畢業(yè)論文自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的機(jī)械設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 . PAGE38 / NUMPAGES41目 錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc263941785第1章緒論 PAGEREF _Toc263941785 h 1HYPERLINK l _Toc263941786第1.1節(jié)研究的背景與容 PAGEREF _Toc263941786 h 1HYPERLINK l _Toc2639417871.1.1概述 PAGEREF _Toc263941787 h 1HYPERLINK l _Toc263941791第1.2節(jié)設(shè)計(jì)的目的和意義2HYPERLINK l _Toc263941792第1.3節(jié)設(shè)計(jì)的容與要求3HYPERL

2、INK l _Toc263941793第1.4節(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)4HYPERLINK l _Toc263941794第2章總體設(shè)計(jì)方案的確定5HYPERLINK l _Toc263941796第2.1節(jié)堆垛機(jī)各個(gè)部分的方案選擇6HYPERLINK l _Toc2639417972.1.1堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇6HYPERLINK l _Toc2639417982.1.2堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇7HYPERLINK l _Toc2639417992.1.3堆垛機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)思路7HYPERLINK l _Toc2639418002.1.4堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì)思路7HYPERLINK l _Toc26

3、3941803第2.2節(jié)堆垛機(jī)的技術(shù)參數(shù)9HYPERLINK l _Toc263941804第2.3節(jié)堆垛機(jī)的技術(shù)要求10HYPERLINK l _Toc263941805第3章堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)12HYPERLINK l _Toc263941806第3.1節(jié)起升機(jī)構(gòu)的總體選型12HYPERLINK l _Toc263941807第3.2節(jié)卷筒的設(shè)計(jì)16HYPERLINK l _Toc2639418083.2.1卷筒部件計(jì)算16HYPERLINK l _Toc2639418093.2.2齒輪連接盤(pán)的計(jì)算21HYPERLINK l _Toc263941813第4章堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì)24HYPER

4、LINK l _Toc263941814第4.1節(jié)貨叉?zhèn)鲃?dòng)裝置的總體選型24HYPERLINK l _Toc263941815第4.2節(jié)貨叉?zhèn)鲃?dòng)齒輪、齒條的計(jì)算24HYPERLINK l _Toc263941816第4.3節(jié)貨叉?zhèn)鲃?dòng)鏈輪、鏈條的設(shè)計(jì)計(jì)算28HYPERLINK l _Toc263941816第4.4節(jié)堆垛機(jī)貨叉靜態(tài)撓度計(jì)算30HYPERLINK l _Toc263941831第5章總結(jié)36HYPERLINK l _Toc263941832參考文獻(xiàn)37摘 要：近年來(lái)，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來(lái)越多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到物流系統(tǒng)的改善與合理性對(duì)企業(yè)的發(fā)展非常重要。堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)

5、中最重要的起重堆垛設(shè)備，它能夠在自動(dòng)化立體的巷道中來(lái)回穿梭運(yùn)行，將位于巷道口的貨物存入貨格；或者相反取出貨格的貨物運(yùn)送到巷道口。本文詳細(xì)論述了在現(xiàn)代大多數(shù)企業(yè)中普遍使用的雙立柱堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)方案，文章的重點(diǎn)放在其兩個(gè)部件：升降機(jī)構(gòu)、貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，并對(duì)安全機(jī)構(gòu)和控制部分進(jìn)行簡(jiǎn)單的選取和計(jì)算其中包含電機(jī),減速器的選取，齒輪，齒條的計(jì)算，卷筒的計(jì)算，軸的校核，電器原理圖的配置等。首先，提出各個(gè)機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)方案；其次，對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)的受力情況進(jìn)行了分析并計(jì)算，然后估算初取值，再進(jìn)行校核，最后確定各個(gè)實(shí)際值。關(guān)鍵詞： 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)； 堆垛機(jī)； 升降機(jī)構(gòu)； 貨叉伸縮機(jī)構(gòu)Abstract:In rec

6、ent years, along with the unceasing raising of enterprise production and managrtant take heavy crane pile up equipment, it can in the tunnel of automation cube in the shuttle operation of round trip, will locate in tunnel the goods of mouth stock goods shelf; or opposite take out the goods transit i

7、n goods shelf go to tunnel mouth.This paper describes the majority of enterprises in the widespread use of modern double-column stacking machine design, the article focused on its two components: lifting mechanism, telescopic fork design of institutions, and security agencies and the control part si

8、mple selection and calculation including motor, reducer selection, gear, rack of calculation, the calculation of roll, axis calibration, electrical schematic diagram of the configuration.First, the proposed design programs of various agencies; Secondly, the force of the various agencies to conduct t

9、he analysis and calculation, and then estimate the initial value, and then checked, and finally establish the actual value.Keyword: automation three-dimensional storehouse; stacker cranes; lifting mechanism; telescopic fork institutions第1章 緒論第1.1節(jié) 研究背景與容1.1.1概述從50年代初,美國(guó)出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)，50年代末到60年代初,

10、出現(xiàn)了司機(jī)操作的巷道式堆垛起重機(jī)立體倉(cāng)庫(kù);1963 年美國(guó)率先在高架倉(cāng)庫(kù)中采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù),建立了第一座由計(jì)算機(jī)控制的立體倉(cāng)庫(kù). 此后,自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在美國(guó)和歐洲得到迅速發(fā)展,并形成了專門(mén)的學(xué)科. 60 年代中期,日本開(kāi)始興建立體倉(cāng)庫(kù),并且發(fā)展速度越來(lái)越快,成為當(dāng)今世界上擁有自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)最多的國(guó)家之一. 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),美國(guó)擁有各種類(lèi)型的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)20000 多座,日本有38000 多座,德國(guó)有10000 多座,英國(guó)有4000 多座,前聯(lián)有1500 多座。 我國(guó)首先由機(jī)械部起重運(yùn)輸機(jī)械研究所1963年研制成第一臺(tái)橋式堆垛起重機(jī),1973年開(kāi)始研制我國(guó)第一座由計(jì)算機(jī)控制的高15 m 的自動(dòng)

