畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
任務(wù)書
題 目: 半自動橋式碼垛機(jī)旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
院系名稱：機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè)：過程裝備與控制工程
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
起止日期：
地 點(diǎn):
任務(wù)書填寫要求
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在系（教研室）負(fù)責(zé)人審查、學(xué)院（部）領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生。
2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼。
3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及學(xué)院（部）主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫。
4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“學(xué)院（部）”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號。
5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照國標(biāo)GB 7714—87《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性。
6．有關(guān)日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2014年3月15日”或“2014-03-15”。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：
半自動橋式碼垛機(jī)是現(xiàn)代化企業(yè)成品倉庫的主要作業(yè)機(jī)械，是現(xiàn)在廣泛用于糧食、面粉、飼料等行業(yè)成品庫堆包、碼垛的專用設(shè)備。一般碼垛機(jī)由進(jìn)包皮帶機(jī)、行走機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)及下滑皮帶機(jī)組成。本課題針對半自動橋式碼垛機(jī)的旋轉(zhuǎn)升降部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容包括：①旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；②升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；③升降機(jī)構(gòu)電氣設(shè)備選型設(shè)計(jì)。通過以上工作，使學(xué)生掌握半自動橋式碼垛機(jī)的設(shè)計(jì)過程；培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，為今后從事機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
主要論文要求包括：英文文獻(xiàn)翻譯；發(fā)展現(xiàn)狀綜述；橋式碼垛機(jī)下滑皮帶機(jī)機(jī)構(gòu)的建立；撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。在上述幾個方面達(dá)到學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定和要求。 1技術(shù)要求 對橋式碼垛機(jī)的旋轉(zhuǎn)連接部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇連接部分是碼垛機(jī)連接小行車與下滑皮帶機(jī)的中間部分，設(shè)計(jì)依據(jù)30B/min的堆疊速率進(jìn)行，考慮橋式碼垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)與下滑皮帶機(jī)部分的尺寸，并依據(jù)碼垛機(jī)總體規(guī)劃設(shè)定所需設(shè)備進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，進(jìn)而對旋轉(zhuǎn)連接部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后完成整體設(shè)計(jì)。要求所設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)連接部分安全、可靠。運(yùn)行速度平穩(wěn)、可調(diào)。在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，完成關(guān)鍵部件零件圖及裝配圖。 2工作要求 1）查閱相關(guān)資料，完成開題報(bào)告(4000字)； 2）結(jié)合設(shè)計(jì)內(nèi)容，完成外文文獻(xiàn)翻譯（3000漢字）； 3) 完成論文撰寫工作（15000漢字以上，不含計(jì)算公式和圖表），并附400字左右 的中、英文摘要； 4）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)； 5）修改、整理論文，參加畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
3．對本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕：
1. 收集有關(guān)橋式碼垛機(jī)方面的資料； 2. 掌握橋式碼垛機(jī)工作的主要原理，同時結(jié)合設(shè)計(jì)內(nèi)容，熟練使用熟練使用AutoCAD設(shè)計(jì)軟件；3. 設(shè)計(jì)繪制完成橋式碼垛機(jī)旋轉(zhuǎn)連接部分關(guān)鍵部件的裝配圖和主要零件圖，圖紙總量不少于4張0號圖紙，要求全部采用計(jì)算機(jī)繪圖； 4. 要求撰寫文件：調(diào)研報(bào)告，開題報(bào)告（應(yīng)按表格的內(nèi)容填寫），畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書不能少于5000字（不含計(jì)算公式和圖表）。
4．主要參考文獻(xiàn)：
[1] 竇履豫, 劉廣德.面粉堆碼發(fā)展的回顧與展望[J] .糧食加工, 2007, 32(3):49 -51. [2] 劉廣德.懸掛式碼垛機(jī)設(shè)計(jì)說明[Z].2006. [3] 李曉剛,劉晉浩. 碼垛機(jī)器人的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀、問題及對策[J]. 包裝工程. 2011(03) [4] 王海良,韓獻(xiàn)生,姚衛(wèi)平. 全自動包裝及機(jī)器人碼垛機(jī)在飼料加工企業(yè)的應(yīng)用趨勢[J]. 飼料工業(yè). 2010(19) [5] 時盛志,魏毅立,韓素賢. 包裝碼垛自動生產(chǎn)線的應(yīng)用研究[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2009(22) [6] 韓德生. ZML1400型全自動碼垛機(jī)的應(yīng)用[J]. 純堿工業(yè). 2008(01) [7] 黃泳波. 碼垛機(jī)吊臂連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械. 2008(03) [8] 許曉暉,楊桂云. 新型橋式碼垛機(jī)的研制[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械. 2006(08) [9] 李春明. 變頻器在碼垛機(jī)中的應(yīng)用[J]. 變頻器世界. 2005(07) [10] 張秀云,閻洪水. 全自動包裝機(jī)及碼垛機(jī)在純堿行業(yè)的應(yīng)用[J]. 純堿工業(yè). 2003(04) [11] 胡洪國,高建華,楊汝清. 碼垛技術(shù)綜述[J]. 組合機(jī)床與自動化加工技術(shù). 2000(06)
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5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
起始：2016年03月01日
截止：2016年03月20日
實(shí)習(xí)調(diào)研，收集資料階段；
起始：2016年03月20日
截止：2016年04月01日
方案論證，英文翻譯；
起始：2016年04月01日
截止：2016年04月30日
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，圖紙繪制階段；
起始：2016年04月30日
截止：2016年05月20日
撰寫說明書階段；
起始：2016年05月20日
截止：2016年05月30日
答辯準(zhǔn)備階段
所在系（教研室）審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
院（部）學(xué)術(shù)委員會意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
m
機(jī)電工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)題目: 橋式碼垛機(jī)升降與旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
