買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 畢業設計說明書（論文）中文摘要 自動引導小車 ， 它集聲 、 光 、 電 、 計算機技術于一體 ， 綜合了當今科技領域先進的理論和應用技術 。廣泛應用 在柔性制造系統和自動化工廠中 ， 具有運輸效率高 、 節能 、 工作可靠 、 能實現柔性運輸等許多優點 ， 極大的提高生產自動化程度和生產效率 。 本文 在分析研究國內外 狀與發展的基礎上，設計了兩后輪獨立驅動的自動引導小車， 其主要工作內容包括 ： 小車 機械傳動 設計、 直流伺服電機的選擇、片機控制系統硬件電路 、運動學分析 、控制系統軟件設計 及圓弧插補程序。 所設計的小車能夠實現自主 運行、 運動軌跡（圓弧、直線）的控制 等功能 ，達到 了沿著設定的路線行駛。 關鍵詞 自動引導小車 單片機控制設計 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 畢業設計說明書（論文）外文摘要 GV it in a It in of It on of GV is of of of of of of of so to of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 目 錄 1 緒論 . 1 . 1 自動引導小車的分類 . 1 國內外研究現狀及發展趨勢 . 1 2 機械部分設計 . 3 設計任務 . 3 確定機械傳動方案 . 3 直流伺服電動機的選擇 . 4 聯軸器的設計 . 7 蝸桿傳動設計 . 7 軸的 設計 . 10 滾動軸承選擇計算 . 18 3 控制系統的設計 . 22 控制系統總體方案 . 22 鑒向 . 23 計數的擴展 . 24 中斷的擴展 . 25 數摸轉換器的選擇 . 27 電機驅動芯片選擇 . 29 運動學分析 . 33 控制軟件的設計 . 34 結束語 . 42 致謝 . 43 參考文獻 . 44 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 1 緒論 動引導小車簡介 即自動引導車，是一種物料搬運設備，是能在某 位置自動進行貨物的裝載，自動行走到另一位置，自動完成貨物的卸載的全自動運輸裝置。 以電池為動力源的一種自動操縱的工業車輛。裝卸搬運是物流的功能要素之一，在物流系統中發生的頻率很高，占據物流費用的重要部分。因此，運輸工具得到了很大的發展，其中 展十分迅速。 自動引導小車的分類 自動引導 小車分為有軌和無軌兩種 。 所謂有軌是指有地面或空間的機械式導向軌道。地面有軌小車結構牢固，承載力大，造價低廉，技術成熟，可靠性好，定位精度高。地面有軌小車多采用直線或環線雙向運行，廣泛應用于中小規模的箱體類工件 架有軌小車（空間導軌）相對于地面有軌小車，車間利用率高，結構緊湊，速度高，有利于把人和輸送裝置的活動范圍分開，安全性好，但承載力小。高架有軌小車較多地用于回轉體工件或刀具的輸送，以及有人工介 入 的工件安裝和產品裝配的輸送系統中。有軌小車由于需要機械式導軌，其系統的變更性、擴展性和靈活性不夠理 想。 無軌小車是一種利用微機控制的，能按照一定的程序自動沿規定的引導路徑行駛，并具有停車選擇裝置、安全保護裝置以及各種移載裝置的輸送小車 。 無軌小車 按照 引導方式和控制方法的分 為有徑引導方式和無徑引導自主導向方式。 有徑引導是指在地面上鋪設導線、磁帶或反光帶制定小車的路徑，小車通過電磁信號或光信號檢測出自己的所在位置，通過自動修正而保證沿指定路徑行駛。無徑引導自主導向方式中，地圖導向方式是在無軌小車的計算機中預存距離表（地圖），通過與測距法所得的方位信息比較，小車自動算出從某一參考點出發到目的點的行駛方向。這種引 導方式非常靈活，但精度低。 國內外研究現狀及發展趨勢 伴隨著柔性加工系統、柔性裝配系統、計算機集成制造系統、自動化立體倉庫而產生并發展起來的。日本人認為 1981 年是柔性加工系統元年，這樣計算 5至 20年。但是，其發展速度是非?？斓?。 1981年美國通買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 用公司開始使用 1985 年 有量 500 臺， 1987 年 有量 3000 臺。資料表明歐洲 40%的 于汽車工業，日本 15%的 于汽車工業，也就是說 其他行業也有廣泛的應用 1。 目前國內總體看 應用剛剛開始，相當于國外 80 年代初的水平。但從應用的行業分析，分布面非常廣闊，有汽車工業 、 飛機制造業 、 家用電器行業 、 煙草行業 、機械加工 、 倉庫 、 郵電部門等 1。這說明 一個潛在的廣闊市場。 技術的發展看，主要是從國家線路向可調整線路；從簡單車載單元控制向復雜系統計算機控制；從原始的段點定期通訊到先進的實時通訊等方向發展；從落后的現場控制到先進的遠程圖形監控；從領域的發展看，主要是從較為集 中的機械制造、加工、裝配生產線向廣泛的各行業自動化生產 、 物料搬運 、 物品倉儲 、 商品配送等行業發展。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 2 機械部分設計 設計任務 設計一臺自動引導小車 以在水平面上按照預先設定的軌跡行駛。