小型秸稈堆垛及搬運機設計【含CAD圖紙、說明書】

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Tracking the movement double column type orbit. Structure is simple and good in usability. The goods for the expansion institutions fork drawer the principle of orbit. According to the design requirements of the main components of preliminary selection, then to parts of checking intensity. to ensure that the choice of rationality . In the last part of this paper , the stacker strength and stability for a more detailed analysis , so as to ensure the smoothness of work stacker slide may run and reliability .Keywords: stacker crane； walking mechanism； Lifting mechanism目 錄IABSTRACTII1 緒論11.1選題的意義和必要性11.2課題簡介21.2.1堆垛機結構的組成和形式21.2.2巷道堆垛機的特點31.2.3堆垛機所受載荷的簡化方法31.3 主要工作42.堆垛機的方案選定52.1 單立柱堆垛機52.1.1單立柱堆垛機的主要特點52.1.2單立柱式堆垛機的工作方式62.2雙立柱堆垛機62.2.1雙立柱堆垛機主要特點62.2.2雙立柱堆垛機運行方式72.3 橋式堆垛機72.3.1 橋式堆垛機特點72.4 載荷計算82.4.1 起重重量82.4.2 水平載荷83.水平運行機構設計93.1行走機構總體方案確定93.2 自走式運行機構的計算93.2.1 運行阻力的計算93.2.2電動機的選擇103.2.3 行走輪的主軸設計計算114. 堆垛機起升機構設計144.1 總體方案確定144.2鋼絲繩的計算154.4軸承的選擇185.1伸縮機構方案的確定20II5.2貨叉?zhèn)鲃与姍C的選擇205.3貨叉?zhèn)鲃育X條與齒輪的計算206.導向裝置的設計24結 論25附錄1：外文翻譯27附錄2：外文原文29II1 緒論 1.1選題的意義和必要性作為自動化立體倉庫的核心部件，堆垛機負擔著全部出庫、進庫、盤庫等任務。自動化立體倉庫的發(fā)展就是以堆垛機的發(fā)展為主要標志。初期的立體倉庫使用的堆垛機以橋式起重機為基礎，這種堆垛機是從起重機的大梁上懸掛一個門架(立柱)，利用門架的上下和旋轉運動來搬運貨物。1960年左右，美國出現(xiàn)了沒有大梁的巷道式堆垛機，這種堆垛機是在地面上的導軌上行走，利用貨架上邊的導軌防止傾倒，或者相反，在上邊的導軌上行走，利用地面的導軌防止傾倒。隨著立體倉庫的發(fā)展，巷道式堆垛機逐漸代替了橋式堆垛機。 橋式堆垛機被淘汰的原因如下：（1） 與巷道式堆垛機相比，自重很大，必須用比較堅固的建筑結構。（2） 為使堆垛機的大梁通過，在倉庫的天栩與貨架之間要有很大的空間。（3） 堆垛機的通道寬度大，而且也受大梁的跨度的限制(約為13-23 米)。（4） 更為重要的是它難以實現(xiàn)自動化控制等問題。但是，橋式堆垛機對重、長物料的高堆垛可以發(fā)揮其特長。如當前在人工控制的鋼鐵倉庫(盤料、鋼帶、鋼板、棒材、型鋼、管材等)還使用這種堆垛機，它可以搬運長達20米，重達20噸的貨物。隨著微電子技術的發(fā)展，出現(xiàn)了計算機控制的堆垛機，而且，堆垛機的結構也有了較大的改變。首先，由貨架支撐式改變?yōu)榈孛嬷问?；其次，大、中、小型立體倉庫都有了發(fā)展，雙立柱堆垛機也隨之誕生，而且逐漸體現(xiàn)出其優(yōu)越性。巷道式堆垛機是在所謂高層、高速、高密度儲藏的概念下的產(chǎn)物，它的歷史較短，目前正在發(fā)展之中。但現(xiàn)在差不多己經(jīng)定型，盡管各廠家各有獨創(chuàng)，結構形式有些差異，但可以說大同小異，所有的堆垛機都不外乎由機架、載貨臺、伸縮貨叉、軌道和控制系統(tǒng)等部分組成。機架，除輕載荷、低層貨架用單立柱型堆垛機外，一般都是矩形框架結構。它們的支撐與驅動方式有：上部支撐上部驅動型，下部支撐下部驅動型，下部支撐上下同時驅動型。另外，還有一種適用于小型立體倉庫的用絲杠螺母驅動的小型堆垛機。近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認識到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)提高生產(chǎn)率、降低成本非常重要。