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文本内容:
目录设计总说明IINTRODUCTIONII第一章绪论
11.1概述
11.2研究内容
21.3堆垛机各机构的总体方案设计概述
31.
3.1堆垛机的设计要求和技术指标
31.
3.2方案选择
51.
3.
2.1门架方案选择
51.
3.
2.2伸缩机构方案选择
51.
3.
2.3行走机构方案选择5第二章堆垛机门架的结构设计计算
72.1门架机构特点
72.2门架的弯矩和扰度
72.
2.1水平载荷产生的弯距
82.
2.2行走走车轮的反力产生的弯距
102.
2.3有叉取作业产生的弯矩
112.3设计数据计算校核
112.
3.1框架结构的设计数据如下
122.
3.2各部分的弯矩
122.
3.3结构构件的弯曲应力14第三章堆垛机伸缩货叉机构的设计计算
153.1齿轮齿条直线差动机构工作原理
153.2货叉的基本结构
153.3货叉机构的受力分析
163.4伸缩货叉的扰度的计算
163.
4.1上叉板挠度计算:
173.
1.2中叉板挠度计算
183.
1.3下叉板挠度计算
193.5货叉各参数的选择
203.6货叉相关零件的选取与校核
213.
6.1伸缩行走轴承的选取校核
223.
6.2齿轮齿条与链轮链条的选取校核
223.
6.3电动机与联轴器的选取校核
233.
6.4齿轮强度校核23第四章堆垛机行走机构的设计计算
264.1堆垛机行走轮的设计计算
264.2行走装置的电机与减速器的选取27结论28致谢29参考文献30INTRODUCTIONII第一章绪论
11.1概述
11.2研究内容
21.3堆垛机各机构的总体方案设计概述
31.
3.1堆垛机的设计要求和技术指标
31.
3.2方案选择
51.
3.
2.1门架方案选择
51.
3.
2.2伸缩机构方案选择
51.
3.
2.3行走机构方案选择5第二章堆垛机门架的结构设计计算
72.1门架机构特点
72.2门架的弯矩和扰度
72.
2.1水平载荷产生的弯距
82.
2.2行走走车轮的反力产生的弯距
102.
2.3有叉取作业产生的弯矩
112.3设计数据计算校核
112.
3.1框架结构的设计数据如下
122.
3.2各部分的弯矩
122.
3.3结构构件的弯曲应力14第三章堆垛机伸缩货叉机构的设计计算
153.1齿轮齿条直线差动机构工作原理
153.2货叉的基本结构
153.3货叉机构的受力分析
163.4伸缩货叉的扰度的计算
163.
4.1上叉板挠度计算:
173.
1.2中叉板挠度计算
183.
1.3下叉板挠度计算
193.5货叉各参数的选择
203.6货叉相关零件的选取与校核
213.
6.1伸缩行走轴承的选取校核
223.
6.2齿轮齿条与链轮链条的选取校核
223.
6.3电动机与联轴器的选取校核
233.
6.4齿轮强度校核23第四章堆垛机行走机构的设计计算
264.1堆垛机行走轮的设计计算
264.2行走装置的电机与减速器的选取27结论28致谢29参考文献30设计总说明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货物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、降低成本有着重要的意义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,或者相反地取出货格内的货物运送到巷道口本设计在确定双立柱堆垛机的总体设计方案基础上,重点对货叉伸缩机构和行走机构进行了详细设计设计了货叉伸缩机构的结构设计,分析了货叉的受力图,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;介绍了堆垛机的行走机构的设计计算,并确定了尺寸及电机、减速器的选取关键词自动化立体仓库;堆垛机;伸缩机构;行走机构INTRODUCTIONAutomatedWarehouseisanimportantpartoflogisticsitisanautomaticsystemwhichcanstoreandtakeoutlogisticswithoutmanualintervention.Anditisahigh-techproductwiththedevelopmentofthemodernindustrymeaningfultoimprovetheproductivityandtoreducecost.Stackeristhemostimportantdeviceoftheautomatedwarehouse.Itcanshuttleinthelaneoftheautomatedwarehouseputtingthegoodsfromthethroatintothelatticeworkortakingoutthegoodsfromthelatticeworktothethroat.Thedesignofdouble-columnstackingindeterminingtheoveralldesignschemebasedonthemachinewithemphasisoninstitutionsandtelescopicforktravelagenciesindetail.Telescopicforkdesignedbodystructuredesignanalysisofthesubjecttryingtoforkandbendingdeflectionformuladerivedthedesignshipsexternalstructuresizeforkfollowedbyaforkdesigncheckthesizeoftheinternalpartsthefinaldesignouttomeettheconditionsflexibleapplicablesimpleconvenientforkstructureandselecttheappropriatemotorreducer;introducedtheStackerwalkingmechanismdesigncalculationanddeterminethesizeandmotorreducerselection.Keywords:automatedwarehouse;stacker;telescopicgear.;runninggear双立柱巷道堆垛机的设计—伸缩机构与行走机构部分第一章绪论
1.1概述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作为现代工业社会发展的高科技产物,自动化立体仓库对提高生产率、降低成本有着重要意义而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;或者反向取出货格内的货物运送到巷道口目前国内堆垛机的高度已达到36米,载重量达到4200公斤,货物宽达到4000mm自动化立体仓库中应用堆垛机的行业涵盖了机械制造业、汽车制造业、纺织业、铁路、卷烟、医药等众多行业因为这些行业的产品比较适合自动仓库存储并且在当前物流过程中,用于生产过程库用的自动化立体仓库比成品库用的多其应用更多地出现在经济较发达的地区,如华东、华南、华北地区堆垛机的类型可分为有轨堆垛起重机、粗轨堆垛机和巷道式堆垛机三类其中有轨堆垛起重机通常简称为堆垛机,它是由叉车、桥式堆垛机演变而来的,桥式堆垛机由于桥架笨重因而运行速度受到很大的限制,仅适用于出入库频率不高或者存放长条形原材料和笨重货物的仓库;粗轨堆垛机的优点在于可以方便地为多个巷道服务;巷道式堆垛机是目前自动化立体仓库中应用最广的堆垛机,它是随着立体仓库的出现而发展起来的专用起重机,它的主要用途是在高层货架的巷道内穿梭运行,将位于巷道口的货物存入货格或者相反地取出货格内的货物运送到巷道口巷道堆垛机主要由运行机构、起升机构、装有存取货机构的载货台、机架(车身)和电气设备五部分组成(见图
1.2)图
1.1双立柱式巷道堆垛机巷道堆垛机的类型有多种,.按用途分可分为单元型、拣选型、单元-拣选型三种;按控制方式分可分为应急、手动、单机自动、联机自动方式四种;按转移巷道的方法分可分为固定式、转移式和转移车式三种;按照其金属结构的形式可分为单立柱和双立柱两种
1.2研究内容巷道式堆垛机作为自动化立体仓库的核心物流设备不仅是立体仓库中应用最广泛的物料搬运设备也是物流仓储系统中最重要设备.本文由此对双立柱巷道堆垛机的结构设计进行初步研究,设计内容主要包括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整个设计由两个同学完成,其中总体方案由两人共同确定,本人主要负责完成伸缩机构和行走机构的结构设计
1.3堆垛机各机构的总体方案设计概述
1.
3.1堆垛机的设计要求和技术指标有轨巷道堆垛机的主要用途是在高层货架的巷道内来回运行,将位于巷道口入库台上的货物存入货位;或者将货位内的货物取出送到巷道口的出库台上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及其要求
(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本文所设计的双立柱巷道堆垛机的具体技术如下
1、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、货叉伸缩机构的工作速度控制在15m/min,最高可达30m/min,设计时选取20m/min
4、堆垛机的满载载重为600kg图
1.2堆垛机总体结构简图
1.上横梁
2.天轨导向轮
3.立柱
4.载货台顶轮
5.载货台导向轮
6.货叉
7.卷扬
8.提升电机
9.传动链条
10.双联链轮
11.下横梁
13.行走轮
14.行走电机
15.提升钢绳
16.载货台整个堆垛机的核心与关键是升降机构、行走机构、货叉伸缩机构三个部分,其中
(1)升降机构是使载货台垂直运动的机构,由电动机、制动器、减速器、卷筒、钢丝绳及防落安全装置组成钢丝绳通过上横梁两侧的定滑轮与载货台上的动滑轮联接垂直升降的支撑部件为立柱,立柱为一抗扭曲的箱形结构,而导轨就装在立柱的两侧,立柱上还装有上下极限位置开关等部件
(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,下横梁的两侧还装有缓冲器,防止堆垛机在巷道两端因失控而产生很大的碰撞力
(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
1.
