中大吨位AGV悬挂系统设计毕业论文

 2020-04-08 03:04
摘 要 悬挂系统作为自动导引运输车结构组成中至关重要的一部分,可以使车架与四个车轮有效的连接。还可以在自动导引运输车行驶过程传递力和力矩。当自动导引运输车行走在凹凸不平的路面时,悬挂系统还可以降低由不平路面给车身造成的冲击,保证车体结构的稳定。悬挂系统还可以衰减不平路面造成的车身的振动,保证运输车形式的平稳性。 本文主要完成中大吨位自动导引运输车悬挂系统的设计。设计中首先介绍了悬挂系统的研究现状,对悬挂系统的作用、悬挂系统的分类以及悬挂系统的设计要求进行了概述;然后确定了自动导引运输车悬挂系统形式为四个独立悬挂系统,最后完成悬挂系统各零部件的参数选取和强度、稳定性校核。计算步骤为先确定自动导引运输车悬挂系统主要设计要求,包括空载质量、最大载重等;下一步对悬挂系统的组成部件进行设计计算和校核,包括圆柱螺旋压缩弹簧、独立悬挂座等;最后对本设计做出结论分析并且利用Solidworks绘图软件完成自动导引运输车悬挂系统的装配图和部分零件图的绘制。 关键词:自动导引运输车;中大吨位;独立悬挂

Abstract

Suspension system is an essential part of the AGV automatic guided vehicle. It can make the body and tire effectively connect. In mechanics, its basic function is transmission force and torque. When the automatic guide car is walking on a bumpy road, the suspension system can ease the impact load from the uneven pavement to the body, attenuate the resulting vibration, ensure the body is stable, and reduce the dynamic load of the cargo and the vehicle itself. This paper mainly completes the design of suspension system for medium and large tonnage automatic guided vehicle. In the design, the research status of the suspension system is introduced first, the function of the suspension system, the classification of suspension system and the design requirements of the suspension system are summarized. Then the suspension system of the automatic guiding transport vehicle is defined as four independent suspension systems, and then the parameters design and calculation of the parts of the suspension system are completed and checked. The calculation process first determines the main performance parameters of the automatic guiding transport vehicle suspension system, including the no-load quality, the maximum load and so on. Then, the design calculation of the elastic components and support structure of the front and back suspension system, including the design calculation and strength checking of the basic parameters of the spiral spring and the independent suspension seat, and the strength check, is made. The conclusion is drawn and the Solidworks drawing software is used to complete the assembly drawing and part drawing drawing of the automatic guided vehicle suspension system. Key Words: Automatic guided vehicle;Medium and large tonnage; Independent suspension 目 录 第1章 绪论 1 1.1 设计背景和意义 1 1.2 发展历史和应用现状 2 1.3 设计目的和设计内容 3 1.3.1设计目的 3 1.3.2 设计内容 3 第2章 悬挂系统总体方案分析 5 2.1 悬挂系统方案介绍与选择 5 2.2 非独立悬挂系统分类及优缺点分析 5 2.3 独立悬挂系统分类及优缺点分析 6 第3章 独立悬挂系统设计 8 3.1 独立悬挂系统设计概述 8 3.2 悬挂系统的结构分析 9 3.3 悬挂系统弹性元件设计 11 3.3.1 压缩弹簧类型选择 11 3.3.2 圆柱螺旋压缩弹簧头部设计 11 3.3.3 圆柱螺旋压缩弹簧地质料及处理方式 12 3.3.4 螺旋弹簧直径和刚度的确定 12 3.3.5 弹簧参数小结 13 3.3.6 圆柱螺旋压缩弹簧校核 14 3.4 独立悬挂座 15 3.4.1 独立悬挂座的强度校核 15 3.5 减振轴设计 16 3.6 车轮轴的设计和校核 17 3.6.1 车轮轴的工作条件 17 3.6.2 车轮轴的最小轴径 17 3.6.3 轴的结构设计 18 3.6.4 车轮轴的校核 18 3.7 滚动轴承的选择与寿命计算 19 3.7.1 轴承的选择 19 3.7.2 轴承的寿命计算 19 3.8 轴承座的设计 20 第4章 总结 21 参 考 文 献 22 致 谢 23

