1、 攀枝花学院本科毕业设计（论文）巷道式堆垛机机械部分设计学生姓名： 余 威 学生学号： 201210601197 院（系）： 机械工程学院 年级专业：2012 级机械设计制造及其自动化 指导教师：陈新德 讲师 二一六年六月攀枝花学院毕业设计论文 摘 要I摘 要本文详细论述了普遍应用在现代大中型企业中的单立柱有轨巷道式堆垛机的设计方案。文中对堆垛机的分类，特点及其构造进行了详细的叙述。堆垛机是自动化立体仓库中最重要的起重堆垛设备，是随着立体仓库的出现而发展起来的专用起重机。它能够在自动化立体仓库的巷道中来回穿梭运行，将放置在巷道口的货物存入指定的货格，或者从货格中取出货物运送到巷口。设计重点主要
2、包括：堆垛机的机架、升降机构、行走机构、货叉伸缩机构以及安全机构。文章在确定堆垛机的总体设计方案的前提下，再对各个机构进行受力分析和设计计算，最后进行必要的相关校核并最终确定各个的机构实际取值。本次的毕业设计运用多种起重机的现代设计方法，特别是运用计算机辅助设计（CAD ）的方法，在计算机上将堆垛机的设计图纸 CAD 化，大大提高了设计的效率，节省时间。关键词： 自动化立体仓库；堆垛机；升降机构；行走机构；货叉伸缩机构；安全机构 攀枝花学院毕业设计论文 ABSTERCTIIABSTERCTThis article has discussed the design of the single-p
3、illar type of Narrow-Aisle Stacker Crane which has been universally used in modern most enterprises in detail. This article described the kinds of stakers, features and the structure in detail. Stacker cranes is the most important part of the automation three-dimensional storehouse among the take he
4、avy 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 in goods shelf go to tunnel mouth. The design focus mainly include: The stackers rack, walk
5、organization, fork telescoping mechanism and safe organization. Under the premise of overall design scheme of stacking crane, then for organization analyze by force condition calculate. Finally, check nuclear necessarily and definite every numerical.This Graduation Design use many kinds of Modern De
6、signs of the crane, especially to use the method of Computer-aided design(CAD),Stackers will be the design drawings of the CAD on the computer, which greatly improve the efficiency of the design and saving time.Keywords: Automation three-dimensional storehouse Stacker Crane Movement organization Wal
7、k organization Fork telescoping mechanism Safe organization攀枝花学院毕业设计论文 目 录目 录摘 要 IABSTRACT.II1 引言 11.1 研究背景及意义 112 研究的内容及设计思路 .21.2.1 主要设计内容 .21.2.2 设计要求 21.3 研究的发展趋势 .31.4 堆垛机所受载荷的简化方法 32 堆垛机的整体结构设计方案 .52.1 堆垛机结构的主要结构组成 52.2 单立柱有轨巷道式堆垛机的特点 62.3 堆垛机的控制装置 63 堆垛机机架的结构设计计算 93.1 堆垛机的机架结构 93.1 机架立柱的尺寸设计
8、93.2 机架的上、下横梁设计 104 堆垛机伸缩货叉机构的设计计算 124.1 堆垛机伸缩货叉的结构设计 124.1 货叉传动装置的总体选型 124.2 货叉传动链轮，链条的设计计算 124.3 堆垛机货叉静度和扰度的计算 135 堆垛机行走机构的设计计算 165.1 堆垛机行走机构的整体设计 165.1.1 驱动方式的选取 .165.1.2 车轮的的设计 .165.1.3 电动机的选取 .165.1.4 减速器的选取 .175.1.5 制动器的选取 .175.2 轨道的设计 .175.3 行走机构电动机的选取 18攀枝花学院毕业设计论文 目 录5.4 堆垛机行走轮的设计计算 185.5 行
9、走机构减速器的选取 195.6 行走机构联轴器的选择 196 堆垛机升降机构的设计 .216.1 堆垛机升降机构的整体设计 216.1.1 柔性件的选取 .216.1.2 卷筒的选取 .216.1.3 电动机的选取 .216.1.4 减速器的选取 226.1.5 制动器的选取 .246.2 升降机构零部件的设计计算 256.1.1 钢丝绳的计算 .256.1.2 卷筒的相关尺寸计算 .256.2 升降机构传动装置的选取 .266.2.1 电动机的选择 .266.2.2 减速器的选择 .277 堆垛机维修与保养及其操作规程 .287.1 日常维护 287.2 检查内容 287.3 修理 287.
