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摘 要

近年来，清洁能源广受关注，光伏电池片作为生产清洁能源的一种，其易碎、精细、要求严格的特性，使得生产中的搬运过程不适合采用人工方式，采用自动导引车搬运则可以满足要求。自动导引车（AGV），是以蓄电池为动力，在计算机与车载控制器的作用下，沿特定线路运行的无人驾驶小车，可大大降低人工成本，提高电池片搬运的效率，减少能源消耗，本文使用一对轮子，以伺服电机输出不同转速，控制小车移动，构成差速AGV，用以运载光伏电池片。

本文主要研究AGV小车的底盘结构设计，包括底盘构建、安装，仿真校核。并用于运输光伏电池片，分通用底盘设计、底盘结构设计、上层结构设计、底盘校核四部分：通用底盘设计主要完成对伺服电机、减速器、轴承选择。底盘结构则是对轴进行设计，轴承座设计和驱动轮选择，并以此设计出悬挂装置，再选配动力系统、其他零部件和支架后，得出底盘尺寸结构，最后进行底盘结构设计与安装布置。上层结构设计包括支撑装置设计，输送装置设计和AGV壳体框架设计，最后用门板进行封装。校核部分主要对轴，底盘，悬挂板等重要部分进行强度校核与仿真，并给出仿真结果和分析。

本文未涉及控制方面设计，主要对机械和少量电气结构进行设计与布置，并对整个机械结构进行solidworks建模，同时运用solidworks自带的插件samulation进行底盘的分析，得出校核结果为底盘最大位移不超过0.1mm，符合设计的使用要求。

关键词：AGV、差速驱动、底盘强度校核与仿真、悬挂系统、光伏电池片搬运、有限元分析

Abstract

In recent years, clean energy has attracted wide attention. Photovoltaic cells, as a kind of production of clean energy, are fragile, fine and demanding, which makes the handling process in production not suitable for manual handling. Automatic guide car handling can meet the requirements. Automatic DaoYinChe (AGV), is a battery powered, under the action of computer and on-board controller, along a certain line running driverless cars, can greatly reduce labor cost, improve the efficiency of the cell handling, reduce energy consumption, this article USES a pair of wheels, with different speed servo motor output, control the car to move, a differential AGV, photovoltaic cell to carry.This paper mainly studies the chassis structure design of AGV car, including chassis construction, installation and simulation check. And used for the transportation of photovoltaic cells, general chassis design, chassis structure design, superstructure design, chassis check four parts: general chassis design mainly to complete the selection of servo motor, reducer, bearing. Chassis structure is the design of the shaft, bearing seat design and driving wheel selection, and the design of the suspension device, and then the selection of power system, other parts and support, the size of the structure of the chassis, the final chassis structure design and installation layout. The superstructure design includes the design of support device, the design of conveying device and the design of AGV shell frame. Finally, the door plate is used for encapsulation. The checking part mainly carries on the strength checking and the simulation to the axle, the chassis, the suspension board and so on important part, and gives the simulation result and the analysis.This paper did not involve the control design, but mainly designed and arranged mechanical and a small number of electrical structures, and conducted solidworks modeling on the whole mechanical structure. At the same time, it used solidworks built-in plug-in samulation to analyze the chassis. The result of checking was that the maximum displacement of the chassis did not exceed 0.1mm, which met the requirements of the design.

Keywords: AGV, differential drive, chassis strength check and simulation, suspension system, photovoltaic cell transport, finite element analysis.

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 AGV简述 1

1.2.1 AGV结构 2

1.2.2 AGV运动模型 3

1.3 AGV发展历史 4

1.4 AGV未来发展 5

1.5 研究内容 5

第2章 AGV底盘通用结构设计 7

2.1设计要求 7

2.2伺服电机选择 7

2.2.1扭矩计算 7

2.2.2电机选择 9

2.3减速机选择 10

2.4轴承设计 12

第3章 底盘结构设计 15

3.1驱动系统设计 15

3.1.1驱动轮选择 15

3.1.2轴承座设计 16

3.1.3轴的设计 17

3.2简易悬挂系统 19

3.3辅助轮选择 19

3.4动力系统 20

3.4.1上层双排输送电机功率计算 20

3.4.2锂电池选择 21

3.5控制系统 22

3.5.1伺服驱动器 23

3.5.2电源管理模块 23

3.6底盘板子设计 25

3.7底层结构图 25

第4章 上层结构设计 27

4.1支撑装置 27

4.2输送装置 28

4.3 AGV框架壳体 29

4.4其他 29

第5章 校核与仿真 31

5.1模型简化 31

5.2分析步骤 31

5.3结果分析 32

第6章 总结 34

致谢 35

参考文献 36

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

AGV，即自动导引车，近年来，在我国得到迅猛发展，主要在汽车制造业、电子行业柔性生产，还应用于重型货物装卸、仓储仓库等场所的货物转运以及一些搬运平台、危险作业等，是一种十分便捷又安全的运输机器人^[1]。

AGV具有速度快、效率高、可控性强、安全性高的优点^[2]，能够减轻工人劳动强度，降低对劳动力的依赖性，降低人工或机械成本，提高工厂运行效率^[3]，对工厂生产发展意义十分重大，AGV这些在工业生产中的优势，使其为成为近年来研究的热门项目之一。但AGV却存在一些需要攻克的问题，如自动化程度不够，不能实现完全自主作业，动力问题，设计人员不足，设计成本偏高、设计材料不充足等，诸多难点与优势相互混杂下，使得AGV大受欢迎却难以广泛运用。总而言之，无论理论研究、实际生产，亦是技术创新，AGV的学习与研究都是有必要的。

如在光伏电池片生产工厂，AGV就很受欢迎，电池片是晶硅类产品，近年来也随着环保话题的提升而备受欢迎，再加上半导体行业在国内的迅猛发展，也使得单晶硅类光伏电池片产量增加，这就催生了单晶硅电池片的工业化和流水线生产，鉴于单晶硅电池片属于易碎产品，且重量较大，若采用人工搬运，不仅效率低下，还容易造成产品损坏，或者造成人员伤亡，使得工厂经济效益下降；而AGV运行平稳，搬运过程可靠、安全，定位精度高，生产效率高，适合于工厂中生产需求。本文基于实用的要求，对光伏片搬运AGV进行结构设计，并着重设计底盘结构，进行底盘仿真分析。

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