双立柱式巷道堆垛机的设计说明书论文

双立柱式巷道堆垛机的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 说明书论文 双立柱式巷道 堆垛机的设计 摘 要 自动化立体仓库是物流中的重要组成部分，它是在不直接进行人工干预 的情况下自动地存储和取出物流的系统。它是现代工业社会发展的高科技产 物，对提高生产率、降低成本有着重要意义。 近年来，随着企业生产与管理的不断提高，越来越多的企业认识到物流 系统的改善与合理性对企业的发展非常重要。堆垛机是自动化立体仓库中最 重要的起重堆垛设备，它能够在自动化立体的巷道中来回穿梭运行，将位于 巷道口的货物存入货格；或者相反取出货格内的货物运送到巷道口。 本文详细论述了在现代大多数企业中普遍使用的双立柱堆垛机的设计方 案，文章的重点放在其三个部件：升降机构、行走机构、货叉伸缩机构的设 计上，并设计一种带柔性装置的堆垛机安全机构的设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。首先，提出各 个机构的总体设计方案；其次，对各个机构的受力情况进行了分析并计算， 然后估算初取值，再进行校核，最后确定各个实际值。 关键词： 自动化立体仓库；堆垛机；安全机构；设计 I 目 录 摘 要 ....................................................................................................................................... I The Design of two pillar type ............................................................... II Abstract ................................................................................................ II 第一章 绪论 ...................................................................................................................... IV 1.1 研究背景及内容 ................................................................................................... IV 1.1.1 研究背景及意义 .......................................................................................... IV 1.1.2 研究的内容 ................................................................................................ IV 1.2 堆垛机的结构设计概述 .........................................................................................V 1.2.1 堆垛机结构的组成和形式 ..........................................................................V 1.2.2 巷道堆垛机的特点 ......................................................................................V 1.3 堆垛机所受载荷的简化 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 .................................................................................V 第二章 堆垛机门架的结构设计计算.............................................................................. VIII 2.1 框架的弯矩和挠度 ............................................................................................. VIII 2.1.1 由于水平载荷产生的弯距 ........................................................................ IX 2.1.2 由行走车轮的反力产生的弯距 ............................................................... XII 2.1.3 有叉取作业产生的弯矩 .......................................................................... XIII 2.2 设计数据计算校核 ........................................................................................... XIII 2.2.1 框架结构的设计数据如下： .................................................................. XIII 2.2.2 各部分的弯矩 ......................................................................................... XIV 2.2.3 结构构件的弯曲应力 ............................................................................... XV 第三章 堆垛机伸缩货叉机构的设计计算 ................................................................... XVI 3.1 伸缩货叉的扰度与强度 .................................................................................... XVI 3.1.1下叉的受力分析计算: .............................................................................. XVII 3.1.2 中叉的受力分析计算 ........................................................................... XVIII 3.1.3 前叉的设计分析计算 ............................................................................... XX 3.2 货叉各参数的选择 .............................................................................................. XXI 3.3 货叉内部零件的选取与校核 ............................................................................ XXI 3.3.1 轴承4的选取校核 ................................................................................. XXI 3.3.2 齿轮5的选取校核 ................................................................................ XXII 3.3.3 链轮7、链条的选取校核 ..................................................................... XXV 3.4 货叉伸缩装置中的电机、减速器的选取 ......................................................XXVI 第四章 堆垛机行走机构的设计计算 ....................................................................... XXVII 4.1 堆垛机走行轮的设计计算 ............................................................................ XXVII 4.2 走行装置的电机、减速器的选取 ................................................................ XXVII II 第五章 堆垛机升降机构的设计计算 .........................................................................XXIX 5.1 升降机构零部件的设计计算 ..........................................................................XXIX 5.2 升降机构的电机减速器的选取 ......................................................................XXIX 5.3 制动器的制动容量的设计 ..............................................................................XXIX 第六章 堆垛机的安全机构的设计 ...........................................................................XXXI 结 论 ................................................................................................................. XXXII 致 谢 ........................................................................................................ XXXIII 参考文献 ........................................................................................................................ XXXIV 附录 .....................................................................................................32 III 双立柱式巷道堆垛机的设计 第一章 绪论 近年来，随着企业生产与管理的不断提高，越来越多的企业认识到物流 系统的改善与合理性对企业提高生产率、降低成本非常重要。堆垛机是自动 化立体仓库中最重要的起重堆垛设备。本文着重就堆垛机的结构设计进行初 步研究。 1.1 研究背景及内容 1.1.1 研究背景及意义 自动化立体仓库是物流中的重要组成部分，它是在不直接进行人工干预 的情况下自动地存储和取出物流的系统。它是现代工业社会发展的高科技产 物，对提高生产率、降低成本有着重要意义。近年来，随着企业生产与管理 的不断提高，越来越多的企业认识到物流系统的改善与合理性对企业的发展 非常重要。堆垛机是自动化立体仓库中最重要的起重堆垛设备，它能够在自 动化立体的巷道中来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格；或者相反 取出货格内的货物运送到巷道口。 世界主要工业国家都把着眼点放在开发性能可靠的新产品和采用高新 技术上，更加注重实用性和安全性。在堆垛机方面，我们应当看到和世界发 达国家的差距，总结经验，找出不足，打破传统思路，推出新的外形和更高 性能的堆垛机。 相信，通过我们的不断努力，必能设计出高速、安全、可靠性能高的堆 垛机，为增强我国综合国力，为我国填补一分科技空白。 1.1.2 研究的内容 在堆垛机设计中将做以下工作： （1） 堆垛机的门架的设计计算； （2） 堆垛机的货叉伸缩机构的设计计算； （3） 堆垛机的行走机构的设计计算； （4） 堆垛机的升降机构的设计计算； （5） 堆垛机的安全机构的设计计算。 IV 1.2 堆垛机的结构设计概述 1.2.1 堆垛机结构的组成和形式 堆垛机结构主要有三个机构组成： （1） 升降机构有电动机、制动器、减速器、卷筒、钢丝绳及防落安 全装置组成。升降机构的工作速度一般控制在15~25m/min，最 高可达45m/min，设计时选取20m/min. （2） 行走机构有电动机、联轴节、制动器、减速器和行走轮组成。 在其顶部设置导向轮沿固定在货架上弦的导轨导行。下部装有 水平导轮沿货架下部的水平导规导行。行走机构的工作速度依 据巷道长度和物料出入库频率而定，正常工作速度控制在 50~100m/min，最高可达到180m/min,设计时选取90m/min. （3） 货叉伸缩机构是堆垛机的取放物料装置，它有前叉、中间叉、 固定叉、驱动齿轮等组成。货叉伸缩机构的工作速度控制在 15m/min，最高可达30m/min，设计时选取20m/min. 1.2.2 巷道堆垛机的特点 由于使用场合的限制，巷道堆垛机在结构和性能方面有以下特点： 1）整机结构高而窄，其宽度一般不超过储料单元的宽度，因此限制 了整机布置和结构选型。 2）金属结构件除应满足强度和刚度要求外，还要有较高的制造和安 装精度。 3）采用专门的取料装置，常用多节伸缩货叉或货板机构。 