輪胎存放立體倉(cāng)庫(kù)及自動(dòng)取貨機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【含8張cad圖紙+文檔全套資料】

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Focusing on the design principle of the four - layer fork mechanism, and so on, to express the superiority of this design in the modern management. For the enterprise, for the operation of workers is a very use of the program, effective cost savings to reduce the intensity of work. Keywords:Tire three-dimensional warehouse four layer fork modern management I 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 選題背景 1 1.1.1 課題應(yīng)用背景 1 1.1.2課題的意義 1 1.2　自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù) 1 1.2.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)分類 1 1.2.2立體倉(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)構(gòu)成 2 1.3堆垛機(jī) 2 1.3.1堆垛機(jī)概述 2 1.3.2分類 2 1.3.2堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu) 3 第2章 整體方案的選擇 5 2.1 門架結(jié)構(gòu)的選擇 5 2.2 起升方式的選擇 6 2.3 鋼絲繩起重類型分析 8 2.4 升降臺(tái)的設(shè)計(jì) 9 第3章 起升電機(jī)的選擇 10 3.1 電機(jī)的選擇 10 3.1.1 牽引電機(jī)調(diào)速方法的確定 11 3.1.2 牽引電機(jī)容量選擇 11 3.1.3 減速比的計(jì)算 12 3.1.4 對(duì)于輸出扭矩的計(jì)算 12 3.2 電機(jī)的選擇 13 3.3 電動(dòng)機(jī)、卷筒的安裝形式選擇 13 第4章 起升機(jī)構(gòu)零部件的計(jì)算 15 4.1 鋼絲繩的選擇與計(jì)算 15 4.1.1 機(jī)構(gòu)工作類型的確定 15 4.1.2 最大靜拉力的計(jì)算 15 4.1.3 確定最大靜拉力 16 4.1.4 確定鋼絲繩尺寸 16 4.1.5 校驗(yàn)鋼絲繩直徑 17 4.2 滑輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 4.2.1 滑輪結(jié)構(gòu)和材料的選用 17 4.2.2 滑輪規(guī)格選擇 18 4.3 卷筒的計(jì)算 18 4.3.1 卷筒的技術(shù)條件 19 4.3.2 卷筒的尺寸計(jì)算 19 4.3.3 卷筒強(qiáng)度計(jì)算 20 4.4 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 20 4.5 對(duì)于直齒圓柱齒輪的有關(guān)計(jì)算 21 4.5.1 輪齒的受力分析 21 4.5.2 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算——防止彎曲疲勞折斷 22 4.5.3 齒輪的傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算步驟 22 第5章 對(duì)門架及相關(guān)結(jié)構(gòu)的計(jì)算 23 5.1 立柱撓度的計(jì)算 23 5.1.1 靜止?fàn)顟B(tài)立柱強(qiáng)度的計(jì)算 23 5.1.2 在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下對(duì)立柱的有關(guān)計(jì)算 23 5.1.3 立柱撓度的計(jì)算分析 23 5.2 立柱彎矩剪力的校核 25 5.3 對(duì)于運(yùn)行之中立柱的振動(dòng)分析 26 5.4 橫梁撓度的計(jì)算 27 5.5 對(duì)立柱固定螺栓的計(jì)算 28 致 謝 29 參考文獻(xiàn) 30 第1章 　緒論 1.1 選題背景 1.1.1 課題應(yīng)用背景 在如今社會(huì)經(jīng)濟(jì)正在以井噴的速度飛速發(fā)展而隨意而來(lái)的是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的物流問(wèn)題。不可能人們只進(jìn)行虛擬交易而沒(méi)有人為他們的交易進(jìn)行配送。這樣的話一個(gè)行之有效的物流存儲(chǔ)裝置就是必須的了，要不然如同上文所述事倍功半！這樣遠(yuǎn)遠(yuǎn)不符合現(xiàn)代人的要求理念。二十一世紀(jì)是經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的時(shí)代，如今的人們工作追求效率最大化，低效的工作方式必定被淘汰。做為物流調(diào)配中極具代表性的一環(huán)輪胎的存放。長(zhǎng)久以來(lái)一直是空曠進(jìn)空間輪胎隨意堆放，一堆一堆的。沒(méi)有規(guī)律，沒(méi)有效率。往往給工人師傅帶去極大的不便，給公司廠區(qū)帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)損失。本次設(shè)計(jì)的輪胎立體庫(kù)擺脫了以往輪胎先入后出的弊端，先進(jìn)庫(kù)的輪胎先出庫(kù)，后入庫(kù)的后出庫(kù)。避免輪胎在倉(cāng)庫(kù)中久置，影響品質(zhì)。輪胎堆放更有條理方便存取歸類。同時(shí)此次設(shè)計(jì)中采用自動(dòng)化管理技術(shù)也能使工人師傅更加省力，為公司節(jié)省人力成本，是客戶更快得到自己所需要的東西。時(shí)間就是金錢，效率決定企業(yè)前景。 1.1.2課題的意義 科技在飛速發(fā)展。人們的一切都在向更加方便快捷發(fā)展，我們的追求是更快、更好、更有效！輪胎立體庫(kù)的設(shè)計(jì)與研究各國(guó)必將越來(lái)越重視，找出更好更合理的方案。立體庫(kù)采用裝配式結(jié)構(gòu)貨架，是可以降低生產(chǎn)成本的，這樣批量生產(chǎn)更利于產(chǎn)品的裝配零部件調(diào)換同時(shí)方便工人師傅在現(xiàn)場(chǎng)的安裝和調(diào)試?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上查詢?cè)诙讯鈾C(jī)方面我國(guó)發(fā)展方向是，全力提高電子技術(shù)、控制技術(shù)的的有效應(yīng)用。讓我們?cè)谑褂脮r(shí)能夠有準(zhǔn)確度，讓堆垛機(jī)本身具有搜索功能使以后有無(wú)人自動(dòng)存取的潛力。當(dāng)然，外形也是我們關(guān)注的一個(gè)方面，美麗有趣的外觀更能吸引我們，在工作時(shí)也是一種享受！生產(chǎn)的目標(biāo)應(yīng)該向集中化、專業(yè)化、規(guī)?；@些方向發(fā)展，因?yàn)檫@樣才能使生產(chǎn)效率最大化降低生產(chǎn)成本，為后代留下更多的資源，當(dāng)然也是為我們爭(zhēng)取更多的利益。合理的采用信息掃描技術(shù)，這樣能使工人更加有效的提高信息的準(zhǔn)確性以及傳輸速度。人工智能技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及。 1.2　自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù) 1.2.