畢業(yè)論文雙立柱式巷道堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)

PAGEPAGEI畢業(yè)論文雙立柱式巷道堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)

摘要自動(dòng)化立體倉庫是物流中的重要組成部分，它是在不直接進(jìn)行人工干預(yù)的情況下自動(dòng)地存儲(chǔ)和取出物流的系統(tǒng)。它是現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對(duì)提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(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)化立體倉庫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；或者相反取出貨格內(nèi)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)放在其三個(gè)部件：升降機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，并設(shè)計(jì)一種帶柔性裝置的堆垛機(jī)安全機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。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)化立體倉庫；堆垛機(jī)；設(shè)計(jì)TheDesignoftwopillartypeofNarrow-AisleStackerCraneAbstractAutomationthree-dimensionalstorehouseisthatthingflowsimportantcompositionpart,itistostockandtakeoutvoluntarilyundernotdirectlycarryingouttheconditionofartificialinterventionthesystemthatthingflowsout.itisthehigh-techoutcomeofmodernindustrialsocialdevelopment,forraiseproductivityandreductioncosthaveimportantmeaning.Inrecentyears,alongwiththeunceasingraisingofenterpriseproductionandmanagement,moreandmoreenterprisesknowthatthingflowsoutreasonabilityandtheimprovementofsystem,isveryimportantforthedevelopmentofenterprise.Stackercranesisautomationthree-dimensionalstorehouseinmostimportanttakeheavycranepileupequipment,itcaninthetunnelofautomationcubeintheshuttleoperationofroundtrip,willlocateintunnelthegoodsofmouthstockgoodsshelf;oroppositetakeoutthegoodstransitingoodsshelfgototunnelmouth.Thispaperhasdiscussedthefocalpointofdesignschemeandarticleofthetwopillarstackercraneofuniversaluseinmodernmostenterprisesindetailput,inthirdlyparts:elevatorGou,walkorganizationandforktelescopingmechanismdesign,designakindoftapethecranessafeorganizationofflexibleinstallationdesignscheme.first,putforwardtheoveralldesignschemeofeveryorganization;secondly,foreveryorganizationanalysebyforceconditioncalculate,thenestimationbeginningtakevalue,checknuclear,finaldefiniteeveryrealityagainworth.Keyword:automationthree-dimensionalstorehouse;stackercranesPAGE36目錄摘要 ITheDesignoftwopillartype IIAbstract II第一章緒論 31.1研究背景及內(nèi)容 31.1.1研究背景及意義 31.1.2研究的內(nèi)容 31.2堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述 41.2.1堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)的組成和形式 41.2.2巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn) 51.3堆垛機(jī)所受載荷的簡化方法 5第二章堆垛機(jī)門架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 82.1框架的彎矩和撓度 82.1.1由于水平載荷產(chǎn)生的彎距 102.1.2由行走車輪的反力產(chǎn)生的彎距 142.1.3有叉取作業(yè)產(chǎn)生的彎矩 152.