4）各电气传动机构应同时满足快速、平稳和准确。 5）配备可靠的安全装置，控制系统应具有一系列连锁保护措施。 1.3 堆垛机所受载荷的简化方法 堆垛机的机架有立柱、上下梁组成，整机结构高而窄。堆垛机工作时， 将受到载货台、货物的铅垂作用，行走、制动和加减速的水平惯性力作用以 及起吊时的冲击载荷作用；某些特殊环境下，还要受到风力的作用。堆垛机 每完成一个工作循环，以上载荷将重复出现一次。因次，堆垛机所受的是交 替变化的载荷。为了保证堆垛机安全可靠的工作，其刚结构部分的强度与刚 度计算是必不可少的。 在此，就堆垛机所受载荷简化的基本方法作一说明。 V 1）起重重量P L 实际起重重量包括吊具重量和额定重量之和，用S表示。考虑到货物正L常起吊时的动载冲击作用，则设计起重重量P= S ,,LL 式中，称为冲击系数，与堆垛机分类有关： , 1类 =1. 1 2类 =1.25 3类 =1.4 4类 =1.6 ,,,, 2）水平载荷S H 堆垛机沿水平方向加减速行走或旋转时，必然存在与其加速度有关的 ,,,水平惯性力。即S=S 式中，称为动载荷系数，由于加速度的不HL 确定性，一般用额定速度v来确定。 ,, 水平行走时 =0.0005v； 旋转时 =0.0004v. 3）风力载荷S W 风力载荷S为风压力q与受风面积的乘机，即S=qA ,WW 4h 堆垛机工作时，风压力 q=1742.7 4h 非工作状态，风压力 q=148.1 式中，h为吊具高度，单位取mm 4)起吊冲击载荷S R 在正常情况下，起吊货物的加速度可能很大，这时的冲击载荷很大， 设计时应另行考虑。 5）载荷状态 堆垛机工作时，其承载能力是上述各种载荷与自重S的不同组合： G A 正常工作状态：M（S+S+ S） ,,,GLH B 特殊工作状态：M（S+ S+ S）+ S ,,,GWLH VI C 起吊工作状态：S+ S+ S GLH D 停止：S+ S GW 以上各式中，M称为作业系数，与堆垛机的分类有关： 1类 M=1.0； 2类M=1.05； 3类M=1.1；4类M=1.20 VII 第二章 堆垛机门架的结构设计计算 门架是堆垛机的主要结构物，有单柱式和矩形框架式。按支承方式，又 可分为安装在货架上的上部支承式和安装在地面上的下部支承式。不论哪种 型式都带有伸缩货叉和人工驾驶室（有时也没有）的货合。升降台沿立柱升 降，同时靠地上和顶上的导轨保持走行稳定和支持货叉伸出进行装卸作业时 的翻转弯矩。 在门架上安装有卷扬、走行等机械装置，以及配置有电气控制开关、控 制装置、配线等。下部支承式的集中放在门架下部。 由于走行起动、停止及加减速时产生的惯性力，门架在通道的纵向发生 挠曲，整个门架成为振动体，其柱端的振动较大。同样，在通道的直角方向， 立柱由于货叉作业时的弯矩作用而发生弯曲，使伸长着的伸缩叉的前端的挠 度增大。 ’ 柱端振动：和货叉前端的挠度一超过极限，就成为堆垛机自动定位的 障碍，所以门架应具有足够的强度和挠度小的适当刚度。 本次毕业设计选取双立柱下部支承式门架进行结构计算。 2.1 框架的弯矩和挠度 堆垛机的矩形门架是超静定结构。这里按角变位移法解如下： 堆垛机门架的设计计算参数： Q—上梁及附件重量 1 Q—货台、货物、附件及搭乘人员的总重量 2 Q—电气控制盘的重量 3 Q—卷扬装置的重量 4 q— 柱的单位长度的平均重量 ,, 作用在门架上的惯性力：H=（/g）Q及 qh/g ii1 2, (:减速度，g =9.8米 /秒) h~h—下梁中心线分别到Q~ Q的中心高度 1414 l—立柱的中心距 I—立柱AB、DC的断面惯性距 1 VIII —上梁与下梁端部的偏转角 , R—因构件两端变位产生的弯距 E：纵弹性模量 C—由构件的中间载荷在杠端产生的弯距，称为载荷项。 K= I/ h—立柱的刚度 K=I/l— 上下梁的刚度 111 n=K/ K—刚度比 M—弯距 1 2.1.1 由于水平载荷产生的弯距 作出作用于框架结构的惯性力图解： lBl1CC1B 2 h1h1h24 h3h4DD 图1 列出角变位移方程： '''' M=2EK（2+-3R） A,,AB1B ''''M=2EK（2+-3R） ,,BA1BA '''M=2EK（2+） ,,BCC1B '''M=2EK（2+） ,,CBC1B ''''M=2EK（2+-3R）+C ,,CDCCD1D IX '''' M=2EK（2+-3R）-C ,,DCCDC1D '''M=2EK（2+） A,,AD1D '''M=2EK（2+） A,,DA1D 其中载荷项： 22222C=（1/h）[H h(h-h)+Hh( h- h)]+q h/12g ,CD3332221111 22222C=（1/h）[H h(h-h)+Hh( h- h)]+q h/12g ,DC3332221111有节点的弯距平衡方程式： ''''M+ M=0 M +M=0 BCBAABAD ''''M+ M=0 M+ M=0 CBCDDCDA 由隔离体静力平衡方程式： ''''2,M +M+ M +M+H h +H h+ Hh+ q h/2g=0 CDDC3322ABBA111''''' +++=4 R+（n/6EK）(C- C-H h-H h- A,,,,CDCCD22BD11 2,Hh-q h/2g) 331 '''''有上面各式，可先求出、、、、 R再带入可求出 A,,,,CBD ''''上下梁内力—M M、M 、M； 、 BCCBADAD ''''立柱内力—M = -M、M= - M BCABADBA '''' M= - M、 M= - M CDCBDCDA 图2 列出角变位移方程式： """" M=2EK（2+-3R）-C ,,AB1ABAB """" M=2EK（2+-3R）+C ,,BA1BABA X """M=2EK(2+) ,,BCCB """M=2EK(2+) ,,CBCB """"M=2EK（2+-3R） ,,CDC1D """"M=2EK（2+-3R） ,,DCC1D """M=2EK(2+) ,,ADAD """M=2EK(2+) ,,DADA 固端弯距（载荷项） 222C=（1/h）Hh(h-h)+ q h,/12g 444AB111 222,C=（1/h）Hh(h-h)+ q h/12g 444BA111 C =C=C=C=C=C CDDCBCCBADDA有节点的弯距平衡方程式： """"M+ M=0 M+ M=0 BCABADBA """"M+M=0 M+ M=0 CBCDDCDA有隔离体静力平衡方程式： """"2,M+ M+M+ M+ Hh +q h/2g CDDC44ABBA1""""" +++=4R+(n/6EK)( C -C- Hh -q ,,,,C44ABDABBA2,h/2g)=0 1 """"" 解上面各式，可先求出、、、、R。 ,,,,CABD 再求出上下梁及立柱的内力 有水平载荷产生的弯距，可由图1 图2叠加得出： ''""M= M+ M M= M+ M BC1BCBCAB1ABAB XI ''""M= M+ M M= M+ M CD1CDCDDA1DADA又有节点方程式可得 M= -M M= -M M= -M M= -M BC1CD1CB1DC1AB1AD1BA1DA1 门架立柱端部的线变位 ： , '"'" =+=h(R+R) ,,,1 2.1.2 由行走车轮的反力产生的弯距 受力分析图如下： 列出角变位移方程式： CB h1 laa AD ,,M=2EK（2+） BC2CB ,,M=2EK（2+） AB2AB ,,M=2EK（2+） BA2BA ,,M=2EK（2+） CB2CB XII ,,M=2EK（2+） CD2CD ,,M=2EK（2+） DC2CD ,,M=2EK（2+）+C AD2AD ,,M=2EK（2+）-C DA2DA ,a固端弯距：C=V ,, =n(2+n)C/2EK (n+1)(n+3) = -nc/ 2EK(n+1)(n+3) AB ,,,, = - = - CADB M=[1/(n+1)(n+3)][(2n+3)] ,V,aAB2 M=[1/(n+1)(n+3)](n) ,V,aBA2 M=[1/(n+1)(n+3)][n(n+2)] ,V,aDA2 在此，M= - M M= - M M= - M M= - M DC2BC2CB2CD2AB2BA2DA2AD2 V：走行车轮的反力，按1/2（堆垛机总重量+载重）求出。 2.1.3 有叉取作业产生的弯矩 由于货叉作业，在门架上及与走行方向成直角的方向增加了弯矩，产 生了扰度。但是，此弯矩相比前两种相差很大，而且不会在货叉伸出的情况 下走行，所以可以认为最大弯矩为M和M合成的弯矩。 21 2.2 设计数据计算校核 2.2.1 框架结构的设计数据如下： 4上下梁（槽钢200*90*8，I=8360厘米） 4柱（290*7.9矩形钢管44角钢，I=19014厘米） l=3m h=20m h=18m h=2m h=1m a=0.5m 3241 XIII Q=350kg Q=2300kg Q=400kg Q=400kg 3241 q=0.85kg/cm /g=0.1 H=0.1Q ,ii堆垛机总重量（自重+载重）=8000kg 载重增加25%作为试验载荷，为1500*（1+25%）=1875kg 根据1.1.3的讨论，关于载荷的补加系数，对堆垛机的冲击系数=1.4，, 作业系数M*=1.1。则载荷组合为M*（S+S+S）。 GLH 2.2.2 各部分的弯矩 n=K/K=Ih/Il=2.73 111 固端弯矩：C=24.9Nm C=28.6 Nm ABBA C=57.4 Nm C=34.5 Nm CDDC '"R=R+R=0.0018+0.00075=0.00255 走行停止时产生振动的立柱上端的线变位： ， =17800.00255=4.54cm , (注：值容许范围一般在2.5—5cm,符合要求) , 由水平载荷产生的各部分的弯矩： '"，M=M*（M+M）=1.1（186.5+76.5）=289.4 Nm AD1ADAD '"， M= M*(M+M)=1.1(170.7+73.4)=266.1 Nm BC1BCBC '"，M= M*(M+M)=1.1(178.2+73.4)=276.8 Nm CB1CBCB '"，M= M*(M+M)=1.1(176.2+75)=276.3 Nm DA1DADA 由走行轮的反力产生的各部分的弯矩: ，V=M*(8000-2300-2300)/2=4906kg , ，固端弯矩: C=490645=220. 8Nm 因此:M=87.4 Nm M=28.2 Nm M=133.4 Nm AB2BA2DA2 XIV 最大弯矩:M= -289.4+87.4= -201 Nm AB M= -266.1+28.2= -237.9 Nm BA M=266.1-28.2=237.9 Nm BC M=276.8+28.2=305.0 Nm CB M= -276.8-28.2= -305.0 Nm CD M= -276.3-87.4= -363.7 Nm DC M=276.3+133.4=409.7 Nm DA M=289.4-133.4=156.0 Nm AD 2.2.3 结构构件的弯曲应力 33 上下梁的断面系数Z=498 cm,柱的断面系数Z=789cm 1 22,,则:= -2560N/cm = -3010N/cm ABBA 22,, =4780 N/cm =613 N/cm BCCB 22,, = -3870 N/cm = -4610 N/cm CDDC 22,, =8230 N/cm =2870 N/cm ACDA 随着堆垛机往复运动,这些应力交变出现,在下梁A和D点产生最大应力振幅.如用应力比法,则K= -2870/8230= -0.35,按切口分类为a,可查出 2疲劳许用应力为12500 N/cm.故能满足上述弯曲应力条件. XV 第三章 堆垛机伸缩货叉机构的设计计算 货叉是堆垛机中最主要的部分, 所设计的货叉,是三节伸缩式货叉,即由上叉、中叉、下叉以及导向滚子等构成的货叉. 它主要由电机、减速器、链 轮、链条、齿轮、齿条、下叉、中叉、上叉、轴承等组成.如图所示. 下叉1侧面装有轴承4并固定在载货台的台架上,中叉2的下板与工字行导轨相连,上叉4的顶板与立板相连,在立板上装有轴承4.货叉电机通过链轮链条带动齿轮5旋转,齿轮带动齿条及中叉2运动,同时中叉2中的链轮7通过链条带动上叉3沿着中叉2中的工字行导轨运行.中叉可在齿轮、齿条或 链轮、链条的驱动下从中叉的中点,向前或向后移动大约自身长度的一半,上叉可从中叉的中点,向前或向后伸出比自身稍长的长度. 3.1 伸缩货叉的扰度与强度 XVI 所设计的货叉是指货叉插入货架中的部分,应以厚度尽量薄,同时叉前 端的扰度控制在最小,作为设计的目标. 货叉各参数如下: W: 载荷 I ,I, I: 分别为下叉 中叉 上叉的重力方向的惯性矩 231 E: 材料的纵弹性系数 3.1.1下叉的受力分析计算: 如图,假设l为不变形部分的长度. 3 ab x1lll2 P=W l/b ,ax l时的弯矩为 ,,201 Pbx1M= - P(x-a) 1l0 3xpbxM21i=i-dx= i- [+(x-a)]-----------------------------(1) 001,0EIl2EI101 3xxpbxM31= ix-dx= ix-[+(x-a)]-------------------------(2) ,00,,00EIlbEI101 当x= i时, =0 ,0 XVII pab1i= -( i+b)---------------------------------------------------------(3) 006EII10 将(3)代入(1),x=l时c点的倾角与为 ,0 pab(a，l)pab(a，l)1010，t= - = -l ,3116EII6EII10103.1.2 中叉的受力分析计算 图a: 因载荷W的作用,在b间产生反力P,P, 21 ,设点的倾角为i,扰度为 22 ab x1lll2 2,WlxWldM22M= Px=x = -= - 12EIbdxEIb22 2,Wlxd2i== -+i-----------------------------------------------------------(4) 0dx2EIb2 3Wlx2,= -+ ix+------------------------------------------------------(5) ,006EIb2 , 因x=b时, =0, =0 ,0 XVIII Wlb2 则i=------------------------------------------------------------------(6) 06EI2 