立體倉庫巷道式雙立柱堆垛機設(shè)計【含7張CAD圖紙、文檔全套】【GC系列】

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Automated three-dimensional storehouse as an important composition part in logistics, is one kind of multilayered depositing cargo high structure warehouse systems. It dose not directly carries on the manual intervention in the situation automatically to save and to take out the system which the thing flows. It is the high tech product out of the development of modern industry society, which have the vital significance to enhance the productivity and reduce the cost. This paper is taking designing a machine named double pillar alley Stacking Crane of engaging in piling things or transportation in storehouse. It analyses its hoisting mechanism, stretch fork mechanism , walk mechanism, working principle, and its aimed at each mechanism to design, select , and sizes calculate of double post alley stacking crane. Overall sport schemes design and analyze of structure, the design of hoisting mechanism , stretch forks mechanism design , walk mechanisms design, organism frame design and other installation designs. Each mechanism with generator select to start, through calculating and selecting of the character of service of wire rope, reel, sprocket chain and the ship leather belt of leather belt to analyze and design, so to design the suitable frame of double pillar alley stacking crane, and then to design a double pillar alley stacker of complete natural capacity.Keyword: Double Pillar; Automated Three-dimensional Storehouse; Alley; Logistics; Stacking Crane; Design 本科畢業(yè)設(shè)計 第頁 共 II 頁目 錄第1章 緒論11.1課題背景11.1.1巷道堆垛機發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢與優(yōu)勢11.1.2雙立柱巷道堆垛機的分類21.2設(shè)計參數(shù)2第2章總體運動方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)分析32.1雙立柱巷道物流堆垛起重機的總體運動方案設(shè)計32.2主要裝置42.2.1底架42.2.2立柱42.2.3升降載貨臺52.2.4 行走機構(gòu)52.2.5升降機構(gòu)52.2.6貨叉驅(qū)動機構(gòu)52.2.7堆垛機的控制裝置52.3本章小結(jié)6第3章 雙立柱巷道堆垛機起升裝置的設(shè)計73.1電動機的選擇計算73.1.1選擇電動機類型73.1.2選擇電動機容量73.2鋼絲繩和滑輪設(shè)計83.3 起重卷筒設(shè)計93.4 渦輪蝸桿減速器的選取103.5 本章小結(jié)10第4章 堆垛機伸縮貨叉機構(gòu)的設(shè)計計算114.1伸縮貨叉的擾度與強度114.1.1下叉的受力分析:114.1.2 中叉的受力分析124.1.3 前叉的設(shè)計分析144.2貨叉各參數(shù)的選擇154.3貨叉內(nèi)部零件的選取與校核154.4貨叉伸縮裝置中的電機和減速器的選取194.5本章小結(jié)19第5章 堆垛機行走機構(gòu)的設(shè)計計算205.1 堆垛機行走輪的設(shè)計計算205.2 行走機構(gòu)電動機的選取215.3 V帶輪與V帶的設(shè)計計算與選擇215.4 行走機構(gòu)減速器的選取235.5本章小結(jié)24第6章 雙立柱巷道堆垛機機體支架設(shè)計246.1 機架設(shè)計計算的準(zhǔn)則和要求246.2機架的設(shè)計步驟256.3其他裝置設(shè)計和選擇256.4 其他裝置設(shè)計和選擇27結(jié)論27致謝28參考文獻28 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 29 頁 共 33 頁1 緒論20世紀(jì)，隨著世界全球經(jīng)濟的蓬勃快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，以及經(jīng)濟全球化席卷而來，世界各國面臨著前所未有的機會和挑戰(zhàn)。