畢業(yè)論文終稿-立體倉儲系統(tǒng)穿梭車蝸輪蝸桿舉升系統(tǒng)設計[購買贈送配套CAD圖紙 論文答辯優(yōu)秀]

需 要 CAD 圖 紙 ， Q 咨 詢 414951605 或 1304139763圖 紙 預 覽 請 見 文 檔 前 面 的 插 圖 ， 原 稿 更 清 晰 ， 可 編 輯本科生畢業(yè)設計(論文)題 目: 立體倉儲系統(tǒng)穿梭車蝸輪蝸桿舉升系統(tǒng)設計英文題目:系 :專 業(yè):班 級:學 生:學 號:指導教師 1: 職稱:指導教師 2: 職稱:聲 明本 人 鄭 重 聲 明 ： 所 呈 交 的 論 文 是 本 人 在 指 導 教 師 的 指 導 下 進 行 的 研究 工 作 及 取 得 研 究 結 果 。 論 文 在 引 用 他 人 已 經(jīng) 發(fā) 表 或 撰 寫 的 研 究 成 果 時 ，已 經(jīng) 作 了 明 確 的 標 識 ； 除 此 之 外 ， 論 文 中 不 包 括 其 他 人 已 經(jīng) 發(fā) 表 或 撰 寫的 研 究 成 果 ， 均 為 獨 立 完 成 。 其 它 同 志 對 本 文 所 做 的 任 何 貢 獻 均 已 在 論文 中 做 了 明 確 的 說 明 并 表 達 了 謝 意 。學 生 簽 名 ： _ 年 月 日導 師 1 簽 名 ： _ 年 月 日導 師 2 簽 名 ： _ 年 月 日-1-立體倉儲系統(tǒng)穿梭車蝸輪蝸桿舉升系統(tǒng)設計摘 要自動化立體倉庫具有占地小、容量大、周轉率強、準確率高、自動化程度高、環(huán)境適應能力強等特點，在機械、冶金、煙草、電子、醫(yī)藥等行業(yè)得到廣泛應用，成為現(xiàn)代物流業(yè)倉儲與配送不可缺少的重要組成部分。此情況下，需要一種穿梭車。本 次 論 文 是 針 對 穿 梭 車 蝸 輪 蝸 桿 舉 升 系 統(tǒng) 進 行 設 計 ； 首 先 ， 對 立 體 倉 儲 穿 梭 車 結構 及 現(xiàn) 狀 進 行 了 調(diào) 查 分 析 ； 接 著 ， 在 上 述 分 析 的 基 礎 上 提 出 了 本 次 設 計 的 穿 梭 車 蝸 輪蝸 桿 舉 升 機 構 構 的 總 體 方 案 ， 即 由 直 流 電 機 驅 動 蝸 輪 蝸 桿 減 速 器 ， 蝸 輪 輸 出 軸 端 部 連接 傳 動 螺 母 ， 把 蝸 輪 的 旋 轉 運 動 轉 換 為 直 線 運 動 ； 然 后 ， 對 各 機 構 中 主 要 零 部 件 進 行了 設 計 與 校 核 ， 包 括 電 機 的 選 定 、 蝸 輪 蝸 桿 、 軸 及 軸 上 零 件 的 設 計 校 核 ； 最 后 ， 采 用AutoCAD 制 圖 軟 件 繪 制 了 本 系 統(tǒng) 的 裝 配 圖 及 主 要 零 件 圖 ， 并 采 用 Pro/E 三 維 設 計 軟 件 進行 三 維 造 型 設 計 。關鍵詞：穿梭車，蝸輪蝸桿，舉升，設計-2-Design of the lifting system of the worm and worm gear of the shuttle vehicle in the three-dimensional storage systemAbstractAutomated warehouse is covers an area of small, large capacity, turnover rate, accuracy rate high, high degree of automation, environmental adaptation ability and other characteristics, in machinery, metallurgy, tobacco, electronics, pharmaceutical and other industries get widely used, has become an important part of modern logistics warehousing and distribution can not be missing. In this case, a shuttle is