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1、 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 23頁(yè) 單位代碼 6130 學(xué)　　號(hào) 050105050 分 類 號(hào) TH 密 級(jí) 秘密 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 小型立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì) 院（系）名稱 工學(xué)院 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 劉標(biāo) 指導(dǎo)教師 薛東彬 2009年 5 月13日 1 緒論 1.1 課題的背景 物流自古以來就伴隨著人類社會(huì)共同向前發(fā)展，成為人們生活中不可缺少的組成部分，是現(xiàn)代科學(xué)

2、技術(shù)與工業(yè)發(fā)展相結(jié)合的產(chǎn)物。僅年來，我國(guó)為了發(fā)展經(jīng)濟(jì)，各地都在大力發(fā)展交通，海、路、空并舉，進(jìn)行大規(guī)模的基本項(xiàng)目的投資建設(shè)，成為現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主旋律。而交通事業(yè)發(fā)展的最終目的，就是使物質(zhì)能夠迅速流通，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在現(xiàn)代社會(huì)中，物質(zhì)流通領(lǐng)域的供應(yīng)鏈在信息、網(wǎng)絡(luò)的沖擊下發(fā)生了根本的改變，依靠傳統(tǒng)的流通方式已經(jīng)不能滿足時(shí)代的需要，而倉(cāng)庫(kù)又成為各個(gè)交通樞紐上的結(jié)點(diǎn)，倉(cāng)庫(kù)設(shè)備的發(fā)展必須跟時(shí)代的步伐，為了滿足現(xiàn)代社會(huì)的商品需求、管理與流通，立體倉(cāng)庫(kù)營(yíng)運(yùn)而生，并在現(xiàn)代物流中起著重要作用，且隨著社會(huì)的需要，向自動(dòng)化、智能化發(fā)展。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況 立體倉(cāng)庫(kù)的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之

3、后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。50年代初，美國(guó)出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)；50年代末60年代初出現(xiàn)了司機(jī)操作的巷道式堆垛起重機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)；1963年美國(guó)率先在高架倉(cāng)庫(kù)中采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，建立了第一座計(jì)算機(jī)控制的立體倉(cāng)庫(kù)。此后，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在美國(guó)和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專門的學(xué)科。60年代中期，日本開始興建立體倉(cāng)庫(kù)，并且發(fā)展速度越來越快，成為當(dāng)今世界上擁有自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)最多的國(guó)家之一。 我國(guó)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)及其物料搬運(yùn)設(shè)備的研制開始并不晚，1963年研制成第一臺(tái)橋式堆垛起重機(jī)（機(jī)械部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所），1973年開始研制我國(guó)第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)（高15米，機(jī)械部起重所負(fù)

4、責(zé)），該庫(kù)1980年投入運(yùn)行。到2003年為止，我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量已超過200座。 據(jù)美國(guó)ADL公司調(diào)查，1988年世界自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)和運(yùn)輸設(shè)備的市場(chǎng)容量約為20億美元，到了1995年市場(chǎng)規(guī)模為35億美元。21世紀(jì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)和搬運(yùn)設(shè)備市場(chǎng)已達(dá)70億，比1995年提高了一倍。又據(jù)日本通產(chǎn)省在1990年對(duì)日本國(guó)內(nèi)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)市場(chǎng)調(diào)查結(jié)果為549億日元，到了1995年，日本自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的市場(chǎng)容量增加到752億日元，2000年達(dá)到1030億日元。依此推算，未來自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)市場(chǎng)容量增長(zhǎng)可達(dá)65%。 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在國(guó)內(nèi)大中城市發(fā)展前景看好。上海市已經(jīng)把發(fā)展立體倉(cāng)庫(kù)和立體倉(cāng)庫(kù)事業(yè)作為上海的五大

