垂直升降貨柜設(shè)計(jì)

1、目 錄摘 要IABSTRACTII第1章 緒論- 1 -1.1 自動(dòng)貨柜與垂直升降式貨柜的定義與特點(diǎn)- 1 -1.2 垂直升降貨柜的主要組成部分及作用- 2 -1.3 垂直升降貨柜控制系統(tǒng)的組成- 4 -1.3.1 系統(tǒng)硬件- 4 -1.3.2 系統(tǒng)管理軟件- 5 -1.5 自動(dòng)化貨柜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)- 5 -1.5.1 硬件設(shè)計(jì)- 5 -1.5.2 軟件設(shè)計(jì)- 6 -1.6 自動(dòng)化貨柜在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況- 6 -第2章 主體控制結(jié)構(gòu)的選定- 8 -第3章 傳動(dòng)方案的選定- 10 -3.1傳動(dòng)方式的選定- 10 -3.2 各主要部件的計(jì)算- 11 -3.2.1 已知條件- 11 -3.2.2 重要

2、零件的選擇- 11 -3.3 選擇電機(jī)- 15 -3.4 貨箱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)- 16 -第4章垂直升降貨柜的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)- 17 -第5章 結(jié)論- 20 -致 謝- 21 -參考文獻(xiàn)- 22 -第1章 緒論 隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)化存儲(chǔ)技術(shù)已越來(lái)越多的應(yīng)用于CIMS 和FMS 系統(tǒng),或者納入企業(yè)的整個(gè)物流鏈當(dāng)中。 但是以往的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)多用于固定品種,大批量的存儲(chǔ),而這種面向特定應(yīng)用整體式設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不能根據(jù)企業(yè)的現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)狀況和未來(lái)的發(fā)展模式逐步擴(kuò)展,不能靈活地適應(yīng)各種管理水平和企業(yè)平臺(tái)的需要。為了適應(yīng)當(dāng)前的應(yīng)用環(huán)境,自動(dòng)化存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)該具有下述特點(diǎn):模塊化構(gòu)造,能任意拼裝,靈活布局,實(shí)現(xiàn)物

3、流合理化;能重組和擴(kuò)展,對(duì)變品種生產(chǎn)存儲(chǔ)的應(yīng)變能力強(qiáng),響應(yīng)速度快,適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展;能實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)和管理的多元柔性。為此按照實(shí)用性、開放性、模塊自治性、通用性、兼容性的原則設(shè)計(jì)了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)。21 世紀(jì)隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展及加入WTO 后的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì),要求物流體系必須迅速現(xiàn)代化,現(xiàn)在物流系統(tǒng)的優(yōu)化往往都集中在宏觀方面,作為其重要組成部分的立體倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部的優(yōu)化就比較少。已經(jīng)出現(xiàn)的一些相關(guān)優(yōu)化理論和算法大多是關(guān)于庫(kù)存管理的理論,關(guān)于內(nèi)部運(yùn)輸工具存取路徑方面的優(yōu)化甚少,因而企業(yè)還是不能有效地提高經(jīng)濟(jì)效益。1.1 自動(dòng)貨柜與垂直升降式貨柜的定義與特點(diǎn)自動(dòng)貨柜即自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)貨柜，是由電腦控制的自

4、動(dòng)存取貨物的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備。其主要特點(diǎn)如下：（1）全自動(dòng)化操作，存取物品方便，是貨到人，不是人找貨，存取速度快，大大節(jié)省了時(shí)間；（2）充分利用空間：能夠在占地面積最小的情況下，充分利用現(xiàn)有的空間高度，從而使倉(cāng)儲(chǔ)能力增加60%以上；（3）降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率；（4）由于是封閉的，存儲(chǔ)的物品可以有效地避免灰塵、陽(yáng)光的侵害；（5）具有保密授權(quán)功能，可以對(duì)不同的用戶設(shè)置不同的密碼，一般用戶無(wú)法提取被用戶所定的物品；（6）可以實(shí)現(xiàn)智能管理：當(dāng)?shù)陀谧钚?kù)存量時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示補(bǔ)充；因而不會(huì)出現(xiàn)庫(kù)存短缺；（7）具有先進(jìn)先出的功能，不會(huì)有貨物長(zhǎng)期存放而失效；（8）隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)貨柜的最大

