鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),鏈傳動(dòng),雙向,伸出,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
山東輕工業(yè)學(xué)院2009屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
作 者 姓 名 金玉良
專(zhuān) 業(yè) 械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師姓名 范維華
專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù) 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師
目 錄
摘 要 …………………………………………………………………1
第一章 概述 …………………………………………………3
1.1 物流知識(shí) ……………………………………………………3
1.1.1 物流的定義 ……………………………………………………3
1.1.2 物流系統(tǒng)的組成 ……………………………………………… 3
1.1.3 常用輸送機(jī)構(gòu)及功能……………………………………………3
1.2 鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉 …………………………………………5
1.2.1 概述 …………………………………………………………5
1.2.2 鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉的技術(shù)現(xiàn)狀 ……………………………5
1.2.3 鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉的應(yīng)用情況 ……………………………6
1.2.4 鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉的發(fā)展趨勢(shì) ……………………………6
第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) …………………………………………6
2.1 設(shè)計(jì)題目 ………………………………………………………6
2.2 設(shè)計(jì)背景 …………………………………………………………6
2.2.1題目簡(jiǎn)述 ………………………………………………………6
2.2.2使用狀況 ………………………………………………………6
2.2.3生產(chǎn)狀況 ………………………………………………………7
2.3 設(shè)計(jì)參數(shù) ………………………………………………………7
2.4 設(shè)計(jì)任務(wù) ………………………………………………………7
第三章 鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉的總體設(shè)計(jì)方案 ……………7
3.1 鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉的工作原理 ………………………………7
3.2 中叉?zhèn)鲃?dòng)方案的設(shè)計(jì) ……………………………………………8
3.3 上叉?zhèn)鲃?dòng)方案的設(shè)計(jì) ……………………………………………9
3.4 鏈輪張緊裝置的設(shè)計(jì)………………………………………………9
3.5 中叉聯(lián)結(jié)板的設(shè)計(jì) ………………………………………………11
第四章 電機(jī)的選擇與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………12
4.1 電機(jī)的選擇………………………………………………………12
4.2 主動(dòng)鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………13 4.3 下叉循環(huán)鏈中鏈條末端在中叉兩點(diǎn)的確定……………………14
4.4 中叉鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………………………15
第五章 傳動(dòng)軸及軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 ………………………16
5.1 鏈輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 …………………………………………16
5.1.1最小直徑 …………………………………………………16
5.1.2 軸上零件的布置方案 …………………………………………17
5.1.3 軸的校核………………………………………………………17
5.2 滾輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………18
5.2.1 最小直徑………………………………………………………19
5.2.2 軸上零件的布置方案 …………………………………………19
5.2.3 軸的校核………………………………………………………19
5.3 軸承的校核 …………………………………………………20
5.3.1 鏈輪軸軸承的校核 ………………………………………20
5.4 貨叉的強(qiáng)度計(jì)算……………………………………………21
5.4.1 貨叉機(jī)構(gòu)的受力分析……………………………………21
5.4.2 貨叉的強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………22
第六章 我國(guó)企業(yè)物流的現(xiàn)狀及改進(jìn)策略……………………24第七章 總結(jié) ……………………………………………………27
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………28
致謝 ………………………………………………………………29
4
摘 要
堆垛機(jī)貨叉是現(xiàn)代物流裝備的主要取物裝置,一般應(yīng)用于以標(biāo)準(zhǔn)托盤(pán)存取的集裝化單元貨物和貨物體積、質(zhì)量較大的場(chǎng)合。
現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)物流管理中，產(chǎn)品和原材料采用現(xiàn)代化立體倉(cāng)庫(kù)周轉(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)是發(fā)展方向?，F(xiàn)代儲(chǔ)運(yùn)立體倉(cāng)庫(kù)通常由固定的立體貨架和自動(dòng)化堆垛機(jī)2部分構(gòu)成，由堆垛機(jī)實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)化入庫(kù)出庫(kù)。而貨叉是有軌巷道堆垛機(jī)裝置中重要的存物取貨機(jī)構(gòu)。貨叉下?lián)隙?，是堆垛機(jī)的一項(xiàng)非常重要的性能參數(shù)，直接關(guān)系到堆垛機(jī)是否能正常工作。因結(jié)構(gòu)型式、材料及加工熱處理工藝的限制，同等狀況下，目前國(guó)內(nèi)立體堆垛機(jī)的貨叉下?lián)隙纫葒?guó)外大20%~30%。改進(jìn)貨叉結(jié)構(gòu)，合理選材，提高工藝手段，是減少貨叉下?lián)隙龋ＷC堆垛機(jī)工作性能的重要措施。
世界主要工業(yè)國(guó)家都把著眼點(diǎn)放在開(kāi)發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用高新技術(shù)上，更加注重實(shí)用性和安全性。在堆垛機(jī)貨叉方面，我們應(yīng)當(dāng)看到和世界發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，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(jī)。相信，通過(guò)我們的不斷努力，必能設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)安全、可靠性能高的堆垛機(jī)貨叉，為增強(qiáng)我國(guó)綜合國(guó)力，為我國(guó)填補(bǔ)一分科技空白。
本次設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)純鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉機(jī)構(gòu)，要求在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對(duì)其性能及效率進(jìn)行改善，以便在物流產(chǎn)業(yè)發(fā)揮更重要的作用。本次設(shè)計(jì)的軟件主要有二維軟件CAXA和CAD。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了必要的校核計(jì)算。
關(guān)鍵詞：鏈傳動(dòng) 雙向伸縮 三層貨叉 直線(xiàn)差動(dòng)
ABSTRACT
STACKING MACHINE goods crosses the modern logistics and equipment for the main pollutant devices, the general standard tray access to apply the assembling of goods and goods unit volume, compared with the quality of the occasion.
Modern industry and logistics management, products and raw materials used modern three-dimensional warehouse revolving storage, transport and the direction of development. Modern storage, transport and storage normally fixed stereo stereo rack and automation of stacking machine 2 parts of the material stacking machine for the library automation storage. The goods crosses the rail alley stacking device, the property of the goods. The goods of fork, stacking machine is a very important in the performance parameters, STACKING MACHINE is related to normal. due to structural type, materials and processing Heat Treatment Technology Limited, and the same conditions, the three dimensional stacking the goods crosses the deflection to more than foreign 20% to 30%. Improving cargo fork structure, reasonable uploaded, improving technological means, is to reduce goods crosses the deflection to ensure that STACKING MACHINE performance.
The major industrialized countries to focus on the development of new products are reliable and high technology, more emphasis on practical and security. The STACKING MACHINE cargo fork, we should see the gap between developed and the world, summing up experiences and to identify weaknesses, break the traditional way of thinking and new dimensions and better performance of stacking machine. I believe that through our efforts, will be able to design the structural safety, reliability, high STACKING MACHINE cargo fork, to enhance our comprehensive national strength, to fill the gaps in science and technology.