學(xué) 號：
專業(yè)班級：
指導(dǎo)教師：
年 05 月 29 日
27
目 錄
摘要....................................................................................................................................2
Abstract...............................................................................................................................3
第一章 緒論....................................................................................................................4
1.1 選題的背景及其意義.........................................................................................4
1.2 碼垛機(jī)的簡介.....................................................................................................4
1.3 國內(nèi)外碼垛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀..................................................................................4
第二章 橋式碼垛機(jī)升降與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).....................................................7
2.1 橋式碼垛機(jī)升降與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動方式的選擇....................................................7
2.2 橋式碼垛機(jī)升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算.....................................................................7
2.2.1 定機(jī)構(gòu)的工作級別............................................................................................7
2.2.2 計(jì)算鋼絲繩的最大靜拉力并選擇鋼絲繩的種類............................................8
2.2.3 確定最小的卷撓直徑........................................................................................9
2.2.4 選擇電動機(jī)并驗(yàn)算制動力矩............................................................................9
2.2.5 計(jì)算機(jī)構(gòu)的傳動比并選擇適當(dāng)?shù)臏p速器......................................................10
2.2.6 聯(lián)軸器的選擇..................................................................................................10
第三章 卷筒的設(shè)計(jì)與計(jì)算............................................................................................11
3.1卷筒部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算......................................................................................11
3.2卷筒心軸的計(jì)算...................................................................................................11
3.3選擇軸承...............................................................................................................13
3.4齒輪連接盤的計(jì)算...............................................................................................16
設(shè)計(jì)總結(jié)..........................................................................................................................19
致謝..................................................................................................................................20
參考文獻(xiàn)..........................................................................................................................21
摘 要
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械在現(xiàn)代生活中充當(dāng)著越來越重要的作用，一方面是因?yàn)闄C(jī)械行業(yè)的飛速發(fā)展，另一方面是因?yàn)樯鐣C(jī)械的大量需求，在機(jī)械漫長的發(fā)展軌跡中，新機(jī)械的發(fā)明起著不可替代的作用。與此同時,那些一直被使用的機(jī)械更是起到了舉足輕重的作用，一個重要的例子，比如橋式碼垛機(jī)。橋式碼垛機(jī)和大部分的機(jī)械一樣，有著漫長的發(fā)展歷史，都是從一開始的簡單再慢慢的發(fā)展成為復(fù)雜的機(jī)器，從以前的單一結(jié)構(gòu)發(fā)展成為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，從單一的作用演變?yōu)槎喾N作用。并且操作的方式也發(fā)生了比較明顯的變化，由以前的人工操作變成了現(xiàn)在的電腦控制。本次設(shè)計(jì)主要介紹的是傳統(tǒng)的橋式碼垛機(jī)的過去、現(xiàn)在以及未來的發(fā)展。
關(guān)鍵詞:橋式碼垛機(jī)、卷筒、定滑輪、卷筒軸
Abstract
With the rapid development of science and technology，mechanical plays more and more significant impact in contemporary life.For one thing， because of the rapid development of machinery industry，on the other hand is because the social demand for machinery，In mechanical long trajectory，the new mechanical invention plays an irreplaceable role.At the same time，those who have been used machinery has played a pivotal role，an important example，such as bridge type stacker crane.Bridge type stacker crane，like most of the machinery，has a long history，All started with a simple again slowly developed into a complex machine，from the previous single structure become complex structure，developed into a multifunctional from the previous single function.At the same time，the operation mode has obvious changes have taken place，by the previous manual operation into the present computer control.This design is mainly introduced the traditional bridge type stacker crane， past、present and future development.