5、支柱產(chǎn)業(yè)之一。 倉(cāng)庫(kù)物流業(yè)的發(fā)展是一個(gè)及其復(fù)雜的動(dòng)態(tài)產(chǎn)業(yè)。而流通領(lǐng)域的革命是通過物流設(shè)備完成的，并將新的的業(yè)種和技術(shù)引入了現(xiàn)代社會(huì)，成為一門新興產(chǎn)業(yè)，對(duì)提高產(chǎn)、供、銷的效率和效益起著關(guān)鍵性的作用。在這個(gè)系統(tǒng)中包含著經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。技術(shù)先進(jìn)性和科學(xué)。運(yùn)用自然科學(xué)中的數(shù)學(xué)邏輯推理與計(jì)算，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模型化、模擬化、仿真分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，使集“物流、商流、資金流和信息流”于一身的物流配送系統(tǒng)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中得到延伸。 目前，我國(guó)的物流產(chǎn)業(yè)與美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的差距相當(dāng)大。所以，為了提高我國(guó)整體物流業(yè)的實(shí)力，同時(shí)為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)充分發(fā)揮強(qiáng)大的作用，通過道路交通的發(fā)展帶動(dòng)倉(cāng)庫(kù)物流技術(shù)，以倉(cāng)庫(kù)設(shè)備及技術(shù)的提

6、高帶動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，建立良好的物流系統(tǒng)，使其越來越多地發(fā)揮出強(qiáng)大生命力，在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮出越來越重要的作用。 相信在不久的將來，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，自動(dòng)化搬運(yùn)和倉(cāng)庫(kù)設(shè)備的完善，計(jì)算機(jī)及信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，人們意識(shí)的提高，集自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息化管理的物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必將大大發(fā)展，以物流發(fā)展起來的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將發(fā)揮出巨大的力量。 1.3 課題研究?jī)?nèi)容 本次設(shè)計(jì)對(duì)象為一個(gè)五行六列，共30個(gè)倉(cāng)位的小型立體倉(cāng)庫(kù)。要求倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)3維運(yùn)動(dòng)、自動(dòng)定位；上下運(yùn)動(dòng)采用鋼絲繩提升機(jī)構(gòu)；左右運(yùn)動(dòng)采用上下軌道導(dǎo)向支撐。且主要為機(jī)械部分設(shè)計(jì)，包括貨架和堆垛機(jī)。 2 設(shè)計(jì)方案

7、對(duì)比 立體倉(cāng)庫(kù)組成主要為貨架、堆垛機(jī)和電氣控制部分。貨架和堆垛機(jī)根據(jù)使用場(chǎng)合和實(shí)際需要其結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方式而不同，我們應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要，進(jìn)行方案對(duì)比加以選擇。 2.1 貨架方案對(duì)比 本次設(shè)計(jì)對(duì)象是一個(gè)配有有軌堆垛機(jī)的、能夠自動(dòng)定位的、單排的小型立體倉(cāng)庫(kù)，因此可供選擇的貨架結(jié)構(gòu)大概有三種，一貫通式貨架，二懸臂式貨架，三牛腿式貨架。 （1）貫通式貨架 這種貨架的優(yōu)點(diǎn)是具有高密度存儲(chǔ)能力，于一般貨架相比，其容量可加倍，高度可達(dá)10m，不會(huì)壓損貨品。與其他高密度系統(tǒng)相比，其投資成本相對(duì)較低，能很好地適用存儲(chǔ)季節(jié)性貨物。缺點(diǎn)是無法不移動(dòng)其他托盤而揀取所需托盤，取貨時(shí)只能由外向內(nèi)順序取，且此貨位尺寸會(huì)

8、影響有軌堆垛機(jī)的框架尺寸。由此可見此貨架不太適合本次設(shè)計(jì)。 （2）懸臂式貨架 懸臂式貨是由若干塔式懸臂和縱梁構(gòu)成，根據(jù)懸臂上放置物品大小、重量、長(zhǎng)短，可以是單面懸臂，也可為雙面懸臂，懸臂一般用金屬構(gòu)件。架適合存放長(zhǎng)料貨物和不規(guī)則貨物.前伸的懸臂具有結(jié)構(gòu)輕巧，載重能力好，并且對(duì)存放不規(guī)則的或是長(zhǎng)度較為特殊的物料時(shí)，能大幅提高倉(cāng)庫(kù)的利用率和工作的效率。增加了擱板后，特別適合空間小，高度低的庫(kù)房，管理方便，視野寬闊，與普通擱板式貨架相比，利用率更高。此結(jié)構(gòu)貨架適合本設(shè)計(jì)。 （3）牛腿式貨架 牛腿式貨架主要用于自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中。此類貨架系統(tǒng)所使用的托盤承載能力強(qiáng)，剛性好，如托盤承載很小可取消橫梁，