3.2方案选择
1.
3.
2.1门架方案选择巷道式堆垛机的门架结构可分为双立柱单立柱式两种双立柱结构的门架由两根立柱和上、下横梁组成一个长方形的框架这种结构的强度和刚性都比较好,适用于各种起重量和起身高度的堆垛机单立柱结构的机架只有一根立柱和下横梁这种结构质量比较轻,制造工时和材料消耗少;但是刚性比较差,启动制动时,柱顶水平振动比较大从整个堆垛机的稳定性来考虑,选择双立柱式
1.
3.
2.2伸缩机构方案选择伸缩机构是堆垛机中最主要的部分,最常用是采用伸缩货叉货叉在货台的布置是与堆垛机的运行方向相垂直的,因而可以向两旁伸出,存取货物货叉的长度也就是载物台的宽度它一般应等于载物台的宽度由于存取货物时货叉伸出的距离已经超过本身的长度,所以这种货叉必须做成三节三节伸缩式货叉具有如下结构特点
1.结构紧凑,所占空间小;
2.传动方式简单,动作灵活;
3.重量轻,可以减小运行惯性力按驱动方式货叉可分为
1.差动齿轮动驱动方式;
2.齿轮齿条驱动方式;
3.链轮链条传动方式;
4.液压驱动方式根据实际情况,减少安装难度及节约成本,采用以齿轮齿条及链轮链条相混合驱动的三节伸缩货叉
1.
3.
2.3行走机构方案选择巷道式堆垛机一般有三种支承方式地面支撑型、悬挂型、货架支撑型这三种支承方式的行走机构布置有所区别地面支撑型特点
1.支撑在地面轨道上,用下部车轮支承和驱动;
2.上部设水平导向轮;
3.运行机构布置在下部用途
1.适于各种起重量和起身高度的仓库;
2.应用最广悬挂型特点
1.在仓库屋架上装设轨道,起重机悬挂于轨道下翼缘上运行;
2.仓库货架下部设导轨,堆垛机下部设水平导向轮靠在导轨上运行;
3.运行机构设在上部用途
1.适用于起重量较小、起升高度较低的仓库;
2.便于转移巷道;
3.使用较小货架支承型
1.巷道两侧货格顶部敷设轨道,堆垛机支承在两侧轨道上运行;
2.仓库货架下部设导轨,起重机下部设水平导向轮靠在导轨上运行;
3.运行机构设在起重机上部用途
1.适用于起重量和起身高度均较小的仓库;
2.使用极少从普及性、零件更换上考虑,选择地面支撑型,行走机构布置在下部行走机构方案采用下部支承下部驱动型,这种方式一般采用两个或四个车轮,沿敷设在地面上的单轨行走在堆垛机的顶部有两组水平轮沿着固定在屋架下弦或货架顶部水平桁架上的轨道导向第二章堆垛机门架的结构设计计算
2.1门架结构特点巷道式堆垛机的金属结构也称门架,是整个堆垛机的承重结构门架主要由上横梁、立柱、下横梁和控制柜支座组成上、下横梁是由钢板和型钢焊接成箱形结构,截面性能好,下横梁上两侧的运行堆垛机由行走电机通过驱动轴驱动行走轮轴孔在落地镗铣床一次装夹加工完成,确保了主、被动轮轴线的平行,从而提高了整机运行平稳性;立柱是由方钢管制作,在方钢管两侧一次焊接两条扃钢导轨材质16Mn,导轨表面进行硬化处理,耐磨性好在焊接中采用了具有特殊装置的自动焊接技术,有效克服了整体结构的变形;上横梁焊于立柱之上,立柱与下横梁通过法兰定位,用高强度螺栓连接,整个主体结构具有重量轻、抗扭、抗弯、刚度大、强度高等特点
2.2门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Q—货台、货物、附件的总重量Q—电气控制盘的重量Q—卷扬装置的重量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: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l—立柱的中心距I—立柱AB、DC的断面惯性距—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n=K/K—刚度比M—弯距分类为a可查出疲劳许用应力为12500N/cm.故能满足上述弯曲应力条件.