11、化立體倉(cāng)庫(kù),并于1980 年投入運(yùn)行.與廠級(jí)計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)以與與生產(chǎn)線緊密相連的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)更是當(dāng)今計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS) 與柔性制造系統(tǒng)(FMS) 必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)可以產(chǎn)生巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。它通過(guò)高層貨架存儲(chǔ)，使存儲(chǔ)區(qū)大幅度地向高空發(fā)展，提高了空間利用率；自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)采用層積式存放，結(jié)合計(jì)算機(jī)管理，可以很容易實(shí)現(xiàn)先入先出，防止貨物的自然老化、變質(zhì)和損壞；通過(guò)自動(dòng)存取系統(tǒng),加快了運(yùn)行和處理速度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；采用自動(dòng)化技術(shù)后，還能較好地適應(yīng)黑暗、低溫、污染、有毒和易爆等特殊場(chǎng)合的物品存儲(chǔ)需要；計(jì)算機(jī)控制能夠始終準(zhǔn)確無(wú)誤地對(duì)各

12、種信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，減少了貨物處理和信息處理過(guò)程中的差錯(cuò)；同時(shí)借助于計(jì)算機(jī)管理還能有效地利用倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)能力，便于清點(diǎn)和盤(pán)庫(kù)，合理減少庫(kù)存，加快資金周轉(zhuǎn)，節(jié)約流動(dòng)資金，從而提高倉(cāng)庫(kù)的管理水平。自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的信息系統(tǒng)可以與企業(yè)的生產(chǎn)信息系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理的自動(dòng)化。同時(shí)，由于使用自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)，促進(jìn)企業(yè)的科學(xué)管理，減少了浪費(fèi)，保證均衡生產(chǎn)，也提高了操作人員素質(zhì)和管理人員的水平。立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn),實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)功能從單純保管型向綜合流通型的轉(zhuǎn)變。隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化,它將為工業(yè)、企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)合理化的關(guān)鍵。它具有空間利用率高、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理、實(shí)時(shí)自動(dòng)

13、結(jié)算庫(kù)存貨物種類(lèi)和數(shù)量、立體倉(cāng)庫(kù)信息庫(kù)可以和中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行等許多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)加快物流速度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本都有重要意義，已開(kāi)始應(yīng)用于汽車(chē)、電子、醫(yī)藥、煙草、建材、郵電等許多行業(yè)。而堆垛機(jī)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)的出人庫(kù)效率有重要影響，是立體倉(cāng)庫(kù)能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求和體現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一。有軌巷道堆垛起重機(jī)是隨著立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的專用起重機(jī)，通常簡(jiǎn)稱為堆垛機(jī)。堆垛機(jī)是立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備，可大大提高倉(cāng)庫(kù)的面積和空間利用率，是自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的主要設(shè)備，是代表立體倉(cāng)庫(kù)特征的標(biāo)志。堆垛機(jī)的功能是堆垛機(jī)接受計(jì)算機(jī)指令后，能在高層貨架巷道中來(lái)回穿梭，把貨物從巷道口出人庫(kù)貨臺(tái)搬運(yùn)到指定的貨位

14、中，或者把需要的貨物從倉(cāng)庫(kù)中搬運(yùn)到巷道口出人庫(kù)貨臺(tái)，再配以相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)、輸送設(shè)備通過(guò)計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)出人庫(kù)。在立體倉(cāng)庫(kù)中的搬運(yùn)設(shè)備有高位叉車(chē)、工業(yè)機(jī)器人、橋式堆垛機(jī)和有軌巷道式單雙立柱堆垛機(jī)。有軌巷道式雙立柱堆垛機(jī)由于效率高，高度可達(dá)30-40 m，便于實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，行走穩(wěn)定，載貨量大，噪聲小，在目前的立體倉(cāng)庫(kù)中得到廣泛應(yīng)用。第1.2節(jié) 設(shè)計(jì)的目的和意義倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，物資儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)自動(dòng)化是其重要的容。實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)物資儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)自動(dòng)化，倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械設(shè)備、設(shè)施與管理、信息、人才系統(tǒng)配套、協(xié)調(diào)發(fā)展是重要的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)引入計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)和人工智能等高新技術(shù)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械的技術(shù)該做，倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)

15、械的技術(shù)性能將較大提高。載重量大、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、操作方便、可維修性好的叉車(chē)、無(wú)人叉車(chē)、牽引車(chē)、托盤(pán)運(yùn)輸車(chē)、堆高車(chē)、堆垛機(jī)、碼垛機(jī)、管道輸送機(jī)、帶狀輸送機(jī)、自動(dòng)揀選機(jī)等先進(jìn)的裝卸搬運(yùn)機(jī)械設(shè)備將廣泛應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)通過(guò)設(shè)計(jì)用于倉(cāng)儲(chǔ)貨架的堆垛機(jī)，完成堆垛機(jī)水平行走機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)與貨叉機(jī)構(gòu)、機(jī)架和電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)，能與時(shí)、準(zhǔn)確地把物品自動(dòng)送到指定位置，從而加深對(duì)堆垛機(jī)的認(rèn)識(shí)與了解。 由于使用場(chǎng)合的限制，巷道堆垛機(jī)在結(jié)構(gòu)和性能方面有以下特點(diǎn)：(1) 整機(jī)結(jié)構(gòu)高而窄，其寬度一般不超過(guò)儲(chǔ)料單元的寬度，因此限制了整機(jī)布置和結(jié)構(gòu)選型。(2) 金屬結(jié)構(gòu)件除應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度要求外，還要有較高的制造和安裝精度

16、。(3) 采用專門(mén)的取料裝置，常用多節(jié)伸縮貨叉或貨板機(jī)構(gòu)。(4) 各電氣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)同時(shí)滿足快速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確。(5) 配備可靠的安全裝置，控制系統(tǒng)應(yīng)具有一系列連鎖保護(hù)措。第1.3節(jié) 設(shè)計(jì)的容與要求有軌巷道堆垛機(jī)的容包括:第一，分析、論述目前堆垛機(jī)堆垛的原理、方法，堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)思路，探討各種解決途徑。第二，論述本設(shè)計(jì)采用的方法、原理與可行性，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算。第三，堆垛機(jī)的工作方式與貨物識(shí)別控制原理。第四，繪制堆垛機(jī)總裝圖和主要零部件圖。有軌巷道堆垛起重機(jī)的設(shè)計(jì)要求包括：1，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。2，堆垛方式準(zhǔn)確可靠。3，結(jié)構(gòu)緊湊堅(jiān)固，使用維護(hù)方便，外形美觀。第1.4節(jié) 設(shè)計(jì)參數(shù)