尤其中國自改革開放以來，全國各界人士紛紛投入自主創(chuàng)業(yè)的浪潮中，各地各種各樣的工廠企業(yè)蜂擁而起。各種各樣的產(chǎn)品并未滿足中國人民的需要，并呈現(xiàn)供不應(yīng)求的狀況，現(xiàn)代物流的發(fā)展呈現(xiàn)出前所未有的快速發(fā)展趨勢，在中國只顯一角。物流系統(tǒng)的改善和其具備的合理性，有利于加速中國工業(yè)化進程，提升產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。堆垛起重機是車間立體倉庫中最重要的起重運輸設(shè)備，是立體倉庫標(biāo)志性機器人。本文從堆垛機的應(yīng)用特點入手，著重就堆垛機的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行初步的研究1。1.1課題背景1.1.1巷道堆垛機發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢與優(yōu)勢中國是人口大國，也是生產(chǎn)大國，自從我國躋身全球化，主動參與和世界各國競爭的浪潮中?？偹苤嬎銠C信息技術(shù)的進步，導(dǎo)致現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模進一步膨脹，以及企業(yè)相互之間競爭日益激烈,市場對企業(yè)物流系統(tǒng)提出了新的要求，自動化立體倉庫正是實現(xiàn)物流系統(tǒng)合理化這一要求的關(guān)鍵。隨著倉庫的不斷壯大，倉庫已經(jīng)不是想當(dāng)然的認為只是雜亂無序的堆放貨物的概念了，而是向著自動化，立體化方向發(fā)展，并且能夠快速方便堆放和存取。這是中國乃至世界物流所必須滿足的條件。而要完成這一快速存放行動，人力已遠遠不夠，單純的機械拉載也不可能完成。這時，物流專業(yè)人士構(gòu)想并發(fā)明了立體倉庫堆垛機，并不斷地對其完善，使之越來越得心應(yīng)手。可以這么說，堆垛機完全是社會進步的產(chǎn)物，其偶然中包含了更多的必然。巷道堆垛起重機不管按照支撐方式、控制方式，還是結(jié)構(gòu)、用途、運行軌跡等方式分類，都主要由水平行走機構(gòu)、垂直起升機構(gòu)、栽貨臺及貨叉機構(gòu)、機架和電氣設(shè)備等基本部分組成。常見的主要分類形式如以下幾種：按照有無導(dǎo)軌，堆剁機可分為無軌堆垛機和有軌堆垛機。無軌堆剁機又稱三向堆垛叉車，顧名思義沒有固定的運行軌道，具有靈活輕便的特點；有軌堆垛機則需沿巷道特定的軌跡運行。有軌巷道堆垛機作業(yè)高度高，對倉庫的利用率高，對巷道要求寬度小，可以進行手動、半自動、全自動和遠距離集中控制，但必須配備出、入庫設(shè)備。按照用途不同，堆垛機可分為架橋式堆垛機和巷道式堆垛機。架橋式堆垛機當(dāng)前在城市中的建筑工地上多見，如起重機一樣同時具有叉車和起重機的雙重結(jié)構(gòu)特點，具有橋架和回轉(zhuǎn)小車，立柱也不像巷道式堆垛機那樣，而是可伸縮的，立柱上裝有像貨叉一樣的取物裝置。橋式堆垛機取貨裝置在立柱上的運動可以實現(xiàn)任意高度的貨物的堆垛和取出。但由于立柱的高度有限，橋式堆垛機只能適用于12m以下的中等倉庫，且軌道寬度較大，只適用于笨重物料的搬運和堆垛。巷道堆垛機沿貨架倉庫巷道內(nèi)的軌道運行，行走快速平穩(wěn)，作業(yè)高度可達上百米。其最精妙之處是采用貨叉伸縮機構(gòu)，即貨叉可以伸縮，這樣就可以通過巷道寬度變窄來提高倉庫的利用率；巷道堆垛機適用于各種高度的高層貨架倉庫，除以上優(yōu)點之外，巷道堆垛機還要求有較高的運行速度和生產(chǎn)效率、配備出入倉庫裝置較高的制造和安裝精度、多節(jié)伸縮貨叉或貨板、較高的電氣傳動調(diào)速且制動平衡、停車準(zhǔn)確、要有安全保護裝置等特點2。1.1.2雙立柱巷道堆垛機的分類巷道堆垛機按結(jié)構(gòu)不同可分為單立柱型巷道堆垛機和雙立柱型巷道堆垛機18。單立柱型巷道堆垛機的機架結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，由一根立柱、上橫梁和下橫梁組成一個工字形框架。立柱多采用較大的H型鋼或由生產(chǎn)家根據(jù)商家要求特制焊接定作的，立柱上附加凹槽導(dǎo)軌，立柱上段設(shè)有鋼絲繩卷筒。他的提升機構(gòu)正是由鋼絲繩傳動動力，拉動載貨臺沿著立柱運動。單立柱堆垛機正是憑借這種結(jié)構(gòu)簡單的特點被很多小型企業(yè)應(yīng)用。另外單立柱堆垛機總體質(zhì)量輕，制造起來消耗鋼材少，成本低，價格也就相對低，再主要是維修方便。但也有一定的不足，運行速度不能太大，載重量也不能太大，提升高度在10米左右。雙立柱機構(gòu)的堆垛機的機架比起單立柱的要多一根立柱。立柱往往加工成方管，立柱上也可加工凹槽導(dǎo)軌。雙立柱堆垛機強度，剛度要比單立柱大的多，載重量和運行速度都比較大，提升高度往往在20米左右，運行平穩(wěn)無震動。對于大型立體倉庫，雙立柱堆垛機是不二之選。雙立柱堆垛機的起升機構(gòu)普遍采用鏈條（鋼絲繩）傳動，鏈條帶動上橫梁上的鏈輪或滑輪轉(zhuǎn)動。由于鏈條傳動多采用封閉鏈或配重裝置，受空間尺寸限制，傳動和布置較復(fù)雜，但定位較準(zhǔn)確2。