将(6)代入(4),求x=b时的倾斜角 WlbWlb22i= - = -，l ,2223EI3EI22 图b: 把b段作为刚性,c点作为固定端考虑,并设由于W在中叉产生 ,,的反力为P和P,而由这些反力作用在叉子前端产生的扰度为和,则 3344 x cde l l2 M= - P(x-d)+ Px 34 (e，d)eP=W P=W 34dd xx1M233= -dx= -[ Px- P(x-d)] ,34,,00EI6EI22 W32,在x=l时 = -[(e+d) l-e(l-d)] 31116EId2 xMW22，[,e(x,d)，(e，d)x其次i= -dx= -] 4,0EI2EId22 XIX W22，当x=l时, i= -[-e(l-d)+(e+d)l] 14112EId2 ，,所以 = i(l-l) 4341 3.1.3 前叉的设计分析计算 载荷W在d区间产生的反力有P, P，在E点的倾斜角为i， 345 ,扰度为,受力分析如下： 5 ced ll2 2,dMeWxeW则 M=x = -= - 2EIEIdddx33 2,eWxd i== -+i--------------------------------------------------------(7) 0dx2EId3 3eWx, = -+ix+----------------------------------------------------(8) ,006EId3 eWd,当x=d时, =0, =0 , i=---------------------------------------(9) ,006EI3将（9）代入（7），当x=d时 XX eWdeWd, i= - = -(l-l) 56316EI3EI33 因此，设载货台和立柱为刚性时，伸缩货叉工作的总扰度为 ,, =,+,++,+ ,35124 （注）当托盘货架进深为110厘米时，值应控制在10~15毫米。 ,3.2 货叉各参数的选择 a=65cm b=40cm c=20cm d=40cm e=15cm l=100cm l=60cm l=75cm l=120cm 0321 故可取上叉、下叉、中叉长为： ，，，L= l=25=110cm L=b+c+d+25=110cm L= l-c+ 25=110cm 03321 上叉为板状，并取其宽也为110cm，厚度取10cm,其余数据见装配图上标注。 因各数据取值都较大，故能满足条件。 3.3 货叉内部零件的选取与校核 3.3.1 轴承4的选取校核 设计选取货叉伸缩机构的工作速度为10m/min ，则每各轴承所承受的压力为F=150010/4=3750N ,转速为n=10000r/d (r/min), 取C=110 P3750，10，3.14，d33则 d=C=110 minn1000，10000，60 ？ d=16.2mm min ？,取d=20mm, 则n=10000/20=159.2r/min 查表7-2-52，选择深沟球轴承，代号为6404 其基本参数为：d=20mm D=72mm B=19mm c=31.0KN c=15.2KN orr ，径向载荷 F=150010/4=3750N r ？ 轴向载荷F=0N F/ F=0>h=6000h 故轴承寿命满足条件。则轴承选取合适。 h 3.3.2 齿轮5的选取校核 1. 选取齿轮为45钢，调质处理，齿面硬度HB=217—255， 平均硬度为236 2. 初步计算传动尺寸 ZZZZKT2u，1,,EH213() 为软齿面开式传动d= min,du[,]H 6，10（1）转矩T=9.55P/n=162.43d Nmm 111 （2）设计时，因V值未知，K不能确定，故可初选K=1.4 Vt , （3）取齿宽系数=1.1 d MPa（4）取弹性系数Z=189.8 E o, （5）初选螺旋角=12，取节点区域系数Z=2.46 H , （6）初选Z=23，齿条Z= 21 XXII ,则得重合度=[1.88-3.2（1/ Z+1/ Z）]cos=1.7 ,2,1 ,,取轴面重合度=0.318Ztg=1.77 ,,d1 取重合度系数Z=0.765 , （7）取螺旋角系数Z=0.99 , ,ZlimNH,]（8）许用接触应力由式[= HSH , 取接触疲劳极限应力为=595MPa Hlim 8 齿轮的应力循环次数分别为N=60naL=1.08 ，10h 取寿命系数Z=1.06 取安全系数S=1.0 NH ,1.06，595ZlimNH,] 则[===630.7 Mpa H1.0SH u，1,,1 （9）齿轮的分度圆直径d,初算为u=Z/Z= 故 1t21u ZZZZKT2u，1,,EH213() 则d==130mm min,du[,]H3. 确定传动尺寸 （1）计算载荷系数 取使用系数K=1.0 A ,dn1t1,10m/min,1/6m/s因V= 60，1000 取动载系数K=1.15 V 取齿向载荷分布系数K=1.11 , 取齿间载荷分配系数K=1.2 , XXIII 故K= K K K K=1.53 ,,VA 3dd （2）对修正d==133.9mm k/k1t1t11t （3）确定模数m=dcos,/Z=5.69 取m=6 6，23mZ （4）故d===141mm 并取b=50mm 10cos,cos12 2KT1,,] 4. 校核齿根弯曲疲劳强度=，[ YYYYFFFS,,bmd1 KTmdb式中各参数：（1）各值同前 11 0（2）因当量系数Z=Z/cos12=23.5 V 故取齿形系数Y=2.64，应力修正系数Y=1.58 SF ,0.69（3）取重合度系数Y , ,0.9（4）取螺旋角系数Y , ,YlimNF（5）许用弯曲应力[ ,],FSF ,,220MPa 取弯曲疲劳极限应力 Flim ,1.0,1.25 取寿命系数Y， 取安全系数S NF ,YlimNF 故 [ =1.0 ,，220/1.25,176MPa],FSF 2KT1,,] 则 ==4.29MPa〈176MPa=[ YYYYFFFS,,bmd1 故能满足齿根弯曲疲劳极限。 设计合理。 XXIV 3.3.3 链轮、链条的选取校核 设轴径d=80mm，链传动比i=1 链速n=V=159.2r/min ，60，1000/,d P=0.1 ，1500，10，10/60,250w 1. 选择链轮齿数：初步确定Z=21 2. 定链的节距 取K,1.0，齿数系数K,0.87，多排链系数K,1.0 AZP 所需传递功率为KKP/K,1，0.87，0.25/1.0,0.22KW AZP 由此，可选取满足条件的08A链，P=12.7mm 3. 定链长、中心距 初定中心距a=40p，则链节数 azzzzp2，201221,,，，() L=101节 Ppa22,0 ， 链长L=LP/1000=10112.7/1000=1.28m P z，zz，zz,zp22121221L,，L,,[()()8() 中心距a==508mm PP4222, 中心距调整量,a,2p,2，12.7,25.4mm ' 实际中心距 a,a,,a,508,25.4,483mm 4． 求作用在轴上的力 工作拉力F=1000P/V=1500N 作用在轴上的压力F=1.2F=1800N Q 33？d,CP/n,1102.5/159.2,13mm轴径 min 取d=16mm 取轮径D=80mm 计算结果总汇：链条规格：08A单排链，101节，长1.28米 '大小轮齿数都为21，中心距a,483mm ,1800N压轴力F，轴径d=16mm，轮径D=80 mm。 