17、立體倉(cāng)庫(kù)為8巷道16排40列7層堆垛機(jī)總高度：8m 總長(zhǎng)度：3.1m 總寬度：1m堆垛機(jī)額定起重量300kg行走最大速度130m/min(2.2m/s)升降最大速度30m/min(0.5m/s)貨叉速度9m/min(0.15m/s) 加減速度：升降0.6 行走0.6 伸縮0.2貨架上下7層，層高1100mm貨架每層40格，格寬900mm貨箱尺寸：長(zhǎng)寬高600500800mm貨格尺寸：長(zhǎng)寬高9006001100mm寬度方向?yàn)樨洸娌嫒》较虻?章 總體設(shè)計(jì)方案的確定為使堆垛機(jī)能夠準(zhǔn)確、快速、安全、自動(dòng)搬運(yùn)貨物出人庫(kù)，必須滿足以下設(shè)計(jì)要求:(1)具備三維運(yùn)動(dòng)功能，即堆垛機(jī)沿巷道來(lái)回運(yùn)動(dòng)、載貨臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)

18、、貨叉沿貨架方向雙向伸縮; (2)滿足一定的定位精度，重復(fù)定位精度誤差不能超過(guò)10 mm; (3)具備安全保護(hù)措施;(4)在滿足強(qiáng)度、剛度和可靠性的前提下，盡量減小堆垛機(jī)各部分的重量，以減小提升功率和行走時(shí)的摩擦阻力;(5)保護(hù)倉(cāng)庫(kù)環(huán)境，避免貨物污染受損。堆垛機(jī)的組成：圖2.1 有軌巷道式雙立柱堆垛機(jī)1.天軌 2.天軌導(dǎo)向輪 3.上橫梁 4.立柱 5.鏈輪 6.載貨臺(tái)導(dǎo)向輪 7.載貨臺(tái)頂輪 8.電器柜 9.輪系 10.地軌 11.下橫梁 12.電機(jī) 13.卷筒 14.減速器 15.載貨臺(tái) 16.貨叉 17.載貨臺(tái)立板第2.1節(jié) 堆垛機(jī)各個(gè)部分的方案選擇2.1.1堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇巷道

19、式堆垛起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)是使載貨臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，主要由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒或鏈輪以與相應(yīng)的柔性件組成。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)柔性件使載貨臺(tái)升降。常用的柔性件有鋼絲繩和起重鏈兩種。鏈條傳動(dòng)的缺點(diǎn)是自重量大，有可能突然斷裂，不安全，因而本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選用鋼絲繩，鋼絲繩的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕，使用安全，工作噪聲低，便于維護(hù)保養(yǎng)等等。聯(lián)軸器選用梅花形彈性聯(lián)軸器，此聯(lián)軸器是由帶突爪的形狀一樣的兩個(gè)半聯(lián)軸器和梅花形彈性元件組成，將梅花形彈性元件置于兩個(gè)半聯(lián)軸器的突爪之間以實(shí)現(xiàn)聯(lián)結(jié)。減速器選用JZQ型減速器，它是特為起重機(jī)設(shè)計(jì)制造的低硬度齒面的減速器，制造工藝較容易，有很多中小型廠均有現(xiàn)成產(chǎn)品供貨。卷筒為與減速器

20、配合的自制卷筒，通過(guò)齒輪連接盤(pán)與減速器的低速軸齒輪軸端相連。此卷筒的特點(diǎn)是卷筒軸不受轉(zhuǎn)矩，只承受彎矩，為封閉式傳動(dòng)，不易受外界環(huán)境干擾。鋼絲繩的一端固定在卷筒上，另一端固定在機(jī)架的上橫梁上，鋼絲繩通過(guò)安裝在立柱上的定滑輪導(dǎo)向，帶動(dòng)安裝在載貨臺(tái)上的兩個(gè)動(dòng)滑輪使載貨臺(tái)升降。2.1.2堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇本傳動(dòng)系統(tǒng)為地面支承式，三合一減速器和車(chē)輪組安裝在堆垛機(jī)下橫梁下方起支承和驅(qū)動(dòng)作用，上部用導(dǎo)向輪運(yùn)行在工字鋼的下翼緣上來(lái)防止堆垛機(jī)傾倒或擺動(dòng)。由于驅(qū)動(dòng)裝置裝在堆垛機(jī)下下部，容易維修保養(yǎng)。2.1.3堆垛機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)思路上橫梁是由四塊鋼板焊接而成的箱形結(jié)構(gòu)，其與立柱間通過(guò)焊接聯(lián)結(jié)在一起。立柱由角

21、鋼和鋼板焊接而成的箱式矩形斷面，具有抗扭、抗彎剛度大，重量輕，耐磨性好等特點(diǎn)。下橫梁也是由四塊鋼板焊接的箱式矩形斷面，具有較大的抗扭、抗彎剛度。下橫梁與立柱間通過(guò)焊接聯(lián)結(jié)在一起。2.1.4堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì)思路貨叉裝置是堆垛機(jī)存取貨物的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，裝設(shè)在載貨臺(tái)上。本機(jī)構(gòu)采用三級(jí)直線差動(dòng)式伸縮貨叉，由上叉、下叉與起導(dǎo)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。由于存取貨物時(shí)貨叉伸出的距離已經(jīng)超過(guò)本身的長(zhǎng)度，所以貨叉為級(jí)伸縮裝置，下叉固定在載貨臺(tái)本體上，起支承作用，上面的上叉叉取貨物。貨叉的伸縮可以采用齒輪齒條傳動(dòng)或者鏈輪鏈條傳動(dòng)，本設(shè)計(jì)采用齒輪齒條傳動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

22、單，傳動(dòng)關(guān)系清晰等優(yōu)點(diǎn)。貨叉裝置采用二級(jí)直線式伸縮貨叉，叉體體積小、剛性大，且具有超載保護(hù)功能。貨叉主要由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、鏈輪鏈條傳動(dòng)裝置、齒輪齒條傳動(dòng)裝制、下叉、中叉、上叉和滾針軸承等組成。圖2.1 貨叉結(jié)構(gòu)示意圖1.上叉叉板 2.上叉活動(dòng)導(dǎo)軌 3.上叉支承板 4.中叉擋板 5.中叉齒條板 6.滾針軸承 7.下叉立板 8.下叉底板 9.軸承支承板 10.傳動(dòng)軸11.鏈條 12.減速器 13.聯(lián)軸器 14.傳動(dòng)齒輪 15.電動(dòng)機(jī) 16.下叉擋板結(jié)構(gòu)示意圖如上圖21所示。上叉由上叉叉板、上叉支承板、上叉齒條板組成，上叉叉板直接承載貨箱，為了防滑選用花紋鋼板，上叉支承板則安裝有支承上叉的四