1.2設(shè)計參數(shù)表1.1 載重量為3噸的雙立柱巷道堆垛起重機的主要性能參數(shù)序號技術(shù)項目技術(shù)指標(biāo)1主體結(jié)構(gòu)形式雙立柱、單深位、單貨臺2貨叉形式單副伸縮式存取貨叉3適合高度12m以下4適合載荷小于3t3最大走行速度,m/min120(自動運轉(zhuǎn)時)4水平加速度,m/s0.4(自動運轉(zhuǎn)時)5最大升降速度,m/ min12（滿載）,20（空載）6升降加速度,m/s0.5（自動運轉(zhuǎn)時）7最大伸叉速度20（滿載）,30（空載）8伸叉加速度,m/s0.4自動運轉(zhuǎn)9水平走行定位精度,mm510垂直升降定位精度, mm511伸叉定位精度,mm512行走驅(qū)動下部驅(qū)動13升降驅(qū)動電機帶動，鋼絲繩牽引14伸叉驅(qū)動電機帶動鏈輪和鏈條驅(qū)動15作業(yè)形式單一和復(fù)合循環(huán)16供電方式低部安全滑觸線17控制操作方式手動/自動/在線2 總體結(jié)構(gòu)分析和運動方案設(shè)計2.1雙立柱巷道堆垛起重機的整體運動方案設(shè)計因為與單立柱相比，雙立柱堆垛機載重量大，強度高，剛性好，運動平穩(wěn)無顫動，能夠準(zhǔn)確定位，被廣泛應(yīng)用于自動化立體倉庫中，基于這些優(yōu)點，我決定對雙立柱巷道堆垛起重機進行鉆研和設(shè)計。作為當(dāng)代通用堆垛機，安全，準(zhǔn)確，快速性是其必須具備的特點，所以必須滿足以下設(shè)計要求： （1）具備嚴(yán)格的三維運動功能，能在高且窄的巷道中進行快速升降作業(yè),能夠適應(yīng)便于高層、低層存取貨物。堆垛機能夠同時進行三維運動，且不相互干擾。 （2）堆垛機的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理安全，具有良好的剛度和強度，不至于在承受載荷后，彎曲變形影響定位精度過。（3）具備安全保護措施；（4）在滿足以上優(yōu)良性能的前提下，盡可能地減少多余的零件設(shè)計，減輕堆垛機各部位的重量，來提升電機功率和減小行走時不必要的摩擦阻力；根據(jù)以上設(shè)計要求制定雙立柱巷道物流堆垛起重機的總體運動方案19。在這個課題中由于堆垛機上下橫梁均采用軌道作為堆垛機滑軌，在保證堆垛機沿貨叉方向的平穩(wěn)性已經(jīng)足夠了，所以上下軌道我均采用單軌道作為滑軌。這樣即可以節(jié)約占地空間，又可以降低軌道與機器的生產(chǎn)制造成本。堆垛機的起升機構(gòu)多數(shù)采用鏈傳動或鋼絲繩傳動，為了減小體積在這里我采用鋼絲繩卷筒傳動；在貨叉結(jié)構(gòu)中目的保證伸縮平穩(wěn)性的高精度，可以采用鏈輪鏈條傳動；在水平行走的部分為了達到行走平穩(wěn)的要求采用皮帶輪傳動3。堆垛機結(jié)構(gòu)如圖2.1、2.2所示 圖2.1單立柱堆垛機結(jié)構(gòu)簡圖 圖2.2雙立柱堆垛機結(jié)構(gòu)簡圖2.2主要裝置2.2.1底架由兩端的行走輪支架及鋼板焊接成的矩形梁構(gòu)成，起支撐整體重量的作用。2.2.2立柱立柱截面為空心矩形，具有良好的強度，節(jié)省材料，還有減震的作用。 貨叉沿立柱上下運動，承受載荷后，會對立柱與貨叉結(jié)合處產(chǎn)生極大的力矩，所以在立柱兩側(cè)加工有垂直導(dǎo)向槽，可以通過導(dǎo)向輪對載貨臺起到一定的支撐作用。也能防止貨叉前后移動。2.2.3升降載貨臺 為U型結(jié)構(gòu)，其豎支架內(nèi)側(cè)面有導(dǎo)向輪可以在立柱內(nèi)的導(dǎo)向槽內(nèi)沿著立柱升降，升降運動采用鋼絲繩牽引。 升降載貨臺水平支架上設(shè)有貨叉，可沿貨叉方向前后滑動，叉取貨架倉位上的貨物或?qū)⒇浳锓胖玫截浖苌希洸鏋殒溳嗘湕l式驅(qū)動。2.2.4 行走機構(gòu) 堆垛機底架裝有的四個行走輪，支撐整個堆垛機的全部載荷 ,帶動堆垛機沿天地軌方向運動。堆垛機的行走是由裝在裝有皮帶輪，帶制動的減速電機驅(qū)動的皮帶輪轉(zhuǎn)動實現(xiàn)水平運動。減速電機靠自身減速實現(xiàn)水平平穩(wěn)可靠的行走。2.2.5升降機構(gòu) 載貨臺以立柱外側(cè)的導(dǎo)向槽為導(dǎo)向，依靠夾在導(dǎo)向槽內(nèi)的導(dǎo)向輪起導(dǎo)向作用以保證上下運行，且不會發(fā)生偏移。由減速電機驅(qū)動繞有鋼絲繩的卷筒轉(zhuǎn)動，鋼絲繩牽引升降臺上下運動。所選用電機通過減速器來調(diào)節(jié)卷筒速度，讓升降更加平穩(wěn)可靠，并且可以將載貨臺穩(wěn)定準(zhǔn)確的保持在某一高度。垂直升降部分包括滑輪、卷筒。2.2.6貨叉驅(qū)動機構(gòu)減速電機驅(qū)動貨叉上的鏈輪，鏈輪帶動齒輪軸轉(zhuǎn)動，齒輪與裝在中叉上的齒條嚙合，帶動中叉運動，使得貨叉可以伸縮取貨。所選用電機通過自身減速讓貨叉伸縮更加平穩(wěn)可靠。 貨叉的伸縮速度可按載重的不同自動調(diào)節(jié)，且速度變化平滑，讓承載貨物保持穩(wěn)定4。2.2.7堆垛機的控制裝置堆垛機自動運行的控制系統(tǒng)包括以下功能。1、位置功能自動立體倉庫一般采用高層抽屜式貨架結(jié)構(gòu)，貨架的行、列、段的方向分別用X、Y、Z坐標(biāo)表示。機器自動確定位置，首先是在某一位置發(fā)出減速指令讓堆垛機減速，而后在規(guī)定位置發(fā)出停機信號。這就要求堆垛機必須能夠時刻檢測出現(xiàn)在的位置?？梢栽诟鱾€坐標(biāo)軸上安裝有傳感器，可以在任意位置對堆垛機進行定位。