智能轨道运载车结构设计

胡全 张雨

摘要：智能轨道运载车不仅在物流业和仓储业占有使用量，在各行各业中的比重都在显著提高。该系统在铺设的轨道上运行，能稳固、精准地停在各站来使货物接驳，能够大大提高运输效率[1]。本文通过对穿梭车内部结构进行优化设计，增大空间利用率，减小穿梭车的体积。本文着重设计了穿梭车的行走模块，采用齿轮传动;顶升机构采用凸轮机构，优化凸轮结构的连接方式，采用齿轮和v带相结合的联合方式，大大缩小了内部空间的占用[2]。

关键词：凸轮顶升  轨道运输  行走模块

1主要研究内容

本文主要針对两向轨道运载车进行研究。主要优化其顶升机构的设计，通过电机控制凸轮转动来以此实现货物的顶升，节省其内部的使用空间，缩小车身体积。包括选择最优的电机，行走模块和顶升机构的设计，运载车整体以及内部零部件强度的可靠性分析，确定其所有零部件所需要的各项尺寸。最终可以提高工作效率且实现自动取货、运送、搁置等工作任务，并可联合RFID、条码的辨认技术，实现自动化辨认、存取和运输等功能。

2穿梭车总体结构设计

智能运载车的结构和功能设计直接决定了其工作效率[3]，本文针对目前市场上的智能运载车存在的一些不足的问题加以改善，优化其结构设计，提高其工作效率。

2.1整体方案设计

本次设计的智能运载车为立体箱式构造，采用了高强度304不锈钢材料，厚度为5mm。本次设计着重优化顶升机构，为了提高工作效率和实用性，运载车必须保证较小的体积。所以内部的空间比较狭小，陈列相对紧凑。其机械构造设计包含电动机型号的选型，行走机构设计、顶升结构设计。本次设计着重优化顶升机构，仅采用一个顶升电机，通过齿轮传动改变凸轮的转动方向，使得两个凸轮能够同时工作，满足工作要求。

顶升机构的整体设计方案为，电机通过联轴器驱动轴，驱动轴和小v带轴通过齿轮连接改变转动方向，然后通过v带传动来带动其中一个凸轮运动，另一个凸轮的控制直接通过v带与凸轮轴连接。

2.2运载车原理简介

智能轨道运载车的设计要求包含其工作和实施任务的环境和运载车对运转通道的品质要求[4]。当运载车到达指定位置时，升降装置启动以此将运载车的托盘升起，货物放置完毕后，托盘下降到初始位置。此时运载车开始运转，运载车会沿着运行的通道进入指定的位置。在将要抵达指定位置的时侯，这时传感器会感应到运载车即将到达，电机会减速。当即将到达指定位置时，运载车将会缓慢减速直至停下。此时，托盘开始下降，货物被运送到货架上。运载车返回起点，等待下一次货物装卸[5]。

2.3主要设计内容

（1）使用电机加减速机驱动穿梭车运动。

（2）电机减速加凸轮结构驱动穿梭车升降。

（3）穿梭车两侧添加导向轮;电机及减速机安装方式。

（4）凸轮安装方式;导向轮安装方式;驱动轮安装方式。

（5）根据尺寸要求整体布局合理，尺寸安装合适，驱动电源采用滑束线。

2.4顶升机构的设计

本文设计的运载车具有向上抬起货物的功能，目前市场上的顶推方案有整体顶推和局部顶推两种[5]。

本次设计采用运载车顶部提升的方案，使用一个涡轮蜗杆减速电机，采用V带传动的方式带动凸轮完成穿梭车的升降动作。

凸轮机构结构相对简单，为完成运载车的顶升动作和稳定性，需要采用两个凸轮，为节省空间，采用一个电机，配合齿轮和带传动完成控制凸轮转动，完成升降工作。结构比较简单，设计起来更加方便，比较容易实现，由于顶升的间距与凸轮的外形和凸轮边际到笃定点的位置有着主要的联系，所以能够采用更换不同的凸轮型号的方式，来控制从从动件的运动规律;方便制造和设计，凸轮在日常生活中应用比较广泛，因此其制做工艺非常成熟，但是需要较高的加工精度;凸轮与顶部顶升板的接触面积比较小，可采用滚动摩擦，以减少凸轮与顶升版的磨损，增加凸轮的使用寿命。

2.5导向装置的设计

由于是轨道运载车，所以在运载车运行过程中，不需要考虑转向的问题。但为了防止运载车与车身两侧的轨道或墙壁产生不必要的碰撞，通常采用导向装置来限制运载车的左右位移，在运载车车身两侧装有导向轮，以保证运载车的正常运行。

2.6齿轮传动机构设计

齿轮传动机构采用齿轮传动，电机带动传动轴，传动轴带动车轮转动，电机具有正反转和减速功能，可使运载车两向往返运动。

3结论

本次设计的智能轨道运载车体积小，达到了轻量化的目的，顶升装置采用结构简单的凸轮结构，非常实用。同时对电机的选型，速度的控制进行了大量计算，使运载车的精度得到了提高，最终也实现运载车工作效率的提高。

参考文献：

[1]邵琳，自动化立体仓库系统设计优化研究[D].大连海事大学2005.

[2]钟双红，朱丹.高职汽车专业技能竞赛与人才培养有效融合的实践研究[J].新课程研究，2019（8）：82-84.

[3]陶磊，李海娟.浅析迈腾发动机不能起动的故障分析及排除[J].汽车维修，2015（12）：32-36.

[4]竺宇涛，梁会枫，陈宇，等汽车PEPS系统综述[J]，科技创新与生力，2020（5）：49-51.

[5]CAI X， Heragu S S， LIU Y. Modeling and evaluating the AVS/RS with tier-to-tier vehicles using a semi-openqueueing network[J]. IIE Transactions， 2014， 46（9）： 905-927.