Key words:Bridge type stacker crane; drum;crown block;drum shaft
第1章 緒論
1.1選題的背景及其意義
由于社會生產(chǎn)力快速的發(fā)展，產(chǎn)品規(guī)模越來越大以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，在一定程度上要求作為工廠物資儲存室的物資倉庫需要適當(dāng)?shù)母慕ɑ驍U(kuò)建。但是由于國家的土地有限，所以現(xiàn)有的工業(yè)企業(yè)所占的土地也是有限的,因此倉庫用地已經(jīng)不能再加大了，所以只能充分合理的利用倉庫，充分利用已有的庫區(qū)面積，同時向其他方向延伸，充分利用庫區(qū)空間。于是人們開始研究如何建成多層庫房。從目前我國的發(fā)展趨勢來看,多層庫房有著光明的發(fā)展前景。與此同時由于企業(yè)的生產(chǎn)與管理一直得到不斷改善與提高,越來越多的企業(yè)明白了物流系統(tǒng)的提高與改善對他們非常重要。
隨著自動化立體倉庫的建立，物流系統(tǒng)更加合理，它把空間充分的、合理的利用了起來,對降低生產(chǎn)成本、加快物流的速度、提高生產(chǎn)率都有著至關(guān)重要的意義，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)電、食品、材料、化工等諸多領(lǐng)域。
1.2碼垛機(jī)的簡介
我國的現(xiàn)代物流主要是由自動化立體倉庫構(gòu)成的，在20世紀(jì)70年代初期,碼垛機(jī)的立體倉庫第一次出現(xiàn)在了國內(nèi)，從此我國的自動化立體倉庫進(jìn)入了一個發(fā)展的黃金期。自動化立體倉庫中主要的核心設(shè)備是碼垛機(jī)，它是伴隨著自動化立體倉庫的出現(xiàn)而出現(xiàn)的，它是倉庫中物料搬運(yùn)時使用最廣泛的設(shè)備,同時也是物流倉儲系統(tǒng)最重要的設(shè)備,
早期的碼垛機(jī)結(jié)構(gòu)相對簡單，就是把把一個門架懸掛在橋式起重機(jī)的起重小車上，習(xí)慣上稱為橋式碼垛機(jī)，1962年的時候巷道碼垛機(jī)廣泛的出現(xiàn)在了美國，并且隨著立體倉庫的建立，巷道碼垛機(jī)慢慢取代了橋式碼垛機(jī)。從1970年開始日本生產(chǎn)的碼垛機(jī)的安裝高度達(dá)到了25米。隨著電腦技術(shù)和自動化立體倉庫的發(fā)展,碼垛機(jī)已經(jīng)應(yīng)用到大量的領(lǐng)域,性能不斷的得到強(qiáng)化,高度也一直在變高。1972年時,已經(jīng)出現(xiàn)了高度為40米的碼垛機(jī)。碼垛機(jī)的運(yùn)行速度也一直在提高,目前碼垛機(jī)水平運(yùn)行速度已經(jīng)高達(dá)220m/min,同時碼垛機(jī)的升降速度和貨叉伸縮速度也在不斷提高。
1.3國內(nèi)外橋式碼垛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國的運(yùn)輸機(jī)械發(fā)展起步于20世紀(jì)40年代末，從改革開放前少數(shù)幾種水平落后的單機(jī)起，到70年代，運(yùn)輸機(jī)械取得了長足的進(jìn)步，運(yùn)輸機(jī)械發(fā)展到了一個新的階段,結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，種類更加齊全，出現(xiàn)了大量專業(yè)的運(yùn)輸機(jī)械生產(chǎn)企業(yè),形成了一批專業(yè)化生產(chǎn)的骨干企業(yè)。大量科研院所開始著手研究運(yùn)輸機(jī)械,許多學(xué)校也設(shè)立了運(yùn)輸專業(yè)，培養(yǎng)運(yùn)輸專業(yè)方面的人才，在全國范圍內(nèi)成立了運(yùn)輸協(xié)會，在報(bào)紙上發(fā)表了各種專業(yè)的論文，運(yùn)輸行業(yè)部門開始慢慢形成，這也是原機(jī)械工業(yè)部管理的14個大行業(yè)之一。到20世紀(jì)末時,種類也越來越多，產(chǎn)品的質(zhì)量不斷提高，外觀越來越好看，機(jī)器的性能也更完善，技術(shù)也得到了明顯的提高，我國與先進(jìn)國家的差距進(jìn)一步縮小。
目前,我國經(jīng)過60多年來的不斷努力，新產(chǎn)品、新材料、新工藝不斷的出現(xiàn),我國在研究輸送機(jī)械方面也取得了很大的進(jìn)步。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的日趨完善，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以使輸送機(jī)的整機(jī)布置更加簡便與完美，基本零件更加緊湊耐用。因?yàn)樽钥丶夹g(shù)與數(shù)顯技術(shù)的快速發(fā)展,所以大大改善了運(yùn)輸機(jī)的控制和安全保護(hù)裝置，使工作的安全性和可靠性大大提高。