23、個(gè)滾針軸承，使上叉相對(duì)于中叉運(yùn)動(dòng)，上叉齒條板下方焊接有齒條，由裝在中叉連接板上的雙嚙合齒輪傳遞動(dòng)力。中叉由中叉活動(dòng)導(dǎo)軌、中叉連接板、中叉齒條板組成，中叉活動(dòng)導(dǎo)軌支承在四個(gè)滾針軸承上，四個(gè)滾針軸承分別裝在下叉立板和下叉支承板上，中叉連接板則把中叉齒條板、中叉活動(dòng)導(dǎo)軌和雙嚙合齒輪連接起來(lái)，中叉齒條板下方焊接有齒條，通過(guò)傳動(dòng)軸上的齒輪傳遞動(dòng)力。下叉由下叉支承板、下叉立板、下叉齒條板和下叉底板組成，下叉支承板下部安裝有滾針軸承，支承起傳動(dòng)軸，上部安裝有支承中叉活動(dòng)導(dǎo)軌的滾針軸承，下叉立板也安裝有支承中叉活動(dòng)導(dǎo)軌的滾針軸承，下叉齒條板的頂部裝有齒條，提供與雙嚙合齒輪嚙合的下齒條，下叉底板則是整個(gè)貨叉的支

24、承板，其上固定有電動(dòng)機(jī)、減速器、下叉立板、下叉齒條板、下叉支承板和雙向擋板。焊接在下叉底板上的雙向擋板則限制貨叉的極限伸縮位置。整個(gè)貨叉的傳動(dòng)原理是，電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器、減速器減速把動(dòng)力傳遞給減速器軸端的鏈輪，軸端鏈輪通過(guò)鏈條把動(dòng)力傳遞給傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸上的鏈輪和減速器軸端的鏈輪一樣大，鏈輪鏈條傳動(dòng)比為1。安裝在傳動(dòng)軸軸端的齒輪通過(guò)中叉齒條板把動(dòng)力傳遞給中叉，使中叉以一定的速度相對(duì)于下叉運(yùn)動(dòng)，而安裝在中叉連接板上的雙嚙合齒輪以中叉速度與中叉一起運(yùn)動(dòng)，雙嚙合齒輪下面與下叉齒條板上的齒條嚙合，上面與上叉齒條板上的齒條嚙合，下叉齒條板不動(dòng)，那么上叉齒條板則以二倍于中叉的速度向前運(yùn)動(dòng)。第2.2節(jié) 堆垛機(jī)的

25、技術(shù)參數(shù)堆垛機(jī)作為立體倉(cāng)庫(kù)中重要的運(yùn)輸設(shè)備，其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的選用，將直接影響到整座立體倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益。合理的選擇各項(xiàng)參數(shù)，將大大提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)現(xiàn)階段立體倉(cāng)庫(kù)中，堆垛機(jī)技術(shù)參數(shù)的選用上，和世界先進(jìn)水平相比，存在著較大的差別。（1）堆垛機(jī)的速度參數(shù)。與堆垛機(jī)的速度有關(guān)的參數(shù)，主要指水平運(yùn)行速度、起升速度和貨叉伸縮速度。這三項(xiàng)參數(shù)的高低，直接關(guān)系到出入庫(kù)頻率的高低。（2）堆垛機(jī)的尺寸參數(shù)。堆垛機(jī)的尺寸參數(shù)較多，例如起升高度、下降深度、整機(jī)全長(zhǎng)、最低貨位極限高度等。其中最低貨位極限高度，即貨叉上表面從最低一層貨格的低位到地軌安裝水平面的垂直距離。該參數(shù)涉與合理利用有效

26、空間，增加庫(kù)容量，亦是評(píng)價(jià)堆垛機(jī)設(shè)計(jì)水平的標(biāo)準(zhǔn)之一。目前，國(guó)立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)的最低貨位極限高度普遍偏高。（3）堆垛機(jī)的貨叉下?lián)隙?。貨叉下?lián)隙龋嵌讯鈾C(jī)的一項(xiàng)非常重要的性能參數(shù)，直接關(guān)系到堆垛機(jī)是否能正常工作。因結(jié)構(gòu)型式、材料與加工熱處理工藝的限制，同等狀況下，目前國(guó)立體堆垛機(jī)的貨叉下?lián)隙纫葒?guó)外大20%30%。改進(jìn)貨叉結(jié)構(gòu)，合理選材，提高工藝手段，是減少貨叉下?lián)隙?，保證堆垛機(jī)工作性能的重要措施。（4）堆垛機(jī)的噪音。堆垛機(jī)在高速運(yùn)行和升降中，特別是在同時(shí)進(jìn)行時(shí)，由于車(chē)輪與軌道摩擦和提升鏈條或鋼絲繩的振動(dòng)、摩擦等，將產(chǎn)生較大的噪音。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，堆垛機(jī)在工作時(shí)，其噪聲值不高于84分貝。目前立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)際

27、應(yīng)用表明，對(duì)于行走速度不超過(guò)80米/秒的，還可以保證，超過(guò)100米/秒以上的，一般難以保證。（5）堆垛機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。目前，國(guó)立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，電機(jī)減速機(jī)普遍采用德國(guó)、日本、意大利的產(chǎn)品，也有少數(shù)采用國(guó)的電機(jī)減速機(jī)。由于堆垛機(jī)是立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的運(yùn)輸設(shè)備、各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和綜合性能要求都非常嚴(yán)格，如無(wú)故障率應(yīng)大于97%，停準(zhǔn)精度10mm，以與噪音要求等。這就要求電機(jī)減速機(jī)的可靠性非常高。因此，現(xiàn)階段在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中電機(jī)減速機(jī)的選用上，建議選用國(guó)外先進(jìn)的產(chǎn)品，以保證堆垛機(jī)的整機(jī)性能。（6）堆垛機(jī)的起重量和載荷參數(shù)。包括額定起重量、總起重量、堆垛機(jī)總重量、堆垛機(jī)設(shè)計(jì)重量和輪壓。額定起重量是堆垛機(jī)的

28、主要性能參數(shù)、它是堆垛機(jī)允許起升的貨物和托盤(pán)（或貨箱）的質(zhì)量的總和?？偲鹬亓渴潜黄鹕呢浳?，托盤(pán)（或貨箱）、貨叉、司機(jī)室、載貨臺(tái)、固定在載貨臺(tái)上的屬具（包括動(dòng)滑輪組，起重鋼絲繩與其它零、部件）與人的質(zhì)量的總和。堆垛機(jī)總重量是堆垛機(jī)各部分質(zhì)量的總和（包括機(jī)上電源裝置、信號(hào)傳輸裝置、控制柜、平衡重和潤(rùn)滑劑在）。堆垛機(jī)設(shè)計(jì)重量是整機(jī)總質(zhì)量中，除去潤(rùn)滑劑的堆垛機(jī)質(zhì)量。輪壓是一個(gè)車(chē)輪傳遞到軌道或地面上的最大垂直載荷。按工況不同，分為工作輪壓和非工作輪壓。第2.3節(jié) 堆垛機(jī)的技術(shù)要求堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的心臟部分。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)越性必須通過(guò)堆垛機(jī)才能充分體現(xiàn)出來(lái)。為此，堆垛機(jī)必須有嚴(yán)格的技術(shù)要求。堆

