1m機(jī)電工程學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書設(shè)計(jì)題目: 橋式碼垛機(jī)升降與旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 2年 05 月 29 日1目 錄摘要2Abstract.3第一章 緒論41.1 選題的背景及其意義.4 1.2 碼垛機(jī)的簡(jiǎn)介.41.3 國(guó)內(nèi)外碼垛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀4第二章 橋式碼垛機(jī)升降與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).7 2.1 橋式碼垛機(jī)升降與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇7 2.2 橋式碼垛機(jī)升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算.72.2.1 定機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別72.2.2 計(jì)算鋼絲繩的最大靜拉力并選擇鋼絲繩的種類82.2.3 確定最小的卷?yè)现睆?2.2.4 選擇電動(dòng)機(jī)并驗(yàn)算制動(dòng)力矩9 2.2.5 計(jì)算機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比并選擇適當(dāng)?shù)臏p速器102.2.6 聯(lián)軸器的選擇10 第三章 卷筒的設(shè)計(jì)與計(jì)算113.1 卷筒部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算113.2 卷筒心軸的計(jì)算.1123.3 選擇軸承.133.4 齒輪連接盤的計(jì)算.16 設(shè)計(jì)總結(jié)19致謝20參考文獻(xiàn)21摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械在現(xiàn)代生活中充當(dāng)著越來(lái)越重要的作用，一方面是因?yàn)闄C(jī)械行業(yè)的飛速發(fā)展，另一方面是因?yàn)樯鐣?huì)對(duì)機(jī)械的大量需求，在機(jī)械漫長(zhǎng)的發(fā)展軌跡中，新機(jī)械的發(fā)明起著不可替代的作用。與此同時(shí),那些一直被使用的機(jī)械更是起到了舉足輕重的作用，一個(gè)重要的例子，比如橋式碼垛機(jī)。橋式碼垛機(jī)和大部分的機(jī)械一樣，有著漫長(zhǎng)的發(fā)展歷史，都是從一開始的簡(jiǎn)單再慢慢的發(fā)展成為復(fù)雜的機(jī)器，從以前的單一結(jié)構(gòu)發(fā)展成為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，從單一的作用演變?yōu)槎喾N作用。并且操作的方式也發(fā)生了比較明顯的變化，由以前的人工操作變成了現(xiàn)在的電腦控制。本次設(shè)計(jì)主要介紹的是傳統(tǒng)的橋式碼垛機(jī)的過(guò)去、現(xiàn)在以及未來(lái)的發(fā)展。3關(guān)鍵詞:橋式碼垛機(jī)、卷筒、定滑輪、卷筒軸Abstract4With the rapid development of science and technology，mechanical plays more and more significant impact in contemporary life.For one thing， because of the rapid development of machinery industry，on the other hand is because the social demand for machinery，In mechanical long trajectory，the new mechanical invention plays an irreplaceable role.At the same time，those who have been used machinery has played a pivotal role，an important example，such as bridge type stacker crane.Bridge type stacker crane，like most of the machinery，has a long history，All started with a simple again slowly developed into a complex machine，from the previous single structure become complex structure，developed into a multifunctional from the previous single function.At the same time，the operation mode has obvious changes have taken place，by the previous manual operation into the present computer control.This design is mainly introduced the traditional bridge type stacker crane， past、present and future development.Key words:Bridge type stacker crane; drum;crown block;drum shaft5第 1 章 緒論1.1 選題的背景及其意義由于社會(huì)生產(chǎn)力快速的發(fā)展，產(chǎn)品規(guī)模越來(lái)越大以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，在一定程度上要求作為工廠物資儲(chǔ)存室的物資倉(cāng)庫(kù)需要適當(dāng)?shù)母慕ɑ驍U(kuò)建。