機械畢業(yè)設計（論文）-FMS中物流輸送系統(tǒng)機械結構設計【全套圖紙】

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1、I 無無錫錫太太湖湖學學院院 信信 機機 系系 機機械械工工程程及及自自動動化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計計論論 文文 任任 務務 書書 一、題目及專題：一、題目及專題： 1、題目 FMS 中物流輸送系統(tǒng)機械結構設計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù)二、課題來源及選題依據(jù) FMS 是輸送系統(tǒng)中的重要組成部分，合理的機械結構設計有利于物料的 更好的運輸。從而節(jié)省了大量的勞動力與財力。FMS 的合理設計占舉足輕重 的地位。合理的存儲、運輸系統(tǒng)的通過 FMS 的結構設計，使學生對 FMS 中的 物流系統(tǒng)有一個更為感性、深刻、全面的認識，從而由導師確立的課題。 三、本設計（論文或其他）應達到的要

2、求：三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 畢業(yè)論文是最后階段對大學四年知識的檢測。通過課題的設計，使學生合 理得使用所學到的各種知識和文化，從而進行對所學知識合理運用能力的檢 測。同時學會二維、三維軟件、以及 word 文檔的運用。完成任務書、開題報告、 實習報告、外文翻譯等。 II 四、接受任務學生：四、接受任務學生： 機械 95 班班 姓名姓名 五、開始及完成日期：五、開始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、設計（論文）指導（或顧問）：六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師指導教師 簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名

3、教教研研室室主主任任 學科組組長研究所所長學科組組長研究所所長 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 自動化立體倉庫是一項合理運輸、存儲物料的技術工程。立體貨架是它主要的標志， 它的基礎是配套先進運輸?shù)臋C械設備，運用計算機的強大控制技術，實現(xiàn)運輸、存儲的 機械自動化的功能，是目前先進的倉庫。它占地小、存儲量大、周轉快，是機電一體化 的產(chǎn)物。它集儲存功能、運輸功能、管理功能于一體。 緊接著本文重點研究了各種輸送設備的結構設計方案，適用場合以及具體設計計算 進行了討論。并按照其提供的設計方法，綜合考慮各種因素，設計出一個小型立體倉庫 的輸送系

4、統(tǒng)。該輸送系統(tǒng)的主輸送機采用滾筒輸送機，回庫輸送設備采用履帶式輸送機， 出/入庫輸送機采也用帶式輸送，換向輸送機的主體結構與出/入庫輸送機基本相同，換向 機構采用氣動裝置。然后分別對各輸送機進行了具體的結構設計和計算校核，最后給出 設計的最終結果。 關鍵字：關鍵字：立體倉庫；立體貨架；輸送機 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 IV Abstract Automated three-dimensional warehouse is one of the multi-warehousing science and technology projects. It mainly marke

5、d by high-level three-dimensional shelf to complete advanced handling equipment based in advanced computer control technology as the main means of achieving handling, storage mechanization, automation, new modern warehouse storage management. It has small area and large stocks. The advantages of qui

6、ck turnover are information collection, storage, management with the integration of high-technology-intensive products. This paper gives emphasis to the configurations of all kinds of transportation equipments，the occasion that suit for and calculations of design and intension checkout. According to

7、 design method that provided, making a comprehensive survey, we had designed a mini type transportation equipments of automated three-dimensional warehouse. Transportation equipments are the important conveyable equipments of flow-rack automated storage and retrieval systems. It not only has horizon

8、tal and vertical travel model, but also whole case and salver travel model. Whatever the forms of travel, the size and weight of storage goods decides the main parameters of transportation equipments. Moreover, the load rate in unit time is also important. Unit load and flow-rack automated storage a

9、nd retrieval systems are widely used in the transportation equipments now. Key words:three-dimensional warehouse;three-dimensional rack;transportation equipments V 目目 錄錄 摘 要.III ABSTRACTIV 目 錄 V 1 緒論.1 1.1 論文研究內(nèi)容和意義.1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展狀況.1 1.3 本課題應達到的要求1 2 小型 FMS 立體倉庫輸送系統(tǒng)設計方案討論.2 2.1 總體設計思路.2 2.2 最終設計方案確定.

10、2 3 滾筒輸送機的設計.4 3.1 滾筒輸送機傳動及動力部件機械結構設計.4 3.2 滾筒輸送機輸送部件機械結構設計.4 3.3 滾筒輸送機總體機械結構設計.4 3.4 基本結構尺寸與受力計算討論.5 3.4.1 原始參數(shù)5 3.4.2 基本結構尺寸參數(shù)計算5 3.4.3 受力計算討論7 3.5 滾筒輸送機設計結果.16 4 帶式輸送機的設計.17 4.1 帶式輸送機傳動及動力部件機械結構設計.17 4.2 帶式輸送機總體機械結構設計.17 4.3 鏈傳動尺寸計算與受力校核.17 4.4 帶式輸送機設計結果.20 5 出/入庫輸送機的設計22 VI 5.1 出/入庫輸送機傳動及動力部件機械結

11、構設計22 5.2 出/入庫輸送機輸送部件機械結構設計22 5.3 出/入庫輸送機總體機械結構設計22 5.4 主軸設計及校核計算.23 5.5 出/入庫輸送機設計結果26 6 換向輸送機的設計.27 6.1 換向輸送機傳動及動力部件機械結構設計.27 6.2 換向輸送機輸送部件機械結構設計.27 6.3 換向裝置機械結構設計.27 6.4 換向輸送機總體機械結構設計.28 6.5 換向輸送機主軸上軸承的校核計算.29 6.6 換向輸送機設計結果.30 7 總結與展望.31 7.1 結論.31 7.2 不足之處及未來展望.31 致 謝.32 參考文獻.33 FMS 中輸送物料輸送系統(tǒng)的機械結構