5、優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)貨物進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。而作為垂直升降式貨柜，是自動(dòng)化貨柜（包括水平旋轉(zhuǎn)式、垂直回轉(zhuǎn)式和垂直升降式）的一種，它又具備了以下幾個(gè)鮮明的特點(diǎn)：（1）存取貨物時(shí)，只有相關(guān)的托盤運(yùn)動(dòng)，有效地解決了旋轉(zhuǎn)式貨架在存取貨物時(shí)重量不平衡的問(wèn)題；（2）可以更加有效的利用空間；（3）完全從使用者的角度出發(fā)的軟件設(shè)計(jì)，功能更加強(qiáng)大。多數(shù)企業(yè)對(duì)零備件的儲(chǔ)存基本上采用的是傳統(tǒng)的存儲(chǔ)管理方式普通開式貨架貯存。這種管理方式存在的主要缺點(diǎn)是： 現(xiàn)有房屋的高度、面積不能充分利用； 需要經(jīng)常提取放在貨架上層的物品,利用梯子爬上爬下，長(zhǎng)距離搬運(yùn)，工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低； 開式貨架上的物品受灰塵的污染，不適合某些精密零備件

6、的存儲(chǔ)； 無(wú)法限制無(wú)關(guān)人員在貨架上存取物品，使管理混亂； 難于采取先進(jìn)先出的管理辦法，盤庫(kù)、清庫(kù)困難； 庫(kù)房顯得雜亂無(wú)章，不整潔美觀，有礙庫(kù)房面貌。鑒于許多企業(yè)目前零備件管理中的上述缺點(diǎn)，提出了由若干臺(tái)垂直循環(huán)貨柜、垂直升降式貨柜、一定數(shù)量的開式貨架以及集中管理的計(jì)算機(jī)組成零備件自動(dòng)化存儲(chǔ)與管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能為零備件庫(kù)帶來(lái)一個(gè)安全、整潔的工作環(huán)境和高效的現(xiàn)代化企業(yè)信息管理。1.2 垂直升降貨柜的主要組成部分及作用由于初次涉及垂直升降貨柜的設(shè)計(jì)，所以所選結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，貨柜主要由箱體如圖1-1所示、升降臺(tái)如圖1-2所示、貨箱如圖1-3所示、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)鏈等幾部分組成。高層存儲(chǔ)貨架模塊由各種基本模塊

7、拼裝組合，構(gòu)成柜式結(jié)構(gòu)，可靈活布置在生產(chǎn)線的各個(gè)位置，有效地提高空間的利用率，并能夠縮短物流路線，使物流更合理。 我們可以通過(guò)增加模塊庫(kù)的數(shù)量向平面擴(kuò)展，也可以通過(guò)增加結(jié)構(gòu)子模塊的層數(shù)向空間延伸，并可根據(jù)生產(chǎn)的變化重新組合，適應(yīng)現(xiàn)代化變品種在線存儲(chǔ)的柔性要求。在存儲(chǔ)過(guò)程中，將所存物品及托盤視為托盤模塊，系統(tǒng)根據(jù)模塊的大小，將其分配到合適的存儲(chǔ)單元空間。具體實(shí)施中，在存儲(chǔ)區(qū)主支承立柱上預(yù)先設(shè)置若干托架，形成若干存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)空間內(nèi)不設(shè)有限制存儲(chǔ)單元的高度的橫梁，即存儲(chǔ)單元不固定分配給任何托盤，托盤模塊經(jīng)過(guò)操作窗口的過(guò)程中，系統(tǒng)檢測(cè)模塊的最大高度，按照最大空間利用率原則，選擇一組合適的存儲(chǔ)單元空間

8、，分配給托盤模塊。同樣也可以設(shè)計(jì)橫向不限定的存儲(chǔ)單元，或兩者結(jié)合的貨架。箱體是垂直升降貨柜的主體，用來(lái)支撐貨格和承載貨箱；升降臺(tái)用來(lái)運(yùn)載貨物，負(fù)責(zé)貨物的傳輸；傳動(dòng)鏈用來(lái)帶動(dòng)升降臺(tái)的升降。圖1-1箱體圖1-2 升降臺(tái) 圖1-3 貨箱1.3 垂直升降貨柜控制系統(tǒng)的組成1.3.1 系統(tǒng)硬件垂直升降貨柜是一種封閉式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的提升機(jī)根據(jù)操作指令讓貨柜自動(dòng)以最短路徑運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)垂直升降運(yùn)動(dòng)，使需要提取的物品自動(dòng)送到存取窗口，這些貨柜可以按用戶存儲(chǔ)物品的要求，做成不同的結(jié)構(gòu)形式，或者在貨柜上放置很多可以盛放小型配件的塑料盒，用來(lái)存放不同尺寸、形狀、重量的物品。垂直升降貨柜適用于存放一個(gè)人能搬動(dòng)的物品，單件重

