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摘 要

本文综合分析了国内外单舵轮驱动AGV，结合AGV在生产制造、物流、巡检等行业对各种适用场合有着不同需求，因此需要设计不同结构来为各行业发展提供高效的生产效率和便捷性。并论述了AGV将适合更为广泛的工业或非工业需求，得到越来越广泛的应用。

针对单舵轮AGV设计需求选择合适的轮系分布，采用五轮式分布以保持单舵轮AGV的平衡性和稳定性。通过设计参数计算要求对电机、舵轮、电源等部分进行选型，以满足基本的驱动要求。同时也包括对舵轮悬挂系统的选择及设计，选取合适的弹簧刚度，以保证通用底盘有良好的避震效果以及与地面达到良好的接触。然后对牵引机构、电控系统、车壳、控制面板等结构进行详细的建模设计和装配，并在内装件和车身的配合方面采用弹性减震垫进行柔性连接。最后对主要受力零件通过有限元分析进行强度和刚度校核，以检验是否满足机械性能要求。

本文意在研究设计出一款针对单舵轮驱动AGV小车的通用底盘结构设计，通过结构优化使其能够实现单舵轮AGV小车运动的要求，本文设计的AGV具有超低车身，实现潜伏牵引功能，同时采用的舵轮悬挂系统能够对复杂的工作环境更加适应，结构上具有更高的安全系数。本设计的现实意义主要是优化仓储系统的物流结构，使生产更加高效智能。

关键词：单舵轮驱动AGV；底盘结构设计；悬挂系统；结构优化；强度校核

Abstract

This paper comprehensively analyzes AGV driven by single steering wheel at home and abroad. Considering that AGV has different requirements for various applications in manufacturing, logistics, inspection and other industries, it is necessary to design different structures to provide efficient production efficiency and convenience for the development of various industries. It is also discussed that AGV will be more and more widely used for a wider range of industrial or non-industrial needs.

According to the design requirements of single-wheel AGV, suitable gear train distribution is selected, and five-wheel distribution is adopted to maintain the balance and stability of single-wheel AGV. Through the design parameters calculation requirements of the motor, steering wheel, power supply and other parts of the selection to meet the basic driving requirements. At the same time, it also includes the selection and design of the steering wheel suspension system, and the selection of appropriate spring stiffness to ensure that the general chassis has a good shock absorber effect and good contact with the ground. Then the traction mechanism, electronic control system, car shell, control panel and other structures for detailed modeling design and assembly, and the internal parts and the body of the flexible connection of the elastic cushion. Finally, the strength and stiffness of the main stressed parts are checked through finite element analysis to verify whether they meet the requirements of mechanical properties.

The purpose of this paper is to research and design a general chassis structure design for single steering wheel driven AGV vehicle, so as to realize the movement requirements of AGV through structural optimization. This article design AGV with ultra-low body, realize the latent function of traction, at the same time the wheel suspension system can adapt to more complex working environment, have a higher safety factor. The practical significance of this design is to optimize the factory's logistics structure, so that the production is more efficient and intelligent.

Key Words：AGV driven by single steering wheel; Chassis structure design; Suspension system; Structural optimization; Strength checking

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 AGV研究意义 1

1.2 AGV的发展 1

1.3研究目标 2

第2章 总体方案选择与确定 4

2.1 AGV结构组成与设计要求分析 4

2.1.1 AGV结构组成 4

2.1.2 参数要求 4

2.2 轮系分布确定 5

2.3 本章小结 5

第3章 AGV整车结构设计 6

3.1驱动转向部分参数计算及选型 6

3.1.1 主要设计参数 6

3.1.2 不同工况所需驱动力分析 7

3.1.3 舵轮选型 8

3.2 舵轮悬挂系统结构设计 11

3.2.1舵轮悬挂系统选择 11

3.2.2 悬挂结构设计 12

3.3电池选择 13

3.4牵引机构 14

3.5 AGV底盘结构设计 15

3.6 其他零部件设计选型 16

3.6.1 AGV车壳结构设计 16

3.6.2 主要电气元件选型 17

3.7 本章小结 17

第4章 强度校核 18

4.1模型简化 18

4.2条件设置与分析 18

4.2.1 牵引杆强度校核 18

4.2.2 底盘强度校核 19

4.3 本章小结 21

第5章 总结与展望 22

5.1 总结 22

5.2展望 22

参考文献 23

致谢 24

第1章 绪论

自动导引车AGV是指装备有自动引导装置，由计算机系统控制，通过轮式移动为特征，自带动力及转换装置，并按照指定路径行驶的运输车，无需人工操作。当前市场上对于AGV结构优化设计较为缺乏，因此本文主要根据单舵轮AGV工作要求进行结构设计。

1.1 AGV研究意义

AGV从设计开始就主要用来帮助厂家提高着社会生产效率。从最开始提高物流仓储的工作效率，到后来提高产品制造生产线的工作效率。在这个角度上可以说，AGV的作用就显得越来越重要。随着科技进步以及仓储系统的发展，市场对非标AGV的需求逐渐增大，希望AGV与工厂环境相适应，在这种情况下，AGV便产生了。

AGV一开始被应用在仓储物流领域，在该领域的应用最为广泛，技术也相对成熟。相较于传统的仓储物流形式，通过使用AGV，搬运、拣选、分拣货物的工作效率都得到显著提高，具备了很高的容错率，同时降低了企业的运作成本以及人工成本^[3]。此外，在农业领域，AGV的应用也逐渐广泛，实现自动运输。AGV大幅度提高了各类生产活动中的工作效率。除了提高生产效率以外，AGV作为一种能自动执行任务的装置，也替人们排除了许多工作环境中的危险，降低了由于高危行业工作影响到工人人身安全的风险。

现代社会的大大小小，方方面面，从快递的分拣运输、制造商的物料运输装配，到辐射、爆破物等危险环境下代替人工操作，AGV都起着不可或缺的作用。此外，目前社会的发展向着智能化、物联化、自动化的方向前进，AGV作为重要的自动化设备将变得更加重要，越来越广泛地应用于各行业生产生活中，且前景广阔。因此，AGV在实际生产生活中有着相当重大的意义。

1.2 AGV的发展

世界上第一台AGV在1953年产生设计于美国，那时主要用于完成仓储运输的工作。在之后的1973年，瑞典的一所汽车装配厂首次将AGV应用在汽车装配线上，此时AGV正式在制造业中使用^[4]。基于当时的导引技术，初期生产的AGV大都采用电磁导引和磁带导引等有线式导引。在那之后，随着电子技术与计算机技术的发展，激光光学导引和惯性导引等无线导引方式在上世纪80年代开始得到应用。正因如此，AGV的运动准确性和控制精确度也随之提高。进入21世纪，随着计算机技术的引入，AGV进一步朝着智能化、模块化，自动化方向发展。总体来说，亚马逊的Kiva机器人就是当前AGV的一个典型代表。如今，AGV在世界上的许多国家的各个领域得到应用，包括但不限于物流仓储、制造装配、军事侦测、爆破拆除等情景，使用场景扩展了许多。AGV小车能够有效的完成各项搬运装配任务，提高了生产效率，产生了极大的效益，同时也为AGV小车的普及与发展提供了强大的推动力。在20世纪80年代末期，国际上又设计出了激光导航的AGV，使得AGV的发展达到了成熟阶段^[5]。

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