This design is designed purely chain transmission reciprocal fork out of goods, the existing on the basis of their performance and efficiency improvement, the logistics industry in order to play a more important role. The design of the main software 2 D CAXA and CAD software. as a basis for the necessary school nuclear calculation.
Key words：
chain transmission ;Two Way flexible ;three-tier telescopic fork ;Linear differential
第一章 概述
1.1 物流知識(shí)：
1.11 物流的定義：
“ 所謂物流，就是把完成品從生產(chǎn)線(xiàn)的終點(diǎn)有效地移動(dòng)到消費(fèi)者手里的廣范圍的活動(dòng)，有時(shí)也包括從原材料的供給源到生產(chǎn)線(xiàn)的始點(diǎn)的移動(dòng)”。美國(guó)物流管理協(xié)議會(huì)在下這個(gè)物流定義的同時(shí)還列舉了物流活動(dòng)的諸種要素。即貨物運(yùn)輸、倉(cāng)庫(kù)保管、裝卸、工業(yè)包裝、庫(kù)存管理、工廠和倉(cāng)庫(kù)選址、訂貨處理、市場(chǎng)預(yù)測(cè)和客戶(hù)服務(wù)。
現(xiàn)代物流系統(tǒng)是實(shí)施CIMS技術(shù)后在全面信息集成和高度自動(dòng)化環(huán)境下，以用戶(hù)的需求為中心以市場(chǎng)反饋的信息為依據(jù)快速安排和合理變更生產(chǎn)計(jì)劃有效地實(shí)施了生產(chǎn)管理與控制強(qiáng)化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)的物流管理系統(tǒng)?，F(xiàn)代物流系統(tǒng)具有很強(qiáng)的時(shí)空性、技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性。從整體上講它精簡(jiǎn)組織結(jié)構(gòu)，減少縱向管理層次增加橫向的管理范圍，以靈活多變，基于項(xiàng)目的組織結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的階梯式組織結(jié)構(gòu)，并且盡可能縮小中央管理部門(mén)的功能，把更多的權(quán)限下放到業(yè)務(wù)部門(mén)?，F(xiàn)代物流系統(tǒng)使技術(shù)資源、設(shè)備資源和人才資源等都能夠得到最大程度的利用作業(yè)的敏捷性大大提高對(duì)市場(chǎng)需求變化的適應(yīng)能力顯著增強(qiáng)。
1.1.2物流系統(tǒng)的組成：
立體倉(cāng)庫(kù)、各類(lèi)緩沖站以及從事物料搬運(yùn)任務(wù)的運(yùn)輸設(shè)備是物流系統(tǒng)的三大要素。整個(gè)物流系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)就是圍繞它們展開(kāi)的。物流系統(tǒng)的目標(biāo)就是高效率、合理化地利用全部?jī)?chǔ)運(yùn)機(jī)械，對(duì)從毛坯采購(gòu)入廠到成品銷(xiāo)售出廠全過(guò)程中的物流進(jìn)行控制和管理，滿(mǎn)足生產(chǎn)各單元的需求，達(dá)到降低生產(chǎn)成本、降低物流故障率、提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量和優(yōu)化生產(chǎn)的過(guò)程。對(duì)物流系統(tǒng)的要求是能夠按準(zhǔn)確的時(shí)間，將準(zhǔn)確的物料，以準(zhǔn)確的質(zhì)量，運(yùn)送到準(zhǔn)確的地點(diǎn)。制造行業(yè)的物流系統(tǒng)主要包括以下三方面：
毛坯、半成品、成品所構(gòu)成的工件流；
刀具、夾具所構(gòu)成的工具流；
貨箱、托盤(pán)及輔助設(shè)施所構(gòu)成的配套流。
物料在流動(dòng)過(guò)程中可以停留在加工機(jī)床、各類(lèi)緩沖站以及立體倉(cāng)庫(kù)中，從事物料運(yùn)輸任務(wù)的機(jī)構(gòu)是各種配套搬運(yùn)設(shè)施，整個(gè)物流系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制下配合生產(chǎn)作業(yè)協(xié)調(diào)運(yùn)行。物流系統(tǒng)主要完成兩種工作：一是將原材料、零件毛坯、工具等運(yùn)入系統(tǒng)或立體倉(cāng)庫(kù)：二是把原材料、零件毛坯、工具等由系統(tǒng)或倉(cāng)庫(kù)內(nèi)運(yùn)出。CIMS集成后的現(xiàn)代物流系統(tǒng)，上述過(guò)程可以在計(jì)算機(jī)控制下自動(dòng)完成。
1.1.3常用輸送機(jī)構(gòu)及功能：
輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)送的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等儲(chǔ)存物料的方法有平面布置的托盤(pán)庫(kù)也有儲(chǔ)存量較大的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)。物料輸送系統(tǒng)的形式和種類(lèi)比較多對(duì)不同的制造車(chē)間、工作環(huán)境和生產(chǎn)要求要采用不同的物料輸送方式和輸送裝置。目前比較實(shí)用的主要有以下幾種：
輸送系統(tǒng)：輸送系統(tǒng)主要包括鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、輥式輸送機(jī)等，采用輸送帶、傳送鏈等形式進(jìn)行運(yùn)輸，在CIMS環(huán)境下輸送線(xiàn)系統(tǒng)設(shè)有多個(gè)全自動(dòng)工位，采用傳感器、識(shí)別碼等控制裝置對(duì)物料或送料托盤(pán)進(jìn)行精確到位傳輸，這些傳感器與輸送線(xiàn)一起采用計(jì)算機(jī)控制組成各種復(fù)雜功能的輸送系統(tǒng)。輸送系統(tǒng)使現(xiàn)代企業(yè)的工人綜合勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，提高工作效率所采用的重要輸送裝置，適用于裝配批量大、工件龐大或細(xì)密的零件生產(chǎn)。