2.
2.1水平载荷产生的弯距作出作用于框架结构的惯性力图解图
2.1框架结构的惯性力图解1图
2.2框架结构的惯性力图解2图1列出角变位移方程M=2EK(2+-3R)M=2EK(2+-3R)M=2EK(2+)M=2EK(2+)M=2EK(2+-3R)+CM=2EK(2+-3R)-CM=2EK(2+)M=2EK(2+)其中载荷项C=(1/h)[Hhh-h+Hhh-h]+qh/12gC=(1/h)[Hhh-h+Hhh-h]+qh/12g有节点的弯距平衡方程式M+M=0M+M=0M+M=0M+M=0由隔离体静力平衡方程式M+M+M+M+Hh+Hh+Hh+qh/2g=0+++=4R+(n/6EK)C-C-Hh-Hh-Hh-qh/2g有上面各式,可先求出、、、、R再带入可求出上下梁内力—MM、M、M;、立柱内力—M=-M、M=-MM=-M、M=-M图
2.2列出角变位移方程式M=2EK(2+-3R)-CM=2EK(2+-3R)+CM=2EK2+M=2EK2+M=2EK(2+-3R)M=2EK(2+-3R)M=2EK2+M=2EK2+固端弯距(载荷项)C=(1/h)Hhh-h+qh/12gC=(1/h)Hhh-h+qh/12gC=C=C=C=C=C有节点的弯距平衡方程式M+M=0M+M=0M+M=0M+M=0有隔离体静力平衡方程式M+M+M+M+Hh+qh/2g+++=4R+n/6EKC-C-Hh-qh/2g=0解上面各式,可先求出、、、、R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+MM=M+MM=M+MM=M+M又有节点方程式可得M=-MM=-MM=-MM=-M门架立柱端部的线变位=+=hR+R
2.
2.2由行走车轮的反力产生的弯距受力分析图
2.3如下列出角变位移方程式图
2.3车轮受力分析图M=2EK(2+)M=2EK(2+)M=2EK(2+)M=2EK(2+)M=2EK(2+)M=2EK(2+)M=2EK(2+)+CM=2EK(2+)-C固端弯距C=V=n2+nC/2EKn+1n+3=-nc/2EKn+1n+3=-=-M=[1/n+1n+3][2n+3]M=[1/n+1n+3]nM=[1/n+1n+3][nn+2]在此,M=-MM=-MM=-MM=-MV行走车轮的反力,按1/2(堆垛机总重量+载重)求出
2.
2.3有叉取作业产生的弯矩由于货叉作业,在门架上及与行走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行走,所以可以认为最大弯矩为M和M合成的弯矩
2.3设计数据计算校核
2.
3.1框架结构的设计数据如下上下梁选用钢板加槽钢的焊接件,其中槽钢规格为200*75*9,型号为20#B,I=8360厘米立柱选用钢板焊接,I=9000cm)l=
1.72mh=
5.96mh=
4.5mh=
1.3mh=
2.9mQ=200kgQ=800kgQ=50kgQ=250kgq=
0.85kg/cm/g=
0.1H=
0.1Q立柱重为
56220.85=955kg堆垛机总重量(自重+载重)=200+800+50+250+955+400=2655kg载重增加25%作为试验载荷,为600(1+25%)=750kg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取三类,即
1.4,作业系数M*=
1.1则载荷组合为M*(S+S+S)
2.
3.2各部分的弯矩n=K/K=Ih/Il=
2.73固端弯矩C=
33.11NmC=
12.5NmC=
104.0NmC=
101.1NmR=R+R=
0.0018+
0.00075=
0.00255行走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1由水平载荷产生的各部分的弯矩M=M*(M+M)=
1.1(
186.5+
76.5)=
289.4NmM=M*M+M=
1.
1170.7+
73.4=
266.1NmM=M*M+M=
1.
1178.2+
73.4=
276.8NmM=M*M+M=
1.
1176.2+75=
276.3Nm2由行走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=
87.4NmM=
28.2NmM=
133.4Nm最大弯矩:M=-
289.4+
87.4=-201NmM=-
266.1+
28.2=-
237.9NmM=
266.1-
28.2=
237.9NmM=
276.8+
28.2=
305.0NmM=-
276.8-
28.2=-
305.0NmM=-
276.3-
87.4=-
363.7NmM=
276.3+
133.4=
409.7NmM=
289.4-
133.4=
156.0Nm
2.