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)分類 根據(jù)建筑形式分類 圖1-1自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)分類 1.2.2立體倉(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)構(gòu)成 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)有幾個(gè)基本的構(gòu)成支架，他們共同承擔(dān)起倉(cāng)庫(kù)的各運(yùn)轉(zhuǎn)功能分別是管理貨物運(yùn)輸?shù)呢浳镙斔拖到y(tǒng)、保證貨物存儲(chǔ)的存儲(chǔ)系統(tǒng)、貨物進(jìn)出操控的控制和管理系統(tǒng)、以及存取系統(tǒng)。 1.3堆垛機(jī) 1.3.1堆垛機(jī)概述 堆垛機(jī)在本文輪胎立體庫(kù)的設(shè)計(jì)中的作用是實(shí)現(xiàn)貨物的搬運(yùn)，其操作方式有三種--全自動(dòng)操作、半自動(dòng)操作以及手動(dòng)操作，所以堆垛機(jī)對(duì)于倉(cāng)庫(kù)而言如同心臟對(duì)于軀體。而堆垛機(jī)在長(zhǎng)久的進(jìn)步研發(fā)過(guò)程中也滋生了多種樣式的；如單/雙立柱型堆垛機(jī)及適合巷道內(nèi)使用的巷道式堆垛機(jī)、雙軌巷道時(shí)堆垛機(jī)等多種類型的堆垛機(jī)，以面對(duì)不同的情景模式！ 1.3.2分類 現(xiàn)今社會(huì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)久的發(fā)展堆垛機(jī)已經(jīng)形成了不同的體系； 堆垛機(jī) 驅(qū)動(dòng)方式 高度不同 有無(wú)軌道 立柱數(shù) 雙立柱式堆垛機(jī) 單立柱式堆垛機(jī) 無(wú)軌堆垛機(jī) 有軌堆垛機(jī) 底層型 高層型 下驅(qū)動(dòng) 上驅(qū)動(dòng) 圖1-2堆垛機(jī)分類 由上圖可知堆垛機(jī)的劃分方式與不同類別，也可由此來(lái)選擇自己在不同場(chǎng)合需要使用的堆垛機(jī)，其中堆垛機(jī)在按照高度化分時(shí)其區(qū)分高度一般是五米以下小型堆垛機(jī)、五到十五米中型堆垛機(jī)、十五米以上大型堆垛機(jī)。還有驅(qū)動(dòng)方式劃分時(shí)也是上/下驅(qū)動(dòng)或單上單下驅(qū)動(dòng)。一般根據(jù)具體貨架需求進(jìn)行選擇。大型堆垛機(jī)都是使用上下雙驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 1.3.2堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu) 堆垛機(jī)的架構(gòu)一般如表中劃分方式一致。 圖1-3推垛機(jī)結(jié)構(gòu)分類 1.機(jī)架 機(jī)架包括了上架橫梁以及立柱在整個(gè)堆垛機(jī)中起承重作用，承載整個(gè)堆垛機(jī)的全部重量并且把機(jī)架形成一個(gè)整體。在機(jī)架中我們由圖可以看到有單立柱形式還有雙立柱形式。立柱形式的不同作用效果也大不一樣；考慮到單立柱的剛性較差則單立柱形式的機(jī)架不應(yīng)該作用于振動(dòng)性大以及速度比較快的場(chǎng)合，那樣會(huì)右立柱斷裂損壞的風(fēng)險(xiǎn)不符合設(shè)計(jì)原則。相對(duì)而言雙立柱形式則能夠有效地承載較大重量載荷，同理也能在較大運(yùn)作速度下進(jìn)行有效的工作。本次設(shè)計(jì)中我在立柱下安裝地軌這樣能夠使堆垛機(jī)整體自由的行走在倉(cāng)庫(kù)。而且更有條理性。 2. 水平行走機(jī)構(gòu) 水平行走機(jī)構(gòu)由上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)共同構(gòu)成、使堆垛機(jī)整體進(jìn)行移動(dòng)。讓輪胎按要求達(dá)到指定位置貨架，一般水平行走機(jī)構(gòu)包含地面、頂部、中間三種驅(qū)動(dòng)方式。在本次論文中便是根據(jù)此論據(jù)進(jìn)行選擇。我們都知道地面驅(qū)動(dòng)方式因其運(yùn)動(dòng)方式是相對(duì)比較簡(jiǎn)單的，這樣的話我就選擇地面驅(qū)動(dòng)方式來(lái)作為本次設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)方式。 3.提升機(jī)構(gòu) 提升機(jī)構(gòu) 電動(dòng)機(jī) 制動(dòng)輪 卷筒 減速機(jī) 提升機(jī)構(gòu)只是簡(jiǎn)單地負(fù)責(zé)貨物的升降，一般是由載貨臺(tái)和傳動(dòng)裝置構(gòu)成，我們常見 圖1-4提升機(jī)構(gòu) 的提升機(jī)構(gòu)無(wú)外乎有鏈條、鋼絲繩等這兒么幾種。傳動(dòng)方式相對(duì)簡(jiǎn)單有效，而且節(jié)省成本。 4. 載貨臺(tái) 在堆垛機(jī)上的載貨臺(tái)是用來(lái)承載貨物的在本次設(shè)計(jì)中載貨臺(tái)還有一個(gè)公用是安裝四層貨叉作為它的承載機(jī)構(gòu)用載貨臺(tái)和貨叉之間安裝有導(dǎo)論可以減少摩擦力減少功的損耗，由鏈條、鋼絲繩等傳動(dòng)件與電機(jī)相聯(lián)系對(duì)貨物進(jìn)行上下移動(dòng)、達(dá)到指定高度。 5. 貨叉 貨叉直接是在載貨臺(tái)上安裝的，本次論文使用的是四層貨叉。貨叉在電機(jī)的帶動(dòng)下進(jìn)行伸縮。以此帶動(dòng)貨叉上的輪胎進(jìn)行移動(dòng)，使輪胎達(dá)到貨架的指定位置。貨叉每層之間設(shè)有滑槽、滑輪以減小摩擦。 6. 電氣控制系統(tǒng) 在國(guó)內(nèi)電力拖動(dòng)方面近年進(jìn)步巨大渦流調(diào)速已經(jīng)很少使用。目前主要流行的是可控直流調(diào)速以及交流變極調(diào)速。還有最近迅猛發(fā)展的交流變頻調(diào)速。而對(duì)于堆垛機(jī)的控制在考慮安全及操作性因素后目前一般采用可編程控制器調(diào)控在考慮經(jīng)濟(jì)時(shí)采用單片機(jī)、計(jì)算機(jī)等應(yīng)用進(jìn)行調(diào)控。并且在設(shè)計(jì)時(shí)大多應(yīng)考慮堆垛機(jī)是否需要貨位虛實(shí)檢測(cè)功能，自動(dòng)認(rèn)址功能。在安全第一的今天安全保護(hù)需要時(shí)刻提防，故堆垛機(jī)也必須安裝有安全保護(hù)措施。 29 第2章 整體方案的選擇 2.1 門架結(jié)構(gòu)的選擇 門架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)依據(jù)是貨架形式，如下圖： 圖2-1 貨架形式 在上述文檔中講到過(guò)立柱形式的不同，在選擇兩種立柱式選擇時(shí)應(yīng)該根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。對(duì)于兩中立柱方式我們從它們的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)緊湊性進(jìn)行分析。①由圖我們可以看到雙立柱結(jié)構(gòu)的構(gòu)成很簡(jiǎn)單只是上下兩根橫梁以及兩根立柱而已，但是這樣的結(jié)構(gòu)一般情況下這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)比較穩(wěn)定剛性更好。如果我們升高度比較高選擇雙立柱應(yīng)該比較合適。②而對(duì)于單立柱堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)更是簡(jiǎn)單主題由一個(gè)立柱一個(gè)下橫梁組成，這樣會(huì)使用較少的材料，制造時(shí)耗材少、耗時(shí)少但是穩(wěn)定性可能會(huì)稍有不足，因?yàn)閱瘟⒅目蚣芙Y(jié)構(gòu)我們可以分析到工人工作時(shí)事業(yè)一定會(huì)比較開闊。但是也正因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)問(wèn)題上述中的剛度問(wèn)題也會(huì)比較突出。 如同上面說(shuō)的采用單立柱形式時(shí)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中因?yàn)檎駝?dòng)會(huì)比較大，將對(duì)水平方向?qū)a(chǎn)生比較大的壓力。同時(shí)由于安裝水平有限，在安裝立柱時(shí)會(huì)有誤差。