2、速度控制 速度控制是指在提高作業(yè)效率的高速度的前提下，不至于使貨物由于慣性倒塌，以及防止堆垛機在高速沖撞引起的破壞，同時也為了便于最終穩(wěn)定微速達到高精度定位的目的。3、貨叉控制伸縮貨叉向前或向后進行順序叉取操作的控制功能，來完成堆垛機出庫和入庫作業(yè). 4、安全保護裝置 確保操作人員的人身和貨物的安全必不可少，其上必須配備完善的安全保護裝置。此論文中設(shè)計了以下幾種安全保護裝置：（1）堆垛機貨叉在立柱上的上、下端自動停止保護 貨叉在進行垂直升降運動時，不能超過立柱導(dǎo)軌的上下部分。因此在導(dǎo)軌上下端各設(shè)置一個限位傳感開關(guān)來實現(xiàn)該功能。（2） 載貨臺負荷限制當(dāng)在載貨臺超載時，應(yīng)立即切斷起升機構(gòu)動力，并及時報告給工作人員。當(dāng)載貨臺卡主引起鋼絲繩不緊張，堆垛機也會產(chǎn)生同樣反應(yīng)。 （3）速度過渡裝置當(dāng)堆垛機走到軌道的某一位置時，速度應(yīng)由高變低。本論文中可以設(shè)置安裝一個傳感接近反饋開關(guān)。（4）貨叉保護裝置 堆垛機在工作過程中，往往需要讓貨叉準(zhǔn)確伸縮停留在某一位置，等待下一步作業(yè)指令，可安裝一個傳感制動器來解決該問題。（5）載貨臺斷繩保護裝置 當(dāng)鋼絲發(fā)生緊急狀況例如斷裂時,堆垛機必須能夠立即將載貨臺停止，避免墜車事故的發(fā)生.這要求安全保護裝置必須非常高的靈敏度、結(jié)構(gòu)比較簡單，作用可靠。本論文中使用最常見簡單的機構(gòu)凸輪連桿機構(gòu)，來實現(xiàn)這一功能要求。一旦鋼絲繩斷裂，彈簧力作用在連桿上，使凸輪快速卡在立柱導(dǎo)軌里阻止載貨臺墜落。正常工作時，彈簧作用于連桿來平衡載貨臺及其上貨物的質(zhì)量，彈簧處于壓縮狀態(tài)，凸輪與升降機構(gòu)的導(dǎo)軌分離4。2.3本章小結(jié) 本章對堆垛機的構(gòu)成進行了詳細的介紹以及安全保護裝置做了認真分析，通過查閱資料對堆垛機整體總結(jié)構(gòu)思和設(shè)計計算，才對其重要部件進行了選取。通過對堆垛機的整體考慮，選取了適合自己當(dāng)前水平的最好方案。3 雙立柱堆垛機垂直起升裝置的設(shè)計3.1電動機的選擇計算3.1.1選擇電動機類型異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、容易制造、堅固耐用、價格低廉、運行效率較高7。 變頻調(diào)速，根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系，能滿足堆垛機出入庫操作穩(wěn)定和高速運行的要求，變頻調(diào)速具有啟動性能好、調(diào)速范圍寬、速度變化平穩(wěn)和完善的過電壓過電流保護功能5。 按本文設(shè)計計算，選用YVF2系列變頻可調(diào)速三相異步交流電動機。3.1.2選擇電動機容量工作機所需功率P為P= (2.1)式中：P發(fā)動機功率（kw） F作用力（N） V運行速度 電機的輸出功率P為P=KW (2.2)式中，為異步電機到卷筒軸的傳動總效率。取凸緣聯(lián)軸器效率=0.99；滾動軸承效率；蝸桿傳動效；卷筒的傳動效率，則，由 故 因載荷平穩(wěn)無波動，電機額定功率稍大于即可，查Y2系列三相異步電動機技術(shù)手冊，所選提升電動機型號為YVF2-180L-8，電機額定功率為=11KW3.2鋼絲繩和滑輪設(shè)計（1）鋼絲繩的選擇本設(shè)計必須計算嚴(yán)謹精確，全面。計算公式如下： （2.3）式中：d鋼絲繩最小允許直徑mm； F鋼絲繩最大靜拉力N； C選擇系數(shù)mm/。選擇系數(shù)C由下式計算： （2.4） 式中：n安全系數(shù)； k鋼絲繩捻制系數(shù)； w鋼絲繩充滿系數(shù)。 對于大多數(shù)起升機構(gòu)n值為6；選取鋼絲繩，則；鋼絲繩填充系數(shù)，。則 鋼絲繩的拉力 （2.5）已知m=31000kg,g=9.8N/kg;因為卷筒左右兩根鋼絲繩同時作用 可求得單根鋼絲繩上；由此可求得 參照GB8918-88 選取d=12mm。即所選鋼絲繩為： 根據(jù)鋼絲繩與滑輪配合關(guān)系表，查得的滑輪外徑，軸徑；選用A型滑輪；則所選滑輪為： 滑輪A123.3 起重卷筒設(shè)計卷筒上螺旋槽部分長為P （2.6）雙聯(lián)卷繞卷筒長度為 （2.7）式中： D卷筒名義直徑,鋼絲繩直徑最大卷起高度a滑輪組倍率卷筒計算直徑固定鋼絲繩的安全圈數(shù) L1無繩槽的卷筒端部尺寸 L2固定端尾端所需長度，已知：，查GB/T3811-1983，h常取6則 查機械設(shè)計手冊表取P繩槽槽距查表卷筒槽形得知，槽底半徑。取Z=2，則即所選卷筒為：卷筒3.4 蝸輪渦桿減速器的選擇電機將動力傳遞給凸緣聯(lián)軸器，再傳遞至蝸桿。升降機構(gòu)中的減速器可根據(jù)機構(gòu)的傳動比從標(biāo)準(zhǔn)中選用。堆垛機升降機構(gòu)的傳動比例由下式計算： （2.8）式中：電動機額定轉(zhuǎn)速； 卷筒的轉(zhuǎn)速 代入式中算得：查變速器和減速器設(shè)計手冊，選取減速器型號為：3.5 本章小結(jié)本章對堆垛機的垂直升降機構(gòu)進行了選擇和計算，并對其中的主要元件的強度剛度進行了嚴(yán)謹全面校核計算，符合自己的設(shè)計要求。4 堆垛機伸縮貨叉機構(gòu)的設(shè)計計算4.1伸縮貨叉的擾度與強度 貨叉在存取貨物時插入貨架中的部分,厚度設(shè)計的應(yīng)盡量薄,同時貨叉前端的擾度控制在最小，.