第1章 绪论

1.1 设计背景和意义

自动导引运输车已经被广泛使用,此系统可以提供的优势包括灵活性更高,空间利用率更高,工厂车间安全性更高,整体运营成本降低以及与其他自动化系统的接口更容易。随着自动化生产的迅速发展,越来越多的工厂和企业都开始使用自动导引车进行物流运输,但是由于我国引入自动导引运输车系统相对较晚,加上自动导引运输车的造价颇高,真正投入到生产和应用的自动导引运输车系统还是很少的。然而伴随着人力费用的提升以及制造业的快速发展,自动导引运输车代替人工运输已经是大势所趋,为了降低生产制造成本,提高生产效率,必须要解决自动导引运输车在国内生产环境下所遇到的问题,设计出符合实际生产生活的要求的自动导引运输车[1]。通过研究自动导引运输车在企业和工厂内的应用实例,可以发现自动导引运输车大体上用于以下两个个方面。[2] (1)用于原料或零件搬运 在生产线上,自动导引运输车常用于工位间原料、零件的搬运,或将自动仓库的原料、零件运输到指定工位进行生产加工。在柔性加工系统中,自动导引运输车依照指定的加工工序将需要加工的零件送到对应的机床进行加工,加工完成的零件再由自动导引运输车运输到指定位置进行质检,质检合格的合格品送到半成品库。在汽车总装车间,自动导引运输车从仓库安装工序取出零件并送到指定的的工位进行组装作业。 (2)作为移动工作台使用 在柔性加工系统或者汽车总装线自动导引运输车常作为移动工作台使用。一些汽车生产加工厂在汽车组装过程中从汽车底盘焊装组立、安装悬挂系统、车轮和制动系统、安装发动机、变速箱、离合器、安装转向系统、安装汽车外壳、 安装风档玻璃和座椅到整车配电等一系列组装过程都是在一台自动导引运输车上进行的。在一些柴油机厂的生产中,柴油机的组装过程也都是在一台自动导引运输车上完成的。 由上述可知,自动导引运输车主要用于运输物料或作为移动工作台。[3]这就要求运输车能够承载相当大的质量并且在复杂的生产环境中稳定的行驶。所以对于自动导引运输车,悬挂系统的重要性不言而喻,只有优秀的悬挂系统才能保证自动导引运输车按照要求工作。优秀的悬挂系统在凹凸不平的地面可以更好地体现出来它的优势,可以在复杂多变的路面行驶时保证轮子的着地性。由此观之,好的悬挂系统对于自动导引运输车的应用和普及有非常大的作用,那么它的发展就有了十分重要的意义。本次毕业设计的意义在于设计出一种用于工厂生产运输的中大吨位的自动导引运输车悬挂系统,保证小车能平稳、安全的运输货物,使自动导引运输车能在国内更加广泛的应用。

