陳猛,等:自動導引車動力學分析及仿真設施與設備do:10.3969/sn.1005-152X2009.11.069自動導引車動力學分析及仿真陳猛’,劉俊(1昆明船舶設備集團公司技術中心,云南昆明65001:2重慶市燃氣集團公司技術裝備部,重慶4000[摘要]自動導引小車動態(tài)性能的優(yōu)劣直接影響到自動化立庫的可靠性和效率傳統(tǒng)的經(jīng)驗設計方法很難掌握其動力學特性變化規(guī)律。以昆船集團研發(fā)的自動導引車為例進行了合理的幾何結構簡化與有限元網(wǎng)格劃分建立了自動導引車的動力學模型。按照小車的實際受力情況完成載荷與邊界條件的加載,利用 MSC/Nastran進行了分析計算得到了小車在加速行走和急停過程中的結構應力變形以及疲勞壽命。[關鍵詞]自動導引車;動力學;有限元;仿真中圖分類號F2539[文獻標識碼A文章編號]005-152X(2009)10215-02Dynamics Analysis and Simulation of AGV(1. Technical Center. Kunming Shipbuilding Equipment Group, Kunming 650051;2. Dept, of Technologies& Equipment, Chongqing Gas Group, Chongqing 400020, China)simplified and meshed, a finite elements model of the AGV is built. Applying MSC FEA software and through the dynamical response simula-tion of the elevating table in the process of speedup and abrupt stop, both the stress distribution and deformation are acquired and the life cir-cle is also discovered. Therefore, an effective and feasible analysis way for the aGv design is provided.Keywords: AGV; dynamics; FEA; simulati1引言在建立AGv的動力學模型時,考慮到AGV的運行路面自動導引小車 (automated guided vehicle)通常稱作AGV。般比較平整,AGV的速度在車輛建模時依然屬于低速范疇因AGV是一種無人駕駛搬運車,它可以按照監(jiān)控系統(tǒng)下達的指此限定了加速度而不會發(fā)生明顯的車體“上跳運動研究前作令,根據(jù)預先設計的程序依照車載傳感器確定的位置信號,沿如下假設:AGV平行于路面運動,無垂直方向運動;車速屬于著規(guī)定的行駛路線和停靠位置自動行駛。ACV廣泛應用在倉低速范圍忽略空氣阻力和切向力庫、碼頭、工廠、機場等自動化倉儲系統(tǒng)柔性加工、柔性裝配系ACV結構的離散化必須反映其主要的力學特征又要盡可統(tǒng)中,以實現(xiàn)物流和生產(chǎn)的自動化。ACv的運動學模型被研究能地采用較少的單元和簡單的單元形態(tài)以縮小解題規(guī)模。分得較多而動力學建模一直被忽視隨著AGV應用范圍的逐漸析模型與實際力學特性的相符程度是決定計算結果可信度的擴大對AGⅤ的建模提出了更高要求。本文通過對昆船集團研關鍵。ACV車體是一個復雜的空間薄壁板梁、實體混合結構發(fā)的AGV進行受力分析,建立車輛動力學模型,應用根據(jù)多年的計算經(jīng)驗本文認為以下方法在其結構有限元建模MSC/Nastra,獲得了小車在加速和急停過程中的結構應力變方面是行之有效的:①在UGNX3下裝配模型去除零散形及疲勞壽命從而為自動導引車的結構設計提供了一條行之件保留主體框架作為有限元分析的幾何模型;②幾何簡化時有效的分析方法。