9、或貨格較小而不用橫梁，直接用塑料箱等置于牛腿之上，由堆垛機(jī)對(duì)貨物進(jìn)行自動(dòng)存取作業(yè)。此貨架適合本設(shè)計(jì)。 懸臂式貨架與牛腿是貨架相比，前者通常用于大型、重型貨物，所用設(shè)備為側(cè)向叉車、起重機(jī)等；后者比較適合輕型貨物，通常于堆垛機(jī)配用，且我國(guó)早期的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)一般都采用牛腿式，這這方面技術(shù)較成熟。故此，本設(shè)計(jì)貨架采用牛腿式。為了減少貨架日后的為何工作量，貨架通過焊接連接。 2.2 堆垛機(jī)方案對(duì)比 有軌巷道堆垛起重機(jī)通常稱為巷道堆垛其中機(jī)，簡(jiǎn)稱堆垛機(jī)，是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中重要的貨物存取設(shè)備之一。堆垛機(jī)的起重量一般在2t以下，特殊需要的可達(dá)10t以上，使用高度在10~25m之間，高者已達(dá)50m。本

10、次設(shè)計(jì)的堆垛機(jī)要求：上下運(yùn)動(dòng)采用鋼絲繩提升機(jī)構(gòu)；左右運(yùn)動(dòng)采用上下軌道導(dǎo)向支撐。且其按功能分，可分為三個(gè)組成部分：起升機(jī)、存取機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)。 （1）起升機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu)是用于驅(qū)動(dòng)載貨臺(tái)升降運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，通過支架用螺栓固定在立柱下端、下端或中部。通常的起升機(jī)構(gòu)的方式有：電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)和卷?yè)P(yáng)機(jī)起升機(jī)構(gòu)。

11、 電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)通常用于重型或中型起重，而本次設(shè)計(jì)的堆垛機(jī)的載貨重量不超過50kg，不適合采用電動(dòng)葫蘆起重機(jī)構(gòu)。故選用卷?yè)P(yáng)機(jī)起升機(jī)構(gòu)。 卷?yè)P(yáng)機(jī)起升機(jī)構(gòu)的可采用放置位置有兩種：一放置在中部，二放置在上端?？紤]到如果把卷

12、揚(yáng)機(jī)構(gòu)放置在中部會(huì)影響存取機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)，因此決定把卷?yè)P(yáng)機(jī)起升機(jī)構(gòu)放置在上端，通過微電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)卷筒提升載貨臺(tái)。 （2）存取機(jī)構(gòu) 通過查閱相關(guān)資料并進(jìn)行篩選，得到兩種可供選擇的存取機(jī)構(gòu)。一三節(jié)伸縮式貨叉機(jī)構(gòu)（如圖2.1），二鋼絲繩拉伸式貨叉結(jié)構(gòu)（如圖2.2）。 1) 后叉也即固定叉，安裝在載貨臺(tái)上，中間叉在齒輪齒條的驅(qū)動(dòng)下，從中間叉的中點(diǎn)，向左向右移動(dòng)大約自身長(zhǎng)度的一半。前叉可從中間叉的某一固定點(diǎn)向左或向右伸出中間叉二倍的長(zhǎng)度。 2)鋼絲繩拉伸式貨叉結(jié)構(gòu) 如圖2.2所示，通過電機(jī)的正反轉(zhuǎn)拉動(dòng)連接著貨叉的鋼絲繩，從而實(shí)現(xiàn)貨叉的向左向右運(yùn)動(dòng)。 圖2.1 三節(jié)伸縮式貨叉機(jī)構(gòu)

13、 圖2.2 鋼絲繩拉伸式貨叉結(jié)構(gòu) 鋼絲繩拉伸式貨叉機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，但由于鋼絲繩的彈性，貨叉動(dòng)作會(huì)有滯后性，且貨叉尺寸較大。 三節(jié)伸縮式貨叉機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作迅速，實(shí)時(shí)性較好，且由于是兩節(jié)貨叉同事伸縮，這就減小了貨叉的長(zhǎng)度。相比，三節(jié)伸縮式貨叉機(jī)構(gòu)則是個(gè)較好的選擇，且從本次的設(shè)計(jì)目的角度看，設(shè)計(jì)三節(jié)伸縮式貨叉將會(huì)用到更多所學(xué)專業(yè)知識(shí)，達(dá)到溫故而知新的效果。因此三節(jié)伸縮式貨叉機(jī)構(gòu)。 （3）行走機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)即是驅(qū)動(dòng)堆垛機(jī)在軌道上來回運(yùn)動(dòng)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知微電機(jī)是本次設(shè)計(jì)的動(dòng)力源的最佳選擇。因此行走結(jié)構(gòu)有兩種方案，一通過聯(lián)軸器把電機(jī)伸出軸與滾子軸連接，直接驅(qū)動(dòng)；二通過電機(jī)伸出

14、的齒輪軸通過齒輪嚙合驅(qū)動(dòng)滾子（被動(dòng)齒輪做在滾子邊緣上。 3 總體設(shè)計(jì) 立體倉(cāng)庫(kù)的方案通過比較已經(jīng)確定后，立體倉(cāng)庫(kù)的整體設(shè)計(jì)就是按照已確定的方案進(jìn)行材料的選擇、參數(shù)及尺寸的確定。根據(jù)立體倉(cāng)庫(kù)方案對(duì)比的劃分，立體倉(cāng)庫(kù)的整體設(shè)計(jì)同樣可以劃分為貨架設(shè)計(jì)和堆垛機(jī)設(shè)計(jì)，同時(shí)堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)又可分為堆垛機(jī)的存取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、堆垛機(jī)的起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 3.1 貨架設(shè)計(jì) 3.1.1 貨架材料選擇 通過查閱相關(guān)資料及類似設(shè)計(jì)類比，貨架的立柱及橫梁采用6號(hào)結(jié)構(gòu)用冷彎方型空心剛，材料為Q235—A。貨架片用5號(hào)結(jié)構(gòu)用冷彎矩形空心鋼，材料Q235—A。 3.1.2

15、貨架材料校核 已知6號(hào)結(jié)構(gòu)用冷彎方型空心剛寬A=30mm，厚度t=3mm，慣性矩Ix=Iy=3.5104mm4,，取r=4m，理論重量為2.361kg/m，Q235—A的彈性模量E=2.05105。 圖3.1 貨架受力分析圖 立柱的臨界壓應(yīng)力Fr（貨架受力如圖3.1）： 立柱實(shí)際承受的壓力F： 安全系數(shù),所以所選材料能夠滿足設(shè)計(jì)要求。 3.2 堆垛機(jī)存取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的堆垛機(jī)的存取機(jī)構(gòu)采用齒輪長(zhǎng)條式三級(jí)貨叉伸縮式，首先，固定叉上的齒輪與中間叉上的齒條嚙合，驅(qū)動(dòng)中間叉，中間叉上

16、的齒輪同時(shí)固定叉與前叉上的齒條嚙合，驅(qū)動(dòng)前叉。它的參數(shù)設(shè)計(jì)主要是電機(jī)的選擇和齒輪齒條的參數(shù)計(jì)算。 3.2.1堆垛機(jī)存取機(jī)構(gòu)電機(jī)選擇 取貨叉伸縮速度為v=0.18m/s， 取安全系數(shù)n=1.2，則 故可以選擇40W可逆電機(jī)（精研），型號(hào)90YR40DV22。其額定轉(zhuǎn)速1200r/min. 中間叉（中間齒輪）速度： 試選轉(zhuǎn)速n=32r/min, 故選擇傳動(dòng)比為i=36，選用標(biāo)準(zhǔn)減速箱90GK36RT（精研），輸出轉(zhuǎn)速為36r/min,輸出額定轉(zhuǎn)矩為8.3mN*m。 3.2.2 齒輪齒條設(shè)計(jì) 1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1） 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。由于

17、貨叉機(jī)構(gòu)要求的速度速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095—88）。 2） 材料選擇。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（以下類似）表10-1選擇齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，齒條材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 3） 選擇齒輪齒數(shù)為22。 2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行試算。 （1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 試選載荷系數(shù)Kt=2。 2） 計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 3） 由表10-7選取齒寬系數(shù)=1。 4） 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8MPa。 5） 由圖10-21d按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=6

18、00Mpa；齒條的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MPa。 6） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 取工作壽命10年（每年工作300天）： 7） 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)。 8） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 （2） 計(jì)算 1） 計(jì)算齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。 2） 計(jì)算圓周速度v 3） 計(jì)算齒寬b 4） 計(jì)算齒寬與齒高比 模數(shù) 齒高 5） 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=0.076m/s,7級(jí)精度，由圖10-8查得： 直齒輪，； 由表10-2查得使用系數(shù)； 由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、齒輪懸臂布置時(shí)， 由，查