12、設計 1 1 緒論緒論 1.1 論文研究內(nèi)容和意義論文研究內(nèi)容和意義 本論文主要針對自動化立體倉庫輸送系統(tǒng)的一切設備進行必要且深入的研究，用了 較大的篇幅對不同輸送設備的機械結構進行了系統(tǒng)的研究，如重力輸送機，動力輸送機， 圓帶滾子輸送裝置，空間輸送機，滾筒輸送機及其換向裝置。 最后根據(jù)前面章節(jié)所提出的基本法方法，基本原則以及設計實例，設計出一個小型 立體倉庫輸送系統(tǒng)，它包括兩臺滾筒輸送機的設計及計算，一臺帶式輸送機的設計，兩 臺出入庫輸送機和兩臺換向輸送機的設計。 本論文在把主要篇幅給予輸送系統(tǒng)設備的同時，也把一部分篇幅用于物流系統(tǒng)概論 以及自動化立體倉庫的闡述。在緒論中，我就對這部分內(nèi)容做

13、了深入淺出的介紹。這部 分內(nèi)容包括何謂物流系統(tǒng)，物流系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展狀況，以及其在中國的前景以及本 論文所達到的相關要求。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展狀況國內(nèi)外的發(fā)展狀況 物料輸送系統(tǒng)是將物料通過輸送裝置，運輸、存儲到指定的位置。其經(jīng)過幾十年的 發(fā)展，得到了飛躍的發(fā)展與完善。隨著科技的發(fā)展，它在機械制造及其自動化中起著越 來越不可替代的作用。 1967 年英國研制并建造了 FMS 系統(tǒng)。通過幾十年左右的發(fā)展與完善，F(xiàn)MS 已由實 驗轉變成實用。據(jù)不完全統(tǒng)計，世界于 1990 年投資達到約 140 億美元，歐洲占 50%，日、 德、美、俄、英等領先工業(yè)國家已經(jīng)投入資金于 FMS，并得到了成功運行。汽

14、車的換代 需要十五年，而通過 FMS，已經(jīng)降至不滿五年了，機械制造及其自動化得到了飛躍的發(fā) 展，從而節(jié)約了大量的勞動力， 由此可知，F(xiàn)MS 使機械制造及其自動化的發(fā)展程度大幅 的提高。 1984 年中國開發(fā)并研制了第一個 FMS 系統(tǒng)，其落后于西方國家 17 年。中國的首個 FMS 系統(tǒng)由北京的機床研究所投資研制成功的。中國雖然并未大面積普及 FMS 系統(tǒng)，但 在將來 FMS 定會在中國大部分地區(qū)流行。 1.3 本課題本課題應達到的要求應達到的要求 通過畢業(yè)論文的設計，從而了解物料輸送系統(tǒng)、立體倉庫等，進而進行獨立的輸送 系統(tǒng)的設計。 畢業(yè)論文是最后階段對大學四年知識的檢測。通過課題的設計，使

15、學生合理得使用 所學到的各種知識和文化，從而進行對所學知識合理運用能力的檢測。同時學會二維、 三維軟件、以及 word 文檔的運用。完成任務書、開題報告、實習報告、外文翻譯說明書 等。 無錫太湖學院學士學位論文 2 2 小型小型 FMS 立體倉庫輸送系統(tǒng)設計方案討論立體倉庫輸送系統(tǒng)設計方案討論 2.1 總體設計思路總體設計思路 1 設計背景 我國自動化倉庫正處于不斷發(fā)展和完善階段，世界主要工業(yè)國家都把著眼點放在開 發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用高技術上。近年來，國內(nèi)外在建設物流系統(tǒng)及自動化倉庫方 面更加注重實用性和安全性。大型自動化倉庫系統(tǒng)已不再是發(fā)展方向。為了適應工業(yè)發(fā) 展的新形勢，出現(xiàn)了規(guī)模更小

16、、反應速度更快、用途更廣的自動化倉庫系統(tǒng)。它是把先 進的控制技術應用到分段輸送和技預定線路輸送方面，保持高度的柔性和高生產(chǎn)率，滿 足于工業(yè)庫存搬運的需要1。標推的模塊式自動化倉庫系統(tǒng)已引起人們的關注，這種系統(tǒng) 在硬件和軟件方面比傳統(tǒng)的根據(jù)用戶要求而提供的自動化倉庫有更多的現(xiàn)成產(chǎn)品。這種 模塊式系統(tǒng)的價格一般也比較適中。 2 設計要求 立體倉庫輸送系統(tǒng)要求注重實用性和安全性；規(guī)模小、反應速度快、用途廣；具有 更短的操作周期和更高的生產(chǎn)能力；同時性價比高，成本低，外形美觀。 3 設計方案 本輸送系統(tǒng)是一小型 FMS 立體倉庫的輸送設備，根據(jù)以上設計要求，我的設計思路 與方案為:輸送系統(tǒng)的主輸送機為

17、滾筒輸送機，回庫輸送設備采用履帶式輸送機，出/入庫 輸送機采也用帶式輸送，換向輸送機的主體結構與出/入庫輸送機基本相同，換向機構采 用氣動裝置2。 2.2 最終設計方案確定最終設計方案確定 經(jīng)過討論，現(xiàn)決定輸送系統(tǒng)的主輸送機采用滾筒輸送機，回庫輸送設備采用履帶式 輸送機，出/入庫輸送機采也用帶式輸送，換向輸送機的主體結構與出/入庫輸送機基本相 同，換向機構采用氣動裝置，換向方案采用轉臺模式3。整個輸送系統(tǒng)成 U 字型，如圖 2.1 所示貨物采用托盤托運，出/入庫輸送操作由系統(tǒng)的主輸送機滾筒輸送機完成，分別 由兩路輸送，彼此分開。帶式輸送機則在中間，連接著兩路滾筒輸送機。它與滾筒輸送 機的轉角處