但是由于國(guó)家的土地有限，所以現(xiàn)有的工業(yè)企業(yè)所占的土地也是有限的,因此倉(cāng)庫(kù)用地已經(jīng)不能再加大了，所以只能充分合理的利用倉(cāng)庫(kù)，充分利用已有的庫(kù)區(qū)面積，同時(shí)向其他方向延伸，充分利用庫(kù)區(qū)空間。于是人們開始研究如何建成多層庫(kù)房。從目前我國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,多層庫(kù)房有著光明的發(fā)展前景。與此同時(shí)由于企業(yè)的生產(chǎn)與管理一直得到不斷改善與提高,越來(lái)越多的企業(yè)明白了物流系統(tǒng)的提高與改善對(duì)他們非常重要。隨著自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的建立，物流系統(tǒng)更加合理，它把空間充分的、合理的利用了起來(lái),對(duì)降低生產(chǎn)成本、加快物流的速度、提高生產(chǎn)率都有著至關(guān)重要的意義，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)電、食品、材料、化工等諸多領(lǐng)域。1.2 碼垛機(jī)的簡(jiǎn)介我國(guó)的現(xiàn)代物流主要是由自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)構(gòu)成的，在 20 世紀(jì) 70 年代初期,碼垛機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)第一次出現(xiàn)在了國(guó)內(nèi)，從此我國(guó)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)入了一個(gè)發(fā)展的黃金期。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中主要的核心設(shè)備是碼垛機(jī)，它是伴隨著自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)而出現(xiàn)的，它是倉(cāng)庫(kù)中物料搬運(yùn)時(shí)使用最廣泛的設(shè)備,同時(shí)也是物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)最重要的設(shè)備,6早期的碼垛機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，就是把把一個(gè)門架懸掛在橋式起重機(jī)的起重小車上，習(xí)慣上稱為橋式碼垛機(jī)，1962 年的時(shí)候巷道碼垛機(jī)廣泛的出現(xiàn)在了美國(guó)，并且隨著立體倉(cāng)庫(kù)的建立，巷道碼垛機(jī)慢慢取代了橋式碼垛機(jī)。從 1970 年開始日本生產(chǎn)的碼垛機(jī)的安裝高度達(dá)到了 25 米。隨著電腦技術(shù)和自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展,碼垛機(jī)已經(jīng)應(yīng)用到大量的領(lǐng)域,性能不斷的得到強(qiáng)化,高度也一直在變高。1972 年時(shí),已經(jīng)出現(xiàn)了高度為 40 米的碼垛機(jī)。碼垛機(jī)的運(yùn)行速度也一直在提高,目前碼垛機(jī)水平運(yùn)行速度已經(jīng)高達(dá) 220m/min,同時(shí)碼垛機(jī)的升降速度和貨叉伸縮速度也在不斷提高。1.3 國(guó)內(nèi)外橋式碼垛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)的運(yùn)輸機(jī)械發(fā)展起步于 20 世紀(jì) 40 年代末，從改革開放前少數(shù)幾種水平落后的單機(jī)起，到 70 年代，運(yùn)輸機(jī)械取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，運(yùn)輸機(jī)械發(fā)展到了一個(gè)新的階段,結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，種類更加齊全，出現(xiàn)了大量專業(yè)的運(yùn)輸機(jī)械生產(chǎn)企業(yè),形成了一批專業(yè)化生產(chǎn)的骨干企業(yè)。大量科研院所開始著手研究運(yùn)輸機(jī)械,許多學(xué)校也設(shè)立了運(yùn)輸專業(yè)，培養(yǎng)運(yùn)輸專業(yè)方面的人才，在全國(guó)范圍內(nèi)成立了運(yùn)輸協(xié)會(huì)，在報(bào)紙上發(fā)表了各種專業(yè)的論文，運(yùn)輸行業(yè)部門開始慢慢形成，這也是原機(jī)械工業(yè)部管理的 14 個(gè)大行業(yè)之一。