碼垛機(jī)作為運(yùn)輸機(jī)中重要的一種。主要的種類有懸掛式碼垛機(jī)、碼垛機(jī)器人、橋式碼垛機(jī)等。
(1)懸掛式碼垛機(jī)是自動地將貨物運(yùn)送到一開始預(yù)定的位置,然后再進(jìn)行人工操作，將貨物包裝好。在貨物被運(yùn)送到工作中，雖然輸送帶和碼垛機(jī)可以自動堆碼，但是必須要有人工進(jìn)行操作。但其突破了沿用多年的半自動碼垛機(jī)須有3條輸運(yùn)帶的傳統(tǒng),得到了非常好的結(jié)果。該機(jī)僅設(shè)有兩條輸運(yùn)帶，懸掛式碼垛機(jī)與傳統(tǒng)的碼垛機(jī)有著許多的不同,構(gòu)造簡單明了、成本低、資源消耗小、維修費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),特別適合應(yīng)用于跨度小的倉庫。
(2)碼垛機(jī)器人是為了減少人工工作量并且提高碼垛工作效率而研制的，專用的"碼垛機(jī)器人"和碼垛機(jī)配合工作,從而把貨物進(jìn)行自動化的堆碼。開始設(shè)計(jì)的碼垛機(jī)器人只有搬運(yùn)、旋轉(zhuǎn)、移動和提升貨物的功能，因此這種固定式機(jī)器人構(gòu)造非常簡單。目前許多國家的搬運(yùn)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)日臻完善，有許多的技術(shù)和方法可以向他們學(xué)習(xí)。
機(jī)器人碼垛機(jī)是用機(jī)器搬運(yùn)替代人工搬運(yùn)，設(shè)備由先進(jìn)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。機(jī)器人碼垛機(jī)只需要在設(shè)定的位置抓起和擺放就行了，計(jì)算機(jī)里的程序控制著兩點(diǎn)之間的軌道，兩點(diǎn)之間做往復(fù)的來回運(yùn)動，可以準(zhǔn)確定位。機(jī)器人碼垛機(jī)不但可以立刻把公司的生產(chǎn)效率和產(chǎn)量提高上來，同時能夠把人工搬運(yùn)所帶來的誤差降到最低，機(jī)器人碼垛機(jī)可以隨時隨地長時間的作業(yè),，率也非常的高，可以降低工人的勞動強(qiáng)度，從而節(jié)省加工成本，達(dá)到低成本高產(chǎn)出的目的。機(jī)器人碼垛機(jī)廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。
（3）橋式半自動碼垛機(jī)是現(xiàn)代化企業(yè)成品倉庫的主要作業(yè)機(jī)械，廣泛應(yīng)用于大米、小麥、玉米、飼料、食鹽、肥料、鋼材等行業(yè)成品庫堆包碼垛之用，橋式碼垛機(jī)優(yōu)點(diǎn)非常明顯，比如操作簡單、運(yùn)行平穩(wěn)、效率極高、能夠降低加工生產(chǎn)成本，橋式碼垛機(jī)又可分為天軌式橋式碼垛機(jī)和地軌式橋式碼垛機(jī)。
天軌式橋式碼垛機(jī)主要是依靠大車及主皮帶機(jī)上的攔包機(jī)來回運(yùn)動，橫輸送橋橫向移動，并且固定攔包機(jī)的隨行走小車跟橫輸送橋一樣，輸送橋把貨物送到指定的地點(diǎn)，這是由于斜輸送橋的角度變化。
地軌式橋式碼垛機(jī)是由撿拾小車、上下斜輸送橋、斜橋支架、行走體、立柱、橫輸送橋、攔包機(jī)轉(zhuǎn)彎機(jī)、橫輸送橋提升動力總成、操作平臺及電器系統(tǒng)等組成。其工作原理是貨物由撿拾小車，經(jīng)上下斜輸送橋，再由攔包機(jī)轉(zhuǎn)彎機(jī)輸送到橫輸送橋上,最后由攔包小車使其到達(dá)預(yù)定位置。半自動地軌式碼垛機(jī)需由人工最后將貨物碼好。該垛機(jī)適應(yīng)10-30m跨度碼垛25-50kg的袋裝物品。
縱觀世界各國碼垛機(jī)的發(fā)展的現(xiàn)狀,對今后的動向,可歸納如下:
(1)注重"三化"標(biāo)準(zhǔn)，使我國的碼垛機(jī)慢慢達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)。"三化"主要是指碼垛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。對大部分國家而言，產(chǎn)品的"三化"工作必須格外注重，而且必須采用國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)。有部分國家為了促進(jìn)商品的國際間交流，更是直接采用國際標(biāo)準(zhǔn)而廢除了本國標(biāo)準(zhǔn)。