工業(yè)機(jī)器人：世界上工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品雖然逐年增多，但是市場(chǎng)卻是在螺旋式發(fā)展。由于工業(yè)機(jī)器人可以完成高度智能化的工作，也能夠完成現(xiàn)代人不能完成的任務(wù)，因此，在物料輸送系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用；但是由于它價(jià)格昂貴和搬運(yùn)重量有限，需要修改編程等創(chuàng)新工作，還不能完全取代運(yùn)送小車(chē)，而常常與小車(chē)配套應(yīng)用。在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中，工業(yè)機(jī)器人多用于加工機(jī)床的裝料和卸料而運(yùn)送工作則是用小車(chē)來(lái)完成。在一些簡(jiǎn)單的系統(tǒng)中，運(yùn)輸路線(xiàn)短，零件重量小，則可用機(jī)器人完成大部分的物料搬運(yùn)任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)輸送系統(tǒng)主要由搬運(yùn)機(jī)器人、機(jī)器手、工件自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、自動(dòng)啟動(dòng)裝置、自動(dòng)傳輸裝置組成適合于工件自動(dòng)搬運(yùn)的場(chǎng)合尤其是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中的自動(dòng)化程度較高的流水線(xiàn)、聯(lián)合工業(yè)等場(chǎng)合，極大地提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。
自動(dòng)小車(chē)：自動(dòng)小車(chē)分為有軌和無(wú)軌兩種所謂有軌是指有地面或空間的機(jī)械式導(dǎo)向軌道。地面有軌小車(chē)結(jié)構(gòu)牢固，承載力大，造價(jià)低廉，技術(shù)成熟，可靠性好，定位精度高，多采用直線(xiàn)或環(huán)線(xiàn)雙向運(yùn)行：高架有軌小車(chē)（空間導(dǎo)軌）相對(duì)于地面有軌小車(chē)，車(chē)間利用率高，結(jié)構(gòu)緊湊，速度高。有軌小車(chē)采用導(dǎo)軌或埋在地下的導(dǎo)線(xiàn)引導(dǎo)小車(chē)運(yùn)行，速度快，機(jī)動(dòng)性能好，?？繙?zhǔn)確與加工設(shè)備的接合也比較容易有利于把人和輸送裝置的活動(dòng)范圍分開(kāi)安全性好但承載能力小。無(wú)軌小車(chē)即自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)(AGV），是一種由計(jì)算機(jī)控制，能按照一定的程序沿規(guī)定的引導(dǎo)路徑行駛，將貨物送到規(guī)定的地方自動(dòng)完成運(yùn)輸任務(wù)的運(yùn)輸工具，并具有停車(chē)選擇裝置、安全保護(hù)裝置以及各種移載裝置的輸送小車(chē)。由于其控制性能好，系統(tǒng)很容易按其需要改變作業(yè)計(jì)劃，靈活地調(diào)度小車(chē)的運(yùn)行；由于沒(méi)有機(jī)械軌道可方便地重新布置或擴(kuò)大預(yù)定運(yùn)行路徑和運(yùn)行范圍以及增減運(yùn)行的車(chē)輛數(shù)量，有極好的柔性，在現(xiàn)代物流運(yùn)送中得到了廣泛應(yīng)用。
堆垛機(jī)：它是立體倉(cāng)庫(kù)中主要完成輸送搬運(yùn)作業(yè)的機(jī)械，是隨著立體倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的專(zhuān)用起重機(jī)，通常一個(gè)巷道配備一臺(tái)堆垛機(jī)，有時(shí)兩個(gè)巷道或多個(gè)巷道共同使用一臺(tái)堆垛機(jī)。堆垛機(jī)的縱向丫和垂向Z運(yùn)行采用變頻調(diào)速控制，使各機(jī)構(gòu)高效運(yùn)行、換速平穩(wěn)，大大提高倉(cāng)庫(kù)的使用可靠性，縮短作業(yè)周期。堆垛機(jī)一般分為有軌和無(wú)軌兩種。有軌堆垛機(jī)是在高層貨架的窄巷道內(nèi)作業(yè)的起重機(jī)可大大提高倉(cāng)庫(kù)的面積和空間利用率。按照用途的不同可分為單元型、揀選型、單元-揀選型三種；按照控制方式的不同可分為手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)三種：按照轉(zhuǎn)移巷道方法的不同可分為固定式、轉(zhuǎn)移式和轉(zhuǎn)移車(chē)式三種。
在物料輸送機(jī)構(gòu)中大多應(yīng)用條碼自動(dòng)識(shí)別技術(shù)條碼技術(shù)是信息管理系統(tǒng)的一部分。應(yīng)用條碼的目的主要是為實(shí)時(shí)而準(zhǔn)確地獲取信息，可以極大地加快物資投送，節(jié)省工作時(shí)間，提高輸送、搬運(yùn)效率。物品的信息極多，除了品名、規(guī)格、數(shù)量、生產(chǎn)廠名等基本信息外，還可能有生產(chǎn)批號(hào)、流水號(hào)、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期、發(fā)運(yùn)地點(diǎn)、到達(dá)地點(diǎn)、收貨單位、承運(yùn)單位、包裝類(lèi)型、運(yùn)單號(hào)等。條碼自動(dòng)識(shí)別在物料輸送機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用則有很多突出的特點(diǎn)主要特點(diǎn)如下：
認(rèn)址速度快，效率高。
存儲(chǔ)信息量大，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別能力強(qiáng)操作準(zhǔn)確。
在物料輸送機(jī)構(gòu)中有時(shí)不僅需要對(duì)整個(gè)包裝箱進(jìn)行識(shí)別而且還需要識(shí)別包裝箱內(nèi)的物品。
實(shí)際工作中經(jīng)常不能確定條碼標(biāo)簽方向和位置可以采用多路器傳遞
1.2 鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉：
1.2.1 概述：
貨叉一般采用三級(jí)直線(xiàn)差動(dòng)式伸縮貨叉，由上叉、中叉、下叉（固定叉）及起導(dǎo)向作用的滾針軸承等組成，以減少巷道的寬度，且使之具有足夠的伸縮行程。貨叉的動(dòng)作包括伸叉、微起升（或微下降）、收叉三個(gè)動(dòng)作。貨叉的結(jié)構(gòu)形式采用鏈輪——鏈條方式。下叉安裝在載貨臺(tái)上，中叉可在鏈輪鏈條的驅(qū)動(dòng)下，從下叉的中點(diǎn)下左或向右伸出比自身長(zhǎng)度一半稍長(zhǎng)的長(zhǎng)度。上叉由兩根滾子鏈驅(qū)動(dòng)，鏈條的一端固定在下叉或載物臺(tái)上，另一端固定在上叉上。貨叉機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理是由電動(dòng)機(jī)通過(guò)限力矩聯(lián)軸器、減速機(jī)、鏈輪和鏈條帶動(dòng)貨叉?zhèn)鲃?dòng)鏈輪使上叉或中叉作伸縮運(yùn)動(dòng)。限力矩聯(lián)軸器可防止貨叉伸出時(shí)卡住或遇障礙物而損壞電動(dòng)機(jī)。
1.2.2 鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉的技術(shù)現(xiàn)狀