貨叉各參數(shù)如下:W: 負載 E: 材料的彈性系數(shù)I ,I, I: 分別為下叉，中叉，上叉的重力方向的矩4.1.1下叉的受力分析:如圖4.1所示 圖4.1下叉的受力分析對下叉進行受力分析，設(shè)距離A段為x，則在x處截面上產(chǎn)生的相反力時的彎矩方程為： （4.1）積分求得BC端截面轉(zhuǎn)角為： i = i-dx= i- +(x-a) （4.2）BC端截面撓度為：= ix-dx= ix-+(x-a) （4.3） 當(dāng)x= 0時,A端的截面轉(zhuǎn)角 i= -( +b) （4.4）當(dāng)x=l時，將式4.3 代入式 4.2 和式 4.1 中，分別算出在支撐點c點處的轉(zhuǎn)角和撓度。 （4.5）= - （4.6）4.1.2 中叉的受力分析如圖4.2所示：因載荷W的作用，在間產(chǎn)生反力P,P， 圖4.2 中叉的受力分析計算進行受力分析時，在BF段內(nèi)，取距F左端距離為x的截面為研究對象當(dāng)時，可算得其轉(zhuǎn)矩方程為: M= Px=x （4.7）積分得出其轉(zhuǎn)角 i= -+i （4.8）撓度為： = -+ ix+ （4.9）當(dāng) x=b時，B端的截面轉(zhuǎn)角 i= （4.10）當(dāng)x=b時，將式4.6代入式4.4和式4.5中，分別得出BF段的轉(zhuǎn)角和撓度 i= - （4.11） = - （4.12）如圖4.3所示：將d段作為研究對象,c點作為固定端,由于載荷W在中叉產(chǎn)生的反力為P和P,而由這些反力作用在貨叉前端 圖4.3 受力分析彎矩方程為： （4.13）以固定端E視為坐標(biāo)原點，算得：P=W 以固定端D視為坐標(biāo)原點，算得：P=W積分得出其撓度為：= -dx= - Px- P(x-d) （4.14）當(dāng)x=l時，代入式（4.7）算得： （4.15）i= -dx= - （4.16）當(dāng)x=l時，代入式（4.8）算得：i= -e(l-d)+(e+d)l （4.17）所以 = i(l-l) 4.1.3 前叉的設(shè)計分析載荷W在d區(qū)間產(chǎn)生的反作用力有P, P，在E點的向下傾斜角為i，撓度為，受力分析如圖4.4所示：圖4.4 前叉的受力分析轉(zhuǎn)矩方程為：M=x 積分求得其轉(zhuǎn)角為：i= -+i （4.18）撓度為：= - （4.19）當(dāng)x=d時，D端的截面轉(zhuǎn)角i= （4.20）當(dāng)x=d時，將式代進式 和式 中，分別算得E點的轉(zhuǎn)角和撓度：= - = -(l-l)因此，總擾度為： 注：當(dāng)貨叉進入貨架為1100mm時，值應(yīng)控制在。4.2貨叉各參數(shù)的選擇 l=1000mm l=600mm l=750mm l=120mm故可取上叉、下叉、中叉長為：L= l=25=1100mm L=b+c+d+25=1100mm L= l-c+ 25=1100mm上叉為平板狀，并取其寬為1100mm，板厚取100mm，其余設(shè)計參數(shù)標(biāo)注于裝配圖上。并且因各數(shù)據(jù)取值都偏大，不用予以校核，能滿足條件。 4.3貨叉內(nèi)部零件的選取與校核4.3.1 軸承的選取校核由本設(shè)計選取貨叉伸縮機構(gòu)的伸縮速度為,所以各軸承所承受的壓力為轉(zhuǎn)速為n=10000r/d (r/min) 則 d=C=110,取C=110 d=16.2mm取d=20mm, 則n=10000/20=159.2r/min 查表，選擇深溝球軸承，代號為其基本參數(shù)為： B=19mm c=31000N c=15200N 徑向載荷F=150010/4=3750N軸向載荷F=0N F/ F=0e=0.26查表得x=1 y=0P=x F+y F= F=3750N又查表得：f=1.1 f=1 f=0.485 f=2.29 f=1C= P=3750=19.4kN31.0kN= c軸承的額定靜載荷P=0.6 F+0.5 F=22503750N因P F 故取 P= F=3.75kNh=6000h 故軸承壽命滿足條件。則軸承選取合適。4.3.2 齒輪的選取校核1、選取齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度HB=217255，平均硬度為2366。2、初步計算傳動尺寸為軟齒面開式傳動d= （1）轉(zhuǎn)矩T=9.55P/n=162.43d Nmm（2）設(shè)計時，因V值未知，K不能確定，故可初選K=1.4（3）取齒寬系數(shù)=1.1（4）取彈性系數(shù)Z=189.8（5）初選螺旋角=12，取節(jié)點區(qū)域系數(shù)Z=2.46（6）初選Z=23，齒條=則得重合度=1.88-3.2（1/ Z+1/ ）cos=1.7取軸面重合度=0.318Ztg=1.77取重合度系數(shù)Z=0.765(7) 取螺旋角系數(shù)Z=0.99(8) 許用接觸應(yīng)力由式=取接觸疲勞極限應(yīng)力為=595MPa齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為N=60naL=1.08取壽命系數(shù)Z=1.06 取安全系數(shù)S=1.0則=630.7 MPa（9）齒輪的分度圓直徑d,初算為u=Z/Z= 故則d=130mm3、確定傳動尺寸（1）計算載荷系數(shù)取使用系數(shù)K=1.0因V=m/s取動載系數(shù)K=1.15取齒向載荷分布系數(shù)K=1.11取齒間載荷分配系數(shù)K=1.2故K= K K K K=1.53（2）對修正d=133.9mm（3）確定模數(shù)m=dcos/Z=5.69 取m=6（4）故d=141mm 并取b=50mm4、校核齒根彎曲疲勞強度=式中各參數(shù)：(1) 各值同前(2) 因當(dāng)量系數(shù)Z=Z/cos12=23.5故取齒形系數(shù)Y=2.64，應(yīng)力修正系數(shù)Y=1.58(3) 取重合度系數(shù)Y(4) 取螺旋角系數(shù)Y(5)許用彎曲應(yīng)力取彎曲疲勞極限應(yīng)力MPa取壽命系數(shù)Y， 取安全系數(shù)S 故 =1.0 MPa則 =4.29MPa176MPa=故能滿足齒根彎曲疲勞極限。 