前言

對(duì)于所有運(yùn)動(dòng)的車(chē)輛結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，減震系統(tǒng)是非常重要的機(jī)構(gòu)。從低端的二八大杠自行車(chē)，到轎車(chē)卡車(chē)，再到特種車(chē)輛，都少不了減震系統(tǒng)。

減震系統(tǒng)的主要作用一是保證動(dòng)力模組和地面的摩擦力，以便提供充足的動(dòng)力。二是減輕因地面不平時(shí)、過(guò)溝過(guò)坎時(shí)、地面突然出現(xiàn)高低落差對(duì)車(chē)體和貨物的沖擊，保護(hù)車(chē)體和貨物。

對(duì)于AGV車(chē)來(lái)說(shuō)，即使沒(méi)有減震，也可以跑起來(lái)，但是對(duì)地面平整度要求很高，而且驅(qū)動(dòng)的電機(jī)功率也要足夠大。實(shí)際情況設(shè)計(jì)了減震的AGV車(chē)要比沒(méi)有減震的AGV車(chē)運(yùn)行狀態(tài)要好，要穩(wěn)定。

在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，我們經(jīng)常遇到AGV車(chē)驅(qū)動(dòng)輪打滑的情況，有的是因?yàn)闆](méi)有設(shè)計(jì)減震，有的設(shè)計(jì)了減震卻仍然出現(xiàn)打滑的情況，在這里我們針對(duì)這些情況做一個(gè)分析介紹。

AGV車(chē)驅(qū)動(dòng)輪打滑主要原因如下：

1. 懸掛減震方面的問(wèn)題
2. 輪子材質(zhì)與路面的問(wèn)題
3. 電機(jī)功率小的問(wèn)題
4. 負(fù)載分布不均的問(wèn)題

一 懸掛減震方面的問(wèn)題

對(duì)于AGV車(chē)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)減震懸掛的情況比較多，我們重點(diǎn)討論帶減震的情況進(jìn)行分析。

AGV減震的設(shè)計(jì)原則：

1. 減震機(jī)構(gòu)主要作用是保證動(dòng)力模組和地面的摩擦力，以便提供較大的動(dòng)力，保證輪子不打滑。

2. 減震機(jī)構(gòu)可以減輕地面不平時(shí)、過(guò)溝過(guò)坎時(shí)、地面突然出現(xiàn)高低落差時(shí)、裝載貨物時(shí)，

輪胎承受的沖擊力，以免損壞齒輪和包膠輪。

3. 減震機(jī)構(gòu)可以減輕貨物在 AGV 運(yùn)行顛簸時(shí)受到的沖擊。

4. 減震機(jī)構(gòu)應(yīng)該盡量考慮在載貨和空載時(shí) AGV 車(chē)體本身上下浮動(dòng)范圍，越小越好。如果落差太大可能導(dǎo)致平行貨物對(duì)接失敗，裝載失敗等

減震的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)：

1. 杠桿式
2. 鉸鏈擺動(dòng)式
3. 直導(dǎo)柱式
4. 四連桿式
5. 舵輪端減震

下面分別詳細(xì)介紹常見(jiàn)的減震結(jié)構(gòu)

杠桿式

結(jié)構(gòu)如圖所示：

杠桿式特點(diǎn)及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

(1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低，體積小，重量輕，車(chē)體本體配重小，基本免維護(hù)。

(2) 減震主體在 AGV 車(chē)體。

(3) 適用路面條件好，起伏落差不大場(chǎng)景。

(4) 缺點(diǎn)是載重量受限動(dòng)力模組本身的承載限制，最大載荷理論上不超過(guò)動(dòng)力機(jī)構(gòu)最大承載的 4 倍，.實(shí)際使用時(shí)要考慮到設(shè)備沖擊和負(fù)載偏載，需要預(yù)留一定的安全余量。運(yùn)動(dòng)時(shí)舵輪承受沖擊力大。