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算校核 152.2.1框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下： 152.2.2各部分的彎矩 162.2.3結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彎曲應(yīng)力 17第三章堆垛機(jī)伸縮貨叉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 183.1伸縮貨叉的擾度與強(qiáng)度 183.1.1下叉的受力分析計(jì)算: 193.1.2中叉的受力分析計(jì)算 213.1.3前叉的設(shè)計(jì)分析計(jì)算 233.2貨叉各參數(shù)的選擇 243.3貨叉內(nèi)部零件的選取與校核 243.3.1軸承4的選取校核 243.3.2齒輪5的選取校核 253.3.3貨叉內(nèi)部鋼絲繩的選取校核 283.4貨叉伸縮裝置中的SEW減速機(jī)的選取 28第四章堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 294.1堆垛機(jī)走行輪的設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核 294.2行走裝置的SEW減速機(jī)的選取 30第五章堆垛機(jī)升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 315.1升降機(jī)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 315.2升降機(jī)構(gòu)的卷揚(yáng)機(jī)的選取 31結(jié)論 33致謝 34參考文獻(xiàn) 35附錄 36第一章緒論近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到物流系統(tǒng)的改善與合理性對(duì)企業(yè)提高生產(chǎn)率、降低成本非常重要。堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉庫中最重要的起重堆垛設(shè)備。本文著重就堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行初步研究。1.1研究背景及內(nèi)容1.1.1研究背景及意義自動(dòng)化立體倉庫是物流中的重要組成部分，它是在不直接進(jìn)行人工干預(yù)的情況下自動(dòng)地存儲(chǔ)和取出物流的系統(tǒng)。它是現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對(duì)提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(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)化立體倉庫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；或者相反取出貨格內(nèi)的貨物運(yùn)送到巷道口。世界主要工業(yè)國家都把著眼點(diǎn)放在開發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用高新技術(shù)上，更加注重實(shí)用性和安全性。在堆垛機(jī)方面，我們應(yīng)當(dāng)看到和世界發(fā)達(dá)國家的差距，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，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(jī)。相信，通過我們的不斷努力，必能設(shè)計(jì)出高速、安全、可靠性能高的堆垛機(jī)，為增強(qiáng)我國綜合國力，為我國填補(bǔ)一分科技空白。