設(shè)計合理。4.3.3 鏈輪鏈條的選取校核設(shè)軸徑d=80mm，鏈傳動比i=1鏈速n=V=79.6r/minP=0.11、選擇鏈輪齒數(shù)：初步確定Z=212、定鏈的節(jié)距取K，齒數(shù)系數(shù)K，多排鏈系數(shù)K所需傳遞功率為kW由此，可選取滿足條件的08A鏈，P=12.7mm 3、定鏈長、中心距初定中心距a=40p，則鏈節(jié)數(shù)L=101節(jié)鏈長L=LP/1000=10112.7/1000=1.28m中心距a=508mm中心距調(diào)整量mm實際中心距mm4、求作用在軸上的力工作拉力F=1000P/V=1500N作用在軸上的壓力F=1.2F=1800N軸徑mm取d=16mm 取輪徑D=80mm計算結(jié)果及所有參數(shù)確定：鏈條規(guī)格：08A單排鏈，101節(jié)，長1280毫米，大小輪齒數(shù)都為21，中心距mm，壓軸力，軸徑d=16mm，輪徑D=80 mm【10】。4.4貨叉伸縮裝置中的電機和減速器的選取齒輪5的轉(zhuǎn)速為電機功率：P=/=0.55kw選取電機功率為1.1kw，電機型號為：YVF2-90S-6轉(zhuǎn)速為980r/min,安裝型式選取B3為此，減速器的傳動比為i=980/45.17=21.7則選取減速器型號為TZSD112【12】。4.5本章小結(jié)本章對堆垛機的貨叉機構(gòu)進行了細致仔細的分析，分別對貨叉機構(gòu)的上叉、中叉、下叉等進行了結(jié)構(gòu)計算和受力的分析，尤其對撓度轉(zhuǎn)角進行了詳細計算。5 堆垛機行走機構(gòu)的設(shè)計計算5.1 堆垛機行走輪的設(shè)計計算行走輪的允許載重量等各參數(shù)間有下列關(guān)系式： P=KD（B-2r）（kg） (5.1)K=（kg/cm） (5.2)式中：P容許載荷重量（kg） D車輪的最大直徑（cm） B鋼軌寬（cm） r鋼軌端部的圓角半徑（cm） K許用壓力系數(shù)（kg/cm） v走行速度（m/min） k許用應(yīng)力（球墨鑄鐵的許用應(yīng)力為50）（kg/cm）首先確定B=6.4cm，r=0.2cm, k=50 kg/cm, v=80m/min則 K=33.3（kg/cm）行走輪所受壓力主要根據(jù)疲勞計算輪壓選取，其計算公式由下：= （5.3）式中：疲勞計算的輪壓（N）； 工作時最大允許載荷量（N）； 正常工作時最小輪壓（N）又根據(jù)車輪直徑的計算公式： （5.4）式中:轉(zhuǎn)速系數(shù)； 工作級別系數(shù)； 接觸應(yīng)力常數(shù)首先確定 =6.0，=0.82，=1.25,l=30mm，代入式（5.3），式（5.4）中算得：D=135mm車輪的轉(zhuǎn)速為： 車輪的軸徑為d，為滿足選擇合適的軸承，取d=15mm軸上的軸承選取型號為6202，基本尺寸為：d=15mm，D=35mm，B=11mm【13】。5.2 行走機構(gòu)電動機的選取行走機構(gòu)的電動機所需的功率為可按下式計算： （kW） （5.5）式中：行走阻力； v行走機構(gòu)的運行速度 行走機構(gòu)的總效率，一般可取0.85-0.95由上式可知，只需求出行走阻力即可，行走阻力的大小由下式計算： （5.6）式中： G堆垛機總重，約為5000kg 滾動摩擦系數(shù)，查表取0.05將（5.6）代入（5.5）即可得： 取為P=5.5kw,選取電機型號為YVF2-132M2-6m。5.3 V帶輪與V帶的設(shè)計計算與選擇1、設(shè)計功率為 （5.7）式中 工況系數(shù)；由于是起重機行走機構(gòu)，查表得=1.2，則2、選定帶型根據(jù)和,查表確定為P-I型。3、傳動比為 （5.8）由行走速度初步確定小帶輪的轉(zhuǎn)速為則4、確定小帶輪基準(zhǔn)直徑大帶輪直徑則小帶輪的基準(zhǔn)直徑為 （5.9）則5、帶速為 （5.10）則此處6、初定軸間距按要求取7、所需基準(zhǔn)長度為 （5.11）則 :選取基準(zhǔn)長度為609mm。8.實際軸間距為 （5.12）則（1）安裝時所需最小軸間距為 （5.13）查表得，則（1） 張緊或補償身長所需最大軸間距為 （5.14）則9.小帶輪包角為 （5.15）則10.皮帶輪的結(jié)構(gòu)簡圖如圖5.1所示： 圖5.1皮帶輪結(jié)構(gòu)簡圖5.4 行走機構(gòu)減速器的選取行走機構(gòu)中的減速器是根據(jù)皮帶輪傳動傳動比從標(biāo)準(zhǔn)中選用。行走機構(gòu)由下式確定傳動比： （5.16）式中， 電動機轉(zhuǎn)速；行走車輪的轉(zhuǎn)速代入相關(guān)數(shù)據(jù)到式（5.7）中算得：可選取減速器的標(biāo)準(zhǔn)型號為SEW型R65.5本章小結(jié)本章主要對堆垛機的行走機構(gòu)進行了計算設(shè)計，對其中的重要部件進行校核計算。6 雙立柱巷道堆垛機機體支架設(shè)計6.1 機架設(shè)計計算的準(zhǔn)則和要求6.1.1機架設(shè)計的準(zhǔn)則1、剛度要求在保證一定外形的前提下，剛度是對機架的主要要求。例如，在齒輪減速器中，齒輪的嚙合性及運轉(zhuǎn)性能是否良好一定程度上是有箱體的剛度決定的。機床的大部分零部件中，床身的剛度往往決定了機床的作業(yè)效率和加工產(chǎn)品精度。