1 绪论

1.1 研究的背景

20世纪70年代以来，随着机器人技术的飞速发展，机器人开始在工厂中广泛应用，替代大部分重复性制造和物流搬运环节。中国制造2025出台后，机器人产业作为智能制造的核心装备产业，被加入国家层面重点发展产业，助推我国传统制造业产业升级[1]。AGV搬运机器人集成了原料、机器、微处理器、智能算法等多个范畴，是科学技术中应用最广泛的系统之一[2]。

智能机器人涉及到控制运动、避障系统、引导技术、机械结构、轨迹跟随算法等多项核心技术，欧美国家追求的方向是智能搬运机器人能够在不需要人工干预、技术要求严格的情况下实现自主自动化的要求[3]。在欧美山的机器人市场，智能搬运机器人系列最大载重可达60吨。速度甚至可以达到5 m/s及以上。日本追求的方向是智能搬运机器人的功能实现简单实用[4]。可以追溯到20世纪50年代初，当时美国一家电子公司使用了第一个自动导引车辆系统来运输材料。随着技术的发展和推广，AGV在制造、物流、医疗等领域得到广泛应用，成为现代工业自动化的重要组成部分。它们通常是通过激光、磁力或视觉导航等方式实现自主行驶，在无需人为干预的情况下完成物品搬运、装卸、存储等任务，提高了生产效率和安全性。

1.2国内外发展现状

1.2.1国外发展现状

国外在AGV方面的技术发展也较快,如1953年美国Barrett Electric公司就生产出世界上首台利用埋线电磁感应方式跟踪的电动导向小车。AGV技术在实际工厂中第一次得到广泛使用,是在1955年的伦敦。而四年后,美国也在自动化仓库中应用了AGV。一九七三年,瑞典VOLVO集团引入了几百辆AGV来完成车辆组装工作。瑞典NDC集团于一九九零年研制出了第四代的AGV控制器——激光引导控制系统。在十多年后,比利时Egmin集团又发布了融合激光引导、惯性导航、以及激光测角与定距等核心技术的导引控制器[5]。在20世纪70年代中期，载货的AGV开始在欧洲应用，并被引入美国。同时，国外正深入研究AGV的机器视觉导引技术，这将进一步拓展AGV的应用领域。国外AGV的发展现状是相对成熟和广泛的。在欧美等地，AGV已经应用于多个领域，包括但不限于制造业、仓储与物流、医疗保健、航空航天等，在工业自动化方面，AGV被广泛应用于自动化生产线上的材料输送和装载卸载任务。在物流配送方面，AGV被用于仓库内的货物搬运、拣选和配送任务，在一些大型电商公司中应用较为广泛。在医疗保健方面，AGV被用于医院内的药品、样本或者餐饮服务等方面的物品搬运。

目前，AGV的技术发展已经进入了智能化、网络化和个性化的阶段，其中包括多传感器融合、自主导航、云端数据分析等技术。此外，AGV也逐渐向着柔性化、可重构化的方向发展，以适应不同场景下的需求变化。其中，欧美等发达国家的制造业、物流和医疗等领域已经广泛采用AGV搬运机器人来提高生产效率和降低成本。随着技术的不断进步和成本的逐渐降低，AGV搬运机器人在其他领域也开始得到越来越多的应用，例如零售、酒店、办公室等。此外，国外还在积极探索新的AGV技术和应用场景，如机器视觉导引、无人驾驶、移动协作机器人等。

1.2.2国内发展现状

AGV在我国的研究及应用较晚，20年代后期，北京起重运输机械研究所研制了三轮式AGV [6]。1992年，国产AGV最初应用于柔性生产线。沈阳新松机器人自动化股份有限公司和昆明自动化物流工程公司等企业是我国较知名的AGV制造商。

AGV搬运机器人在中国的应用和发展现状较为迅速。随着制造业的自动化升级，物流行业的智能化改造以及新型零售业态的崛起，AGV搬运机器人得到广泛应用。

目前，国内一些知名企业已经开始向AGV搬运机器人领域发力，例如ABB、德赛西威、川崎重工、北汽集团等。同时，也涌现出一批以AGV搬运机器人研发为主的初创企业，如歌尔股份、洛阳亿力、乐行智能等。