(5) 設(shè)計(jì)注意：杠桿和車(chē)體連接部分承載部要可靠，回差間隙要小，避免運(yùn)動(dòng)時(shí)晃動(dòng)?？梢栽诟軛U兩頭加小型彈簧，增加一定阻尼，可以加速杠桿回零響應(yīng)速度和防止維修吊起時(shí)，杠桿不受約束的情況下上下晃動(dòng)，撞擊產(chǎn)生意外破壞和傷害。

杠桿式減震機(jī)構(gòu)工作原理：

杠桿原理杠桿?分費(fèi)?杠桿、省?杠桿和等臂杠桿，杠桿原理也稱為“杠桿平衡條件”。要使杠桿平衡，作?在杠桿上的兩個(gè)?矩（?與?臂的乘積）??必須相等。即：動(dòng)?×動(dòng)?臂=阻?×阻?臂，?代數(shù)式表?為 F1·L1=F2·L2。式中，F(xiàn)1 表?動(dòng)?，L1 表?動(dòng)?臂，F(xiàn)2 表?阻?，L2 表?阻?臂。從上式可看出，要使杠桿達(dá)到平衡，動(dòng)?臂是阻?臂的?倍，阻?就是動(dòng)?的?倍。

鉸鏈擺動(dòng)式

結(jié)構(gòu)如圖所示：

受力原理圖：F1*L=L1*F2

鉸鏈擺動(dòng)式減震機(jī)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

(1) 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低，高度低，水平占地面積大，重量輕，AGV 車(chē)體可設(shè)計(jì)載荷大，壓力可調(diào)整，車(chē)體本體配重大，基本免維護(hù)。

(2) 減震主體在 AGV 車(chē)體或者舵輪上。

(3) 適合路面條件好，起伏落差較小場(chǎng)景。

(4) 缺點(diǎn)：舵輪上下浮動(dòng)時(shí)，舵輪沿鉸鏈為圓心旋轉(zhuǎn)，舵輪觸地點(diǎn)相對(duì)安裝垂直中心偏移，布局位置微變，影響控制計(jì)算。車(chē)體本體需要較大配重，以便空載時(shí)將減震彈簧壓制至適合位置，萬(wàn)向輪輕微觸地。壓力浮動(dòng)變化較大，在舵輪下沉?xí)r，壓力損失較大，容易導(dǎo)致舵輪摩擦力急劇減少，導(dǎo)致舵輪打滑。鉸鏈?zhǔn)軅?cè)向力時(shí)，容易變形，導(dǎo)致晃動(dòng)加劇，尤其是 AGV 平移時(shí)。

(5) 設(shè)計(jì)注意，鉸鏈結(jié)構(gòu)在側(cè)向運(yùn)行時(shí)，鉸鏈?zhǔn)茌^大的軸向力，會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致鉸鏈變形，晃動(dòng)明顯。鉸鏈選用時(shí)，材料變形量要小，表面硬度要大，要耐磨，同時(shí)直線軸承也要選耐磨產(chǎn)品。

6）減震彈簧在選擇時(shí)，勁度系數(shù)選的要合適，并且做成行程可調(diào)，加防脫調(diào)節(jié)螺栓。選擇的原則是，空載時(shí)在車(chē)體自重的情況下，萬(wàn)向腳輪能剛接觸到地面，重量大部分都?jí)狠d在舵輪上，重載時(shí)，舵輪壓力產(chǎn)生的摩擦力 F 大于 AGV 運(yùn)行時(shí)的阻力 F1. 彈簧選擇時(shí)，建議可以選一些行程大，彈簧胡克系數(shù)較小，在車(chē)體在平地時(shí)，彈簧有較大的預(yù)壓行程 X，這樣在路面起伏時(shí)，X 變化較大時(shí)，彈簧產(chǎn)生的正壓力 F 變化小，在舵輪下沉?xí)r，舵輪摩擦力損失較小，在舵輪上浮時(shí)，舵輪所受正壓力不會(huì)增加太多，避免超過(guò)舵輪最大垂直載荷

