车间用电动小车结构设计.docx
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1、目 录中文摘要1英文摘要21 绪论 3 1.1 概述3 1.2 国外研究状况3 1.3 国内研究状况4 1.4 研究背景和意义5 1.5 本章小结82 车间通道小车的设计 8 2.1 常用电动小车的结构组成8 2.2 狭窄通道车间小车的设计9 2.3 结构创新11 2.4 各种小车结构优缺点的比较12 2.5 本章小节133 AGV小车的设计13 3.1 AGV小车的结构组成 13 3.2 AGV小车的设计要求 15 3.3 方案确定15 3.4 直流伺服电动机的选择16 3.5 联轴器的设计18 3.6 蜗杆传动设计19 3.6.1 选择蜗杆的传动类型193.6.2 选择材料193.6.3
2、蜗杆传动的受力分析203.6.4 按齿根弯曲疲劳强度进行设计203.6.5 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸213.6.6 精度等级公差和表面粗糙度的确定223.6.7 热平衡核算22 3.7 轴的设计22 3.7.1 前轮轴的设计22 3.7.2 后轮轴的设计25 3.8 AGV控制系统的设计 303.8.1 控制系统总体方案30 3.8.2 ART1010的主要元件 313.8.3 SW1为板基地址选择拨码开关 313.8.4 关于40芯插头CN1的管脚定义 323.8.5 寄存器地址分配表33 3.9 本章小结34结论34致谢34参考文献351车间用电动小车结构设计摘要:目前,车间通道两侧
3、的机器故障检测与排除、生产线上的物料更换;各车间之间的物料运送主要是靠人工完成,不仅工作效率低下,而且工人的安全得不到保障,不利于车间的流程化生产。针对这种情况,本课题的主要任务是设计出能够满足车间要求的车间电动小车,参考市面上已有的电动小车设计出能够在狭窄的车间通道灵活行走的电动小车,根据人机工程学的原理对已有的小车进行结构创新,使工人能长时间地在车上对车间通道两侧的机器进行操作。除了通道小车,还完成了AGV小车的结构设计,该小车主要承担的是车间之间物料的运送,使生产线之间的衔接更为融洽。最终完成的工作是对设计的小车进行了Solidworks的三维建模,完成了小车的CAD装配体图,零件图。车
4、间通道小车的运用可以减轻工人的劳动强度,提高车间的工作效率。AGV小车的运用不仅减少了工人劳动量,并且由于AGV的运送具有数字化的特征,利于车间的数据统计,减少库存,提高车间的流动资金,提升企业的竞争力。关键词:车间小车,AGV,控制器,行走方案,人机工程学Abstract:Nowadays,many works such as: testing and removing machine stoppage on both sides of aisle, replacing materials on the production line and transportation of suppli
5、es among all workshops are finished mostly by manual work, which have low efficiency. Whats more, this kind of working method brings threat to workers safety, which will go against streamline production.In allusion to this instance, the task of this paper is to design an electric vehicle which can s
6、atisfy the need of the factory. The new electric vehicle should be flexible enough to run in the narrow aisle refer to the electric models sold in the market. According to the Man-Machine Engineering, some structure innovation should be operated to the existing electric vehicles in order to provide