required.This paper is aimed at the shuttle worm lifting system is designed; first, to warehouse shuttle structure and the analysis of the current situation; then, based on the above analysis, put forward the overall scheme of the design of the shuttle car worm lifting mechanism, which is composed of a DC motor driven worm reducer, turbine the end of the output shaft is connected with the transmission nut, convert the turbine rotation into linear motion; then, the main parts of the body in the design and verification, including motor selection, worm, shaft and shaft parts design; finally, draw the assembly drawing of the system and the main parts of the map by AutoCAD mapping software, and 3D modeling using Pro/E 3D design software.Key words: shuttle, worm, lifting, design-3-4-5-1-7-目 錄摘 要 .1Abstract.21 緒 論 .51.1 研 究 背 景 及 意 義 .51.2 穿 梭 車 概 述 .61.3 國 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 .92 總 體 方 案 設 計 .122.1 設 計 要 求 .122.1.1 內(nèi) 容 要 求 .122.1.2 參 數(shù) 要 求 .122.2 方 案 設 計 .122.3 方 案 確 定 與 原 理 分 析 .133 主 要 零 部 件 的 設 計 .143.1 舉 升 電 機 的 選 擇 .143.1.1 電 機 類 型 介 紹 .143.1.2 選 擇 電 動 機 類 型 .153.1.3 電 動 機 功 率 的 選 擇 .163.1.4 電 動 機 轉 速 的 選 擇 .173.2 傳 動 參 數(shù) 計 算 .173.2.1 傳 動 比 的 計 算 .173.2.2 各 軸 的 轉 速 .173.2.3 各 軸 的 輸 入 功 率 .173.2.4 各 軸 的 輸 入 轉 矩 .173.3 蝸 輪 蝸 桿 設 計 .183.3.1 選 擇 蝸 輪 蝸 桿 的 傳 動 類 型 .183.3.2 選 擇 材 料 .183.3.3 按 計 齒 面 接 觸 疲 勞 強 度 計 算 進 行 設 .193.3.4 蝸 桿 與 蝸 輪 的 主 要 參 數(shù) 與 幾 何 尺 寸 .203.3.5 校 核 齒 根 彎 曲 疲 勞 強 度 .213.3.6 驗 算 效 率 .213.3.7 精 度 等 級 公 差 和 表 面 粗 糙 度 的 確 定 .223.3.8 蝸 桿 傳 動 的 熱 平 衡 計 算 .223.4 軸 的 設 計 與 校 核 .223.4.1 輸 入 軸 .22-8-3.4.2 輸 出 軸 .253.5 減 速 器 箱 體 設 計 .283.5.1 箱 體 結 構 設 計 .283.5.2 油 面 位 置 及 箱 座 高 度 的 確 定 .283.5.3 箱 體 結 構 的 工 藝 性 .283.5.5 箱 體 尺 寸 設 計 .294 標 準 件 的 選 用 與 校 核 .314.1 軸 承 的 選 用 與 校 核 .314.2 鍵 的 選 用 與 校 核 .324.3 聯(lián) 軸 器 的 選 用 .334.4 