單立柱安裝時(shí)因形態(tài)問(wèn)題導(dǎo)向輪的安裝精度、形式也會(huì)有一些問(wèn)題存在。綜上所述。決定采用雙立柱其結(jié)構(gòu)形式機(jī)下圖所示； 圖2-2 雙立柱形式 可以根據(jù)上圖中機(jī)架尺寸來(lái)查表得到立柱的參數(shù)尺寸：如立柱的高度是2.5米，立柱寬度為3375mm。立柱材料為玻璃鋼。避免因生銹而影響使用。 雙立柱的固定：使用雙立柱形式時(shí)將行走輪固定在雙立柱中間的上橫梁，而立柱固定在堆垛機(jī)上以保持穩(wěn)定。同時(shí)還應(yīng)該將兩個(gè)小型立柱固定在堆垛機(jī)上其作用是將立柱套在小立柱之上，再進(jìn)行固定小立柱、立柱以螺栓進(jìn)行連接這樣保證了立柱的穩(wěn)定。 2.2 起升方式的選擇 1.鏈條式起升方式 提升貨物時(shí)利用鏈條鏈輪來(lái)充當(dāng)傳送裝置。我們從上圖中也可以分析到傳動(dòng)鏈傳動(dòng)中傳動(dòng)的步驟；鏈條傳動(dòng)需要把動(dòng)能先行一步傳送到頂部，這樣的話上端才有動(dòng)能把貨物提升到頂端。相對(duì)而言這樣的傳送方式優(yōu)缺參半。 （1）傳動(dòng)鏈 優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)鏈大體上可以劃分為由鏈條盒、鏈輪兩部分簡(jiǎn)單組成，而運(yùn)動(dòng)過(guò)程是依靠鏈條節(jié)與鏈輪輪齒相嚙合滾動(dòng)傳動(dòng)。這樣的傳動(dòng)方式可以直觀的保證他們不會(huì)發(fā)生相對(duì)打滑現(xiàn)象，也就保證了傳動(dòng)的有效性。傳動(dòng)中傳動(dòng)比以及傳動(dòng)效率的要求在這種傳動(dòng)方式下也是能夠得到有效保證的。較高的工作效率以及簡(jiǎn)單地安裝過(guò)程是我們得追求，在這里因?yàn)橛墟湕l撓性構(gòu)件的存在保證了輕松安裝的可靠性。也正是因?yàn)檫@樣的結(jié)構(gòu)對(duì)軸的壓力不大能夠有更長(zhǎng)的使用壽命；鏈傳動(dòng)因結(jié)構(gòu)可以保證整體尺寸比較小這樣的話節(jié)省材料減小整體尺寸。緊湊的結(jié)構(gòu)也是在高溫以及潮濕條件機(jī)構(gòu)正常工作的有效保證。 缺點(diǎn)：有優(yōu)點(diǎn)當(dāng)然也會(huì)有缺點(diǎn)的存在，在平行軸之間的鏈輪配合因?yàn)槭情g隙配合所以間隙運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)肯定會(huì)有一定的誤差存在，這樣也就不能保證瞬時(shí)的傳動(dòng)比，隨之而來(lái)伴隨著工作的運(yùn)行工件必定會(huì)有相應(yīng)的磨損，在磨損達(dá)到一定的程度后跳齒現(xiàn)象就必不可免。這時(shí)如果在高速以及載荷變化快速的時(shí)候就容易發(fā)生意外，存在較大安全隱患。應(yīng)當(dāng)注意到這點(diǎn)。 （2）起重鏈 起重鏈條的起升方式也是有區(qū)分的，有環(huán)形焊接鏈和片式焊接鏈兩種焊接鏈形式。與鋼絲繩傳動(dòng)方式相比焊接鏈傳動(dòng)的撓性比較大，能夠更有力的傳動(dòng)。另外可以使用較少的鏈輪齒數(shù)更加有效保證傳動(dòng)比。當(dāng)然缺點(diǎn)也必然存在就是對(duì)沖擊的敏感性增大了，這樣遇到較大沖擊突然破短的可能性也必然提高。再加上磨損較快。綜上所述可以把它定位于適用起重量小，升降速度低的機(jī)械。 2．鋼絲繩式起升方式 鋼絲繩因?yàn)槠涮匦栽谄鹕绞街凶畛１蝗藗兪褂?。原因鋼絲繩材質(zhì)一般比較好具有強(qiáng)度高、撓性好等起重方式必備優(yōu)點(diǎn)再加上鋼絲繩本身自重輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等等這些優(yōu)點(diǎn)的存在，在起升機(jī)構(gòu)、牽扯引機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)中被普遍使用也就不足為奇。當(dāng)然鋼絲繩的使用也絕不局限于此，有時(shí)也用于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的使用。非特殊情況鋼絲繩一般是不會(huì)斷裂的，就好像我們?cè)诩抑惺褂猛桓摻z繩使用許多年。即使極其偶然的出現(xiàn)鋼絲繩的斷裂損壞也一定會(huì)有征兆，如脫絲等可以讓我們提前預(yù)知，做好防護(hù)準(zhǔn)備。 圖下所示的鋼絲繩裝置方案是典型的設(shè)計(jì)方案。在其設(shè)計(jì)方案中卷筒、滑輪直徑不需要具體計(jì)算而是參見起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行選擇。我們選擇卷筒的類型是帶溝圓筒，而針對(duì)于鋼絲繩的纏繞方式也有其固定的方向。一般來(lái)說(shuō)在溝槽內(nèi)部纏繞的方向是必須和其開始纏繞時(shí)的鋼繩方向角度在以內(nèi)來(lái)進(jìn)行纏繞，同時(shí)為保證鋼絲繩不脫離機(jī)構(gòu)也應(yīng)該保證即使是貨臺(tái)處于最低位置時(shí)，在本筒上也至少留有兩圈以上鋼絲繩做為防止鋼絲繩脫落的依靠。 圖2-3鋼絲繩裝置 在上述文檔中針對(duì)鋼絲繩以及鏈條兩種經(jīng)典傳動(dòng)方式做出了具體的分析研究，由此可以確定本次設(shè)計(jì)中所選用起升裝置是鋼絲繩傳動(dòng)，這樣才是最合理的。并且根據(jù)傳動(dòng)方式來(lái)選用如下圖的升降結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)；次升降機(jī)構(gòu)里含有含有電動(dòng)機(jī)，減速器，卷筒等基本裝置。 圖2-4次升機(jī)構(gòu) 2.3 鋼絲繩起重類型分析 對(duì)于鋼絲升起種類型可以從以下來(lái)進(jìn)行考慮；卷筒拉伸鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)是由電機(jī)帶動(dòng)，并由此對(duì)起重機(jī)構(gòu)進(jìn)行拉伸。這里的卷筒也有兩種方式—單聯(lián)式和雙聯(lián)式；另外鋼絲繩在系統(tǒng)中往往需要與滑輪進(jìn)行結(jié)合共同完成工作需求，這里的滑輪也可以區(qū)分為定滑輪和動(dòng)滑輪兩種，兩種滑輪中定滑輪用來(lái)調(diào)整力的方向即鋼絲繩的方向；動(dòng)滑輪的作用則是可以節(jié)省力的大小，保證在不影響主題結(jié)構(gòu)的情況下盡可能減少作用功。 在供桌構(gòu)件中卷筒的長(zhǎng)度與堆垛機(jī)成正比關(guān)系，因?yàn)槎讯鈾C(jī)越大證明需要提升的貨物單批量越重或者說(shuō)越多那么卷筒長(zhǎng)度相應(yīng)的也必須越長(zhǎng)，這時(shí)為了能夠縮短卷筒，就可以采用多層繞繩卷筒來(lái)進(jìn)行裝配，為了配合實(shí)際設(shè)計(jì)尺寸可以肯定采用單聯(lián)多層繞繩卷筒在此處進(jìn)行使用最為合適。再加上本次設(shè)計(jì)中預(yù)定的輪胎起重量比較小以及安裝條件不是十分便利等問(wèn)題的限制，就可以確定下來(lái)本次設(shè)計(jì)將不使用動(dòng)滑輪，只進(jìn)行定滑輪的選用足以改變方向即可。 這篇論文自動(dòng)化輪胎立體庫(kù)的設(shè)計(jì)研究中重點(diǎn)主要是對(duì)堆垛機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究而堆垛機(jī)中的重點(diǎn)又是起升裝置的設(shè)計(jì)；其主要尺寸可以根據(jù)貨架結(jié)構(gòu)和本次實(shí)驗(yàn)的相關(guān)條件設(shè)計(jì)來(lái)確定相關(guān)的各項(xiàng)具體參數(shù)；以上有過(guò)敘述選用選用雙立柱鋼絲繩來(lái)作為繞性裝置設(shè)計(jì)本次的有軌巷道堆垛機(jī)。由此確定下文中關(guān)于堆垛機(jī)起升裝置的詳細(xì)設(shè)計(jì)必須跟上文一致應(yīng)按雙立柱進(jìn)行設(shè)計(jì)；這里確定的有起升所用的上橫梁的設(shè)計(jì)、升降臺(tái)、卷筒的設(shè)計(jì)以及升電機(jī)、聯(lián)軸器的選擇、相關(guān)減速器等等。 2.4 升降臺(tái)的設(shè)計(jì) 良好的結(jié)構(gòu)不僅能夠有效的節(jié)省材料使外觀更加美觀而且更能促進(jìn)部件之間的聯(lián)系。