1.1.2研究的內(nèi)容在堆垛機(jī)設(shè)計(jì)中將做以下工作：堆垛機(jī)的門架的設(shè)計(jì)計(jì)算；堆垛機(jī)的貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；堆垛機(jī)的升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；1.2堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述1.2.1堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)的組成和形式堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)主要有三個(gè)機(jī)構(gòu)組成：升降機(jī)構(gòu)有卷揚(yáng)機(jī)和鋼絲繩組成。升降機(jī)構(gòu)的工作速度一般控制在15~25m/min，最高可達(dá)60m/min，設(shè)計(jì)時(shí)選取20m行走機(jī)構(gòu)有電動(dòng)機(jī)、減速器（或者式SEW減速機(jī)）和行走輪組成。在其頂部設(shè)置導(dǎo)向輪沿固定在貨架上弦的導(dǎo)軌導(dǎo)行。下部裝有水平導(dǎo)輪沿貨架下部的水平導(dǎo)規(guī)導(dǎo)行。行走機(jī)構(gòu)的工作速度依據(jù)巷道長度和物料出入庫頻率而定，正常工作速度控制在50~100m/min，最高可達(dá)到240m/min,設(shè)計(jì)時(shí)選取100貨叉伸縮機(jī)構(gòu)是堆垛機(jī)的取放物料裝置，它有前叉、中間叉、固定叉、驅(qū)動(dòng)齒輪等組成。貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的工作速度控制在15m/min，最高可達(dá)40m/min，設(shè)計(jì)時(shí)選取20m系統(tǒng)總體方案示意圖如下：圖2.3堆垛機(jī)總體方案示意圖1．貨物2．貨叉伸縮機(jī)構(gòu)3．載貨臺(tái)4．司機(jī)室5．立柱6．下橫梁7．水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)8．起升機(jī)構(gòu)9．鋼絲繩10．升降導(dǎo)軌11．頂部滑輪12．上部導(dǎo)輪1.2.2巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn)由于使用場合的限制，巷道堆垛機(jī)在結(jié)構(gòu)和性能方面有以下特點(diǎn)：整機(jī)結(jié)構(gòu)高而窄，其寬度一般不超過儲(chǔ)料單元的寬度，因此限制了整機(jī)布置和結(jié)構(gòu)選型。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。采用專門的取料裝置，常用多節(jié)伸縮貨叉或貨板機(jī)構(gòu)。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。1.3堆垛機(jī)所受載荷的簡化方法堆垛機(jī)的機(jī)架有立柱、上下梁組成，整機(jī)結(jié)構(gòu)高而窄。堆垛機(jī)工作時(shí)，將受到載貨臺(tái)、貨物的鉛垂作用，行走、制動(dòng)和加減速的水平慣性力作用以及起吊時(shí)的沖擊載荷作用；某些特殊環(huán)境下，還要受到風(fēng)力的作用。堆垛機(jī)每完成一個(gè)工作循環(huán)，以上載荷將重復(fù)出現(xiàn)一次。因次，堆垛機(jī)所受的是交替變化的載荷。為了保證堆垛機(jī)安全可靠的工作，其剛結(jié)構(gòu)部分的強(qiáng)度與剛度計(jì)算是必不可少的。在此，就堆垛機(jī)所受載荷簡化的基本方法作一說明。1）起重重量PL實(shí)際起重重量包括吊具重量和額定重量之和，用SL表示?？紤]到貨物正常起吊時(shí)的動(dòng)載沖擊作用，則設(shè)計(jì)起重重量PL=f·SL式中，f稱為沖擊系數(shù)，與堆垛機(jī)分類有關(guān)：1類f=1.12類f=1.253類f=1.44類f=1.62）水平載荷S堆垛機(jī)沿水平方向加減速行走，必然存在與其加速度有關(guān)的水平慣性力。即S=×S式中，稱為動(dòng)載荷系數(shù)，由于加速度的不確定性，一般用額定速度v來確定。水平行走時(shí)=0.0005v；旋轉(zhuǎn)時(shí)=0.0004v.3）風(fēng)力載荷S風(fēng)力載荷S為風(fēng)壓力q與受風(fēng)面積的乘機(jī)，即S=q·A堆垛機(jī)工作時(shí)，風(fēng)壓力q=1742.7非工作狀態(tài)，風(fēng)壓力q=148.1式中，h為吊具高度，單位mm4)起吊沖擊載荷S在正常情況下，起吊貨物的加速度可能很大，這時(shí)的沖擊載荷很大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)另行考慮。