基于Solidworks的物流搬运车的优化设计及仿真.docx

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1、基于So1idworks的物流搬运车的优化设计及仿真摘要：本次设计的物流搬运车，它是依靠计算机来自动控制，然后通过雷达导向辅助计算机来完成路径的规划，然后自行完成任务。在现代制造业和物流业中发挥了重要作用，减轻很多人力物力也大大提高了工作效率。当前全球范围内物流搬运车普及率非常高，特别是在在物流运输和仓储行业尤为突出。随着科技的进步和社会的发展设计一款更加简单实用的物流搬运车很有必要，这样才能让物流搬运车小车获得更多行业的知晓。本篇论文主要设计一款类似于四驱汽车的物流搬运车小车，转向依靠麦克纳姆轮。本篇论文不涉及控制系统和导向系统设计，主要是设计机械构造部分和必要的计算。关键字：物流搬运车；物

2、流运输；雷达导向；麦克纳姆轮BasedonSo1idworks1ogisticstruckoptimizationdesignandsimu1ationAbstract:!designthe1ogisticstruck,itistore1yoncomputertoautomatica11ycontro1,andthenthroughtheradarguidancecomputertocomp1etethepathp1anning,andthencomp1etethemissionontheirown.Inthemodernmanufacturingand1ogisticsindustryhas

3、p1ayedanimportantro1einreducinga1otofmanpowerandmateria1resourceshavea1sogreat1yimprovedworkefficiency.Atpresent,thepenetrationrateof1ogisticsvanisveryhighinthewor1d,especia11yinthe1ogisticstransportationandwarehousingindustry.Withthedeve1opmentofscienceandtechno1ogyandthedeve1opmentofsociety,itisne

4、cessarytodesignamoresimp1eandpractica11ogisticstruck,sothat1ogisticstruckcangetmoreknow1edgeoftheindustry.Thispapermain1ydesignsa1ogisticstrucksimi1artofour-whee1-drivevehic1e.Thefrontwhee1sarea1sodrivenbyservomotorsbutaremain1yusedforsteering.Thispaperdoesnotinvo1vethecontro1systemandtheguidancesys

5、temdesign,main1yisdesignsthemechanica1structurepartandtheessentia1computation.Keywords:1ogisticsVehic1e;1ogisticsTransport;Radarguidance;Themcnamarawhee1摘要IAbstract111绪论111论文研究的背景及意义11.2自动导引物流搬运车的关键技术11. 2.1本论文研究的主要内容11.3物流搬运小车的国内外现状11.3 .1国内研究现状11.4 .2国外研究现状21.4物流搬运小车的分类21. 5本论文内容安排如下32物流搬运车中机械部分主要

6、零件的选取41.1 伺服电机工作原理41.2 伺服驱动电动机的选取及其参数42. 3减速器齿轮的计算与设计62. 3.1齿轮材料的选择63. 3.2小齿轮直径的计算62. 4本章小结103基于SOIidM)rks物流搬运小车的三维设计113.1物流搬运车系统结构设置113. 2物流搬运小车底座的设计133. 3连接轴的设计143 .4连接钉的设计154 .5蜗杆的设计163. 6涡轮的设计173. 7外壳的设计193. 8车轮轮毂的设计203. 9车轮连接轴的设计213. 10减速器大齿轮的设计223. 11大齿轮轴的设计223. 12小齿轮轴的设计223. 13深沟球轴承的设计233. 14

7、外壳的设计243. 15摄像头的设计243. 16车载控制器和雷达扫描仪的设计243. 17本章小结254基于SO1idWorkS的物流搬运车的装配与运动仿真264.1电机与连接轴的装配264. 2减速器的装配264. 3后轮轴与涡轮的装配274. 4车轮的装配274. 5前轮的装配284. 6传动部分的装配284. 7车轮的爆炸图294. 8减速器的爆炸图294. 9涡轮蜗杆传动装置的爆炸图304. 10前轮驱动的装配图304. 11整体的装配图314. 12物流运输小车的运动仿真314. 13本章小结31谢文录考致参附3334351绪论1.1 论文研究的背景及意义眼下，在中国某些汽车、烟草

8、行业，物流搬运车已开始小规模使用，并取得了非常好的经济效益。但从目前来看，国内的物流搬运车小车大都只能在固定路径上运行，自主导向的物流搬运车小车目前还有许多技术不太成熟还没有大规模使用。而且大部分物流搬运车都只能在宽阔的场地运行，因此研究一款适合于狭窄道路的物流搬运车不仅对物流设备的研制和应用有现实的工程意义，而且对移动机器人路径规划有重要的理论意义。1.2 自动导引物流搬运车的关键技术为了使自动导引小车顺利的完成每一项任务，最重要的是怎么能够才能让物流搬运车小车在复杂的环境中能够自动完成任务。就这就需要解决以下几个问题:(1)如何得知物流搬运车小车周围环境情况和障碍物信息；(2)如何根据各种

9、传感器来确定小车在环境中的实时位置；(3)如何根据小车的实时位置和实时信息来规划运动路线；(4)如何发出准确的命令使小车按照预定的轨迹运动。解决这四个问题是小车自动运行必要的条件，与此相对应的技术即为传感器技术、自定位技术、规划决策技术和运动控制技术。1.2.1 本论文研究的主要内容(1)激光导引物流搬运车小车模型的总体结构设计；(2)激光导引小车电机和减速器齿轮的计算分析；1.3 物流搬运小车的国内外现状1.3.1 国内研究现状上世纪八十年代北京某科研单位最早对物流搬运车小车就行了研究，并使其在邮政系统中发挥重要作用。1991年中科院自动化研究所就研究了自动导引小车物流搬运小车，解决了多项物