到 20 世紀(jì)末時(shí),種類也越來(lái)越多，產(chǎn)品的質(zhì)量不斷提高，外觀越來(lái)越好看，機(jī)器的性能也更完善，技術(shù)也得到了明顯的提高，我國(guó)與先進(jìn)國(guó)家的差距進(jìn)一步縮小。目前,我國(guó)經(jīng)過(guò) 60 多年來(lái)的不斷努力，新產(chǎn)品、新材料、新工藝不斷的出現(xiàn),我國(guó)在研究輸送機(jī)械方面也取得了很大的進(jìn)步。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的日趨完善，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以使輸送機(jī)的整機(jī)布置更加簡(jiǎn)便與完美，基本零件更加緊湊耐用。因?yàn)樽钥丶夹g(shù)與數(shù)顯技術(shù)的快速發(fā)展,所以大大改善了運(yùn)輸機(jī)的控制和安全保護(hù)裝置，使工作的安全性和可靠性大大提高。碼垛機(jī)作為運(yùn)輸機(jī)中重要的一種。主要的種類有懸掛式碼垛機(jī)、碼垛機(jī)器人、橋式碼垛機(jī)等。(1)懸掛式碼垛機(jī)是自動(dòng)地將貨物運(yùn)送到一開始預(yù)定的位置,然后再進(jìn)行人工操作，將貨物包裝好。在貨物被運(yùn)送到工作中，雖然輸送帶和碼垛機(jī)可以自動(dòng)堆碼，7但是必須要有人工進(jìn)行操作。但其突破了沿用多年的半自動(dòng)碼垛機(jī)須有 3 條輸運(yùn)帶的傳統(tǒng),得到了非常好的結(jié)果。該機(jī)僅設(shè)有兩條輸運(yùn)帶，懸掛式碼垛機(jī)與傳統(tǒng)的碼垛機(jī)有著許多的不同,構(gòu)造簡(jiǎn)單明了、成本低、資源消耗小、維修費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),特別適合應(yīng)用于跨度小的倉(cāng)庫(kù)。(2)碼垛機(jī)器人是為了減少人工工作量并且提高碼垛工作效率而研制的，專用的“ 碼垛機(jī)器人“ 和碼垛機(jī)配合工作 ,從而把貨物進(jìn)行自動(dòng)化的堆碼。開始設(shè)計(jì)的碼垛機(jī)器人只有搬運(yùn)、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)和提升貨物的功能，因此這種固定式機(jī)器人構(gòu)造非常簡(jiǎn)單。目前許多國(guó)家的搬運(yùn)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)日臻完善，有許多的技術(shù)和方法可以向他們學(xué)習(xí)。機(jī)器人碼垛機(jī)是用機(jī)器搬運(yùn)替代人工搬運(yùn)，設(shè)備由先進(jìn)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。機(jī)器人碼垛機(jī)只需要在設(shè)定的位置抓起和擺放就行了，計(jì)算機(jī)里的程序控制著兩點(diǎn)之間的軌道，兩點(diǎn)之間做往復(fù)的來(lái)回運(yùn)動(dòng)，可以準(zhǔn)確定位。機(jī)器人碼垛機(jī)不但可以立刻把公司的生產(chǎn)效率和產(chǎn)量提高上來(lái)，同時(shí)能夠把人工搬運(yùn)所帶來(lái)的誤差降到最低，機(jī)器人碼垛機(jī)可以隨時(shí)隨地長(zhǎng)時(shí)間的作業(yè),，率也非常的高，可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而節(jié)省加工成本，達(dá)到低成本高產(chǎn)出的目的。機(jī)器人碼垛機(jī)廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。（3）橋式半自動(dòng)碼垛機(jī)是現(xiàn)代化企業(yè)成品倉(cāng)庫(kù)的主要作業(yè)機(jī)械，廣泛應(yīng)用于大米、小麥、玉米、飼料、食鹽、肥料、鋼材等行業(yè)成品庫(kù)堆包碼垛之用，橋式碼垛機(jī)優(yōu)點(diǎn)非常明顯，比如操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、效率極高、能夠降低加工生產(chǎn)成本，橋式碼垛機(jī)又可分為天軌式橋式碼垛機(jī)和地軌式橋式碼垛機(jī)。天軌式橋式碼垛機(jī)主要是依靠大車及主皮帶機(jī)上的攔包機(jī)來(lái)回運(yùn)動(dòng)，橫輸送橋橫向移動(dòng)，并且固定攔包機(jī)的隨行走小車跟橫輸送橋一樣，輸送橋把貨物送到指定的地點(diǎn)，這是由于斜輸送橋的角度變化。地軌式橋式碼垛機(jī)是由撿拾小車、上下斜輸送橋、斜橋支架、行走體、立柱、橫輸送橋、攔包機(jī)轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)、橫輸送橋提升動(dòng)力總成、操作平臺(tái)及電器系統(tǒng)等組成。其工作原理是貨物由撿拾小車，經(jīng)上下斜輸送橋，再由攔包機(jī)轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)輸送到橫輸送橋上,最后由攔包小車使其到達(dá)預(yù)定位置。