1、本科毕业设计I2011 届毕业设计题 目 （60m+60m+60m）连续钢箱梁桥上部结构分析专业班级 交通土建 01 班 学 号 1101110102 学生姓名 戴枫禹 指导教师 余浩延 指导教师职称 讲 师 学院名称 资源与土木工程学院 完成日期： 2015 年 6 月 6 日本科毕业设计基于差速运动控制的自动牵引车设计（60+60+60）study on the calculation method of thin-walled steel box girder学生姓名 戴枫禹 指导教师 余浩延 本科毕业设计III摘 要在现代科学技术的发展中，电子化、信息化、网络化和智能化已成为车辆以后发
2、展的动向。自动牵引车是该发展动向的完美表现。工业自动化小车(自动牵引车)越来越广泛的应用于工业生产实践中，由于它的高自动智能化，使工厂既节约了人工成本和生产成本，又提高了生产效率和生产周期。本文通过对自动牵引车的差速运动控制的介绍和分析，让我们对差速运动过程有所了解，为自动驾驶车辆的深入研究奠定了基础。解析了自动牵引车的运动系统的组成和工作原理，并对运动系统内部结构做出系统分析，以此进行控制分析。本文主要研究的是分析自动牵引车小车运动过程的整体性能。在不断的分析中，对运动性能进行改进，为牵引车的进步做出实质性的进展。关键词：自动牵引车，运动性能，运动系统本科毕业设计IVAbstractIn t
3、he development of modern science and technology, the electronic, information technology, networking and intelligent has become a trend in the future development of the vehicle. Unmanned guided vehicles are the perfect performance of the development trends. Industrial Automation trolley (自动牵引车) is wi
4、dely used in industrial production practice, due to its high automatic intelligent，so that the factory saves labor costs and production costs and improve production efficiency and production cycle.This paper introduces and analyzes of the 自动牵引车 braking system, let us have understanding for the braki
5、ng process, unmanned vehicles for further research foundation. Parsing the composition and working principle of automatic guided vehicle braking system, brake system and make the system analysis of internal structure in order to brake the analysis. This paper study was to analyze the overall perform
6、ance of the car 自动牵引车 braking process. In the ongoing analysis of the braking performance is improved to make substantial progress in the advancement of car navigationKeywords:自动牵引车（Automatic Guided Vehicle）,motion performance, braking system本科毕业设计V目 录摘 要 .IAbstract.II目 录 .III第一章 绪论 .11.1 引言 .11.2 自
7、动牵引车的发展概况 .21.2.1 国内的研究状况 .21.2.2 国外发展现状 .41.3 课题研究意义及目的 .41.4 课题研究主要内容 .5第二章 自动牵引车的工作原理 .72.1 运动系统整车工作原理 .72.2 运动系统工作原理 .8第三章 运动系统的组成 .103.1 电动推杆 .103.2 运动踏板和真空助力器 .113.3 运动主缸 .123.4 运动轮缸 .13第四章 运动系统分析 .144.1 运动结构分析 .144.2 运动器的设计 .17第五章 总结与展望 .20本科毕业设计VI4.1 全文总结 .204.2 研究展望 .20参考文献 .22致 谢 .23附录一 文献