10、流搬运车技术上的难题，研究制造了多款可以用做物流运输的物流搬运车，并通过了IS09001国际质量认证。当前在物流搬运车大量应用于我们国家的烟草行业、汽车制造业、物流运输业、航空航天等行业。云南昆船智能装备有限公司为云南烟草公司设计了一款专门运输烟草的自动导引物流系统。21世纪以后我国对物流搬运车的研究不再仅限于使其按照固定导引路径运行，更加注重于GPS导航和惯性导航的研究。GPS导航可以使自动导引小车应用在更多的行业和场合。根据GPS提供的实时地理信息，可以使物流搬运车在户外也实现定位和导航。物流搬运车的控制模式也越来越智能化，通讯模式也更简洁高效，实现了一对一、一对多、多对多的通讯传递。1.

11、3.2 国外研究现状日本在1983年建造了47条FMS的生产线物流搬运车的使用率达到百分之七十。在上世纪五十年代英国就己经研制出了电磁感应导向的物流搬运车,领先于世界水平。因为它的使用便捷，导向精准，所以迅速地在大部分行业得到了应用与推广。从1900年开始物流搬运车已大规模推广使用，物流搬运车正处于发展阶段。以后都将实现智能化、自动化作业。目前全球范围内物流搬运系统大概最少有15000套以上，物流搬运车保有量在十万台以上,研究和生产物流搬运车的企业有一百多家。瑞典就占全球产量的百分之十左右，。上世纪六十年代欧洲共拥有360套物流搬运车系统，其中运行的物流搬运车就有3900多台，光德国就占有16

12、0套物流搬运车系统，920台物流搬运车,可见德国当时的工业实力。到了八十年代正在使用的物流搬运车已经达到2.2万台，生产物流搬运车的厂商就有三十多家。九十年代欧洲生产物流搬运车的厂商主要有24家，德国占了60%,主要有Wagner,Eisenmann,Acca1on,Denag等。1990年时美国制造物流搬运车的厂商就超过了20家,在全球范围内处于领先地位。目前在发达的西方工业国家和我国，物流行业和现代化工厂已经广泛使用智能化的物流搬运车。随着社会的进步和时代的发展，人力早晚会被智能化机器代替叫1.4 物流搬运小车的分类随着科技的进步物流搬运车的种类也越来越多，物流搬运车小车的分类可以根据物流

13、搬运车的用途以及内部结构的不同来进行划分。不同的机型在不同的工作环境下工作会发挥不同的效果。1 .托盘式物流搬运车小车托盘式物流搬运车主要在小车上会运载一个托盘。但是托盘与小车的卸载装置有所不同，可以分为辑道、手动、链条、升降架等形式。这种物流搬运车适合于货物在水平地面上且只需要从一点搬运到另一点，没有竖直方向的运动。托2盘式物流搬运车的工作只需要取货和卸货。完成工作任务便返回到起点,一般小车可载一到三个个托盘。2 .悬挂式物流搬运车小车在日本有的公司将物流搬运车小车悬挂到导向的电缆上,这种方式多用于生产电子产品和半导体的无尘室中，载重范围一般在50千克到700千克。这种物流搬运车多用于搬运比

14、较轻的货物,因为它承重多为单轨。3 .牵引式物流搬运车小车牵引式物流搬运车是使用最早的一种类型,它只能用于拖动货物。一般会连接3个挂车,挂车用来装载货物。牵引式物流搬运车一般运载中等货物或者大型货物,承重和运载距离都很大。目前纺织业、机械制造业、造纸工业、塑胶工业等都在使用牵引式物流搬运车,用来运输车间内外的货物。4 .叉车式物流搬运车小车叉车式物流搬运车是根据装载货物的叉子的类型和升降高度来分成各种不同型号。叉车式物流搬运车不像别的物流搬运车，它没有复杂的移载装置，可以和其他仓储物流设备完美配合使用，根据运输货物不同的形状来采用不同的叉子比如运输圆柱形货物或大型矩形货物一般采用夹板；特殊形状

15、货物采用双叉结构。为了使物流搬运车保持稳定的运行，所以车辆必须保持低速运行。由于叉子会伸的较长，所以工作场所的面积和运输道路要比较大。1.5本论文内容安排如下第1章主要介绍了物流搬运小车国内外现状，通过查阅资料明确本次论文的研究内容。第2章主要对物流搬运小车驱动电机进行了选型和计算，还对减速器齿轮进行了计算。第3章主要就是利用So1idworks软件对各个主要零件设计和建模过程的介绍。第4章主要就是利用So1idworks软件将各个零件进行装配，最终组装出此次设计的物流搬运小车。第5章对全文的研究内容进行总结和写论文过程中学习到的东西。2物流搬运车中机械部分主要零件的选取2.1 伺服电机工作原理电脉冲信号被伺服电机以角位移或直线运动的方式呈现出来。电机的转动轴转过的角度或直线位移会跟随电脉冲信号输入的多少来变化，他们成正比关系。步进电机控制的最大特点是误差不会累积，这在开环控制系统中经常用到。步进电机系统由控制器、驱动器以及步进电机构成，三者互相配合，共同完成工作。伺服电机主要由转子和定子构成。定子主要由绕组构成，一般绕组会按规定的通电顺序工作，通电顺序又称为相序。当相序信号发出，然后定子中的绕组接收到信号后就会规律地执行通电、断电