摘 要

实体经济对一国经济的发展至关重要，同时制造业又是实体经济的核心部分，因此如何提高生产效率成为了需要密切关注的问题。无人物流车具有智能化、能够自动完成物流运输的优点，在近年来发展迅速。本文设计了一个既能满足基本的自动运输货物功能，又能够减少工业运输中的成本并提升运输的效率的AGV自动引导小车。通过Solidworks设计绘制一款AGV无人叉车，并对其稳定性和结构强度进行校核。论文主要的研究内容如下：（1）无人物流车的总体设计方案：首先提前制定一个总体的设计方案，作为今后设计的导向和框架并在此基础上逐步深入完善方案；（2）无人物流车机械机构的设计与计算：通过比较分析确定叉车式AGV的机械机构，对各个机构进行方案选择然后案通过计算确定合适的尺寸参数，并对所设计的机构进行稳定性分析确保满足设计要求；（3）无人物流车的建模：在完成了机构的设计与计算之后，对整体的叉车式AGV和各个机构的零部件运用solidworks绘制出来，建立一个模型，为之后的有限元分析提供模型；（4）无人物流车的关键零部件强度校核：对上述绘制的模型运用Ansys workbench进行有限元分析，对重要零部件完成静应力的分析，确保其满足强度刚度的要求。

本文对所设计小车进行了稳定性的分析和关键零部件强度校核，所分析的结果表明设计的小车符合要求，能够正常完成工作。

关键词：无人物流车；叉车；结构稳定性；有限元分析

Abstract

The real economy is crucial to the development of a country's economy, and manufacturing is a core part of the real economy. Therefore, how to improve production efficiency has become a problem that needs close attention. Unmanned logistics vehicles have the advantages of being intelligent and capable of automatically completing logistics and transportation, and have developed rapidly in recent years. This paper designs an AGV automatic guided trolley that can meet the basic functions of automatic transport of goods, reduce the cost of industrial transportation and improve the efficiency of transportation.An AGV unmanned forklift was designed by Solidworks and its stability and structural strength were checked. The main research contents of the thesis are as follows: (1) The overall design scheme of the unmanned logistics vehicle: First, formulate an overall design plan in advance, as the guiding and framework of the future design, and gradually deepen the improvement plan based on this; (2) Design and calculation of the mechanical mechanism of the logistics vehicle: Determine the mechanical mechanism of the forklift AGV through comparative analysis, select the scheme for each mechanism and then determine the appropriate dimensional parameters through calculation, and analyze the stability of the designed mechanism to ensure that the design requirements are met. (3) Modeling of unmanned logistics vehicles: After completing the design and calculation of the organization, the overall forklift AGV and the components of each mechanism are drawn using solidworks to build a model for subsequent finite element analysis. Model; (4) Strength check of key components of unmanned logistics vehicles: The analytic model is applied to the model drawn above using Ansys workbench to analyze the static stress of important components to ensure that they meet the requirements of strength and stiffness.

In this paper, the stability analysis of the designed car and the strength check of thekey components are carried out. The analysis results show that the designed car meets the requirements and can complete the work normally.

Key words:AGV;Forklift;Structural stability;Finite element analysis

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景、意义与目的 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 1

1.1.3研究目的 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1国外研究状况 2

1.2.2国内研究状况 3

1.3研究内容 4

第2章 AGV叉车的结构设计 6

2.1总体方案的设计 6

2.2驱动转向系统及底盘部分的设计 7

2.2.1驱动转向形式的选择 7

2.2.2驱动转向系统的设计计算 8

2.2.3底盘部分的设计 11

2.3举升机构的设计 13

2.3.1举升机构的设计 13

2.3.2货叉的设计 14

2.3.3叉架的设计 15

2.4其他机构的设计 16

2.4.1 外壳体部分的设计 16

2.4.2 视觉传感器的设计 17

2.4.4操作平台的设计 17

2.4.3 AGV整体模型 18

2.5本章小结 18

第3章 AGV小车的稳定性分析 19

3.1 AGV叉车的纵向静稳定性 20

3.2 AGV叉车的纵向动稳定性 21

3.3 AGV叉车的横向静稳定性 22

3.4 AGV叉车的横向动稳定性 24

3.5本章小结 25

第4章 AGV叉车关键零件强度校核 26

4.1货叉的强度校核 26

4.2门架的强度校核 29

4.3外壳体的强度校核 32

4.4本章小结 35

第5章 总结与展望 36

5.1总结 36

5.2展望 35

参考文献 37

致谢 39

第1章 绪论

1.1研究背景、意义与目的

1.1.1研究背景

实体经济对一国经济的发展至关重要，同是制造业又是实体经济的核心部分，因此如何提高生产效率成为了需要密切关注的问题。据统计，在西方发达国家，一件产品的生产过程中，加工及其制造所耗费的时间不超过总时间的25%，而在产品生产过程中的运输、装卸以及产品的储存等环节耗费了大量的时间。2013年“工业4.0”战略由德国提出，其核心是智能制造。紧接着在2015年，中国提出了“中国制造2025”战略，旨在通过网络化和智能化的技术提升制造业。

在此背景下，无人物流车以其智能化、能够自动完成物流运输的优点，在近年来迅速发展。现代生产中的厂内运输物流系统与AGV密不可分，早期AGV系统是在大学和研究所中开发的，通常被称为移动机器人，后来在工业中发展成为了具有自主运输的优势的重复运输任务的车辆。近年来，自动导引车（AGV）已发展成为一种可靠，高效的技术设备被用于许多应用中，例如工厂自动化，仓库，集装箱码头，高尔夫球车和医院。因为制造成本和制成品中的缺陷数量减少，同时生产率，灵活性和稳定性得到改善，AGV在工厂中的自动化应用变得十分流行。在AGV导航系统中，采用各种方法来获得有效的控制，例如磁感应线引导，激光制导和使用相机的视觉引导。AGV最显著的优点是工作效率高，能够节省大量的在管理上所花费的精力，另外它能够大幅度减少所需的成本。在工厂的实际生产操作过程中，物流运输所占用的时间比重远远超过产品的加工制造，因此提升物流运输的效率也就大大提高了工厂的生产效率。由于我国人口老龄化的加剧，我国的产业机构亟需调整，尤其是在制造业方面，更需要得到优化。AGV的全自动智能运输对于提升物流效率有十分显著的作用，在它的帮助下，物流运输从原来的人力作业转变为全自动的模式。不但减少了人力成本，更是提升了效率。

1.1.2研究意义