7、longer time for the workers to operate machines on both sides of aisle on the vehicle. Besides the designing of electric vehicle, the paper has made structure design of AGV which is responsible for transformation of supplies among all workshops and makes more convenience of production line joint. At
8、 last, the paper has finished Solidworks 3-D modal, CAD Assembly Drawing Views and detail drawing of the electric vehicle.The electric vehicle used in the narrow aisle can lighten workers working strength and improve working efficiency. The use of AGV can reduce working tasks and it helps do data st
9、atistics, reduce inventories, improve circulating capital and improve enterprise competition power for its digital features.Keywords:workshop car,the AGV,controller,walking program,man-machine engineering.1 绪论1.1 概述 本文介绍了车间电动小车在国内外的发展现状和应用情况,在此基础上,结合毕业设计的课题要求,设计了不同类型的车间小车以满足车间不同的需求。其研究内容主要包括以下几个方面:
10、1.针对功能一,在市场上已有的电动小车、电动轮椅、segway电动小车的基础上进行改进,使得最终设计出来的电动小车能够在狭窄的车间通道灵活行走,工人能够在小车上对生产线上的设备进行进行监测,及时地发现故障并且排除故障,能够在小车上完成上下料工作。同时设计改进的小车应当符合人机工程学的原理,这样使得人能够长时间的在小车上连续工作。 2.针对功能二,设计了一款简易的AGV小车,该小车能够在没有人操作的情况下自动完成导向行驶,能够在指定的位置自动停止并完成物料的移交,能够自动到指定的位置完成电池的充电。简要介绍了AGV车体机械结构的设计,并根据小车的驱动方式和工作要求,对底盘、电机、蓄电池等进行了设
11、计和选型。根据AGV系统的控制和工艺要求,确定了控制系统的总体框架结构。对AGV小车的重要零部件进行了设计计算。 3.在总结全文的基础上,对车间电动小车的设计和研究提出了展望。1.2 国外研究状况 世界上第一台AGV是美国Basrrett电子公司于20世纪50年代开发成功的,它是一种牵引式小车系统。小车中有一个真空管组成的控制器,小车跟随一条钢丝索导引的路径行驶。 60年代和70年代初,除Basrrett公司以外,Webb和Clark公司在AGV市场中也占有相当的份额。在这个时期,欧洲的AGV技术发展较快,这是由于欧洲公司已经对托盘的尺寸与结构进行了标准化,统一尺寸的托盆促进了AGV的发展。欧
12、洲的主要制造厂家有Schindler-Digitron, Wogner HJC, ACS, BT. CFC, FATA, Saxby, Denford和Blecbert等。70年代中,欧洲约装备了520个AGV系统,共有4800台小车,1985年发展到一万台左右,为美、欧、日之首。在机械制造行业的应用为:汽车工业(57%),柔性制造系统FMS(8%)和柔性装配系统FAS(4%)。 欧洲的AGV技术于80年代初,通过在美国的欧洲公司以许可证与合资经营的方式转移到美国。芝加哥的Keebler分发中心从欧洲引进直接由计算机控制的AGV 1981年John公司将AGV连接到AS/RS,以提供在制造过程
13、中物料自动输送和跟踪。1984年,通用汽车公司便成为AGV的最大用户,1986年已达1407台(包括牵引式小车、叉式小车和单元装载小车),1987年又新增加1662台。美国各公司在欧洲技术的基础上将AGV发展到更为先进的水平。他们采用更先进的计算机控制系统(可联网于FMS或CIMS),运输量更大,移载时问更短,具有在线充电功能,以便24小时运行,小车和控制器可靠性更高。此时美国的AGV生产厂商从23家(1983年)骤增至74家(1985年)。日本的第一家AGV工厂于1966年由一家运输设备供应厂与美国的Webb公司合资开设。到1988年,日本AGV制造厂已达20多家,如大福、Fanuc公司、M
