一种新型AGV驱动单元结构设计与分析

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所属分类:AGV设计资料
摘要

在深入研究AGV工作原理的基础上,针对AGV小车在搬运质量较大货物时,出现驱动轮打滑或摆动的现象,从AGV驱动机构设计方面进行分析,进一步研究AGV小车。该文以六轮差速驱动机构为依托,构建了一种独立悬挂的新型驱动单元结构,通过两种驱动单元连接结构的分析对比和基于 ANSYS 的分析验证了该机构的可行性和强度可靠性。基于上述设计的样机进行试验,结果表明该驱动单元结构能够上下窜动保证驱动轮与地面的完全接触,进而有效的解决驱动轮打滑和车体摆动问题,使AGV能够适应全地形工作。

1 引言

在现代化工业中 AGV 的应用领域越来越广,生产过程的智能化水平和自动化要求不断提高,对 AGV 的性能要求也日渐提高[1]。传统的三轮机构和四轮机构已经不能够满足现代工业自动化的需求。跟随时代的发展和进步,AGV 的发展逐步趋向于重载、全地形、全方位等方向。为了更好的实现与工业应用中的柔性连接,满足现代工业对于 AGV 的功能需求。六轮差速驱动机构应运而生。传统的六轮差速机构主要以前轮为万向轮,后轮为定向轮,动力单元刚性连接于车体中部等结构布局存在。六轮差速驱动机构的载重能力和平稳性比其他机构较强,但在工作时六轮同时着地,遇到地面的浅凹会导致车体中部驱动轮的悬空,进而导致附着力变小产生打滑现象,遇到地面的微凸会导致前后轮的悬空,引起摆动。

针对六轮差速驱动机构的现有问题,通过分析引起打滑现象出现的原因,对驱动单元进行结构优化设计。通过三种工况分析结构优化的合理性。传统的结构校核运用的是经典力学理论进行分析计算,其缺点:计算复杂、耗时长[2]。采用功能完善的ANSYS15.0对驱动单元结构进行分析,能够减少分析时间、降低成本。对AGV 驱动单元结构的校核,能够确保 AGV 驱动单元结构优化的可行性、合理性和强度可靠性。

2 新型驱动单元结构设计

2.1 AGV 驱动单元组成和工作过程

AGV 动力单元主要包括:驱动电机、驱动轮、传动结构、驱动壳体、连接结构。AGV 驱动单元主要依靠驱动电机为动力来源通过链传动、齿轮传动、带传动等传动机构传输动力给驱动轮,通过和车体的连接结构为整个 AGV 小车提供前进后退的动力。AGV驱动单元是整车运动中关键的组成部分。

2.2 新型驱动单元结构模型建立

新型驱动单元主要针对载重 500kg,运行速度为 30m/min 的背负式 AGV 小车进行设计,所设计的独立悬挂的驱动单元与车体的连接方式为柔性连接,通过最大载荷选择适用的弹簧。根据参数要求通过 AGV 所受力的分析计算,及其相关因数影响的考量,从而得到 AGV 小车所需的总驱动力,再通过效率和传动比换算进而选择合适的电机。驱动轮采用聚氨酯和橡胶材料的较多,考虑聚氨酯的耐磨性,本设计采用聚氨酯驱动轮,相关滚动阻力系数参考值,如表 1 所示。

一种新型AGV驱动单元结构设计与分析

表 1 滚动阻力系数参考值

根据所选用的标准件尺寸运用 SolidWorks 软件建立相关的驱动壳体和连接结构模型。结构图,如图 1 所示。

一种新型AGV驱动单元结构设计与分析

图 1 新型动力单元结构图

新型驱动单元的驱动壳体分左右两部分独立悬挂,上部通过弹簧和光轴与连接板柔性连接,可以保证驱动单元的上下运动。独立的驱动壳体与三个光轴以三角形的布局方式连接,保证了整个装置的稳定性。链传动具有稳定的传动比和稳定性,所以驱动电机和驱动轮通过链传动的传动方式连接。驱动壳体的前后端各种有两个直线导轨。

3 驱动单元与车体连接结构对比分析

现在大多厂区的地面是地坪漆,摩擦系数较小,地面也会有偶尔的浅凹和微凸。 如果不能解决地形对 AGV 在运行中的影响,就不能保证其运行的平稳性和定位的可靠性。针对驱动单元与车体不同的连接方式(刚性和柔性),进行不同工况下的对比分析。两种连接结构时不同工况的工作示意图,如图 2 所示。

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