29、垛機(jī)的正常工作條件：（1）堆垛機(jī)正常工作的環(huán)境溫度圍為-540攝氏度，在24小時(shí)平均溫度不超過(guò)35攝氏度。在40攝氏度的溫度條件下，相對(duì)濕度不超過(guò)50。溫度較低時(shí)相對(duì)濕度可以高一些（2）堆垛機(jī)工作環(huán)境的污染等級(jí)應(yīng)在國(guó)家規(guī)定圍之。（3）供電電網(wǎng)進(jìn)線電源為頻率是50赫茲，電壓是380伏的三相交流電，電壓波動(dòng)的允許偏差為。對(duì)通用零部件的要求：（1）對(duì)鏈條鏈輪的要求堆垛機(jī)載貨臺(tái)頻繁地上下運(yùn)動(dòng)主要是靠鏈輪和鏈條來(lái)完成的。為此要求采用短節(jié)距精密滾子鏈。要求鏈輪的齒形和公差應(yīng)符合GB/T12431997的規(guī)定，特別要求鏈輪的輪齒和凹槽不得有損傷鏈條的表面缺陷。此外，必須經(jīng)常潤(rùn)滑鏈條和鏈輪。鏈條強(qiáng)度許用安全系

30、數(shù)不得低于6。（2）對(duì)鋼絲繩的要求鋼絲繩必須采用GB/T89181996中規(guī)定的圓股鋼絲繩。絕對(duì)不能把鋼絲繩接長(zhǎng)之后再用。鋼絲繩強(qiáng)度許用安全系數(shù)不得小于6。（3）為了防止堆垛機(jī)停止時(shí)產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，必須采用緩沖器減振緩沖器采用橡膠、工程塑料或液壓方式。要求緩沖器能承受堆垛機(jī)以70的額定載荷運(yùn)行速度的撞擊。（4）對(duì)螺栓和螺母的要求要求主要受力部件所用螺栓性能等級(jí)不低于8.8級(jí)，螺母性能等級(jí)不低于8級(jí)。要求高強(qiáng)度螺栓性能等級(jí)不低于10.9S級(jí)，高強(qiáng)度螺母性能不低于10H級(jí)。（5）制造和組裝要求要求下橫要求堆垛機(jī)上橫梁的水平彎曲，K為上橫梁全長(zhǎng)。梁的水平彎曲，B是主、從動(dòng)輪軸距。按照機(jī)械工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)

31、，只允許下橫梁向上拱曲，其上拱度。（6）性能要求貨叉的工作性能堆垛機(jī)工作臺(tái)升降時(shí)，貨叉對(duì)各貨位存取位置和最高、最低工作位置應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。貨叉在承載額定載荷條件下，工作行程應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，并且伸至最大行程時(shí)，貨叉下?lián)隙葢?yīng)小于20mm。貨叉伸縮的額定速度誤差不大于，貨叉伸縮和復(fù)位的停準(zhǔn)精度小于。堆垛機(jī)的運(yùn)行性能堆垛機(jī)運(yùn)行的額定速度應(yīng)符合設(shè)計(jì)值，誤差應(yīng)小于。載貨臺(tái)升降性能載貨臺(tái)的升降額定速度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，誤差應(yīng)小于，在速度換檔時(shí)不能有強(qiáng)烈的振動(dòng)，并有良好的制動(dòng)性能，其停準(zhǔn)精度小于。第3章 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第3.1節(jié) 起升機(jī)構(gòu)的總體選型起重量Cp=300Kg，起升速度v=0.5m/s，接電持續(xù)

32、率JC=25%，起升高度H=8m1.定機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別堆垛機(jī)工作級(jí)別根據(jù)堆垛機(jī)使用條件的兩個(gè)重要數(shù)據(jù)載荷狀態(tài)和利用等級(jí)來(lái)劃分，是堆垛機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù)，現(xiàn)由設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)和堆垛機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況選定三個(gè)參數(shù)如下：利用等級(jí)T4，載荷情況L2，工作級(jí)別M42.計(jì)算鋼絲繩最大靜拉力并選擇鋼絲繩采用單聯(lián)滑輪組，此時(shí)：m=nm滑輪組倍率n懸掛物品撓性件分支數(shù)起升機(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鋼絲繩最大靜拉力為: （3.1）Q起升載荷（N），Cp起升質(zhì)量，即起重量（kg）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根數(shù)機(jī)構(gòu)總效率，取為0.98本機(jī)構(gòu)中q=2,a

33、=1依據(jù)最大靜拉力選擇型的鋼絲繩，鋼絲強(qiáng)度極限取選擇系數(shù)C=0.099鋼絲繩直徑為 （3.2）取3.確定最小的卷繞直徑取彎曲頻率系數(shù)，卷筒的工作級(jí)別系數(shù)，滑輪的工作級(jí)別系數(shù)，卷筒最小直徑， （3.3）滑輪最小直徑 （3.4）設(shè)計(jì)采用齒輪連接盤(pán)式的單層卷繞單聯(lián)卷筒取以繩槽底測(cè)量的卷筒直徑（即卷筒名義直徑），則以鋼絲繩圈中心測(cè)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(zhǎng) （3.5）取L=300mm，滿足要求卷筒槽形的槽底半徑R3.3mm卷筒壁厚 （3.6）取卷筒強(qiáng)度計(jì)算： （3.7）其中，材料為鑄造碳鋼ZG270500，則，滿足要求鑄鋼卷筒應(yīng)進(jìn)行退火處理，不得有裂紋，表面上

