基于ansys的户外agv车辆结构设计及疲劳寿命分析

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1、论文分类号;学校代码：‘10708浼轟斜孩大莩学’号：1205021SHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY硕士学位论文ThesisforMaster'sDegree基于ANSYS的户外AGV^指导教师姓名：学科名称：论文提交日期：论文答辩日期：20口年学位授予单位：陝西科技大学III•II^1—-^1申请工学硕士学位论文论文题目：基于ANSYS的户外AGV车辆结构设计及疲劳寿命分析学科门类：工学一级学科：机械工程培养单位：机电工程学院硕士生：朱本辉导师：曹西京教授2015年5月AStudyofFatigueLife

2、AnalysisandVehicleStructuralDesignoftheOutdoorAGVBasedonANSYSAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByBenhuiZhuSupervisor：Prof.XijingCaoMay2015基于ANSYS的户外AGV车辆结构设计与疲劳寿命分析摘要户外AGV（Automat

3、edGuidedVehicle）是一种用于户外物料运输的自动运送装置，它具有承载能力强、能适应路径多变、能自动装卸物料、行走速度快且稳定的优点，在国外广泛应用于中长距离的物料配送当中。然而，我国的各大港口物料配送中心、物流园区，户外AGV的使用量并不大，且使用的AGV大都存在成本高、功能不全、速度慢、承载量小及使用寿命不长的缺点，本课题立足于改善国内现有户外AGV存在的以上缺点，结合轻量化设计、结构优化设计与疲劳寿命设计的方法，设计一种低成本、额定承载量1t、最高时速15km/h、转弯半径小、使用寿命长的AGV以满足企业的需要。本课题的主要研究内容及

4、成果总结如下：（1）对现役户外AGV的结构形式、驱动转向模式、移载装置类型进行研究，提出参照AGV现有结构并结合小型载货汽车的结构去设计一种新型的AGV的方法，提出四轮转向的转向模式，提出将辊道式移载用于户外AGV的物料自动装卸中。（2）根据给定的AGV参数与设计要求，确定AGV整个结构的尺寸大小，对安装在AGV上的各大总成进行总体布置，并通过运动校核验证布置的合理性。（3）利用Pro/E建立了AGV车架、悬架系统、车轮总成及移载装置的三维实体模型，基于ANSYS对车架进行了刚度分析、强度分析、模态分析及拓扑优化，并对优化前后车架的性能进行了比较，对

5、后悬架钢板弹簧进行刚度、强度验算，最后完成了车体总的装配模型。（4）设计一种通过四个轮毂电机直接驱动车轮的驱动系统，通过电子差速四轮联动转向的转向系统，建立了四轮联动转向系统的数学模型，基于MATLAB/Simulink对AGV转向运行轨迹与转向横摆角速度响应进行了仿真分析。（5）以车架结构为研究对象，在ADAMS中模拟车架的受载情况，获取了车架的载荷-时间历程，通过雨流计数法得到车架的应力-时间历程，结合疲劳累积损伤理论，在ANSYS/FE-SAFE中建立了疲劳分析模型，对车架进行疲劳寿命分析。在开展本课题的过程中完成了对车体结构的三维建模；通过对

6、车体结构I进行拓扑优化设计，实现了车体结构的轻量化，减少了AGV的生产成本；设计了四轮驱动的驱动系统，解决了可能存在的驱动力不足的问题；通过对转向系统进行动力学仿真研究，得到了参考点运行轨迹与横摆角速度响应特性图，解决了转弯半径大、转向稳定性不足的问题；通过对车架结构进行疲劳寿命分析，发现了车架结构的薄弱环节，解决了户外AGV疲劳寿命不足的问题，为后续的改进提供参考。关键词：户外AGV，车体结构，拓扑优化设计，驱动转向系统，疲劳寿命分析IITheStudyonFatigueLifeAnalysisandVehicleStructureDesignof

7、theOutdoorAGVBasedonANSYSABSTRACTOutdoorAGV(AutomatedGuidedVehicle)isatypeofautomatictransportdeviceusedforthecarriageofoutdoormaterials．Ithasmanyadvantages，suchasstrongcarryingcapacity，easytoadaptthevariablypath，automatedabilityofloadingandunloadingofmaterials，andperfectdrivin

8、gspeedandstability．Basedonallkindsofadvantages，itiswid