（2）如果機(jī)械產(chǎn)品要想不斷進(jìn)步、完善，就必須要完成機(jī)電一體化。在當(dāng)代，機(jī)電一體化標(biāo)志著產(chǎn)品的進(jìn)步與完善。把計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在碼垛機(jī)上，不僅可以提高機(jī)械性能，保證安全性,而且可以實(shí)現(xiàn)無人自動操作的目標(biāo)。
(3)在人機(jī)工程學(xué)上的應(yīng)用，碼垛機(jī)一般工作的環(huán)境比較差，為了保證工作人員充沛體力和工作的效率，降低工人的工作強(qiáng)度。從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā)可以設(shè)計(jì)部分裝置用來減少振動和降低噪音，以減少加工成本并且進(jìn)行最合理的投資。
第2章 橋式碼垛機(jī)升降與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1橋式碼垛機(jī)升降與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動方式的選擇
橋式碼垛機(jī)的升降與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是使載貨臺垂直運(yùn)動的機(jī)構(gòu),主要的零件有電動機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、卷筒、動滑輪、鋼絲繩等，電動機(jī)提供動力，通過聯(lián)軸器連接減速器帶動鋼絲繩從而使載貨臺升降，鋼絲繩的優(yōu)點(diǎn)是自重量輕，使用安全,工作噪音小，易于維修和保養(yǎng)。
在碼垛機(jī)的工作環(huán)境下，為了使升降機(jī)構(gòu)充分發(fā)揮出其優(yōu)點(diǎn)，電動機(jī)選用的是帶制動器的電動機(jī)。這種電動機(jī)在工作時，轉(zhuǎn)子在磁拉力的作用下會產(chǎn)生一部分的軸向位移，同時打開尾部的制動器。只要一斷電，磁拉力也馬上消失，這時制動器又重新上閘，使電動機(jī)立刻停止運(yùn)行。升降機(jī)構(gòu)的位置位于碼垛機(jī)的下部。
減速器可以選用JZQ型減速器，它是一類特別適合起重機(jī)的低硬度齒面的減速器,制造過程相對簡單,供貨充足。卷筒為與減速器配合的自制卷筒，通過齒輪連接盤與減速器的低速軸齒輪軸端相連。這種卷筒的特征是卷筒軸不受轉(zhuǎn)矩作用，只受到彎矩作用,封閉式傳動，不容易受到外界環(huán)境的影響。
2.2橋式碼垛機(jī)升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
起重量 M=300kg， 升降速度 v=0.5m/s， 接電持續(xù)率 JC=25%， 升降高度 H=8m
2.2.1 定機(jī)構(gòu)的工作級別
碼垛機(jī)工作級別根據(jù)碼垛機(jī)使用條件的兩個重要數(shù)據(jù)——載荷狀態(tài)和利用等
級來劃分，是碼垛機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù)，現(xiàn)在根據(jù)碼垛機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況選定三個參數(shù)如
下：利用等級T4，載荷情況L2，工作級別M4。
2.2.2 計(jì)算鋼絲繩的最大靜拉力并選擇鋼絲繩的種類
該機(jī)構(gòu)采用單聯(lián)滑輪組，此時 ：m=n
m——滑輪組倍率
n——懸掛物品撓性件分支數(shù)
升降機(jī)構(gòu)以省力鋼絲繩滑輪組作為執(zhí)行構(gòu)件，選取懸掛物品撓性件分支數(shù)n
為2，滑輪組倍率m為2。
鋼絲繩承受的最大靜拉力為：
Smax=Q÷qaη=300×9.81÷（2×1×0.98)=1502N
Q——升降載荷（N）, Q=Mg, g=9.81m/(s×s)
M——升降重量（㎏）
qa——滑輪組分支數(shù)
q——滑輪組倍率
a——滑輪組鋼絲繩卷入卷筒的根數(shù)
η——機(jī)構(gòu)總效率，取為0.98
這個機(jī)構(gòu)中q=2，a=1
根據(jù)承受的最大靜拉力選擇6×7型的鋼絲繩，鋼絲繩的強(qiáng)度極限
σt=1570Mpa， 取選擇系數(shù)C=0.099
鋼絲繩直徑??