刪除小的倒角和圓孔;③模型以 Parasolid格式導入MSC/Patran,將其中的薄板件結構抽取中面用四邊形單元進行面網(wǎng)格2AGV動力學模型劃分;④用MPC模擬實際的固定連接;⑤貨物簡化為質(zhì)點單元均布在4個支撐臺上。建立的AGV有限元模型如圖1所示。中國煤化工[收稿日期]2009-08-09基金項目云南省省院省?？萍己献鲗ｍ椊?jīng)費資助(206YX40)CNMHG作者簡介陳猛(1972-),男,四川武勝人,博士,高級工程師,主要研究方向為 CADICAES215-設施與設備物流技術2009年第28卷第11期(總第206期)圖1AGV有限元模型3AGV結構動態(tài)分析圖3AGV在5s時所受的應力云圖ss Tensor v結構動力響應研究構件在各種隨時間變化的動載荷(包Node 54233 Stess Tengor vo括運動物體受到的動態(tài)或瞬態(tài)力與加速度,結構承受的地震和沖擊波引起的加速度激勵)作用下的應力位移等響應特性。由動態(tài)響應計算得出結構模型的動應力、動應變等,然后就能夠進一步分析結構疲勞特性等。在ACV車體動態(tài)響應分析中,應用了以下幾個技術:(1)用MSC/ Patran建立一個位移“非空間場”,以反應車體在整個加速行走和急停過程中行走輪的位移變化規(guī)律。圖2表示車體在全過程的速度變化。圖4節(jié)點54190節(jié)點54233的應力時間歷程因此有必要考慮結構的疲勞壽命問題4.1分析方案材料或結構受到多次重復變化的載荷作用后,應力值雖然始終沒有超過材料的強度極限,甚至比彈性極限還低的情時間(s)況下可能發(fā)生破壞,這種在交變載荷持續(xù)作用下材料或結構圖2車體的速度變化的破壞現(xiàn)象叫疲勞破壞。如果交變載荷是隨機的疲勞與壽命分析應該在頻域上進行,反之則是在時域上進行的由于(2)選用 MSC/Nastran的瞬態(tài)響應分析作為分析類型。AGⅴ是在電機帶動下進行的周期性振動,所以屬于時域范疇。(3)用模態(tài)疊加法求解設置時間步為50步步長為0ls,用 MSC/Fatigue計算升降臺疲勞壽命分為兩步:①計算振動應以計算一個完整的運動狀態(tài)內(nèi)AGv的應力應變時間歷程力應變變化歷程,這是 MSC/Nastran動態(tài)響應分析的主要任(4)根據(jù)經(jīng)驗結構阻尼取值為006務;②一旦獲得應力應變響應,結合材料性能參數(shù),應用不同邊界條件及載荷的施加:①行走輪處約束x、方向;②載的疲勞損傷模型進行壽命計算。疲勞壽命的理論預測精度既重280kg;③整車負y方向上的重力;④行走輪處y施加隨時依賴于應力應變響應的正確模擬,也依賴于損傷模型的合理間變化的位移場使用。需要什么樣的應力應變響應往往取決于使用哪一種疲通過對AGV加速與急停過程的瞬態(tài)動力學分析可以得勞損傷模型。對于基于名義應力的壽命計算方法N方法),彈出下面的結論:AGV所受最大應力為2M,位于車架與行性的應力應變響應即可滿足需要;而基于局部應變的壽命計走輪的連接處沒超過所用材料的許用屈服極限23 Mpao AGV算方法卻需要彈塑性應力應變結果。在ACV疲勞分析方案時在5時所受的應力云圖如圖3,圖4是升降臺根部2節(jié)點的確定了以下幾個原則:應力時間歷程曲線。(1)AGⅤ材料為Q235,振動載荷為周期循環(huán)材料的循環(huán)應力結構疲勞分析中國煤化工分析;CNMHG面節(jié)點進行疲勞壽命由于AGⅤ運行時,結構承受著不對稱的交變載荷作用(3)為了獲得較明顯的計算效果把實際(下轉第232頁216-軍事物流物流技術2009年第28卷第11期(總第206期)息的時間,因此,網(wǎng)絡的復雜性必須作為一個負面度量因素加g(C)越大,“負影響"也就越大。