18、則由兩臺換向轉臺來完成托盤的換向，從而實現(xiàn)貨物從出庫口由搬運機械運 走后，托盤的回庫4。 FMS 中輸送物料輸送系統(tǒng)的機械結構設計 3 圖 2.1 最終設計方案 無錫太湖學院學士學位論文 4 3 滾筒輸送機的設計滾筒輸送機的設計 3.1 滾筒輸送機傳動及動力部件機械結構設計滾筒輸送機傳動及動力部件機械結構設計 根據(jù)以上方案討論，滾筒輸送機的傳動部分定為使用鏈傳動，動力為步進電動機驅(qū)動， 了解鏈傳動結構，鎖緊部分由專門為其設計的鎖緊鏈輪通過鎖緊架和鎖緊螺桿來實現(xiàn)。 圖 3.1 滾筒輸送機鏈傳動結構 3.2 滾筒輸送機輸送部件機械結構設計滾筒輸送機輸送部件機械結構設計 本滾筒輸送機輸送部件采用空心

19、滾筒，材料為 45 鋼，采用套筒焊接于內(nèi)部，用鍵連 接與主軸進行運動的傳遞。如圖 3.2 和 3.3 所示，主軸的運動則通過鏈條與鏈輪的運動來 傳遞。 圖 3.2 滾筒輸送機輸送部件 圖 3.3 滾筒結構 3.3 滾筒輸送機總體機械結構設計滾筒輸送機總體機械結構設計 本輸送系統(tǒng)的主輸送設備采用滾筒輸送機，總體結構如圖 3.4 所示： FMS 中輸送物料輸送系統(tǒng)的機械結構設計 5 圖 3.4 滾筒輸送機總體結構圖 3.4 基本結構尺寸與受力計算基本結構尺寸與受力計算討論討論 3.4.1 原始參數(shù)原始參數(shù) 1 滾筒輸送機的形式，長度以及布置形式。 2 輸送量（單位時間內(nèi)輸送物品的件數(shù)） ，輸送速度

20、，載荷在滾筒輸送機上的分布 情況。 3 單個物品的質(zhì)量，外包裝的材質(zhì)，外形尺寸。 3.4.2 基本結構尺寸參數(shù)計算基本結構尺寸參數(shù)計算 3.4.2.1 滾筒長度滾筒長度 滾筒輸送機直線段8 圓柱形滾筒輸送機直線段的滾筒長度一般如圖 3.5 按照下式計算： (3.1) lBB 滾筒長度(mm)；物品寬度(mm)；寬度裕度(mm)，一般可取lBB 50150mm。B l l 圖 3.5 圓柱形滾筒輸送機直線段的滾筒長度 對于底部剛度很大的物件，在不影響止常輸送和安全的情況下，物品寬度可大于滾 筒長度，一般取。0.8lB 采用短滾筒的多輥輸送機，其輸送機寬度一般可參照圖 3.6，按下式計算： (3.

21、2) WBB 輸送機寬度(mm)；物品寬度(mm)；寬度裕量(mm)， 一般可取WBB 無錫太湖學院學士學位論文 6 50mm。B W W 圖 3.6 短滾筒的多輥輸送機 當多滾筒少于 4 列時，只宜輸送剛度大的平底物品，物品寬度應大于輸送機寬度， 可取。(0.70.8)WB: 3.4.2.2 輥子間距輥子間距 輥子間距 P 是保證一個物品始終支撐在三個以上的輥子上，般情況下，可按下式 選取： /3pL 對要求輸送平穩(wěn)的物品： LP)5/14/1 ( 輥子間距(mm)；物品長度(mm)。pL 對柔性大的細長物品，還需核算物件的擾度；物品在一個輥子間距上的擾度應小于 輥子間距的 l/500，否則

22、需適當縮小輥子間距。輥子輸送機的裝載物品段如承受沖擊載荷 時，也需縮小輥子間距或增大輥子直徑；對雙鏈傳動的輥子輸送機輥子間距應為 1/2 鏈 條節(jié)距的整數(shù)借。輥子輸送機以圓弧段中心線上的輥子間距作為計算輥子間距。當圓弧 段采用鏈傳動時，相鄰兩傳動輥子的夾角應小于 5 度，以改善傳動狀況。 3.4.2.3 輥子直徑輥子直徑 輥子直徑 D 與輥子承載能力有關，可按下式選?。?FF 作用在單個輥子上的載荷(N)， 單個輥子上的允許載荷(N)。F F 作用在單個輥子上的載荷，與物品質(zhì)量、支承物品的輥子數(shù)以及物品底部特性有F 關，可按此式計算： (3.3) 12 /FmgK K n 單個物品的質(zhì)量(kg

23、)；m 單列輥子有效支承系數(shù)，與物品底面特性及輥子平面度有關，一般可取 1 K 0.77；對底部剛度很大的物品，可取0.5； 1 K 1 K 多列輥子不均衡承載系數(shù)，對雙列輥子，取0.70.8；對單列輥子，取物 2 K 2 K 1； 2 K n支承單個物品的輥子數(shù)； g重力加速度，取 g9.81 2 /m s FMS 中輸送物料輸送系統(tǒng)的機械結構設計 7 單個輥子的允許載荷，與輥于直徑及長度有關，可從產(chǎn)品樣本中查取。在確定需 F 要的單個輥子允許載荷及輥子長度以后，即可選擇適當?shù)妮佔又睆?D。 3.4.2.4 輸送機高度輸送機高度 輥子輸送機高度根據(jù)物品輸送的工藝要求(如線路系統(tǒng)中工藝設備物料

24、出入口的高度， 裝配、調(diào)試、裝卸區(qū)段人員操作位置等)確定，一般 H=500800mm，也可不設支腿，使機 架直接固定在地坪上。 3.4.2.5 輸送速度輸送速度 輥子輸送機的輸送速度 根據(jù)生產(chǎn)工作要求和輸送方式確定。一般情況下，無動力式v 輥子輸送機可取 0.20.4 m/s，動力式輥子輸送機可取 0.250.5 m/s，并盡可能取較vv 大值，以便在同樣滿足輸送量要求的前提下，使物品分布間隔較大，從而改善機架受力 情況。當工藝上對輸送速度嚴格限定時，輸送速度應技工藝要求選取，但無動力式輥子 輸送機不宜大于 0.5m/s，動力式輥子輸送機不宜大于 1.5 m/s，其中鏈傳動輥子輸送機不 宜大于