取鋼絲繩直徑d=6mm
鋼絲繩的最小破斷拉力F=8.34KN（纖維芯鋼絲繩）
鋼絲繩的安全系數(shù)為n=1000F÷Smax=1000×8.34÷1502=5.55≥4.5
2.2.3 確定最小的卷撓直徑
取彎曲頻率系數(shù)n2=1，卷筒的工作級別系數(shù)n1=16，滑輪的工作級別
系數(shù)n1=18，卷筒的最小直徑：
滑輪的最小直徑：
設(shè)計(jì)采用的是齒輪連接盤式的單層卷繞單聯(lián)卷筒，取以繩槽底測量的卷筒
直徑：Dd=140mm，則以鋼絲繩圈中心測量的卷筒直徑為146mm
卷筒為標(biāo)準(zhǔn)槽形的卷筒，槽距t=7mm，則總長為
取L=300mm，故滿足設(shè)計(jì)要求
卷筒槽形的槽底半徑R=3.3mm
卷筒的壁厚為：
取，卷筒強(qiáng)度計(jì)算：
其中Fmax=1502N，mm，，P=7mm
材料為鑄造碳鋼ZG270--500，則
，故滿足設(shè)計(jì)要求
2.2.4 選擇電動機(jī)并驗(yàn)算制動力矩
選擇的是繞線式交流感應(yīng)電動機(jī)
電動機(jī)的靜功率為：
Pst=Q÷1000m=300×9.81×0.5÷1000÷0.85÷1=1.73KW
——額定起升速度（m/s）
——機(jī)構(gòu)效率，開始時近似定為
m——機(jī)構(gòu)電動機(jī)個數(shù)
選用Y100L1—4型電動機(jī)，功率為2.2KW，額定力矩為2.3Nm，同步轉(zhuǎn)速
為1430r/min
取M=2.3，對繞線電動機(jī)，H=2.1，因此
滿足設(shè)計(jì)要求，取制動安全系數(shù)為k=1.75，效率取為0=1，于是可得：
Tb=kQR0÷qi=1.75×300×9.81×1.73×1÷2÷23.34=190.7KNm
滿足設(shè)計(jì)要求，其中Tb——最小制動轉(zhuǎn)矩
卷筒半徑——R，R=146÷2=73mm
2.2.5 計(jì)算機(jī)構(gòu)的傳動比并選擇適當(dāng)?shù)臏p速器
傳動系統(tǒng)的總速比為電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速與卷筒轉(zhuǎn)速之比
卷筒轉(zhuǎn)速根據(jù)升降速度v計(jì)算：
nd=Dd=30×1000÷3.14÷146=65.44r/min
傳動總速比為i=1430÷65.44=21.85
選用JZQ標(biāo)準(zhǔn)減速器的第IV檔速比，i=23.34
額定功率為3.1KW,額定轉(zhuǎn)速為1500r/min
JZQ—250型減速器，質(zhì)量為100kg
2.2.6 聯(lián)軸器的選擇?
此聯(lián)軸器為減速器高速軸使用的聯(lián)軸器，而減速器低速軸通過卷
筒上的齒輪連接盤直接與卷筒連接。
聯(lián)軸器采用調(diào)節(jié)性能較好的梅花形彈性聯(lián)軸器
選用LM3型梅花形彈性聯(lián)軸器即可，轉(zhuǎn)動慣量為0.0009kg.㎡，
能長期傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為200Nm，滿足設(shè)計(jì)要求。
第3章 卷筒的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.1卷筒部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
卷筒的名義直徑為D=140mm
螺旋的節(jié)距為t=7mm
卷筒長度L=200mm
壁厚
鋼絲繩的最大靜拉力為Smax=1502N
3.2卷筒心軸的計(jì)算
選用的軸為45號鋼，并且要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理
通過受力分析和做草圖同時得到卷筒心軸的支點(diǎn)位置和卷筒心軸的 受力
簡圖及力矩圖，如下圖3-1、3-2所示
圖3-1
3-2
1. 左右兩個支座的支反力
=1502（316－25.5）＋1502×46.5÷316=1602N
=1502×(316－46.5)+1502×25.5÷316=1402N
軸右輪轂支承處的最大彎矩?為
M=×46.5=1402×46.5=65190N.mm
軸左輪轂支承處的最大彎矩?為
由上面兩式可得，應(yīng)選用右輪轂支承處的最大彎矩
2. 疲勞強(qiáng)度的計(jì)算
對于疲勞強(qiáng)度的計(jì)算應(yīng)采用等效彎矩，選定等效系數(shù)為
等效彎矩為：
彎曲應(yīng)力為：
軸的載荷變化為對稱循環(huán)
選用軸的材料為45號鋼
許用彎曲應(yīng)力為：
其中n為安全系數(shù)，取n=1.6
k為應(yīng)力集中系數(shù)，
其中為與零件幾何形狀有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)，取
其中 為與零件表面加工光潔度有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)
取
因此
，所以滿足強(qiáng)度要求
3. 靜強(qiáng)度計(jì)算
卷筒軸屬于升降機(jī)構(gòu)低速軸零件，其動力系數(shù)取為
許用應(yīng)力為：
，故卷筒軸的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求
3.3選擇軸承
由于卷筒軸上的左軸承的內(nèi)、外圈以同樣轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，故無相對運(yùn)動，
可按照額定靜載荷來選擇。右軸承的外座圈固定，內(nèi)座圈與軸一同
旋轉(zhuǎn)，內(nèi)座圈與軸一同旋轉(zhuǎn)，應(yīng)按照額定動負(fù)荷來選擇
1. 左端軸承?