5）載荷狀態(tài)堆垛機(jī)工作時(shí)，其承載能力是上述各種載荷與自重S的不同組合：A正常工作狀態(tài)：M·（S+f·S+S）B特殊工作狀態(tài)：M·（S+f·S+S）+SC起吊工作狀態(tài)：S+S+SD停止：S+S以上各式中，M稱為作業(yè)系數(shù)，與堆垛機(jī)的分類有關(guān)：1類 M=1.0；2類M=1.05；3類M=1.1；4類M=1.20第二章堆垛機(jī)門架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算門架是堆垛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)物，有單柱式和矩形框架式。按支承方式，又可分為安裝在貨架上的上部支承式和安裝在地面上的下部支承式。不論哪種型式都帶有伸縮貨叉和人工駕駛室（有時(shí)也沒有）的貨合。升降臺(tái)沿立柱升降，同時(shí)靠地上和頂上的導(dǎo)軌保持走行穩(wěn)定和支持貨叉伸出進(jìn)行裝卸作業(yè)時(shí)的翻轉(zhuǎn)彎矩。在門架上安裝有卷揚(yáng)、走行等機(jī)械裝置，以及配置有電氣控制開關(guān)、控制裝置、配線等。下部支承式的集中放在門架下部。由于走行起動(dòng)、停止及加減速時(shí)產(chǎn)生的慣性力，門架在通道的縱向發(fā)生撓曲，整個(gè)門架成為振動(dòng)體，其柱端的振動(dòng)較大。同樣，在通道的直角方向，立柱由于貨叉作業(yè)時(shí)的彎矩作用而發(fā)生彎曲，使伸長著的伸縮叉的前端的撓度增大。柱端振動(dòng)：和貨叉前端的撓度一超過極限，就成為堆垛機(jī)自動(dòng)定位的障礙，所以門架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和撓度小的適當(dāng)剛度。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選取雙立柱下部支承式門架進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。2.1框架的彎矩和撓度雙立柱門架簡圖堆垛機(jī)的矩形門架是超靜定結(jié)構(gòu)。這里按角變位移法解如下：堆垛機(jī)門架的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)：Q—上梁及附件重量Q—貨臺(tái)、貨物、附件及搭乘人員(本設(shè)計(jì)沒有人工駕駛室，所以此重量不計(jì)入)的總重量Q—電氣控制盤的重量Q—卷揚(yáng)裝置的重量Q5—上橫梁的重量Q6——下橫梁的重量Q7—立柱的總重量q—柱的單位長度的平均重量作用在門架上的慣性力：H=（/g）Q及qh/g(:減速度，g=9.8米/秒)h~h—下梁中心線分別到Q~Q的中心高度l—立柱的中心距I—立柱AB、DC的斷面慣性距—上梁與下梁端部的偏轉(zhuǎn)角R—因構(gòu)件兩端變位產(chǎn)生的彎距E：縱彈性模量C—由構(gòu)件的中間載荷在杠端產(chǎn)生的彎距，稱為載荷項(xiàng)。K=I/h—立柱的剛度K=I/l—上下梁的剛度n=K/K—?jiǎng)偠缺萂—彎距2.1.1由于水平載荷產(chǎn)生的彎距作出作用于框架結(jié)構(gòu)的慣性力圖解：圖1列出角變位移方程：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+）其中載荷項(xiàng)：C=（1/h）[Hh(h-h)+Hh(h-h)]+qh/12gC=（1/h）[Hh(h-h)+Hh(h-h)]+qh/12g有節(jié)點(diǎn)的彎距平衡方程式：M+M=0M+M=0M+M=0M+M=0由隔離體靜力平衡方程式：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再帶入可求出上下梁內(nèi)力—MM、M、M；、立柱內(nèi)力—M=-M、M=-MM=-M、M=-M圖2列出角變位移方程式：M=2EK（2+-3R）-CM=2EK（2+-3R）+CM=2EK(2+)M=2EK(2+)M=2EK（2+-3R）M=2EK（2+-3R）M=2EK(2+)M=2EK(2+)固端彎距（載荷項(xiàng)）C=（1/h）Hh(h-h)+qh/12gC=（1/h）Hh(h-h)+qh/12gC=C=C=C=C=C有節(jié)點(diǎn)的彎距平衡方程式：M+M=0M+M=0M+M=0M+M=0有隔離體靜力平衡方程式：M+M+M+M+Hh+qh/2g +++=4R+(n/6EK)(C-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內(nèi)力有水平載荷產(chǎn)生的彎距，可由圖1圖2疊加得出：M=M+MM=M+MM=M+MM=M+M又有節(jié)點(diǎn)方程式可得M=-MM=-MM=-MM=-M門架立柱端部的線變位： =+=h(R+R)2.1.2由行走車輪的反力產(chǎn)生的彎距受力分析圖如下：列出角變位移方程式：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固端彎距：C=V =n(2+n)C/2EK(n+1)(n+3)=-nc/ 2EK(n+1)(n+3) =-=-M=[1/(n+1)(n+3)][(2n+3)]M=[1/(n+1)(n+3)](n)M=[1/(n+1)(n+3)][n(n+2)]在此，M=-MM=-MM=-MM=-MV：走行車輪的反力，按1/2（堆垛機(jī)總重量+載重）求出。