3.3结构构件的弯曲应力上下梁的断面系数Z=498cm柱的断面系数Z=789cm则:=-2560N/cm=-3010N/cm=4780N/cm=613N/cm=-3870N/cm=-4610N/cm=8230N/cm=2870N/cm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可查出疲劳许用应力为12500N/cm.故能满足上述弯曲应力条件.第三章堆垛机伸缩货叉机构的设计计算
3.1齿轮齿条直线差动机构工作原理如图
3.1所示为1个滚动齿轮和2个齿条组成的直线差动机构从动齿条2在滚动齿轮的上方根据相对运动原理滚动齿轮与固定齿条的节点为二者的速度瞬心当滚动齿轮相对于固定齿条1滚动时从动齿条2将沿滚动齿轮中心运动方向以滚动齿轮中心倍的速度平行移动这样就形成了从动齿条2相对于滚动齿轮中心速度与行程的增倍机构为满足堆垛机货叉伸缩的动作要求提供了理论依据图
3.1直线差动行程增倍机构
1、固定齿条
2、从动齿条3液动齿轮
3.2货叉的基本结构货叉是堆垛机中最主要组成的部分,所设计的货叉是三节伸缩式货叉即由上叉、中叉、下叉以及导向行走滚子等构成它主要由电机、链轮、链条、齿轮、齿条、轴承等驱动传动结构如图
3.2所示图
3.2货叉结构图下叉固定在载货台的台架上其上有驱动大齿轮带动中叉运动,中叉下方装有行走轮,行走在下叉的槽上中叉上的小轴上装有四个小齿轮,中间两个齿轮跟下叉的齿条相互运动,两边的齿轮跟上叉的齿条相互运动,从而把带动上叉向前运动.中叉可在齿轮、齿条的驱动下向前伸出自身长度的一半上叉可向前伸出比自身稍长的长度.
3.3 货叉机构的受力分析在允许的范围内对计算工况适当简化假设堆垛机在运动过程中立柱不发生变形根据货叉的支承结构作受力分析简图如图
3.3所示图
3.3货叉机构的受力分析图中a、b、c、d、e、f、g、h、m和n分别是各支点间的尺寸设、、分别是底叉、中叉和上叉的惯性矩E是材料的弹性模量
3.4 货叉挠度的计算
3.
4.1上叉板挠度计算货叉在货物的作用下在上叉板D处和E处产生支反力上叉板受力和挠度变形如图
3.4所示图
3.4 上叉挠度简图由图
3.
3.2可得到上叉板的D、E处支点反力转角微分方程和挠度方程分别为F=i=
(1)
(2)当x=d时,=0,=0,所以
(3)将式
(3)代入式
(1)得E处的倾角载荷Q在E点产生的挠度
3.
4.2中叉板挠度计算由于载荷的作用在支点B处产生反力F设在C点的倾角为挠度为假设h为不变形部分的长度时中叉挠度简图如图
3.5所示图
3.5 h为不变形部分时中叉挠度简图由图
3.5求出B、C点的支反力及BC段的弯矩方程为则有挠曲线微分方程倾角和挠度方程分别为
(4)
(5)因为当x=b时δ=0δ=0所以
(6)则x=b时的倾角和挠度分别为把b段看成刚性C点作为固定端考虑如图
3.6所示设载荷Q在中叉产生的反力为和这些反力在上叉产生的倾角为i挠度为和图
3.6C点固定时中叉挠度简图产生的货叉前端倾角和挠度分别为产生的货叉前端倾角和挠度分别为
3.
4.3下叉板挠度计算假设为不变形部分则载荷Q在b段产生的作用反力为和在C点产生的倾角产生的挠度如图
3.7所示图
3.7下叉板挠度简图同理可求得下叉各支点的反力和反力产生的倾角和挠度为因此设载货台和立柱为刚性时货叉前端的总倾角和总挠度为货叉上、下、中叉的总和货叉在叉取货物时的最大挠度一般规定不超过15mm
3.5货叉各参数的选择设a=450mmb=240mmc=20mmd=300mme=100mmf=300mm故可取下叉、中叉、上叉叉长为下叉L=a+b+20=710mm中叉L=b+c+d+220=600mm上叉L=d+e+f+20=720mm货叉材料选用Q235,弹性模量E=200G货叉截面可看成矩形,惯性矩当货叉满载600kg时,将各组数据带入以上公式,得=
9.254mm15mm满足满载需要
3.6货叉相关零件的选取与校核设计原始数据载重600kg,伸缩速度20m/min
3.