34、不得有影響使用性能和有損外觀的顯著缺陷。選擇以繩槽底測(cè)量的直徑為220mm的標(biāo)準(zhǔn)滑輪。4.選擇電動(dòng)機(jī)并驗(yàn)算制動(dòng)力矩選擇的是繞線式交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的靜功率為 （3.8）v額定起升速度（m/s）機(jī)構(gòu)效率，初算時(shí)近似取m機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)選用Y100L1-4型電動(dòng)機(jī)，功率為2.2KW，額定力矩為2.3Nm 同步轉(zhuǎn)速為1430r/min取，對(duì)繞線電動(dòng)機(jī)，H=2.1，因此，滿足要求制動(dòng)安全系數(shù)取k=1.75（重要起升機(jī)構(gòu)），效率取，于是，滿足要求，其中最小制動(dòng)轉(zhuǎn)矩R卷筒半徑，5.決定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比并選擇減速器傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速與卷筒轉(zhuǎn)速之比卷筒轉(zhuǎn)速根據(jù)起升速度v計(jì)算： （3.9）傳動(dòng)總速比，

35、選用JZQ標(biāo)準(zhǔn)減速器的第IV檔速比，額定功率為3.1KW,額定轉(zhuǎn)速為1500r/min.JZQ250型減速器，質(zhì)量為100kg6.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(guò)卷筒上的齒輪連接盤(pán)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(dòng)慣量為0.009，能長(zhǎng)期傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為200Nm，滿足要求第3.2節(jié) 卷筒的設(shè)計(jì)3.2.1卷筒部件計(jì)算卷筒名義直徑D=140mm，螺旋節(jié)距t=7mm，卷筒長(zhǎng)度L=200mm，壁厚，鋼絲繩最大靜拉力（1）卷筒心軸計(jì)算軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。通過(guò)做草圖得到卷筒心軸的支點(diǎn)位置如下圖3.1所示

36、，圖3.2為卷筒心軸的力學(xué)計(jì)算簡(jiǎn)圖。圖3.1 卷筒心軸的支點(diǎn)位置 圖3.2 卷筒心軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖.支座反力軸右輪轂支承處最大彎矩軸左輪轂支承處最大彎矩計(jì)算選用右輪轂支承處最大彎矩.疲勞計(jì)算對(duì)于疲勞計(jì)算采用等效彎矩，選等效系數(shù)，等效彎矩 （3.10）彎曲應(yīng)力 （3.11） 軸的載荷變化為對(duì)稱循環(huán)軸的材料為45號(hào)鋼許用彎曲應(yīng)力 （3.12）式中n=1.6安全系數(shù)K應(yīng)力集中系數(shù)，與零件幾何形狀有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)與零件表面加工光潔度有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)故，通過(guò).靜強(qiáng)度計(jì)算卷筒軸屬于起升機(jī)構(gòu)低速軸零件，其動(dòng)力系數(shù)取為 （3.13） （3.14）許用應(yīng)力 （3.15），通過(guò)故卷筒軸的疲勞和靜強(qiáng)度計(jì)算通過(guò)（2）

37、選擇軸承由于卷筒軸上的左軸承的、外圈以同樣轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，故無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可按照額定靜載荷來(lái)選擇。右軸承的外座圈固定，座圈與軸一同旋轉(zhuǎn)，應(yīng)按照額定動(dòng)負(fù)荷來(lái)選擇.左端軸承軸承的額定靜負(fù)荷 （3.16）式中額定靜負(fù)荷當(dāng)量靜負(fù)荷安全系數(shù)，取選用調(diào)心球軸承，型號(hào)為1205，軸承的額定靜負(fù)荷，左軸承的當(dāng)量靜負(fù)荷 （3.17）式中動(dòng)負(fù)荷系數(shù) 選取，安全.右端軸承令右端軸承也采用1205，其額定動(dòng)載荷動(dòng)負(fù)荷右軸承的徑向負(fù)荷 （3.18）軸向負(fù)荷 設(shè)軸承工作時(shí)數(shù)，查得1205軸承的e=0.27，令，故x=1，y=2.4，當(dāng)量動(dòng)載荷 （3.19） （3.20）式中軸承的壽命，單位為h n軸承外圈的相對(duì)轉(zhuǎn)速，r/min。

38、C軸承的額定動(dòng)載荷，單位N所以 （3.21）故動(dòng)負(fù)荷， C=(C/P)P=2.481*1542=3826NC 安全（3）繩端固定裝置計(jì)算根據(jù)鋼絲繩直徑為6mm，選擇壓板固定裝置并將壓板的繩槽改用梯形槽。雙頭螺柱的直徑M6已知卷筒長(zhǎng)度計(jì)算中采用的附加圈數(shù)，繩索與卷筒繩槽間的摩擦系數(shù)。則在繩端固定處的作用力 （3.22）壓板螺柱所受之拉力 （3.23）式中壓板梯形槽與鋼絲繩的換算摩擦系數(shù)。當(dāng)時(shí) （3.24）螺柱由拉力和彎矩作用的合成應(yīng)力 （3.25）式中Z2（螺柱數(shù)）（螺紋徑） （3.26）螺柱材料為Q235，屈服極限，則許用拉伸應(yīng)力為 （3.27）式中取安全系數(shù)因?yàn)?所以通過(guò)3.2.2齒輪連接盤(pán)

39、的計(jì)算（1）選擇齒輪連接盤(pán)材料齒輪連接盤(pán)選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理 HBS245275HBS（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算（3.28）確定齒輪連接盤(pán)齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，第公差組7級(jí)齒輪連接盤(pán)齒輪的分度圓直徑 （3.29）齒寬系數(shù)按齒輪相對(duì)軸承為懸臂布置取為齒輪齒數(shù)Z40齒輪轉(zhuǎn)速與卷筒轉(zhuǎn)速一樣齒輪轉(zhuǎn)矩9.55106P/n9.551062.2/65.44=3.211Nmm（3.30）載荷系數(shù) K=（3.31）使用系數(shù)KA=1動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.2齒向載荷分布系數(shù)齒間載荷分布系數(shù)則載荷系數(shù)k的初值k=11.21.11.11.452彈性系數(shù)節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)重合度系數(shù)許用接觸應(yīng)力（3.32）接觸疲勞極限應(yīng)力=570

40、N/應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得N=60nj=6076.71（83008）8.8（3.33）則接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)硬化系數(shù)接觸強(qiáng)度安全系數(shù)57011/1.1=518 N/故的設(shè)計(jì)初值=79.6 齒輪模數(shù)m=79.6/40=1.99所以取m=2齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值為=Zm=402=80因?yàn)辇X寬系數(shù)0.14所以齒輪齒寬對(duì)于正常齒，齒頂高齒根高齒頂圓直徑齒根圓直徑選取與齒輪連接盤(pán)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（3.34）齒形系數(shù) 齒輪=2.60應(yīng)力修正系數(shù) 齒輪=1.60重合度系數(shù)（3.35）許用彎曲應(yīng)力 （3.36）彎曲疲勞極限彎曲壽命系數(shù)尺寸系數(shù)安全