2.1.3有叉取作業(yè)產(chǎn)生的彎矩由于貨叉作業(yè)，在門架上及與走行方向成直角的方向增加了彎矩，產(chǎn)生了擾度。但是，此彎矩相比前兩種相差很大，而且不會(huì)在貨叉伸出的情況下走行，所以可以認(rèn)為最大彎矩為M和M合成的彎矩。2.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算校核2.2.1框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：上下梁為焊接件，具體尺寸見圖立柱（12.5等邊角鋼，I=361.,67厘米）l=1.2mh=20mh=18mh=2mh=1ma=0.5mQ=200kgQ=700kgQ=150kgQ=250kgq=0.85kg/cm/g=0.1H=0.1Q堆垛機(jī)總重量（自重+載重）=1300載重增加25%作為試驗(yàn)載荷，為300*（1+25%）=375根據(jù)1.1.3的討論，關(guān)于載荷的補(bǔ)加系數(shù)，對(duì)堆垛機(jī)的沖擊系數(shù)f=1.4，作業(yè)系數(shù)M*=1.1。則載荷組合為M*（S+S+S）。2.2.2各部分的彎矩n=K/K=Ih/Il=固端彎矩：C=24.9NmC=28.6NmC=57.4NmC=34.5NmR=R+R=0.0018+0.00075=0.00255走行停止時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)的立柱上端的線變位：=17800.00255=4.54cm(注：值容許范圍一般在2.5—5cm,符合要求)由水平載荷產(chǎn)生的各部分的彎矩：M=M*（M+M）=1.1（186.5+76.5）=289.4NmM=M*(M+M)=1.1(170.7+73.4)=266.1NmM=M*(M+M)=1.1(178.2+73.4)=276.8NmM=M*(M+M)=1.1(176.2+75)=276.3Nm由走行輪的反力產(chǎn)生的各部分的彎矩:V=M*(8000-2300-2300)/2=4906kg固端彎矩:C=490645=220.8Nm因此:M=87.4NmM=28.2NmM=133.4Nm最大彎矩: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=156.0Nm2.2.3結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彎曲應(yīng)力上下梁的斷面系數(shù)Z=498cm,柱的斷面系數(shù)Z=789cm則:=-2560N/cm=-3010N/cm=4780N/cm=613N/cm=-3870N/cm=-4610N/cm=8230N/cm=2870N/cm隨著堆垛機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng),這些應(yīng)力交變出現(xiàn),在下梁A和D點(diǎn)產(chǎn)生最大應(yīng)力振幅.如用應(yīng)力比法,則K=-2870/8230=-0.35,按切口分類為a,可查出疲勞許用應(yīng)力為12500N/cm.故能滿足上述彎曲應(yīng)力條件.第三章堆垛機(jī)伸縮貨叉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算貨叉是堆垛機(jī)中最主要的部分,所設(shè)計(jì)的貨叉,是三節(jié)伸縮式貨叉,即由上叉、中叉、下叉以及導(dǎo)向滾子等構(gòu)成的貨叉.它主要由SEW減速機(jī)、齒輪、齒條、下叉、中叉、鋼絲繩、叉、上叉、軸承等組成.如圖所示.1、滑輪2、導(dǎo)向輪3、行走輪4、SEW減速機(jī)5、齒輪6、滑輪7、深溝球軸承8、固定叉（下叉）9、中叉10、上叉11、齒條下叉1側(cè)面裝有軸承4并固定在載貨臺(tái)的臺(tái)架上,中叉2的下板與工字行導(dǎo)軌相連,上叉4的頂板與立板相連,在立板上裝有軸承4.貨叉電機(jī)通過鏈輪鏈條帶動(dòng)齒輪5旋轉(zhuǎn),齒輪帶動(dòng)齒條及中叉2運(yùn)動(dòng),同時(shí)中叉2中的鏈輪7通過鏈條帶動(dòng)上叉3沿著中叉2中的工字行導(dǎo)軌運(yùn)行.中叉可在齒輪、齒條或鏈輪、鏈條的驅(qū)動(dòng)下從中叉的中點(diǎn),向前或向后移動(dòng)大約自身長度的一半,上叉可從中叉的中點(diǎn),向前或向后伸出比自身稍長的長度.3.1伸縮貨叉的擾度與強(qiáng)度所設(shè)計(jì)的貨叉是指貨叉插入貨架中的部分,應(yīng)以厚度盡量薄,同時(shí)叉前端的擾度控制在最小,作為設(shè)計(jì)的目標(biāo).