機械畢業(yè)設計-鏈傳動雙向伸出貨叉的結構設計
機械畢業(yè)設計-鏈傳動雙向伸出貨叉的結構設計,機械,畢業(yè)設計,鏈傳動,雙向,伸出,結構設計
山東輕工業(yè)學院2009屆畢業(yè)設計（論文）
鏈傳動雙向伸出貨叉的結構設計
作 者 姓 名 金玉良
專 業(yè) 械設計制造及其自動化
指導教師姓名 范維華
專業(yè)技術職務 高級實驗師
目 錄
摘 要 …………………………………………………………………1
第一章 概述 …………………………………………………3
1.1 物流知識 ……………………………………………………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 常用輸送機構及功能……………………………………………3
1.2 鏈傳動雙向伸出貨叉 …………………………………………5
1.2.1 概述 …………………………………………………………5
1.2.2 鏈傳動雙向伸出貨叉的技術現(xiàn)狀 ……………………………5
1.2.3 鏈傳動雙向伸出貨叉的應用情況 ……………………………6
1.2.4 鏈傳動雙向伸出貨叉的發(fā)展趨勢 ……………………………6
第二章 設計任務書 …………………………………………6
2.1 設計題目 ………………………………………………………6
2.2 設計背景 …………………………………………………………6
2.2.1題目簡述 ………………………………………………………6
2.2.2使用狀況 ………………………………………………………6
2.2.3生產狀況 ………………………………………………………7
2.3 設計參數 ………………………………………………………7
2.4 設計任務 ………………………………………………………7
第三章 鏈傳動雙向伸出貨叉的總體設計方案 ……………7
3.1 鏈傳動雙向伸出貨叉的工作原理 ………………………………7
3.2 中叉?zhèn)鲃臃桨傅脑O計 ……………………………………………8
3.3 上叉?zhèn)鲃臃桨傅脑O計 ……………………………………………9
3.4 鏈輪張緊裝置的設計………………………………………………9
3.5 中叉聯(lián)結板的設計 ………………………………………………11
第四章 電機的選擇與傳動機構的設計計算 ……………12
4.1 電機的選擇………………………………………………………12
4.2 主動鏈輪的設計計算……………………………………………13 4.3 下叉循環(huán)鏈中鏈條末端在中叉兩點的確定……………………14
4.4 中叉鏈輪的設計計算 ……………………………………………15
第五章 傳動軸及軸承的設計計算 ………………………16
5.1 鏈輪軸的設計計算 …………………………………………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 滾輪軸的設計計算………………………………………………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 貨叉的強度計算……………………………………………21
5.4.1 貨叉機構的受力分析……………………………………21
5.4.2 貨叉的強度計算…………………………………………22
第六章 我國企業(yè)物流的現(xiàn)狀及改進策略……………………24第七章 總結 ……………………………………………………27
參考文獻 …………………………………………………………28
致謝 ………………………………………………………………29
3
摘 要
堆垛機貨叉是現(xiàn)代物流裝備的主要取物裝置,一般應用于以標準托盤存取的集裝化單元貨物和貨物體積、質量較大的場合。
現(xiàn)代產業(yè)物流管理中，產品和原材料采用現(xiàn)代化立體倉庫周轉儲運是發(fā)展方向?，F(xiàn)代儲運立體倉庫通常由固定的立體貨架和自動化堆垛機2部分構成，由堆垛機實現(xiàn)物料自動化入庫出庫。而貨叉是有軌巷道堆垛機裝置中重要的存物取貨機構。貨叉下?lián)隙?，是堆垛機的一項非常重要的性能參數，直接關系到堆垛機是否能正常工作。因結構型式、材料及加工熱處理工藝的限制，同等狀況下，目前國內立體堆垛機的貨叉下?lián)隙纫葒獯?0%~30%。改進貨叉結構，合理選材，提高工藝手段，是減少貨叉下?lián)隙?，保證堆垛機工作性能的重要措施。