Q XXV 3.4 货叉伸缩装置中的电机、减速器的选取 60，1000v60，1000，10/60 齿轮5的转速为 n,,,23.78r/min,d3.14，141 可取齿轮5与减速器的外端接口传动比i=3. 且齿轮传动所需功率为P=FV=（1500+2300） ，10，10/60,8KN 则可选择电机型号为Y250M-6，额定功率为37KW 转速为980r/min，效率为90.8%，且90.8%>8KW ，37,33.6KW 安装型式选取B3，国际 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 机座号为250M65。 为此，减速器的传动比为i=980/23.78 ，3,13.74r/min 则选取减速器型号为ZLY（低速级中心距）180。 XXVI 第四章 堆垛机行走机构的设计计算 首先，堆垛机的驱动型式设计成“下部支承下部驱动型”，该型式的走 行装置安装在下梁上，通过减速装置驱动走行轮，走行轮支承堆垛机的全部 重量，在单轨上走行。 4.1 堆垛机走行轮的设计计算 走行轮有主动轮与从动轮各1个，由于堆垛机在操作货叉时的反作用力 会对走行轮产生侧压，为了防止走行轮由于侧压脱轨与走行中的爬行现象， 需安装侧面导轮驱动轮的末端齿轮采用轮轴直接连接的驱动方式。 走行轮的允许载重量等各参数间有下列关系式： 240k''2P=KD（B-2r）（kg） 且K=（kg/cm） 240，v ''式中，P—允许载重量（kg） D—车轮的踏面直径（cm） B—钢轨宽（cm） r—钢轨头部的圆角半径（cm） 2 K—许用应力系数（kg/cm） v—走行速度（m/min） 2 k—许用应力（球墨铸铁的许用应力为50）（kg/cm） 2首先确定B=6.4cm，r=0.2cm, k=50 kg/cm, v=90m/min 240k240，502则 K===36.4（kg/cm） 240，v240，90 'Q，Q，Q，Q，2ql，Q P=()/4 12341 =(350+2300+400+400+0.85+350)/4=7200/4=1800kg ，2000，2 '3,CP/n则代入上式可得：D=8.2cm，则车轮的轴径为d=11.2mm min 取d =50mm,车轮直径可适当取大为D=100mm ，,则走行轮的转速为n=901000/100=287r/min 轴上的轴承选取型号为61810，基本尺寸为：d=50mm, D=65mm, B=7mm. 4.2 走行装置的电机、减速器的选取 走行装置在额定速度下必需的功率为： Wv1dr1,(,，)，WQfP=（KW） 其中， rr26120,1 XXVII 式中，W—走行阻力 d—走行轮轴的直径 r —摩擦系数 f—滚动摩擦系数 Q—堆垛机的总重量 , 7200，(0.3，50/2，0.1)，90/50由此，求得P= ,17.88KW6120，0.9 则可选取电机型号为Y200L1-2，转速为2950r/min,额定功率为30KW， ，效率为90%，且3090%=27，可选。 ,17.88KW 安装型式选取B3，国际标准机座号为200L55。 为此，减速器的传动比为i=2950/287=10.28， 则可选取减速器标准型号为ZLY（低速级中心距）200。 XXVIII 第五章 堆垛机升降机构的设计计算 升降机构采用钢丝绳卷筒装置结构，用钢丝绳作柔性件，质量轻，工作 安全，噪声小，其传动装置一般装在下部。卷筒为带沟的圆筒，钢丝绳在沟 内缠绕的方向与缠入沟内的钢丝绳方向之间的角度不超过4度。 升降机构的设计传动链：电机-联轴器-减速器-卷筒-钢丝绳-货台。 5.1 升降机构零部件的设计计算 定滑轮的轴径与轮径的设计计算： ，，则对定滑轮n=100020/3.14d, p=(1500+2300)10/4=9500N 3d,CP/n,28.9则 mm min 选取滑轮的轴径d=50mm，轮径D=100mm 1 则滑轮的转速n=127.39r/min 1 选取卷筒的直径为D=200mm,卷筒的轴径取为d=85mm 2 则卷筒的转速n= nD/ D=63.7r/min 2112 ，每根钢丝绳所承受的拉力为F=(1500+2300)10/4=9500N=9.5KN ，则手选钢丝绳为第二组619（a）类。 选取钢丝绳公称直径为6mm，公称抗拉强度为1570MPa 钢芯钢丝绳的最小破断拉力为20.10KN>9.5KN,满足要求。 5.2 升降机构的电机减速器的选取 将载荷W+货台的自重G以速度v米/分提升时的功率为： (W，G)v(1500，2300)，20L,,12.67=KW g6120,6120，0.98 由此，选取电机型号为Y315S-10，额定功率为55KW，效率为92%， 转速为590r/min,选取安装型式为B3，国际标准机座号为315S75。 则减速器的传动比为i=590/63.7=9.25 减速器的型号为ZLY（低速级中心距）180。 5.3 制动器的制动容量的设计 在堆垛机上使用的制动器，在走行装置上作走行减速与停止之用。在升 XXIX 降方面用来使运动中的载荷减速并在停止后保持安全，必须有足够的制动转 矩。一般 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 ，提升装置的制动器的制动转矩应为相当于额定载重量的货物 被吊起时的最大转矩值的1.5倍以上，但一般在走行方面的制动转矩值为电机额定转矩的100%即可。 XXX 第六章 堆垛机的安全机构的设计 堆垛机的立柱高度高达20米，载货台升降速度也达到20米/分，而载货台是沿堆垛机立柱的升降导轨上下运行的承载结构，上有货叉机构、司机 室等，其升降运行靠卷筒系统。为了保证堆垛机正常工作，确保载货台上人 员、货物的安全，载货台都必须装有安全机构。 巷道堆垛机安全机构的作用是：当载货台发生断绳事件时，能自动可靠 的将载货台停止，避免发生溜车或坠车事故。因此，对这种安全机构的设计 要求是灵敏度高、作用可靠、冲击小、结构简单、安装方便。 本文设计一种带柔性装置的堆垛机夹轨机构。 其设计要点是：在楔快结构中加入滚珠，它在夹轨块和固定块之间的关 滑槽内滚动，还需滚珠盒用于固定滚珠轴，它与固定块之间的相对位置由调 节螺栓调整并用联接弹簧相连。 当断绳时，两夹轨块上移，并和立柱导轨两面吸合，同时又和固定块接 触并行成楔块作用，在楔块作用下压紧导轨，产生摩擦阻力使载货台停止下 降。加入滚珠后，夹轨作用后压力达到最大时，夹轨块连同载货台以恒压值 在导轨上平面滑动一个位移而停止，因而载货台冲击明显减少，导轨上的局 部挤压力和磨损情况大大改善。 具体尺寸详见安全机构装配图。 XXXI 结 论 本次“双立柱巷道堆垛机的设计”属于工程制图设计，从门架设计以及 几个主要重点机构的结构设计着手，分析了堆垛机的运行机理。论文首先从 堆垛机的特点及组成形式开始，接着分析门架的受力情况及推导出门架的弯 矩及挠度关系式，再设计出数据进行校核，最终设计出了满足承受重载，高 而窄的双立柱门架； 详细重点设计了货叉伸缩机构的结构设计，首先分析货叉的受力图，并推导 出弯矩挠度公式，设计出货叉的外部结构尺寸，接着又设计校核了货叉内部 零件的尺寸，最终设计出了满足条件、灵活、适用、简捷、方便的货叉结构， 并选取出适宜的电机、减速器；介绍了堆垛机的升降机构和行走机构的设计 计算，并确定了 尺寸及电机、减速器的选取；最后，设计出了一种体积小、灵敏度高、动作 可靠、带柔性装置的堆垛机安全机构的设计方案，并给出详细尺寸及夹轨原 理。 