9、量以低于50千克左右為宜。垂直升降式貨柜有一個(gè)提取器，通過(guò)操作指令，將用戶所需要的物品送到存取口，或送到一個(gè)空間，使儲(chǔ)存密度最大。集中管理計(jì)算機(jī)，可以對(duì)數(shù)十個(gè)貨柜進(jìn)行集中管理和控制，并能提供各種統(tǒng)計(jì)分析手段。1.3.2 系統(tǒng)管理軟件根據(jù)庫(kù)房實(shí)際情況開發(fā)的管理控制軟件，能較好地滿足車間庫(kù)房管理的要求。(1) 庫(kù)房的管理計(jì)算機(jī)與各車間有關(guān)的管理計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，便于車間隨時(shí)查詢和信息交換，這樣二級(jí)備件庫(kù)就沒(méi)有存在的必要。(2) 庫(kù)房?jī)?nèi)的管理計(jì)算機(jī)與各貨柜控制器(PLC)之間聯(lián)網(wǎng)通訊，便于管理計(jì)算機(jī)對(duì)貨柜的控制，一臺(tái)管理計(jì)算機(jī)可以同時(shí)控制數(shù)十臺(tái)貨柜的運(yùn)動(dòng)。(3) 計(jì)算機(jī)可以有效地管理自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)貨柜和普通貨

10、架中的配件，準(zhǔn)確地記錄物品的各項(xiàng)信息，包括零件的編號(hào)、名稱、規(guī)格、存放位置、庫(kù)存數(shù)量、同一種零件的屬性(隨機(jī)、進(jìn)口、國(guó)產(chǎn))以及零件的替代關(guān)系等。零件編號(hào)可以有24位。滿足所有國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口零件的要求。(4) 從進(jìn)貨到領(lǐng)用的全過(guò)程進(jìn)行管理，進(jìn)貨的數(shù)量、經(jīng)辦人、供應(yīng)商、入庫(kù)和領(lǐng)用的詳細(xì)記錄，高效準(zhǔn)確地處理出入庫(kù)事務(wù)。從而提高工作效率，保證零配件的及時(shí)供應(yīng)。(5) 實(shí)用的統(tǒng)計(jì)分析功能，可以按不同要求進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)、給出各種報(bào)表。詳細(xì)的領(lǐng)用記錄；按時(shí)統(tǒng)計(jì)消耗，幫助更合理地確定訂貨數(shù)量；按車間、班組、機(jī)組統(tǒng)計(jì)消耗，幫助核算生產(chǎn)成本；顯示和警示功能:顯示庫(kù)存數(shù)量、最低值、低庫(kù)存和空庫(kù)的報(bào)告。事先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)存量

11、及庫(kù)存下限的警告；其它管理功能?？砂床煌脩舻膶?shí)際需要和具體要求設(shè)計(jì)。1.5 自動(dòng)化貨柜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.5.1 硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件組成如圖2所示控制系統(tǒng)采用西門子S7 - 200 (CPU226) 作為控制核心。可編程控制器(PLC)具有體積小、靈活通用、維護(hù)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，而且PLC的輸入輸出模塊、特殊功能模塊都有即插即用功能，連接十分容易，很方便系統(tǒng)擴(kuò)展。操作界面采用西門子公司的TP07人機(jī)操作界面，該產(chǎn)品為觸摸屏操作，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的數(shù)值輸入、數(shù)值顯示、畫面變換及按鍵操作等絕大部分的人機(jī)界面功能。采用一塊EM232模擬量輸出模塊，聯(lián)接兩臺(tái)歐陸514C直流調(diào)速器。S7-