現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)物流管理中, 產(chǎn)品和原材料采用現(xiàn)代化立體倉(cāng)庫(kù)周轉(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)是發(fā)展方向?，F(xiàn)代儲(chǔ)運(yùn)立體倉(cāng)庫(kù)通常由固定的立體貨架和自動(dòng)化堆垛機(jī)部分組成, 由堆垛機(jī)實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)化入庫(kù)出庫(kù)。堆垛機(jī)的主要機(jī)械動(dòng)作有轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)巷道運(yùn)輸行走, 貨物周轉(zhuǎn)箱自動(dòng)提升下落, 貨叉伸縮向立體貨架存物取貨。其中, 貨叉的自動(dòng)伸機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)難度最大, 主要體現(xiàn)在為了盡可能合理利用立體貨架空間, 自動(dòng)伸縮貨叉機(jī)構(gòu)在滿(mǎn)足剛度要求的前提下, 應(yīng)盡可能降低自身高度, 結(jié)構(gòu)也不宜復(fù)雜龐大。為使貨物在立體貨位上擺放整齊, 穩(wěn)定可靠, 貨叉伸出行程應(yīng)大于等于物品周轉(zhuǎn)貨箱的長(zhǎng)度。為使堆垛機(jī)存物取貨動(dòng)作靈活可靠, 貨叉伸縮機(jī)構(gòu)應(yīng)盡可能減小摩擦阻力和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)間隙。根據(jù)巷道堆垛機(jī)的工作空間限制, 為使貨叉結(jié)構(gòu)緊湊, 盡可能降低造價(jià), 伸縮貨叉的原動(dòng)機(jī)應(yīng)重量輕、體積小,動(dòng)作行程短, 滿(mǎn)足貨叉雙向伸縮的工作行程要求。
1.2.3 鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉的應(yīng)用情況
隨著我國(guó)立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展，堆垛機(jī)貨叉已廣泛用于各行業(yè)和地區(qū)，有的已形成系列。
1.2.4 鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉的發(fā)展趨勢(shì)
自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)采用雙伸位堆垛機(jī)，庫(kù)內(nèi)貨架可并列安裝，它的使用不僅減少巷道占地，而且還減少了堆垛機(jī)臺(tái)數(shù)，在相同面積條件下，大幅度提高了地面利用率和存取工作效率，同時(shí)能夠?yàn)橛脩?hù)節(jié)約可觀的投資。由于雙伸位堆垛機(jī)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，它已得到迅速推廣，并具有很大的市場(chǎng)空間。
隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，有軌巷道堆垛起重機(jī)技術(shù)在不斷提高和完善。世界主要工業(yè)國(guó)家都把著眼點(diǎn)放在開(kāi)發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用高新技術(shù)上，更加注重實(shí)用性和安全性。在堆垛機(jī)方面，我們應(yīng)當(dāng)看到和世界先進(jìn)國(guó)家的差距，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，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(jī)。在使用堆垛機(jī)具有更高定位精度的同時(shí)，提高運(yùn)行速度，以獲得更短的操作周期和更大的生產(chǎn)能力。
第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
2.1 設(shè)計(jì)題目：鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.2 設(shè)計(jì)背景：
2.2.1 題目簡(jiǎn)述：
傳動(dòng)雙向伸出貨叉是現(xiàn)代倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，是有軌巷道堆垛機(jī)的主要工作裝置，其作用是隨載貨臺(tái)沿有軌巷道堆垛機(jī)立柱軌道上下升降運(yùn)動(dòng)，在作業(yè)貨位停準(zhǔn)定位，進(jìn)行叉取作業(yè)。本課題設(shè)計(jì)的鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉主要用于教學(xué)和研究目的，可廣泛應(yīng)用于高等學(xué)校物流實(shí)驗(yàn)室中，作為物流實(shí)驗(yàn)裝置。近年來(lái)，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來(lái)越多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到物流系統(tǒng)的改善與合理性對(duì)企業(yè)提高生產(chǎn)率、降低成本非常重要。
2.2.2 使用情況：
室內(nèi)工作；動(dòng)力源為三項(xiàng)交流電380V/220V,電機(jī)雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，載荷較平穩(wěn)；使用期限為五年，每年工作200天，每天工作2小時(shí)；檢修期為三年大修。
2.2.3 生產(chǎn)狀況：
專(zhuān)業(yè)機(jī)械廠制造
2.3 設(shè)計(jì)參數(shù)：
貨叉長(zhǎng)度：500mm，
貨叉寬度：300mm，
貨叉伸出長(zhǎng)度：550mm，
貨叉負(fù)重：100kg
伸叉速度：0.1m/s
2.4 設(shè)計(jì)任務(wù)：
設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，畫(huà)出總體機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
選取電機(jī)，計(jì)算電機(jī)所需功率。
設(shè)計(jì)總體傳動(dòng)方案
設(shè)計(jì)主要傳動(dòng)裝置，完成總體裝配圖（A0）。
設(shè)計(jì)主要零件，完成零件圖（1.5張A0圖紙）。
編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
第三章 鏈傳動(dòng)伸出貨叉的總體設(shè)計(jì)方案
3.1 鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉的工作原理
堆垛機(jī)貨叉一般3級(jí)直線(xiàn)差動(dòng)機(jī)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形勢(shì)的貨叉由動(dòng)力驅(qū)和上、中、底3叉以及導(dǎo)向部分構(gòu)成，底叉固定在載貨臺(tái)上，中叉在鏈輪鏈條的驅(qū)動(dòng)下，相對(duì)于底叉向兩側(cè)伸出一定的距離，上叉在安裝于中叉上的增速機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下相對(duì)于中叉向外伸出更長(zhǎng)的距離，實(shí)現(xiàn)向貨位內(nèi)存取貨物。
圖下所示為堆垛機(jī)3層貨叉直線(xiàn)差動(dòng)機(jī)構(gòu)。固定貨叉1固定在巷道轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)的自動(dòng)升降平臺(tái)上，其上安裝兩個(gè)鏈輪和電動(dòng)機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)上層貨叉的增倍平移，在中間貨叉5兩端設(shè)置有兩個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈輪2，這兩個(gè)鏈輪相當(dāng)于滑輪組的兩個(gè)動(dòng)滑輪，如圖所示，與左端鏈輪嚙合的鏈條分別固定在上下貨叉的右端；與右端鏈輪嚙合的鏈條分別固定在上下貨叉的左端。當(dāng)中叉5水平移動(dòng)時(shí)，通過(guò)鏈輪鏈條傳動(dòng)，上叉8就以中間貨叉兩倍的速度與行程沿滾輪中心移動(dòng)方向水平移動(dòng)。這樣，當(dāng)中間貨叉相對(duì)固定貨叉水平移動(dòng)1/3的固定貨叉長(zhǎng)度行程，而上叉相對(duì)中間貨叉水平移動(dòng)了2/3的固定貨叉長(zhǎng)度行程，最終滿(mǎn)足了貨叉伸縮的行程動(dòng)作要求。