半自動(dòng)地軌式碼垛機(jī)需由人工最后將貨8物碼好。該垛機(jī)適應(yīng) 10-30m 跨度碼垛 25-50kg 的袋裝物品?？v觀世界各國(guó)碼垛機(jī)的發(fā)展的現(xiàn)狀,對(duì)今后的動(dòng)向,可歸納如下:(1)注重“三化“標(biāo)準(zhǔn)，使我國(guó)的碼垛機(jī)慢慢達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)?！叭爸饕侵复a垛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。對(duì)大部分國(guó)家而言，產(chǎn)品的“三化“ 工作必須格外注重，而且必須采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)。有部分國(guó)家為了促進(jìn)商品的國(guó)際間交流，更是直接采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)而廢除了本國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。（2）如果機(jī)械產(chǎn)品要想不斷進(jìn)步、完善，就必須要完成機(jī)電一體化。在當(dāng)代，機(jī)電一體化標(biāo)志著產(chǎn)品的進(jìn)步與完善。把計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在碼垛機(jī)上，不僅可以提高機(jī)械性能，保證安全性,而且可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人自動(dòng)操作的目標(biāo)。(3)在人機(jī)工程學(xué)上的應(yīng)用，碼垛機(jī)一般工作的環(huán)境比較差，為了保證工作人員充沛體力和工作的效率，降低工人的工作強(qiáng)度。從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā)可以設(shè)計(jì)部分裝置用來(lái)減少振動(dòng)和降低噪音，以減少加工成本并且進(jìn)行最合理的投資。第 2 章 橋式碼垛機(jī)升降與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 橋式碼垛機(jī)升降與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇橋式碼垛機(jī)的升降與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是使載貨臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu),主要的零件有電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、卷筒、動(dòng)滑輪、鋼絲繩等，電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，通過(guò)聯(lián)軸器連接減速器帶動(dòng)鋼絲繩從而使載貨臺(tái)升降，鋼絲繩的優(yōu)點(diǎn)是自重量輕，使用安全,工作噪音小，易于維修和保養(yǎng)。在碼垛機(jī)的工作環(huán)境下，為了使升降機(jī)構(gòu)充分發(fā)揮出其優(yōu)點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)選用的是帶制動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，轉(zhuǎn)子在磁拉力的作用下會(huì)產(chǎn)生一部分的軸向位移，同時(shí)打開尾部的制動(dòng)器。只9要一斷電，磁拉力也馬上消失，這時(shí)制動(dòng)器又重新上閘，使電動(dòng)機(jī)立刻停止運(yùn)行。升降機(jī)構(gòu)的位置位于碼垛機(jī)的下部。減速器可以選用 JZQ 型減速器，它是一類特別適合起重機(jī)的低硬度齒面的減速器,制造過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單,供貨充足。卷筒為與減速器配合的自制卷筒，通過(guò)齒輪連接盤與減速器的低速軸齒輪軸端相連。這種卷筒的特征是卷筒軸不受轉(zhuǎn)矩作用，只受到彎矩作用,封閉式傳動(dòng)，不容易受到外界環(huán)境的影響。 2.2 橋式碼垛機(jī)升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算起重量 M=300kg， 升降速度 v=0.5m/s， 接電持續(xù)率 JC=25%， 升降高度 H=8m2.2.1 定機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別碼垛機(jī)工作級(jí)別根據(jù)碼垛機(jī)使用條件的兩個(gè)重要數(shù)據(jù)——載荷狀態(tài)和利用等級(jí)來(lái)劃分，是碼垛機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù)，現(xiàn)在根據(jù)碼垛機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況選定三個(gè)參數(shù)如下：利用等級(jí) T4，載荷情況 L2，工作級(jí)別 M4。