19、圖10-13得；故載荷系數(shù) 6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 7） 計(jì)算模數(shù)m 3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為 （1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 由圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；齒條的彎曲強(qiáng)度極限； 2） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得 4） 計(jì)算載荷系數(shù)K 5） 查取齒形系數(shù) 由表10-5查得 6） 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表10-5查得 7） 計(jì)算齒輪齒條的并加以比較 齒條的數(shù)值大。 設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接

20、觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù)0.983并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=1mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=34.016 mm，算出齒輪齒數(shù) 4、幾何尺寸計(jì)算 3.3 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）起升驅(qū)動(dòng)力 起升的物體主要為：提升籠框架框架、存取驅(qū)動(dòng)電機(jī)、貨叉機(jī)構(gòu)及貨物。 貨臺(tái)框架：長(zhǎng)寬高=340340500 =（340+340+500）41032.361kg=11.144kg 存取驅(qū)動(dòng)電機(jī)（包含安裝架）： =（5.3+0.2

21、7）kg=5.57kg 貨叉機(jī)構(gòu)： =8kg （2）鋼絲繩的選用 選用鋼絲繩公稱直徑，67類天然纖維芯鋼絲繩，最小破壞拉力4.39KN（GB/T 8918—1996）。 （3）卷筒公稱直徑 取D=60。 （4）選擇起升電機(jī) 取起升速度，則轉(zhuǎn)速：。 電機(jī)功率 選用200W電磁制動(dòng)電機(jī)，型號(hào)10YB200DV22（精研）。 選用速比為25的標(biāo)準(zhǔn)減速箱，型號(hào)100GF25H，其輸出轉(zhuǎn)速：25r/min；額定轉(zhuǎn)矩：27.7Nm。 3.4 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.4.1 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)動(dòng)力部分設(shè)計(jì) （1） 行走機(jī)構(gòu)所受的壓力 行走機(jī)構(gòu)所受的壓力可以看為起升總重

22、量加上堆垛機(jī)外框架重、起升電機(jī)及卷筒重。 起升總重量： 堆垛機(jī)外框架重： 堆垛機(jī)外框架采用5號(hào)熱軋槽鋼，其理論重量為5.438kg/m。框架長(zhǎng)高=450mm2210mm。 起升電機(jī)及卷筒重： 則。 取安全系數(shù)n=1.2。 （1） 電機(jī)選擇 主動(dòng)滾輪的直徑設(shè)計(jì)為65mm，行走速度為0.2m/s； 故選擇功率為90W的可逆電機(jī)（精研），型號(hào)90YR90DV22。選擇速比為25的標(biāo)準(zhǔn)減速箱（帶耳型），型號(hào)90GF30HE。 3.4.2 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)齒輪設(shè)計(jì) 1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1） 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。由于行走機(jī)構(gòu)要求的速度速度不

23、高，故選用7級(jí)精度（GB 10095—88）。 2） 材料選擇。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（以下類似）表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 3） 選擇齒輪齒數(shù)為35。 2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行試算。 （1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 試選載荷系數(shù)Kt=1.3。 2） 計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 3） 由表10-7選取齒寬系數(shù)=0.5。 4） 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8MPa。 5） 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600Mpa

24、；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MPa。 6） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 取工作壽命10年（每年工作300天）： 7） 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)。 8） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 （2） 計(jì)算 1） 計(jì)算齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。 2） 計(jì)算圓周速度v 3） 計(jì)算齒寬b 4） 計(jì)算齒寬與齒高比 模數(shù) 齒高 5） 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=0.122m/s,7級(jí)精度，由圖10-8查得： 直齒輪，； 由表10-2查得使用系數(shù)； 由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、齒輪懸臂布置時(shí)，1.192

25、由，1.192查圖10-13得1.172；故載荷系數(shù) 6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 7） 計(jì)算模數(shù)m 3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為 （1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 由圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限； 2） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得 4） 計(jì)算載荷系數(shù)K 5） 查取齒形系數(shù) 由表10-5查得 6） 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表10-5查得 7） 計(jì)算小齒輪大齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大。