8、摘要 .24本科毕业设计1第一章 绪论1.1 引言自动牵引车(Automated Guided Vehicles)又被称为自动搬运车，最早运用于上个世纪五十年代,具有自动化、智能化的特点，常用于智能牵引的搬运设备，是一种智能机器人系统；自动牵引车的工作过程是沿着预先制定的路径行驶，是现代物流工业自动化系统如计算机集成制造系统、自动输送系统、自动化仓储系统中的重要设备之一。自动牵引车的重要特点的包括灵活性、智能化、自动化等，可以根据生产应用来重新设定系统，以达到生产实践过程中的柔性化运输控制。自动牵引车与传统的人工、半人工的工业制造和工程实践方式相比较,自动牵引车系统减轻了人工劳动的强度,降低了
9、工业生产危险,提高了工业生产效率,在各行业中均展现了非常重要的作用和地位。为了加强自动牵引车在工业生产中更广泛的应用,本文中追溯了自动牵引车的发展历史,介绍了自动牵引车系统的工作原理和应用领域,讲解了自动牵引车的重要技术及最新研究成果，让自动牵引车系统在生产过程中得到更广泛的应用，实现自动牵引车的普遍化是一种趋势。自动牵引车在工业生产实践中已得到越来越广泛的运用，因为自动牵引车的高智能化和自动化，让工业生产既节省了人工成本和生产成本，又提升了生产效率和生产周期。自动牵引车在工业物流管理中有着极为突出的地位，本文研究自动牵引车的运动性能和运动系统结构，通过在工业生产实践中的运行和性能观察，分析自
10、动牵引车的运动过程，并剖析自动牵引车的运动系统性能和运动结构，在理论分析中结合实际运行情况总结在正常工作环境下的运行情况，自动牵引车把电池作为动力来源,系统内含有智能化导向装置和自动化寻址系统的自动驾驶自动化搬运车辆,系统内的传感器具有感知环境变化和自身运行状态的功能，可以在有障碍物的复杂情况中到达目标的自主运行功能。自动牵引车的具有按照工作自主编程，在特殊情况自主选择停车，能够自我保护自我控制选择的功能，并且在计算机控制下,按照预先设定指令自主智能行驶驶，自动在预先设定的牵引路径上行驶,到达要求的目的地点,完成一系列工作作业目的。在当今发达的科技下，各种智能化产品不断应运而生，自动牵引车小车
11、也在不断更新换代，取得越来越重要的作用，有些自动牵引车正向着智能机器人改装，在货物的搬运方面也取得了一定的成就，激光技术也用于自动导引车，制造业中业装配了全自动生产线，自动牵引车的创新技术正在本科毕业设计2不断发展壮大。使柔性生产线变得更加智能化和自动化,自动化物流运输系统的开发及运用,不仅大幅度地提高了生产自动化制造程度，也大大提高了生产成本和生产效率 1。现在人们更加注重现代化生产制造观念,在保障效益的基础上对生产线制造运行、物流系统的柔性化要求变得越来越高。在产品的更新换代、多种类型产品混合制造运行、增加产品产量、重新分解组合生产线等方面，极大的运用自动牵引车制造运输性能，它不仅体现现代
12、化工业制造水平迅速发展的趋势,更主要是体现由自动牵引车本身所具有的完美高效性能。本文中主要分析自动牵引车的运动系统结构，解析自动牵引车运动系统，建立自动牵引车运动系统的数学模型。在运动学理论的支持下，对生产过程中的自动牵引车运行性能进行观察和理论分析，并在理论分析的基础上回归到现实对象中来，解析自动牵引车制造系统的系统结构和运行情况。1.2 自动牵引车的发展概况世界上的第一台自动牵引车是 United States of America 巴雷特公司在上个世纪 50年代研究成功的。它是在一辆牵引式拖拉机基础上研发而成的,是在一间杂货仓库中沿着布置在空中的导线运输货物 2。从上个世纪五十年代末到六
13、十年代初期,在工厂和仓库已经有各种类型的牵引式自动牵引车被运用于运输货物和产品。在各国中大约有两万多台各种各样的自动牵引车运行在每个角落的仓库中。海尔集团在十年前在工业制造中运用空间物流存储设备，使用接近 10 台自动牵引车小车组成了一个室内物流搬运设备，日工作量过两万的累积量出入库货物和零部件的搬运任务。自动牵引车的前期作用主要是自动拖货车。直到上个世纪 70 年代中期,负载自动牵引车(又称自动搬运车) 的开发和运用使得自动牵引车产业第一次有了极大的发展。负载自动牵引车在工厂中可以为物料处理方面提供多功能的服务，例如工厂里的工作站台、存储设备、传送设备、分类管理设备,以及控制系统和信息系统之