41、系數(shù)則46011/1.3=353.85 N/（3.37）故=21.463211002.551.630.70/(601806) =32.18 N/第4章 堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì)第4.1節(jié) 貨叉?zhèn)鲃?dòng)裝置的總體選型取運(yùn)行阻力系數(shù)，于是 （4.1）式中G運(yùn)行質(zhì)量的重力（N）取機(jī)構(gòu)的總效率，則運(yùn)行靜功率為 （4.2）電動(dòng)機(jī)選擇型號(hào)為YEJ8014的電磁制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為0.55KW，轉(zhuǎn)速為1390r/min，滿足要求聯(lián)軸器選用型號(hào)為AQ01的鋼球離心式軟起動(dòng)安全聯(lián)軸器，傳遞功率為0.6KW，具有過(guò)載保護(hù)功能，滿足要求減速器選用減速比為29的WD系列擺線針輪減速器，機(jī)座號(hào)為WD3，允許功率為0.75

42、KW，滿足要求第4.2節(jié) 貨叉?zhèn)鲃?dòng)齒輪、齒條的計(jì)算設(shè)計(jì)要求貨叉的伸縮速度v為9m/min，即9000mm/min齒輪齒條分度圓直徑為60mm，則圓周長(zhǎng)度為安裝在中叉上的中間軸是不轉(zhuǎn)動(dòng)的，其上的雙嚙合齒輪同時(shí)與上下兩個(gè)齒條嚙合，故齒輪轉(zhuǎn)速為.選擇齒輪、齒條材料齒輪選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì) HBS1245275HBS齒條選用45號(hào)鋼正火 HBS2210240HBS.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （4.3） 計(jì)算出在0.13和0.22之間，取確定齒輪齒條傳動(dòng)精度等級(jí)為第公差組8級(jí)齒輪的分度圓直徑（4.4）齒寬系數(shù)按齒輪相對(duì)軸承為懸臂布置取為齒輪齒數(shù)齒條長(zhǎng)度為1000mm貨叉?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)中的鏈輪鏈條傳動(dòng)的傳動(dòng)比為1由電

43、動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和減速器的傳動(dòng)比計(jì)算出傳動(dòng)軸上的齒輪的轉(zhuǎn)速雙嚙合齒輪的轉(zhuǎn)速也為13r/min則齒輪轉(zhuǎn)矩T1=9.55106P/n=9.551060.42/48=83560Nmm （4.5）載荷系數(shù) K= （4.6）使用系數(shù)KA=1動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.18齒向載荷分布系數(shù)=1.22齒間載荷分布系數(shù)由0與1.88-3.2（1/）COS=1.68 （4.7）查得1.21則載荷系數(shù)k的初值k=11.181.221.211.74彈性系數(shù)節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)=2.5重合度系數(shù)=0.87許用接觸應(yīng)力 ZNZW /SH （4.8）接觸疲勞極限應(yīng)力, =570N/=460 N/應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為N1=60nj=60481（830

44、08）=5.5 （4.9）N2=N1/4.6 （4.10）接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)1硬化系數(shù)=1接觸強(qiáng)度安全系數(shù)57011/1.1=518 N/46011/1.1=418 N/故的設(shè)計(jì)初值（4.11）齒輪模數(shù)m=40/20=2mm所以取齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值為=203=60圓周速度v=0.18m/s （4.12）與估取相近，滿足要求因?yàn)辇X寬系數(shù)0.4所以齒輪齒寬對(duì)于正常齒，齒頂高齒根高齒頂圓直徑齒根圓直徑取齒條齒根高齒條齒頂高齒條寬度齒條總高度式中為輪齒底部到齒條底部的高度齒距齒厚齒槽寬.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 （4.13）齒形系數(shù) 齒輪=2.55 齒條=2.45應(yīng)力修正系數(shù) 齒輪=1.63

45、齒條=1.65重合度系數(shù) （4.14）許用彎曲應(yīng)力 （4.15）彎曲疲勞極限彎曲壽命系數(shù)尺寸系數(shù)Yx=1安全系數(shù)=1.25則46011/1.25=368 N/ （4.16）=39011/1.25=312 N/故21.46835602.551.630.70/(601806)=11.78N/21.46835602.451.650.7/(501806)=13.74N/第4.3節(jié) 貨叉?zhèn)鲃?dòng)鏈輪、鏈條的設(shè)計(jì)計(jì)算.選擇鏈輪的齒數(shù)和小鏈輪齒數(shù)，取為21大鏈輪齒數(shù)在貨叉?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)中，鏈輪鏈條傳動(dòng)不需要增速或減速，所以上式中傳動(dòng)比i取為1。鏈輪選用40Cr合金調(diào)質(zhì)鋼為材料進(jìn)行制造，淬火溫度850，因40Cr為合金

46、鋼，采用油淬，硬度達(dá)到HRC40-50，回火溫度500，以降低脆性。鏈輪結(jié)構(gòu)采用整體式，鏈輪的齒形按3RGB1244-85規(guī)定制造。.確定鏈節(jié)數(shù)初定中心距，則鏈節(jié)數(shù)為= （4.17）取節(jié).確定鏈節(jié)距工作情況系數(shù) 鏈輪齒數(shù)系數(shù) 多排鏈系數(shù)所選鏈條的額定功率 （4.18）選擇鏈條型號(hào)為08A的單排鏈,抗拉載荷13.8KN鏈節(jié)距，中心距.確定中心距理論中心距 （4. 19）中心距減少量取為91mm實(shí)際中心距.驗(yàn)算鏈速v電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1390r/min，減速器減速比為107，所以鏈輪轉(zhuǎn)速為 （4.20）式中鏈條鏈節(jié)距小鏈輪齒數(shù)滿足要求.作用在軸上的壓力鏈條有效拉力 （4.21）式中P貨叉運(yùn)行靜功率，P=

47、0.42KW傾斜布置鏈傳動(dòng)，取壓軸力系數(shù) （4.22）鏈輪主要尺寸計(jì)算如下：分度圓直徑，取為85mm齒頂圓直徑齒根圓直徑，取為77mm第4.4節(jié) 堆垛機(jī)貨叉靜態(tài)撓度計(jì)算有軌巷道堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主要作業(yè)設(shè)備，貨叉是堆垛機(jī)的主要工作裝置，其作用是隨載貨臺(tái)沿有軌巷道堆垛機(jī)立柱軌道上下升降運(yùn)動(dòng)，在作業(yè)貨位停準(zhǔn)定位，進(jìn)行叉取作業(yè)。如果貨叉伸出時(shí)叉端撓度太大，就會(huì)影響堆垛機(jī)正常作業(yè)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)與貨架發(fā)生干涉，造成事故。因此，堆垛機(jī)貨叉設(shè)計(jì)的基本原則是在保證貨叉強(qiáng)度的前提下，使其前端撓度盡量小。堆垛機(jī)貨叉一般采用3級(jí)直線差動(dòng)機(jī)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式的貨叉由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和上、中、底3叉以與向部分構(gòu)成，底叉固定在載