6.1伸缩行走轴承的选取校核设计所选取的轴承为深沟球轴承6001,当货叉伸出到最外面的时候,同时承受载荷的轴承达到最少,为16个,则每各轴承所承受的压力为F=60010/16=375N查得深沟球轴承6001的基本额定动载荷为=5100N,基本额定静载荷=2380N远大于375N所选轴承符合要求
3.
6.2齿轮齿条与链轮链条的选取校核轴径d=20mm,链传动比i=1因为大齿轮运动使得中叉以速度v向前运动,中叉上的机构又使得上叉以速度v相对于中叉向前运动,所有上叉以2v(即设计的20m/min前运动即v=10m/min.设齿链轮的转速为n,所以对于大齿轮有如下关系n=v上式中,有两个未定参数大齿轮转速n(与电机相关),大链轮分度圆直径,所有要与电动机联动选择,根据方案设计确定
1、齿轮大齿轮的模数m=
0.8,分度圆直径d=128mm,齿数z=160共2个小齿轮的模数m=
0.8,分度圆直径d=
28.8mm,齿数z=36共8个
2.、齿条齿条的模数m=
0.8,p=
2.51mm根据货叉伸出的长度325mm,留35mm的余量,选取齿条的长度360mm齿数z=136,齿条两端各预留
9.7mm作为安装空间
3、链轮链轮齿数Z=20k=
6.3925节距P=8mm所以链轮的分度圆直径为d=pk=
86.3925=
51.14mm.共2个
4、链条选择滚子链型号为05B链,P=8mm抗拉载荷为
4.4KN(单排)链轮上的滚子链长度为375mm,节数为375/8=47节1条抗拉载荷为
4.4KN(单排),能承受扭矩为
4.4KN*d/2(d/
20.1m远满足需要
3.
6.3电动机与联轴器选取与校核
1、电动机对于大齿轮有如下关系n=v知道d=128mm所选取的电动机需要比较大的扭矩,较低的转速,所以择与减速器一体化的电机,所以选择短轴距圆柱齿轮减速电机,型号R07-DT56L4,基本参数如下型号R07-DT56L4额定功率
0.12Kw输出转速25r/min输出扭矩110Nm当满载W=600Kg时,至少同时承载的轴承16个,行走轴承所需要的力矩为M=uPd/2M摩擦力矩,mN.m{kgf.mm}u摩擦系数,深沟球轴承
0.0010-
0.0015P轴承负荷,N{kgf}d轴承公称内径,mm链传动平均效率为96%,齿轮齿条的的传动平均效率为99%,从电动机到上叉经过三级传动的效率为96%99%99%=94%,所到达的扭矩为M=
1100.94=103Nm60Nm所选电动机满足需要
2、联轴器由于伸缩机构频繁伸缩,要求电机频繁正反转,所以要求联轴器适用于频繁正反转的场合,梅花形弹性联轴器满足需要,而且能用于多尘的情况下型号选取LM1-
203.