2.2.2 計(jì)算鋼絲繩的最大靜拉力并選擇鋼絲繩的種類該機(jī)構(gòu)采用單聯(lián)滑輪組，此時(shí) ：m=nm——滑輪組倍率n——懸掛物品撓性件分支數(shù)10升降機(jī)構(gòu)以省力鋼絲繩滑輪組作為執(zhí)行構(gòu)件，選取懸掛物品撓性件分支數(shù) n為 2，滑輪組倍率 m 為 2。鋼絲繩承受的最大靜拉力為：Smax=Q÷qaη=300×9.81÷（2×1×0.98)=1502NQ——升降載荷（N）, Q=Mg, g=9.81m/(s×s)M——升降重量（㎏）qa——滑輪組分支數(shù)q——滑輪組倍率a——滑輪組鋼絲繩卷入卷筒的根數(shù)η——機(jī)構(gòu)總效率，取為 0.98這個(gè)機(jī)構(gòu)中 q=2，a=1根據(jù)承受的最大靜拉力選擇 6×7 型的鋼絲繩，鋼絲繩的強(qiáng)度極限 σt=1570Mpa， 取選擇系數(shù) C=0.099鋼絲繩直徑 m84.315029.maxcd??S取鋼絲繩直徑 d=6mm鋼絲繩的最小破斷拉力 F=8.34KN（纖維芯鋼絲繩）鋼絲繩的安全系數(shù)為11n=1000F÷Smax=1000×8.34÷1502=5.55≥4.52.2.3 確定最小的卷?yè)现睆饺澢l率系數(shù) n2=1，卷筒的工作級(jí)別系數(shù) n1=16，滑輪的工作級(jí)別系數(shù) n1=18，卷筒的最小直徑： m961dh21dmin???D滑輪的最小直徑： 086h21cin設(shè)計(jì)采用的是齒輪連接盤式的單層卷繞單聯(lián)卷筒，取以繩槽底測(cè)量的卷筒直徑：Dd=140mm，則以鋼絲繩圈中心測(cè)量的卷筒直徑為 146mm卷筒為標(biāo)準(zhǔn)槽形的卷筒，槽距 t=7mm，則總長(zhǎng)為mDHL 287)614.3082t6dq ?????????（）（ ?取 L=300mm，故滿足設(shè)計(jì)要求卷筒槽形的槽底半徑 R=3.3mm卷筒的壁厚為： 8.10402.8.0?????D?取 m10??，卷筒強(qiáng)度計(jì)算： cpmax?????PFA其中 Fmax=1502N， mm， ，P=7mm75.01?A10?材料為鑄造碳鋼 ZG270--500，則 a13527scpMP???，故滿足設(shè)計(jì)要求135aa4.13701527.0??????MP122.2.4 選擇電動(dòng)機(jī)并驗(yàn)算制動(dòng)力矩選擇的是繞線式交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的靜功率為：Pst=Q ÷1000 m=300×9.81×0.5÷1000÷0.85÷1=1.73KW??——額定起升速度（m/s）——機(jī)構(gòu)效率，開始時(shí)近似定為?85.0??m——機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)選用 Y100L1—4 型電動(dòng)機(jī)，功率為 2.2KW，額定力矩為 2.3Nm，同步轉(zhuǎn)速為 1430r/min取 M=2.3，對(duì)繞線電動(dòng)機(jī)，H=2.1，因此? 2.KWn58.1013.25.08193.210m ???????? PHQ??滿足設(shè)計(jì)要求，取制動(dòng)安全系數(shù)為 k=1.75，效率取為 0=1，于是可得：?Tb=kQR 0÷qi=1.75×300×9.81×1.73×1÷2÷23.34=190.7KNm?滿足設(shè)計(jì)要求，其中 Tb——最小制動(dòng)轉(zhuǎn)矩卷筒半徑——R，R=146÷2=73mm2.2.5 計(jì)算機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比并選擇適當(dāng)?shù)臏p速器傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比為電動(dòng)機(jī)額 定轉(zhuǎn)速與卷筒轉(zhuǎn)速之比13卷筒轉(zhuǎn)速根據(jù)升降速度 v 計(jì)算：nd= Dd=30×1000÷3.14÷146=65.44r/min????106傳動(dòng)總速比為 i=1430÷65.44=21.85選用 JZQ 標(biāo)準(zhǔn)減速器的第 IV 檔速比，i=23.34額定功率為 3.1KW,額定轉(zhuǎn)速為 1500r/minJZQ—250 型減速器，質(zhì)量為 100kg2.2.6 聯(lián)軸器的選擇 此聯(lián)軸器為減速器高速軸使用的聯(lián)軸器，而減速器低速軸通過(guò)卷筒上的齒輪連接盤直接與卷筒連接。聯(lián)軸器采用調(diào)節(jié)性能較好的梅花形彈性聯(lián)軸器選用 LM3 型梅花形彈性聯(lián)軸器即可，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 0.0009kg.㎡，能長(zhǎng)期傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為 200Nm，滿足設(shè)計(jì)要求。第 3 章 卷筒的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1 卷筒部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算卷筒的名義直徑為 D=140mm14螺旋的節(jié)距為 t=7mm卷筒長(zhǎng)度 L=200mm壁厚 m10??