堆垛機是自動化立體倉庫中最重要的起重堆垛設備。本文著重就堆垛機的結構設計進行初步研究。1.2課題簡介1.2.1堆垛機結構的組成和形式自動化立體倉庫是物流中的重要組成部分，它是在不直接進行人工干預的情況下自動地存儲和取出物流的系統(tǒng)。它是現(xiàn)代工業(yè)社會發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認識到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)的發(fā)展非常重要。堆垛機是自動化立體倉庫中最重要的起重堆垛設備，它能夠在自動化立體的巷道中來回穿梭運行，將位于巷道口的貨物存入貨格；或者相反取出貨格內(nèi)的貨物運送到巷道口。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)品和采用高新技術上，更加注重實用性和安全性。在堆垛機方面，我們應當看到和世界發(fā)達國家的差距，總結經(jīng)驗，找出不足，打破傳統(tǒng)思路，推出新的外形和更高性能的堆垛機。相信，通過我們的不斷努力，必能設計出高速、安全、可靠性能高的堆垛機，為增強我國綜合國力，為我國填補一分科技空白。堆垛機結構主要有三個機構組成：升降機構有電動機、制動器、減速器、卷筒、鋼絲繩及防落安全裝置組成。升降機構的工作速度一般控制在1525m/min，最高可達45m/min。行走機構有電動機、聯(lián)軸節(jié)、制動器、減速器和行走輪組成。在其頂部設置導向輪沿固定在貨架上弦的導軌導行。下部裝有水平導輪沿貨架下部的水平導規(guī)導行。行走機構的工作速度依據(jù)巷道長度和物料出入庫頻率而定，正常工作速度控制在50100m/min，最高可達到180m/min。貨叉伸縮機構是堆垛機的取放物料裝置，它有前叉、中間叉、固定叉、驅動齒輪等組成。貨叉伸縮機構的工作速度控制在15m/min，最高可達30m/min。1.2.2巷道堆垛機的特點由于使用場合的限制，巷道堆垛機在結構和性能方面有以下特點：整機結構高而窄，其寬度一般不超過儲料單元的寬度，因此限制了整機布置和結構選型。金屬結構件除應滿足強度和剛度要求外，還要有較高的制造和安裝精度。采用專門的取料裝置，常用多節(jié)伸縮貨叉或貨板機構。各電氣傳動機構應同時滿足快速、平穩(wěn)和準確。配備可靠的安全裝置，控制系統(tǒng)應具有一系列連鎖保護措施。1.2.3堆垛機所受載荷的簡化方法堆垛機的機架有立柱、上下梁組成，整機結構高而窄。堆垛機工作時，將受到載貨臺、貨物的鉛垂作用，行走、制動和加減速的水平慣性力作用以及起吊時的沖擊載荷作用；某些特殊環(huán)境下，還要受到風力的作用。堆垛機每完成一個工作循環(huán)，以上載荷將重復出現(xiàn)一次。因次，堆垛機所受的是交替變化的載荷。為了保證堆垛機安全可靠的工作，其剛結構部分的強度與剛度計算是必不可少的。在此，就堆垛機所受載荷簡化的基本方法作一說明。（1）起重重量P 實際起重重量包括吊具重量和額定重量之和，用S表示。考慮到貨物正常起吊時的動載沖擊作用，則設計起重重量P= S （1.1）式中，稱為沖擊系數(shù)，與堆垛機分類有關：1類 =1. 1 2類 =1.25 3類 =1.4 4類 =1.6（2）水平載荷S堆垛機沿水平方向加減速行走或旋轉時，必然存在與其加速度有關的水平慣性力。即S=S （1.2） 式中，稱為動載荷系數(shù)，由于加速度的不確定性，一般用額定速度v來確定。水平行走時 =0.0005v； 旋轉時 =0.0004v.（3）風力載荷S風力載荷S為風壓力q與受風面積的乘機，即S=qA （1.3）堆垛機工作時，風壓力 q=1742.7非工作狀態(tài)，風壓力 q=148.1 式中，h為吊具高度，單位取mm（4)起吊沖擊載荷S在正常情況下，起吊貨物的加速度可能很大，這時的沖擊載荷很大，設計時應另行考慮。（5）載荷狀態(tài)堆垛機工作時，其承載能力是上述各種載荷與自重S的不同組合：A 正常工作狀態(tài)：M（S+S+ S）B 特殊工作狀態(tài)：M（S+ S+ S）+ SC 起吊工作狀態(tài)：S+ S+ SD 停止：S+ S以上各式中，M稱為作業(yè)系數(shù)，與堆垛機的分類有關：1類M=1.0； 2類M=1.05； 3類M=1.1；4類M=1.20 1.3 主要工作 在堆垛機設計中將做以下工作：（1） 堆垛機的框架結構方案選定；（2） 堆垛機的貨叉伸縮機構的設計計算； （3） 堆垛機的行走機構的設計計算；（4） 堆垛機的升降機構的設計計算； 2. 堆垛機的方案選定堆垛起重機按其構造方式而言可分為雙立柱式堆垛機；單立柱型堆垛機；橋式堆垛機。圖2.1 單立柱堆垛機2.1 單立柱堆垛機 這種形式堆垛機組成構件主要是立柱、配有貨叉的載物臺、下梁、等。主動行走輪與從動行走輪裝在下橫梁上，下橫梁上還裝著行駛機構，電機，通訊部件與控制部件，等。導向輪裝在立柱上部，其在上部巷道的工型鋼中運行。