25、 0.5m/s。 3.4.2.6 輸送能力的計算輸送能力的計算 輥子輸送機的質(zhì)量輸送能力用下式計算： (3.4) 3.6 mG Iq v 輥子輸送機的計件輸送能力用下式計算： (3.5) 3600v Z a 輸送機質(zhì)量輸送量(t / h) m I 連續(xù)輸送機的計件輸送量(件/h)Z 輸送機工作速度(m/s)v 每米長度物品的質(zhì)量(kg / m)，輥子輸送機輸送的是成件物品。 G q 每米長度物品的質(zhì)量用下式計算： (3.6) / G qG a G單件物品的質(zhì)量(kg) 輸送機上物品的間距(m)a 3.4.3 受力計算討論受力計算討論 3.4.3.1 運行阻力運行阻力 由于物品沿輥子運動的總阻力

26、系由三部分組成，動力式滾筒輸送機水平或傾斜布置 時的物品運行阻力，一般可分別按以下公式計算。 1 輥子軸頸處的摩擦阻力 (N) 1 W 無錫太湖學院學士學位論文 8 (3.7) 1 cos cos m Gd Wzqg D 在實際應用中，則公示簡化為： cos 1 cos m 1 d WzqG g D G單件物品的質(zhì)量(kg) 單個棍子旋轉部分質(zhì)量(kg)q 與單件物品同時接觸的輥子數(shù)z 輥子軸直徑(cm)d 輥子外徑(cm)D 輥子鈾摩擦系數(shù)，滾動軸承0.050.1，滑動軸承0.20.3 重力加速度()g 2 /m s 物品與輥子的摩擦角 m 輸送機傾角 2 物品沿輥子滾動阻力 (N) 2 W

27、 (3.8) 2 2 cos k WGg D k物品與輥子間滾動摩擦系數(shù)，對于一般的鋼制輥子可按表 3-1 選取。 表 3-1 物品與輥子間滾動摩擦系數(shù) 物品材料k物品材料k 鋼0.7-0.9木材1.5-2.5 3 物品沿輥子滑動阻力 (N) 3 W (3.9) 3 cos m WGgf 物品沿輥子的滑動摩擦系數(shù)：其余符號意義同前。 m f 所以，單件物品沿輥子運動的總阻力(N)為： 123T WWWW 對有輪緣的輥子輸送機，按下式計算： 123 () T WC WWW C輪緣附加阻力系數(shù)，C1.21.5 在物品開始移動時，固靜摩擦力的作用，其運行阻力要大于上述計算值。靜摩擦系 數(shù)一般約為動摩

28、擦系數(shù)的 1517 倍。當物品輸人間隔時間較長，且運行速度大于 0.5 m/s 時，還須考慮運行中的慣性阻力。 3.4.3.2 物品輸送速度的確定物品輸送速度的確定 物品沿輥子運動的速度與滾筒輸送機的工作狀態(tài)及附加阻力的大小有關，情況比較 復雜，通常按動能定理簡化如下公式： FMS 中輸送物料輸送系統(tǒng)的機械結構設計 9 (3.10) 2 0 2 2sin1cos k zqdk vgLv GDD 物品通過 L 距離時的速度(m/s) k v 物品進入輸送機時的速度(m/s) 0 v 輸送距離(m)L 對于無動力式滾筒輸送機來講，輸送速度一般不應超過 0.5 m/s。如果輸送距離較長， 輸送速度過

29、大的，應在輸送線路上增加阻尼限速裝置，最簡單的方法是在兩段傾斜輸送 之間增加一段水平輸送，以保證輸送平穩(wěn)。 3.4.3.3 物品與輥子的摩擦力物品與輥子的摩擦力 為保讓物品沿滾筒輸送機運動，物品與輥子的摩擦力應能克服輥子的轉動阻力，即 (3.11) cos() m d f GgzqG g D 式中符號意義同前，要使物品能夠沿輥子移動，必須盡量減小輥子的質(zhì)量、輥子軸 直徑和軸頸處的摩擦系數(shù)，并盡可能加大輥子的直徑。 3.4.3.4 輥子的計算載荷輥子的計算載荷 在進行滾筒輸送機零件強度計算時，輥子的計算載荷按下列值確定；單列輥子輸送 機取，雙列輥子輸送機取。(0.50.7)Gg:(0.40.6)

30、Gg: G單件物品的質(zhì)量（kg） ，其余符號同前。 輥子重力輸送的速度一般不宜超過 0.5 m/s。當輸送距離過長、速度超限時，應在線 路中增設阻尼裝置，以保證輸送平穩(wěn)。 3.4.3.5 正常輸送時的鏈條牽引力正常輸送時的鏈條牽引力 1 單鏈傳動 (3.12) 000 0.25 Gddii g D FfLgqqm CmCLq g D 單鏈傳動輥子輸送機傳動鏈條牽引力(N) 0 F 摩擦系數(shù)f 滾筒輸送機長度(m)L 重力加速度，取 g9.81g 2 /m s 輥子直徑(m)D 輥子鏈輪節(jié)圓直徑(m) g D 每米長度物品的質(zhì)量(kg/m) G q 每米長度鏈條的質(zhì)量(kg/m) 0 q 單個傳

31、動輥子轉動部分的質(zhì)量(kg) d m 每米長度內(nèi)傳動輥子數(shù) d C 單個非傳動輥子的轉動部分的質(zhì)量(kg) i m 無錫太湖學院學士學位論文 10 每米長度內(nèi)非傳動輥子數(shù) i C 摩擦系數(shù)見表 3-2 表 3-2 摩擦系數(shù) 物品與輥子接觸的底面材料作用在以個輥子上的載 荷（包括輥子自重）/N金屬木板硬紙板 0110 1100450 450900 900 0.04 0.03 0.025 0.02 0.045 0.035 0.03 0.025 0.05 0.05 0.045 0.05 2 雙鏈傳動 (3.13) g n g fW QD F D 雙鏈傳動輥子輸送機傳動鏈條牽引力(N) n F 摩擦系