世界主要工業(yè)國家都把著眼點放在開發(fā)性能可靠的新產品和采用高新技術上，更加注重實用性和安全性。在堆垛機貨叉方面，我們應當看到和世界發(fā)達國家的差距，總結經驗，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，必能設計出結構安全、可靠性能高的堆垛機貨叉，為增強我國綜合國力，為我國填補一分科技空白。
本次設計任務是設計純鏈傳動雙向伸出貨叉機構，要求在現(xiàn)有的基礎上對其性能及效率進行改善，以便在物流產業(yè)發(fā)揮更重要的作用。本次設計的軟件主要有二維軟件CAXA和CAD。并在此基礎上進行了必要的校核計算。
關鍵詞：鏈傳動 雙向伸縮 三層貨叉 直線差動
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：
1.11 物流的定義：
“ 所謂物流，就是把完成品從生產線的終點有效地移動到消費者手里的廣范圍的活動，有時也包括從原材料的供給源到生產線的始點的移動”。美國物流管理協(xié)議會在下這個物流定義的同時還列舉了物流活動的諸種要素。即貨物運輸、倉庫保管、裝卸、工業(yè)包裝、庫存管理、工廠和倉庫選址、訂貨處理、市場預測和客戶服務。
現(xiàn)代物流系統(tǒng)是實施CIMS技術后在全面信息集成和高度自動化環(huán)境下，以用戶的需求為中心以市場反饋的信息為依據快速安排和合理變更生產計劃有效地實施了生產管理與控制強化了生產環(huán)節(jié)的物流管理系統(tǒng)。現(xiàn)代物流系統(tǒng)具有很強的時空性、技術性和經濟性。從整體上講它精簡組織結構，減少縱向管理層次增加橫向的管理范圍，以靈活多變，基于項目的組織結構代替?zhèn)鹘y(tǒng)的階梯式組織結構，并且盡可能縮小中央管理部門的功能，把更多的權限下放到業(yè)務部門。現(xiàn)代物流系統(tǒng)使技術資源、設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市場需求變化的適應能力顯著增強。
1.1.2物流系統(tǒng)的組成：
立體倉庫、各類緩沖站以及從事物料搬運任務的運輸設備是物流系統(tǒng)的三大要素。整個物流系統(tǒng)的開發(fā)就是圍繞它們展開的。物流系統(tǒng)的目標就是高效率、合理化地利用全部儲運機械，對從毛坯采購入廠到成品銷售出廠全過程中的物流進行控制和管理，滿足生產各單元的需求，達到降低生產成本、降低物流故障率、提高生產效率、提高產品質量和優(yōu)化生產的過程。對物流系統(tǒng)的要求是能夠按準確的時間，將準確的物料，以準確的質量，運送到準確的地點。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、成品所構成的工件流；
刀具、夾具所構成的工具流；
貨箱、托盤及輔助設施所構成的配套流。
物料在流動過程中可以停留在加工機床、各類緩沖站以及立體倉庫中，從事物料運輸任務的機構是各種配套搬運設施，整個物流系統(tǒng)在計算機網絡控制下配合生產作業(yè)協(xié)調運行。物流系統(tǒng)主要完成兩種工作：一是將原材料、零件毛坯、工具等運入系統(tǒng)或立體倉庫：二是把原材料、零件毛坯、工具等由系統(tǒng)或倉庫內運出。CIMS集成后的現(xiàn)代物流系統(tǒng)，上述過程可以在計算機控制下自動完成。
1.1.3常用輸送機構及功能：
輸送機構運送的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等儲存物料的方法有平面布置的托盤庫也有儲存量較大的自動化立體倉庫。物料輸送系統(tǒng)的形式和種類比較多對不同的制造車間、工作環(huán)境和生產要求要采用不同的物料輸送方式和輸送裝置。目前比較實用的主要有以下幾種：
輸送系統(tǒng)：輸送系統(tǒng)主要包括鏈式輸送機、輥式輸送機等，采用輸送帶、傳送鏈等形式進行運輸，在CIMS環(huán)境下輸送線系統(tǒng)設有多個全自動工位，采用傳感器、識別碼等控制裝置對物料或送料托盤進行精確到位傳輸，這些傳感器與輸送線一起采用計算機控制組成各種復雜功能的輸送系統(tǒng)。輸送系統(tǒng)使現(xiàn)代企業(yè)的工人綜合勞動強度大大降低，提高工作效率所采用的重要輸送裝置，適用于裝配批量大、工件龐大或細密的零件生產。