水平運行輪裝于下橫梁上，其在安裝于地上的一條單軌道上運行。2.1.1單立柱堆垛機的主要特點（1）結構簡單節(jié)省材料和費用，實用性強，便于維護，不易出現(xiàn)故障。性較好，自身重量較輕，但小車檢查與修整不方便，運行機構安放也較困難，并需要添加防止小車翻斜的保護措施。 （2）運行速度可以達到很高在較長較高的巷道全力運行時，行進速度最高可達到150米/分和提升速度最高可到達45米/分。貨叉叉取貨物速度可達到30米/分。（3）安全性高行進，貨叉機構和提升設置了多重機械安全裝置進行保護，并有電控安全保護系統(tǒng)，等來確保堆垛機設備的工作能夠安全平穩(wěn)的進行，并保障了貨物存儲和運送的安全。（4）智能化程度高可對執(zhí)行指令自動識別和分析，自動記錄并保存狀態(tài)信息和故障數(shù)據(jù)。當運行有異常情況發(fā)生時時，能自行讓運行停止并自動發(fā)出警報。2.1.2單立柱式堆垛機的工作方式單立柱式堆垛機的運動形式主要有三種，在軌道上的運動為水平運行行走運動，可視為水平軸向的運動。在垂直方向上載物臺的升降，可視為垂直軸的軸向運動。貨叉在載物臺上進行取放貨物時進行的的伸縮運動，可視為前后軸的向軸運動。圖2.2雙立柱堆垛機2.2雙立柱堆垛機堆垛機的機架是由一個矩形框架和下上橫梁和兩根長的構成。立柱的構件可以是方管也可以是圓管。方管除了有支架作用外還可以作為起升導軌，圓管附加起開作用。2.2.1雙立柱堆垛機主要特點 （1）結構穩(wěn)固由于由兩個立柱的構造故其強度和剛性都比較好，構造較簡 單，工藝性好，可使用焊或半動焊，實用性強，易大量生產(chǎn)，選用較多。（2）運行可靠運行速度可以達到很高，制動簡單，運行中較平穩(wěn)，振動、噪聲、沖擊較小?？梢杂迷谶\行速度較快，起重質(zhì)量較高的場合。（3）傳動方式簡單現(xiàn)在雙立柱式堆垛機普遍采用的傳動方式是鋼繩傳動，通過電動減速器進行帶動，鋼繩進行傳遞轉矩，載貨臺由鋼繩進行帶動，沿著起升導軌或立柱（作為起升導軌）作上下運動。2.2.2雙立柱堆垛機運行方式 雙立柱式堆垛機的運動形式主要有三種，在軌道上的運動為水平運行行走運動，可視為水平軸向的運動。在垂直方向上載物臺的上下運動，可視為垂直軸上的軸向運動。貨叉在載物臺上進行取放貨物時進行的的伸縮運動，可視為前后軸的向軸運動。圖2.3橋式堆垛機2.3 橋式堆垛機橋式堆垛起重機結構具有叉車的結構特點也有堆垛機的結構特點，具有橋梁與回轉小車。回轉的行走是在橋架上，橋架的是在倉庫上方。其立柱形式還有固定式和可伸縮式兩種，立柱上裝有貨叉或其他代替貨叉的取物裝置。倉庫頂與貨架之間要留出一定空間，保證其正常運行。可回轉的立柱，保證了工作的靈活性?；剞D小車根據(jù)需要可以來回運動。因此橋式起重機可以服務于多條巷道。2.3.1 橋式堆垛機特點（1）橋式堆垛起重機是巷道式堆垛起重機的雛形，因其體積大所以較重，所以行走速度不會太快，適用的倉庫貨物出入庫不能太高。（2）橋式堆垛起重機的大體構造比較簡單，使用起來也較方便，貨物的堆垛和裝卸可以越過一些不太高的障礙物進行。（3）橋式堆垛起重機的軌道大多是安裝在房屋上方上的，所以其自身較輕。（4）制造較難，剛性較好，高成本，由于難使用半自動焊，焊，不宜大量制造，很少被使用。在進行優(yōu)缺點比較后雙立柱型堆垛機結構作為本次設計選用的機構形式。2.4 載荷計算2.4.1 起重重量 實際起重重量為貨物重量與貨叉總重量的和，用來進行表示。 貨物在正常吊起時不可避免會有沖擊動載作用，因此本次起重的計算方式為： （2.1）上式中；沖擊系數(shù)，其選取和堆垛機的分類有關： 類=1.1， 類=1.25， 類=1.4，類=1.6，本文設計中=200+20=220kg; 由于堆垛機載荷小平穩(wěn)運行且環(huán)境狀況良好，所以取 =11。2.4.2 水平載荷堆垛機在水平方向進行減速或者加速運行時，必定會有一定的水平的性力產(chǎn)生。 = （2.2）上式中；動載荷系數(shù)，因為無法確定加速度，所以用額定速度V來表示。水平動載系數(shù)：=0.0005v；3. 水平運行機構設計3.1行走機構總體方案確定機的行走機構主要有以下幾種方案：方案1：無軌道式堆垛機，門架一般選用多節(jié)式，比普通叉車的起開高，可是低于一般機所可以到達的高度。比一般機機動性好，在外也可以使用，也可以作為一般叉車在庫房外使用。方案2：雙軌堆垛機道：堆垛機的機架重量較輕，抗彎抗扭和剛度較高，可精確調(diào)位，耐磨性好，起升精度高。方案3：單軌道式堆垛機；導軌固定行走較平穩(wěn)，制造成本低，但行走路線不易改變，轉彎角度不能太小，噪聲較大。因設計為小型堆垛機其運行環(huán)境一般為倉庫外，所以初選為無軌道式堆垛機，即自行式堆垛機。堆垛機的運行機構主要包括機，器，器，軸，組和器等。自行式又分為分別與兩中方式。其布置方式如圖3.1所示。 圖3.1減速器安裝方式 因為套裝式運行機構的總體布置緊湊，并能使車輪組的安裝簡便，所以初選采用套裝式。