12、200(CPU226)本身帶有24個(gè)輸入點(diǎn)/16個(gè)輸出點(diǎn),其中I010I115同時(shí)作為PLC高速計(jì)數(shù)器的輸入。通過(guò)聯(lián)接兩個(gè)增量編碼器至兩個(gè)高速計(jì)數(shù)器，可以檢測(cè)貨柜的速度和位置。高速計(jì)數(shù)器的工作頻率可達(dá)到2kHz，有12種工作模式，而且不影響CPU的性能。為了保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，還設(shè)置有原點(diǎn)檢測(cè)、貨高檢測(cè)、限位保護(hù)、有無(wú)貨物檢測(cè)、貨叉狀態(tài)檢測(cè)等各種類型的傳感器2。1.5.2 軟件設(shè)計(jì)為了使貨柜在不同的情況下都能夠正常運(yùn)行，貨柜的控制方式有聯(lián)機(jī)自動(dòng)控制(接上位機(jī)) 、自動(dòng)控制(單機(jī)自動(dòng)) 、半自動(dòng)控制和手動(dòng)控制四種。控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)根據(jù)貨柜運(yùn)行特點(diǎn)，采用模塊化設(shè)計(jì)方案。過(guò)載保護(hù)、限位保護(hù)、聯(lián)鎖及互

13、鎖等系統(tǒng)的基本功能由主程序完成。設(shè)計(jì)有如下子程序：報(bào)警子程序、X 軸運(yùn)行控制子程序、Y軸運(yùn)行控制子程序、高速計(jì)數(shù)器中斷程序、取貨子程序、卸貨子程序、通信子程序等。1.6 自動(dòng)化貨柜在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況自動(dòng)貨柜的發(fā)展始于20世紀(jì)50年代中葉，在歐洲，德國(guó)亨乃爾公司根據(jù)垂直旋轉(zhuǎn)原理，開始批量生產(chǎn)辦公用的文件柜，用于存放各種式樣的文件和文件夾。由于受到辦公高度的限制，辦公用的文件柜一般只有23米高，載重也不大，軟件功能也比較簡(jiǎn)單。到了70年代，德國(guó)亨乃爾、瑞士卡迪斯等公司相繼開發(fā)出工業(yè)用的垂直旋轉(zhuǎn)式自動(dòng)貨柜，如亨乃爾的Rotomat和卡迪斯的Industriver ，使自動(dòng)貨柜的應(yīng)用領(lǐng)域有了更大擴(kuò)展。

14、進(jìn)入80年代，世界市場(chǎng)對(duì)工業(yè)用的垂直自動(dòng)貨柜有了巨大的需求。為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，工業(yè)用的自動(dòng)貨柜比起辦公用的文檔柜有了長(zhǎng)足的發(fā)展，體現(xiàn)在：（1）更寬：達(dá)到36米；（2）更高：10米以上，可以穿過(guò)多層樓板，每層樓都有出貨口，像電梯一樣；（3）載重更大，單個(gè)貨架可以載重7501 000公斤以上，總載重30噸以上。在工業(yè)用自動(dòng)貨柜發(fā)展的同時(shí)也出現(xiàn)了一些問(wèn)題：當(dāng)需要存取一個(gè)貨物時(shí)，所有的貨物都要轉(zhuǎn)動(dòng)，容易產(chǎn)生重量的不平衡。為了解決這個(gè)問(wèn)題亨乃爾公司為6米以上的自動(dòng)貨柜加裝了不平衡顯示裝置。在哪個(gè)貨架增加貨物在哪個(gè)貨架減少貨物，以消除不平衡。由于上述弊端限制了自動(dòng)貨柜的發(fā)展，所以激發(fā)了新的開發(fā)、研究。90

15、年代，垂直升降式的自動(dòng)貨柜開發(fā)成功，其中最具代表性的是亨乃爾公司的Lean-Lift和卡迪斯公司的Shuttle。與旋轉(zhuǎn)式自動(dòng)貨柜相比較，垂直升降式自動(dòng)貨柜有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）存取貨物時(shí)，只有相關(guān)的托盤運(yùn)動(dòng)。（2）可以更加有效地利用空間，高度可達(dá)20米以上。（3）完全從使用者的角度出發(fā)的軟件設(shè)計(jì)，功能更強(qiáng)大。在機(jī)械方面發(fā)展的同時(shí)，軟件的發(fā)展也日趨完善。軟件功能與硬件技術(shù)的完美結(jié)合，使自動(dòng)貨柜成為現(xiàn)代化工廠中不可缺少的設(shè)備，也是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中具有實(shí)時(shí)管理功能的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備。在工業(yè)發(fā)達(dá)的歐美國(guó)家，自動(dòng)貨柜已得到廣泛應(yīng)用，幾乎沒(méi)有嚴(yán)格的行業(yè)和領(lǐng)域的差別，各種行業(yè)都可以用。如：辦公用文檔柜，可以用于機(jī)關(guān)事業(yè)