据市场调研机构统计，预计未来几年内，中国AGV市场规模将继续保持高速增长，尤其是在电商、3C电子产品、快消品等领域的需求持续扩大。

国内AGV的发展也在逐步加速，但相对于欧美等地来说还处于起步阶段。目前主要应用领域包括制造业、物流仓储、电子商务等，近年来也开始涉足医疗保健、智能停车场等新兴领域。同时，国内在AGV技术创新和产业化方面取得了一些进展，例如在AGV导航、控制系统、传感器等方面的研究与应用，但与国外相比仍有较大差距。未来，国内需要进一步完善配套政策和技术创新，以推动AGV行业的快速发展。

1.3 存在的问题及分析

存在以下问题：

⑴定位精度： AGV搬运机器人的定位是通过激光或视觉导航实现的，但其定位精度可能受到环境干扰、传感器故障等因素的影响，导致误差增大[7]。

⑵载重能力： AGV搬运机器人的载荷能力有限，不能承受过重的物品，且在搬运过程中容易出现倾斜或撞击等情况。

⑶防碰撞能力： AGV搬运机器人在自动避障时需要依靠传感器或雷达等设备，但这些设备可能会受到各种因素的影响而发生误判，从而导致碰撞事故的发生。

⑷适应性不足： AGV搬运机器人的适用场景主要局限于平整、结构简单的环境，对于复杂多变的环境难以适应。

⑸维护成本高： AGV搬运机器人的维护和保养需要专业技术人员进行，维修费用较高。

为解决这些问题，可采取以下措施：

⑴提高定位精度： 可采用多种传感器进行融合定位，如激光雷达、视觉识别等技术，提高定位精度。

⑵增强载重能力： 可采用更加坚固的机械结构和驱动装置，增强其承载能力。

⑶加强安全保障： 可引入更加先进的避障算法或者采用人工干预方式，提升AGV搬运机器人的安全性能。

⑷提高适应能力： 可引入人工智能、深度学习等技术，使AGV搬运机器人能够自主学习适应更加复杂的环境。

⑸降低维护成本： 可通过改进机器人设计、更新维护技术等方式，降低维护成本。

设备过载时，升降装置会自动下降，可由于承载能力不足，必须增设过载保护装置和超载提示，以避免超载情况的出现。

设计稳定控制系统，提高输送精度和移动速度，改善传感系统准确性、过载保护系统敏感度，以解决自导引输送设备存在的问题。

1.4 课题主要研究内容

研究重点在于设计轻型物料运输设备，采用叉车式AGV技术，确保顺畅搬运。机械结构设计应考虑车间面积，确保小车畅通无阻。设计叉车式AGV时应，充分考虑制造成本，满足输送要求的同时，尽可能节约成本。同时，应重视设备的安全性与环保性，减少油的使用，促进经济环保。在研制过程中，主要考虑以下几个问题并设计解决方案：

AGV搬运机器人的工作原理指控制设备启动、运行、停止，实现精准搬运和卸料。具体方式包括物料定位、运输、卸载等。

机械结构设计：确定AGV搬运机器人设备的移动、搬运机械结构，以结构紧凑、安全可靠为设备要求。

整体结构应安装方便、易调试，不宜过大，占空间小。

电机控制部分设计要求简单，可由电机控制运动动作，实现装卸物料操作。

对于本课题的设计中的机械结构组成，部件磨损和消耗是不可避免的问题。因此，通过进行强度校核和受力分析来计算关键零部件并进行优化设计，可以有效地延长输送设备的使用寿命。 这样可以制定解决方案并确保产品的可靠性。

1.5 本章小结

本章介绍了课题的研究背景、国内外发展现状、存在的问题及分析以及课题主要研究的内容。

2 AGV小车总体设计方案

AGV 系统总体设计包括机械结构和控制结构两部分。机械结构设计包括车体结构、传动系统、导引系统、接口系统等等。控制结构设计包括电气控制系统、控制软件、通信模块、红外或激光防撞系统、传感器系统、故障诊断与维护系统、充电管理系统等模块功能的设计。

2.1机械部分设计

①车体结构：包括车轮、车体底盘和升降装置等，用于支撑AGV的整个车身。

②传动系统：包括电机、减速机、传动轴等，将电能转化为机械能，带动车轮运转。驱动部件是机械中心，负责小车的行驶和导向。本设计采用四轮二驱，前两轮是定向轮，由电机驱动；后两轮为万向轮。