鋼絲繩的最大靜拉力為 Smax=1502N3.2 卷筒心軸的計(jì)算選用的軸為 45 號(hào)鋼，并且要經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理通過(guò)受力分析和做草圖同時(shí)得到卷筒心軸的支點(diǎn)位置和卷筒心軸的 受力簡(jiǎn)圖及力矩圖，如下圖 3-1、3-2 所示圖 3-1153-21. 左右兩個(gè)支座的支反力=1502（316－25.5）＋1502×46.5÷316=1602NAR=1502×(316－46.5)+1502×25.5÷316=1402NB軸右輪轂支承處的最大彎矩 為M = ×46.5=1402×46.5=65190N.mm?BR軸左輪轂支承處的最大彎矩 為m.4085.2165.2NA????由上面兩式可得，應(yīng)選用右輪轂支承處的最大彎矩2. 疲勞強(qiáng)度的計(jì)算16對(duì)于疲勞強(qiáng)度的計(jì)算應(yīng)采用等效彎矩，選定等效系數(shù)為 1.??等效彎矩為： m.710659.1d NMK????彎曲應(yīng)力為： pa.243.0. M??軸的載荷變化為對(duì)稱循環(huán)選用軸的材料為 45 號(hào)鋼pa60bM??pa30s??pa25843.0b1- M???許用彎曲應(yīng)力為： ??nk-1-??其中 n 為安全系數(shù)，取 n=1.6k 為應(yīng)力集中系數(shù)， 61.54.1kmx????其中 為與零件幾何形狀有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)，取x 4.kx其中 為與零件表面加工光潔度有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)mk取 15.?因此 ??pa106.281- M????，所以滿足強(qiáng)度要求1-?3. 靜強(qiáng)度計(jì)算 卷筒軸屬于升降機(jī)構(gòu)低速軸零件，其動(dòng)力系數(shù)取為 2.1c??17m7823065192.c2max ????NM???p3.61.0782d.3maxaxM????許用應(yīng)力為：??pa5.1876.30nsM???，故卷筒軸的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求?max3.3 選擇軸承由于卷筒軸上的左軸承的內(nèi)、外圈以同樣轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，故無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可按照額定靜載荷來(lái)選擇。右軸承的外座圈固定，內(nèi)座圈與軸一同 旋轉(zhuǎn)，內(nèi)座圈與軸一同旋轉(zhuǎn)，應(yīng)按照額定動(dòng)負(fù)荷來(lái)選擇1. 左端軸承 軸承的額定靜負(fù)荷， ，其中 為額定靜負(fù)荷，0pnc?0c為當(dāng)量靜負(fù)荷， 為安全系數(shù)，取 =1.040p00選用調(diào)心球軸承，型號(hào)為 1205，軸承的額定靜負(fù)荷 ，N30c?左軸承的當(dāng)量靜負(fù)荷： RA17620.fpd0??表示動(dòng)負(fù)荷系數(shù)，取值為 1.1df選取 ，安全，滿足設(shè)計(jì)要求00 c1832764.pn???N182. 右端軸承右端軸承也選擇 1205，其額定動(dòng)載荷 ??120c?右軸承的徑向負(fù)荷： NRFB54.fdr??軸向負(fù)荷 0a設(shè)軸承工作時(shí)數(shù) ，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 1205 的軸承h4h?Le=0.27，令 e，由于 x=1，y=2.4 ，故當(dāng)量動(dòng)載荷?0raFN15420.1542yxpar ?????軸承的壽命： 36)(pcnLhn 為軸承內(nèi)外圈的相對(duì)轉(zhuǎn)速，單位是 r/minc 為軸承的額定動(dòng)載荷，單位是 N故 3636h 481.210.10np???L）（故動(dòng)負(fù)荷 ??c3548.2pc?N）（安全強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求3. 繩端固定裝置設(shè)計(jì)與計(jì)算 由鋼絲繩的直徑大小為 6mm，選擇壓板固定裝置并將壓板的繩槽19改用 的梯形槽，雙頭螺柱的直徑為 M6 ，已知卷筒長(zhǎng)度計(jì)算中04??采用的附加圈數(shù)為 ，繩索與卷筒繩槽間的摩擦系數(shù)為 。20?Z 15.0f?則作用在繩端固定處力的大小為： NS63e15024.famx???壓板螺柱受到的拉力大小為： 891.05fsp1?其中 表示的是壓板梯形槽與鋼絲繩的換算摩擦系數(shù)1f并且當(dāng) 時(shí)，04?? 198.076.150643.fcosinf1 ??????螺柱由拉力和彎矩作用的合成應(yīng)力為： ZdM3121.4ZP.???其中 Z=2（螺柱數(shù)） （螺紋內(nèi)徑）m8.4d1?7295.63???NSLM?pa6.108.404.1289. 33 M???螺柱材料為 Q—235，屈服極限為 pa240s?