AGV被广泛的应用于物料运输、装载、卸载、分拣、装配等场合来缩减人工成本。传统车辆仅有两个自由度,灵活性差。全方位AGV能在狭窄空间代替人工作,提高生产效率与经济效益。Mecanum轮是全方位轮的一种,其力学性能与装配精度影响整车的运动性能与承载能力。目前,由于一体成型的轮毂加工成本高、辊子与地面存在非连续性接触造成稳定性差等问题,影响了其应用的广泛性。针对上述问题,采用轮毂与辊子支撑架组合的方式改进轮毂结构,降低制造成本,同时缩短辊子长度及轮毂半径,减小辊子母线误差,提高轮子运动的稳定性;并设计轮组及升降机构模块,提高Mecanum轮的易用性,论文主要围绕以下几方面展开研究:(1)采用等速螺旋线法与投影法结合,求出辊子母线方程;按设计要求匹配几何参数,在Solidworks中建模,检查无干涉,辊子满足包络成圆要求;从加工工艺分析轮毂加工方法,提出降低成本的双片轮毂与辊子支撑架组合的轮毂结构;利用Ansys软件对改进前后的Mecanum轮进行静力学对比分析,验证改进后的Mecanum轮在加工工艺性提高及轮毂半径减小后,各零部件在满足强度与刚度要求的前提下性能提升。(2)根据设计要求,确定轮组与升降模块方案,匹配参数,选取合适的电机、减速器、丝杠及同步带;利用Solidworks完成整车建模,干涉评估,验证设计结构合理。(3)研究运动学与动力学,推导四轮转速与整车速度的运动关系;利用ADAMS软件对改进前后的AGV进行空载与满载情况下的仿真,验证轮子改进后全方位运动能力更佳,并分析曲线误差原因;利用虚位移原理推导升降机构丝杠推力和剪叉臂与水平夹角的关系;利用ADAMS软件中STEP连续梯函数,模拟升降过程,验证剪叉升降机构设计参数的合理性。(4)基于赫兹理论,研究重载情况下辊子与地面的接触区域、接触点处应力及变形量的大小;根据瞬态动力学理论,利用Ansys软件对改进后的Mecanum轮进行瞬态动力学分析,验证Mecanum轮运动时接触面平面化,辊子母线制作的辊子强度及刚度合理;根据应力及变形情况,提出能提高辊子运动稳定性的优化方法。(5)制作与测试样机。对Mecanum轮做圆跳动、全方位运动性能、设计参数验证试验,验证Mecanum轮包络成圆,样机性能、参数符合设计要求。