14、urata(村田)公司等。到1986年,日本己累计安装了2312个AGV系统,拥有5032台AGV。1.3 国内研究状况 国内自主研发方面:六十年代开始研究。1976年,北京起重运输机械研究所研制的ZDB-1型自动搬运车是最早的实用型AGV。1988年,原邮电部北京邮政科学技术研究所等单位研制了邮政枢纽AGV。1991年,中科院沈阳自动化所与新松机器人自动化股份有限公司为沈阳金杯汽车公司总装线上设计的九台自动装配系统,并于1996年获得国家科学技术进步三等奖,是当时国内较先进的使用型AGV。1992年,天津理工学院研制了核电站用光学导引AGV。1998年昆明船舶设备公司在红河卷烟厂研究多模式激
15、光导引无人自动车22辆,红河项目于2002年获国家科学技术进步二等奖。同期天津师范大学、吉林大学、吉大易飞、北京军区后勤部、北京机科发展公司、北京易亨集团等也进行了试验研究。 在引进国外技术与产品方面:1980年,上海石化总厂为涤纶长丝作业从日本大福公司引进国内第一套AGVS。九十年代初,华宝空调装配线上使用了日本进口的电磁导引AGV。996年,玉溪卷烟厂首家在烟草行业引进三星的52台AGV,这是国内企业中使用数量最多的AGV系统。河北承德输送机械厂合资引进美国WEBB公司AGV技术。天津理工学院研制的TIT-1全方位视觉引导自动车,属国家863高科技项目,已通过鉴定,达到八十年代末国际先进水
16、平。九十年代中期,昆船公司在引进国外最先进AGV技术的基础上,先后承担了数十个AGV系统的设计、安装;其水平代表了目前国内的最高水平。昆明船舶设备公司研制的各种导引形式的AGV系统已经广泛应用于烟草行业,汽车行业,造币行业等。目前全国AGVS不超过60套,AGV不超过400台。其中烟草行业应用最多,已有20家采用了AGV,绝大部分采用激光导引技术。以中科院沈阳自动化所为金杯汽车公司设计的AGV系统为例进行说明,中国科学院沈阳分院成功开发的自动导引车(AGV)和自动导引车系统(AGVS)主要用于汽车等生产线,实现动态装配,可提高装配线的自动化水平。在中国汽车生产总装线上首次使用具有自主版权的AG
17、V产品和系统。沈阳金杯客车制造有限公司总装车间有9台AGV构成的发动机、后桥、油箱装配副环线,已经投入生产运行两年。该AGV具有自动动态跟踪、提升、定位、装配功能,已达国际先进水平。且获得多项专利,如双举升载人自动装配导引车、双倍行程举升装置等。运用该产品及系统技术可大大提高总装生产线动态装配的自动化程度,减少设备投资及提高生产效率。以金杯客车制造有限公司的9台AGV应用工程为例,据估算,一台AGV国产价格要比进口的便宜20万元人民币,应用工程系统的设计调试技术费的差额更大。1.4 研究背景和意义 图1.1 通道小车工作环境 目前,我国机械化的车间生产线普遍地指定工人来回地巡视,发现生产线上机
18、器的故障并且及时地排除故障,或者在生产线上换料。一个工人往往同时照看几条生产线,常常在各生产线之间来回地穿梭。这使得工人的劳动强度较大,更为重要的是各条生产线之间的衔接不是特别融洽。这种情况在国内大中型企业中也比较常见,这些企业往往是不同流水线的生产设备比较先进,生产效率也比较高,但是生产线的衔接往往出现滞后的情况,不能使得各生产线同步同时生产,往往是上条生产线的半成品积压一定的数量,这样不仅占据工厂的生产空间,更占据了工厂的流动资金。为了使工人摆脱繁重的劳动,提高车间的生产效率,降低生产成本,使给条生产线的生产更为融洽,减少货物和资金的积压,提高企业的竞争力,车间用的电动小车应运而生。 从上
19、述图片可以看出,狭窄的车间通道两侧布满了缠绕丝线的机械设备,车间的工人需要来回地在车间通道行走,发现通道两侧的机器故障,列如,缠绕的丝线断了,需要人工去将线头接上,使得机器能够将丝线均匀地缠绕在线筒上。或者,绕线的机器发生故障停止绕线,这时需要人工去排除障碍。这样要求工人不停地在车间通道来回巡视,劳动强度较大。针对这种情况,本设计对市场上已有的小车进行了引进、改进,并在此基础上结合人机工程学的原理设计出一款适合工人长期坐在上面对生产线两侧的机器进行操作的小车。图1.2 AGV小车工作环境 在车间生产过程中还常常遇到另外一种情况,即需要将积压的物品运送到指定的位置,目前国内对积压物品的运送大多采
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