3.2 自走式運行機構的計算3.2.1 運行阻力的計算 沿直線穩(wěn)定運行的堆垛機其總靜阻力主要為；（1）摩擦阻力時的單梁小車所受的最大和最??； （3.1） （3.2）式中：起升載荷 G 堆垛機自重 滾動摩擦力臂 D車輪直徑 水平滾輪直 滿載水平滾輪總壓力 考慮車輪輪緣與輪轂摩擦的系數(shù) 因本次設計微小型起重機D，分別取100mm，于150mm。取0.25取1.2。H約為滿載載荷。堆垛機自重約為120Kg=（120+200） 20.25/101.2+222020.25/15 （3.3）=300N 運行環(huán)境為時，阻力、風阻、相對比較小，可以忽計；我們所以可認為小型堆垛機的其摩擦阻力就等于靜阻力。3.2.2電動機的選擇 的運行為滿載時，其動機功率； （3.4）式中： 堆垛機滿載時的總功率 堆垛機行走速度取60m/min 機構總效率取=0.9所以，=30060/600.9=330w可以，小率動機就可以用作機機構的動機。因此可以選擇R35面斜機，輸出轉矩為40n.m，輸出轉速為239r/min，減速比5.54。電動機型號Y91s 額定功率為1.0kw機身重為15KG。3.2.3 行走輪的主軸設計計算 同步帶傳動設計計算（1）確定計算功率電動機每天要進行8小時的工作，查表得工作系數(shù)K=1.4。其計算算功率為： P=KP=0.3301.40=0.467kw （3.5） 圖3.1帶型選取關系圖查看選型同步帶圖后選型帶H。節(jié)距選P=12.7mm。選取齒輪齒數(shù)由于Z=14為此帶型最小齒數(shù)，所以小帶輪齒數(shù)選取Z=20。小帶輪的節(jié)圓直徑；=2012.7/3.14=81mm （3.6）小帶輪的轉速計算； =247813.14/6000=1.05m/s大的計算；有傳動比1:1，即大帶輪數(shù)據(jù)與小帶輪相同。及齒數(shù)Z=20，P=12.7mm。中心距的初定0.7（d+d）a2（d+d） （3.7） 224 mm a320mm初定中心句為a=250mm帶長確定 L=2a+/2（d+d）=762mm （3.8）查表得其帶的基準長度L=800mm實際中心距a=a+（L-L）/2=269mm軸最小直徑的計算 d （3.9）式中A取110，p=0.5，n=247。 d=1100.126=13.91mm圓整d=30mm，軸承選取代號為6207的，：d=30mm，D=72mm，基本19kn。 圖3.2軸的結構圖圖3.3軸的受力情況圖圖3.4垂直彎矩圖圖3.5軸的轉矩圖 圖3.6 軸的水平彎矩圖：其為60MPa，為81273.8n.mm =24mm （3.10）小與最細軸徑所以軸安全。4. 堆垛機起升機構設計4.1 總體方案確定（1）鏈條起升機構 圖4.1鏈條起升機構式主要由、提升、與電動機（包括）、改輪和提條組成提升機構。采用雙子鏈作為提升鏈條一般不小于5，其與橫梁上的改輪和載物臺組成一個封閉的結構。當傳條通過起落電動機帶動旋轉時提升運動，載物臺升降被調(diào)控。與繩比較的話，車庫采取式提升方式的較多，性好許多在起落過程中，這主要與繩與的不相同的構造有關系。然而這樣的升降方法對于高度太高的機不太適合，由于的本錢要比繩高，并且會有比大的聲音產(chǎn)生在升降過程中，因此噪聲比較高。所以機較高時通常不使用這樣的方法。（2）曳引式提升機構圖4.2曳引式提升機構式升降機構普遍使用在當今電梯的提升方式中，組成主要是繩、輪、力裝置、反繩輪和導向輪等構件。繩一端連接配置，另外一端與載物臺相連接，配置、載物臺與載荷的重量使緊緊壓在輪繩內(nèi)的繩擁有極大的力來帶動貨物沿向上或向下運動。式升降機構的好處是有小而輕巧的傳動體積，相比與式傳動機要小出很多。沒有上限的提升高度，但是機與不一樣，機要水平運行，會晃動、產(chǎn)生噪音，配置一定不可以太過大，配重裝置并且要安裝到里面沿著向上或向下運行，安修比較困難。（3）卷筒式提升機構： 圖4.3 卷筒式提升機構常用于帶動載物臺向上向下運行的是式升降機構，一般由減機、組及繩組成。它的工作原理是；卷筒經(jīng)過減速電機帶動轉動繩，再經(jīng)過滑與繩升降載物臺。初選為卷筒式升降機構。4.2鋼絲繩的計算鋼絲繩所受拉力S= （4.1)式中：Q起重載荷 a繩系數(shù)目 m繩系滑輪倍數(shù) 一根繩繞過移動小車和吊具上的數(shù) K滑輪的阻力系數(shù)表4.1 K的推薦值表鋼絲繩傳動 鏈傳動滾動軸承滑動軸承滾動軸承滑動軸承1.031.051.041.06 S=22001.3/2=1167N鋼絲繩直徑計算： d=C （4.2） C直徑系數(shù)取0.114， d=0.114=3.8mm取d=6mm卷筒和滑輪直徑計算 卷筒直徑D=ed （4.3）式中e系數(shù) d鋼絲繩直徑表4.2 e的取值表機構工作類型 電動滑車動臂絞車其他絞車 手動輕級中級強級18202830202030D=ed=206=120mm （4.4）滑輪直徑D一般選取為滾筒的0.6倍，但推薦選與滾筒相同，所以滑輪直徑也為120mm。 