③导引系统：包括地面磁条、激光导引器、无线信号等，为AGV提供自主导航所需的路线信息。

④接口系统：包括各种托盘、货架等装载接口，将货物从起始点运输到目的地。

⑤举升系统：由丝杠螺母组成，将其固定在小车车架上，然后通过伺服电机加减速机带动齿轮旋转，自动实现货物起升。

2.2控制部分设计

①电气控制系统：负责驱动AGV运行，包括电机、传动装置等。

②控制软件：实现AGV机器人的路径策划、导航等功用。PLC控制系统因具有高可靠性、灵活的程序设计、强抗干扰能力和稳定的运行而备受青睐。在进行全面分析比较后，我们决定选用PLC作为控制器，用于控制整个AGV搬运机器人的功能。

本课题采用PLC来控制小车的整体运行。控制系统结构如图2.1所示。

图2.1 控制系统结构示意图

③通信模块：与上位系统进行通信，收取任务指令和发送状态信息。

④红外或激光防撞系统：用于检测和避免碰撞，保证通行安全。

⑤传感器系统：包括激光、超声波、视觉识别等多种传感器，用于感知环境，获取地面等数据。

⑥充电管理系统：控制AGV的充电状态和时间，确保电池正常供电，提高设备的可靠性和稳定性。

⑦故障诊断与维护系统：监测AGV的故障情况，提供远程诊断和维护服务，减少停机时间和维修成本。

2.3 本章小结

本章介绍了AGV搬运机器人的机械部分设计和控制部分设计的一些结构，下面将从这两部分展开分析。

3 AGV的机械部分设计

3.1 方案的设计要求

设计AGV搬运机器人需要考虑以下几个方面：

⑴载重能力：根据实际需求确定搬运机器人的最大载重能力，以保证其能够完成所需的搬运任务。车身的刚度和强度要满足小车的承载能力。为了提高AGV的抗倾翻能力，应尽量降低车体重心。

⑵环境适应性：机器人需要适应不同的工作环境，如地形、温度、湿度、光照等，同时具有自我定位、导航、避障等功能。防止与物品发生碰撞。

⑶可靠性和安全性：机器人必须具备高可靠性和安全性，以避免意外事故发生，并且需要采取相应的安全措施，如预警系统、急停按钮等。

⑷维护成本：设计的机器人需要易于维护和保养，以降低运营成本并延长使用寿命。

⑸成本可承受性：机器人的设计成本需要在可承受范围内，并考虑到机器人的整体经济效益。

其设计参数如下：

AGV的长度：1500mm

AGV的宽度：624mm

AGV的高度：1191mm

AGV的行驶速度：0-0.5m/s；

AGV从静止到最大速度的时间：1s；

AGV的负载能力：50kg。

3.2 AGV驱动方式的选择

AGV根据驱动方式可以分为三类：①全方位驱动方式②单轮驱动方式③差速驱动方式[12]。

全方位驱动方式：全方位驱动是一种特殊的驱动方式，它使得AGV（自动引导车）能够在任何方向上移动和转弯，而无需改变其朝向，从而增加机器人的灵活和机动。全方位驱动通常由多个独立的轮子或滚球组成，每个轮子或滚球都可以独立地进行控制和调整。

单轮驱动是一种驱动方式，它使用单个驱动轮或滚球来控制机器人的移动。在单轮驱动中，驱动轮可以沿着机器人底部的一个方向进行旋转，从而使机器人朝着所需的方向移动。单轮驱动通常用于需要机器人在狭窄区域内进行精确操作和定位的应用，如在医院里运送药品、手术工具等；在仓库中搬运货物等。此外，还有一些针对特定场景设计的单轮驱动机器人，如清洁机器人、服务机器人等，以提供更好的机动性和操作效率。单轮驱动可结合其他驱动方式，例如全方位驱动或者双轮驱动，以实现更高的灵活和机动。

差速驱动方式，差速驱动是一种常见的机器人驱动方式，它使用两个或更多的驱动轮，并通过控制不同的转速和方向来实现移动和转弯。在差速驱动中，每个驱动轮都可以独立地控制，从而使机器人能够向前、向后、旋转和侧向移动。

差速驱动通常用于需要机器人在不平坦或复杂环境中进行移动和操作的应用，如在工业生产线上搬运物料、在农田里进行作业等。此外，还有许多针对特定场景设计的差速驱动机器人，如清洁机器人、服务机器人等，以提供更好的机动性和操作效率。

与上述驱动方式相比，差速驱动具有结构简单、易于维护和低成本等优点。同时，由于差速驱动的控制算法相对简单，因此也更容易实现自主导航和路径规划等高级功能综上所述，最终确定采用差速驱动方式，分别在两个电机连接安装驱动器。