10、4 适用范围 .287.5 管理内容 .287.5.1 操作规程 287.5.2 安全操作规程 30参考文献 .32结论 .33致谢 .34攀枝花学院毕业设计论文 1 引言11 引言随着世界经济的持续发展和科学技术的突飞猛进以及经济全球化的趋势的加强，各国面临着前所未有的机遇和挑战。在这种大形势之下，现代物流作为工业化进程中最为经济合理的综合服务模式和管理技术已被越来越多的企业所重视。随着全球物流事业的快速发展，物流系统的进一步改善和合理性对优化资源配置、提高企业生产率、降低生产成本起着至关重要的作用。因此，自动化立体仓库系统也越来越受到青睐。其核心设备巷道堆垛起重机则是代表自动化立体仓库的标
11、志，对立体仓库的出入库效率有重要影响。自动化仓库是现代物流中的重要组成部分，它是在不直接进行人工处理的情况下自动存取物料的系统，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。在 20 世纪 70 年代初期，我国开始研究采用有轨巷道式堆垛机（简称堆垛机）的立体仓库。1980 年我国第一座自动化仓库在北京汽车制造厂投产，从此自动化仓库在我国得到了迅速发展。本文从堆垛机的应用特点入手，着重就堆垛机的结构设计进行初步的研究。巷道式堆垛机是立体仓库的核心物流设备，是随着自动化立体仓库出现而发展起来的专用起重机，它是仓库中使用最广泛的物料搬运设备，也是物流仓库系统中的最重要设备，其
12、用途是在自动化立体仓库的货架巷道上来回穿梭运行，讲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到巷道口。早期的堆垛机是在桥式起重机的起重小车上悬挂一个门梁，利用货叉在立柱上的上下运动及立柱的旋转运动来搬运货物，通常称之为桥式堆垛机。1960 年左右在美国出现了巷道式堆垛机，这种堆垛机在地面的导轨上行走，利用货架上部的导轨防止倾斜，或者相反，在上部导轨上行走，利用地面导轨防止倾斜。随着计算机控制技术和自动化立体仓库的发展，堆垛机的应用越来越广，技术性能越来越好，高度也越来越高，到 1970年代实现了有货架支撑的高度为 40 米的堆垛机。堆垛机的运行速度也不断提高，目前堆垛机水平运行速度也
13、不断提高，最高达到 200m/min（小载重量的堆垛机已经达到300m/min） ，起升速度达到 50m/min。1.1 研究背景及意义自动化立体仓库作为现代物流系统的重要组成部分，是一种多层存放货物的高架仓库系统。它是在不直接进行人工干预的情况下由巷道堆垛机实现货物的存储和取出，整个过程由计算机网络管理和自动控制系统完成。自动化立体仓库最早诞生在美国，进入20 世纪 80 年代，在世界发展迅速，使用范围涉及几乎所有行业，它的出现标志着现代工攀枝花学院毕业设计论文 1 引言2业技术步入了一个加速发展的阶段。50 年代，出现了司机操作的巷道式起重机立体仓库。此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅
14、速发展，并形成专门学科。60 年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化仓库最多的国家。自动化仓库技术的研究对优化资源配置、提高企业生产率，降低生产成本有着非常重要的意义。堆垛机是自动化立体仓库中最重要的其重堆垛设备，它能够在仓库巷道中来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格，或者从货格里取出货物运送到巷道口。我国于 1973 年开始研制，据不完全统计，我国目前已建成 300 多座立体仓库。目前我过的自动化仓库技术已实现了与其他信息决策系统的集成，正在做智能控制和模糊控制的研究工作。但同世界主要工业发达国家相比，存在着一定的差距。总结经验，查找不足，勇于创新
15、，不断交流改进，相信我们在该项技术的研究上一定回取得突破性的进展。1980 年，我国在汽车、化工、电子、烟草等行业的应用逐年增长。其中，最具代表性的是我国龙头企业海尔集团国际物流的立体仓库，该仓库高 22 米，拥有 18056 个标准托盘位，包括原材料和产品两大自动化物流系统，全部实现了现代物流的自动化和智能化。近几年，我国计算机自控技术的飞速发展，为我国自动化立体仓库发展提供了重要的技术支持。自动化立体仓库不仅具有节约和减轻劳动强度、提高物流效率、降低储运损耗、减少流动资金等优势，而且在沟通物流信息、衔接产需、保证生产均匀、合理利用资源、进行科学储备与生产经营决策方面发挥着独特的作用，使人们
16、可以真正享受到现代计算机技术应用与企业物流管理的益处。 12 研究的内容及设计思路1.2.1 主要设计内容（1）堆垛机的机架的设计计算；（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。1.2.2 设计要求为使堆垛机能够准确、快速、安全、自动搬运货物出入库 ，必须满足以下设计要求：(1)具备三维运动功能，即堆垛机沿巷道来回水平运动、载货台垂直运动、货叉沿货架方向伸缩运动；(2)满足一定的定位精度 ，重复定位精度误差不能超过 10mm；(3)具备安全保护措施；攀枝花学院毕业设计论文 1 引言3(4)在满足强