2、強度要求對于大部分的設(shè)備機架，往往剛度達到一定要求，就能滿足一定強度要求。但對于重載大型設(shè)備，強度要求必須上升的一定的高度。其要求是在機器運轉(zhuǎn)中，最大載荷處的應(yīng)力都不大于允許應(yīng)力。3、穩(wěn)定性要求對于細長零件或薄壁零件，在受壓情況下會存在失穩(wěn)問題。失穩(wěn)一定時間內(nèi)會對機器整體產(chǎn)生巨大的破壞，這是設(shè)計必須注意的。4、其他如熱散發(fā)的要求；易受腐蝕及特定環(huán)境，如易被化學(xué)物質(zhì)侵蝕等的要求；高精密的小機械、儀表等注意熱變形的要求等。6.1.2 機架設(shè)計的一般要求從機械專業(yè)和經(jīng)濟角度看，在滿足機架設(shè)計要求的大前提下，根據(jù)機架的不同用途和所處環(huán)境，應(yīng)著重考慮以下要求。1、 重量要輕，材料合適，成本較低2、 結(jié)構(gòu)合理，便于制造，便于安裝、調(diào)整、修理和更換 3、工藝性好，本身的內(nèi)應(yīng)力小，受環(huán)境溫度變化引起的變形小。（1）具有一定的抗震性。（2）抗腐蝕性強，機架結(jié)構(gòu)盡量在使用期限內(nèi)最少次數(shù)修理。（3）導(dǎo)軌面受力均勻，耐磨性好14。6.2機架的設(shè)計步驟1、首先確定堆垛機框架形狀和尺寸。根據(jù)設(shè)計準(zhǔn)則和一般要求，初步確定堆垛機框架結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸，以確保堆垛機內(nèi)外零部件能正常工作。并要求機架能夠在立體倉庫巷道內(nèi)最小阻力的運行。圖6.1機架結(jié)構(gòu)簡圖2、分析堆垛機整體載荷情況。載荷包括動載荷和靜載荷，機架上的設(shè)備重量、機架本身重量是靜載荷；設(shè)備運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的額外載荷為動載荷。立柱上開有導(dǎo)向槽，來確保貨叉在升降過程中不會側(cè)翻。3、本設(shè)計針對以上所要求的標(biāo)準(zhǔn)，主要是在符合載荷和運行速度的前提下，再結(jié)合雙立柱巷道堆垛機在實際倉庫中的工作狀況，確定機架的基本尺寸：機架整體高為12m，兩個立柱之間的距離為1.8m，每個立柱的長為360mm，寬為240mm，立柱兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)向凹槽，以保證貨叉在運動過程中的平穩(wěn)性；上橫梁為360*300中間空心的方鋼；下橫梁是厚度為300mm、寬為1200mm中空的鋼板，用以保證雙立柱巷道堆垛起重機的承載能力15。6.3 其他裝置設(shè)計和選擇6.3.1供電系統(tǒng)由于堆垛機自身整體移動的特點，所以移動供電裝置一般采用滑觸供電裝置和電纜供電方法。堆垛機底部必須采用滑觸線供電方式，安全易于保養(yǎng)。這樣才能滿足高速度、無需檢修、耐用、無脫線的要求等。6.3.2電氣設(shè)備 由于時間有限，本設(shè)計主要對堆垛機機械方面進行系列研究，電器方面只能粗略介紹。主要包括電力拖動、中央控制、局部檢測反饋和安全保護。在電力拖動方面，當(dāng)前國內(nèi)用的最多的是交流變頻調(diào)速。堆垛機的中央控制一般采用可編程序控制器，計算機等。局部檢測反饋要求堆垛機必須具有自動認址、貨物檢測以及其他檢測等功能。6.3.3天地軌天地軌幾乎承載了整個堆垛機的全部重量，所以天地軌必須具備有足夠的強度和剛度。天軌可以固定在貨架或房頂上，地軌則固定在地面上。堆垛機最大作業(yè)范圍應(yīng)包含在天地軌的長度內(nèi)，天地軌兩端頭應(yīng)安裝緩沖器。（1）天地軌安裝后直線度公差如下：地軌安裝后直線度公差在200mm測量長度應(yīng)不大于0.5mm地軌全長測量長度內(nèi)應(yīng)不大于3mm天軌安裝后直線度公差在200mm測量長度應(yīng)不大于0.5mm天軌全長測量長度內(nèi)應(yīng)不大于4mm（2）安裝后天地軌間相互位置公差天軌上表面于地軌下表面之間距離誤差應(yīng)不大與8mm天軌與地軌之間的水平錯位不大于5mm 6.3.4操作設(shè)備采用機載控制柜方式，控制柜安裝在堆垛機上，隨堆垛機運動，具有與中央計算機進行通訊和交換數(shù)據(jù)的功能。出入口區(qū)域的地面上設(shè)有急停按鈕，當(dāng)堆垛機出現(xiàn)異常狀況時，沒有按計劃停車，則可以按下急停按鈕緊急停車。正常狀況下，工作人員是不會進入堆垛機內(nèi)作業(yè)，只有當(dāng)異常發(fā)生并需排除故障時，才可以從堆垛機上進行手動操作。此外，堆垛機每個部位都有自己相應(yīng)的代號，當(dāng)某一處發(fā)生故障時，堆垛機能將相應(yīng)的代號快速傳遞給中央計算機，并進行跟蹤。直至徹底將隱患排除。6.3.5操作模式（1）在線操作通過數(shù)據(jù)接受器接收由地面發(fā)出的存、取貨命令的紅外線，機載控制柜將這些命令傳達給各個電機，從而自動完成存、取貨的操作，各個部位也會將堆垛機位置狀信息反饋給中央系統(tǒng)。（2）自動操作通過在操作面板上輸入倉位三維坐標(biāo)，堆垛機就會自動完成一次存取貨的操作。（3）手動操作使用手動操作按鈕，人為的控制堆垛機在xyz各方向的動作，這主要用于作業(yè)前簡單的調(diào)試熱身工作。 6.4本章小結(jié)本章主要結(jié)合車間，載荷大小，運行速度對堆垛機的框架進行了規(guī)劃設(shè)計。通過計算，發(fā)現(xiàn)機架結(jié)構(gòu)合理，安全便宜，符合要求。