這種3級(jí)直線(xiàn)差動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是上叉相對(duì)于中叉伸出的距離為伸出行程的2/3而中叉相對(duì)于下叉伸出的距離為伸出行程的1/3，上叉和中叉之間、中叉與下叉之間均有合適的導(dǎo)向接觸長(zhǎng)度，保證3層貨叉伸出時(shí)的相對(duì)剛度要求。同時(shí)，三層貨叉相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用了滾輪與滾道的純滾動(dòng)摩擦，最大限度地減小工作摩擦阻力。
圖3.1.1 3層直線(xiàn)差動(dòng)貨叉機(jī)構(gòu)及工作原理示意圖
1． 固定貨叉 2.鏈輪 5.中間貨叉 7.鏈條 8.上叉 9.上叉滾輪
3.2 中叉?zhèn)鲃?dòng)方案的設(shè)計(jì)
堆垛機(jī)貨叉關(guān)于中叉的傳動(dòng)，一般多采用齒輪齒條傳動(dòng)或鏈輪鏈條傳動(dòng)，本設(shè)計(jì)欲采取鏈輪鏈條傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率高；又因鏈條不需要像帶那樣張得很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較??；鏈條采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動(dòng)的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊；同時(shí)，鏈傳動(dòng)能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。
與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低，成本也低。在遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)比齒輪輕便得多。因此在此傳動(dòng)中選擇鏈輪鏈條傳動(dòng)。
但是鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：只能實(shí)現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動(dòng)；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；磨損后易跳齒；工作時(shí)有噪聲；不宜用在載荷變化很大、高速和急速反向的傳動(dòng)中。
在中叉?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)中，將兩鏈輪固定在下叉上，鏈條的另兩段固定在中叉上，考慮到貨叉伸叉的長(zhǎng)度，同時(shí)考慮到貨叉是雙向伸出的，而中叉移動(dòng)時(shí)為了避免固定在下叉鏈輪鏈條兩者互相阻擋，所以在中叉上找到合適的兩點(diǎn)來(lái)固定鏈條的末端，從而與下叉的兩個(gè)鏈輪形成一個(gè)封閉的循環(huán)鏈。這樣在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，由鏈輪傳動(dòng)，帶動(dòng)中叉向左或向右伸出足夠的長(zhǎng)度，來(lái)完成取貨。由貨叉的伸出行程計(jì)算出中叉兩點(diǎn)為下圖所示：
1．下叉 2.中叉 3.鏈輪 4.上叉 5.鏈條
圖3.2.1 貨叉運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
3.3 上叉?zhèn)鲃?dòng)方案的設(shè)計(jì)
堆垛機(jī)貨叉一般采用直線(xiàn)差動(dòng)式結(jié)構(gòu)。
在中間貨叉端設(shè)置有2個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈輪，這2個(gè)鏈輪相當(dāng)于滑輪組的2個(gè)動(dòng)滑輪，與左端鏈輪嚙合的鏈條分別固定在上下貨叉的右端,與右端鏈輪嚙合的鏈條分別固定在上下貨叉的左端。齒輪齒條傳動(dòng)時(shí)的速度、行程增倍機(jī)構(gòu)原理相同 當(dāng)中間貨叉水平移動(dòng)時(shí)，通過(guò)鏈輪鏈條傳動(dòng)，上叉就以中間貨叉2倍的速度與行程沿滾輪中心移動(dòng)方向水平移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)三層貨叉的伸縮倍增運(yùn)動(dòng)。
3.4 鏈輪張緊裝置的設(shè)計(jì)
鏈傳動(dòng)張緊的目的,主要是為了避免在鏈條的松邊垂度過(guò)大時(shí)產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的震動(dòng)現(xiàn)象,同時(shí)也為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角
張緊的方法很多,當(dāng)中心距可調(diào)時(shí),可通過(guò)調(diào)節(jié)中心距來(lái)控制張緊程度;當(dāng)中心距不可調(diào)時(shí),可設(shè)置張緊輪,或在鏈條磨損變長(zhǎng)后從中去掉一、二個(gè)鏈節(jié)，以恢復(fù)原來(lái)的張緊程度。張緊輪可以是鏈輪，也可以是滾輪。張緊輪的直徑應(yīng)與小鏈輪的直徑相近。本設(shè)計(jì)中可通過(guò)對(duì)鏈輪座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)鏈輪的位置，即完成鏈條的張緊。鏈輪座的結(jié)構(gòu)圖如下：
圖3.4.1 鏈輪張緊座
3.5 中叉聯(lián)結(jié)板的設(shè)計(jì)：
對(duì)于中叉聯(lián)結(jié)板，考慮到結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，需要將聯(lián)結(jié)板與滾輪通過(guò)軸連在一起。但是由于貨叉采用的是直線(xiàn)差動(dòng)式結(jié)構(gòu)，上、中、下三叉是逐級(jí)運(yùn)動(dòng)的，并且通過(guò)滾輪滑動(dòng)。當(dāng)上叉伸到最大長(zhǎng)度時(shí)，考慮到滾輪的數(shù)量必須達(dá)到貨叉的平衡。
所以中叉聯(lián)結(jié)板上軸孔的位置與數(shù)量應(yīng)充分考慮貨叉的平衡，為了保證貨叉的平衡，應(yīng)使貨叉在移動(dòng)的過(guò)程中，必須至少有兩個(gè)滾輪支撐著叉板。其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如下：
圖3.5.1 中叉聯(lián)結(jié)板主視圖
圖3.5.2 聯(lián)結(jié)板左視圖
第四章 電機(jī)的選擇與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1電機(jī)的選擇
已知：上層貨叉的速度V=0.1m/s,存取貨物重量G=100kg,貨叉長(zhǎng)500mm,伸出550mm.
電機(jī)功率計(jì)算:
由貨叉常用場(chǎng)合選摩擦系數(shù)f為：0.1
故電機(jī)的計(jì)算功率 P= F * V (4-1-1)
= f * G * V