此處針對(duì)升降臺(tái)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)；而升降臺(tái)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由導(dǎo)輪架、滑輪組、載貨臺(tái)、導(dǎo)向座等結(jié)構(gòu)共同組成；在升降臺(tái)上安裝有斷繩保護(hù)裝置來(lái)保護(hù)裝置的安全性。安全重于泰山，沒(méi)有安全就沒(méi)有一切。同時(shí)為了更加有效合理的進(jìn)行工作升降臺(tái)上還有貨叉裝置、貨物位置異常檢測(cè)、升降認(rèn)址裝置等等共同完成一次有效的作業(yè)過(guò)程。結(jié)構(gòu)圖可以簡(jiǎn)化如下所示： 圖2-5 載貨臺(tái)結(jié)構(gòu) 在倉(cāng)庫(kù)中為了合理的利用空間往往會(huì)堆積過(guò)密這時(shí)合理的轉(zhuǎn)向裝置尤為重要此處設(shè)計(jì)利用八個(gè)導(dǎo)輪固定在升降臺(tái)8個(gè)方通橫梁上充當(dāng)導(dǎo)向裝置，這樣可以確保整體在起落時(shí)一般不會(huì)有什么大的晃動(dòng)影響整體平衡。同時(shí)再安裝4個(gè)導(dǎo)輪在立柱的相對(duì)面上又保證了再左右同樣不會(huì)晃動(dòng)。 第3章 起升電機(jī)的選擇 3.1 電機(jī)的選擇 立體倉(cāng)庫(kù)提升系統(tǒng)性能的優(yōu)劣與牽引電機(jī)性能的優(yōu)劣掛鉤。提升系統(tǒng)的許多運(yùn)動(dòng)過(guò)程如制動(dòng)減速、啟動(dòng)加速平穩(wěn)運(yùn)行等等均是牽引電機(jī)來(lái)控制。這樣的性質(zhì)就確定了牽引電機(jī)的性能決定了提升系統(tǒng)的性能。在另一方面上，升降系統(tǒng)中獨(dú)有的平層準(zhǔn)確性與牽引電機(jī)的性能也有關(guān)系。具體表現(xiàn)升降時(shí)的制動(dòng)力矩、制動(dòng)距這些方面。為保證上述系統(tǒng)性能的正常牽引電機(jī)本身就必須有速度可調(diào)的并且能在四個(gè)象限中運(yùn)行的機(jī)械特性。 當(dāng)堆垛機(jī)在倉(cāng)庫(kù)中沿已鋪設(shè)的導(dǎo)軌運(yùn)行存取貨物時(shí)牽引電機(jī)需要進(jìn)行正/反轉(zhuǎn)、起/制動(dòng)等工作狀態(tài)，并且頻繁地進(jìn)行。來(lái)保證貨物在貨架內(nèi)的位置，搬運(yùn)準(zhǔn)確性。由這些要求看來(lái)整體工作環(huán)境中對(duì)電機(jī)的要求是比較高的； 總結(jié)概述重點(diǎn)--牽引電動(dòng)機(jī)應(yīng)該具備有以下特點(diǎn): 1.電機(jī)材質(zhì)過(guò)硬，在頻繁的啟動(dòng)以及制動(dòng)工作后仍能保持較小的磨損； 2.耗電/功率小，即啟動(dòng)時(shí)電流小能使用家用電壓； 3.牽引電機(jī)本身應(yīng)具備一定的調(diào)速特性（即發(fā)電制動(dòng)特性），這樣能保證整個(gè)牽引系統(tǒng)在滿載、空載狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)速度能夠得到有效地控制，保證設(shè)備安全工作； 4.因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)計(jì)的是堆垛機(jī)，故在運(yùn)行過(guò)程中承載重量會(huì)發(fā)生顯著的變化，有時(shí)會(huì)有滿載快速升降的現(xiàn)象。這就要求其具備有比較高的剛度以保證整體框架不會(huì)因此而出現(xiàn)嚴(yán)重變形而影響使用。 5.在保證其他因素的前提下，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)也必須平穩(wěn)這樣則能保證噪音低不會(huì)影響他人，運(yùn)行安全。 普通交流感應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率小并且機(jī)械特性、運(yùn)行效率也都相對(duì)比較高還有轉(zhuǎn)子電阻也比較低。 凡事都是相對(duì)的在擁有以上優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)這類電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)也十分的明顯；例如啟動(dòng)電流一般情況都是額定電流的4-7倍。會(huì)引起極大的安全隱患；同時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也會(huì)相應(yīng)的比較大，正常情況都能達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的4倍。在本次的輪胎立體庫(kù)設(shè)計(jì)中如果選用上文所述電機(jī)做為起升系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)那么起升系統(tǒng)往往會(huì)因?yàn)楣ぷ鬟^(guò)程中快速、頻繁的起止而使啟動(dòng)電流出現(xiàn)紊亂現(xiàn)象。這樣不僅在材質(zhì)上對(duì)整體有較高的要求而且電網(wǎng)電壓也容易因?yàn)槠鸱蠖霈F(xiàn)問(wèn)題。與此同時(shí)電動(dòng)機(jī)快速啟制動(dòng)也會(huì)散發(fā)大量熱量如果散熱不及時(shí)，或者散熱處理有問(wèn)題都會(huì)發(fā)生重大安全隱患，由此可見普通交流電機(jī)在做立體倉(cāng)庫(kù)中不適用做牽引電動(dòng)機(jī)。 普通堆垛機(jī)為了迎合大眾而選用的曳引電機(jī)有四種分別—直流低速/高速電動(dòng)機(jī)/交流單速/雙速電動(dòng)機(jī)。運(yùn)用這幾種電機(jī)成本較低安裝使用方便。其中交流單速電動(dòng)機(jī)一般都會(huì)用于小型貨梯上而直流電機(jī)則用于直流拖動(dòng)系統(tǒng)；為了滿足本次論文中的各項(xiàng)要求可以選用交流雙速電動(dòng)機(jī)做為堆垛機(jī)的曳引電動(dòng)機(jī)。 3.1.1 牽引電機(jī)調(diào)速方法的確定 調(diào)速方式經(jīng)過(guò)上文所述在最初的選定牽引電機(jī)之后我們還必須由實(shí)際情況出發(fā)選擇它的調(diào)速方式。而目前社會(huì)上主流的調(diào)速方式有以下幾種； 調(diào)速系統(tǒng) 交流變極調(diào)速系統(tǒng) 變頻變壓調(diào)頻系統(tǒng) 交流變壓調(diào)速系統(tǒng) 圖3-1調(diào)速系統(tǒng) 對(duì)于交流變極調(diào)速系統(tǒng)而言此系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)有電抗、串聯(lián)電阻啟動(dòng)以及變極減速運(yùn)動(dòng)平層等現(xiàn)象，出現(xiàn)這種狀況時(shí)系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)加速過(guò)大進(jìn)而造成運(yùn)行不平穩(wěn)的危險(xiǎn)因素。解決方式一般為采用可控制硅來(lái)取代啟動(dòng)電阻和制動(dòng)電阻以及電抗器整個(gè)交流變壓調(diào)速系統(tǒng)因此達(dá)到控制起制動(dòng)電流的目的。這樣的方案好處是能夠完美的實(shí)現(xiàn)制動(dòng)速度的閉環(huán)控制并且對(duì)于系統(tǒng)的平層精度也將有極大幅度的提高。而有時(shí)候我們需要平穩(wěn)地改變交流異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。這是需要考慮的方面就是其轉(zhuǎn)速和定子繞組上的交流電源頻率之間的關(guān)系是函數(shù)關(guān)系。所以當(dāng)有需要的時(shí)候我們對(duì)其進(jìn)行整改只需要簡(jiǎn)單地均勻?qū)Χㄗ永@組上的供電頻率進(jìn)行調(diào)整就可以了。 同時(shí)我們也要考慮到另外一個(gè)問(wèn)題就是在本系統(tǒng)上要求維持磁通量恒定且電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速不改變。