結(jié) 論在物流發(fā)達的今天，距離已不再阻礙產(chǎn)品的交換，這就意味著全世界至少在中國，商品交易越來越公正化，透視化。又因為在中國這一最大的社會主義國家，實現(xiàn)共同富裕這一中國夢也小有成效。近些年，人們消費水平普遍增長，同時對各種各樣的產(chǎn)品需求越來越大。新鮮多樣的產(chǎn)品已不再是商家競逐的目標(biāo)，相反生產(chǎn)廠家更愿意著力于更快更多的生產(chǎn)，然后快速銷售出去。那么誰能夠更好的加速貨物流動，誰將是這個時代的佼佼者。而巷道式雙立柱堆垛機將是完成這一壯舉必不可少的工具，更好的幫助生產(chǎn)者立于不敗之地。因此我認為，堆垛機將會迎來未來100年的昌盛。本次“雙立柱巷道堆垛機設(shè)計”屬于機械設(shè)計，主要對機架設(shè)計以及堆垛機的幾個主要組成機構(gòu)之間相互協(xié)調(diào)，共同完成對貨物的存取，分析研究了堆垛機的運行機理。通過本設(shè)計得出以下結(jié)論： 1.通過堆垛機的行走機構(gòu)的設(shè)計計算，確定了主要零部件的尺寸及電動機、減速器的選?。?.分析堆垛機提升機構(gòu)的工作原理，選取了合適的電機、鋼絲繩、卷筒等；3.在貨叉伸縮機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，首先根據(jù)載荷，畫出貨叉的受力圖，并由彎矩，撓度，轉(zhuǎn)角公式，設(shè)計出貨叉的內(nèi)外部大致結(jié)構(gòu)尺寸，并對其進行仔細校核驗算，最終設(shè)計出了滿足條件、的貨叉結(jié)構(gòu)。 最后，設(shè)計出了一種各部件配合緊湊、柔性大，靈敏度高、帶有安全保護裝置的雙立柱巷道式堆垛機。致 謝 能順利完成本次畢業(yè)論文設(shè)計，首先與我的指導(dǎo)老師王慧文老師的悉心教導(dǎo)分不開的，在此，我先向王老師致以我深深的謝意！本次論文設(shè)計從論文的選題、撰寫、修改直到打印完成自始自終都是在王老師的悉心指導(dǎo)和不斷勉勵下完成的王老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹?shù)乃季S使我受益非淺；王老師一絲不茍的鉆研精神，嚴(yán)謹求實的治學(xué)態(tài)度，執(zhí)著忘我的工作作風(fēng)，獨樹一幟的思維方式，無時無刻不在影響著我，一定讓我終身難忘。他的言傳身教，將會永遠指導(dǎo)著我今后的學(xué)習(xí)和工作中勇往直前。在此，還要感謝車輛工程專業(yè)的各位老師，在大學(xué)四年里給我專業(yè)知識上的教導(dǎo)以及進行畢業(yè)論文工作中所給予的幫助，他們的不倦教誨和點撥定將成為我今日點滴知識的來源。感謝圖書館、電子閱覽室的各位老師予以我的關(guān)心和幫助。還要感謝我的學(xué)友和朋友對我的關(guān)心和幫助，他們的啟發(fā)和友愛互助的精神給予我論文寫作極大的幫助。最后，再次向在這次畢業(yè)設(shè)計中所有幫助過我的人表示忠心的感謝！參 考 文 獻1 委國辰.物流機械設(shè)備的運用于管理：中國物資出版社，2002.32 姜大力，張劍芳.現(xiàn)代物流設(shè)備 ：首都經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)出版社，2004.43 秦同瞬，楊承新.物流機械技術(shù)：人民交通出版社，2003.54 常紅，孟初陽.物流機械：人民交通出版社，2003.55 王耀斌，簡曉春.物流裝卸機械：人民交通出版社，2003.46 成大先.機械設(shè)計手冊第四版第五卷：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.67 程乃士,減速器和變速器設(shè)計與選用手冊：機械工業(yè)出版社，2007.28 孔令中.現(xiàn)代物流設(shè)備與選用：北京工業(yè)出版社，2006.19 徐潁.新編機械設(shè)計師手冊下冊：機械工業(yè)出版社，1996.510 中國機械工程協(xié)會.中國機械設(shè)計大典：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002.111 中國機械設(shè)計大典編委會.機械設(shè)計圖冊：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002.112 大連理工大學(xué)工程畫教研室.機械制圖：高等教育出版社，2001.613 成大先.機械設(shè)計第七版：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.614 龔桂義.機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊第三版：高等教育出版社，2002.615 有軌巷道式高層貨架倉庫設(shè)計規(guī)范，JB/T9018-199916 巷道式堆垛起重機形式與基本參數(shù)，JB/T2960-199917 有軌巷道式堆垛起重技術(shù)條件，JB/T7016-199318 有軌巷道式堆垛起重術(shù)語，JB/T5319.1-199119 有軌巷道式堆垛起重技安全規(guī)范，JB/T5319.2-199120 Solidworks.Solidworks 2001 AOI Help EB/OL.200121 OMRON CORPORATION.CPM2A 可編程控制器程序設(shè)計手Z.199922 Yong Huang and Seiji Yansuno bu.A practical design method