垂直導(dǎo)柱式

結(jié)構(gòu)如圖所示：

導(dǎo)柱減震機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)于車(chē)體之上

導(dǎo)柱減震機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)于舵輪端

垂直導(dǎo)柱減震機(jī)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

(1) 結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，可靠性高低主要取決于設(shè)計(jì)合理性和加工裝配工藝。成本高，水平面積小，高度高，重量適中，AGV 車(chē)體可設(shè)計(jì)載荷大，壓力可調(diào)整，車(chē)體本體配重大，需要定期維護(hù)清理和加潤(rùn)滑劑。

(2) 減震主體在 AGV 車(chē)體或者舵輪上。

(3) 適合路面條件不好，起伏落差較大場(chǎng)景。

(4) 缺點(diǎn)是成本高，車(chē)體本體需要較大配重，空載時(shí)將減震彈簧壓制至適合位置，萬(wàn)向輪輕觸地。壓力浮動(dòng)變化較大，在舵輪下沉?xí)r，壓力損失較大，容易導(dǎo)致舵輪摩擦力急劇減少，導(dǎo)致舵輪打滑。導(dǎo)向柱受側(cè)向力時(shí)，容易變形，導(dǎo)致上下卡頓，失去減震作用。

(6) 設(shè)計(jì)注意：垂直導(dǎo)柱住數(shù)量不易過(guò)多，由于 AGV 車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)向柱受較大的徑向力，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)向柱變形，卡頓，導(dǎo)向柱越多，卡頓現(xiàn)象越明顯。

導(dǎo)向柱要做的較為粗壯，材料變形量要小，表面硬度要大，要耐磨，同時(shí)直線軸承也要選耐磨產(chǎn)品。

減震彈簧在選擇時(shí)，勁度系數(shù)選的要合適減震彈簧在選擇時(shí)，勁度系數(shù)選的要合適，并且做成行程可調(diào)，加防脫調(diào)節(jié)螺栓。選擇原則是，空載時(shí)在車(chē)體自重的情況下，萬(wàn)向腳輪能剛接觸到地面，重量大部分都?jí)狠d在舵輪上，重載時(shí)，舵輪壓力產(chǎn)生的摩擦力 F 大于 AGV 運(yùn)行時(shí)的阻力 F1. 彈簧選擇時(shí)，建議可以選一些行程大，彈簧勁度系數(shù)較小，車(chē)體在平地時(shí)，彈簧有較大的預(yù)壓行程 X，這樣在路面起伏時(shí)，X 變化較大時(shí)，彈簧產(chǎn)生的正壓力 F 變化小，在舵輪下沉?xí)r，舵輪摩擦力損失較小，在舵輪上浮時(shí)，舵輪所受正壓力不會(huì)增加太多，避免超過(guò)舵輪最大垂直載荷。

設(shè)計(jì)工作原理：可以做如下假設(shè)，驅(qū)動(dòng)輪正壓力完全由減震彈簧提供（前提車(chē)體要做配重），車(chē)體總重全部分?jǐn)傆谳o助腳輪，按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)值驅(qū)動(dòng)輪不打滑的條件是正壓力不小0.3-0.5的驅(qū)動(dòng)輪額定載荷，計(jì)算之后要保證車(chē)子加了負(fù)載后彈簧還有一定的壓縮行程。

四連桿式

結(jié)構(gòu)如圖所示：

四連桿式減震特點(diǎn)及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

(1) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性高，成本高，高度適中，AGV 車(chē)體可設(shè)計(jì)載荷大適用于大載荷車(chē)體，壓力可調(diào)整，車(chē)體本體配重大，

(2) 減震主體在 AGV 車(chē)體

(3) 提供更大的地面貼緊力，減震適應(yīng)性較好。

舵輪端減震

結(jié)構(gòu)如圖所示：

舵輪端減震特點(diǎn)及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

(1) 車(chē)體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但是需要做配重

(2) 減震主體在 驅(qū)動(dòng)輪上面

(3) 減震行程較小，調(diào)節(jié)空間小，一般彈簧不能自由調(diào)節(jié)