軸承的額定靜負(fù)荷， ，其中為額定靜負(fù)荷，
為當(dāng)量靜負(fù)荷，為安全系數(shù)，取=1.04
選用調(diào)心球軸承，型號為1205，軸承的額定靜負(fù)荷，
左軸承的當(dāng)量靜負(fù)荷：
表示動負(fù)荷系數(shù)，取值為1.1
選取，安全，滿足設(shè)計(jì)要求
2. 右端軸承
右端軸承也選擇1205，其額定動載荷
右軸承的徑向負(fù)荷：
軸向負(fù)荷
設(shè)軸承工作時數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊1205的軸承e=0.27，令e，由于x=1，y=2.4，故當(dāng)量動載荷
軸承的壽命：
n為軸承內(nèi)外圈的相對轉(zhuǎn)速，單位是r/min
c為軸承的額定動載荷，單位是N
故
故動負(fù)荷
安全強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求
3. 繩端固定裝置設(shè)計(jì)與計(jì)算
由鋼絲繩的直徑大小為6mm，選擇壓板固定裝置并將壓板的繩槽
改用的梯形槽，雙頭螺柱的直徑為M6?，已知卷筒長度計(jì)算中
采用的附加圈數(shù)為，繩索與卷筒繩槽間的摩擦系數(shù)為。
則作用在繩端固定處力的大小為：
壓板螺柱受到的拉力大小為：
其中表示的是壓板梯形槽與鋼絲繩的換算摩擦系數(shù)
并且當(dāng)時，
螺柱由拉力和彎矩作用的合成應(yīng)力為：
其中 Z=2（螺柱數(shù)） （螺紋內(nèi)徑）
螺柱材料為Q—235，屈服極限為
所以許用拉伸應(yīng)力為：
可取安全系數(shù)，計(jì)算得：
滿足強(qiáng)度條件要求，故設(shè)計(jì)通過
3.4齒輪連接盤的計(jì)算
1. 選擇齒輪連接盤材料?
齒輪連接盤選用45號鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理 HBS=245---275HBS
2. 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)與計(jì)算
，確定齒輪連接盤內(nèi)齒輪傳動精度等級，第2
C公差組精度等級為7級，齒輪連接盤內(nèi)齒輪的分度圓直徑為：
齒寬系數(shù)按齒輪相對軸承為懸臂布置取為:，內(nèi)齒輪的齒數(shù)為
，內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)速與卷筒轉(zhuǎn)速相同，內(nèi)齒輪的轉(zhuǎn)矩為：
?
載荷系數(shù)為：
使用系數(shù)為：，動載荷系數(shù)為：
齒向載荷分布系數(shù)為：， 齒間載荷分布系數(shù)為：
則載荷系數(shù)k的初值為：
彈性系數(shù)為：，節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)為：
重合度系數(shù)為：，許用接觸應(yīng)力為：
接觸疲勞極限應(yīng)力=570
則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得：
則接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)為：，硬化系數(shù)為：
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)為：，
故的設(shè)計(jì)初值為：=
齒輪模數(shù)，所以取m=2mm
內(nèi)齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值為：
由于齒寬系數(shù)為：，所以齒輪齒寬為：
，對于一般齒輪有：，
齒頂高為：
齒根高為：
齒頂圓直徑為：
齒根圓直徑為：
選取與齒輪連接盤相配的減速器，其低速軸齒輪軸端的模數(shù)為2mm，
齒數(shù)為40。
3. 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
表示齒形系數(shù)，內(nèi)齒輪=2.60
表示應(yīng)力修正系數(shù)，內(nèi)齒輪=1.60
表示重合度系數(shù)，
許用彎曲應(yīng)力位：
彎曲疲勞極限位：， 彎曲壽命系數(shù)為：
尺寸系數(shù)， 安全系數(shù)，則
,所以有
故滿足強(qiáng)度要求，設(shè)計(jì)合理。
?
