立体车库自动搬运小车机械结构及控制系统设计-AGV吧

在立体车库中设计自动搬运小车，即使无人值守，也能够进行车辆的存放和提取。设计立体车库自动搬运小车机械结构和控制系统时，既要注重其安全性和平稳性，又要兼顾模块化和集约化，确保立体车库的高效化和智能性，使其具备安全、便捷、定位准确等优势。

1 设计分析

小车搬运过程中，由轿车后方，以直线方向，进入底盘下方。分别借助夹持器和 PLC，对轿车前轮进行定位，控制搬运车，对前轮进行加持，使其脱离地面。定位后夹持器，将后轮抬起。夹持机构具备自锁功能，这使得夹持过程更加稳定、可靠。PLC 将脉冲指令发送至车轮电机驱动器，完成搬运工作之后，路标信号被传送至传感器，即时制动，以规避事故问题。恢复夹持器至原位，释放轿车之后，搬运车立刻从轿车底部离开。通常情况下，搬运车限高 12cm，行驶于车底时，限宽 1235.6cm，工作承重和适配车型轴距也有明显规定。以此为背景，该设备优选蜗轮联动的改良辊轮夹持器，并辅之以 PLC、光电传感器、车轮驱动、锥齿轮等设备，实现对机电一体化产品的开发设计，提高立体车库自动搬运小车过程中的精确度。

2 系统设计

2.1 设计夹持机构

该设计选择辊轮机构作为夹持机构，设计原则为调整夹持臂圆柱截面，使之变为直角梯形，两侧斜边则以钝角 V 形槽形式存在，确保轮胎接触性能良好，以免出现损伤情况。将辅助轮设置在夹持臂末端，作为支承存在，从而使夹持臂具备较好的刚度和负载性能，当许用挠度相同时，使夹持臂的许用承载力得到提高。执行夹持操作时，两侧坡面双向夹持力会对轮胎产生影响，沿铅垂方向上移。蜗轮联动夹持臂需要完成直角回转操作，确保在各规格轮胎中的适用性。蜗轮传动比具备很大范围，无论是传动精度，还是效率都非常高，而且使用周期长。青铜蜗轮具备很好的减磨性及抗胶合能力。调制钢蜗杆，对其进行磨削和抛光操作，使其具备极强的承载性能，提升许用相对滑动速度。对青铜蜗轮进行单独铸造，应用螺旋在 45 钢支撑臂上对其进行安装。将轿车重力假定为 G，每个轮胎承受的负载为轿车重力的 1/4，用两支支撑臂对各轮胎进行支撑，故而支撑臂各自对铅锤分力 F1 进行克服，该背景下各轮胎承受的负载相当于铅垂分力的两倍。假定车轮与支撑臂接触点及辅助轮的距离，以及支撑臂两个支撑点间距。杆件最大应力往往产生在 F1受力点部位。以圆柱方式处理支撑臂截面，对支撑臂最大剪力、圆柱截面杆件惯性矩、负载背景下支撑臂的挠度等指标进行计算，倘若计算结果与杆件许用挠度相符合，表明支撑臂的刚度满足系统设计及使用要求。

2.2 选择和传递夹持器动力

因轿车重量产生的负载由夹持器承担，以蜗轮蜗杆和齿轮系为载体，传至伺服电机，并对驱动所需功率予以估计。具体操作过程中，缩小传动比，优选包含减速器的伺服电机，得出较高输出扭矩。如果单级减速传动比在 2 以上，会使低速齿轮齿顶圆超过 Φ100mm，则无法满足底盘高度限制。故而选用二级齿轮传动方式。当齿轮啮合效率、轴承传动效率、联轴器效率等指标已知时，得出二级齿轮传动效率，预估传动比，并以等接触强度为依托，对高、低速级齿轮传动比予以分配。确定齿数之后，对低速级小齿轮分度圆进行计算，保证其强度。齿轮齿顶圆要比轿车底盘高度小，结合材料性能，对齿轮系的弯曲疲劳强度和齿根强度进行验算，并对夹持器上蜗轮蜗杆的使用寿命具备清晰的认识。该过程中，也要借助花键对扭矩进行传递，从而满足动力系统强度要求。