本設計采用 而實現小車的左、右轉彎 、直走 、 倒退 、 停止功能。 其設計參數如下： 應達到的技術要求如下： 自動引導小車的長度： 50035 動引導小車的寬度： 300 71 動引導小車的行駛速度： 100mm/s 10 m/s 確定機械傳動方案 方案 一 ：采用三輪布置結構。直流伺服電動機經過減速器和差速器，通過兩半軸將動力傳遞到兩后輪。自動引導小車的轉向由轉向機構驅動前面的一個萬向輪轉向。傳動系統如圖 圖 傳動方案一 方案二：采用四輪布置 結構。自動引導小車采用兩后輪獨立驅動差速轉向，兩前輪為萬向輪的四輪結構形式。直流伺服電動機經過減速器后直接驅動后輪，當兩輪運動速度不同時，就可以實現差速轉向。傳動系統如圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 圖 傳動方案二 四輪結構與三輪結構相比較有較大的負載能力和較好的平穩性。方案一有差速器和轉向機構，故機械傳動誤差大。方案二采用兩套蝸輪 本相對于方案一較高，但它的傳動誤差小，并且轉向靈活。因此，采用 方案二作為本課題的設計方案。 直流伺服電動機的選擇 伺服電動機的主要參數是功率 (但是，選擇伺服電動機并不按功率，而是更根據下列三個指標選擇。 運動參數： 00mm/s，則車輪的轉速為 2 2 . 75 r / m 1 4 61 0 001 0 00 d 電機的轉速 選擇蝸輪 i=62 1 0 .5 r / m 62電 （ 自動引導小車的受 力分析 如圖 F F 車輪受力簡圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 小車車架自重為 P 134 80 . 0 3 20 . 30 . 5102 . 8 5 3 a b h （ 小車 的載荷為 G 3 4 3 835 （ 取坐標系 出平衡方程 由于兩前輪及兩后輪關于 ， 2 2 0 P G （ 0， 0 . 0 7 5 0 . 1 7 2 0 . 3 0 F （ 解得 F 滾動摩阻力偶矩 m M f （ a x （ 其中 滾動摩阻系數 ， 查表 5， =2 10，取 =6 牽引力 a x （ 電 機 1/ 后輪受力 圖 前輪受力 摩擦系數 牽引力 F N 重物的重力 W N 滾子直徑 D 傳遞效率 傳動裝置減速比 1/G （ 1） 求換算到電機軸上的負荷力矩（ F 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 0 70 1 0 （ 取 = W = = 2） 求換算到電機軸上的負荷慣性（ 212 1 3 42 J J （ 其中 1 3；4 （ 3） 電機的選定 根據額定轉矩和慣量匹配條件，選擇 直流 伺服電動機。 電機型 號及參數： 2260 60墨電刷 80W 1290配條件為 3 2m a x g 1 Jm a 2 5 1 （ 即 3 6 1 0 1 0 0 0 5 1 慣量 J 2g c 5 9 0 （ 其中 故電機滿足要求。 （ 4） 快移時的加速 性能 最大空載加速轉矩發生在自動引導小車攜帶工件，從靜止以階躍指令加速到伺服電機最高轉速個最大空載加速轉矩就是伺服電動機的最大輸出轉矩 0 0 5 1602m ax m a x （ 加速時間 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 T（ 其中 ， 機械時間 常數 T 聯軸器的設計 由于電動機軸直徑為 8且輸出軸削平了一部分與蝸桿軸聯接部分軸徑為 12其結構設計如圖 電機軸蝸桿軸圖 聯軸器機構圖 聯軸器采用安全聯軸器，銷釘直徑 4 8 Z（ 銷釘材料選用 45 鋼。查表 5 優質碳素結構鋼（ 99 45 調質 200b=637s=353s=17% =35% 2x 硬度 217 255 銷釘的許用切應力為 4 7 7 . 7 5 M P 7 50 . 8 )( 0 . 7 過載限制系數 查表 14 取 k= T d 選用 d=5 蝸桿傳動設計 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 選擇蝸桿的傳動類型 根據 10085用漸開線蝸桿 ( 選擇材料 蝸桿要求表面硬度和耐磨性較高，故選用材料 40輪用灰鑄鐵 用金屬模鑄造。 蝸桿傳動的受力分析如圖 示 確定作用在蝸輪上的轉矩 按 Z=1， 故 取效率 4 = 2 3 5 0 8 N . m . 7 5 0 . 70 . 0 8109 . 5 5109 . 5 5109 . 5 5 612162262 / （ 圖 蝸輪 各力的大小計算為 7221121 5 0 822 2 221 d 020t 620t 0221 按齒根彎曲疲勞強度進行設計 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 根據 漸 開 線 蝸桿傳動的設計準則，按齒根彎曲疲勞強度進行設計。蝸輪輪齒因彎曲強度不足而失效的情況，多數發生在蝸輪齒數較多或 漸 開 線 傳動中。 彎曲疲勞強度條件設計的公式為 4 2 21221 . 5 3 d Y （ 確定載荷系數 K4 由于工作載荷較穩定， 故取 0載荷分布不均系數 1，由表 11選取使用系數 于轉速不高，沖擊不大，可取動載系數 1 . 1 5 1 1 . 1 1 . 