32、數(shù)f 傳動輥子直徑(mm)D 傳動輥子鏈輪節(jié)圓直徑(mm) g D 傳動系數(shù)Q 單個傳動輥子計算載荷(N) g W (3.14) 1 gire Wmdamammg 非傳動輥子與傳動輥子數(shù)量比，a/ id aCC 均布在每個輥子上的物品的質(zhì)量(kg)， r m/ rmdr mqCC 團鏈條的質(zhì)量(kg) e m 其余符號同前 傳動系數(shù)： (3.15) 11 n i Q i i傳動輥子鏈傳動效率損失系數(shù)，i 值與工作條件有關，潤滑情況0.010.03i : 良好時取小值，惡劣時取較大值； n傳動輥子數(shù)。 傳動系數(shù) Q 見表 3-3 FMS 中輸送物料輸送系統(tǒng)的機械結構設計 11 表 3-3 傳動系

33、數(shù) Q 輥子鏈傳動效率損失系數(shù) i傳動 輥子數(shù) n0.010.0150.020.0250.03 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 1.05 1.1 1.16 1.22 1.29 1.36 1.44 1.52 1.61 1.70 1.81 1.92 2.04 2.16 2.30 1.07 1.16 1.25 1.36 1.47 1.60 1.75 1.91 2.09 2.29 2.51 2.76 3.04 3.35 3.70 1.09 1.21 1.35 1.51 1.69 1.90 2.14 2.42 2.75 3.12 3.

34、56 4.07 4.66 5.36 6.17 1.12 1.28 1.46 1.69 1.95 2.27 2.66 3.10 3.66 4.33 5.14 6.12 7.32 8.78 10.56 1.15 1.34 1.59 1.89 2.26 2.72 3.02 4.29 4.93 6.07 7.52 9.36 11.7 14.08 18.50 注：1.Q 值是由表中查得的系數(shù)乘以傳動輥子數(shù)而得，如果實際傳動輥子數(shù)介于表中兩個輥子數(shù)之間， 因取較大值。例如，當 n62，i0.025 時，Q3.10 2 表中得出的值，僅適用于趨動裝置布置在趨動端部的情況，如果布置在趨動段中央時，傳動輥 子數(shù)

35、應取實際傳動輥子數(shù)的 1/2。 3 功率計算 (1) 計算功率 (3.16) 0 1000 g D PFv D 傳動輥子軸計算功率(KW)； 0 P 鏈條牽引力(N)，對單鏈傳動，；對雙鏈傳動，。v 0 FF n FF 輸送速度(m/s)v 輥子鏈輪節(jié)圓直徑(mm) g D (2) 電動機功率 (3.17) 0 KP P 電動機功率(KW)；P 傳動輥子軸計算功率(KW) 0 P 功率安全系數(shù)，K1.21.5K : 驅(qū)動裝置效率，0.650.85: 3.4.3.7 輸送物品在停止器作用下停止運行時的鏈條受力計算輸送物品在停止器作用下停止運行時的鏈條受力計算 無錫太湖學院學士學位論文 12 當輸

36、送機端部物品在停止器作用下停止運行時，其他后續(xù)物品隨之陸續(xù)停止并積聚 起來，直至布滿整段滾筒輸送機。此時輥子軸繼續(xù)傳動，而輥筒不轉，輥子內(nèi)部的摩擦 片(環(huán))打滑。限力式輥子輸送機積放狀態(tài)下的鏈條牽引力以及所需的驅(qū)動功率均大于輸送 狀態(tài)，改應按積放狀態(tài)計算鏈條牽引力和選擇電動機功率。 1 鏈條牽引力 單鏈傳動時，可按下式計算： (3.18) 00 2 0.25 d g D LC M D FLq g D 雙鏈傳動時，則按下式計算： (3.19) 2 g n D QM D F D 單鏈傳動阻力式輥子輸送機積放狀態(tài)下鏈條最大牽引力(N) 0 F 雙鏈傳動限力式輥子輸送機積放狀態(tài)下鏈條最大牽引力(N)

37、n F 限力輥子直徑(mm)D 眼力輥子鏈輪節(jié)圓直徑(mm) g D 輥子輸送機長度(mm)；L 每米長度內(nèi)限力輥子數(shù)(1/m) d C 輥子限制力距(N.m)M 每米長度鏈條質(zhì)量(kg/m) 0 q 輥子傳動系數(shù)Q 2 功率計算 單鏈傳動： (3.20) 0 1000 KF v P 雙鏈傳動： (3.21) 1000 n KF v P 電動機功率(W)；P 功率安全系數(shù)；K1.21.5K : 單鏈傳動限力式輥子輸送機積放狀態(tài)下鏈條最大牽引力(N)； 0 F 雙鏈傳動限力式輥子輸送機積放狀態(tài)下鏈條最大牽引力(N)； n F 輸送速度（m/s） ；v 驅(qū)動裝置效率，。0.650.85: FMS

38、中輸送物料輸送系統(tǒng)的機械結構設計 13 3.4.3.8 鏈輪尺寸及鏈傳動布置計算鏈輪尺寸及鏈傳動布置計算 已知條件： 軸的轉速，傳動比，1.7kW 1 75 /minnr3i P 計算： 1 鏈輪齒數(shù) 選 1 17Z 大鏈輪齒數(shù) 21 3 1751Zi Z : 2 鏈條節(jié)數(shù) 初定中心距，由式 0 40ap (3.22) 2 001221 2 22 p apZZZZ L pa 2 40175151 17 2 2402 pp pp 80340.73114.73 116 p L 3 計算功率 由機械設計手冊查得，故1.0 A K (3.23) 1.0 1.71.7 CA PK PkW 4 鏈條節(jié)距