貨叉各參數(shù)如下:W:載荷I,I,I:分別為下叉中叉上叉的重力方向的慣性矩E:材料的縱彈性系數(shù)3.1.1下叉的受力分析計(jì)算:如圖,假設(shè)l為不變形部分的長度.P=Wl/b,axl時(shí)的彎矩為M=-P(x-a)i=i-dx=i-[+(x-a)](1)=ix-dx=ix-[+(x-a)](2)當(dāng)x=i時(shí),=0i=-(i+b)(3)將(3)代入(1),x=l時(shí)c點(diǎn)的傾角與為t=-=-l3.1.2中叉的受力分析計(jì)算圖a:因載荷W的作用,在b間產(chǎn)生反力P,P,設(shè)點(diǎn)的傾角為i,擾度為M=Px=x=-=-i==-+i(4)=-+ix+(5)因x=b時(shí),=0,=0則i=(6)將(6)代入(4),求x=b時(shí)的傾斜角i=-=-圖b:把b段作為剛性,c點(diǎn)作為固定端考慮,并設(shè)由于W在中叉產(chǎn)生的反力為P和P,而由這些反力作用在叉子前端產(chǎn)生的擾度為和,則M=-P(x-d)+PxP=WP=W=-dx=-[Px-P(x-d)]在x=l時(shí)=-[(e+d)l-e(l-d)]其次i=-dx=-]當(dāng)x=l時(shí),i=-[-e(l-d)+(e+d)l]所以=i(l-l)3.1.3前叉的設(shè)計(jì)分析計(jì)算載荷W在d區(qū)間產(chǎn)生的反力有P,P，在E點(diǎn)的傾斜角為i，擾度為,受力分析如下：則M=x=-=-i==-+i(7)=-+ix+(8)當(dāng)x=d時(shí),=0,=0,i=(9)將（9）代入（7），當(dāng)x=d時(shí)i=-=-(l-l)因此，設(shè)載貨臺(tái)和立柱為剛性時(shí)，伸縮貨叉工作的總擾度為=++++（注）當(dāng)托盤貨架進(jìn)深為厘米時(shí)，值應(yīng)控制在10~15毫米。3.2貨叉各參數(shù)的選擇a=50cmb=50cmc=5cmd=45cml=100cml=50cml=55cml=105cm上叉、下叉、中叉長為：L=L=L=100㎝上叉為板狀，并取其寬也為120cm代入數(shù)據(jù)可得=++++=令||注：滿足上述要求設(shè)計(jì)上、中、下叉的尺寸，詳細(xì)尺寸見圖紙。3.3貨叉內(nèi)部零件的選取與校核3.3.1軸承4的選取校核設(shè)計(jì)選取貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的工作速度為20m則每各軸承所承受的壓力為F=40010/4=1000N轉(zhuǎn)速為n=20000r/d(r/min),取C=110則d=C所以 d≈110mm所以取d=110mm,則n=20000/110=57.9≈58r/minEMBEDEquation.3《機(jī)械設(shè)計(jì)》查表18.1，選擇深溝球軸承GB/T276，代號(hào)為6130其基本參數(shù)為：d=50mmD=110mmB c=61.8KNc=38.0KN徑向載荷F=40010/4=1000N軸向載荷F=0NF/F=0<e=0.26查表得x=1y=0 P=xF+yF=F=1000N又查表得：fd取為1.5軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷Pr=fd×（1×F+0×F）=1500N〈38.0KN滿足要求n=579r/min軸承的壽命L=()==467915h因L>>h=6000h故軸承壽命滿足條件。則軸承選取合適。3.3.2齒輪5的選取校核1.選取齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度HB=217～255，平均硬度為2362.初步計(jì)算傳動(dòng)尺寸為軟齒面開式傳動(dòng)d=（1）轉(zhuǎn)矩T=9.55P/n=162.43dNmm（2）設(shè)計(jì)時(shí)，因V值未知，K不能確定，故可初選K=1.4（3）取齒寬系數(shù)=1.1（4）取彈性系數(shù)Z=189.8（5）初選螺旋角=12，取節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z=2.46（6）初選Z=23，齒條Z=則得重合度=[1.88-3.2（1/Z+1/Z）]cos=1.7取軸面重合度=0.318Ztg=1.77取重合度系數(shù)Z=0.765（7）取螺旋角系數(shù)Z=0.99（8）許用接觸應(yīng)力由式[=取接觸疲勞極限應(yīng)力為=595MPa齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為N=60naL=1.08取壽命系數(shù)Z=1.06取安全系數(shù)S=1.0則[===630.7Mpa（9）齒輪的分度圓直徑d,初算為u=Z/Z=故則d==272mm3.確定傳動(dòng)尺寸（1）計(jì)算載荷系數(shù)取使用系數(shù)K=1.0因V=取動(dòng)載系數(shù)K=1.15取齒向載荷分布系數(shù)K=1.11取齒間載荷分配系數(shù)K=1.2故K=KKKK=1.53（2）對(duì)修正d==133.9mm（3）確定模數(shù)m=dcos/Z=5.69取m=6（4）故d===141mm并取b=50mm4.