48、貨臺(tái)上，中叉可在齒輪齒條(或鏈輪鏈條)的驅(qū)動(dòng)下，相對(duì)于底叉向兩側(cè)伸出一定距離，上叉在安裝于中叉上的增速機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下相對(duì)中叉向外伸出更長(zhǎng)的距離，實(shí)現(xiàn)向貨位存取貨物。這種3級(jí)直線差動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是上叉相對(duì)于中叉伸出的距離為伸出行程的23，而中叉相對(duì)于下叉伸出的距離為伸出行程的13，上叉與中叉之間、中叉與下叉之間均有合適的導(dǎo)向接觸長(zhǎng)度，保證3層貨叉伸出時(shí)的相對(duì)剛度要求。同時(shí)，三層貨叉相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用了滾輪與滾道的純滾動(dòng)摩擦，最大限度地減小了工作摩擦阻力 J。圖1為當(dāng)堆垛機(jī)的貨叉上叉運(yùn)行到最大距離時(shí)各叉板的支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其中底叉固定在載貨臺(tái)上，中叉運(yùn)行到貨叉行程的13距離，此時(shí)有2個(gè)導(dǎo)向輪支承，上叉相對(duì)

49、于中叉運(yùn)行貨叉行程的23，剛好也有2個(gè)導(dǎo)向輪支承，與中叉相連。圖4.1 叉板之間的支承結(jié)構(gòu)1、底叉 2、中叉 3、上叉貨叉機(jī)構(gòu)的受力分析在允許的圍對(duì)計(jì)算工況適當(dāng)簡(jiǎn)化，假設(shè)堆垛機(jī)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中立柱不發(fā)生變形，根據(jù)貨叉的支承結(jié)構(gòu)，作受力分析簡(jiǎn)圖如圖2所示。圖4.2 貨叉機(jī)構(gòu)的受力分析圖中，a、b、C、d、e、f、g、h、m和n分別是各支點(diǎn)問(wèn)的尺寸，設(shè)，l、2、3分別是底叉、中叉和上叉的慣性矩，E是材料的彈性模量。貨叉撓度的計(jì)算(1)上叉板撓度計(jì)算貨叉在貨物的作用下，在上叉板D處和E處產(chǎn)生支反力，上叉板受力和撓度變形如圖3所示。圖4.3上叉撓度簡(jiǎn)圖由圖3司得到上叉板的D、E處支點(diǎn)與力轉(zhuǎn)角微分方程和撓度

50、方程分別為Fd=eQ/d Fe=(e+d)Q/di=d&/dx=-eQx/2EI3d+i0 &=-eQ6EI3d+i0X+&o當(dāng)X=d時(shí)，&o =0，&=0，所以i0=eQd/6EI3 將式(3)代入式(1)得E處的傾角 i1=-eQd/6EI3 載荷Q在E點(diǎn)產(chǎn)生的撓度 &1=-eQd(h-m)/3EI3 （4.23）(2)中叉板撓度計(jì)算由于載荷的作用，在支點(diǎn)B處產(chǎn)生反力F ，設(shè)在C點(diǎn)的傾角為i：，撓度為：。假設(shè)h為不變形部分的長(zhǎng)度時(shí)中叉撓度簡(jiǎn)圖如圖4所示。圖4.4 h為不變形部分時(shí)中叉撓度簡(jiǎn)圖由圖4求出B、C點(diǎn)的文反力與BC段的彎矩方程為Fb=nQ/b Fc=Q+nQ/b M=Fbx=Qnx

51、/b則有撓曲線微分方程d&/dx= -M/EI2=-Qnx/ EI2b傾角和撓度方程分別為i=d/dx=-Qnx/ 2EI2b+io &=-Qn/6 EI2b+ioX+&o因?yàn)楫?dāng)X=b時(shí)，&=0，&o=0，所以io = Qnb/6EI2 則X=b時(shí)的傾角和撓度分別為i2=-Qnb/3EI2 &2=-Qnhb/3EI2 （4.24）把b段看成剛性，C點(diǎn)作為固定端考慮，如圖5所示，設(shè)載荷Q在中叉產(chǎn)生的反力為Fd和Fe,這些反力在匕叉產(chǎn)生的傾角為i3,撓度為&3和&4。圖4.5 C點(diǎn)固定時(shí)中叉撓度簡(jiǎn)圖Fd產(chǎn)生的貨叉前端傾角和撓度分別為i3 =Pd(h-m)/2EI2=ecQ/2EI2d &3= ec

52、Q3(h-m)-c （4.25）Fe產(chǎn)生的貨叉前端傾角和撓度分別為i4=-(e+d) Qm/2EI2d &4=(e+d)Qm3(h-m)-m /6EI2d （4.26）(3)下叉板撓度計(jì)算假設(shè)l3為不變形部分，則載荷Q在b段產(chǎn)生的作用反力為Fb和Fc，在C點(diǎn)產(chǎn)生的傾角i5，產(chǎn)生的撓度d5，如圖6所示.圖4.6 下叉板撓度簡(jiǎn)圖同理可求得下叉各支點(diǎn)的反力和反力產(chǎn)生的傾角和撓度為Fa=nQ/a+b Fc=Q+nQ/a+bi5=- Fbab(a+g)/6EI1g&5=- Fbab(a+g)h/6EI1g（4.27）因此，設(shè)載貨臺(tái)和立柱為剛性時(shí)，貨叉前端的總傾角和總撓度為貨叉上、下、中叉的總和i=i1+i2+i3+i4+i5&=&1+&2+&3+&4+&5 貨叉在叉取貨物時(shí)的最大撓度一般規(guī)定不超過(guò)15mm。通過(guò)對(duì)堆垛機(jī)的貨叉模型簡(jiǎn)化計(jì)算，求出了堆垛機(jī)貨叉的各個(gè)支點(diǎn)的反力和彎矩公式，推導(dǎo)出了貨叉前端撓度的計(jì)算公式，從計(jì)算公式中可求得，貨叉前端撓度主要取決于貨叉的材料和合理