所以許用拉伸應(yīng)力為： ??156.n2sl M?可取安全系數(shù) ，計(jì)算得：6.1n2???l??滿足強(qiáng)度條件要求，故設(shè)計(jì)通過(guò)203.4 齒輪連接盤的計(jì)算1. 選擇齒輪連接盤材料 齒輪連接盤選用 45 號(hào)鋼，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理 HBS=245---275HBS2. 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)與計(jì)算，確定齒輪連接盤內(nèi)齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，第??3t n0.2~1.p??2? 公差組精度等級(jí)為 7 級(jí)，齒輪連接盤內(nèi)齒輪的分度圓直徑為：??32d11u2KT??????????HEZ???齒寬系數(shù)按齒輪相對(duì)軸承為懸臂布置取為: ，內(nèi)齒輪的齒數(shù)為14.0d??，內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)速與卷筒轉(zhuǎn)速相同 ，內(nèi)齒輪的轉(zhuǎn)矩40?Z min/r.65n為：102.34.6510.9np105.9 561 ??????? NT載荷系數(shù)為： ??kVA使用系數(shù)為： ，動(dòng)載荷系數(shù)為：1?2.1k?V齒向載荷分布系數(shù)為： ， 齒間載荷分布系數(shù)為：k? 1.k??則載荷系數(shù) k 的初值為： 452.1.21???21彈性系數(shù)為： ，節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)為：2m8.19NZE? 5.2?HZ重合度系數(shù)為： ，許用接觸應(yīng)力為：7.0? ??HWNS?lim?接觸疲勞極限應(yīng)力 =570limH?2/N則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得： ??7h 108.30817.606njL????則接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)為： ，硬化系數(shù)為：NZWZ接觸強(qiáng)度安全系數(shù)為： ，1.?HS??2m/518.570N???故 的設(shè)計(jì)初值為： =1td ??3 2d1t1u2?????????HZKTE??m6.7958.0.94.03253 2???????????齒輪模數(shù) ，所以取 m=2mm9.140/6.7z/dmt1??內(nèi)齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值為： 80m24zd1???由于齒寬系數(shù)為： ，所以齒輪齒寬為：14.0d??，對(duì)于一般齒輪有： ，m2.814.0db??? 1ha??25.0c?齒頂高為： 1ha??齒根高為： ????m5.20.caf ???齒頂圓直徑為： 76-82h-daa ??22齒根圓直徑為： m85.280h2dff ????選取與齒輪連接盤相配的減速器，其低速軸齒輪軸端的模數(shù)為2mm，齒數(shù)為 40。3. 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算??FSFFYKT?????a1mbd2表示齒形系數(shù)，內(nèi)齒輪 =2.60aFYaF表示應(yīng)力修正系數(shù)，內(nèi)齒輪 =1.60aS aSY表示重合度系數(shù)，?Y 69.072.1/5.0/75.20a???????許用彎曲應(yīng)力位： ??FNFSY/xlim?彎曲疲勞極限位： ， 彎曲壽命系數(shù)為：2li/460?1?NY尺寸系數(shù) ， 安全系數(shù) ，則1xY3.1FS,所以有?? 2lim m/85/460/ NFFXN?????????FF ???? 2/1.360/7.315.2346.12故滿足強(qiáng)度要求，設(shè)計(jì)合理。2324設(shè)計(jì)總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于我來(lái)說(shuō)比較困難,首先我不太懂軟件設(shè)計(jì)這方面的知識(shí),其次碼垛機(jī)在學(xué)習(xí)中接觸的也不多。但我還是選擇了這個(gè)設(shè)計(jì)題目,因?yàn)榇a垛機(jī)肯定會(huì)在機(jī)械行業(yè)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,借助于電腦會(huì)幫助我們更好的完成設(shè)計(jì)工作。碼垛機(jī)的設(shè)計(jì)工作可以參照設(shè)計(jì)手冊(cè)一步步來(lái)做,這些工作大多都是重復(fù)的工作而且涉及到大量的計(jì)算,所以用程序來(lái)解決是非常好的。在碼垛機(jī)選型設(shè)計(jì)工作中都會(huì)涉及到查表,這也是機(jī)械設(shè)計(jì)特點(diǎn),需要查找大量的資料。好在能夠借助互聯(lián)網(wǎng)解決這一問(wèn)題。通過(guò)網(wǎng)上查找,將問(wèn)題都解決了。