本次设计，囊括了大学四年所学知识的方方面面，是我在以后的学习工 作之前，对各个学科课程的一次深入的综合性的练习，锻炼了自己发现问题、 分析问题、解决问题的能力，并为以后的工作学习打下良好的坚实的基础。 本次设计是对四年以来学习的总结，并锻炼了总体设计的能力。 由于本人能力有限，以及时间上的仓促，设计中难免有考虑不周与设计 不正确的地方，希望各位老师能够给予谅解，并提出您的宝贵建议，我将不 胜感激！ XXXII 致 谢 能顺利完成本次毕业论文设计，首先与我的导师贾宝贤老师的悉心教导 分不开的，在此，我先向贾老师致以我深深的谢意！ 本次论文设计从论文的选题、撰写、修改直到打印完成自始自终都是在 贾老师的悉心指导和勉励下完成的。贾老师渊博的学识、敏锐的思维、民主 而严谨的作风使我受益非浅；贾老师一丝不苟的钻研精神，严谨求实的治学 态度，执着忘我的工作作风，独树一帜的思维方式，无时无刻不在影响着我， 让我终身难忘。他的言传身教，将永远指导着我今后的学习和工作。 感谢机械教研室的诸位老师，在进行毕业论文工作中所给予的帮助，他 们的不倦教诲和点拨是我今日点滴知识的来源。 感谢图书馆、资料室、微机室的各位老师的关心和帮助，。 还要感谢我的学友和朋友对我的关心和帮助，他们的启发和友爱互助的 精神给予我论文写作极大的帮助。 最后，再次向他们表示忠心的感谢！ XXXIII 参考文献 1．[日]吉国宏，《自动化仓库—堆垛机设计》，北京：中国铁道出版社，1979。 2．杨长暌，《起重机械》，北京：机械工业出版社，1982。 3．濮良贵，《机械零件》，北京：高等教育出版社，1982。 4．刘昌祺，《物流配送中心设计》，北京：机械工业出版社，2001。 5．程育仁、缪龙秀、侯炳麟，《疲劳强度》，北京：中国铁道出版社，1990。 6．刘品、刘丽华、柳河、袁正友，《互换性与测量技术基础》，哈尔滨： 哈尔滨工业大学出版社，2000。 7．刘鸿文，《材料力学》，北京：高等教育出版社，1991。 8．王连明、陈铁鸣，《机械设计》，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998。 9．周骥平、王岗，《机械制造自动化技术》，北京：机械工业出版社，2001 。 10.机械设计联合编写组，《机械设计手册》，北京：化学工业出版社，1983。 11.王丽洁、吴佩年，《画法几何及机械制图》， 哈尔滨： 哈尔滨工业大学出版社，1998.4。 12．周奇才、黄孝民，《巷道堆垛机安全机构的设计》，上海： 上海铁道学院学报，1995。 13．郭环、禹永伟，《自动化立体仓库中堆垛机的设计》，辽宁： 辽宁国能集团铁岭精工机械有限公司，2002.3。 14．董良、陆连、王宗彦，《堆垛机系列产品的参数化设计》，山西： 太原刚玉物流工程有限公司，2001。 XXXIV 电火花加工法对加工超韧性的导电材料（如新的太空合金）特别有价值。这些金属 很难用常规方法加工，用常规的切削刀具不可能加工极其复杂的形状，电火花加工使之 变得相对简单了。在金属切削工业中，这种加工方法正不断寻找新的应用领域。塑料工 业已广泛使用这种方法，如在钢制模具上加工几乎是任何形状的模腔。 电火花加工法是一种受控制的金属切削技术，它使用电火花切除（侵蚀）工件上的 多余金属，工件在切削后的形状与刀具（电极）相反。切削刀具用导电材料（通常是碳） 制造。电极形状与所需型腔想匹配。工件与电极都浸在不导电的液体里，这种液体通常 是轻润滑油。它应当是点的不良导体或绝缘体。 用伺服机构是电极和工件间的保持 0.0005~0.001英寸（0.01~0.02mm）的间隙，以阻止他们相互接触。频率为20000Hz左右的低电压大电流的直流电加到电极上，这些电脉冲引起火花，跳过电极与工件的见的 不导电的液体间隙。在火花冲击的局部区域，产生了大量的热量，金属融化了，从工件 表面喷出融化金属的小粒子。不断循环着的不导电的液体，将侵蚀下来的金属粒子带走， 同时也有助于驱散火花产生的热量。 在最近几年，电火花加工的主要进步是降低了它加工后的表面粗糙度。用低的金属 切除率时，表面粗糙度可达2—4vin.(0.05—0.10vin)。用高的金属切除率[如高达15in3/h(245.8cm3/h)]时，表面粗糙度为1000vin.(25vm)。 需要的表面粗糙度的类型，决定了能使用的安培数,电容,频率和电压值。快速切除金属（粗切削）时，用大电流,低频率,高电容和最小的间隙电压。缓慢切除金属（精切 削）和需获得高的表面光洁度时，用小电流,高频率,低电容和最高的间隙电压。 与常规机加工方法相比，电火花加工有许多优点。 1 . 不论硬度高低，只要是导电材料都能对其进行切削。对用常规方法极难切削的 硬质合金和超韧性的太空合金，电火化加工特别有价值。 2 . 工件可在淬火状态下加工，因克服了由淬火引起的变形问题。 3 . 很容易将断在工件中的丝锥和钻头除。 4 . 由于刀具（电极）从未与工件接触过，故工件中不会产生应力。 5 . 加工出的零件无毛刺。 6 . 薄而脆的工件很容易加工，且无毛刺。 7 . 对许多类型的工件，一般不需第二次精加工。 8 .随着金属的切除，伺服机构使电极自动向工件进给。 9 .一个人可同时操作几台电火花加工机床。 10.能相对容易地从实心坯料上，加工出常规方法不可能加工出来的极复杂的形状。 11.能用较低价格加工出较好的模具。 XXXV 12.可用冲头作电极，在阴模板上复制其形状，并留有必须的间隙。 Electrical discharge machining Electrical discharge machining has proved especially valuable in the machining of super-tough, electrically conductive materials such as the new space-age alloys. These metals would have been difficult to machine by conventional methods, but EDM has made it relatively simple to machine intricate shapes that would be impossible to produce with conventional cutting tools. This machining process is continually finding further applications in the metal-cutting industry. It is being used extensively in the plastic industry to produce cavities of almost any shape in the steel molds. Electrical discharge machining is a controlled metal removal technique whereby an electric spark is used