這樣，在對(duì)電源頻率進(jìn)行調(diào)整的同時(shí)，我們也應(yīng)該對(duì)其供電電壓做出相應(yīng)的調(diào)整。 3.1.2 牽引電機(jī)容量選擇 上文已經(jīng)講述過(guò)堆垛機(jī)中牽引電機(jī)的重要性牽引電機(jī)是提升系統(tǒng)的源動(dòng)力。轉(zhuǎn)矩、輸入功率需要經(jīng)過(guò)牽引系統(tǒng)的提升裝置運(yùn)行。同時(shí)堆垛機(jī)在運(yùn)行時(shí)具體需要多大的牽引功率來(lái)使系統(tǒng)正常運(yùn)作需要根據(jù)提升速度和重量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。由此計(jì)算出的功率就可以做為提升系統(tǒng)的額定計(jì)算功率來(lái)使用，也可以借用此數(shù)據(jù)來(lái)選用合適功率的牽引電機(jī)。 （3-1） 式中——額定載重量，； ——提升速度，； ——機(jī)械效率，； 3.1.3 減速比的計(jì)算 在設(shè)計(jì)中使電機(jī)調(diào)頻最小頻率為20hz，同時(shí)規(guī)定電機(jī)轉(zhuǎn)速n，則有因?yàn)閜為極對(duì)數(shù)，則可以選取p=2的電機(jī)。同時(shí)因?yàn)榍皫讟訁?shù)也可以確定卷筒的線速度v ，以及減速比i，根據(jù)本文上述堆垛機(jī)所需的速度是低速,中速，則有次可以算出最小轉(zhuǎn)速比為： （3-2） （3-3） （3-4） 式中p——極對(duì)數(shù)； v——卷筒線速度； d——卷筒直徑； i——卷筒減速比； 3.1.4 對(duì)于輸出扭矩的計(jì)算 平穩(wěn)上升就是等速起升載荷，這個(gè)階段是輸出扭矩最大階段。則應(yīng)計(jì)算出這個(gè)時(shí)候的扭矩。 (3-5) 式中——額定起重量； ——滑輪組效率； ——滑輪組倍率； ——套筒直徑； 3.2 電機(jī)的選擇 起升裝置需要的電機(jī)的容量為N可以由上文所得數(shù)據(jù)間接得到， 那么電機(jī)的功率可由以下得到： （3-6） 式中——系數(shù)； 由堆垛機(jī)的工作級(jí)別M3可查表得取0.75-0.80現(xiàn)取=0.80。 則根據(jù)計(jì)算所得再進(jìn)行查表就我選用微特品牌電機(jī)做為本次設(shè)計(jì)所用電機(jī)，并且由此確定減速比為50，型號(hào)Y100-200w,以及允許負(fù)載44.0 。 設(shè)備運(yùn)行時(shí)都需要一個(gè)制動(dòng)裝置一次來(lái)確保當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠隨時(shí)、快速有效的解決問(wèn)題。制動(dòng)裝置一般在機(jī)器的運(yùn)動(dòng)速度調(diào)節(jié)或限制機(jī)構(gòu)上進(jìn)行使用。但是本次設(shè)計(jì)中因選用的電動(dòng)機(jī)帶得有制動(dòng)器，所以不再需要再選擇。 3.3 電動(dòng)機(jī)、卷筒的安裝形式選擇 在零部件基本選擇完畢后還要考慮一下安裝問(wèn)題，因?yàn)橛行┝慵叽绮缓显斐芍卮舐闊┻€不如不用。而在選擇時(shí)可以看到聯(lián)軸器的安裝尺寸比較大，會(huì)與安裝位置有誤差。所以這里不選用電動(dòng)機(jī)與卷筒的傳動(dòng)連接以避免們這些問(wèn)題。而是選用相對(duì)安裝校準(zhǔn)比較容易的齒輪傳動(dòng)。 在安裝時(shí)電動(dòng)機(jī)與卷筒的安裝可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)與軸線的方向來(lái)區(qū)分為不同的方式；安裝時(shí)電動(dòng)機(jī)與卷筒的軸線都在同一垂直度方向。電動(dòng)機(jī)與卷筒軸線在同一水平方向； 對(duì)于這兩種安裝方式我做了如下圖所示的示意圖給予比較； 根據(jù)相對(duì)的兩幅圖比較可知以下問(wèn)題； 1.如圖3-2所示可以看出整體框架運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性會(huì)相對(duì)較好，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候齒輪在小車的一側(cè)進(jìn)行行走，這樣的好處是可以降低整體機(jī)構(gòu)的高度，不但可以減少占地而且空間重心低一般情況下不容易振動(dòng)。 2. 如圖3-1所示的機(jī)構(gòu)我們可以看到電動(dòng)機(jī)和卷筒軸線在同一垂直方向，這時(shí)整個(gè)卷筒的整體重量都是由軸承座支撐著，而此時(shí)軸承座又是安裝在如圖顯示尺寸為一個(gè)高度在100mm的支架上，而且支架上還安裝有墊塊，并且要在小車上進(jìn)行二次安裝，這樣整體高度必定會(huì)比較高，高則容時(shí)出現(xiàn)不穩(wěn)定因素稍一運(yùn)作容易產(chǎn)生振動(dòng)，造成系統(tǒng)誤差。 這樣分析之后就基本可以確定：設(shè)計(jì)選擇電動(dòng)機(jī)與卷筒軸線處于同一水平方向的方案； 圖3-1 電動(dòng)機(jī)與卷筒軸線在同一垂直方向 圖3-2 電動(dòng)機(jī)與卷筒的軸線平行安裝方式 如圖卷筒靠近立柱，可以預(yù)知鋼絲繩的垂直方向分力也勢(shì)必會(huì)較大，這樣的壞處是固定滑輪的鐵板受力也會(huì)較大盡而容易導(dǎo)致鐵板一受力較大而彎曲變形。所以選用卷筒遠(yuǎn)離立柱的方式比較合適。 第4章 起升機(jī)構(gòu)零部件的計(jì)算 4.1 鋼絲繩的選擇與計(jì)算 4.1.1 機(jī)構(gòu)工作類型的確定 將機(jī)構(gòu)都是有壽命限制的而按照國(guó)標(biāo)的區(qū)分方法是分為十級(jí)，十級(jí)的區(qū)分方法以及年限壽命在表8-1-1（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》）中均可以查到，總設(shè)計(jì)壽命在手冊(cè)中有明確指出是機(jī)構(gòu)假定的使用年數(shù)內(nèi)機(jī)構(gòu)總共運(yùn)轉(zhuǎn)的總小時(shí)數(shù)。這個(gè)總設(shè)計(jì)壽命作用不是很大因?yàn)樗泻艽蟮木窒扌岳鐢?shù)據(jù)機(jī)構(gòu)零件在設(shè)計(jì)時(shí)僅僅能夠作為一個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，卻不能把它當(dāng)做真正的保用期來(lái)使用。同樣的由上表可以知道此處可選機(jī)構(gòu)利用等級(jí)為T4。 由已知條件得出結(jié)論最大受力為603.07(N)，因?yàn)樗芰ο鄬?duì)而言比較小則該機(jī)構(gòu)是承受輕載荷比較多的一個(gè)小型機(jī)構(gòu)，一般不會(huì)出現(xiàn)大載荷。所以就可以查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的表8.1-3得到結(jié)論機(jī)構(gòu)載荷狀態(tài)為L(zhǎng)1-輕。同時(shí)還可以確定機(jī)構(gòu)工作類型為M3。 4.1.2 最大靜拉力的計(jì)算 鋼絲繩最大靜拉力的計(jì)算：在起升機(jī)構(gòu)中想要快速的計(jì)算出鋼絲繩的最大靜拉力，可以考慮起升載荷在計(jì)算滑輪組效率與承載分支數(shù)后算出鋼絲繩最大工作靜拉力；其中的起升載荷指起升質(zhì)量。起升質(zhì)量包括起取物裝置，在計(jì)算過(guò)程中對(duì)于起升高度小于50米的鋼絲繩質(zhì)量不對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。 工作機(jī)構(gòu)中滑輪組的的倍率系數(shù)的計(jì)算： （4-1） 式中——滑輪組中總共承載繩索分支數(shù)； ——表示繞入卷筒的繩索分支數(shù)； 我們平時(shí)所用的滑輪組都是省力滑輪組，而在這些滑輪組中有兩種滑輪組可以考慮在本次使用①雙聯(lián)滑輪組和②單聯(lián)滑輪組；對(duì)于它們進(jìn)行分析；雙聯(lián)滑輪組在卷筒上纏繞的繩索有兩根，即=1。 本著一切以方便準(zhǔn)確的原則在本堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)中起升選擇倍率可以選擇為=1。 