設(shè)計(jì)總結(jié)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對于我來說比較困難,首先我不太懂軟件設(shè)計(jì)這方面的知識,其次碼垛機(jī)在學(xué)習(xí)中接觸的也不多。但我還是選擇了這個設(shè)計(jì)題目,因?yàn)榇a垛機(jī)肯定會在機(jī)械行業(yè)發(fā)揮越來越重要的作用,借助于電腦會幫助我們更好的完成設(shè)計(jì)工作。
碼垛機(jī)的設(shè)計(jì)工作可以參照設(shè)計(jì)手冊一步步來做,這些工作大多都是重復(fù)的工作而且涉及到大量的計(jì)算,所以用程序來解決是非常好的。在碼垛機(jī)選型設(shè)計(jì)工作中都會涉及到查表,這也是機(jī)械設(shè)計(jì)特點(diǎn),需要查找大量的資料。好在能夠借助互聯(lián)網(wǎng)解決這一問題。通過網(wǎng)上查找,將問題都解決了。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的東西，發(fā)現(xiàn)只要自己邁出第一步問題就已經(jīng)解決一半。其次就是在解決問題過程中,我發(fā)現(xiàn)有時看似是一個很大的問題其實(shí)它是由一個個小問題堆積而來的,所以自己在解決問題的時候不能因?yàn)樾【驼J(rèn)為他沒問題,但一個小問題給你帶來無數(shù)的問題時,它就不在是一個小問題了,所以,有問題要盡早解決。還有就是在這個過程中，我又把大學(xué)學(xué)過的知識又學(xué)了一遍，加深了印象，自己的動手能力也得到了提高。
致謝
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我從中學(xué)到了很多東西，讓我受益匪淺，感觸頗深。首先，我要感謝河南工業(yè)大學(xué)和機(jī)電工程學(xué)院對我的培養(yǎng)和教育，是他們給了我這四年學(xué)習(xí)的機(jī)會，使我無論在知識上還是在生活經(jīng)驗(yàn)上都有了長足的進(jìn)步。
其次，我要感謝學(xué)校為我們提供充裕的電子資源和書刊資料。正是通過查閱大量的信息資料才使我順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，解決設(shè)計(jì)中遇到的難題。
再次，我要真誠地感謝我的指導(dǎo)老師王星老師。正是由于他豐富扎實(shí)的專業(yè)知識、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及孜孜不倦的敬業(yè)態(tài)度和耐心的教誨，幫助我順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，他的這些精神使我終身受益。
最后，我要感謝自己同班的同學(xué)，大學(xué)四年的生活，讓我們難舍難分。他們給予了我足夠的耐心和無私的幫助。我深深地感謝他們！
再次對所有幫助過我，教導(dǎo)過我，關(guān)心過我的人表示衷心的感謝！
參考文獻(xiàn)
[1]??張質(zhì)文等.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊,北京：中國鐵道出版社，1997
[2]??毛謙德，李振清.袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(第2版)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000
[3]??陳道南.起重運(yùn)輸機(jī)械,北京：冶金工業(yè)出版社，2003
[4]??濮良貴，紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版），北京：高等教育出版社，2001．
[5]??孫恒．機(jī)械原理（第七版），北京：高等教育出版社，2006．
[6]??成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第五版），北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008．
[7]??馬希青，蘇夢香，趙月羅．機(jī)械制圖，徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001．
[8]??吳宗澤．機(jī)械設(shè)計(jì)禁忌800例（第2版），北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006．
[9]??張建民．機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，北京：北京理工大學(xué)出版社，2008．
[10]?尹志強(qiáng)．機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007．
[11]?李允文．工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996．
[12]?鄧愛民，張喜軍．物流設(shè)備與運(yùn)用，北京：人民交通出版社，2003．
[13]?北京鋼鐵學(xué)院編.起重機(jī)課程設(shè)計(jì)，北京：冶金工業(yè)出版社，1982
[14]?劉鴻文.材料力學(xué)，北京：高等教育出版社?2003
[15]?Mohan?Undeland?Robbins.Power?Electronics?Converters,Applications?and?Design.John?Wiley&son,Inc.1989
[16]?System?Identification?Toolbox?User’s?Guide.The?Math?Works,Inc.1997
[17]?Goodwin?G?C,Payne?R?L.Dynamic?System?Identification,Experiment?Design?and?Date?Analysis.New?York:Academic?Press,1977