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的東西，發(fā)現(xiàn)只要自己邁出第一步問(wèn)題就已經(jīng)解決一半。其次就是在解決問(wèn)題過(guò)程中,我發(fā)現(xiàn)有時(shí)看似是一個(gè)很大的問(wèn)題其實(shí)它是由一個(gè)個(gè)小問(wèn)題堆積而來(lái)的,所以自己在解決問(wèn)題的時(shí)候不能因?yàn)樾【驼J(rèn)為他沒(méi)問(wèn)題,但一個(gè)小問(wèn)題給你帶來(lái)無(wú)數(shù)的問(wèn)題時(shí),它就不在是一個(gè)小問(wèn)題了,所以,有問(wèn)題要盡早解決。還有就是在這個(gè)過(guò)程中，我又把大學(xué)學(xué)過(guò)的知識(shí)又學(xué)了一遍，加深了印象，自己的動(dòng)手能力也得到了提高。25致謝通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我從中學(xué)到了很多東西，讓我受益匪淺，感觸頗深。首先，我要感謝河南工業(yè)大學(xué)和機(jī)電工程學(xué)院對(duì)我的培養(yǎng)和教育，是他們給了我這四年學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，使我無(wú)論在知識(shí)上還是在生活經(jīng)驗(yàn)上都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。其次，我要感謝學(xué)校為我們提供充裕的電子資源和書刊資料。正是通過(guò)查閱大量的信息資料才使我順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，解決設(shè)計(jì)中遇到的難題。再次，我要真誠(chéng)地感謝我的指導(dǎo)老師王星老師。正是由于他豐富扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及孜孜不倦的敬業(yè)態(tài)度和耐心的教誨，幫助我順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，他的這些精神使我終身受益。最后，我要感謝自己同班的同學(xué)，大學(xué)四年的生活，讓我們難舍難分。他們給予了我足夠的耐心和無(wú)私的幫助。我深深地感謝他們！再次對(duì)所有幫助過(guò)我，教導(dǎo)過(guò)我，關(guān)心過(guò)我的人表示衷心的感謝！26參考文獻(xiàn)[1] 張質(zhì)文等.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè),北京：中國(guó)鐵道出版社，1997[2] 毛謙德，李振清.袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)(第 2 版)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000[3] 陳道南.起重運(yùn)輸機(jī)械,北京：冶金工業(yè)出版社，2003[4] 濮良貴，紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版），北京：高等教育出版社，2001．[5] 孫恒．機(jī)械原理（第七版），北京：高等教育出版社，2006．[6] 成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版），北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008．[7] 馬希青，蘇夢(mèng)香，趙月羅．機(jī)械制圖，徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001．[8] 吳宗澤．機(jī)械設(shè)計(jì)禁忌 800 例（第 2 版），北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006．[9] 張建民．機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，北京：北京理工大學(xué)出版社，2008．[10] 尹志強(qiáng)．機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007．[11] 李允文．工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996．[12] 鄧愛民，張喜軍．物流設(shè)備與運(yùn)用，北京：人民交通出版社，2003．[13] 北京鋼鐵學(xué)院編.起重機(jī)課程設(shè)計(jì)，北京：冶金工業(yè)出版社，1982[14] 劉鴻文.材料力學(xué)，北京：高等教27育出版社 2003[15] Mohan Undeland Robbins.Power Electronics Converters,Applications and Design.John Wiley&son,Inc.1989[16] System Identification Toolbox User’s Guide.The Math Works,Inc.1997[17] Goodwin G C,Payne R L.Dynamic System Identification,Experiment Design and Date Analysis.New York:Academic Press,1977