滑輪的阻力系數(shù)的計(jì)算： 滑輪的阻力在運(yùn)作時(shí)必不可少，這樣如何有效的減小阻力的產(chǎn)生。以及如何計(jì)算阻力大小，掌控各部分阻力分布就成了一個(gè)問(wèn)題。阻力系數(shù)在這里包括兩種--即①輪軸阻力②繩索僵性阻力。 1、繩索僵性阻力：這種阻力其實(shí)就是一種變向時(shí)所產(chǎn)生的一些阻力具體表現(xiàn)在鋼絲繩繩索在工作時(shí)經(jīng)由滑輪處進(jìn)去變向由直變彎，喲或者在離開滑輪時(shí)再次變向由彎變直，這兩種變向過(guò)程都要克服繩索的僵性阻力作用會(huì)浪費(fèi)許多功。 2、輪軸阻力：這種阻力是最為簡(jiǎn)單的一種即滑輪在軸上時(shí)，繩索與滑輪軸承的摩擦阻力，即為輪軸阻力。基本是無(wú)可避免，只能經(jīng)理減小。 上述兩種阻力合成后就是該出的總附加阻力我們將以表示，則 (4-2) （4-3） （4-4） 式中——總附加阻力； ——系數(shù)； ——滑輪阻力系數(shù)； 對(duì)于鋼絲繩滑輪來(lái)說(shuō)，當(dāng)滑輪使用滑動(dòng)軸承，一般情況使用阻力系數(shù)；而用滾動(dòng)軸承時(shí)，。 4.1.3 確定最大靜拉力 繩索的最大張力為： （4-5） 式中——取物裝置與起升裝置之和； ——滑輪組倍率； ——滑輪組形式系數(shù)； ——滑輪組效率； 所以根據(jù)查表及上述數(shù)據(jù)所得，=603.37N。 4.1.4 確定鋼絲繩尺寸 鋼絲繩選用一定要選擇合適的直徑這樣既不浪費(fèi)材料又能達(dá)到理想的工作要求。而確定鋼絲繩直徑的方法是據(jù)鋼絲繩的最大工作靜拉力即確定： （4-6） 式中——鋼絲繩最小直徑； ——選擇系數(shù)； ——鋼絲繩最大靜拉力； 計(jì)算時(shí)必定要先選擇系數(shù)C，而它的取值和工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)行級(jí)別有關(guān)，則可以查表選取。而在這里公式中使用的數(shù)值是根據(jù)鋼絲繩充滿系數(shù)，以及折減系數(shù)時(shí)的選擇系數(shù)C值。又或者當(dāng)鋼絲繩的、和與表中不同時(shí)，可根據(jù)工作級(jí)別選取值，并根據(jù)所選擇鋼絲的、和的值按式計(jì)算，然后再按式計(jì)算繩徑。 （4-7） 式中——安全系數(shù)； ——鋼絲繩的捻制折減系數(shù)； ——鋼絲充滿系數(shù)； ——鋼絲的公稱抗拉強(qiáng)度； 由上述的公式可求得，則初步選擇鋼絲繩的直徑為。 4.1.5 校驗(yàn)鋼絲繩直徑 本設(shè)計(jì)初步選取纖維芯鋼絲繩其中結(jié)構(gòu)型式為，公稱抗拉強(qiáng)度取。則=0.0982。 查表公稱直徑為的鋼絲繩的公稱抗拉強(qiáng)度為，最小破斷力的纖維芯鋼絲繩。 選擇鋼絲繩直徑時(shí)我們所選擇的依據(jù)是按鋼絲繩所在的機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別有關(guān)的安全系數(shù)，由此可知鋼絲繩的破斷拉力時(shí)我們還要考慮滿足下式： (4-8) 式中——鋼絲繩最小破斷力； ——安全系數(shù)； ——折減系數(shù)； 選取，選定。由以上計(jì)算結(jié)果的鋼絲繩符合要求； 4.2 滑輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.2.1 滑輪結(jié)構(gòu)和材料的選用 在整體結(jié)構(gòu)中滑輪結(jié)構(gòu)和材料滑輪作用極其重大，它們不僅可以對(duì)整體起到導(dǎo)向和支撐作用，對(duì)于繩索和繩索上傳遞的動(dòng)力方向也能夠進(jìn)行調(diào)整。還有也可以平衡繩索分支拉力。使系統(tǒng)保證平穩(wěn)，在滑輪的選擇上對(duì)于承受載荷較小的小尺寸滑輪我們一般采用制成實(shí)體滑輪的方法，采用鑄造材料為Q235-A或鑄鐵來(lái)進(jìn)行鑄造。而對(duì)于那些承受載荷比較大的滑輪則應(yīng)該選擇其它的優(yōu)質(zhì)材料，如球鐵QT420-10或鑄鋼Z635Mn等材料。在形狀結(jié)構(gòu)上也應(yīng)鑄成帶筋以及輪輻或孔的結(jié)構(gòu)以保證其質(zhì)量承重。當(dāng)使用大型滑輪時(shí)則應(yīng)采用型鋼或鋼板的焊接結(jié)構(gòu)來(lái)保證能承受足夠的載荷。對(duì)以上幾種滑輪進(jìn)行選用時(shí)受力不大的可直接安裝于心軸，當(dāng)受力較大的情況下應(yīng)該將滑輪安裝在滑輪軸承或滾動(dòng)軸承上，對(duì)于兩種軸承后者滾動(dòng)軸承在轉(zhuǎn)速高、載荷大的工況時(shí)一般使用。輪轂長(zhǎng)與輪套直徑比一般為。 4.2.2 滑輪規(guī)格選擇 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，計(jì)算滑輪的最小直徑按照鋼絲繩子中心來(lái)。 （4-9） 式中——鋼絲繩中心計(jì)算滑輪的最小直徑； —— 鋼絲繩直徑； ——機(jī)構(gòu)工作級(jí)別相關(guān)系數(shù)； 可根據(jù)工作系數(shù)查得。由此可得滑輪的最小直徑，選擇可知 ，由此可得滑輪的最小直徑48mm。 查看《機(jī)械工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知繩槽兩側(cè)面夾角為到，一般到，滑輪的內(nèi)圈高度為12.5mm。 根據(jù)上述計(jì)算過(guò)程可知滑輪的受力大小603.07N，滑輪尺寸和槽截面形狀對(duì)于滑輪組鋼絲繩使用壽命和工作的可靠性有很大影響。有這些我們就應(yīng)該要考慮下槽型的問(wèn)題，讓它滿足一些條件這樣的話才能更好的使用。比如：鋼絲繩和槽之間是可以有空隙的，不可能太緊這樣摩擦力會(huì)太大，還會(huì)加速磨損不利于長(zhǎng)久使用，讓鋼絲繩和槽減少接觸。當(dāng)然，鋼絲繩和槽在運(yùn)作時(shí)也一定要有足夠的接觸這樣才能保證足夠的動(dòng)力傳動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)打滑等顯現(xiàn)影響使用； 選擇槽形可以根據(jù)上述情況按《機(jī)械工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》進(jìn)行，根據(jù)已知的就可以得出，并且判斷出滑輪可選用鑄鐵鑄造成，在這些條件下可的得出滑輪受力不大僅為，在這么小的力下滑輪直接安裝于心軸是沒(méi)問(wèn)題的。 可知滑輪繩槽底半徑。并且判斷出鋼絲繩的半徑為時(shí)槽底半徑我們可以選取為值，根據(jù)鋼絲繩直徑d為以及最大允許偏差+7%我們便可確定此標(biāo)準(zhǔn)。 由此也可以得到本設(shè)計(jì)的滑輪繩槽底半徑R=1.7。 4.3 卷筒的計(jì)算 用卷筒一般工廠最常用的都是周邊大齒輪式以及齒輪聯(lián)結(jié)盤式兩種形式，這兩種形式我們根據(jù)它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就可以知道卷筒軸只承受簡(jiǎn)單地彎矩作用，不受扭矩力作用。尤其是后者是目前標(biāo)準(zhǔn)型橋式起重機(jī)典型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)都是為封閉式傳動(dòng)，它的優(yōu)點(diǎn)是分組性好。缺點(diǎn)是檢修時(shí)必需順著軸然后再向外移卷筒，會(huì)比較麻煩。而第一種的周邊大齒輪，一般情況下均為開式傳動(dòng)。 4.3.1 卷筒的技術(shù)條件 在設(shè)計(jì)時(shí)查閱資料發(fā)現(xiàn)卷筒有兩種類型一種是單層卷繞雙聯(lián)卷筒，還有一種是單層卷繞單聯(lián)卷筒，經(jīng)過(guò)分析再本設(shè)計(jì)選用單層卷繞單聯(lián)卷筒做為設(shè)計(jì)所用。查《機(jī)械工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得：卷筒技術(shù)條件根據(jù)《起重機(jī)用鑄造卷筒技術(shù)條件》的規(guī)定；其具體要求如，鑄造卷筒材料，表面質(zhì)量，尺寸公差和表面粗糙度。對(duì)于加工表面上還有許多未標(biāo)注公差尺寸的公差等級(jí)全部按照中的M級(jí)。未注加工表面粗糙度值按中的。 