26、（2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù) 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m= 0.837mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d= 1mm，算出齒輪齒數(shù) 4、幾何尺寸計(jì)算 由于齒輪的尺寸不能滿足設(shè)計(jì)需求，因此對(duì)齒輪參數(shù)進(jìn)行修正。取模數(shù) 。 修正減速箱速比： 故選擇減速箱的速比為12.5，型號(hào)90GF12.5HE。 3.5 軸承的設(shè)計(jì) 由總裝圖可知，行走機(jī)構(gòu)從動(dòng)輪的

27、軸承負(fù)載大，尺寸小。因此只須校核從動(dòng)輪軸承即可，軸承受力如圖3.2所示。 （1） 設(shè)計(jì)參數(shù) 徑向力： 軸向力： 圖3.2 軸承受力分析 軸頸：d1=15mm 轉(zhuǎn)速：n=58.765r/min 要求壽命： 溫度系數(shù)：ft=1 潤(rùn)滑方式：脂潤(rùn)滑 （2） 被選軸承信息 軸承類型：深溝球軸承 軸承型號(hào)：6002 軸承內(nèi)徑 ：d=152mm 軸承外徑 ：D=32mm 軸承寬度 ：B=9 mm 基本額定動(dòng)載荷：C=5580N 基本額定靜載荷 ：Co=2850N 極限轉(zhuǎn)速(脂) ：nlimz=19000 r/min （3）當(dāng)量動(dòng)載荷 負(fù)荷系數(shù) fp=1.2，判斷

28、系數(shù) e=0.16，徑向載荷系數(shù) X=1，軸向載荷系數(shù) Y=0 當(dāng)量動(dòng)載荷： 軸承所需基本額定動(dòng)載荷：C=5071.073 N （4）校核軸承壽命 軸承壽命： 所以所選軸承滿足使用要求。 主動(dòng)輪軸承選用型號(hào)為6304的深溝球軸承。 4 電氣部分 電氣設(shè)備主要包括電力拖動(dòng)、控制、檢測(cè)和安全保護(hù)堆垛機(jī)的控制一般采用可編程序控制器(PIJ3) 及計(jì)算機(jī)等 堆垛機(jī)必須有自動(dòng)認(rèn)址、貨位虛實(shí)等檢測(cè)以及其他檢測(cè)。電力拖動(dòng)要同時(shí)滿足快速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確三方面的要求。 在安全方面，堆垛機(jī)是一種起重機(jī)械，它要在又高又窄的巷道內(nèi)高速運(yùn)行。主要的安全保護(hù)措施有：終端極限限位保

29、護(hù)；堆垛機(jī)在行走、升降和伸縮貨叉的終端都設(shè)有限位保護(hù)裝置；聯(lián)鎖保護(hù) 堆垛機(jī)在行走與升降時(shí)，貨叉伸縮電路切斷；相反貨叉伸縮時(shí)，行走與升降電路切斷； 正位虛實(shí)檢測(cè)控，只有堆垛機(jī)在垂直和水平方向停準(zhǔn)時(shí)，貨叉才能伸縮。堆垛機(jī)到某貨格入庫(kù)，在伸叉存入貨物前，需要先探測(cè)貨格內(nèi)有無貨物，以防止雙重入庫(kù)，造成事故。探測(cè)器可以是反射式光電開關(guān)，當(dāng)貨格內(nèi)有貨物時(shí)則停止送貨，同時(shí)發(fā)出“雙重入庫(kù)”報(bào)警信號(hào)； 載貨臺(tái)斷鏈保護(hù) 堆垛機(jī)正常工作時(shí)，起升導(dǎo)軌兩側(cè)的偏心輪與導(dǎo)軌脫開．使載貨臺(tái)能夠沿著起升導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)由于意外及長(zhǎng)期使用等原因造成提升鏈條突然斷裂時(shí)，偏心輪通過連稈機(jī)構(gòu)及彈簧作用卡在起升導(dǎo)軌的兩側(cè)，使載貨臺(tái)不致突