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度=[式中各參數(shù)：（1）各值同前（2）因當(dāng)量系數(shù)Z=Z/cos12=23.5故取齒形系數(shù)Y=2.64，應(yīng)力修正系數(shù)Y=1.58（3）取重合度系數(shù)Y（4）取螺旋角系數(shù)Y（5）許用彎曲應(yīng)力[取彎曲疲勞極限應(yīng)力取壽命系數(shù)Y，取安全系數(shù)S故[=1.0則==4.29MPa〈176MPa=[故能滿足齒根彎曲疲勞極限。設(shè)計(jì)合理。3.3.3貨叉內(nèi)部鋼絲繩的選取校核選取鋼絲繩6×37標(biāo)準(zhǔn)（GB1102—74）鋼絲繩直徑D=8.7由于伸縮貨叉式克服滾動(dòng)摩擦阻力很小，選取的鋼絲繩強(qiáng)度足夠。3.4貨叉伸縮裝置中的SEW減速機(jī)的選取齒輪5的轉(zhuǎn)速為可取齒輪5與減速器的外端接口傳動(dòng)比i=3.且齒輪傳動(dòng)所需功率為P=FηV=300×0.015其中η—摩擦阻力系數(shù)為0.015則選取減速型機(jī)號(hào)為R147。第四章堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算首先，堆垛機(jī)的驅(qū)動(dòng)型式設(shè)計(jì)成“下部支承下部驅(qū)動(dòng)型”，該型式的走行裝置安裝在下梁上，通過減速裝置驅(qū)動(dòng)走行輪，走行輪支承堆垛機(jī)的全部重量，在單軌上走行。4.1堆垛機(jī)走行輪的設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核走行輪有主動(dòng)輪與從動(dòng)輪各1個(gè)，由于堆垛機(jī)在操作貨叉時(shí)的反作用力會(huì)對(duì)走行輪產(chǎn)生側(cè)壓，為了防止走行輪由于側(cè)壓脫軌與走行中的爬行現(xiàn)象，需安裝側(cè)面導(dǎo)輪驅(qū)動(dòng)輪的末端齒輪采用輪軸直接連接的驅(qū)動(dòng)方式。走行輪的允許載重量等各參數(shù)間有下列關(guān)系式：Q—堆垛機(jī)總重量估計(jì)為3kgB—鋼軌寬（cm）v—走行速度為4（m/s）每個(gè)行走輪所承受壓力Q=(Q1＋Q2＋Q3＋Q4＋Q5＋Q6＋Q7)／2＝1500kg所以行走輪所承受輪壓P=15KN,查文獻(xiàn)《起重機(jī)械和吊裝》表8—5選擇直徑D=250㎜的輪子，其許用輪壓[P]=33KN＞P.軌道的選擇：由表8—4，可選擇P18的鋼軌車輪的校核：已知P18鋼軌的曲率半徑R=90,鋼制車輪與軌道點(diǎn)接觸應(yīng)力為：σd=850×其中(r1=125R=90Pj=r×KchI×PxPx=15KW為電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)速度下時(shí)的靜功率，計(jì)算詳見行走機(jī)構(gòu)SEW減速機(jī)選擇。r=0.8KchI=1.0)代入公式Pj=12KW所以σd≈1391N/㎜2查表8—8可選擇材料是45，ZG55Ⅱ;許用[σd]﹦1700N∕㎜24.2行走裝置的SEW減速機(jī)的選取走行裝置在額定速度下必需的功率為：Px=其中m=1V=4m/sF=W摩擦+W風(fēng)+W斜坡=Q×10×ω其中后兩項(xiàng)為0η=0.9ω=0.015代入數(shù)據(jù)得F=450N將此代回上式得Px=2KW選擇SEW減速機(jī)所需功率PW=Kd×PXKd=3代入數(shù)據(jù)得PW=6KW查上海嘉田傳動(dòng)機(jī)械有限公司《選型手冊(cè)》選擇SEW減速機(jī)的型號(hào)為KA77第五章堆垛機(jī)升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算升降機(jī)構(gòu)采用鋼絲繩卷筒裝置結(jié)構(gòu)，用鋼絲繩作柔性件，質(zhì)量輕，工作安全，噪聲小，其傳動(dòng)裝置一般裝在下部。卷筒為帶溝的圓筒，鋼絲繩在溝內(nèi)纏繞的方向與纏入溝內(nèi)的鋼絲繩方向之間的角度不超過4度。升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈：卷揚(yáng)機(jī)-鋼絲繩-貨臺(tái)。5.1升降機(jī)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算定滑輪的軸徑與輪徑的設(shè)計(jì)計(jì)算： 則對(duì)定滑輪n=100020/3.14d,p=70010/2=3500N則mm選取滑輪的輪徑D=18則滑輪的轉(zhuǎn)速n=127.39r/min選取卷筒的直徑為D=200mm,卷筒的軸徑取為d=85mm則卷筒的轉(zhuǎn)速n=nD/D=63.7r/min每根鋼絲繩所承受的拉力為F=70010/4=1750N=1.75KN則手選鋼絲繩為第二組619類。選取鋼絲繩公稱直徑為6.2mm，公稱抗拉強(qiáng)度為140鋼芯鋼絲繩的最小破斷拉力為20KN>1.75KN,滿足要求。5.2升降機(jī)構(gòu)的卷揚(yáng)機(jī)的選取將載荷W+貨臺(tái)的自重G以速度v米/分提升時(shí)的功率為：=KW由此，根據(jù)上海