電動機的選擇 電動功率：P= （4.5）式中：v升降速度 M電機個數(shù) 機率取0.85 P=2201.2/10000.85=310w選擇配有器的電動機，安便，結湊。器型號：R56，輸矩181N.M，輸速37r/min，37.30；Y80，其為1390r/min,額為0.65KW,電量13KG。設計卷筒直徑D=120mm，卷度L=150mm，節(jié)距螺旋p=7mm，卷筒壁厚為d=10mm，繩的最為S=1167N。4.3 卷筒心軸的計算軸為調(diào)質(zhì)處理過的號鋼。圖 4.4 軸的受力情況圖心軸的直徑計算：dA （4.6） 式中：A系數(shù)取110： N轉速為37r/min d=22.3mm，取d=25mm心軸受力分析支力：R=（116745+1167110）/135=1339N R=（1167115）/135=994N左右輪轂收到的彎矩最大： M= R45=44730Nmm M=R25=33475Nmm疲勞強度計算彎曲應力=M/0.1d=44730/（0.125）=28.6MPa （4.7）軸材料為彎曲許用應力=100MPa所以卷筒芯軸安全強度計算卷筒為低動機構，其動力系數(shù)=1.2 M=M=447301.2=53676Nmm （4.8） =M/0.1d=34.4MPa 所以強度校核也通過。4.4軸承的選擇 左端軸承軸承額定凈負載 C （4.9）式中：C軸承額定靜負載： P當負載： N安全系數(shù)，本次設計選取n=1.04選用軸承，為6205，軸額定載C=4200N，左承的當載荷。 p= （4.10）式中：f當量靜載荷系數(shù)，本次設計取f=1.1； P=1.11339=1473N n=1.041473=1532NC所以軸承的選取安全。右端軸承計算初定右端軸承與左端軸承型號相同，也為型號6205的深溝球軸承，其動負載額定值=9330N。右端軸承徑向的負載； =1.1994=1093N （4.11）其右端軸承的軸向受力； F=0N軸承數(shù)假設為=，其軸承的計算系數(shù)可以查出e=0.27，因=0e。所以其動栽的當量值是；P=1093N （4.12）式中； 軸的；單位為h： 軸承外內(nèi)圈的轉速相對值；單位為r/min； 軸承額定的動載荷；單位為N；由此可得=2.07 （4.13）因此動載荷=2.071093=2263N；因此此軸承滿足使用條件。5 堆垛機伸縮機構的設計5.1伸縮機構方案的確定機的取存貨物的直接構件是安置在載物臺上的機構。本次設計采用伸叉機構為差動式貨叉，由滾輪與起作用的貨叉等構件組成。因為利用貨叉存取貨物時伸出的距離超過本身的長度，所以用伸縮裝置貨叉，貨叉固定在載物臺上，還起到部分作用。貨叉的伸縮可以使用傳動或齒條齒輪傳動，本次設計選用齒輪齒條傳動，齒條齒輪具有清晰的傳動關系，構造簡潔，等優(yōu)點。伸置的組成主要是齒條齒輪傳置、自帶機的電動機、貨叉和等。的組成由立板、支承板、底板、齒條板等，滾輪安裝在支承板下部，整個的支承板由底板則作，其上固定有立板、支承板、齒條板、雙向擋板、電動機等。的極限伸縮位置由焊接在底板上的雙向擋板來進行限制。本傳動系統(tǒng)除了安裝在左側的電動機以外，其余基本為布置，左相當于左半部分，右相當于右半部分，這樣齒輪齒條傳動布置于中間，進而提高系統(tǒng)的性。5.2貨叉?zhèn)鲃与姍C的選擇運力系數(shù)取0.85，可得由此； = （5.1）式中；G重力運行貨物的； 0.85609.8=499.8N貨叉?zhèn)鲃訖C構總效率取0.9，則其正常運行的靜功率； =499.80.15/（10000.9）=83W （5.2）電動機的選擇；器型號為R27，輸?shù)乃贋?8r/min。輸矩為35Nm，比為28.7：為電，功率額定為170W，為轉速1440r/min。5.3貨叉?zhèn)鲃育X條與齒輪的計算的伸縮速度伸縮機構V=9m/min，也就是9000mm/min；伸縮裝置的齒輪的直徑分度圓為d=60mm，周周長其圓為； =3.1460=188.4mm （5.3）齒輪的轉速計算值為； =9000/188.4=47.7r/min （5.4）齒條材料，齒輪材料的選擇齒輪材料調(diào)制處理選用45號鋼，選用正火處理的45號鋼齒條材料計算齒面的疲勞接觸強度； =（0.0130.022）n=（0.0130.022）48 （5.5）算出=0.130.22，取=0.2m/s。齒條齒輪的精度等級第二公差組8級。