工業(yè)機器人：世界上工業(yè)機器人產品雖然逐年增多，但是市場卻是在螺旋式發(fā)展。由于工業(yè)機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，因此，在物料輸送系統(tǒng)中得到了廣泛的應用；但是由于它價格昂貴和搬運重量有限，需要修改編程等創(chuàng)新工作，還不能完全取代運送小車，而常常與小車配套應用。在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中，工業(yè)機器人多用于加工機床的裝料和卸料而運送工作則是用小車來完成。在一些簡單的系統(tǒng)中，運輸路線短，零件重量小，則可用機器人完成大部分的物料搬運任務。工業(yè)機器人自動輸送系統(tǒng)主要由搬運機器人、機器手、工件自動識別系統(tǒng)、自動啟動裝置、自動傳輸裝置組成適合于工件自動搬運的場合尤其是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中的自動化程度較高的流水線、聯(lián)合工業(yè)等場合，極大地提高生產效率和自動化程度。
自動小車：自動小車分為有軌和無軌兩種所謂有軌是指有地面或空間的機械式導向軌道。地面有軌小車結構牢固，承載力大，造價低廉，技術成熟，可靠性好，定位精度高，多采用直線或環(huán)線雙向運行：高架有軌小車（空間導軌）相對于地面有軌小車，車間利用率高，結構緊湊，速度高。有軌小車采用導軌或埋在地下的導線引導小車運行，速度快，機動性能好，?？繙蚀_與加工設備的接合也比較容易有利于把人和輸送裝置的活動范圍分開安全性好但承載能力小。無軌小車即自動導引車(AGV），是一種由計算機控制，能按照一定的程序沿規(guī)定的引導路徑行駛，將貨物送到規(guī)定的地方自動完成運輸任務的運輸工具，并具有停車選擇裝置、安全保護裝置以及各種移載裝置的輸送小車。由于其控制性能好，系統(tǒng)很容易按其需要改變作業(yè)計劃，靈活地調度小車的運行；由于沒有機械軌道可方便地重新布置或擴大預定運行路徑和運行范圍以及增減運行的車輛數量，有極好的柔性，在現(xiàn)代物流運送中得到了廣泛應用。
堆垛機：它是立體倉庫中主要完成輸送搬運作業(yè)的機械，是隨著立體倉庫的應用而發(fā)展起來的專用起重機，通常一個巷道配備一臺堆垛機，有時兩個巷道或多個巷道共同使用一臺堆垛機。堆垛機的縱向丫和垂向Z運行采用變頻調速控制，使各機構高效運行、換速平穩(wěn)，大大提高倉庫的使用可靠性，縮短作業(yè)周期。堆垛機一般分為有軌和無軌兩種。有軌堆垛機是在高層貨架的窄巷道內作業(yè)的起重機可大大提高倉庫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、半自動和全自動三種：按照轉移巷道方法的不同可分為固定式、轉移式和轉移車式三種。
在物料輸送機構中大多應用條碼自動識別技術條碼技術是信息管理系統(tǒng)的一部分。應用條碼的目的主要是為實時而準確地獲取信息，可以極大地加快物資投送，節(jié)省工作時間，提高輸送、搬運效率。物品的信息極多，除了品名、規(guī)格、數量、生產廠名等基本信息外，還可能有生產批號、流水號、生產日期、保質期、發(fā)運地點、到達地點、收貨單位、承運單位、包裝類型、運單號等。條碼自動識別在物料輸送機構中的應用則有很多突出的特點主要特點如下：
認址速度快，效率高。
存儲信息量大，系統(tǒng)自動識別能力強操作準確。
在物料輸送機構中有時不僅需要對整個包裝箱進行識別而且還需要識別包裝箱內的物品。
實際工作中經常不能確定條碼標簽方向和位置可以采用多路器傳遞
1.2 鏈傳動雙向伸出貨叉：
1.2.1 概述：
貨叉一般采用三級直線差動式伸縮貨叉，由上叉、中叉、下叉（固定叉）及起導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。貨叉的動作包括伸叉、微起升（或微下降）、收叉三個動作。貨叉的結構形式采用鏈輪——鏈條方式。下叉安裝在載貨臺上，中叉可在鏈輪鏈條的驅動下，從下叉的中點下左或向右伸出比自身長度一半稍長的長度。上叉由兩根滾子鏈驅動，鏈條的一端固定在下叉或載物臺上，另一端固定在上叉上。貨叉機構的傳動原理是由電動機通過限力矩聯(lián)軸器、減速機、鏈輪和鏈條帶動貨叉?zhèn)鲃渔溳喪股喜婊蛑胁孀魃炜s運動。限力矩聯(lián)軸器可防止貨叉伸出時卡住或遇障礙物而損壞電動機。
1.2.2 鏈傳動雙向伸出貨叉的技術現(xiàn)狀