16、單位的人員檔案管理，也可以用于銀行、保險(xiǎn)公司的資料和客戶檔案以及醫(yī)院的病歷管理等。工業(yè)用的范圍更廣，包括電子行業(yè)的生產(chǎn)線，汽車生產(chǎn)線，加工中心的刀具管理，工具、量具管理，零備件庫(kù)等等。我國(guó)的特點(diǎn)與歐洲、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家有很大的不同。首要的問(wèn)題是觀念，大部分企業(yè)不知道有這樣一種產(chǎn)品可以存儲(chǔ)物品，可以提高效率，降低成本。其次是經(jīng)濟(jì)條件的制約，只用自動(dòng)貨柜一次性投資較大，而且，我國(guó)勞動(dòng)力和低價(jià)相對(duì)便宜，這些都限制了自動(dòng)貨柜的發(fā)展和使用。國(guó)內(nèi)使用自動(dòng)貨柜的單位，目前大部分是合資、獨(dú)資公司，或者是國(guó)內(nèi)規(guī)模大、效益好的企業(yè)。它們具有相同的特點(diǎn)：企業(yè)管理水平高，要求貨物的管理精確度高，實(shí)時(shí)性也高。今后，隨著我

17、國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)企業(yè)與國(guó)外企業(yè)的差距桌布縮小。自動(dòng)貨柜會(huì)很快進(jìn)入國(guó)內(nèi)經(jīng)營(yíng)、管理較好的企業(yè)，得到更廣泛的應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)著名的自動(dòng)貨柜生產(chǎn)廠家有：德國(guó)的亨乃爾、瑞士的Kardex，美國(guó)的KFI等一些公司，他們的產(chǎn)品都已經(jīng)來(lái)到中國(guó)。國(guó)內(nèi)供應(yīng)商主要有沈飛、昆船和太原剛玉等。憑借50年的生產(chǎn)歷史和長(zhǎng)期積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)口產(chǎn)品無(wú)論在質(zhì)量上、性能還是工藝上都有很大優(yōu)勢(shì)，特別值得一提的是，在軟件的功能方面、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理方面更勝一籌。但是，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品在價(jià)格上具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，目前國(guó)內(nèi)與國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品各有各的用戶群體：進(jìn)口產(chǎn)品主要滿足獨(dú)資、合資企業(yè)的需求，而國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品主要應(yīng)用在國(guó)內(nèi)企業(yè)。自動(dòng)貨柜的

18、應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。既有簡(jiǎn)單的應(yīng)用，如辦公室文檔管理或者小規(guī)模的工業(yè)品倉(cāng)儲(chǔ)，一臺(tái)或幾臺(tái)自動(dòng)貨柜自成系統(tǒng)或者獨(dú)立操作；也有復(fù)雜的應(yīng)用，十幾臺(tái)甚至幾十臺(tái)自動(dòng)貨柜連接成網(wǎng)絡(luò)，再與企業(yè)的物流系統(tǒng)相連接，還可以實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)的實(shí)時(shí)管理與網(wǎng)絡(luò)化管理。用戶的需求是不同的，自動(dòng)貨柜的功能也是不同的。不同的產(chǎn)品可以滿足不同層次用戶的需求。目前，自動(dòng)貨柜在國(guó)內(nèi)尚處于起步階段，很多企業(yè)并不了解自動(dòng)貨柜的特點(diǎn)與使用自動(dòng)貨柜所能帶來(lái)的效益。但是，隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高和企業(yè)管理水平的不斷提升，中國(guó)市場(chǎng)對(duì)自動(dòng)貨柜的潛在需求很大?，F(xiàn)階段，生產(chǎn)廠家應(yīng)當(dāng)共同培育和開發(fā)市場(chǎng)，引導(dǎo)用戶認(rèn)識(shí)到采用自動(dòng)貨柜所帶來(lái)的巨大收益。相信在35年后，自