39、(3.24) 0 C ZLm P P K K K 估計此鏈傳動工作即可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞，得： 1.081.08 1 17 0.887 1919 Z Z K 0.26 0.26 116 1.04 100100 p L L K 采用單排鏈，故1.0 m K 0 1.7 1.99 0.887 1.04 1.0 PkW 由機械設計手冊查得當時，16A 鏈條能傳遞的功率為 3.8kW（1.99kW） ， 1 75 /minnr 故采用 16A 鏈條，節(jié)距 p=25.4mm 無錫太湖學院學士學位論文 14 5 實際中心距 將中心距設計成可調(diào)節(jié)的，不必計算實際中心距，可取 0 4040 25.41016a

40、apmm 6 鏈速 (3.25) 11 1725.4 75 0.54/ 60 100060 1000 Z pn vm s 7 選擇潤滑方式 按，由手冊知應采用滴油潤滑。25.4pmm0.54/vm s 8 鏈輪校核 查機械設計手冊查得 16A 鏈條每米長質(zhì)量 q=2.60kg/m, 故離心拉力: 22 2.6 0.540.76cFqvN 因鏈速很低，值很小，可不計。 c F 水平布置時垂度系數(shù)7 y K 3 7 2.6 9.81 40 25.4 10181.4 yy FK qgaN 圓周力 10001000 1.99 3685 0.54 p FN v 緊邊拉力 1 3685 181.43866

41、.4 y FFFN 松邊拉力 2 181.4 y FFN (1.21.3) ,1.2 QQ FFFF:取1.2 36854422 Q FN 靜力強度安全系數(shù)由機械設計手冊查得 16A 鏈的極限拉伸載荷 Q=55600N，故安全 系數(shù) 1 55600 1448 3866.4 A Q S K F : 9 鏈輪主要尺寸 分度圓直徑 小鏈輪： 1 25.4 138.2 180180 sinsin 17 oo P dmm Z 大鏈輪： 2 25.4 112.6 180180 sinsin 51 oo P dmm Z 齒頂圓直徑 FMS 中輸送物料輸送系統(tǒng)的機械結構設計 15 小鏈輪： max1 1.25

42、 a ddpd 38.2 1.25 25.4 15.8854.07mm min1 1.6 1 a ddpd Z 1.6 38.2125.4 15.8845.3 17 mm 取45 a dmm 大鏈輪： max1 1.25 a ddpd 112.6 1.25 25.4 15.88128.5mm min1 1.6 1 a ddpd Z 1.6 112.6125.4 15.88121.3 51 mm 取120 a dmm 齒根圓直徑 小鏈輪： 1 138.2 15.88122.3 f dddmm 大鏈輪： 1 144.6 15.88128.7 f dddmm 無錫太湖學院學士學位論文 16 3.5

43、滾筒輸送機設計結果滾筒輸送機設計結果 表 3-4 電動機選擇 電動機型號Y 90L4額定轉速 r/min1400 電動機質(zhì)量 kg22減速器傳動比 i1：6 輸出轉速 r/min233額定功率 kw1.5 最大轉矩 N.m2.2額定轉矩 N.m2.2 表 3-5 鏈輪設計參數(shù) 頂圓直徑 mm根圓直徑 mm 分度圓直徑 mm齒數(shù)使用軸承 型號 軸徑 mm 主動鏈輪7053581522 從動鏈輪70535815600440 鎖緊鏈輪70535815600440 滾筒鏈輪7053581522 表 3-6 滾筒輸送機設計參數(shù) 設計輸送速度 m/s1最大輸送載荷 kg25 滾筒直徑 mm82滾筒間距 m

44、m240 滾筒寬度600 水平輸送距離 mm5000輸送平面高度700 使用鏈條型號16A鏈條鏈結表面硬度160-200HBC 鏈條材料35 鋼鏈條熱處理方式正火 輸送貨物托盤尺寸550mm(長)700mm(寬)20mm(厚度) 鏈傳動傳動比 i1：1 FMS 中輸送物料輸送系統(tǒng)的機械結構設計 17 4 帶式輸送機的設計帶式輸送機的設計 4.1 帶式輸送機傳動及動力部件機械結構設計帶式輸送機傳動及動力部件機械結構設計 帶式輸送機在本輸送系統(tǒng)中應用于回庫流程中，其動力由電動機提供，電動機與主 驅(qū)動軸之間的運動通過鏈輪與鏈條傳遞，驅(qū)動軸與輸送帶之間則通過摩擦力來傳遞運動， 履帶的張緊則采用螺釘鎖緊

45、。7輸送機采用寬大的輸送履帶，結構簡單，成本低廉，輸送 平穩(wěn)。其傳動及動力部件機械結構如圖 4.1 所示。 圖 4.1 帶式輸送機傳動及動力部件結構 4.2 帶式輸送機總體機械結構設計帶式輸送機總體機械結構設計 帶式輸送機采用寬大的輸送履帶，結構簡單，成本低廉，輸送平穩(wěn)。效果圖如下： 圖 4.2 帶式輸送機總裝圖 4.3 鏈傳動尺寸計算與受力校核鏈傳動尺寸計算與受力校核 帶式輸送機鏈傳動的計算9 無錫太湖學院學士學位論文 18 已知條件： 軸的轉速，傳動比，1.7kW 1 75 /minnr1.2i P 計算： 1 鏈輪齒數(shù) 選 1 16Z 大鏈輪齒數(shù) 21 1.2 1620Zi Z: 2 鏈

46、條節(jié)數(shù) 初定中心距， 0 18ap (4.1) 2 001221 2 22 p apZZZZ L pa 2 40175151 17 2 2402 pp pp 36 180.8754.87 55 p L 3 計算功率 由機械設計手冊查得，故 1.0 A K (4.2)1.0 1.71.7 CA PK PkW 4 鏈條節(jié)距 (4.3) 0 C ZLm P P K K K 估計此鏈傳動工作于疲勞曲線的左側（即可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞） ，得： 1.081.08 1 17 0.887 1919 Z Z K 0.26 0.26 116 1.04 100100 p L L K 采用單排鏈，故1.0 m K 0