現(xiàn)代產業(yè)物流管理中, 產品和原材料采用現(xiàn)代化立體倉庫周轉儲運是發(fā)展方向?，F(xiàn)代儲運立體倉庫通常由固定的立體貨架和自動化堆垛機部分組成, 由堆垛機實現(xiàn)物料自動化入庫出庫。堆垛機的主要機械動作有轉運車巷道運輸行走, 貨物周轉箱自動提升下落, 貨叉伸縮向立體貨架存物取貨。其中, 貨叉的自動伸機構設計難度最大, 主要體現(xiàn)在為了盡可能合理利用立體貨架空間, 自動伸縮貨叉機構在滿足剛度要求的前提下, 應盡可能降低自身高度, 結構也不宜復雜龐大。為使貨物在立體貨位上擺放整齊, 穩(wěn)定可靠, 貨叉伸出行程應大于等于物品周轉貨箱的長度。為使堆垛機存物取貨動作靈活可靠, 貨叉伸縮機構應盡可能減小摩擦阻力和機構運動間隙。根據巷道堆垛機的工作空間限制, 為使貨叉結構緊湊, 盡可能降低造價, 伸縮貨叉的原動機應重量輕、體積小,動作行程短, 滿足貨叉雙向伸縮的工作行程要求。
1.2.3 鏈傳動雙向伸出貨叉的應用情況
隨著我國立體倉庫的發(fā)展，堆垛機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 鏈傳動雙向伸出貨叉的發(fā)展趨勢
自動化立體倉庫采用雙伸位堆垛機，庫內貨架可并列安裝，它的使用不僅減少巷道占地，而且還減少了堆垛機臺數，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，同時能夠為用戶節(jié)約可觀的投資。由于雙伸位堆垛機的獨特優(yōu)勢，它已得到迅速推廣，并具有很大的市場空間。
隨著現(xiàn)代工業(yè)生產的發(fā)展，有軌巷道堆垛起重機技術在不斷提高和完善。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先進國家的差距，總結經驗，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。在使用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能力。
第二章 設計任務書
2.1 設計題目：鏈傳動雙向伸出貨叉的結構設計
2.2 設計背景：
2.2.1 題目簡述：
傳動雙向伸出貨叉是現(xiàn)代倉儲物流系統(tǒng)的重要設備之一，是有軌巷道堆垛機的主要工作裝置，其作用是隨載貨臺沿有軌巷道堆垛機立柱軌道上下升降運動，在作業(yè)貨位停準定位，進行叉取作業(yè)。本課題設計的鏈傳動雙向伸出貨叉主要用于教學和研究目的，可廣泛應用于高等學校物流實驗室中，作為物流實驗裝置。近年來，隨著企業(yè)生產與管理的不斷提高，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)提高生產率、降低成本非常重要。
2.2.2 使用情況：
室內工作；動力源為三項交流電380V/220V,電機雙向轉動，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；檢修期為三年大修。
2.2.3 生產狀況：
專業(yè)機械廠制造
2.3 設計參數：
貨叉長度：500mm，
貨叉寬度：300mm，
貨叉伸出長度：550mm，
貨叉負重：100kg
伸叉速度：0.1m/s
2.4 設計任務：
設計鏈傳動雙向伸出貨叉機構，包括動力裝置、傳動裝置、執(zhí)行機構，畫出總體機構簡圖。
選取電機，計算電機所需功率。
設計總體傳動方案
設計主要傳動裝置，完成總體裝配圖（A0）。
設計主要零件，完成零件圖（1.5張A0圖紙）。
編寫設計說明書。
第三章 鏈傳動伸出貨叉的總體設計方案
3.1 鏈傳動雙向伸出貨叉的工作原理
堆垛機貨叉一般3級直線差動機構，這種結構形勢的貨叉由動力驅和上、中、底3叉以及導向部分構成，底叉固定在載貨臺上，中叉在鏈輪鏈條的驅動下，相對于底叉向兩側伸出一定的距離，上叉在安裝于中叉上的增速機構的帶動下相對于中叉向外伸出更長的距離，實現(xiàn)向貨位內存取貨物。
圖下所示為堆垛機3層貨叉直線差動機構。固定貨叉1固定在巷道轉運小車的自動升降平臺上，其上安裝兩個鏈輪和電動機。為了實現(xiàn)上層貨叉的增倍平移，在中間貨叉5兩端設置有兩個可轉動的鏈輪2，這兩個鏈輪相當于滑輪組的兩個動滑輪，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。當中叉5水平移動時，通過鏈輪鏈條傳動，上叉8就以中間貨叉兩倍的速度與行程沿滾輪中心移動方向水平移動。這樣，當中間貨叉相對固定貨叉水平移動1/3的固定貨叉長度行程，而上叉相對中間貨叉水平移動了2/3的固定貨叉長度行程，最終滿足了貨叉伸縮的行程動作要求。
這種3級直線差動機構的特點是上叉相對于中叉伸出的距離為伸出行程的2/3而中叉相對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向接觸長度，保證3層貨叉伸出時的相對剛度要求。同時，三層貨叉相對運動時，采用了滾輪與滾道的純滾動摩擦，最大限度地減小工作摩擦阻力。