= 0.1×1000×0.1W
= 10W
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得：
滾動(dòng)軸承選深溝球軸承其傳動(dòng)效率：0.99
聯(lián)軸器傳動(dòng)效率：0.99
中叉鏈傳動(dòng)效率：0.96
上叉鏈傳動(dòng)效率：0.96
減速器傳動(dòng)效率：0.96
滾輪傳動(dòng)效率：0.85
余量系數(shù)為1.3
所以總效率η=0.99*0.99*0.99*0.96*0.96*0.96*0.85=0.73
電動(dòng)機(jī)的功率:
P=1.3F*vη=1.3*100*0.10.73=17.8W (4-1-2)
所以綜合各種因素考慮選用電機(jī)參數(shù)如下:
型號(hào):YSCJ90-40 ；極數(shù)：4；額定功率：0.040KW；電壓：220V；頻率：50Hz；電流：0.35A；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩294mN*m；輸出轉(zhuǎn)速1300r/min
4.2 主動(dòng)鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.已知條件：傳動(dòng)功率為P=0.04KW，主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速n1為11r/min,上叉伸叉速度0.1m/s
設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：確定鏈條的型號(hào)、鏈節(jié)數(shù)Lp和排數(shù)，鏈輪齒數(shù)Z1、Z2以及鏈輪的結(jié)構(gòu)、材料和幾何尺寸，鏈傳動(dòng)的中心距a、壓軸力Fp、潤(rùn)滑方式和張緊裝置等。
設(shè)計(jì)步驟：
（1） 傳動(dòng)比i=1：1
（2） 計(jì)算當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率Pca
Pca=KaKzkpP (4-2-1)
根據(jù)已知條件查表得 Ka=1.0 Ka為工況系數(shù)；Kz=1.54 Kz為主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)；
所以Pca=1*1.541*0.04=0.0616KW
（3） 確定鏈條型號(hào)和節(jié)距p
鏈條型號(hào)根據(jù)當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率Pca和主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速n1，查表得鏈條的型號(hào)為05B，根據(jù)型號(hào)知節(jié)距p為8mm
（4）鏈輪齒數(shù)的確定：
鏈輪直徑d = p/sin(180o/z)； (4-2-2)
根據(jù)已知條件知，貨叉上叉伸出速度為0.1m/s 而該貨叉機(jī)構(gòu)采用直線(xiàn)差動(dòng)式倍增機(jī)構(gòu)，故知中叉的速度應(yīng)為0.05m/s；故知下叉鏈輪的線(xiàn)速度為0.05m/s；
鏈輪轉(zhuǎn)速11r/min=0. 367πrad/s
所以d=0.050. 367π=0.043m
由d = p/sin(180o/z)， (4-2-3)
及p=8mm，得z=16.79
選鏈輪齒數(shù)z=17
所以鏈輪直徑d=8sin（180/17）=43.5mm
(5)計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距
初定中心距：a0=448mm
按下式計(jì)算鏈節(jié)數(shù)：Lp0=2a0p+z1+z22+(z2-z12π)2pa0 (4-2-4)
則Lp0=2*4488+17+172+0=119
為了避免使用過(guò)渡鏈節(jié)，應(yīng)將計(jì)算出的鏈節(jié)數(shù)Lp0圓整為偶數(shù)Lp=120。
（6）鏈長(zhǎng)度：L=Lp*p=120*8=960 (4-2-5)
（7）計(jì)算中心距：ac =
=82（120-17）
=412mm
(8)計(jì)算鏈速v，確定潤(rùn)滑方式：平均鏈速按公式v=z1n1p60*1000 , (4-2-6)
得：
V=0.025m/s
(9)有效圓周力:Ft=1000pv=0.32KN (4-2-7)
由此可知主動(dòng)鏈輪的主要參數(shù)：
鏈條型號(hào)05B 節(jié)距p=8mm，z=17
分度圓直徑d = p/sin(180o/z)=43.5mm (4-2-8)
齒頂圓直徑da=damin=d+p*(1-1.6z)-d1 (4-2-9)
=43.5+8*0.906-5=45.75mm
damax=d+1.25p-d1=43.5=1.25*8-5=48.5mm (4-2-10)
齒根圓直徑：df=d-d1=43.5-5=38.5mm (4-2-11)
齒高h(yuǎn)a：hamin=0.5（p-d1）=0.5*（8-5）=1.5mm (4-2-12)
確定的最大軸凸緣直徑dg=pcot180z-1.04h2-0.76=34.64mm (4-2-13)
取dg=34mm
齒寬：bf1=0.93b1=0.93*3=2.79mm
齒側(cè)倒角ba=0.13p=1mm
齒側(cè)半徑r=p=8mm
4.3 下叉循環(huán)鏈中鏈條末端在中叉兩點(diǎn)的確定
設(shè)計(jì)中要求上叉相對(duì)下叉伸叉長(zhǎng)度為550mm，而貨叉本身長(zhǎng)度為500mm，根據(jù)直線(xiàn)差動(dòng)倍增原理，中叉相對(duì)下叉伸出x距離，則上叉伸出2x的距離，如下圖所示：
圖4.3.1 貨叉運(yùn)動(dòng)計(jì)算圖
故知3x=550，解得x=183.3 由此可知中叉伸出的最大距離為185，中叉上鏈條末端距中心的距離可定在0到（250-185.5）即0到64.5；考慮到鏈輪的下叉布局，選取固定在中叉鏈條的位置為距中心15mm。這樣在中叉移動(dòng)的過(guò)程中，可以達(dá)到所需的位置。
4.4 中叉鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
已知上叉伸叉速度0.1m/s,電動(dòng)機(jī)的額定功率P=0.04KW，載荷平穩(wěn)，中心線(xiàn)水平布置。
1. 選擇鏈輪齒數(shù)：取鏈輪齒數(shù)z=17
2. 確定計(jì)算功率：
由表查得Ka=1.0，Kz=1.52，單排鏈，則計(jì)算功率為
Pca=Ka*Kz*P=1.0*1.52*0.04=0.06KW (4-4-1)
3. 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距：
根據(jù)Pca=0.06KW及鏈輪轉(zhuǎn)速查表，可選鏈條型號(hào)為05B，鏈條節(jié)距p=8mm
4. 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距：
初選鏈輪鏈條固定端的位置：
左端鏈輪中心距左端的距離為45mm,右端上叉鏈條固定處距右端的距離65mm,右端下叉鏈條固定處距右端的距離為50mm.而鏈條繞鏈輪半個(gè)圓周，
由公式d==43mm. (4-4-2)
由這些數(shù)據(jù)可計(jì)算鏈條長(zhǎng)度：L=*43/2+2*500-2*45-65-50=862.5mm. (4-4-3)
由鏈節(jié)距P=8mm,可計(jì)算鏈節(jié)數(shù)：
Lp==862.5/8=107.8節(jié)， (4-4-4)
鏈條節(jié)數(shù)圓整為108節(jié)。
同理得：右端鏈輪中心距右端的距離為45mm,左端上叉鏈條固定處距左端的距離65mm,左端下叉鏈條固定處距左端的距離為50mm.而鏈條繞鏈輪半個(gè)圓周，由公式d==43mm.