19、動(dòng)化物流倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備與系統(tǒng)在我國(guó)將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，是我國(guó)企業(yè)的物流管理水平躍上新的臺(tái)階。第2章 主體控制結(jié)構(gòu)的選定在參考的資料中，垂直升降貨柜可分為以下幾個(gè)部分（如圖2-1所示）：實(shí)現(xiàn)垂直升降運(yùn)動(dòng)的小車裝置、實(shí)現(xiàn)水平運(yùn)動(dòng)（即:將貨物由貨架移到小車或?qū)⒇浳镉尚≤囈频截浖苌希┑膿懿嫜b置、承載貨物托盤的貨架、控制裝置、操作面板（如圖2-2所示）以及由電機(jī)輸出的動(dòng)力傳動(dòng)裝置。其中，作垂直升降運(yùn)動(dòng)的小車由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，做水平運(yùn)動(dòng)的撥叉是由另外一臺(tái)安裝在小車上的電機(jī)帶動(dòng)。小車和撥叉的運(yùn)動(dòng)都是由傳感器來(lái)發(fā)布信號(hào)指令，經(jīng)由PLC來(lái)進(jìn)行控制的。圖2-1 垂直升降貨柜結(jié)構(gòu)圖啟動(dòng)停止取貨存貨1234567891

20、011圖 2系統(tǒng)硬件組成圖2-2 垂直升降貨柜操作面板為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，便于PLC編程，現(xiàn)將兩側(cè)的相應(yīng)位置托盤支架設(shè)為在同一高度（如圖2-3所示）。在此圖上可以了解垂直升降貨柜的兩個(gè)主要?jiǎng)幼?，小車的垂直升降和撥叉的水平轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)貨物的所在位置和存、取的不同，水平電機(jī)要選擇不同的旋轉(zhuǎn)方式。由于本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)機(jī)械部分，所以對(duì)控制部分不多做介紹。1234567891011貨口小車撥叉貨位貨位1234567891011貨口小車撥叉貨位貨位圖2-3 所設(shè)計(jì)的升降貨柜示意圖（2）鏈輪，鏈條的選定貨箱的寬度為500mm，為了防止貨箱升降臺(tái)在升降的過(guò)程中碰撞，升降臺(tái)四角各安裝一個(gè)導(dǎo)輪。初定鏈輪分度園直徑為3

21、50，鏈條帶有延伸片的那個(gè)型號(hào)。查機(jī)械師設(shè)計(jì)手冊(cè)為了保證鏈輪的強(qiáng)度和旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。鏈輪的齒數(shù)定為20.由公式d=得 350= P=53.55查機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)P525選取分度園節(jié)距為50.8的鏈輪；鏈條的選取：查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P212 表13-9 選12A型號(hào)的鏈條；節(jié)距P=19.05； 滾子外徑 D1=22.78； 極限載荷 Q=31100N； 鏈條每米質(zhì)量 m=1.5kg； 內(nèi)鏈節(jié)寬 b1=31.55；銷軸直徑 d2=14.27；套筒內(nèi)徑 b1=14.32；內(nèi)鏈節(jié)外寬 b2=45.27；外鏈節(jié)內(nèi)寬 b3=45.26；銷軸長(zhǎng)度 L=65.5；銷軸止鎖端加長(zhǎng)量 b7=7.9；鏈條通道高度 h1=4

22、8.47；內(nèi)鏈條通道高度 h2=48.26；外鏈板與鏈板高度 h3=41.66；鏈條強(qiáng)度的校核：主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的中心距 a=320； 鏈條的總長(zhǎng) L=D+2a； L=3.140.343+21.2； L=2.93m； 貨物的質(zhì)量為 60 kg； 總質(zhì)量 M=80kg； 受力 F=8010=800N； 因?yàn)?80031100； 所以鏈條符合要求。 （3）主軸的計(jì)算 主軸材料為45# 許用最大切應(yīng)力為=70MPa；按需用彎曲應(yīng)力驗(yàn)算傳動(dòng)軸危險(xiǎn)界面的 強(qiáng)度條件為：由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力應(yīng)不超過(guò)許用彎曲應(yīng)力。因?yàn)榇屋S是對(duì)稱的所以計(jì)算一側(cè)即可。M=P0.25+P1.25；M=8000.25+8001.25