潤 滑 與 密 封 .334.5 連 接 螺 栓 的 選 用 與 校 核 .345 基 于 Pro/E 的 三 維 設 計 .375.1 Pro/E 軟 件 概 述 .375.2 三 維 模 型 設 計 .395.2.1 箱 體 .395.2.2 舉 升 取 物 平 臺 .395.2.3 蝸 輪 蝸 桿 .405.2.4 車 體 .405.3 三 維 裝 配 設 計 .406 加 工 與 制 造 工 藝 .426.1 蝸 桿 加 工 與 制 造 工 藝 .426.1.1 蝸 桿 材 料 的 選 擇 .426.1.2 加 工 定 位 基 面 的 選 擇 .426.1.3 擬 定 工 藝 路 線 .446.1.4 填 寫 工 藝 卡 片 .446.2 蝸 輪 加 工 與 制 造 工 藝 .456.2.1 確 定 毛 坯 .456.2.2 選 擇 定 位 基 準 .456.2.3 制 定 工 藝 路 線 .46結 論 .47參 考 文 獻 .48在 學 取 得 成 果 .49致 謝 .50-9-1 緒 論1.1 研 究 背 景 及 意 義物流自動化系統(tǒng)是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分，是現(xiàn)代物流裝備、計算機及其網(wǎng)絡系統(tǒng)、信息識別和信息管理系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)的有機集成。它以信息化為基礎，以機電一體化為核心，其目的是擴大物流作業(yè)能力、提高勞動生產(chǎn)率、減少物流作業(yè)差錯、獲取更大利潤 10。隨著全球經(jīng)濟的飛速發(fā)展，現(xiàn)代化生產(chǎn)觀念日益受到重視，企業(yè)對生產(chǎn)線運行、物流系統(tǒng)的柔性要求也越來越高。從產(chǎn)品的整個加工過程來看，物料真正處于加工的時間非常短，僅占整個生產(chǎn)周期的 5%一 10%，大部分時間都用于物料存儲、裝載、運輸和待加工狀態(tài),而存儲和運輸占總成本的95%11。因此，對于現(xiàn)代化企業(yè)，降低產(chǎn)品成本的主要途徑之一就是要提高物流系統(tǒng)的性能、縮短非加工時間。作為倉儲業(yè)重要的存儲方式自動化立體倉庫的出現(xiàn)，是倉儲物流業(yè)的一次技術革命。 自動化立體倉庫是物流系統(tǒng)中的一個重要部分，它是集物料搬運和倉儲科學為一體的一門綜合科學技術工程。自動化立體倉庫(AS/RS)作為現(xiàn)代物流系統(tǒng)中的主要組成部分，是一種多層次存放貨物的高架倉庫系統(tǒng)，它一般是由貨架、輸送系統(tǒng)、堆垛機上位調(diào)度管理系統(tǒng)組成。 自動化立體倉庫與傳統(tǒng)倉庫“靜態(tài)存儲”的功能不同，它采用先進的自動化倉儲設備，不僅能使貨物在倉庫內(nèi)按需要自動存取，而且可以與倉庫以外的物流環(huán)節(jié)進行有機的連接，并通過管理系統(tǒng)和自動化倉儲設備使倉庫成為企業(yè)生產(chǎn)物流中的一個重要環(huán)節(jié)。企業(yè)采用控制技術先進的自動化立體倉庫可實現(xiàn)如下目的： （1）科學存儲、提高物料調(diào)節(jié)水平；（2）節(jié)省定量貨物入出庫時間，節(jié)省能源；（3）有效銜接生產(chǎn)和銷售，加快物資周轉，降低成本；（4）方便、快捷顯示庫存信息，為企業(yè)生產(chǎn)決策提供依據(jù)；（5）有效應對突發(fā)事件；（6）提高訂單的響應速度。作為自動化立體倉庫的重要輸送系統(tǒng)自動導引穿梭車（RGV-Rail Guided -10-Vehicle，以下簡稱 RGV） ，在隨著工廠自動化(FA)計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)技術的逐步發(fā)展和柔性制造系統(tǒng)(FMS:F1exible Manufacture System)廣泛應用越來越受到重視并不斷的改進。