那么這里將信息過載帶來以考慮。將信息復雜性抽象為供應鏈中節(jié)點全部連接數(shù)的函數(shù),的“負影響”,即處理時間增加因子進一步描述為即保障行動節(jié)點全部入度的函數(shù),設C表示供應鏈網(wǎng)絡中全將前面所述三方面因素結合,得出基于網(wǎng)格的軍事供應部連接數(shù)那么鏈效能度量函數(shù)C=∑H,=∑=n1根據(jù)常識,對于較小的C值來說,復雜性影響可以忽略不1-g(C∑m[a-k)y計,而在一定范圍內(nèi),它將迅速地增加隨后穩(wěn)定在信息過載點。設g代表復雜性因素C與g)之間嚴格的函數(shù)關系我們不得而知,但C和復雜性因素之間的邏輯關系展示了其合理4結束語性,可以考慮用近似的曲線來模擬這一關系,這里選用描述事物演變的復雜規(guī)律的“生長曲線”。假設網(wǎng)絡復雜性帶來的影對基于網(wǎng)格的軍事供應鏈進行效能度量實際上是一項龐響是C的一個非線性函數(shù),用最典型的 Logistics函數(shù)來描述大的系統(tǒng)丁程,本文主要嘗試從時間T角度進行了定量分析這樣的影響關系,g(C)=給參數(shù)ab賦值后具有這僅相當于整個效能度量的冰山一角,在后續(xù)工作中進一步l+e“+k如圖1所示曲線從其他角度、利用其他參數(shù)對其進行效能度量,才可使度量的結果吏加真實可靠。[參考文獻][劉鵬,王立華走向軍事網(wǎng)格時代北京解放軍出版社,200[2]劉云,周慶忠陳明群軍隊供應鏈管理績效評估研究小物流技術2006,(2):90933王宗喜徐東軍事物流學M]北京:清華大學出版社,200714李柔剛余志鋒,趙寶“網(wǎng)絡中心戰(zhàn)”中行動網(wǎng)絡的性能度量研究2007,(2):109-11l1用 Logistics函數(shù)模擬網(wǎng)絡復雜性(上接第216頁)50次振動循環(huán)作為1個疲勞循環(huán)壽命單位,上面的壽命計算假定了應力狀態(tài)是單向的,但是ACV在某些因此實際壽命是計算結果的50倍。位置多軸應力狀態(tài)可能占優(yōu)。所以在接受計算結果之前應當42分析結果應用MsC/ Fatigue軟件中的應力雙向性評價功能進行一下應ACV表面的疲勞壽命分布如圖5所示,圖中的壽命單位力狀態(tài)檢查。檢查結果表明盡管主應力軸隨著時間發(fā)生了為加載重復塊數(shù)目不同的顏色深度代表了不同的壽命范圍。定程度的旋轉但是高主應力值的方向基本保持不變表明危由圖5可以看出:AGV最可能發(fā)生疲勞失效的位置為其的根險點的應力狀態(tài)幾乎是單軸的。根據(jù)雙向性分析結果可以認部,其壽命為:50×7.00×107=35×10為疲勞壽命計算時所作的單軸應力狀態(tài)假定是近似正確的,基本上可以接受。參考文獻]]徐格寧,徐晶自動化倉庫巷道堆垛機的計算機輔助設計U物流技術與應用19942)5-82馬維金熊詩波自動化立體倉庫巷道堆垛機的振動測試與工作模態(tài)分析門中國機械T程20044(15)287-289B3陳猛張家毅袁林德HT槽體結構動態(tài)仿真分析門機槭設計與研究,2007,1(23):110-1124廖伯瑜周新民尹志宏著現(xiàn)代機械動力學及其在工程中應用M北京機械丁業(yè)出版社2004188-192.圖5AGv疲勞壽命云圖應仿真分析起重運輸中國煤化工因此可以認為該壽命是無限壽命不會引起疲勞斷裂,[6陳丬CNMHG仿真分析物流技術其機械結構部分的動態(tài)性能是安全可靠的。但值得注意的是,