校、老師及同學(xué) 參考文獻(xiàn) [1]葛安林 . 車輛自動(dòng)變速理論與設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993 [2]高維山 . 變速器[M].北京：人民交通出版社，2007 [3]劉鴻文 . 材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2008 [4]劉惟信 . 汽車設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006 [5]成大先 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008 [6]申永勝 . 機(jī)械原理教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005 [7]濮良貴 紀(jì)名剛 . 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