穿梭車系統(tǒng)是聯(lián)系和調(diào)節(jié)離散型物流系統(tǒng)，使其作業(yè)連續(xù)化的必要的自動化搬運裝卸手段，同時 RGVS 具有能滿足物料搬運作業(yè)的自動化、柔性(即可調(diào)整性) 和準時的要求等特點，所以在我國某些汽車、煙草等行業(yè)得到越來越廣泛的應用 12。但是，由于不同的立體庫對 RGV 的應用要求不同，由此需產(chǎn)生設計出多種不同結構的小車來滿足實際業(yè)務需要，同時由于產(chǎn)品的特性不同，要求與之相適應的設備，所以對不同立體庫設計出不同結構和不同功用的 RGV 對其控制方法的研究是很有必要的。此外，先進的自動化立體倉庫的對于促進傳統(tǒng)觀念的轉變、提高現(xiàn)代化物流意識形成和新型的商品流通產(chǎn)業(yè)等方面均產(chǎn)生了強勁的推動作用。自動化立體倉庫的智能化管理在提高企業(yè)的競爭力和滿足客戶的服務方面己經(jīng)越來越成為一個重要的因素。自動化倉庫系統(tǒng)一般由管理層、監(jiān)控層、執(zhí)行層三部分組成，為了保證整個倉庫的性能指標最優(yōu)，能夠更加有效的工作，就要對它的各個子系統(tǒng)進行調(diào)度，使其能夠協(xié)調(diào)運轉 12。調(diào)度實際上是一類特殊的優(yōu)化問題，是對現(xiàn)有的作業(yè)任務進行排序、并對路徑選擇進行優(yōu)化的問題，通過優(yōu)化的手段來達到減少入出庫的時間和提高效率的目的。一個設計合理的、理念先進的系統(tǒng)對推廣和應用自動化立體倉庫技術具有重要的促進作用。自動化立體倉庫的調(diào)度優(yōu)化對提高出入庫效率、降低物流成本具有重要的現(xiàn)實意義。由于自動化立體倉庫發(fā)展的過程中應用行業(yè)不同，導致倉庫類型的多樣化。同時同類型倉庫因為應用需求不同，也使得物流規(guī)劃的不同。應用表明針對不同產(chǎn)品的特性要求和設備功能特性需要設計出與之相適應的實用、高效和穩(wěn)定的控制方法和調(diào)度系統(tǒng)具有重要意義和實用價值。因此對自動化倉庫穿梭車設計優(yōu)化和調(diào)度算法的研究成為一個重要的課題。1.2 穿 梭 車 概 述穿梭車作為新型的智能的搬運設備，有著一套完整的電氣與機械系統(tǒng)，對于單工位的穿梭車的主要組成部分包括：箱形車體、兩對行走車輪、24V 充電鐵離電池-11-組、電氣控制箱、鏈條傳動機構、舉升杠桿運動機構、行走電機和舉升電機、傳感器以及防撞防滑裝置等。電氣控制箱內(nèi)配有 PLC 控制器及輸入輸出擴展模塊、電機驅動模塊、電源穩(wěn)壓模塊、無線發(fā)射接收模塊以及直流接觸器、繼電器、斷路器、保險絲等低壓電氣控制設備。并根據(jù)實際需要，穿梭車還可以配有條碼識別器，以太網(wǎng)的模塊與網(wǎng)橋、條碼掃描儀等。穿梭車上的傳感器包括在軌檢測開關(只要小車在軌道中才能工作)前、后工位分別配有激光測距傳感器用來識別貨物距離以及實現(xiàn)準確、平穩(wěn)的定位；安全防撞光電傳感器用來識別巷道是否存在障礙物；托盤識別光電傳感器用來實現(xiàn)對托盤的尋找與計數(shù)等功能應用。圖 2.2 顯示了穿梭車上傳感器的安裝位置與結構布局 4。圖 1.3 穿梭車結構示意圖（1）車載控制系統(tǒng)車載控制系統(tǒng)是穿梭車的核心部分，一般由計算機控制系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、操作面板及電機驅動器構成.計算機控制系統(tǒng)可采用 PLC、單片機及工控機等。導航系統(tǒng)根據(jù)導航方式不同可分為電磁導航、磁條導航、激光導航和慣性導航等不同形式.通過導航系統(tǒng)能使穿梭車確定其自身位置，并能沿正確的路徑行走。通訊系統(tǒng)是穿梭車和控制臺之間交換信息和命令的橋梁，由于無線電通訊具有不受障礙物阻擋的特點，一般在控制臺和穿梭車之間采用無線電通訊，而在穿梭車和移載設備之間為了定位精確采用光通訊.操作面板的功能主要是在穿梭車調(diào)試時輸入指令，并顯示有關信息，通過 RS232 接口和計算機相連接。穿梭車上的能源為蓄電池，所以穿梭車的動作執(zhí)行元件一般采用直流電動機、步進電動機和直流伺服電機等。