圖3.1.1 3層直線差動貨叉機構及工作原理示意圖
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)鲃臃桨傅脑O計
堆垛機貨叉關于中叉的傳動，一般多采用齒輪齒條傳動或鏈輪鏈條傳動，本設計欲采取鏈輪鏈條傳動。鏈傳動的優(yōu)點是無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準確的平均傳動比，傳動效率高；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，鏈傳動的整體尺寸較小，結構較為緊湊；同時，鏈傳動能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。
與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本也低。在遠距離傳動時，其結構比齒輪輕便得多。因此在此傳動中選擇鏈輪鏈條傳動。
但是鏈傳動的主要缺點是：只能實現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動；運轉時不能保持恒定的瞬時傳動比；磨損后易跳齒；工作時有噪聲；不宜用在載荷變化很大、高速和急速反向的傳動中。
在中叉?zhèn)鲃訖C構中，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度，同時考慮到貨叉是雙向伸出的，而中叉移動時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來固定鏈條的末端，從而與下叉的兩個鏈輪形成一個封閉的循環(huán)鏈。這樣在電動機的帶動下，由鏈輪傳動，帶動中叉向左或向右伸出足夠的長度，來完成取貨。由貨叉的伸出行程計算出中叉兩點為下圖所示：
1．下叉 2.中叉 3.鏈輪 4.上叉 5.鏈條
圖3.2.1 貨叉運動簡圖
3.3 上叉?zhèn)鲃臃桨傅脑O計
堆垛機貨叉一般采用直線差動式結構。
在中間貨叉端設置有2個可轉動的鏈輪，這2個鏈輪相當于滑輪組的2個動滑輪，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。齒輪齒條傳動時的速度、行程增倍機構原理相同 當中間貨叉水平移動時，通過鏈輪鏈條傳動，上叉就以中間貨叉2倍的速度與行程沿滾輪中心移動方向水平移動，從而實現(xiàn)三層貨叉的伸縮倍增運動。
3.4 鏈輪張緊裝置的設計
鏈傳動張緊的目的,主要是為了避免在鏈條的松邊垂度過大時產生嚙合不良和鏈條的震動現(xiàn)象,同時也為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角
張緊的方法很多,當中心距可調時,可通過調節(jié)中心距來控制張緊程度;當中心距不可調時,可設置張緊輪,或在鏈條磨損變長后從中去掉一、二個鏈節(jié)，以恢復原來的張緊程度。張緊輪可以是鏈輪，也可以是滾輪。張緊輪的直徑應與小鏈輪的直徑相近。本設計中可通過對鏈輪座的結構設計來調節(jié)鏈輪的位置，即完成鏈條的張緊。鏈輪座的結構圖如下：
圖3.4.1 鏈輪張緊座
3.5 中叉聯(lián)結板的設計：
對于中叉聯(lián)結板，考慮到結構的設計，需要將聯(lián)結板與滾輪通過軸連在一起。但是由于貨叉采用的是直線差動式結構，上、中、下三叉是逐級運動的，并且通過滾輪滑動。當上叉伸到最大長度時，考慮到滾輪的數量必須達到貨叉的平衡。
所以中叉聯(lián)結板上軸孔的位置與數量應充分考慮貨叉的平衡，為了保證貨叉的平衡，應使貨叉在移動的過程中，必須至少有兩個滾輪支撐著叉板。其設計結構圖如下：
圖3.5.1 中叉聯(lián)結板主視圖
圖3.5.2 聯(lián)結板左視圖
第四章 電機的選擇與傳動機構的設計計算
4.1電機的選擇
已知：上層貨叉的速度V=0.1m/s,存取貨物重量G=100kg,貨叉長500mm,伸出550mm.
電機功率計算:
由貨叉常用場合選摩擦系數f為：0.1
故電機的計算功率 P= F * V (4-1-1)
= f * G * V
= 0.1×1000×0.1W
= 10W
由機械設計手冊查得：
滾動軸承選深溝球軸承其傳動效率：0.99
聯(lián)軸器傳動效率：0.99
中叉鏈傳動效率：0.96
上叉鏈傳動效率：0.96
減速器傳動效率：0.96
滾輪傳動效率：0.85
余量系數為1.3
所以總效率η=0.99*0.99*0.99*0.96*0.96*0.96*0.85=0.73