30、然下落；斷電保護(hù)。如果載貨臺(tái)升降過程中突然斷電，則通過升降電機(jī)制動(dòng)使載貨臺(tái)不致于降落下來。 4.1 控制系統(tǒng) 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的控制系統(tǒng)主要是指托盤搬運(yùn)控制系統(tǒng)，包括堆垛機(jī)的控制和外圍輸送設(shè)備的控制。目前自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中應(yīng)用的控制系統(tǒng)是樹形結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，如圖4.1所示。 圖4.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 上位機(jī)通信模塊的作用是把控制命令傳送給設(shè)備控制PLC，同時(shí)獲取PLC檢測(cè)到的各設(shè)備狀態(tài)信號(hào)及命令執(zhí)行情況等信息，以保證存取作業(yè)的順利進(jìn)行。上位機(jī)發(fā)送給PIE的命令有功能設(shè)定、貨物狀態(tài)、存取位置等類型，PLC根據(jù)這些命令自主地完成對(duì)設(shè)備的控制動(dòng)作。堆垛機(jī)及外圍托盤輸送設(shè)備的控制PIE要完成的

31、功能見表4.1。 表4.1 堆垛機(jī)及外圍托盤輸送設(shè)備PLC功能 4.2 計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng) 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)包括出入庫(kù)管理(出入庫(kù)的原則和優(yōu)化調(diào)度)以及對(duì)庫(kù)存等信息及其與其他系統(tǒng)的接口管理。 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的一部分，目前企業(yè)級(jí)的信息系統(tǒng)都是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)存數(shù)據(jù)庫(kù)將成為企業(yè)信息系統(tǒng)中分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的一部分，解決立體倉(cāng)庫(kù)信息在網(wǎng)絡(luò)上與其他系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)的問題是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)存管理的基本內(nèi)容和需要著重解決的問題 計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中一個(gè)重要的組成部分，是充分發(fā)揮自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)與信息系統(tǒng)緊密結(jié)合優(yōu)勢(shì)的保證。它體現(xiàn)了自動(dòng)化

32、立體倉(cāng)庫(kù)可以與企業(yè)信息系統(tǒng)天然結(jié)合的特點(diǎn)。 結(jié)論 在倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域中，物資的輸送、存儲(chǔ)、管理和控制的規(guī)模越來越大，靠人工實(shí)現(xiàn)已經(jīng)遠(yuǎn)不能夠需要。自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)在物資存儲(chǔ)行業(yè)中受到人們的重視，其控制重點(diǎn)轉(zhuǎn)向物資的控和管理要求實(shí)時(shí)、協(xié)調(diào)和一體化，計(jì)算機(jī)之間、數(shù)據(jù)采集點(diǎn)之間、機(jī)械設(shè)備的控制器之間及它們與主計(jì)算機(jī)之間的通信可以及時(shí)地匯總信息，倉(cāng)庫(kù)計(jì)算機(jī)及時(shí)地記錄訂貨和到貨間，顯示庫(kù)存量，計(jì)劃人員可以方便地作出供貨決策，管理人員隨時(shí)掌握貨源及需求 。息技術(shù)的應(yīng)用已成為倉(cāng)庫(kù)技術(shù)的重要支柱。滿足了人們速度、精度、高度、重量、重復(fù)存和搬運(yùn)等要求，使總體效益和生產(chǎn)的應(yīng)變能力大大超過各部分獨(dú)立效益

33、的總和，自動(dòng)化技逐漸成為倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化技術(shù)的核心。而作為現(xiàn)代物流新發(fā)展階段的產(chǎn)物的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)將使勞動(dòng)密集、效率低下的倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)發(fā)生了實(shí)質(zhì)性的改變，在節(jié)約勞動(dòng)、節(jié)省空間的基礎(chǔ)之上大大拓展了倉(cāng)庫(kù)的功能，使之從單純的保管型向綜合的流通型方向發(fā)展。 致謝 本畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)論文是在我的指導(dǎo)老師薛東彬老師的精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，孜孜以求的工作作風(fēng)，深深地感染和鼓勵(lì)著我。在整個(gè)論文創(chuàng)作過程中，薛老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，在此向薛老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 論文的完成過程中，多少可

34、敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們! 參考文獻(xiàn) [1] 田奇.倉(cāng)庫(kù)物流機(jī)械與設(shè)備.機(jī)械技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2008.(1). [2] [蘇]A.A.斯麥霍夫.自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001 [3] 虞和謙.高層貨架倉(cāng)庫(kù)講座.物流技術(shù).1997 [4] 蔡傳杰.自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng).機(jī)械技術(shù)(臺(tái)灣). 2001(3). [5] 丁曉紅.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng).起重運(yùn)輸機(jī)械.1996 (12). [6] 常發(fā)亮，

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