4）驅(qū)動(dòng)輪定位精度不高，無(wú)法應(yīng)用于定位精度要求高的場(chǎng)合

很多工程師雖然設(shè)計(jì)了減震機(jī)構(gòu)，仍然出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪打滑的情況，那么需要考慮減震的彈簧壓力不夠，配重是否足夠，然后需要進(jìn)行受力分析和計(jì)算，彈簧施加于驅(qū)動(dòng)輪的壓力不能小于0.3-0.5倍的驅(qū)動(dòng)輪額定載荷，受力計(jì)算方面沒(méi)有什么問(wèn)題，則需要考慮其他方面的問(wèn)題

二、輪子材質(zhì)與路面

AGV驅(qū)動(dòng)輪的材質(zhì)一般是聚氨酯和橡膠。

聚氨酯材質(zhì)的特點(diǎn)硬度高，彈性變形小，承載重量大，耐磨，應(yīng)用的場(chǎng)合主要是室內(nèi)平整地面，地面要求無(wú)油無(wú)水

橡膠材質(zhì)特點(diǎn)，硬度軟，彈性變形大，承載重量小，耐磨性較低，主要應(yīng)用于戶外路況，路面有水有油污也可以使用

根據(jù)不同的路面環(huán)境選擇不同材質(zhì)的輪子，也可以避免因?yàn)榄h(huán)境地面導(dǎo)致的輪子打滑情況

三、電機(jī)功率小

電機(jī)功率小導(dǎo)致舵輪打滑的情況分兩種，一種情況是電機(jī)的實(shí)際功率選小了，另一種情況，電機(jī)實(shí)際功率足夠，驅(qū)動(dòng)器設(shè)置輸出功率小導(dǎo)致電機(jī)的實(shí)際輸出功率小了了。

第一種情況在設(shè)計(jì)選型階段對(duì)于電機(jī)的功率選擇過(guò)小，要么是選型階段計(jì)算錯(cuò)誤，要么是沒(méi)有考慮到啟動(dòng)與爬坡階段電機(jī)需要過(guò)載輸出

舵輪設(shè)計(jì)選型的時(shí)候建議先咨詢研發(fā)技術(shù)能力強(qiáng)的舵輪廠家，他們有豐富的選型經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)的計(jì)算工具，例如我們江蘇億控智能裝備有限公司。

另外一種情況是電機(jī)的實(shí)際功率足夠，驅(qū)動(dòng)器調(diào)試的時(shí)候輸出的電流過(guò)于保守過(guò)小，導(dǎo)致電機(jī)輸出功率不足導(dǎo)致輪子打滑

驅(qū)動(dòng)器重新調(diào)試將輸出功率上限調(diào)高滿足要求，按照我們的驅(qū)動(dòng)器選型與調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，驅(qū)動(dòng)器一般最大可以做到3倍的過(guò)載輸出，但是需要根據(jù)驅(qū)動(dòng)器的過(guò)載電流上限和過(guò)載時(shí)間，合理設(shè)置輸出上限述數(shù)值。

四、負(fù)載分布不均

雙舵輪車(chē)體如果出現(xiàn)負(fù)載不均勻，負(fù)載輕的一端舵輪也可能出現(xiàn)打滑情況，出現(xiàn)這種情況需要重新調(diào)整負(fù)載位置

總結(jié)：AGV車(chē)出現(xiàn)舵輪打滑的情況，首先進(jìn)行問(wèn)題分析，分析出原因，針對(duì)原因進(jìn)行整改。一般我們優(yōu)先分析輪子材質(zhì)與地面的問(wèn)題這是最容易看到的問(wèn)題，然后在分析減震方面的問(wèn)題，分析減震結(jié)構(gòu)是否合理，減震彈簧力是否足夠，行程是否足夠，以及車(chē)體配重是否足夠。減震問(wèn)題排除了，我們就考慮電機(jī)的功率以及實(shí)際輸出功率，最后再考慮負(fù)載是否均衡。