摘要：随着全球工业自动化、智能化的快速发展，自动导引小车（AGV）在制造业、物流业等领域的应用日益广泛。本文深入探讨了AGV小车底盘设计分析，旨在提升小车的承载能力、运动稳定性和工作效率。底盘是AGV的承载平台，其结构设计直接影响到AGV的行驶稳定性和承载能力，一个合理的底盘设计应具有良好的刚性和强度，能够承受AGV在行驶过程中的各种冲击和载荷，同时底盘的设计还应考虑到车辆的行驶速度和加速度，以确保AGV在高速运行时的稳定性和安全性。底盘的布局和结构设计还直接影响到AGV的重心分布和稳定性，进而影响AGV的举升和搬运能力，本文的研究成果不仅丰富了AGV小车设计理论，也为实际应用提供了技术支持，具有重要的理论和实践意义[1]。

关键词：AGV小车；底盘设计；有限元分析

0、引言

AGV小车作为智能化物流系统的重要组成部分，其通过集成先进的导航与自主控制技术，能够执行复杂的物料搬运、分拣及存储任务，从而显著提升整体生产运营效率并降低人力成本。为了确保AGV小车在各种应用场景中的稳定、高效运行，其底盘及举升机构的设计显得尤为重要，其设计直接关乎小车的承载能力、运行平稳性、操作灵活性以及使用寿命。

底盘作为AGV小车的核心支撑结构，需要具备良好的刚性和稳定性，以支撑整个车身及载重，并确保在各种路面条件下的平稳行驶。同时，底盘的设计还需兼顾轻量化，以提升小车的能效和响应速度。因此，针对AGV小车底盘的设计进行深入研究，不仅有助于提升小车的整体性能，还能为相关行业的智能化升级提供有力支持，本文分析了多种底盘结构类型，包括双舵轮驱动、两轮差速驱动及麦克纳姆轮驱动等，通过有限元分析和优化设计，确保了小车的承载能力和运动精度，具有良好的运动稳定性、承载能力和灵活性。

1、底盘设计要点

在AGV小车的底盘结构设计方案中，我们致力于构建一个稳定、高效且易于维护的平台,底盘设计方案主要围绕承重结构、驱动系统、转向系统以及悬挂系统四个核心部分进行细化设计。

（1）驱动系统设计

驱动系统为AGV小车提供动力，是实现自动化搬运的关键。一般选用高性能的直流伺服电机作为动力源，搭配精密的减速器，以确保平稳且精确的驱动力输出。同时，驱动轮采用高耐磨的聚氨酯材料，以提高使用寿命并降低维护成本。驱动系统的布局经过精心优化，以实现最佳的重量分布和动力传递效率。计算驱动电机是否满足设备要求至关重要，表1为AGV驱动系统设计的关键参数及计算公式，并进行举例说明，见表2。

（2）承重结构设计

承重结构是底盘的基础，承载着整个AGV小车、载具及货物的重量。可采用碳钢框架、钣金件和高强度铝合金材料等，通过合理的焊接工艺及布局构建而成，要考虑整体经济性、轻量化等特点，还要保证足够的强度和刚度，以满足在各种工况下的稳定运行。此外，承重结构的设计还充分考虑了振动和冲击的吸收，以确保货物在运输过程中的安全。

图1 AGV与货架的重心图示

（3）转向系统设计

转向系统负责控制AGV小车的行驶方向，其灵活性和精确性直接影响到小车的操控性能。我们采用先进的电动转向机构，通过精确的传感器和控制系统实现转向角度的实时调整。这种设计不仅提高了转向的响应速度和精度，还降低了能耗和噪音，使AGV小车在各种复杂环境中都能表现出色。

（4）悬挂系统设计

悬挂系统连接着底盘与车轮，对于吸收路面震动、保持车轮与地面的良好接触以及确保行驶稳定性至关重要，悬挂系统的调整范围广泛，可以根据不同货物的重量和尺寸进行灵活调整，以确保最佳的行驶性能。悬挂系统的设计重点是避免小车打滑，同时保证AGV在快速运动过程中避免小车倾覆，为此，我们通过计算并且进行实际测试验证总结，得出以下公式，并举例说明：

纵向动载倾覆:

横向动载倾覆:

2  底盘设计种类及特点

底盘驱动轮工作原理对比，见表3。

3  底盘设计有限元分析

先进行AGV 小车建立3D模型，初步设计底盘结构，并且对其材质进行确定然后通过 ANSYS 进行静力学分析^[2]，得到底盘应力分布和变形的状况。在施加相同约束条件和载荷下，分别采用变密度法和水平集法对结构进行拓扑优化分析，通过结构和材料优化，得到最终的底盘的拓扑结构模型，保证底盘的轻量化设计，同时确保整车的结构承载强度及结构稳定性。

图2  AGV底盘变形分析

图3  AGV底盘应力分析

4  未来AGV设计发展方向

（1）智能化发展

智能化是未来AGV设计的重要趋势，随着人工智能技术的不断进步，AGV将实现更高程度的智能化，智能化发展主要体现在以下几个方面：一是AI技术的应用将进一步提升AGV的自主导航能力，使其能够在复杂的环境中自主避障、规划路径，从而实现更高效的运行；二是智能传感技术的发展将使得AGV能够更好地感知周围环境，实时调整举升姿态，确保货物的安全运输；三是智能控制系统的应用将使得AGV底盘与举升装置更加协同，提高整车的稳定性和可靠性。

（2）高效化发展

高效化是AGV设计的重要追求。未来，为了提高AGV的工作效率，底盘设计将更加紧凑，减少空间占用，提高AGV的行驶速度；举升装置将采用更先进的传动技术和结构设计，提高举升效率和承载能力，从而满足更高的物料搬运需求。

（3）绿色环保

环保理念将贯穿AGV底盘与举升设计的整个过程。未来，AGV底盘将采用更加环保的能源，如锂电池、太阳能等，减少对环境的污染。同时，举升装置也将采用环保材料，减少废弃物的产生，实现绿色制造。AGV的运行过程也将更加环保，通过优化行驶路径、减少能耗等方式并降低对环境的影响[3]。 

5    结论

本文聚焦于AGV底盘设计方法及要点，通过严格的计算校核和有限元分析，有效确保底盘在稳定性、承载能力、使用寿命和安全性等方面取得显著提升，针对现有底盘存在的稳定性不足、承载能力有限以及使用寿命短等问题[4]，通过结构设计和材料选择的改进，成功实现底盘性能的提升。具体来说，我们采用轻量化设计的同时，又增强底盘的刚性和强度，从而提高底盘的稳定性；还可以选择耐磨、耐腐蚀的材料，延长底盘的使用寿命，确保底盘结构的强度和刚度满足设计要求，提高AGV小车整体的运动精度和效率，降低能耗和噪音。

参考文献：

[1] 胡聪慧.基于ANSYS 的AGV 小车底盘优化设计[J].农业装备与车辆工.2022年6月:128-132.

[2] 曹冲振.仓储AGV顶升结构设计与分析[J].智能计算机与应.2022年6月:128-132.

[3] 闵四宗.自动导向车AGV开发技术综述与展望[J].汽车工艺师.2022年9月.34-36.

[4] 任培华.果蔬仓储搬运的AGV小车机械结构分析研究.潍坊工程职业学院学报.2022年9月.76-79.