齒輪的分圓度直徑 （5.6）系數(shù)寬齒取0.4，齒輪齒數(shù)Z=20；齒條長度L=600mm；通過減速器和電機傳動比算出傳動軸上的齒輪轉速； N=1390/29=48r/min其齒輪轉矩為； T=9.550.42/48=83560Nmm；載荷系數(shù)； （5.7）使用系數(shù)取1；動載荷系數(shù)取1.18；齒向分布載荷系數(shù)取1.22；齒間分布載荷系數(shù)由于=0；查得=1.21；載荷系數(shù)值K的初算K=11.181.221.21=1.74；彈性系數(shù)Z=189.8；節(jié)點影響系數(shù)Z=2.5；重合度系數(shù)Z=0.87；需用接觸應力；=HZZ/S； （5.8）接觸疲勞極限應力；H=570N/mm；H=460N/mm；應力循環(huán)次數(shù)；N1=60njL=60481（83008）=5.510； （5.9）N2=N1/=4.610；有接觸強度的到壽命系數(shù)；Z=；硬化系數(shù)；接觸強度安全系數(shù)；1.1；57011/1.1=518N/mm；46011/1.1=418N/mm；由此可知分度圓直徑； （5.10）=40mm齒輪的模數(shù)m=d/Z=40/20=2mm；圓整為m=3mm；圓整后輪齒的分度圓徑直d=203=60mm；其圓周運動速度為；v=nd/60000=0.18m/s； （5.11）與開始估計取值0.2接近故滿足要求；由于齒寬系數(shù)=0.4；可得齒輪的齒寬b=d=0.460=24mm： （5.12）對于普通常規(guī)齒輪=1，=0.25；齒頂高計算值=m=3mm；齒根高計算值=（+）m=3.75mm； （5.13）理論齒頂圓直徑計算值=66mm； （5.14）理論齒根圓直徑計算值52.5mm； （5.15）理論齒條齒根高約為=3mm；取齒條齒頂高=3.5mm；理論齒條寬度b取b=25mm；齒條總高度計算值H=+h=3.5+3+4=10.5mm； （5.16）式中； h齒輪底部到的長度齒條底部；理論齒距為p=3.143=9.42mm； （5.17）理論齒厚為s=3.143/2=4.71mm； （5.18）理論齒槽寬為e=4.71mm； （5.19）齒根彎曲強度疲勞的計算校核； （5.20）齒形系數(shù)的值； 齒輪=2.55； 齒條=2.45；應力修正系數(shù)計算的值為；齒輪=1.63； 齒條=1.65；理論重合度系數(shù)約為； ； （5.21）由此計算出許用彎曲應力； ； （5.22）計算出的彎曲疲勞強度極限：=460N/mm； =390N/mm；計算出的彎曲壽命數(shù)系： ；按情況取尺寸系數(shù)： =1；按本設計取安全系數(shù)： =1.25；因此 =46011/1.25=368 N/； =39011/1.25=312 N/；由于=21.46835602.551.630.70/(601806)=11.78N/； ； =21.46835601.652.450.70/（601806）= 13.74 N/； ；所以符合要求。6. 導向裝置的設計導向裝置有很多的結構形式，在一般的結構設計中普遍采取的方式主要由導桿式、導向柱式和導向槽式。導桿式導向裝置導桿式導向裝置是利用導向桿在導向座中的滑動，通過導向座對機構進行導向，主要有兩種形式，二導桿式機構，四導桿式機構。二桿式導向裝置與四導桿式相比二導桿式導向穩(wěn)定性稍差，但設備加工的要求降低了很多，裝配也更為方便。這種結構通常應用于升降行程和提升重量不大的場合。四導桿式這種導向裝置具有結構穩(wěn)定，導向精度高等優(yōu)點，但缺點是加工要求高，裝配難度大。導向柱式導向裝置導向柱式導向裝置是利用導向輪沿著導向柱滾動，導向柱起到支撐與導向的作用。在一般的設計中應用也比較廣泛。該結構導向桿與導向輪的固定方式，一般有兩種，一導向柱固定在支架上，導向輪緊固在移動部件上。二導向輪固定在機架上，導向桿緊固在移動部件上。導向槽式導向機構此機構是通過導向輪在導向槽中的滾動，來進行導向的。這種裝置的結構比較簡單，但導向精度不是很高，一般在導向精度要求不是很高的設備中采用。根據(jù)結構特點選取導向柱式導向裝置。結 論本設計的內(nèi)容為小型秸稈堆垛及搬運機，設計將升構、水行、伸縮機構的結構設計做為重點著手，行走機構的結構設計做為重點設計，行走機構各個部件的選型通過計算完成并確定了尺寸及電機、減速器的選取，最終設計出了滿足條件，適用、簡捷、靈活、方便的行走機構，并繪制出了機構裝配圖和零件圖。 圖7.1整體三維圖 圖7.2 裝配2D工程圖參考文獻1杜波塔式起重機計算機輔助設計軟件的研究J重慶大學學報，2011，30(1)：112-1172 徐格寧.起重運輸機金屬結構設計M.北京：機械工業(yè)出版社，2012.3陳玲等基于ANSYS的定柱式旋臂起重機的有限元分析J天津理工大學學報，2015(2)：1-24嚴正宏起重機運動機構參數(shù)優(yōu)化設計D碩士學位論文.杭州：浙江大學，2012.5劉永NS100G型100t伸縮臂式鐵路起重機設計研究D碩士學位論文.大連：大連交通大學，2011.6李靜工程起重機綜合評價方法研究D博士學位論文.大連；大連理工大學，20107HDu，MKLim，KMLiewA Nonlinear Finite Element Model for Dynamics of Flexible ManipulatorsMechanism and Machine Theory，2012，31(8)：1109-11198蔣建平，李東旭航天器撓性附件剮柔耦合動力學建模與仿真J宇航學報，2012，26(3)：270-274 9趙超凡20t龍門起重機箱形主粱力學分析及優(yōu)化設計J蘭州理工大學學報，2011，30(1)：212510黃琳起重機伸縮臂結構優(yōu)化研究D碩士學位論文.