6.4齿轮强度校核大齿轮分度圆直径d=128mm模数为m=
0.8,齿数z=160,齿宽b=9mm,7级精度,齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS齿轮转速为25r/min
1、按齿根弯曲疲劳强度校核σ[σ]K:载荷系数K=KK=1×1×1×
2.25=
2.25其中使用系数=1,动载系数K=1齿间载荷分配系数K=1,齿向载荷分配系数=
2.25T:传递的扭矩,T=11010NmmY:齿形系数,Y=
2.45Y:矫正系数,Y=
1.65齿宽系数,=1m模数,m=
0.8Z:齿数,Z=160σ而,许用应力[σ]=σ/S其中弯曲疲劳寿命系数=
0.90齿轮弯曲疲劳极限σ=500MPa弯曲疲劳强度安全系数SF=
1.25SF=
1.25~
1.5则[σ]=
0.9×500/
1.25=360MPa因为σ[σ]所以齿轮对弯曲疲劳强度足够
2、按齿面接触疲劳强度校核σH=
2.5≤[σ]式中载荷系数K=KK=1×1×1×
1.292=
1.292其中使用系数=1,动载系数K=1齿间载荷分配系数K=1,齿向载荷分配系数=
1.292Z:材料的弹性影响系数Z=
189.8MPaT:传递的扭矩,T=11010Nmmu:传动比,u=1b齿宽,b=9mmd分度圆直径,d=128mm则σH=
2.5=415MPa许用应力[σ]=σ/S其中接触疲劳寿命系数=
0.90,齿轮接触疲劳极限σ=600MPa弯曲疲劳强度安全系数S=1则[σ]=
0.9×600/1=540MPa因为σ[σ]所以齿轮对接触疲劳强度足够综上所述,齿轮对强度足够,满足设计要求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”,该型式的行走装置安装在下梁上,通过电动机连接减速装置驱动行走轮,行走轮支承堆垛机的全部重量,在单轨上行走
4.1堆垛机行走轮的设计计算行走机构有主动轮组(两个轮)和从动轮组(两个轮)各1组,由于堆垛机在操作货叉时的反作用力会对行走轮产生侧压,为了防止行走轮由于侧压脱轨与行走中的爬行现象,需采用有轮缘的行走轮选用起重机用的SL-双轮缘车轮以及与其相配合的P11型钢轨其中D=25cm,B=10cm,r=1cm,v=90m/min行走轮的允许载重量等各参数间有下列关系式P=KD(B-2r)(kg)且K=(kg/cm)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)K—许用应力系数(kg/cm)v—行走速度(m/min)k—许用应力(球墨铸铁的许用应力为50)(kg/cm)首先确定B=10cm,r=
0.1cmk=50kg/cmv=90m/min满载是整体重量P=600kg+1500kg=2100kg则K===
36.4(kg/cm)P=
36.4=7280kgP=2100kg所选轮和钢轨满载要求取轮轴直径d=50mm轴上的轴承选取型号为61810,基本尺寸为d=50mmD=65mmB=7mm.行走轮的转速为n=v/d==
114.65r/min
4.2行走装置的电动机与减速器的选取行走装置在额定速度下必需的功率为P=(KW)其中,式中,—行走阻力d—行走轮轴的直径—摩擦系数f—滚动摩擦系数Q—堆垛机的总重量由此,求得P=则可选取电机型号为Y2-160M1-2,转速为2930r/min额定功率为11KW,效率为88%,且1188%=
9.68kw
5.15kw,可选为此,减速器的传动比为i=2930/
114.65=
25.6则可选取减速器标准型号为ZLY(硬齿面圆柱齿轮减速器)行走机构的下部有支承与驱动外,还要有堆垛机顶部的固定装置保持行走平稳和支持货叉伸出时产生的弯矩采用轴承轮与热轧边角钢行走结论本次“双立柱巷道堆垛机的设计”属于机构与工程制图设计,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;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;介绍了堆垛机的行走机构的设计计算,并确定了尺寸及电机、减速器的选取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!鸣谢能顺利完成本次毕业论文设计,首先要感谢我的导师俞国燕老师的悉心教导,在此向她致以深深的谢意!本次论文设计从论文的选题、撰写、修改直到打印完成都是在导师的悉心指导和勉励下完成的她渊博的学识、敏锐的思维、民主而严谨的作风使我受益非浅;同时感谢学院的诸位老师,在这四年里以对我的教育和进行毕业设计工作中所给予的帮助,您们的不倦教诲和点拨是我今日点滴知识的来源还有感谢舍友和各位班友的关心和帮助最后,再次向他们表示衷心的感谢!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,19792.杨长暌,《起重机械》,北京机械工业出版社,19823.濮良贵,《机械零件》,北京高等教育出版社,19824.刘昌祺,《物流配送中心设计》,北京机械工业出版社,20015.程育仁、缪龙秀、侯炳麟,《疲劳强度》,北京中国铁道出版社,19906.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,20007.刘鸿文,《材料力学》,北京高等教育出版社,19918.王连明、陈铁鸣,《机械设计》,哈尔滨哈尔滨工业大学出版社,19989.周骥平、王岗,《机械制造自动化技术》,北京机械工业出版社,
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