自导引物料输送设备的设计及研究

摘要

随着科技的进步，提高劳动生产率、降低生产成本已经成为企业提升市场竞争力的关键因素。企业生产效率的提高主要体现在实现产品的生产加工、装配、搬运的自动化水平，实现生产车间物料搬运自动化对于提高生产率有积极的作用。论文的主要任务是设计一种自导引物料搬运设备，这种搬运设备可以实现车间物料的自动搬运，文章介绍了几种常见的物料搬运方式，分析了各种搬运方式的优缺点，最终确定了自动导引小车和机械手组合的方式。这种自导引物料输送设备的主要动作是小车的启停、机械手的伸缩旋转动作以及机械手爪抓取物料动作。机械手爪的设计采用了真空吸附式机械手爪，这种手爪靠产生真空来吸附所搬运的物料。 在自导引物料输送设备工作时，自导引小车根据预设的轨道运动到相应位置，然后机械手开始动作，伸缩臂伸出，伸出到位后，旋转臂就开始旋转，旋转一定角度后停止，机械手爪开始动作，产生真空吸附物料，再反转到原始位置，然后伸缩臂收缩，之后小车开始运动，将物料输送到指定的位置，然后卸下物料，完成一次物料搬运的整个过程。论文设计的自导引物料输送设备融合了自导引小车和机械手各自的优点，可以实现自动控制。主要对自导引物料输送设备的重要组成部分进行了分析计算，包括对自动导引小车、小车前后轮轴、机械手爪、机械臂等进行了设计计算。文中对主要的受力部件也进行了校核计算和模拟仿真，经过校核及仿真，证明了所设计的机械构件是完全符合工作要求的。 设计过程中，在保证工作效率的同时，尽量减小了自导引车的尺寸大小，以便于在现在企业车间有限的空间内灵活、流畅地工作。在机械手的设计中，机械手的旋转臂和伸缩臂都采用铝合金材质，这样就大大减轻了机械手的重量，从而减小了整套输送设备的重量。该自导引物料输送装置的设计大大提高了生产车间的生产效率，提高了企业的市场竞争力。

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摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2.1 国内外自导引物料输送设备的研究方向

1.2.2 国外研究现状

1.2.3 国内研究现状

1.3 存在的问题及分析

1.4 课题主要研究内容

1.5 本章小结

第2章 总体方案设计

2.1 搬运物料的分析

2.2 自动导引小车（AGV）

2.3 工业机器人

2.4 AGV与工业机器人组合应用

2.5 机械手爪的选择

2.6 自动导引车和吸附式机械手组合的综合论述

2.7 本章小结

第3章 AGV机械部分设计

3.1 AGV车体设计

3.2 AGV驱动方式的选择

3.3 直流伺服电动机的选择

3.3.1 换算到电机轴上的负荷力矩

3.3.2 换算到电机轴上的负荷惯性

3.3.3 电机的选择

3.4 联轴器的设计

3.5.1 蜗杆传动类型选择

3.5.2 蜗杆蜗轮材料选择

3.5.3 蜗杆传动的受力分析

3.5.4 中心距与传动基本尺寸

3.5.5 蜗杆蜗轮主要参数及几何尺寸

3.5.6 齿面接触疲劳强度的验算

3.5.7 齿根弯曲疲劳强度的验算

3.5.8 精度等级公差及表面粗糙度确定

3.6 轴的设计

3.6.1 前轮轴的设计

3.6.2 后轮轴的设计

3.7 滚动轴承的选择

3.7.1 前轮轴轴承

3.7.2 蜗杆轴上的轴承

3.7.3 后轮轴上的轴承

3.8 本章小结

第4章 机械手设计

4.1 机械手设计方案

4.2.1 设计技术参数

4.2.2工作原理

4.2.3 机械手伸缩臂设计

4.2.4 机械手旋转臂设计

4.3 机械手传动方式的确定

4.6 丝杠螺母传动机构

4.7 传动齿轮的设计

4.8 直流微型电动机的选择

4.8.1 驱动机械手伸缩电机的选择

4.8.2 驱动机械手转动电机的选择

4.9 本章小结

第5章 控制部分的设计

5.1 控制系统的总体方案

5.2.1 单片机AT89C51

5.2.2 无线通信模块

5.2.3 DAC1208芯片

5.2.4 伺服放大器

5.3 系统程序框图

5.3.1 整体的程序框图

5.3.2 自动导引小车程序框图

5.3.3 机械手控制程序框图

5.4 本章小结

第6章 基于Ansys软件的模拟仿真

6.1 Ansys软件简介

6.2 本课题主要仿真构件

6.3 前轴的模拟仿真

6.4 后轮轴的模拟仿真

6.5 丝杠模拟仿真

6.6 本章小结

结 论

参 考 文 献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致 谢

个人简历