2 6 5 K K （ 由表 11得，蝸輪的基本許用彎曲應力 F=48 假設 2 62z 31048 ，蝸輪的當量齒數 22 33 62 6 2 . 2 9c o s c o s 3 1 0 V 48 （ 根據2 0x ，2 ，從圖 11中可查得齒形系數2 螺旋角系數 3 1 01 1 0 . 9 7 7 3140 Y 48 140?（ 312 1得 中心距 a=50 模數 m= 分度圓直徑 d 312 35mm 蝸桿 頭數 11z 直徑系數 分度圓導程角 =31138 蝸輪齒數2 62z 變位系數2 蝸桿與蝸輪的主要參數與幾何尺寸 (1) 蝸桿 軸向齒距 （ 齒頂圓直徑 a（ 齒根圓直徑 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 211 f （ 蝸桿軸向齒厚 mS a （ (2) 蝸輪 傳動比 2162 621zi z （ 蝸輪分度圓直徑 （ 蝸輪喉圓直徑 2 222 ）（a （ 蝸輪齒根圓直徑 2 222 f （ 蝸輪咽喉母圓半徑 2 ag 精度等級公差和表面粗糙度的確定 考慮到所設計的自動引導小車屬于精密傳動，從 10089柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 6級精度，側隙種類為 d,標注為 6d, 10089 熱平衡核 算 由于該蝸輪 開線 傳動，蝸輪 無須熱平衡計算。 軸的設計 前輪軸的設計（ 結構如圖 前輪軸只承受彎矩而不承受扭矩，故屬于心軸。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 圖 前輪軸結構 （ 1） 求作用在軸上的力 自動引導小車的前輪受力，受力如圖 2 （ 2） 軸的結構設計 （ a） 擬定軸上零件的裝配方案 裝配方案是：左輪輻板、右輪輻板、螺母、套筒、滾動軸承、軸用彈性擋圈依次從軸的右端向左安裝，左端只安裝滾動軸承和軸用彈性擋圈。這樣就對各軸段的粗細順序作了初步安排。 （ b） 根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 初步選擇滾動軸承。自動引導小車前輪軸只受彎矩的作用，主要承受 徑向力而軸向力較小，故選用單列深溝球軸承。由軸承產品目錄中初步選取單列深溝球軸承 6004，其尺寸為 dDT=2022故 d =d =d =20 右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。由手冊上查得 6004 型軸承的定位軸肩高度 h=此取 d =25 取安裝左、右輪輻處的軸段 的直徑 d =30輻的左端采用軸肩定位，右端用螺母夾緊輪輻。已知輪輻的寬度為 34了使螺母端面可靠地壓緊左右輪輻，此軸段應略短于輪輻的寬度，故取 l =32右輪輻的左段采用軸肩定位， ，取 h=3軸環處的直徑 d =36環寬度 b取 l =5 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 軸用彈性擋圈為標準件。選用型號為 0，其尺寸為 0 d=d =19l =l =l = 其余尺寸根據前輪軸上關于左右輪輻結合面基本對稱可任意確定尺寸，確定了軸上的各段直徑和長度如圖 （ c） 軸上零件的周向定位 左右輪輻與軸的周向定位采用平鍵聯接。按 d 由手冊查得平鍵截面bh=8B/T 1095 鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 28準鍵長見 1096同時為了保證左右輪輻與軸配合有良好的對中性，故選擇左右輪輻與軸的配合為 H7/動軸承與軸的周向定位是借過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 （ d） 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 145 ，各軸肩處的圓角半徑為 （ 3） 求軸上的載荷 首先根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖。根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖 前輪軸的載荷分析圖 7 （ 4） 按彎曲應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面強度。最大負彎矩在截面 C上， 對截面 公式 4 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 1W（ 由表 15得， 45鋼 調質 由表 15得， 32323 8 8302 )430(4832 (32 d （ 1M P 安全。 后輪軸的設計 后輪軸在工作中既承受彎矩又承受扭矩，故屬于轉軸。 圖 后輪軸結構 （ 1） 求后輪軸上的功率2P、轉速2蝸桿傳動的效率 = （ r/ T （ 2） 作用在蝸輪上的力 （ 3） 初步確定軸的最小直徑 先按式（ 15初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調質處理。根買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 據表 15，取0A=115，于是得 3220m i n 后輪軸的最小直徑是安裝輪輻處軸的直徑 d。