4.3.2 卷筒的尺寸計(jì)算 卷筒的直徑；根據(jù)規(guī)定 ,我們都是按照鋼絲繩中心來(lái)計(jì)算。 （4-10） 式中——鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒的最小直徑； ——與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別相關(guān)系數(shù)； ——鋼絲繩直徑； 根據(jù)查表，則可得卷筒的最小直徑。 由上文知本設(shè)計(jì)的起升高度比較小，工作時(shí)卷入卷筒的鋼絲繩度僅有2米，由實(shí)際情況選擇卷筒的實(shí)際直徑為。繞在卷筒上面的繩索工作長(zhǎng)度l與繩索工作圈數(shù)決定卷筒的長(zhǎng)度，而滑輪組長(zhǎng)度與起升高度和倍率a來(lái)決定，當(dāng)為單滑輪組時(shí)，工作長(zhǎng)度可以利用這個(gè)是式子來(lái)。 (4-11) 式中——卷筒上螺栓槽部分長(zhǎng)； ——最大起升高度； ——卷筒直徑； ——固定鋼絲繩的安全圈數(shù)； ——繩槽的槽距； 堆垛機(jī)=2.0m；由鋼絲繩中算起的卷筒直徑此處；取，現(xiàn)??；可以根據(jù)鋼絲繩直徑查表得。本設(shè)計(jì)選取100mm。 4.3.3 卷筒強(qiáng)度計(jì)算 有了上述的計(jì)算數(shù)據(jù)我們就可以查表來(lái)選擇卷筒的鑄造材料并且在計(jì)算它的強(qiáng)度，來(lái)判斷是否符合實(shí)際要求。由《機(jī)械工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》上卷筒的材料選用規(guī)則一般采用不低HT200鑄鐵，特殊情況下需要使用鑄鋼焊接制造。 在計(jì)算時(shí)可以忽略卷筒的自身重力，這種理想狀況下卷筒在鋼絲繩最大拉力作用下，對(duì)使卷筒卷筒會(huì)產(chǎn)生彎曲、壓、扭應(yīng)力等應(yīng)力。對(duì)這幾種力在進(jìn)行比較可以知道其中壓應(yīng)力是最大的。但是需要注意當(dāng)時(shí)，其中的彎曲和扭應(yīng)力兩種里合成應(yīng)力不超過(guò)10%壓應(yīng)力這個(gè)界限。所以，當(dāng)時(shí)只計(jì)算壓應(yīng)力即可。當(dāng)時(shí)還要考慮彎曲應(yīng)力。本設(shè)計(jì)中，不用考慮彎曲應(yīng)力。卷筒彎矩如下圖所示： 圖4-1卷筒彎矩 當(dāng)時(shí)，只計(jì)算壓應(yīng)力，當(dāng)單層卷繞時(shí)，壓應(yīng)力應(yīng)按下式來(lái)計(jì)算。 （4-12） 式中——單層卷筒應(yīng)壓力； ——鋼絲繩最大拉力； ——卷筒壁厚； ——應(yīng)力減小系數(shù)； 由查表和計(jì)算所得，得知此卷筒適合。 4.4 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 動(dòng)軸工作就必定會(huì)抽到力的作用，對(duì)它的工作狀態(tài)進(jìn)行分析可以知道受到三種負(fù)荷——分別是扭轉(zhuǎn)、彎曲和壓縮這幾種；在這幾種力的作用下傳動(dòng)軸承受靜載荷作用以及承受附加動(dòng)載荷作用。當(dāng)知道受的力之后就可以計(jì)算軸徑。在根據(jù)公式查閱之后，依據(jù)扭矩，也就是在額定工況下傳動(dòng)軸軸傳所遞的平均扭矩產(chǎn)生的扭應(yīng)力!所有的力都應(yīng)該有個(gè)界限對(duì)于扭應(yīng)力來(lái)說(shuō)需要滿足扭應(yīng)力許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，再考慮一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)出來(lái)。 圖4-2軸 上面已經(jīng)說(shuō)過(guò)軸受到彎矩和扭矩的作用，這種情況下對(duì)其進(jìn)行彎扭合成強(qiáng)度校核。而彎扭強(qiáng)度校核包含了正應(yīng)力、切應(yīng)力校核，故不用再單獨(dú)校核。 經(jīng)計(jì)算，由此可知按彎扭合成強(qiáng)度條件校核合適； 4.5 對(duì)于直齒圓柱齒輪的有關(guān)計(jì)算 本節(jié)是對(duì)傳動(dòng)齒輪強(qiáng)度的校核；采用了直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，兩輪大小相同，壓力角為20，齒數(shù)為60，模數(shù)為2，則和相等。下面是校核內(nèi)容： 4.5.1 輪齒的受力分析 查文獻(xiàn)可知此處應(yīng)該忽略摩擦力，法向力沿嚙合線作用于節(jié)點(diǎn)處與過(guò)節(jié)點(diǎn)的圓周切向成角度?？煞纸鉃楹?。 1、力的大小 圓周力，徑向力大小相等，方向相反，法向力。 2、 力的方向 遵從“主反從同”定理，指向軸線，外齒輪背向軸線—內(nèi)齒輪； 4.5.2 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算——防止彎曲疲勞折斷 根據(jù)實(shí)際情況我們可以知道，齒輪的嚙合是嚙合點(diǎn)由齒頂?shù)烬X根不斷變化的一個(gè)過(guò)程，嚙合位置不會(huì)固定。另外在嚙合時(shí)齒輪也是由單對(duì)齒轉(zhuǎn)向雙對(duì)齒的變化過(guò)程；由此變化過(guò)程我們也可以確定齒輪的齒根部分彎曲應(yīng)力也是在不斷變化的。最大彎曲應(yīng)力的最高應(yīng)該產(chǎn)生在單對(duì)齒合區(qū)點(diǎn)。 齒輪材料為40rc，硬度200HBS，根據(jù)計(jì)算和查《機(jī)械設(shè)計(jì)》，查系數(shù)k和相關(guān)系數(shù)計(jì)算所得，彎曲疲勞強(qiáng)度合適。 4.5.3 齒輪的傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算步驟 1、 彎曲強(qiáng)度計(jì)算 2、 計(jì)算接觸強(qiáng)度 3、 齒輪面的設(shè)計(jì) 4、 硬齒面的設(shè)計(jì) 5、 設(shè)計(jì)時(shí)公式的確定 ? 第5章 對(duì)門架及相關(guān)結(jié)構(gòu)的計(jì)算 5.1 立柱撓度的計(jì)算 在設(shè)計(jì)中所有機(jī)構(gòu)都應(yīng)該考慮到立柱在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及靜止?fàn)顟B(tài)下的受力狀況并對(duì)其進(jìn)行校核以保證堆垛機(jī)合理使用能偶符合設(shè)計(jì)要求。立柱必不可免的會(huì)受到力和彎矩扭矩的作用，所以需要立柱的強(qiáng)度進(jìn)行校核來(lái)判斷你設(shè)計(jì)是否合理，把校核分為靜止?fàn)顟B(tài)以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)兩步來(lái)進(jìn)行計(jì)算。 5.1.1 靜止?fàn)顟B(tài)立柱強(qiáng)度的計(jì)算 堆垛機(jī)不使用時(shí)相當(dāng)于是靜止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)堆垛機(jī)載貨臺(tái)上不會(huì)存放貨物，可以考慮到載貨臺(tái)應(yīng)該哦是按照使用要求位于非工作位置，這種情況下整個(gè)立柱受自身重力受力極小，故不對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)下堆垛機(jī)進(jìn)行分析就可以而是只需要簡(jiǎn)單地對(duì)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的受力分析。 5.1.2 在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下對(duì)立柱的有關(guān)計(jì)算 堆垛機(jī)在起升、伸縮、靜止過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)并且因?yàn)榱Φ淖饔命c(diǎn)以及方向有時(shí)的改變，立柱會(huì)隨之改變其受力和扭矩的大小和彎矩的方向，在這種情況下振動(dòng)也會(huì)比較大。