電動機的功率:
P===17.8W (4-1-2)
所以綜合各種因素考慮選用電機參數如下:
型號:YSCJ90-40 ；極數：4；額定功率：0.040KW；電壓：220V；頻率：50Hz；電流：0.35A；起動轉矩294mN*m；輸出轉速1300r/min
4.2 主動鏈輪的設計計算
1.已知條件：傳動功率為P=0.04KW，主動鏈輪轉速n1為11r/min,上叉伸叉速度0.1m/s
設計內容包括：確定鏈條的型號、鏈節(jié)數Lp和排數，鏈輪齒數Z1、Z2以及鏈輪的結構、材料和幾何尺寸，鏈傳動的中心距a、壓軸力Fp、潤滑方式和張緊裝置等。
設計步驟：
（1） 傳動比i=1：1
（2） 計算當量的單排鏈的計算功率Pca
Pca= (4-2-1)
根據已知條件查表得 Ka=1.0 Ka為工況系數；Kz=1.54 Kz為主動鏈輪齒數系數；
所以Pca=*0.04=0.0616KW
（3） 確定鏈條型號和節(jié)距p
鏈條型號根據當量的單排鏈的計算功率Pca和主動鏈輪轉速n1，查表得鏈條的型號為05B，根據型號知節(jié)距p為8mm
（4）鏈輪齒數的確定：
鏈輪直徑d = p/sin(180o/z)； (4-2-2)
根據已知條件知，貨叉上叉伸出速度為0.1m/s 而該貨叉機構采用直線差動式倍增機構，故知中叉的速度應為0.05m/s；故知下叉鏈輪的線速度為0.05m/s；
鏈輪轉速11r/min=0. 367rad/s
所以d==0.043m
由d = p/sin(180o/z)， (4-2-3)
及p=8mm，得z=16.79
選鏈輪齒數z=17
所以鏈輪直徑d==43.5mm
(5)計算鏈節(jié)數和中心距
初定中心距：a0=448mm
按下式計算鏈節(jié)數：Lp0=2++ (4-2-4)
則Lp0=2*++0=119
為了避免使用過渡鏈節(jié)，應將計算出的鏈節(jié)數Lp0圓整為偶數Lp=120。
（6）鏈長度：L=Lp*p=120*8=960 (4-2-5)
（7）計算中心距：ac =
=（120-17）
=412mm
(8)計算鏈速v，確定潤滑方式：平均鏈速按公式v= , (4-2-6)
得：
V=0.025m/s
(9)有效圓周力:Ft==0.32KN (4-2-7)
由此可知主動鏈輪的主要參數：
鏈條型號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-)-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ha：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=p-1.04h2-0.76=34.64mm (4-2-13)
取dg=34mm
齒寬：bf1=0.93b1=0.93*3=2.79mm
齒側倒角ba=0.13p=1mm
齒側半徑r=p=8mm
4.3 下叉循環(huán)鏈中鏈條末端在中叉兩點的確定
設計中要求上叉相對下叉伸叉長度為550mm，而貨叉本身長度為500mm，根據直線差動倍增原理，中叉相對下叉伸出x距離，則上叉伸出2x的距離，如下圖所示：
圖4.3.1 貨叉運動計算圖
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。這樣在中叉移動的過程中，可以達到所需的位置。
4.4 中叉鏈輪的設計計算
已知上叉伸叉速度0.1m/s,電動機的額定功率P=0.04KW，載荷平穩(wěn)，中心線水平布置。
1. 選擇鏈輪齒數：取鏈輪齒數z=17
2. 確定計算功率：
由表查得Ka=1.0，Kz=1.52，單排鏈，則計算功率為
Pca=Ka*Kz*P=1.0*1.52*0.04=0.06KW (4-4-1)
3. 選擇鏈條型號和節(jié)距：
根據Pca=0.06KW及鏈輪轉速查表，可選鏈條型號為05B，鏈條節(jié)距p=8mm
4. 計算鏈節(jié)數和中心距：
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.而鏈條繞鏈輪半個圓周，
由公式d==43mm. (4-4-2)
由這些數據可計算鏈條長度：L=*43/2+2*500-2*45-65-50=862.5mm. (4-4-3)
由鏈節(jié)距P=8mm,可計算鏈節(jié)數：
Lp==862.5/8=107.8節(jié)， (4-4-4)
鏈條節(jié)數圓整為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.而鏈條繞鏈輪半個圓周，由公式d==43mm.