由這些數(shù)據(jù)可計(jì)算鏈條長(zhǎng)度：L=*43/2+2*500-2*45-65-50=862.5mm. (4-4-5)
由鏈節(jié)距P=8mm,可計(jì)算鏈節(jié)數(shù)：
Lp==862.5/8=107.8節(jié)， (4-4-6)
鏈條節(jié)數(shù)圓整為108節(jié)。
1. 計(jì)算壓軸力Fp
有效圓周力Fe=1000=1000=400N (4-4-7)
鏈輪水平布置時(shí)的壓軸系數(shù)KFp=1.15,則
壓軸力Fp=KFp*Fe=1.15*400=460N (4-4-8)
中叉鏈輪的參數(shù)計(jì)算：
分度圓直徑d = p/sin(180o/z)=43.5mm (4-4-9)
齒頂圓直徑da=damin=d+p*(1-1.6z)-d1 (4-4-10)
=43.5+8*0.906-5=45.75mm
damax=d+1.25p-d1=43.5=1.25*8-5=48.5mm (4-4-11)
齒根圓直徑：df=d-d1=43.5-5=38.5mm (4-4-12)
齒高h(yuǎn)a：hamin=0.5（p-d1）=0.5*（8-5）=1.5mm (4-4-13)
確定的最大軸凸緣直徑dg=pcot180z-1.04h2-0.76=34.64mm (4-4-14)
取dg=34mm
齒寬：bf1=0.93b1=0.93*3=2.79mm
齒側(cè)倒角ba=0.13p=1mm
齒側(cè)半徑r=p=8mm
第五章 傳動(dòng)軸及軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1 鏈輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1.1最小直徑
D ≥ A0= 110 =10.65mm (5-1-1)
A0的值取自《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15－3，綜合各種因素取D=12mm
5.1.2 軸上零件的布置方案
鏈輪軸上裝有鏈輪、軸承6201、彈性擋圈。鏈輪的軸向固定通過(guò)定位軸肩來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于該鏈輪為張緊輪不需要周向定位不用加鍵，彈性擋圈的固定需要擋圈槽來(lái)實(shí)現(xiàn)。軸通常是在變應(yīng)力條件下工作的，軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產(chǎn)生應(yīng)力集中，軸的疲勞破壞往往在此處發(fā)生。為了提高軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中源和降低應(yīng)力集中的程度。同時(shí)考慮到軸上各零部件的安裝，安裝時(shí)為防止軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，在左端開(kāi)個(gè)刀槽，可方進(jìn)螺絲刀。
其布置方案如下圖所示：
圖5.1.1 鏈輪軸裝配圖
5.1.3 軸的校核
已知：鏈輪的壓軸力Fp=460N,鏈輪的轉(zhuǎn)矩T=95.5*， (5-1-2)
則T=95.5*=8.68*N.mm=Me
1.求支反力:FB=460N (5-1-3)
2.計(jì)算彎矩
AB段：Mmax=9200N.mm,BC段：M=9200N.mm
3.計(jì)算扭矩
AB段：T=0,BC段：T=Me=8.68*N.mm (5-1-4)
4.做彎矩圖與扭矩圖如下：
5.應(yīng)用第三強(qiáng)度理論校核
有公式,其中=0.3；W=0.1=172.8(d=12mm)
=
= 55.3MPa (5-1-5)
由表查得45鋼的許用彎曲應(yīng)力
55.3MPa＜60Mpa,故上述軸的設(shè)計(jì)合理。
圖5.1.2 主動(dòng)輪軸受力分析及扭矩彎矩圖
5.2 滾輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.2.1 最小直徑
D ≥ A0=11030.0456=9.8mm (5-1-6)
A0的值取自《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15－3，綜合各種因素取D=10mm
5.2.2 軸上零件的布置方案
為了滿(mǎn)足滾輪的軸向定位要求,軸上需制出一軸肩,而滾輪的左端由彈性擋圈來(lái)固定.彈性擋圈的固定需要擋圈槽來(lái)固定,故需在軸上與滾輪配合處開(kāi)一個(gè)擋圈槽.同時(shí)軸通常是在變應(yīng)力條件下工作的，軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產(chǎn)生應(yīng)力集中，軸的疲勞破壞往往在此處發(fā)生。為了提高軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中源和降低應(yīng)力集中的程度。考慮到軸上各零部件的安裝，安裝時(shí)為防止軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，在左端開(kāi)個(gè)刀槽，可方進(jìn)螺絲刀。
其布置方案如下圖所示
圖5.2.1 滾輪軸裝配圖
5.2.3 軸的校核
已知滾輪的壓軸力F=mg=1000N，滾輪的扭矩T=1000N*225mm=225N*m
（1） 求支反力F=1000N (5-2-1)
（2） 計(jì)算彎矩
AB段Mmax=15N*m=1.5*104N*mm BC段M=0
（3） 計(jì)算扭矩
T=225N*m=2.25*105N*mm (5-2-2)
（4）做彎矩圖與扭矩圖如下
(5) 應(yīng)用第三強(qiáng)度理論校核
有公式其中=0.3；W=0.1；d3=1000mm3 (5-2-3)
=（1.5*104）2+（2.25*105*0.3）20.1*1000=58.6MPa
由表查得45鋼的許用彎曲應(yīng)力
58.6MPa＜60Mpa,故上述軸的設(shè)計(jì)合理。
軸受力分析及扭矩彎矩圖
圖5.2.2 滾輪軸受力分析及扭矩彎矩圖
5.3 軸承的校核
5.3.1 鏈輪軸軸承的校核
1.計(jì)算軸向力和徑向力
已知：鏈輪的壓軸力Fp=460N,即徑向力Fr=460N,軸向力Fa=0,即該軸只受徑向力，不受軸向力。則
P = fp Fr =1.2*460N = 552N (5-2-4)
fp的取值見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13－6
6201滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷C=6.82KN
C的取值見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6－1。
Lh = (5-2-5)
=
=7.1*h
5.4 貨叉的強(qiáng)度計(jì)算
圖1為當(dāng)堆垛機(jī)的貨叉上叉運(yùn)行到最大距離時(shí)各叉板的支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖, 其中底叉固定在載貨臺(tái)上, 中叉運(yùn)行到貨叉行程的1 /3距離, 此時(shí)有2個(gè)導(dǎo)向輪支承, 上叉相對(duì)于中叉運(yùn)行貨叉行程的2 /3, 剛好也有2個(gè)導(dǎo)向輪支承, 與中叉相連。
5.4.1 貨叉機(jī)構(gòu)的受力分析
在允許的范圍內(nèi)對(duì)計(jì)算工況適當(dāng)簡(jiǎn)化, 假設(shè)堆垛機(jī)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中立柱不發(fā)生變形, 根據(jù)貨叉的支承結(jié)構(gòu), 作受力分析簡(jiǎn)圖如圖2所示。
圖中, a、b、c、d、e、f、g、h、m 和n分別是各支點(diǎn)間的尺寸, 設(shè)I1、I2、I3 分別是底叉、中叉和上叉的慣性矩, E是材料的彈性模量。
5.4.2 貨叉的強(qiáng)度計(jì)算
圖三所示為貨叉尺寸示意圖，已知尺寸如下：a=200mm,b=205mmc=60mm,d=110mm,e=45mm,L0=405mm,L1=170mm,L2=215mm,L3=600mm.W=1000N,彈性模數(shù)E=2.1*1011Pa
圖5.4.1 貨叉的尺寸圖
1. 固定貨叉
固定貨叉變形計(jì)算如下圖所示，已知固定叉斷面矩設(shè)I1=467.3cm4,斷面系數(shù)Z1=193.9cm3 ，以c點(diǎn)為支點(diǎn)，按力矩的平衡原理，得w 的支反力P =Wl2／b=1 670 N．設(shè)a≤x≤l0，當(dāng)x=a時(shí)，其彎矩M最大，M=P1balo=4175.3N*m.設(shè)l3不受彎矩作用，則變形量δ1=-P1ab(a+lo)l3(6EI1lo)=-0.14cm
彎曲應(yīng)力σb=MZ1=2.15*107Pa，因?yàn)棣襜＜5*107Pa（許容應(yīng)力），所以安全。
圖5.4.2 定叉變形計(jì)算圖
2. 中間貨叉
已知中間貨叉斷面矩I2=969.5cm4，斷面系數(shù)Z2=239.4cm3，由圖（a）可計(jì)算中間貨叉受力變形量δ2=-WL2bL33EI2=-0.07cm，由圖（b），設(shè)b段為剛性，C點(diǎn)為固定端，W在中間貨叉上產(chǎn)生的反力為P3和P4，則
P3=（ed）W =1 960 N，P4=（e+d）Wd=1200N
δ3=—［W/（6EI2d）］*［（e+d）l13-e（l1-d）3］=-0.03cm
δ4=-（W/2EI2d）*［（e+d）l12-e（l1-d）2］*（l3-l1）=-0.08cm
圖（b）中，最大彎曲發(fā)生在C點(diǎn)，計(jì)算最大彎矩M=P4（c+d）-P3c=7500N*m，σ=M/Z2=3.17*107Pa.