而在靜止的情況，立柱本身所受的靜撓度和受力肯定是確定的數(shù)值，只是堆垛機(jī)將會(huì)在行走，起升等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，速度本身不斷改變，因而受到不同的加速度，此時(shí)堆垛機(jī)的受力情況也必將會(huì)產(chǎn)生很大的變化，這些改變都會(huì)對(duì)立柱的撓度產(chǎn)生很大的變化，此時(shí)定位裝置若安裝在立柱及上、下橫梁上，誤差將會(huì)增大，定位精度很難得到保證，容易引起事故而且有些改變是突然發(fā)生的。這樣的話，我們應(yīng)該考慮堆垛機(jī)在提升速度時(shí)加速度與撓度之間的一些變化關(guān)系。在本次的輪胎立體庫(kù)全程設(shè)計(jì)過(guò)程中我們選取的堆垛機(jī)方案是根據(jù)半閉環(huán)來(lái)進(jìn)行速度系統(tǒng)的調(diào)速控制，在這之間每條運(yùn)行曲線我們?nèi)吭趯?shí)際情況下由我們實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)得出的結(jié)果，然后確定所有運(yùn)行曲線的運(yùn)轉(zhuǎn)速度變化都不相同，這樣的話會(huì)使得加速度的變化對(duì)堆垛機(jī)立柱產(chǎn)生不一樣的影響。在剛才敘述的情況中通過(guò)對(duì)立柱撓度分析，可以知道立柱頂端的形變量，以及確定伴隨加速度的改變，立柱的隨之變化。 5.1.3 立柱撓度的計(jì)算分析 我在論文開篇第一章時(shí)敘述提到由于堆垛機(jī)的分類情況有兩種區(qū)分為單/雙立柱；在兩種分類中雙立柱形式形態(tài)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)立柱撓曲變形程度分析；因?yàn)樘燔壍倪B接作用兩立柱使得幾乎一致的，因此本課題只需對(duì)其中一個(gè)立柱進(jìn)行撓度分析以及振動(dòng)分析計(jì)算便可。 因?yàn)檩d貨臺(tái)在最高位置時(shí)的撓度最大，本計(jì)算便以此時(shí)的撓度計(jì)算。堆垛機(jī)立柱的受力分析如下圖 圖5-1立柱受力分析 由疊加法可知，在立柱頂端的撓度f(wàn)為詳細(xì)見圖5-2。 圖5-2立柱撓度分析 根據(jù)公式分析，以上機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)為 表5-1機(jī)構(gòu)坐標(biāo) (kg) 50 5 12 (mm) 345 345 345 以上三種三個(gè)物理量是由堆垛機(jī)的加速度，立柱材料的楊氏彈性模量和立柱橫截面對(duì)中性軸的慣性矩引起的，堆垛機(jī)的加速度可知，根據(jù)材料可知彈性模量，和查閱相關(guān)資料，相關(guān)計(jì)算，可得慣性矩。立柱的高度可知。所以也是這三種物質(zhì)引起的撓度。根據(jù)相關(guān)公式的計(jì)算和查閱相關(guān)資料，選取立柱的撓度合適。 5.2 立柱彎矩剪力的校核 載貨臺(tái)上的立柱受到彎矩作用是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彎矩作用產(chǎn)生效果為使立柱受到明顯的剪力的作用，朵以為防止剪力過(guò)大現(xiàn)在對(duì)彎矩產(chǎn)生的剪力進(jìn)行校核。 1、在門架的連線方向上 (5-1) 由以上可知其受最大彎矩為：=265.422,=0.000000036,276.48MPa 2、 在垂直于貨架方向上 圖5-3剪力分析 根據(jù)公式計(jì)算的由立柱彎矩產(chǎn)生的剪力校核合適。 5.3 對(duì)于運(yùn)行之中立柱的振動(dòng)分析 當(dāng)堆垛機(jī)按下啟動(dòng)按鈕，堆垛機(jī)緩慢加速在達(dá)到最大加速度以前，堆垛機(jī)的加速狀態(tài)是非勻加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的，也正因?yàn)榧铀贍顟B(tài)的不確定在運(yùn)行過(guò)程中，堆垛機(jī)立柱的振動(dòng)的振幅也不停進(jìn)行改變當(dāng)加速度達(dá)到最大，柱端振幅也將達(dá)到最大，對(duì)此時(shí)柱端再進(jìn)行振動(dòng)分析，就可以知道最大振幅。由此來(lái)建立設(shè)計(jì)堆垛機(jī)的振動(dòng)模型，據(jù)此解決振動(dòng)問(wèn)題。 我們可以把堆垛機(jī)看成由無(wú)窮多個(gè)質(zhì)點(diǎn)共同構(gòu)成的彈性系統(tǒng)，而在構(gòu)件的連接處采用彈性阻尼隔震技術(shù)，因?yàn)榍蠼舛嘧杂上到y(tǒng)必然會(huì)有較大的難度。我們把堆垛機(jī)簡(jiǎn)化為理想狀態(tài)下單質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)。 圖5-4點(diǎn)的分析 把堆垛機(jī)立柱簡(jiǎn)化為懸臂梁，懸臂梁的靜撓度在外力的作用下為 圖5-5力的分析 在此時(shí)，懸臂梁起到彈簧的作用，自由端產(chǎn)生的靜變形所需要的力就是梁的彈性系數(shù)k，根據(jù)梁端的振動(dòng)微分方程，得出立柱的振動(dòng)頻率。在梁端載荷P的作用下，懸臂梁自由端的撓度根據(jù)公式計(jì)算，帶入相關(guān)參數(shù)，得出相關(guān)數(shù)據(jù)。 5.4 橫梁撓度的計(jì)算 橫梁所受最大撓度可認(rèn)為是起升裝置重力F所引起的撓度和橫梁自重所引起的之和，即。 圖5-6橫梁撓度分析 當(dāng)起升裝置重力F單獨(dú)作用于橫梁上時(shí)，此時(shí)橫梁所受的撓度可簡(jiǎn)化成上圖，此時(shí)撓曲軸方程為： （5-2） 式中——彈性模量； L——橫梁長(zhǎng)度； 當(dāng)X=0.5時(shí)，有最大撓度值。 圖5-7橫梁撓度 當(dāng)僅考慮橫梁自重時(shí)的撓度曲線方程為： （5-3） 式中——理論重量； 當(dāng)X=0.5時(shí)，撓度有最大值。 由《堆垛起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)》第3.2.1.1條可知要求，根據(jù)相關(guān)的計(jì)算，得出校核合適。 5.5 對(duì)立柱固定螺栓的計(jì)算 螺栓型號(hào)為GB/T 5782 M8×80。對(duì)螺栓的計(jì)算主要進(jìn)行的是拉伸強(qiáng)度校核。由上得F1=588N，m=50Kg，a=0.2。許用拉應(yīng)力為160MPa則螺栓所受最大拉力為F=588+50×0.2=598N共有八個(gè)螺栓聯(lián)結(jié)，直徑為8mm，則 則校核合適。 致 謝 伴隨著畢業(yè)論文的答辯結(jié)束，我在北華航天工業(yè)學(xué)院的大學(xué)生涯也畫上圓滿的句號(hào)。回首往昔，猶如眼前。我這一生最寶貴的時(shí)光在這神圣的校園之中悄然流逝，四年間與這眾多才華橫溢、竭心盡力教導(dǎo)我們的老師一起度過(guò)，實(shí)在是我這一生的榮幸。四年時(shí)間，將我學(xué)習(xí)上和思想上的許多毛病都改正過(guò)來(lái)，并且取得長(zhǎng)足進(jìn)步。這些除自身努力外，皆是在各位老師、同學(xué)的幫助、支持下逐步取得的勝利果實(shí)！ 參考文獻(xiàn) [1] 吉國(guó)宏. 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)設(shè)計(jì)[M].人民鐵道出版社，1979.12 [2] 孔令中.現(xiàn)代物流設(shè)備設(shè)計(jì)與選用[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社，2006.1 [3] 王耀斌 簡(jiǎn)曉春.物流裝卸機(jī)械[M]. 人民交通出版社，2003.10 [4] 劉昌祺 童良.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2004.8 [5] 楊宏 江進(jìn)國(guó).自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)[M].起重運(yùn)輸機(jī)械，2004.6 [6] 周希章 周全. 如何正確選用電動(dòng)機(jī)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2004.1 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