在本次设计中，小车的负载为 50Kg, 采用四轮差速驱动的方式，前面两个为电机驱动的定向轮，后面两个为万向轮[9]。小车的万向轮直径为 50mm，宽38mm，高 81mm， 轮质材料为高强度尼龙，具有灵活性、轻松和耐用的特点，其转圈部位用的是摩擦系数小的材料，经过特殊工艺处理后组装而成的，不易发生热变形。小车的驱动轮直径为 210mm，应用橡胶面驱动轮，其优点在于承载能力大，橡胶与地面的附着系数大，保证了驱动能力。两个主动轮相互独立且对称，通过2个电机进行控制，小车通过差速运动进行方向控制。在驱动部分分别加上具有缓震效果的弹簧。

3.3 AGV电机的选择

3.3.1驱动电机的选择

机器人的行走速度最大为0.5m/s。车轮直径为210mm，由此得到小车的最大转速n:

n=

=45.50r/min (3-1)

AGV在前行中主要受到摩擦力的影响：

小车载重50kg，估算小车自重约30kg，取滚动摩擦系数为0.020。

则在正常行驶中所受到的阻力为：

f滚=μFn=μmg=15.68N (3-2)

由于摩擦产生的力矩

T1=

=1.65Nm (3-3)

做功的功率为：

P1=

=7.86W (3-4)

AGV启动时的所需的最小转矩：

己知小车正常行驶速度范围为0-0.5m/s，假设从静止运动最大速度的时间为1s,由此可以计算出最大加速度

αmax=

=0.5m/s2 (3-5)

此时的静摩擦力提供动力

f静=mαmax=40N (3-6)

车轮的最大静摩擦力为

f静max=μ静mg=0.6×80×9.8=407.4 (3-7)

因此：                                f静≤f静max                       (3-8)

满足车轮不打滑的条件。

AGV启动时的力矩：

T=

=5Nm (3-9)

AGV启动时所需要的最大功率：

P=

=60W (3-10)

本课题用两个伺服电机作为驱动电机，伺服电机是一种能够精准控制位置、速度和加速度的旋转电机，通过传感器不断检测转子位置并与控制系统进行反馈调节，以实现高精度的控制。常见于工业自动化、机器人等领域。因此选择SMC60S伺服电机为驱动电机,其参数如表3.1所示。

表3.1 驱动伺服电机

型号	额定功率	转动惯量	额定转速	电机轴直径	电机长度	额定转矩
SMC60S	400W	0.264kg.cm2	3000rpm	14mm	165mm	1.27

3.3.2升降电机的选择

假设小车的上升速度v=0.1m/s，载重M=50kg，上升所需的功率为：

（3-11）

由《机械设计》[10]手册知电机的输出功率：

（3-12）

式中  

——工作机所需功率

——减速机与工作机之间的总效率

齿轮传动总效率：

（3-13）

式中  

——齿轮传动效率，查得=0.96

——滚动轴承效率，查得=0.99，两对，

代入数据得：

（3-14）

则电动机的输出功率为：

=0.052kw （3-15）

因此，选择专用直流伺服电动机，型号为SMC60S伺服电机，其参数如表3.2所示。

表3.2 升降伺服电机

型号	额定功率	转动惯量	额定电流	电机轴直径	电机长度	极数
SMC60S	400W	0.264kg.cm2	10.6A	14mm	165mm	10

3.4 减速机选型方法

减速机是一种机械传动装置，可以通过降低输入轴的转速来增加输出轴的扭矩。选择合适的减速机对于机械设备的运行非常重要。以下是几种减速机选型方法：

①确定所需的输出转速和扭矩。

②计算所需的减速比，即驱动轴转速与输出轴转速之比。

③选择适合应用条件的减速机类型和传动形式（如行星齿轮、斜齿轮等）。

④根据输入功率、输出扭矩和转速等参数，选取能够满足要求的具体型号和规格。

⑤进行减速机的安装、调试和维护。

本课题采用行星减速机，行星减速机的选型公式可以根据所需的输出参数和传动比来计算。以下是一般情况下的选型公式：

行星减速机的传动比 i一般是通过齿轮的组合来实现的，具体的传动比取决于齿轮的齿数比例。

设由电机到车轮处总的传动效率为η=0.95。

减速电机所输出的功率为Pd：Pd=

=8.27W (3-16)