大連：大連理工大學，201111龔秋生.堆垛機的機械結構及控制系統(tǒng)設計研究D.碩士學位論文.沈陽理工大學，2013.12喬玉晶，呂寧. 立體倉庫巷道堆垛機控制系統(tǒng)設計J.哈爾濱理工大學學報，2013.13李西剛.自動化立體倉庫中堆垛機結構設計與控制技術研究D.碩士學位論文.沈陽理工大學，2014.14S.H.Gawande,A.A.Arole,K.H. Barhate, R.P. Gujar, M. Viroff.Design and Development of Attachment for Hydraulic Stacker.International Journal of Engineering Science and Technology, 2010，2 (5)：5667. 15Resh,W.F.Computer aided engineering in engine design. International Journal of Vehicle Design . 2000，31(8)：110154.29附錄1：外文翻譯有軌巷道堆垛機技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1 概述 有軌巷道堆垛起重機是隨著立體倉庫的出現(xiàn)而發(fā)展起來的專用起重機，通常簡稱為堆剁機，堆垛機是立體倉庫中最重要的起重運輸設備，是代表立體倉庫特征的標志。其主要用途是：在高層貨架倉庫的巷道內(nèi)沿軌道運行，將位于巷道口的貨物存入貨格；或者相反，取出貸格內(nèi)的貨物運送到巷道口，完成出入庫作業(yè)。2O世紀70年代初期，我國開始研究采用巷道式堆 垛機的立體倉庫，據(jù)不完全統(tǒng)計，到目前已建成三百余座。堆垛機做為立體倉庫中最重要的起重運輸設備，也得到了較快的發(fā)展。2 有軌巷道堆垛起重機的技術現(xiàn)狀 按現(xiàn)行機械行業(yè)標準，有軌巷道堆垛起重機分類方式多種 多樣。如按支承方式、用途，控制方式、結構、運行軌跡等分類。但無論何種類型的堆垛機，一般都由水平行走機構、起升機構、載貨臺及貨叉機構、機架和電氣設備等基本部分組成。 在目前立體倉庫應用中，堆垛機最常見的是按結構形式和運行軌跡分類。 21 有軌巷道堆垛起重機的結構形式 從結構形式上區(qū)別 目前立體倉庫中堆垛機有雙立拄結構和單立柱結構。 雙立柱堆垛機。雙立柱結構的堆垛機機架由兩根立往和上橫粱、下橫梁組成一個長方形框架。立柱形式有方管和圓管。方管兼作起升導軌，圓管附加起升導軌 雙立柱堆垛機的最大優(yōu)點就是強度和刷性都比較好，并且運行平穩(wěn)。一般對于起升高度較高、起重量較大和水平運行速度高的立體倉庫堆垛機、多采用雙立柱結構，雙立柱堆垛機的起升機構、普遍采用鏈條傳動，由電機減速機驅動鏈輪轉動，通過鏈條牽引載貨臺沿立拄或起升導軌作升降運動。由于鏈條傳動多采用封閉鏈或配重裝置受空問尺寸限制，傳動和布置較復雜但定位精準。單立柱堆垛機。單立柱結構的堆垛機機架由一根立柱和下橫梁組成。立柱多采用較大的H型鋼或焊接制作，立柱上附加導軌。整機重量較輕，消耗材料少，因此制造成本相對較低，但剛性稍差。由于載貨臺及貨物對立拄的偏心作用，以及行走、制動時產(chǎn)生的水平慣性力作用，使單立柱堆垛機在使用上有局限性。不適于起重量大和水平運行速度高的堆垛機。單立柱堆垛機的起升結構，普遍采用鋼絲繩傳動，由電機減速機驅動卷筒轉動，通過鋼絲繩牽引載貨臺沿立拄或起升鋼軌作升降運動。對于鋼絲繩傳動，傳動和布置相對容易，但定位準確性稍差。 有軌巷道堆垛起重機的運行軌跡 堆垛機水平驅動裝置一般安裝在堆垛機下橫梁上，通過電 機減速機驅動車輪轉動，使堆垛機措水平方向運行。此種地面驅動方式使用最為普遍。一般用兩個承重車輪，沿敷設在地面 上的軌道(通常亦叫地軌)運行。通過下部兩組水平輪沿軌道運行導向，在堆垛機頂部兩組導向輪沿上軌道(通常亦叫天軌)運行輔助導向。按其運行軌跡形式區(qū)別，有直線運行型堆垛機和曲線運行型堆垛機。 直線運行型堆垛機。直線運行型堆垛機只能在巷道內(nèi)直線軌道上運行，不能自行轉換巷道。只能通過其他輸送設備轉換巷道，如堆垛機轉運車。直線運行型堆垛機可以實現(xiàn)高速運行，能夠滿足出入庫頻率較高的立體倉庫作業(yè)，應用最為廣泛。 曲線運行型堆垛機車輪與下橫梁是通過垂直軸鉸接的，能夠在環(huán)形或其他曲線軌道上運行，即可走曲線，不通過其他輸送設備便可以從一個巷道自行轉移到另一個巷道。此種堆垛機通常亦叫做轉軌堆垛機。曲線運行型堆垛機在使用上有局限性，只適用于出入庫頻率較低的立體倉庫。因為不但場地要受到轉彎半徑的限制，而且轉彎時速度特別慢，不能滿足出人庫頻率高的立體倉庫作業(yè)。、有軌巷道堆垛起重機的發(fā)展趨勢 隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，有軌巷道堆垛起重機技術也在不斷提高和完善。