摘 要

随着现代智能化发展越来越迅速，人们也追求更加快捷的生活节奏，在AGV的使用方面已经不仅仅满足于工业和物流运输方面，停车场也是AGV运用的一个比较新颖且使用的一个方面。本文针对设计的停车场用自动搬运AGV主要零部件进行了静力学分析、模态分析、疲劳分析以及抗倾翻稳定性分析，主要内容如下：

1. 对于CAE分析部分，本文主要使用的软件为ANSYS，在CATIA中建立三维模型，然后直接导入ANSYS进行分析。分析的主要零部件为AGV车体、AGV内门架和AGV夹持机构。通过使用ANSYS对上述的AGV关键零部件进行了分析，根据得到的应力云图和疲劳分析结果，验证其强度是否符合要求；根据模态分析结果验证是否会因为外界激励而引起共振；根据总的变形图分析变形是否会影响AGV的工作。本文在优化方面主要包括了对AGV车体的材料轻量化以及结构优化处理，以及对举升机构的内门架上板进行结构改进，使其能够符合强度要求。（2）在抗倾翻稳定性方面，本文利用重心法对AGV在四个工况下进行了横向、纵向的静稳定性和动稳定性分析。AGV在静止举升的过程中，可能会在重力的作用下发生纵向倾翻；在夹持汽车运行的过程中急刹，也会在离心力的作用下发生倾翻；AGV满载低速转弯或者空全速转弯，在离心力侧向力等作用下会导致AGV发生纵向倾翻。

论文主要针对停车场自动搬运AGV的CAE分析结果，对AGV的结构和材料进行优化，使其强度能够符合要求，同时使用理论分析的方法验证了AGV的抗倾翻稳定性也符合要求。

关键词：模态分析；强度分析；疲劳分析；抗倾翻稳定性

Abstract

With the rapid development of modern intelligence, people are also pursuing a faster pace of life. The use of AGV is no longer satisfied with industry and logistics. Parking lot is also a relatively new aspect of the use of AGV.In this paper, static analysis, modal analysis, fatigue analysis and anti-rollover stability analysis are carried out for the main parts of the designed parking lot for automatic handling of AGV. The main contents are as follows:

1. For the analysis of CAE, the software used in this paper is ANSYS. The three-dimensional model is built in CATIA and then directly imported into ANSYS for analysis.The main parts analyzed are AGV body, AGV internal door frame and AGV clamping mechanism.The key components of the AGV mentioned above were analyzed with ANSYS, and the strength was verified according to the obtained stress cloud diagram and fatigue analysis results；according to the modal analysis results to verify whether the external excitation will cause resonance; according to the total deformation diagram, analyze whether the deformation will affect the work of AGV.In terms of optimization, this paper mainly includes the material lightweight and structural optimization of AGV body, as well as the structural improvement of the inner frame plate of the lifting mechanism, so that it can meet the strength requirements.(2) In terms of anti-tipping stability, the gravity method is used in this paper to analyze the horizontal and vertical static stability and dynamic stability of AGV under four working conditions.In the process of static lifting, AGV may tip vertically under the action of gravity. In the process of clamping the car running, the sudden brake will also occur under the action of centrifugal force tipping; When the AGV turns at full load at low speed or at full speed in the air, the vertical tilting of the AGV will occur under the action of centrifugal force and lateral force.

Based on CAE analysis results of automatic handling of AGV in parking lot, the structure and materials of AGV are optimized to make its strength meet the requirements. Meanwhile, theoretical analysis method is used to verify that the anti-rollover stability of AGV also meets the requirements.

Key Words:strength analysis; modal analysis; fatigue analysis; anti-rollover stability.

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究的目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 课题研究的内容 2

1.3.1课题研究的基本内容 2

1.3.2 课题的技术方案 2

第2章 AGV的有限元强度校核和结构优化 3

2.1 有限元分析技术 3

2.1.1 ANSYS软件介绍 3

2.1.2 ANSYS分析流程介绍 3

2.2 AGV车体的有限元分析 4

2.2.1 AGV车体的静力学分析 4

2.2.2 AGV车体的模态分析 6

2.2.3 AGV车体的轻量化介绍 9

2.2.4 AGV车体的材料优化 9

2.2.5 AGV车体的拓扑优化 13

2.3 AGV门架有限元分析 16

2.3.1 AGV门架静力学分析 16

2.3.2 AGV门架的模态分析 18

2.3.3 AGV门架的结构优化以及优化结果分析 20

2.4 AGV夹持机构的有限元分析 22

2.4.1 AGV夹持机构的静力学分析 22

2.4.2 AGV夹持机构的模态分析 27

2.5 本章小结 28

第3章AGV抗倾翻稳定性分析 29

3.1 AGV抗倾翻稳定性研究方法 29

3.2 抗倾翻稳定性分析 29

3.2.1 AGV的纵向静稳定性分析 30

3.2.2 AGV的纵向动稳定性分析 31

3.3.3 AGV的横向静稳定性分析 32

3.3.4 AGV的横向动稳定性分析 33

3.3 本章小结 33

第4章 总结与展望 35

4.1 总结 35

4.2 展望 35

参考文献 36

致谢 37

附录A 38

附录B 40

第1章 绪论

1.1 研究的目的及意义

随着现代生活水平的提高，我们的生产活动更趋于人工智能化，AGV小车就是其中比较鲜明的代表。其实使用AGV来代替人工运输在机械工厂、物流行业和汽车制造车间早就已经有了运用。之前曾有幸参观过东风风神位于武汉东西湖区的制造车间，在其总装车间，我们看到了许多AGV小车从其他车间搬运生产好的零件到总装车间进行组装；早在2018年底，比较成熟的AGV智能小车就已经研发生产出来并被投放到了物流分配工厂进行使用。

本文主要研究的是基于停车场自动搬的AGV小车。将AGV小车运用到停车场中不仅是一个前卫的做法，而且对于改善人们生活具有重要意义。首先，这种方法基本可以解决生活中抢车位的问题，停车由机器按照设定好的程序依次停放，不会再存在车主为了争抢停车位而引发矛盾，也解决了很多新手司机技术水平不够，停不进车位或者一车占两位的情况；其次，在取车时，汽车由AGV小车有序搬运，避免了车主在将车开离停车场时过多的等待甚至造成堵塞；在实际运用方面，AGV小车能大大加快人们停车的效率、秩序和安全性，节省停车场空间，操作精准便利，同时能在多个方面避免矛盾，这种更加快捷的停车方法，能够让人们更加适应快速的生活节奏，提高生活质量。