總撓度：
δ=δ1+δ2+δ3+δ4=-0.32cm，即總撓度δ=3.2cm.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和堆垛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，貨叉總撓度δ=3.2mm比規(guī)定值小，是安全的。
圖如下：
圖5.4.3 b尺寸反力
圖5.4.4 b尺寸剛性
第六章 我國(guó)企業(yè)物流的現(xiàn)狀及改進(jìn)策略
隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，企業(yè)紛紛在降低物流成本、提高物流服務(wù)水平上下功夫。為了以較低的交付成本、更好的物流服務(wù)在國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)中贏得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，物流戰(zhàn)略越來(lái)越成為企業(yè)總體戰(zhàn)略中不可分割的重要組成部分。
? ? 我國(guó)企業(yè)物流的運(yùn)作現(xiàn)狀
? ? 1.物流的管理手段落后。在企業(yè)物流管理上，很多企業(yè)還停留在紙筆時(shí)代，有些企業(yè)雖然配備了電腦，但還沒(méi)有形成系統(tǒng)，更沒(méi)有形成網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)在物流運(yùn)作中也缺乏對(duì)EDI、個(gè)人電腦、人工智能/專(zhuān)家系統(tǒng)、通信、條形碼和掃描等先進(jìn)信息技術(shù)的應(yīng)用。
? ? 2.缺乏“第三利潤(rùn)源”的理念。20世紀(jì)六七十年代，發(fā)達(dá)國(guó)家的企業(yè)大都把競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)放在生產(chǎn)領(lǐng)域，千方百計(jì)地降低物質(zhì)資源消耗，獲取企業(yè)的“第一利潤(rùn)源泉”，千方百計(jì)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率獲取企業(yè)的“第二利潤(rùn)源泉”。進(jìn)入20世紀(jì)70年代以后，生產(chǎn)企業(yè)把提高經(jīng)濟(jì)效益、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的焦點(diǎn)從生產(chǎn)領(lǐng)域開(kāi)始轉(zhuǎn)向非生產(chǎn)領(lǐng)域，包括采購(gòu)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、包裝、裝卸、流通加工、分銷(xiāo)、售后服務(wù)等物資流通活動(dòng)以及有關(guān)的信息活動(dòng)。但中國(guó)企業(yè)缺乏現(xiàn)代物流“第三利潤(rùn)源”的理念，沒(méi)有將物流看成為優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程、強(qiáng)化市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)的關(guān)鍵，而將物流活動(dòng)置于附屬地位，大多數(shù)企業(yè)將倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、裝卸搬運(yùn)、采購(gòu)、包裝、配送等物流活動(dòng)分散在不同部門(mén)，沒(méi)有納入一個(gè)部門(mén)對(duì)物流活動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃和統(tǒng)一運(yùn)作與管理。
? ? 3.缺乏協(xié)同競(jìng)爭(zhēng)的理念。在“經(jīng)濟(jì)全球化”、“物流無(wú)國(guó)界”，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈、顧客需求不斷變化的環(huán)境下，發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛實(shí)施歸核戰(zhàn)略——企業(yè)集中資源，培育其核心能力，大力發(fā)展核心主業(yè)，把主業(yè)做大、做強(qiáng)、做精，并在全球范圍謀求物流外包或與全球的外部企業(yè)締結(jié)戰(zhàn)略聯(lián)盟，以整個(gè)供應(yīng)鏈的整體優(yōu)勢(shì)參與國(guó)內(nèi)、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。我國(guó)企業(yè)在快速多變的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，單個(gè)企業(yè)依靠自己的資源進(jìn)行自我調(diào)整的速度很難趕上市場(chǎng)變化的速度。物流優(yōu)化改進(jìn)策略
? ? 企業(yè)需要一套系統(tǒng)性的分析現(xiàn)狀、發(fā)現(xiàn)機(jī)會(huì)的方法。這套方法應(yīng)包括三個(gè)階段的工作：階段一，運(yùn)輸管理能力評(píng)估；階段二，業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)分析和建議；階段三,評(píng)估外包的優(yōu)勢(shì)。 ? ?
? ? 運(yùn)輸管理能力評(píng)估:本階段主要工作是診斷、評(píng)估傳統(tǒng)的運(yùn)輸功能部門(mén)的主要活動(dòng)和流程，分析評(píng)估的范圍包括廠內(nèi)和廠外物資運(yùn)輸、作業(yè)安排、運(yùn)輸路線(xiàn)、回程管理及運(yùn)輸設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)等各個(gè)方面活動(dòng)。
? ? 對(duì)企業(yè)運(yùn)輸現(xiàn)狀評(píng)估的目的是希望通過(guò)全面的分析、診斷，發(fā)現(xiàn)能夠通過(guò)流程重組、信息技術(shù)更新等方法，進(jìn)而優(yōu)化企業(yè)物資的機(jī)會(huì)。通常企業(yè)能夠在以下活動(dòng)中，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化物流、縮減成本的機(jī)會(huì)：廠內(nèi)物料的跟蹤和管理、 作業(yè)安排和路線(xiàn)安排的方法和系統(tǒng)、 產(chǎn)品分配和交付、 運(yùn)輸模式選擇、 跟蹤和客戶(hù)服務(wù)、 維護(hù)保養(yǎng)。
? ? 在企業(yè)中，許多業(yè)務(wù)因素對(duì)物流也有著決定性的影響作用，因此在診斷評(píng)估階段除了針對(duì)運(yùn)輸功能部門(mén)進(jìn)行診斷之外，企業(yè)還需要對(duì)這些影響因素進(jìn)行分析，它們通常包括： 運(yùn)輸設(shè)備采購(gòu)決策、現(xiàn)有運(yùn)輸能力、當(dāng)前的運(yùn)作情況； 了解、評(píng)估現(xiàn)有使用的系統(tǒng)和技術(shù)； 評(píng)估運(yùn)輸服務(wù)供應(yīng)商的成本和能力； 分析自有車(chē)隊(duì)情況（如果企業(yè)配備）； 與世界先進(jìn)的服務(wù)水平和客戶(hù)需求進(jìn)行差距比較、分析； 發(fā)展未來(lái)運(yùn)輸模型和高層次的實(shí)施計(jì)劃。
? ? 網(wǎng)絡(luò)分析和建議:在該階段主要從供應(yīng)鏈的宏觀角度全面分析企業(yè)的物流現(xiàn)狀，評(píng)
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