23、M=1200Nm主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩M9=8000.2=160組合扭矩Mz=1210Nm；受力處的橫截面積S=2020 S=1256mm；應(yīng)力= =1 MPA；因?yàn)?70； 所以主軸強(qiáng)度符合要求。從動(dòng)軸強(qiáng)度的校核從動(dòng)軸的材料為45#;最大拉應(yīng)力為10；經(jīng)分析得:從動(dòng)軸上受的載荷小于主動(dòng)軸上的載荷,所以，從動(dòng)軸的強(qiáng)度，滿足條件即可。鏈條的質(zhì)量：查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P212表13-9得型號(hào)12A鏈條：極限載荷Q=31100N；每米長(zhǎng)質(zhì)量Q=1.5kg；鏈條的總長(zhǎng)度L=10m；鏈條的質(zhì)量M=LQM=15kg； 貨箱軸的質(zhì)量M=20kg； 貨箱的質(zhì)量M=30kg； 在一根軸上的所受的最大力 Fmax=(50+

24、15+20) 10Fmax=850N； 軸的橫截面積S=1010 S=314mm；應(yīng)力=2.7 因?yàn)?.710 所以從動(dòng)軸符合要求（4）選擇傳動(dòng)件 運(yùn)動(dòng)速度V=0.2m/s ，鏈輪的軸心到貨箱的軸心的距離為250mm。 鏈輪的角速度 W= =0.8rad /s ；電動(dòng)機(jī)的角速度W=1360=142 rad /s； 降速比為641， 鏈輪的確定 初定主鏈輪的分度圓直徑為120，由公式d=得120=得p=18.73查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P212 表13-9應(yīng)選型號(hào)為12A的鏈條。節(jié)距P=19.05mm 滾子外經(jīng)d=11.91mm 極限載荷Q9（單排）=31100N ；每米長(zhǎng)質(zhì)量為1.5kg。主動(dòng)鏈輪的節(jié)距

25、P=19.05，齒數(shù)Z=20。分度圓直徑 d= d=124齒頂圓直徑 damin=d+1.25p-d damin=145齒根圓直徑 d=d-d d=113 寬度定為20mm2， 鏈條的較核計(jì)算鏈條的拉力F1已知力矩M=175Nm，鏈輪分度圓直徑為0.248m.半徑=0.124m,由公式M=FL400=0.124FF=3225N兩個(gè)鏈輪的中心距為A=520；粗略計(jì)算鏈條長(zhǎng)度L= L=1.6m；鏈條自重G=mg G=16N；拉力F=3241N因?yàn)?24132110；所以鏈條符合要求。3， 升降臺(tái)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)因?yàn)樨浵鋸呢浌裣潴w到升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是滑動(dòng)，滑動(dòng)系數(shù)為0.02，貨箱滿載時(shí)質(zhì)量為55kg；所以

26、把貨物從貨柜拖到升降臺(tái)上所用的力很小。升降臺(tái)上傳動(dòng)軸直徑為15mm，所以升降臺(tái)上傳動(dòng)軸不用校核。3.3 選擇電機(jī) 當(dāng)貨柜升降臺(tái)上貨物滿載時(shí)，所需電機(jī)功率最大。G=（M+m）g=700N；P=FV=7000.3=210W；M=FL=7000.25=175Nm；由公式；得 P=13W；總功率 =223W；經(jīng)查手冊(cè)得知：深溝球軸承的傳動(dòng)效率為0.99，鏈條的傳動(dòng)效率為0.7，渦輪蝸桿的傳動(dòng)效率為0.5。電機(jī)的計(jì)算功率：Plt=950W；為了使貨架能輕松起動(dòng)，所以選擇功率為1.5KW的電機(jī)。查機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)P1199選用型號(hào)為ZD22-4的電機(jī)（如圖），額定功率為1.5KW，轉(zhuǎn)速為1360r/min，額定電壓為380V，額定頻率為50HZ，負(fù)載持續(xù)率為25%質(zhì)量為38kg，機(jī)身總長(zhǎng)L=375mm，主軸的外身量E=30mm，固定肋的外周直徑為290mm，機(jī)身直徑為210mm。3.4 貨箱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)貨箱主要用來(lái)盛放貨物。貨物在存取時(shí)需要由貨箱在貨柜箱體支撐軌道上滑動(dòng)，所以，貨箱與箱體支撐軌道的接觸面比較光滑。箱體貨箱厚度為20毫米的鋼板，貨箱結(jié)構(gòu)科學(xué)，加之每個(gè)貨箱的質(zhì)量為20千克每個(gè)貨箱載荷僅為60千克。貨箱強(qiáng)度能達(dá)到要求, 無(wú)需校核,。貨箱俯視圖如圖3-2所示。圖3-2貨箱第4章垂直升降貨柜的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)貨架的控制和管理系統(tǒng)一般采用計(jì)算機(jī)控制和管理，視垂直升降