（2）車體系統(tǒng)-12-它包括底盤、車架、殼體和控制器、蓄電池安裝架等，是穿梭車的軀體，具有電動車輛的結構特征。（3）行走系統(tǒng)它一般由驅動輪、從動輪和轉向機構組成.形式有三輪、四輪、六輪及多輪等，三輪結構一般采用前輪轉向和驅動，四輪或六輪一般采用雙輪驅動、差速轉向或獨立轉向方式。（4）移載系統(tǒng)它是用來完成作業(yè)任務的執(zhí)行機構，在不同的任務和場地環(huán)境下，可以選用不同的移載系統(tǒng)，常用的有滾道式、叉車式、機械手式等。（5）安全與輔助系統(tǒng)為了避免穿梭車在系統(tǒng)出故障或有人員經(jīng)過穿梭車工作路線時出現(xiàn)碰撞，穿梭車一般都帶有障礙物探測及避撞、警音、警視、緊急停止等裝置。另外，還有自動充電等輔助裝置。（6）控制臺控制臺可以采用普通的 IBM-PC 機，如條件惡劣時，也可采用工業(yè)控制計算機，控制臺通過計算機網(wǎng)絡接受主控計算機下達的穿梭車輸送任務，通過無線通訊系統(tǒng)實時采集各穿梭車的狀態(tài)信息。根據(jù)需求情況和當前各穿梭車運行情況，將調(diào)度命令傳遞給選定的穿梭車。穿梭車完成一次運輸任務后在待命站等待下次任務。如何高效地、快速地進行多任務和多穿梭車的調(diào)度，以及復雜地形的避碰等一系列問題都需要軟件來完成。由于整個系統(tǒng)中各種智能設備都有各自的屬性，因此用面向對象設計的 C+語言來編程是一個很好的選擇。在編程時要注意的是穿梭車系統(tǒng)的實時性較強，為了加快控制臺和穿梭車之間的無線通訊以及在此基礎上的穿梭車調(diào)度，編程中最好采用多線程的模式，使通訊和調(diào)度等各功能模塊互不影響，加快系統(tǒng)速度。（7）通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng)一方面接受監(jiān)控系統(tǒng)的命令，及時、準確地傳送給其它各相應的子系統(tǒng)，完成監(jiān)控系統(tǒng)所指定的動作：另一方面又接收各子系統(tǒng)的反饋信息，回送給監(jiān)-13-控系統(tǒng)，作為監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)、管理、控制的依據(jù)。由于穿梭車位置不固定，且整個系統(tǒng)中設備較多，控制臺和穿梭車間的通訊最適宜用無線通訊的方式?？刂婆_和各穿梭車就組成了一點對多點的無線局域網(wǎng)，在設計過程中要注意兩個問題：無線電的調(diào)制問題無線電通訊中，信號調(diào)制可以用調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式。在系統(tǒng)的工作環(huán)境中，電磁干擾較嚴重，調(diào)幅方式的信號頻率范圍大，易受干擾，而調(diào)頻信號頻率范圍很窄，很難受干擾，所以應優(yōu)先考慮調(diào)頻方式。而且調(diào)幅方式的波特率比較低，一般都小于 3200Kbit/s，調(diào)頻的波特率可以達到 9600K bit/s 以上。通訊協(xié)議問題 在通訊中，通訊的協(xié)議是一個重要問題。協(xié)議的制定要遵從既簡潔又可靠的原則。簡潔有效的協(xié)議可以減少控制器處理信號的時間，提高系統(tǒng)運行速度。（8）導航系統(tǒng)穿梭車導航系統(tǒng)的功能是保證穿梭車小車沿正確路徑行走，并保證一定行走精度。穿梭車的制導方式按有無導引路線分為三種:一是有固定路線的方式 :二是半固定路線的方式，包括標記跟蹤方式和磁力制導方式;三是無路線方式，包括地面幫助制導方式、用地圖上的路線指令制導方式和在地圖上搜索最短路徑制導方式。1.3 國 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀穿梭車是伴隨著自動化物流系統(tǒng)和自動化倉庫而產(chǎn)生的設備，穿梭車又稱為軌道式自動導引車 RGV，它可以按照監(jiān)控系統(tǒng)下達的指令和預先設計的程序，依照車載傳感器確定的位置信息，沿著固定的行駛路線和停靠位置自動駕駛，RGV 一般裝備有光學式自動導引裝置。