2 减震浮动结构的设计需求

为了保证减震浮动结构能发挥上述的具体功能，其结构的设计应当满足一定的条件，否则，会出现浮动刚度过大或过小所引起的功能失效。

现假定减震弹簧的所需刚度为k、路面起伏不平度为±δ、驱动轮安装外凸量为λ。那么，在分析减震浮动结构中，应当把AGV的作业路面状况分为三种来

具体分析：

(1)平地路面。平地路面是AGV作业时间最长的工况，此时，AGV应该保证所有轮子共同着地、各轮的承载在其额定承载范围内、驱动轮的附着力足以防止轮子打滑。

当AGV所处平地路面时，即驱动轮与其他辅助轮处于平齐状态，那么，此时的减震弹簧相当于被压缩了外凸量λ，此时，驱动轮与地面的作用力FN1为：

FN1 = (Δ+λ)·nk

式中，Δ为弹簧的安装预压量；n 为弹簧数量。

在承载上须满足：

FN1 ≤ Fmax1

FN2 ≤ Fmax2

FN2 = f(FN1,G)

式中，Fmax1驱动轮的额定负载；FN2平路上辅助轮的支承力；Fmax2为辅助轮的额定负载；G为AGV工作

整体重量；f(FN1,G)关于FN1和G的方程式，轮系结构的不同，其计算方程也不一样。

在驱动轮附着力 Ff上须满足：

Ff ＞ Fq

Ff = FN1·μ1

Fq = G·μ2

式中，Fq为AGV行走所需牵引力；μ1为驱动轮与地面的附着系数；μ2为AGV的滚动摩擦系数。

(2)凹陷路面。在凹陷路面中，为使驱动轮贴紧地面，减震弹簧会将驱动轮顶紧地面，此时，弹簧相比平地路面时形变量以及驱动轮的压力均变小，而其他辅助轮的压力变大。

从图 3 的几何关系可知，当 AGV 所处凹陷路面时，此时，减震弹簧的压缩量实际是外凸量与路面不平度之差，由此可见，驱动轮的外凸量必须大于路面不平度，

否则，在凹陷路面时驱动轮会处于悬空状态。

如果保证了AGV在平地中所有轮子共同着地且驱动轮的外凸量大于路面不平度，则AGV处于凹陷路面时所有轮子也必定共同着地，因此，需保证的是各轮的承载其承载范围内、驱动轮的附着力足以防止轮子打滑。

此时，驱动轮与地面的作用力FN1'为：

FN1 = (Δ+λ-δ)·nk

λ > δ

图3 凹陷路面时的弹簧形变量

相比平地路面和凹陷路面，弹簧形变量减少，则驱动轮负载变小而辅助轮负载变大。由于凹陷路面的工况频率低于平地路面，即辅助轮的大负载工作时间较短，

此时，辅助轮负载处于其极限负载范围内即可（如该工况频率较高，则须处于额定负载范围内），则减震浮动结构在承载上须满足：

FN1' ≤ Fmax1'

FN2' ≤ Fmax2'

FN2' = f(FN1',G)

式中，FN2'为凹陷路面上辅助轮的支承力;Fmax2'为辅助轮的极限负载;f(FN1',G)关于FN1'和G的方程式，轮系结构的不同，其计算方程也不一样。

在驱动轮附着力Ff'上须满足：

Ff' > Fq

Ff' = FN1'·μ1

(3)凸起路面。在凸起路面中，由于路面外凸将驱动单元的减震弹簧压缩，理论上减震弹簧的压缩量会大于平地时的弹簧压缩量。但如果弹簧在压缩过程的弹力已经足以支承 AGV 整体的重量时，那么，弹簧不再压缩，而是如同刚性连接一般将AGV整体顶起。如上述分析，此时，弹簧压缩量最大，因此驱动轮的负载最大。

为保证所有轮子共同着地，应保证凸起压缩弹簧时，弹簧的弹力不会将AGV整体支承起来，则驱动轮与地面的作用力FN1"须满足：

FN1" = (Δ+λ+δ)·nk

2FN1" < G [caption id="attachment_478" align="aligncenter" width="382"]

图4 凸起路面时的弹簧形变量[/caption]

凸起路面中，此时，驱动轮负载最大，辅助轮的负载最小。由于凸起路面的工况频率依然低于平地路面，驱动轮仅短时间承受大负载，所承载的负载处于其极限负载范围内即可。则减震浮动结构在承载上须满足：

FN1" ≤ Fmax1'

FN2" ≤ Fmax2'

FN2" = f(FN1",G)

式中，Fmax1'为驱动轮的极限负载;FN2"凸起路面

上辅助轮的支承力;f(FN1",G)关于FN1"和G的方程式，轮系结构的不同，其计算方程也不一样。

(4)综合条件。综合上述(1)、(2)、(3)3种工况下的条件，减震浮动结构需要满足的综合条件如下：

对于上述的综合条件，每项条件都可如上述分析构建起相关弹簧刚度的方程式以及范围不等式，通过刚度的多个范围条件，可确定出弹簧刚度在满足所有条件

下的取值范围。那么，在用于减震浮动结构的弹簧的刚度应当处于该取值范围内。

图5 减震浮动结构的综合条件