选减速比为20:1，出轴直径16mm,出轴长度25mm,所以选择减速机为SBL62利茗减速机

如图3.1

图3.1 SBL62利茗减速机

3.5输出轴设计与校核

3.5.1输出轴设计

通过一个输出轴将减速机—车轮连接，在输出轴上设置键槽，固定周向运动。确定轴径，

输出功率：150W 

连续扭矩：2.4Nm

堵转扭力：超大扭矩33Nm，轴选用材料：45号钢，调质处理。 取A0=110

dmin≥A0

=6.6mm (3-17)

轴上的键槽要放大，所以d0≥dmin(1+6%)=6.99mm (3-18)

选取轴直径为16mm,

如图3.2为输出轴的平面图

图3.2 输出轴平面图

3.5.2输出轴校核

轴的扭转强度根据公式：

гmax=

≤[г] (3-19)

主要参数

轴输入的瞬时最大转矩为：

T2=

=4.2Nm (3-20)

轴直径d=16mm。

查表，轴材料选择45号钢，则[гT]为25-45MPa且当弯矩较小或只受弯矩作用，载荷较平稳，无轴向载荷等情况下[гT]取较大值。所以取[гT]为45MPa。

于是

гT=

=14.47 MPa≤[гT] (3-21)

故满足要求。

3.6 轴承的选择

3.6.1驱动系统轴承的选型

（1）轴承的选用及校核

轴承均选用深沟球轴承，查机械设计书[11]选轴承型号为GB／T276-94深沟球轴承6006-2Z。

（2）轴承寿命校核

查机械设计书[10]知轴承寿命计算公式为：

  （3-22）

查表知：

，当量动载荷为

。对于球轴承，

，

，代入数据得：

             （3-23）

因其寿命足够长，可以使用符合要求的轴承。

（3）轴承润滑

由于传动轴转速较低，因此采用脂润滑即可。在轴承座中添加足够的脂润滑可适应承受较大载荷的需求。

3.6.2升降系统轴承的选型

（1）轴承的选用及校核

轴承均选用深沟球轴承，查《机械设计手册》[10]选轴承型号为GB／T276-94深沟球轴承6005-2Z。

轴承寿命校核：

查机械设计书知轴承寿命计算公式为：

（3-24）

查表知：

，当量动载荷为

。对于球轴承，

，

，代入数据得：

  （3-25）

因其寿命足够长，可以使用符合要求的轴承。

（2）轴承润滑

由于传动轴转速较低，因此采用脂润滑即可。在轴承座中添加足够的脂润滑可适应承受较大载荷的需求。

3.7传动机构设计

传动机构是将机械运动从一个部件传递到另一个部件的装置。主要的传动机构包括：

（1）齿轮传动

齿轮传动是一种利用两个或多个齿轮的齿形相互咬合来传递动力和运动的机械传动系统，通常用于在不同轴之间传递转矩或速度。它是一种可靠且广泛应用的传动方式，在许多机械设备中都有应用。

（2）蜗轮蜗杆传动

蜗轮蜗杆传动是一种用于交叉成度、不平行且不相交轴间传输较大力矩的机械传动系统，通常由一个蜗杆和一个蜗轮组成。蜗杆作为主动件输入力矩，通过与蜗轮齿面啮合实现转动，并将输出力矩传递给被驱动部件。由于蜗杆与蜗轮啮合角度大、啮合点移动缓慢，因此可在传动过程中实现较大的减速比和传动比，具有较好的降速效果。

（3）摩擦轮传动

摩擦轮传动是一种利用摩擦力传递动力的传动方式，通常由一个或多个摩擦轮和传动带或传动片组成。当两个接触面之间施加压力时，产生了摩擦力，从而使被传动物体转动或移动。这种传动方式普遍用于机械设备中，如汽车、电梯、工业机械等。