能夠沿固定的導引軌道行駛，并具有小車編程與停車選擇裝置、安全保護以及移載功能的運輸小車。裝有激光測距傳感器，可以獨立尋址的無人駕駛自動運輸小車，是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要設備。它是集光、電、計算機為一體的簡易機器人 6。RGV 根據(jù)功能的不同，可分為裝配型 RGV 系統(tǒng)和運輸型 RGV 系統(tǒng)兩大類型，主要用于物料輸送、車間裝配等；根據(jù)運動方式的不同，可分為環(huán)形軌道式和-14-直線往復式。兩種類型的穿梭車都可多車同軌道工作。環(huán)形穿梭車一般采用鋁合金軌道，成本比較高，效率高；直線往復式通常采用鋼軌作為軌道，成本較低，可滿足中型倉庫使用要求。我國在穿梭車應用方面走的是自主研發(fā)設計的道路。自主研發(fā)在實踐應用中較成功的案例有昆明船舶公司在 2001 年研發(fā)設計的雙軌直線型穿梭車，它的主要參數(shù)：行走速度 (100180)m/min,，加速度(0.30.5)m/2s ，輸送速度(1215)m/min，行走定位精度±5mm 7。接著在 2002 年設計出單軌環(huán)行穿梭車，這種穿梭車是單工位單軌環(huán)形的鋁合金軌道，在一定程度上提高了效率。后來根據(jù)需要在 2003 年設計出軌道式直線型雙工位穿梭車，這穿梭車是由車體、橫向輸送裝置、縱向輸送裝置、旋轉機構、舉升機構構、車體行走機構等組成，它的特點是有兩個工位可以同時來輸送，提高了輸送效率。為解決直線雙軌上輸送裝置存在的設備數(shù)量多、控制復雜、故障率高、投資大、使用成本高和效率低等技術難點，太原剛玉物流工程有限公司在 2004 年自主研發(fā)設計出多功能穿梭車，在原有直線型穿梭車的功能上，增加了貨物和托盤的外形檢測裝置，并且還增加了拆盤功能，設計出的拆盤裝置由舉升托板和舉升機構構組成8。leroenPloeg 等人 15設計出一種新型的四輪 AGV，并對其進行系統(tǒng)仿真研究；Francesco Amato 等人 16對立體倉庫中堆躲機和穿梭車的使用進行了優(yōu)化設計；Francesco Amato 和 Francesco Basile 等人 17在對堆躲機和穿梭車進行優(yōu)化的基礎上研究了倉儲系統(tǒng)的最優(yōu)控制；Shin-Ming Guo 和 Tsai-pei Liuli18對單穿梭車和雙穿梭車的自動存取系統(tǒng)進行了性能分析。意人利的歐德公司生產(chǎn)的穿梭車 19是一種由鋰電池驅動的半自動設備，它允許將放置貨物的托盤存儲到駛入式貨架中。將其放置在巷道內(nèi)，它可以非常精確地對托盤進行存儲,重新理貨操作。德國的德馬泰克公司 20設計了一款多層穿梭車。這種多層穿梭車的存儲理念高度活，用于于對貨柜、吸塑盤和料箱的自動化存儲。多層穿梭車可以增強商品揀選和生產(chǎn)訂單之間的聯(lián)系，以顯著提高物流系統(tǒng)的速率、生產(chǎn)量和準確率。德馬泰克專注于簡單的穿梭車系統(tǒng)的設計，提供標準的模塊化組件，使系統(tǒng)能夠靈活的升級-15-和更新，滿足用戶對產(chǎn)品的需求。該多層穿梭車采用先進的控制系統(tǒng),能與其他的存儲和搬運設備相互配合使用。大多數(shù)穿梭車是根據(jù)應用環(huán)境和功能要求設計出的。本文研究的多功能穿梭車就是依據(jù)物流系統(tǒng)規(guī)劃方案、業(yè)務要求和穿梭車輸送能力（小車的載重量）等因素，在滿足倉庫需要的前提下，設計出以托盤為輸送單元的多功能穿梭車作為倉庫的輸送設備，應用表明可以節(jié)約大量的成本和提高倉庫的效率。穿梭車在某些應用方面有很大的優(yōu)勢，如可以十分方便地與其他物流系統(tǒng)實現(xiàn)自動接入/輸出，如出/入庫站臺、各種緩沖站、輸送舉升機構和機器人等，按照計劃進行物料輸送。另外，穿梭車無需人員操作，因速度快、定位精度高而顯著降低了倉庫管理人員的工作量，提高了勞動生產(chǎn)率，同時穿梭車的應用大大提高企業(yè)的生產(chǎn)自動化和智能化，大幅度縮短生產(chǎn)周期使物流系統(tǒng)變得非常簡捷。