由這些數據可計算鏈條長度：L=*43/2+2*500-2*45-65-50=862.5mm. (4-4-5)
由鏈節(jié)距P=8mm,可計算鏈節(jié)數：
Lp==862.5/8=107.8節(jié)， (4-4-6)
鏈條節(jié)數圓整為108節(jié)。
1. 計算壓軸力Fp
有效圓周力Fe=1000=1000=400N (4-4-7)
鏈輪水平布置時的壓軸系數KFp=1.15,則
壓軸力Fp=KFp*Fe=1.15*400=460N (4-4-8)
中叉鏈輪的參數計算：
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-)-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ha：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=p-1.04h2-0.76=34.64mm (4-4-14)
取dg=34mm
齒寬：bf1=0.93b1=0.93*3=2.79mm
齒側倒角ba=0.13p=1mm
齒側半徑r=p=8mm
第五章 傳動軸及軸承的設計計算
5.1 鏈輪軸的設計計算
5.1.1最小直徑
D ≥ A0= 110 =10.65mm (5-1-1)
A0的值取自《機械設計》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定位軸肩來實現(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實現(xiàn)。軸通常是在變應力條件下工作的，軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產生應力集中，軸的疲勞破壞往往在此處發(fā)生。為了提高軸的疲勞強度，應盡量減少應力集中源和降低應力集中的程度。同時考慮到軸上各零部件的安裝，安裝時為防止軸發(fā)生轉動，在左端開個刀槽，可方進螺絲刀。
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.計算彎矩
AB段：Mmax=9200N.mm,BC段：M=9200N.mm
3.計算扭矩
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.應用第三強度理論校核
有公式,其中=0.3；W=0.1=172.8(d=12mm)
=
= 55.3MPa (5-1-5)
由表查得45鋼的許用彎曲應力
55.3MPa＜60Mpa,故上述軸的設計合理。
圖5.1.2 主動輪軸受力分析及扭矩彎矩圖
5.2 滾輪軸的設計計算
5.2.1 最小直徑
D ≥ A0=110=9.8mm (5-1-6)
A0的值取自《機械設計》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固定.彈性擋圈的固定需要擋圈槽來固定,故需在軸上與滾輪配合處開一個擋圈槽.同時軸通常是在變應力條件下工作的，軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產生應力集中，軸的疲勞破壞往往在此處發(fā)生。為了提高軸的疲勞強度，應盡量減少應力集中源和降低應力集中的程度。考慮到軸上各零部件的安裝，安裝時為防止軸發(fā)生轉動，在左端開個刀槽，可方進螺絲刀。
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） 計算彎矩
AB段Mmax=15N*m=1.5*N*mm BC段M=0
（3） 計算扭矩
T=225N*m=2.25*N*mm (5-2-2)
（4）做彎矩圖與扭矩圖如下
(5) 應用第三強度理論校核
有公式其中=0.3；W=0.1；=1000 (5-2-3)
==58.6MPa
由表查得45鋼的許用彎曲應力
58.6MPa＜60Mpa,故上述軸的設計合理。
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《機械設計》表13－6
6201滾動軸承的基本額定動載荷C=6.82KN
C的取值見《機械設計課程設計手冊》表6－1。
Lh = (5-2-5)
=
=7.1*h
5.4 貨叉的強度計算
圖1為當堆垛機的貨叉上叉運行到最大距離時各叉板的支承結構簡圖, 其中底叉固定在載貨臺上, 中叉運行到貨叉行程的1 /3距離, 此時有2個導向輪支承, 上叉相對于中叉運行貨叉行程的2 /3, 剛好也有2個導向輪支承, 與中叉相連。
5.4.1 貨叉機構的受力分析
在允許的范圍內對計算工況適當簡化, 假設堆垛機在運動過程中立柱不發(fā)生變形, 根據貨叉的支承結構, 作受力分析簡圖如圖2所示。
圖中, a、b、c、d、e、f、g、h、m 和n分別是各支點間的尺寸, 設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 貨叉的強度計算
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E=2.1*Pa
圖5.4.1 貨叉的尺寸圖
1. 固定貨叉
固定貨叉變形計算如下圖所示，已知固定叉斷面矩設I1=467.3,斷面系數Z1=193.9 ，以c點為支點，按力矩的平衡原理，得w 的支反力P =Wl2／b=1 670 N．設a≤x≤l0，當x=a時，其彎矩M最大，M=P1=4175.3N*m.設l3不受彎矩作用，則變形量δ1=-P1ab(a+lo)=-0.14cm
彎曲應力σb==2.15*Pa，因為σb＜5*Pa（許容應力），所以安全。
圖5.4.2 定叉變形計算圖
2. 中間貨叉
已知中間貨叉斷面矩I2=969.5，斷面系數Z2=239.4，由圖（a）可計算中間貨叉受力變形量δ2=-WL2b=-0.07cm，由圖（b），設b段為剛性，C點為固定端，W在中間貨叉上產生的反力為P3和P4，則
P3=）W =1 960 N，P4=（e+d）=1200N
δ3=—［W/（6EI2d）］*［（e+d）-e］=-0.03cm
δ4=-（W/2EI2d）*［（e+d）-e］*（l3-l1）=-0.08cm
圖（b）中，最大彎曲發(fā)生在C點，計算最大彎矩M=P4（c+d）-P3c=7500N*m，σ=M/Z2=3.17*Pa.