14、间的连接等。在现代制造业中已经有很多厂家的几百种负载自动牵引车系统运行于仓库、交通站、工厂、超市、作坊、医院以及其它各种领域 3。1.2.1 国内的研究状况我国的自动牵引车行业起步较晚，在许多技术领域远远落后于其它发达国家。从上个世纪八十年代国防科技大学率先投入自动驾驶牵引车行业，并投入精力学习研究。在无数学子花了近 10 年的努力下，于 1989 年国防科技大学开发出我国第一辆自动驾驶小车，这辆自动智能车尺寸很小，车身长 1m、宽 0.6m，重量大约 175kg，该小车有 3 个轮本科毕业设计3子行驶，其中一个前轮负责导向作用，两个后轮用于驱动行驶。这种小车虽然尺寸小，但是它带有自动行驶系统
15、、自动转向系统、传感器系统、牵引系统及巡航控制系统等，让自主行驶变成现实。1992 年，国防科技大学再次对自动驾驶车的技术进行改进创新，成功改造出自动驾驶汽车，这是我国第一辆货真价实的自动驾驶汽车。然而，这辆车的主控单元、自动控制系统以及行驶所需的各类传感器等设备并没有被安装在该车上，而是安装在另一辆车，这样这辆自动驾驶汽车既能通过驾驶员操纵行驶，又能够通过安装的自动控制系统自动行驶。在 2000 年 6 月，国防科技大学研制出中国第 4 代自动驾驶汽车并试验成功，它的最高车速可达 76km/h，是我国最快的自动驾驶小车速度 4。我国首辆城市自动驾驶汽车在上海研制并试验成功，它象征着城市交通的
16、自动驾驶技术项目获得了阶段性的成功，此成果是由中国和国外发达国家的研究人员一起开发的。自动驾驶是在五个功能的基础上来实现的。视觉系统：在自动驾驶车车身前部安装有俯视摄像头，通过俯视摄像头可以迅速准确的定位马路上的白线，让汽车在正确要求的路线上行驶。听觉系统：在自动驾驶车上的车身侧面装有声音传感器，它可以感应道路上的各种声音，并将声音传给小车系统。嗅觉系统：在自动驾驶车车身顶部装有激光雷达，它可以感应汽车百米以内的的路人、汽车和各种障碍物，让小车更好的行驶。触觉系统：在自动驾驶车底盘前部装有磁传感器，其功能是感应路上有磁性的物体，起到智能牵引的功能，因此为了智能牵引，必须在道路上安装带有磁性的物
17、体。运行系统：运行系统是小车的核心，采用无线技术给小车传达指令，让小车做出该有的效果和目的，汽车的计算机控制系统来辅助其完成功能，它接受各个系统送达的信息进行汇总、分析、处理，让车辆智能的改变速度调整方向来避开障碍物等指令，利用 GPS 牵引系统，将目标位置提前设定好，自动驾驶车可以根据预定轨迹自动的到达目标位置，起到自动浆砌石的功能。综上所述，目前国内对自动驾驶智能车的研究取得了阶段性的成果，要想取得重大的突破，达到真正意义上的自动驾驶车完成需要的功能，仍然需要我们进行更深层次的开发研究。本文对自动驾驶小车的运动系统进行分析研究，运动系统是小车的核心系统之一，因此研究运动系统可以给智能小车的
18、开发做出实质性的贡献。本科毕业设计41.2.2 国外发展现状欧洲发达国家从上个世纪七十年代着手进行自动驾驶车的研究,美国和西方发达国家都比较重视车辆的实际效益和运行状态。其中，美国在自动牵引车领域取得了一些成就，美国在上个世纪八十年代在车辆智能行驶领域有些成果，并提出自主地面车辆计划（ALV ） ，一些著名大学也分别开始研究自动牵引车。美国在自动驾驶车的研究水平已经是世界前列。自主地面车辆(ALV) 计划，该自动牵引车有八个轮子，它的的行驶特点是自主缓慢行驶。但由于科学技术不发达，在上个世纪末期各国的科学研究团队开始转移研究重点，开始着手研究民用汽车的智能驾驶功能，并且将问题简单化、人性化。1
19、999 年，由美国名校卡耐基梅隆大学（CMU）研制的自动驾驶智能汽车 Navlab-V，以 50-60km/h 的速度来运行自动驾驶车辆 5，行驶在全长 5000km 的美国州际高速公路上，以占全长高达 96%的自主控制完成了横穿美国东西部的自动驾驶试验。2007 年，德国一家汉堡公司将先进的激光传感技术应用于一辆普通轿车，在车内装有激光摄像机、全球定位仪和智能计算机等先进的计算机技术，并将自动驾驶车取名“LUX”，这辆小车可以娴熟的运用这些技术，将自动驾驶的特点充分体现出来，可以在复杂的城市道路上行驶。它的控制系统是由德国专业技术部门与德国 Volkswagen 公司联合研发而成的。该车的主要研究目的是将人的视觉处理系统应用于车辆上，使小车可以在高速马路上安全行驶，科学家们应用了许多重要部件，有种车载控制单元起到重要作用，比如高清摄像机，它的作用是检测道路上的行驶线和障碍物，还有传感器，它的作用是检测车子行驶速度和行驶方向。法国帕斯卡大学与雪铁龙公司联合研制的一种结构比较简单的智能牵引车 Peugeot，这种小车将车身重点尽量减少，为了更好的控制车子运行速度和视觉系统，在车内装有摄像头和速度感性器，它的运行系统是一个 DSP 芯片，其运行系统是数字处理器来运算处理。由于小车的运算处理能力强、适应能力突出，将小车进行实验室没必要做太大的改装。