-16-2 總 體 方 案 設 計2.1 設 計 要 求2.1.1 內(nèi) 容 要 求本課題基于對立體倉儲系統(tǒng)中穿梭車的了解，從而完成立體倉儲系統(tǒng)穿梭車蝸輪蝸桿舉升系統(tǒng)設計，具體內(nèi)容有穿梭車整體機械結構設計，舉升單元機械結構設計，并根據(jù)提出的技術參數(shù)，給出穿梭車的整體設計方案。從而達到穿梭車的控制要求和技術參數(shù)。2.1.2 參 數(shù) 要 求穿梭車參數(shù)托盤（mm）：1200*1000溫度范圍（°C）-10°C+45°C； 0°C-35°C（冷庫）提升高度（mm） 45自由高度（車身高） （mm）： 176小車長度（含防撞塊） （mm）： 1100小車寬度（含車輪導向） （mm）： 950小車自重（kg）： < 240kg額定負荷（kg）： 1500kg空載速度（m/min）：45-60m/min滿載速度(m/min) ：35-50m/min有效工作時間(h)： 8h（冷庫 6h）2.2 方 案 設 計穿梭車舉升機構構總體方案如下：-17-圖 2-1 穿梭車舉升機構構方案簡圖2.3 方 案 確 定 與 原 理 分 析其原理為：穿梭車內(nèi)部裝有舉升機構構，當穿梭車由運行機構運行到貨物下方時，直流電機帶動蝸桿旋轉，蝸桿帶動蝸輪旋轉，蝸輪旋轉帶動蝸輪軸旋轉，二蝸輪軸端部連接有舉升螺母，通過螺旋傳動把蝸輪軸的旋轉運動轉換為直線運動，而舉升螺母通過螺栓固定于取物舉升平臺，由此實現(xiàn)舉升取物平臺帶動貨物升降取貨，把貨物舉起來后再降下隨后隨穿梭車移動送到所需位置。-18-3 主 要 零 部 件 的 設 計3.1 舉 升 電 機 的 選 擇3.1.1 電 機 類 型 介 紹電氣傳動系統(tǒng)由電動機、電源裝置和電氣傳動控制系統(tǒng)三部分組成。經(jīng)常使用的電動機類型可以分為：常用的電動機類型及各類電動機的比較如下：（1）籠型電動機：結構簡單、耐用、可靠、易維護、價格低、特性硬，但起動和調(diào)速性能差，起動時的功率因數(shù)低（0.25 左右） ，一般無調(diào)速要求的機械應廣泛采用。在變頻電源供電的情況下可變頻調(diào)速。變極多速電動機，可分級調(diào)速，但體積大，價格較貴。（2）繞線型電動機：因有滑環(huán)，結構復雜，維修麻煩，價格比較貴。但由于它的起動力矩大，起動時的功率因數(shù)高，且可進行小范圍的速度調(diào)節(jié)，控制設備也簡單，故適用于電網(wǎng)容量小，起動次數(shù)多的機械，如起重機上的機械設備。此外，繞線型電動機也用于需要軟化特性的機械，如帶飛輪的剪斷機等。繞線型電動機的自然機械特性和表達式與籠型機相同。（3）同步電動機：恒轉速輸出，功率因數(shù)可調(diào)，價格貴，一般只在不需要調(diào)速的高電壓、大容量的機械上采用，以改善并提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，如鼓風機、空壓機及水泵等設備。功率因數(shù)高，效率高，因此需要的變頻裝置的容量小。能有效的抑制電樞反應，承受沖-19-擊的能力強和運行穩(wěn)定性高。由于轉子側為直流勵磁，有可能使定子和轉子間的氣隙做大，利于電機制造。此外，大功率異步機還必須面對轉子撓度、軸承精度而引起的定子和轉子間的相擦問題，較小的氣隙對制造或維修都帶來較大困難。同步電動機的轉動慣量小，具有較高的動態(tài)響應和靜態(tài)精度。大容量同步機的定子重量和轉子重量比異步機輕。以同步機的定子重量和轉子重量為 100%，則異步機的定子重量和轉子重量則為 116%和 109%，因此，同步機外形尺寸小。但是，同步機多一套勵磁系統(tǒng)，控制系統(tǒng)復雜，需增設轉子位置檢測環(huán)節(jié)，結構也比異步機復雜。（4）直流電動機： 他激電動機的調(diào)速性能好、范圍寬，適用于各種負載特性的需要，但比交流電動機的價格貴、維護復雜，且需要直流電源，因此，只在技術經(jīng)濟合理的條件下方可使用。串激電動機的的特點是起動力矩大、過載能力強、特性軟，適用于牽引機械上。