1.2 发展历史和应用现状

历史上第一台自动导引运输车在1851年美国出现,是由Barrett电子公司研发的一种牵引式小车,极大的提高了当时的生产率,很大程度上提高了装卸搬运和物流运输的自动化程度。1913年福特汽车公司开始将自动搬运车用到汽车底盘装配生产线上,充分体现出了自动化搬运车的优点。但当时的自动导引运输车是有轨道导引的(现在称为RGV)。当自动导引运输车的管理和控制系统中开始采用计算机技术后,自动导引运输车的使用从自动化仓储运输发展为参与柔性加工生产系统(FMS)的作业中,在这种情况下自动导引运输车得到了迅速的发展。在美国出现使用自动导引运输车后,欧洲也马上发展和推广自动导引运输车,将自动导引运输车应用到制造和装配作业中。AGV系统的第一次大规模生产应用发生在1974年在瑞典卡尔马的沃尔沃工厂。此后不到十年,全球约3300家工厂雇用超过15000辆AGV 。在北美最大的应用是在通用汽车(GM)的卡车组装工厂,在加拿大Oshawa整个270万平方英尺的厂房里有1012辆AGV运输卡车发动机,车身和轮胎。在伊士曼柯达的主要部门AGV被用于运输胶片,纸张和化学品。在纽约罗彻斯特的配送中心,纽约时报雇用23俩自动导引车将新闻纸从原材料仓库运送到卷筒和准备区域。目前日本和欧洲在AGV系统应用领域处于领先地位。在1989年,日本公司购买了5,000辆自动导引运输车,欧洲公司3000辆,美国公司只有500辆。2012年,美国最大的互联网零售商亚马逊在其10个专有仓库中部署了15000辆自动导引车,旨在缩短交付时间并提高服务水平。2014年全球自动导引运输车使用的总机量为2564台,与2013年相比增长了29%,而2018年自动导引运输车的使用数量预测显示为13300台。AGV主要提供自动装载,运输和卸载功能,因此主要应用领域包括制造工厂,仓库,物料搬运系统和服务行业。 [4] 1976年中国出现了第一台自动导引运输车,这台运输车由北京起重运输机械研究所研究开发。在国家“863”计划中,中科院沈阳自动化所研究开发了多项移动机器人应用,并且设计出在当时较为成熟的自动导引运输车(电磁导引)技术。中国自动导引运输车发展历程较短,但国内各大研究机构一直都在自动导引运输车技术方面进行研究开发,以改变我国自动导引运输车长期依赖进口的局面,很多机构都在自动导引运输车的研发方面取得了突破性的进展并且将部分投入生产使用。天津理工学院于1992年开发出了一种光学导引自动导引运输车,这种运输车可以在核电站中工作以代替部分工作人员进行危险操作。 1995年,我国自主设计的自动导引运输车出口韩国,这代表着中国自主研发的自动导引运输车技术终于走向了国际市场。[5] 综上所述,我们国家在自动导引运输车自动导引车的研究和开发方面起步较晚,导致于和其他的国家地探研相差十分大。为了赶超其他国家在自动导引车方面的研究使它得到更广泛应用,很多学校和科研院所都在加紧对自动导引车的设计和改进,对其结构进行研究以适应更多的生产需求。

1.3 设计目的和设计内容

1.3.1设计目的

自动导引运输车小车在工厂行驶时难免会遇到高低不平的地面,保证小车的四个车轮在行驶时至少有三个与地面接触才能保证小车的平稳行驶,这就需要设计出符合要求的中大吨位自动导引运输车悬挂系统保证在小车搬运大吨位货物行经凹凸不平的地面时保持各个车轮的着地性。在本次毕业设计中要结合所学知识设计出符合要求的中大吨位自动导引运输车悬挂,不仅能传递作用在车轮和车架之间的力,悬挂系统的结构强度还要足以稳定的负起整车的重量,减小高低不平路面给车身带来的的冲击,以保证小车平稳进行运输。

1.3.2 设计内容

了解各种不同的悬挂系统的特点和结构,根据中大吨位的设计要求选取适合的悬挂系统,了解独立悬挂系统的结构组成及其工作原理还有悬挂系统中包含的弹簧、悬挂座等机件。根据以上要求进行结构设计计算和三维建模。具体的内容如下: 1、研究自动导引运输车在实际生产中的作用与意义; 2.完成中大吨位自动导引运输车悬挂系统方案评估与设计; 3.完成中大吨位自动导引运输车悬挂装置机械结构设计与强度校核; 4. 完成图纸、工艺与验收标准。 具体设计步骤为:首先查阅文献了解悬挂系统的研究现状,对悬挂系统的作用、悬挂系统的分类进行归纳;然后确定自动导引运输车悬挂系统形式为四个独立悬挂系统,最后完成悬挂系统各零部件的参数选取和强度、稳定性校核。计算步骤为先确定自动导引运输车悬挂系统主要设计要求,包括空载质量、最大载重等;然后进行独立悬挂系统组成部件的设计及校核,包括圆柱螺旋压缩弹簧、独立悬挂座等部件;最后对本设计做出结论分析并且利用Solidworks绘图软件完成自动导引运输车悬挂系统的装配图和部分零件图。 本次设计具体流程如图1.1表示。  
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