總撓度：
δ=δ1+δ2+δ3+δ4=-0.32cm，即總撓度δ=3.2cm.根據經驗和堆垛機標準，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 我國企業(yè)物流的現(xiàn)狀及改進策略
隨著市場競爭的加劇，企業(yè)紛紛在降低物流成本、提高物流服務水平上下功夫。為了以較低的交付成本、更好的物流服務在國內、國際市場中贏得競爭優(yōu)勢，物流戰(zhàn)略越來越成為企業(yè)總體戰(zhàn)略中不可分割的重要組成部分。
? ? 我國企業(yè)物流的運作現(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)還停留在紙筆時代，有些企業(yè)雖然配備了電腦，但還沒有形成系統(tǒng)，更沒有形成網絡，同時在物流運作中也缺乏對EDI、個人電腦、人工智能/專家系統(tǒng)、通信、條形碼和掃描等先進信息技術的應用。
? ? 2.缺乏“第三利潤源”的理念。20世紀六七十年代，發(fā)達國家的企業(yè)大都把競爭焦點放在生產領域，千方百計地降低物質資源消耗，獲取企業(yè)的“第一利潤源泉”，千方百計提高勞動生產率獲取企業(yè)的“第二利潤源泉”。進入20世紀70年代以后，生產企業(yè)把提高經濟效益、增強競爭力的焦點從生產領域開始轉向非生產領域，包括采購、運輸、儲存、包裝、裝卸、流通加工、分銷、售后服務等物資流通活動以及有關的信息活動。但中國企業(yè)缺乏現(xiàn)代物流“第三利潤源”的理念，沒有將物流看成為優(yōu)化生產過程、強化市場經營的關鍵，而將物流活動置于附屬地位，大多數企業(yè)將倉儲、運輸、裝卸搬運、采購、包裝、配送等物流活動分散在不同部門，沒有納入一個部門對物流活動進行系統(tǒng)規(guī)劃和統(tǒng)一運作與管理。
? ? 3.缺乏協(xié)同競爭的理念。在“經濟全球化”、“物流無國界”，市場競爭日益激烈、顧客需求不斷變化的環(huán)境下，發(fā)達國家紛紛實施歸核戰(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、做精，并在全球范圍謀求物流外包或與全球的外部企業(yè)締結戰(zhàn)略聯(lián)盟，以整個供應鏈的整體優(yōu)勢參與國內、國際競爭。我國企業(yè)在快速多變的市場競爭中，單個企業(yè)依靠自己的資源進行自我調整的速度很難趕上市場變化的速度。物流優(yōu)化改進策略
? ? 企業(yè)需要一套系統(tǒng)性的分析現(xiàn)狀、發(fā)現(xiàn)機會的方法。這套方法應包括三個階段的工作：階段一，運輸管理能力評估；階段二，業(yè)務網絡分析和建議；階段三,評估外包的優(yōu)勢。 ? ?
? ? 運輸管理能力評估:本階段主要工作是診斷、評估傳統(tǒng)的運輸功能部門的主要活動和流程，分析評估的范圍包括廠內和廠外物資運輸、作業(yè)安排、運輸路線、回程管理及運輸設備保養(yǎng)維護等各個方面活動。
? ? 對企業(yè)運輸現(xiàn)狀評估的目的是希望通過全面的分析、診斷，發(fā)現(xiàn)能夠通過流程重組、信息技術更新等方法，進而優(yōu)化企業(yè)物資的機會。通常企業(yè)能夠在以下活動中，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化物流、縮減成本的機會：廠內物料的跟蹤和管理、 作業(yè)安排和路線安排的方法和系統(tǒng)、 產品分配和交付、 運輸模式選擇、 跟蹤和客戶服務、 維護保養(yǎng)。
? ? 在企業(yè)中，許多業(yè)務因素對物流也有著決定性的影響作用，因此在診斷評估階段除了針對運輸功能部門進行診斷之外，企業(yè)還需要對這些影響因素進行分析，它們通常包括： 運輸設備采購決策、現(xiàn)有運輸能力、當前的運作情況； 了解、評估現(xiàn)有使用的系統(tǒng)和技術； 評估運輸服務供應商的成本和能力； 分析自有車隊情況（如果企業(yè)配備）； 與世界先進的服務水平和客戶需求進行差距比較、分析； 發(fā)展未來運輸模型和高層次的實施計劃。
? ? 網絡分析和建議:在該階段主要從供應鏈的宏觀角度全面分析企業(yè)的物流現(xiàn)狀，評估分析范圍包括了從原材料到成品的整個流程、供應商的所在地和供應數量、分銷設施情況、客戶所在地等。
? ? 通常，當企業(yè)意識到現(xiàn)有供應鏈表現(xiàn)不盡人意，網絡分析的價值尤為突出。因為進行網絡分析的目標是能夠在企業(yè)內實現(xiàn)： 統(tǒng)一物流和分銷發(fā)展戰(zhàn)略；發(fā)現(xiàn)縮減成本或是提高服務水平機會，成功筑建企業(yè)競爭力； 發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有網絡中產生過多成本的原因； 當訂單履行率降低、庫存周轉率下降時，發(fā)展其他的戰(zhàn)略；發(fā)現(xiàn)通過并購、整合設備，提高工作效率的機會 。
? ? 分析工作在本階段并不是全部，分析的最終目的是提出解決方案?？赡墚a生的建
收藏