to cut (erode) the workpiece, which takes a shape opposite to that of the cutting tool or electrode. The cutting tool (electrode) is made from electrically conductive material, usually carbon. The electrode, made to the shape of the cavity required, and the workpiece are both submerged in a dielectric fluid, which is generally a light lubricating oil. This dielectric fluid should be a nonconductor (or poor conductor) of electricity. A servo mechanism maintains a gap of about 0.0005 to 0.001 in. (0.01 to 0.02 mm) between the electrode and the work, preventing them from coming into contact with each other. A direct current of low voltage and high amperage is delivered to the electrode at the rate of approximately 20 000 hertz (Hz). These electrical energy impulses become sparks which jump the dielectric fluid. Intense heat is created in the localized area of the park impact, the metal melts and a small particle of molten metal is expelled from the surface of the workpiece . The dielectric fluid, which is constantly being circulated, carries away the eroded particles of metal and also assists in dissipating the heat caused by the spark. In the last few years, major advances have been made with regard to the surface finishes that can be produced. With the low metal removal rates, surface finishes of 2 to 4 um. (0.05 to 0.10um) are possible. With high metal removal rates finishes of 1 000uin. (25um) are produced. XXXVI The type of finish required determines the number of amperes which can be used, the capacitance, frequency, and the voltage setting. For fast metal removal (roughing cuts), high amperage, low frequency, high capacitance, and minimum gap voltage are required. For slow metal removal (finish cut) and good surface finish, low amperage, high frequency, low capacitance, and the highest gap voltage are required. Electrical discharge machining has many advantages over conventional machining processes. 1. Any material that is electrically conductive can be cut, regardless of its hardness. It is especially valuable for cemented carbides and the new supertough space-age alloys that are extremely difficult to cut by conventional means. 2. Work can be machined in a hardened state, thereby overcoming the deformation caused by the hardening process. 3. Broken taps or drills can readily be removed from workpieces. 4. It does not create stresses in the work material since the tool (electrode) never comes in contact with the work. 5. The process is burr-free. 6. Thin, fragile sections can be easily machined without deforming. 7. Secondary finishing operations are generally eliminated for many types of work. 8. The process is automatic in that the servomechanism advances the electrode into the work as the metal is removed. 9. One person can operate several EDM machines at one time. 10. Intricate shapes, impossible to produce by conventional means, are cut out of a solid with relative ease. 11. Better dies and molds can be produced at lower costs. 12. A die punch can be used as the electrode to reproduce its shape in the matching die plate, complete with the necessary clearance. XXXVII XXXVIII