（4）滚珠丝杠传动

滚珠丝杠是一种能够将旋转运动转化为线性运动的机械传动系统，常用于需要精确移动或定位的应用中，如工具机和精密机械。

在设计中综合考虑多方面因素后，选择了滚珠丝杠和齿轮传动作为驱动方案。

3.7.1 齿轮的设计

⑴齿形设计：齿形应尽量规则，避免尖角与重叠部位，以减小噪声和磨损。

⑵齿数计算：齿轮的齿数取决于传动比和最小齿数。一般情况下，齿数越多，传动效率和平稳性越好。

⑶模数选择：模数是齿轮的基本参数，应结合齿数和齿轮尺寸等因素进行选择。一般而言，大型齿轮的模数较大，小型齿轮的模数较小。

⑷齿宽计算：齿宽设计应满足强度和接触疲劳寿命的要求，并考虑制造工艺限制。

⑸材料选择：齿轮材料应具有高强度、高硬度、良好的耐磨性和耐腐蚀性，常用材料包括合金钢、碳素钢、铸铁、不锈钢等。

⑹齿面硬化：为提高齿轮的耐磨性和寿命，常采用对齿面进行热处理或化学硬化等方法。

⑺加工精度：齿轮的加工精度直接影响传动效率、噪声和使用寿命等因素。一般要求较高的齿轮应采用专业加工设备和工艺，并进行严格的检测和测试。

由公式进行试算，即

d1t≥2.32

                                              （3-26）

①确定公式内的各计算数值

1）试选载荷系数Kt=1.3

2）负载转矩T1=F×R=83.166×0.006=0.5N.m， 

3)选取齿宽系数ψd=1f=

4）弹性影响系数为ZE=189.8MPa

5）接触疲劳强度极限σHlim=600MPa

6）根据公式可得应力循环次数为

N1=60n1jLh=0.913×109 （3-27）

7)查《机械设计》手册取齿轮的接触疲劳寿命系数KHN=0.90。

8）计算接触疲劳许用应力

安全系数S=1，由公式解得

[σH]=

=540MPa （3-28）

②计算

1)计算齿轮分度圆的直径d1t，得d1t≥12³

2)计算齿宽b。

b=ψd·d1t=1×12=12mm （3-29）

3)计算模数m

m=

=1.06mm （3-30）

根据计算结果，取得弯曲强度计算出来的模数为1.23，则圆整后取标准值 m=2.5mm[15]。

ii几何尺寸计算

• 计算分度圆直径

d=z·m=40×2.5=100mm （3-31）

• 计算中心距

a=

=100 （3-32）

• 计算齿轮宽度

b=ψd·d1=20mm （3-33）

3.7.2 升降机构的选择

选择升降机构需思考以下几个因素：

①承载能力：根据需要承载的物品来选择合适的承载能力。承重50kg。

②升降高度：根据使用场景和需求确定所需的升降高度。高度895mm。

③安全性：应选择具备安全保护装置、急停装置和防坠落装置。用伺服电机带一个刹车。

④维护成本：应考虑维护成本，选择易于维护和保养的升降机构。

⑤使用环境：应根据使用环境选择适合的材质和防腐蚀处理方式。

⑥功能要求：根据实际需要选择满足相应功能要求的升降机构。

综合以上因素，符合的有齿轮齿条和丝杠螺母升降机构。常见的丝杠驱动方案是将一个齿轮固定在电机轴上，另一个齿轮固定在丝杆上，通过啮合传递动力来控制丝杆的旋。与电机轴固定的齿轮我们采用直齿圆柱齿轮，固定在丝杆上的齿轮也采用直齿齿轮，。在本课题中丝杆运动速度较低，所以选用7级精度即可。

齿轮齿条和丝杠螺母升降传动是两种常用的升降机构传动方式，它们的不同主要表现在以下几个方面：

①齿轮齿条传动是通过齿轮与齿条的啮合来完成转动和移动的，适用于较大的负载和速度要求不高的场合；而丝杠螺母传动则是通过螺旋线的作用，将旋转运动转为上下运动，适用于高精度、低速、小负载的场合。

②齿轮齿条传动的精度受到齿轮和齿条的加工精度和间隙大小的影响，容易产生摩擦噪音和磨损；而丝杠螺母传动利用了螺纹副的自锁特性，可以避免运动时的下降和松动，并且具有较高的精度和稳定性。

③齿轮齿条传动比较容易积灰、积水等污染物，需要定期清洗和润滑维护；而丝杠螺母传动相对来说比较封闭，不易受到外界环境的影响，维护比较简单。

④丝杠螺母传动噪音较小，因为其传动过程中不存在齿轮啮合的噪音。而齿轮齿条传动噪音相对较大。

综上所述选择滚珠丝杠副升降机构。丝杠材料选用45号钢，梯级螺丝钉的效率高，使用了梯形螺纹[13]。这个材料的尺寸是稳定和内力都很好。

下面对该丝杠螺母进行强度校核的计算：

①计算丝杠螺母的截面积：

S = π × d2 / 4 = 3.14 × (32mm)2 / 4 = 804.25mm2