减震结构作为AGV的重要组成部分之一,其结构形式繁多。以下列举一些AGV常见的减震结构形式,并对其特性和适用范围进行简单的分析,希望能够为相关从业的用户提供参考。
1.常见的减震结构(弹簧减震)
减震结 构类型 | 适应 性 | 空间 占用 | 受力示意图(※) | 优点 | 缺点 | 适用 范围 |
铰接 摆动式 | 优 | 中等 | 提供更大的地面附着力,减震适应性优良 | 存在双向受力差异性,在受阻的方向驱动轮受扭,需要验算其结构强度 | 大载重,空间较充足的轮系布局 | |
垂直 导柱式 | 中等 | 小 | 占用空间小,结构简易且适应性较好 | 导柱容易因受扭而卡滞,应当要有润滑以及抗扭措施 | 轻中载,空间要求较高的轮系布局 | |
剪叉式 | 差 | 较大 | 更易于与差速转向模块相结合 | 占用体积大,结构导致减震性较差 | 具备减震以及相对车体旋转功能的差速驱动布局 | |
摆动桥式 | 大 | 大 | 非特殊环境无需减震弹簧,多桥组合的适应性较好 | 多轮系布局须多桥组合的结构才能适应不平路面 | 多轮系且高度空间充足的轮系布局 | |
四边形式 | 中等 | 中等 | 提供更大的地面贴紧力,减震适应性较好。可消除铰接摆动式结构驱动轮受扭问题 | 结构复杂,空间占用比铰接摆动式大一些 | 载重空间较充足的轮系布局 |
※详细结构不同受力和计算有所不同,实际设计时可以参考以上结构和受力做适当调整。
2.AGV减震结构设计的注意事项及参数校核
由于路面的不同减震结构弹簧的长度会有伸长或缩短的变化,导致驱动轮和地面压力变化的变化。当弹簧伸长时可能会由于驱动轮和地面压力不足而导致驱动轮打滑或悬空,使AGV无法正常行驶。当弹簧过度压缩时也有可能会因为驱动轮支撑力过大使辅助轮脱离地面的情况出现。选择恰当的弹簧及恰当的弹簧预压力不但可以避免以上问题的出现,还可以吸收由于路面的颠簸而引起的冲击力,使AGV运行更加平稳的同时还可以延长AGV的使用寿命。下面我们就针对不同的路面情况进行举例计算,设计的时候可以根据各自的需要进行参考。
2.1 AGV计算参考参数设定
参数定义 | 代表符号 | 单位 | 备注 | |
① | 减震弹簧外凸量 | σ | mm | 预设值 |
② | 弹簧的安装预压量 | Δ | mm | 预设值 |
③ | 路面的起伏不平度 | ±δ | mm | 预设值 |
④ | 弹簧数量 | n | Pcs | 已知值 |
⑤ | 弹簧弹性系数 | k | N/mm | 常数 |
⑥ | 驱动轮与地面的静摩擦系数 | μ1 | - | 常数 |
⑦ | 驱动轮个数 | nq | - | 常数 |
⑧ | 单个驱动轮的额定负载 | Fmax1 | N | 预设值 |
⑨ | 单个辅助轮的额定负载 | Fmax2 | N | 预设值 |
⑩ | AGV车自重 | G1 | kg | 设计值 |
⑪ | AGV车载重量 | G2 | kg | 设计值 |
⑫ | AGV最大工作重量 | G=G1+G2 | kg | 设计值 |
⑬ | AGV运行需要牵引力 | Fq=Gμ1 | N | 设计值 |
⑭ | 辅助轮的有效承载轮数量 | M | 个 | 设计值 |
2.2 AGV在不同路面情况下的计算
2.2.1 AGV在水平路面运行时
AGV在自由状态下驱动轮的位置设定需要比辅助轮突出一些,这样在水平路面行驶时,驱动轮和地面可处于紧密贴合状态,保证驱动轮为AGV提供稳定的驱动力。
力的定义 | 代表符号 | 计算公式 | 单位 | |
⑮ | 水平路面驱动轮与地面的作用力 | FN1 | (Δ+σ)·nk | N |
⑯ | 水平路面上单辅助轮的支承力 | FN2 | ((G1+G2)g-FN1) | N |
⑰ | 水平路面上驱动轮附着力 | Ff | FN1·μ1 | N |
2.2.2 AGV在通过凹坑障碍时
当路面有凹坑的时候弹簧会伸长,驱动轮和地面间压力会变小、甚至出现驱动轮悬空。为保证驱动轮和地面的有效接触,地面有凹坑的情况下设计时必须考虑由于弹簧伸长导致驱动轮与地面压紧力不足的现象。通常通过限制弹簧最大伸长量来避免这种情况。
力的定义 | 代表符号 | 计算公式 | 单位 | |
⑱ | 凹坑路面驱动轮与地面的作用力 | FN1 | (Δ+σ-δ)·nk | N |
⑲ | 凹坑路面上单辅助轮的支承力 | FN2 | ((G1+G2)g-FN1) | N |
⑳ | 凹坑路面上驱动轮附着力 | Ff | FN1·μ1 | N |
2.2.3 AGV在通过凸起障碍时
当路面有凸起时弹簧会继续压缩,导致驱动轮的支撑增大,甚至超过驱动轮额定负载。故对因路面状况而造成的额外压缩量(路面最大凸起高度)、以及弹簧的安装预压长度等,都应该提前进行综合考量。
力的定义 | 代表符号 | 计算公式 | 单位 | |
㉑ | 凹坑路面驱动轮与地面作用力 | FN1 | (Δ+σ+δ)·nk | N |
㉒ | 凹坑路面上单辅助轮的支承力 | FN2 | ((G1+G2)g-FN1) | N |
㉓ | 凹坑路面上驱动轮附着力 | Ff | FN1·μ1 | N |
总之,减震结构的设计不但要选择适当的构造,适合的弹簧,对弹簧预压长度和路面最大起伏值的考虑也很重要。在实际设计过程中可以参考以上内容按照各自的情况随机应变。另外,为了方便大家进行减震结构的设计校核,米思米制作了简单的自动计算校核工具https://techinfo.misumi.com.cn/tools/caculation/41/,供用户使用。