復激電動機的起動轉矩和過載能力均比并勵電動機大，但調(diào)速范圍小。接成積復激時，適用于起動轉矩大，負載具有強烈變化的設備。因此，電動機的類型選擇，應符合下列規(guī)定（GB50055-93 第 2.2.2 條）：（1）機械對起動、調(diào)速及制動無特殊要求時，應采用籠型電動機，但功率較大且連續(xù)工作的機械，當技術經(jīng)濟上合理時，宜采用同步電動機；（2）符合下列情況之一時，宜采用繞線式電動機：重載起動的機械，選用籠型電動機不能滿足起動要求或加大功率不合理時；調(diào)速范圍不大的機械，且低速運行時間較短時。（3）機械對起動、調(diào)速及制動有特殊要求時，電動機的類型及其調(diào)速方式應根據(jù)技術經(jīng)濟比較確定。在交流電動機不能滿足機械要求的特性時，宜采用直流電動機。交流電源消失后必須工作的應急機組，亦可采用直流電動機。變負載運行的風機和泵類機械，當技術經(jīng)濟上合理時，應采用調(diào)速裝置，并應選用相應類型的電動機。-20-3.1.2 選 擇 電 動 機 類 型電動機是標準部件。因為穿梭車采用蓄電池供電，因此選用直流電機。直流電動機： 他激電動機的調(diào)速性能好、范圍寬，適用于各種負載特性的需要，但比交流電動機的價格貴、維護復雜，且需要直流電源，因此，只在技術經(jīng)濟合理的條件下方可使用。串激電動機的的特點是起動力矩大、過載能力強、特性軟，適用于牽引機械上。復激電動機的起動轉矩和過載能力均比并勵電動機大，但調(diào)速范圍小。接成積復激時，適用于起動轉矩大，負載具有強烈變化的設備。3.1.3 電 動 機 功 率 的 選 擇標準電動機的容量由額定功率表示。所選電動機的額定功率應該等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，則不能保證工作機的正常工作，或使電動機長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；容量過大，則增加成本，并且由于效率和功率因數(shù)低而造成電能浪費。（1）舉升軸的功率 為：P)(41.9503kWTnP取舉升軸扭矩為 T=300N.m，轉速 n=45r/min（2）電動機的輸出功率 為0P)(0kp電動機至舉升軸軸的傳動裝置總效率。聯(lián)軸器傳動效率 ，蝸桿傳動效率 ，滾子軸承傳動效率9.018.0298.03則從電動機到工作機傳送鏈的總效率為： 74.098.09.32321 -21-（3）電動機所需功率為： kWPw91.74.00查機械設計實踐與創(chuàng)新表 19-1 選取電動機額定功率為 2.2kw。3.1.4 電 動 機 轉 速 的 選 擇舉升軸轉速： min/45r蝸輪蝸桿傳動比為： 08蝸所以電動機實際轉速的推薦值為： in/1360rinw符合這一范圍的同步轉速為 750、1000、1500r/min。綜合考慮傳動裝置機構緊湊性和經(jīng)濟性，選用同步轉速 1000r/min 的電機。型號為 Y112M-6，滿載轉速 ，功率 2.2 。min/940rnmkw3.2 傳 動 參 數(shù) 計 算3.2.1 傳 動 比 的 計 算傳動比為：5.20in/89.2045 iriwm 比， 取 渦 輪 蝸 桿 常 用 傳 動3.2.2 各 軸 的 轉 速1 軸 i/9rnm2 軸 ；min/85.4.2012iw3 軸 ；i/3rn3.2.3 各 軸 的 輸 入 功 率1 軸 ；kwPm178.29.0112 軸 ；.3223 軸 ；k6.13-22-3.2.4 各 軸 的 輸 入 轉 矩1 軸 ；mNnPT13.294078.590112 軸 ；.56.223 軸 ；NnPT 7.348.195033將各軸動力參數(shù)整理如下表：軸名 功率 kw/轉矩 mT/轉速 in)/(r傳動比電機軸 2.2 22.35 9401 軸 2.178 22.13 940 12 軸 1.71 356.17 45.85 20.53 軸 1.66 345.76 45.85 13.3 蝸 輪 蝸 桿 設 計3.3.1 選 擇 蝸 輪 蝸 桿 的 傳 動 類 型傳