2 減震浮動結構的設計需求

為了保證減震浮動結構能發揮上述的具體功能，其結構的設計應當滿足一定的條件，否則，會出現浮動剛度過大或過小所引起的功能失效。

現假定減震彈簧的所需剛度為k、路面起伏不平度為±δ、驅動輪安裝外凸量為λ。那么，在分析減震浮動結構中，應當把AGV的作業路面狀況分為三種來

具體分析：

(1)平地路面。平地路面是AGV作業時間最長的工況，此時，AGV應該保證所有輪子共同著地、各輪的承載在其額定承載范圍內、驅動輪的附著力足以防止輪子打滑。

當AGV所處平地路面時，即驅動輪與其他輔助輪處于平齊狀態，那么，此時的減震彈簧相當于被壓縮了外凸量λ，此時，驅動輪與地面的作用力FN1為：

FN1 = (Δ+λ)·nk

式中，Δ為彈簧的安裝預壓量；n 為彈簧數量。

在承載上須滿足：

FN1 ≤ Fmax1

FN2 ≤ Fmax2

FN2 = f(FN1,G)

式中，Fmax1驅動輪的額定負載；FN2平路上輔助輪的支承力；Fmax2為輔助輪的額定負載；G為AGV工作

整體重量；f(FN1,G)關于FN1和G的方程式，輪系結構的不同，其計算方程也不一樣。

在驅動輪附著力 Ff上須滿足：

Ff ＞ Fq

Ff = FN1·μ1

Fq = G·μ2

式中，Fq為AGV行走所需牽引力；μ1為驅動輪與地面的附著系數；μ2為AGV的滾動摩擦系數。

(2)凹陷路面。在凹陷路面中，為使驅動輪貼緊地面，減震彈簧會將驅動輪頂緊地面，此時，彈簧相比平地路面時形變量以及驅動輪的壓力均變小，而其他輔助輪的壓力變大。

從圖 3 的幾何關系可知，當 AGV 所處凹陷路面時，此時，減震彈簧的壓縮量實際是外凸量與路面不平度之差，由此可見，驅動輪的外凸量必須大于路面不平度，

否則，在凹陷路面時驅動輪會處于懸空狀態。

如果保證了AGV在平地中所有輪子共同著地且驅動輪的外凸量大于路面不平度，則AGV處于凹陷路面時所有輪子也必定共同著地，因此，需保證的是各輪的承載其承載范圍內、驅動輪的附著力足以防止輪子打滑。

此時，驅動輪與地面的作用力FN1'為：

FN1 = (Δ+λ-δ)·nk

λ > δ

圖3 凹陷路面時的彈簧形變量

相比平地路面和凹陷路面，彈簧形變量減少，則驅動輪負載變小而輔助輪負載變大。由于凹陷路面的工況頻率低于平地路面，即輔助輪的大負載工作時間較短，

此時，輔助輪負載處于其極限負載范圍內即可（如該工況頻率較高，則須處于額定負載范圍內），則減震浮動結構在承載上須滿足：

FN1' ≤ Fmax1'

FN2' ≤ Fmax2'

FN2' = f(FN1',G)

式中，FN2'為凹陷路面上輔助輪的支承力;Fmax2'為輔助輪的極限負載;f(FN1',G)關于FN1'和G的方程式，輪系結構的不同，其計算方程也不一樣。

在驅動輪附著力Ff'上須滿足：

Ff' > Fq

Ff' = FN1'·μ1

(3)凸起路面。在凸起路面中，由于路面外凸將驅動單元的減震彈簧壓縮，理論上減震彈簧的壓縮量會大于平地時的彈簧壓縮量。但如果彈簧在壓縮過程的彈力已經足以支承 AGV 整體的重量時，那么，彈簧不再壓縮，而是如同剛性連接一般將AGV整體頂起。如上述分析，此時，彈簧壓縮量最大，因此驅動輪的負載最大。

為保證所有輪子共同著地，應保證凸起壓縮彈簧時，彈簧的彈力不會將AGV整體支承起來，則驅動輪與地面的作用力FN1"須滿足：

FN1" = (Δ+λ+δ)·nk

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

圖4 凸起路面時的彈簧形變量[/caption]

凸起路面中，此時，驅動輪負載最大，輔助輪的負載最小。由于凸起路面的工況頻率依然低于平地路面，驅動輪僅短時間承受大負載，所承載的負載處于其極限負載范圍內即可。則減震浮動結構在承載上須滿足：

FN1" ≤ Fmax1'

FN2" ≤ Fmax2'

FN2" = f(FN1",G)

式中，Fmax1'為驅動輪的極限負載;FN2"凸起路面

上輔助輪的支承力;f(FN1",G)關于FN1"和G的方程式，輪系結構的不同，其計算方程也不一樣。

(4)綜合條件。綜合上述(1)、(2)、(3)3種工況下的條件，減震浮動結構需要滿足的綜合條件如下：

對于上述的綜合條件，每項條件都可如上述分析構建起相關彈簧剛度的方程式以及范圍不等式，通過剛度的多個范圍條件，可確定出彈簧剛度在滿足所有條件

下的取值范圍。那么，在用于減震浮動結構的彈簧的剛度應當處于該取值范圍內。

圖5 減震浮動結構的綜合條件