由于輪輻與軸采用鍵聯結，故 d=26 （ 4） 軸的結構設計 （ a） 擬 定軸上零件的裝配方案 裝配方案是：蝸輪、套筒、深溝球軸承、軸用彈性擋圈依次從軸的左端向右安裝；右端安裝深溝球軸承、透蓋、內輪輻、軸端擋圈從右端向左安裝。 （ b） 根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列深溝球軸承。單列深溝球軸承 6206，其尺寸為 dDT=3026故 d =d =d =30 右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。由手冊上查得 6206 型軸承的定位軸肩高度 h=3此，取 d =36 軸用彈性擋圈為 標準件。選用型號為 0,其尺寸為 0 d=l = 取安裝輪輻處的軸段 的直徑 d =26輻的寬度為 27了使軸端擋圈可靠地壓緊輪輻，此軸段應略短于輪輻的寬度，故取 26l 。 其余尺寸根據零件的結構可任意選取。確定了軸上的各段直徑和長度如圖 （ c） 軸上零件的周向定位 蝸輪與軸的周向定位采用平鍵聯接。按 d由手冊查得平鍵截面 b h=8槽長為 25輻與軸的配合為 H8/ （ d） 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 145 ，各軸肩處的圓角半徑為 1R 。 （ 5） 求軸上的載荷 后輪軸上的受力分析 2= 1文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 (a) 在水平面上后輪軸的受力簡圖為 由靜力平衡方程求出支座 A、 21 4 0H A H 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 圖 后輪軸的載荷分析圖 (b) 在垂直面上后輪軸的受力簡圖 由靜力平衡方程求出支座 A、 222 （ 0 2 1 2 1 1 32 2 0r a N M F L F L L（ 12 2 1 311 22N V r L M F L =， 1 2 2 0N V N V F F （ 1 2 2N V r N F F 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 = 中，將截面左邊外力向截面簡化，得 1111 0)( V 10 (在 中，同樣將截面左邊外力向截面簡化，得 2 1 2 2 r aM x F x F x M 0 x (= 中，同樣將截面右邊外力向截面簡化，得 3 3 x F x 1x(0V A V 5 8 8 3 6 7 、 B、 C、 0 2221 左( 2222 右 ( 6 4 0 6 M 后輪軸上的轉矩 （ 6） 按彎扭合 成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面即危險截面 由式（ 154得 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 M P 35 0 3)( 22222 (其中， 為折合系數，取 = W 為軸的抗彎截面系數，由 表 15得 3323 8 8302 )430(4832 (32 d 選定軸的材料為 45 鋼，調質處理，由表 15查得 60 因此1，故安全。 滾動軸承選擇計算 前輪軸上的軸承 要求壽命 2500h ，轉速 r / m i 010001000 d ，軸向力 0 。 （ 1） 由上述條件試選軸承 試選 6004型軸承，查表 16 C r/n （ 2） 按額定動載荷計算 由式 4 61060 ( 對球軸承 =3， P r a P rP f X F Y F f F ( 查表 13 自 動引導小車 代入得 P 8 0 6 C 故 6004 型軸承能滿足要求。 （ 3） 按額定靜載荷校核 由式 0 0 0C S P(買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 查表 13，選取0S=2 代入上式， 2 0000 滿足要求。 蝸桿軸上的軸承 要求壽命 速 r/n ，軸承的徑向載荷 作用在軸上的軸向載荷 （ 1） 由上述條件試選軸承 選 30203 型軸承，查表 5 C r/n （脂潤滑） 圖 蝸桿軸上的軸承受力 （ 2） 按額定動 載荷計算 21 r(12 FS a 921 SF a P r aP f X F Y F 查表 15， . 7 8 9 0 . 3 ， ， 9 0) P . 2 9 4 0 . 3 ， 1X ， 0Y 222 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 由式 15 2 5 66010 103 3 310 2 5 0 1 9 01060 310 6310 611 010 2 5 0 1 21060 310 6310 621 12小于 （ 3） 按額定靜載荷校核 由表 15 10 5 0 0 0C S P查表 15，取0 110115 . 7 8 9 0 . 52 2 1 220110 . 2 9 4 0 . 52 2 1 0202 2小于 C，滿足要求。 （ 4） 極限轉速校核 由式 2 f f n( 1 ，由圖