47、 1.7 0.2 0.887 1.04 10 PkW 由機械設計手冊查得當時，16A 鏈條能傳遞的功率為 3.8kW（1.99kW） ， 1 75 /minnr FMS 中輸送物料輸送系統(tǒng)的機械結構設計 19 故采用 16A 鏈條，節(jié)距 p=12mm 5 實際中心距 將中心距設計成可調(diào)節(jié)的，不必計算實際中心距，可取 0 4018 12216aapmm 6 帶速 (4.4) 11 16 12 75 0.24/ 60 100060 1000 Z pn vm s 7 選擇潤滑方式 按，由手冊知應采用滴油潤滑。12pmm0.24/vm s 8 校核鏈輪 查機械設計手冊查得 16A 鏈條每米長質(zhì)量 q=

48、2.60kg/m, 故離心拉力： 22 2.6 0.240.15cFqvN 因鏈速很低，值很小，可不計。 c F 水平布置時垂度系數(shù)7 y K 3 7 2.6 9.81 18 12 1043.4 yy FK qgaN 圓周力 10001000 0.2 829.1 0.24 p FN v 緊邊拉力 1 829.143.4872.5 y FFFN 松邊拉力 2 43.4 y FFN (1.21.3) ,1.2 QQ FFFF:取 1.2 829.1994.9 Q FN 靜力強度安全系數(shù) 由機械設計手冊查得 16A 鏈的極限拉伸載荷 Q=55600N，故安全 系數(shù)9 (4.5) 1 55600 63

49、68 872.5 A Q S K F : 9 鏈輪主要尺寸 分度圓直徑 小鏈輪： 1 12 60.5 180180 sinsin 17 oo P dmm Z 無錫太湖學院學士學位論文 20 大鏈輪： 2 12 76.7 180180 sinsin 51 oo P dmm Z 齒頂圓直徑 小鏈輪： max1 1.25 a ddpd 75.2 1.25 12 15.8875.6mm min1 1.6 1 a ddpd Z 1.6 75.2125.4 15.8873.6 17 mm 取74 a dmm 大鏈輪： max1 1.25 a ddpd 90.2 1.25 12 15.8890.1mm mi

50、n1 1.6 1 a ddpd Z 1.6 90.2112 15.8888.7 20 mm 取89 a dmm 齒根圓直徑 小鏈輪： 1 77.39 15.8856.5 f dddmm 大鏈輪： 1 92.59 15.8871.7 f dddmm 4.4 帶式輸送機設計結果帶式輸送機設計結果 表 4-1 電動機選擇 電動機型號Y 90L4額定轉速 r/min1400 電動機質(zhì)量 kg22減速器傳動比 i1：6 輸出轉速 r/min233工作功率 kw15 最大轉矩 N.m2.2額定轉矩 N.m2.2 FMS 中輸送物料輸送系統(tǒng)的機械結構設計 21 表 4-2 鏈輪設計參數(shù) 頂圓直徑 mm根圓直

51、徑 mm 分度圓直徑 mm齒數(shù)使用軸承 型號 軸徑 mm 主動鏈輪73.656.561.51622 從動鏈輪88.471.776.72028 表 4-3 滾筒輸送機設計參數(shù) 設計輸送速度 m/s0.8設計輸送載荷 kg25 輸送帶寬度 mm706設計通過寬度 mm700 中間支撐滾筒間距 mm200端部滾筒間距 mm3860 輥子選用軸承型號6304中間滾筒選用軸承型號6002 水平輸送距離 mm4000輸送平面高度700 使用鏈條型號16A鏈條鏈結表面硬度160-200HBC 鏈條材料35 鋼鏈條熱處理方式正火 輸送貨物托盤尺寸550mm(長)700mm(寬)20mm(厚度) 鏈傳動傳動比

52、i4：5主/從鏈輪中心距 mm216 無錫太湖學院學士學位論文 22 5 出出/入庫輸送機的設計入庫輸送機的設計 5.1 出出/入庫輸送機傳動及動力部件機械結構設計入庫輸送機傳動及動力部件機械結構設計 出/入庫輸送機用于貨物的出/入庫環(huán)節(jié)，貨物通過它輸送到搬運機器人上，然后出庫， 入庫也相同，只是過程相反10。其動力由自帶減速箱的步進電機提供，它與主軸的運動傳 遞也是通過鏈輪與鏈條，主軸與鏈輪通過鍵連接來傳遞轉矩，其設計結構如圖 5.1 所示： 圖 5.1 出/入庫輸送機傳動及動力部件機械結構 5.2 出出/入庫輸送機輸送部件機械結構設計入庫輸送機輸送部件機械結構設計 本出/入庫輸送機的輸送部

53、件采用帶傳動，傳送帶為專門設計，帶輪材料采用塑料， 這是考慮到輸送功率并不大，而塑料又易于做復雜外形型的緣故。帶輪中鑲嵌有軸承， 采用過盈配合安裝，在用過渡配合與帶輪軸配合12。輸送帶的鎖緊是采用鎖緊架通過鎖緊 螺母進行鎖緊。 5.3 出出/入庫輸送機總體機械結構設計入庫輸送機總體機械結構設計 出/入庫輸送機用于貨物的出/入庫環(huán)節(jié)，貨物通過它輸送到搬運機器人上，然后出庫， 入庫也相同，只是過程相反13?？傃b配圖如圖 5.2 所示。 FMS 中輸送物料輸送系統(tǒng)的機械結構設計 23 圖 5.2 出/入庫輸送機總裝圖 5.4 主軸設計及校核計算主軸設計及校核計算 鏈輪 I 與鏈輪 II 間的作用力如

54、下： (5.1) 121 2 25200 21224 41.177 ttI FFTdN 12 tan 459 cos tn rr F FFN ； 11 tan299 aat FFFN 選擇軸材料 主軸選用 45 鋼調(diào)質(zhì)處理， 1 初步估算軸的直徑為14 ，其中，代入得： 3P dAmm n 140,0.74,280min II APPkw nnr 30.74 14019.4 280 dmm 2 主軸的受力分析 無錫太湖學院學士學位論文 24 主軸的結構如圖 5.3 所示，求垂直面內(nèi)的支承反力，作彎矩圖如圖 5.4 中 b、c 所示。 1212 0,()1224 149 (54 149)898.