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)品和采用高新拄術上 更加注重實用性和安全性。 在堆垛機方面，我們應當看到和世界先進國家的差距，總結經(jīng)驗找出不足，打破傳統(tǒng)思路，推出具有新的外形和更高性能的堆垛機。在使堆垛機具有更高定位精度的同時，提高運行速度，以獲得更短的操作周期和更大的生產(chǎn)能力。 相信，通過我們的不斷努力 更加高速、安全、可靠的堆垛機將不斷從國外引進消化到國內(nèi)，使有軌巷道堆垛起重機發(fā)展到一個更新的階段。 附錄2：外文原文 Technology status and Development trend ofStacking crane.1 Overview Stacking crane is a special crane as of version of the warehouse and developed to appearSpecial crane, commonly referred to as the pile of chop machine, piling machine is three-dimensional storehouse of the most important lifting transportation equipment, represents the sign of three-dimensional warehouse characteristics. Its main use is: In the top shelf of the warehouse in orbit, will be located at the mouth of the goods in goods mesh; Or the opposite, take out loans in case the goods to the mouth of roadway, the loading and unloading finish homework. 2 O the early 70 s, China began to research the type of machine of roadway when the three-dimensional warehouse, according to not complete count, up to now has been built more than three hundred seats. Stacking machine as a three-dimensional storehouse of the most important lifting transportation equipment, also obtained fast development.2 version of the present situation of stacking crane technology. According to the current machinery industry standard, the position of the stacking crane classification of ways. E.g. by supporting mode, use, the method of control, structure, operation such as classified track. But no matter what type of stacking machine, is general by the mobile mechanism, level of lifting mechanism, manifest Taiwan and goods fork institutions, frame and electrical equipment, and other basic parts. In the present application of three-dimensional warehouse, stacking machine is the most common in the form of the structure and operation track classification. 2.1 version of the good way of spider crane structure From the structure form difference at present in the warehouse stacker has a double set on structure and single pillar structure.double pillar stacker. Double post the stacker frame s