55、4 BAYt MRFlllN ， 1 0,1224898.4325.6 BYtAY YRFRN 求 C 點垂直面內(nèi)的彎矩，其彎矩圖； 1 898.4 5448514 CYAY MRlN mm 求水平面內(nèi)的支承反力及彎矩圖， ，0 B M 1 123112 () () 2 41.177 (459 149311.2 71299) (54 149)476 2 AZRQa d RFlFlFll N （5.2） ； 1 0,476311.2459328 BZAZQr ZRRFFN 求 B、C 點水平面內(nèi)的彎矩： 1 476 5425704 CZAZ MRlN mm ， 1 11 41.177 476 5

56、429919548 22 CZAZa d MRlFN mm 3 311.2 7122095 BZQ MFlN mm 求合成彎矩： 2222 485142570454903 CCYCZ MMMN mm “2“222 485141954852304 CCYCZ MMMN mm ； 2222 02209522095 BBYBZ MMMN mm 繪制彎矩圖 ，25200 I TTN mm FMS 中輸送物料輸送系統(tǒng)的機械結構設計 25 圖 5.3 主軸結構 圖 5.4 主軸受力分析 圖 5.5 主軸彎矩圖 由圖 5.5 可知，危險截面為 C 面 求當量彎矩，取，0.6 無錫太湖學院學士學位論文 26

57、2222 ()54903(0.6 25200)56947 VCC MMTN mm 3 校核軸的強度 材料選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，C 面為危險截面，校核 C 點的 1 650,60 Bb MPaMPa 強度，由公式，考慮到軸上零件的削弱 33 1 (0.1)56947 (0.1 60)21.2 eb dMmm 作用，將 d 增大 4%，故，小于，所以強度足夠。1.04 21.222.05dmm30mm 5.5 出出/入庫輸送機設計結果入庫輸送機設計結果 表 5-1 電動機選擇 電動機型號90BYG450C 步 進電機 電流 A4電壓 V100 電動機質(zhì)量 kg4.8相數(shù)2/4保持轉矩 N.M6.3

58、空載運行頻率 KHz 700空載起動頻率 Hz 10定位轉矩 N.M0.08 工作轉速 r/min120運行步距角0.9 度驅(qū)動器2HB1108MA 表 5-2 鏈輪設計參數(shù) 頂圓直徑 mm根圓直徑 mm 分度圓直徑 mm齒數(shù)使用軸承 型號 軸徑 mm 主動鏈輪7053581514 從動鏈輪7053581520 表 5-3 滾筒輸送機設計參數(shù) 設計輸送速度 m/s0.5設計輸送載荷 kg25 輸送帶寬度 mm40輸送帶間距 mm630 主軸直徑 mm20帶輪間距 mm240 從動帶輪直徑 mm80主動帶輪直徑 mm80 主軸選用軸承型號6302帶輪選用軸承型號6302 水平輸送距離 mm400

59、0輸送平面高度700 使用鏈條型號16A鏈條鏈結表面硬度160-200HBC 鏈條材料35 鋼鏈條熱處理方式正火 輸送貨物托盤尺寸550mm(長)700mm(寬)20mm(厚度) 鏈傳動傳動比 i1：1主軸/端部從動帶輪間距 mm720 FMS 中輸送物料輸送系統(tǒng)的機械結構設計 27 6 換向輸送機的設計換向輸送機的設計 6.1 換向輸送機傳動及動力部件機械結構設計換向輸送機傳動及動力部件機械結構設計 換向輸送機的基本結構設計是在出/入庫輸送機基礎上展開，傳動及動力部件與出/ 入庫輸送機完全相同，在此不再贅述。所不同的是其換向部分。 6.2 換向輸送機輸送部件機械結構設計換向輸送機輸送部件機械

60、結構設計 換向輸送機的部件也與出/入庫輸送機完全相同，均是采用帶傳動，在此不在贅述。 6.3 換向裝置機械結構設計換向裝置機械結構設計 換向輸送機的換向裝置是其核心部件，在此將作重點闡述。換向裝置的動力源采用 氣動裝置，通過氣缸推動活塞，再由活塞推動換向搖柄，由換向搖柄將轉矩傳遞給換向 軸從而實現(xiàn)輸送部件的換向轉彎，此種設計的優(yōu)點是：結構簡單，易于實現(xiàn)，較之在前 述設計方案討論中的圓弧型支架要簡單的多，同時也容易制造與裝配15。換向軸安裝于換 向基座內(nèi)，其中安裝有推力軸承與滾動軸承，前者承受軸向力，主要是輸送部件和要輸 送貨物的重力，后者承受徑向力，主要用來保持輸送部件的平衡，以及平衡在換向時

61、旋 轉所產(chǎn)生的角動量。其具體結構如圖 6.1 所示。 圖 6.1 換向裝置結構 由于換向時要產(chǎn)生沖擊載荷，因此設計了彈簧緩沖支架用于平衡沖擊。其結構如圖 6.2 所示 無錫太湖學院學士學位論文 28 圖 6.2 換向緩沖裝置結構 6.4 換向輸送機總體機械結構設計換向輸送機總體機械結構設計 圖 6.3 輸送機總裝圖 FMS 中輸送物料輸送系統(tǒng)的機械結構設計 29 6.5 換向輸送機主軸上軸承的校核計算換向輸送機主軸上軸承的校核計算 圖 6.4 軸承受力分析 2222 111 291692.1751 rvh FFFN 2222 222 64253.4261 rvh FFFN m 11 0.680.68 751511 r FFN 22 0.680.68 249.6177.5 r FFN 12 511 246.3264.