17、度、刚度和可靠性的前提下，尽量减小堆垛机各部的 重量，以减小提升功率和行走时的摩擦阻力;(5)保护仓库环境，避免货物污染受损。1.3 研究的发展趋势以品种多、数量少、频率高供给方式下的物流环境为背景，对于自动化立体仓库的效能提出了越来越高的要求。早期的堆垛机，在桥式起重机的起重小车上悬挂一个门柱，利用货叉在立柱上的上下运动及立柱的旋转运动来搬运货物，通常称之为桥式堆垛机。但通常由于立柱高度的限制，桥式堆垛机的作业高度不能太高，而巷道堆垛机沿货架仓库巷道内的轨道运行，使得作业高度提高。采用货叉伸缩结构，可以使巷道宽度变窄，提高自动化立体仓库的利用率，它适用于各种高度的高层货架仓库，可以实现半自动
18、、全自动和远距离高集中控制。日本大福公司于 1999 年在巷道堆垛机主体的高速化上下功夫，开发了 AS21 模式。AS21 模式是以高效率动作为基础，在高效能化（缩短循环时间）方面引用的一个概念，使巷道堆垛机的高效能化技术得到了大幅度的提升。1.4 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，其钢结构部分的强度与刚
19、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一一说明。1)起重重量 PL 实际起重重量包括货叉、附件重量和额定重量之和，用 示。考虑到货物正常起吊LS时的动载冲击作用，则设计起重重量 = LPLS式中， 称为冲击系数，与堆垛机分类有关：(见表 1-1)类 =1. 1 类 =1.25 类 =1.4 类 =1.6表 1-1 堆垛机分类工作时间载荷 长 中 短轻 中 攀枝花学院毕业设计论文 1 引言4重 2)水平载荷 HS堆垛机沿水平方向加减速行走或制动时，其自身质量及起重质量必然会产生与其加速度有关的水平惯性力。即 = 式中， 称为动载荷系数，由于加速度的不确HLS定性，一般用额定速
20、度 v 来确定。水平行走时 =0.0005v3）风力载荷 WS风力载荷 SW为风压力 q 与受风面积的乘机，即 =q AWS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 mm4)起升冲击载荷 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 的不同组合：GSA 正常工作状态：M （ + + ）GSLHB 特殊工作状态：M （ + + ）+ WC 起升工作状态： + + LD 停止： + GSW以上各式中，M 称为作业系数，与堆垛机的分类有关：类
21、 M=1.0； 类 M=1.05； 类 M=1.1；类 M=1.20攀枝花学院毕业设计论文 2 堆垛机的整体结构设计方案52 堆垛机的整体结构设计方案参考国内外有关堆垛机厂家的分类和型号，结合堆垛机的具体工作环境，本次设计的单立柱有轨巷道式堆垛机主要用于起重量在 0.5t1t 之间，起升高度不大于 9 米的自动化立体仓库里，采用此设备便于实现仓库的综合机械化、自动化。2.1 堆垛机结构的主要结构组成堆垛机结构主要有三个机构组成，整体结构如图(2-1)所示：1.水平行走机构 2,.下横梁 3.伸缩机构 4.立柱 5.拉升机构 6.上横梁图 2.1 单立柱堆垛机结构图（1） 升降机构有电动机、制动
22、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 1525m/min，最高可达 45m/min，设计时选取 20m/min.(2)水平行走机构有电动机、联轴器、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上轨道导行。下轨道设置两个行走轮沿敷设在地面上的单轨运行。为防止堆垛机出现脱轨或侧翻现象，在其车轮两侧装有侧面导向轮。行走机构的攀枝花学院毕业设计论文 2 堆垛机的整体结构设计方案6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 50100m/min，最高可达到 180m/min,设计时选取 80m/min。本堆垛机将采用交流变频调速方
23、式。(在交流异步电动机的诸多调速方法中,变频调速的性能最好,调速范围大,稳定性好,运行效率高。货叉伸缩机构是堆垛机的取放物料装置，它有上叉、下叉、链条等组成。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 10m/min。2.2 单立柱有轨巷道式堆垛机的特点由于使用场合的限制，本单立柱巷道式堆垛机在结构和性能方面具有以下几个特点：（1）由于机架采用单立柱结构，整机重量小，结构紧凑，作业时，驾驶员的视野较好，但由于载货台和货物对单立柱的几何力矩作用可能会造成立柱的扭曲和变形，使整机刚性较差。（2）本堆垛机沿着巷道天地轨运行,其作业具有三个方向动作。水平行走为
24、x-x 方向，能把货物送到任意一列；垂直升降为 z-z 方向，能把货物提升到任意一层；货叉伸缩为 y-y 方向，能存取货物；（3）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。（4）采用专门的叉取货物的装置，常用多节伸缩货叉或货板机构。（5）各电气传动机构应同时满足快速、平稳和准确的要求。（6）为保证人生和设备的安全，堆垛机必须配备有硬件及软件的安全保护装置， 控制系统应具有一系列连锁保护措施。此外，在电气柜上设置报警系统，当堆垛机出现故障或探测器发现异常情况发出报警。2.3 堆垛机的控制装置自动运行的堆垛机控制系统必须具有行走控制、升降控制、位置控制、速度控制、货叉控制、安
25、全保护功能、自我诊断故障的功能等多种控制功能。(1)位置功能位置控制就是确定堆垛机停止在作业位置的功能。自动化立体仓库一般都采用高层货架结构，以 X、 Y、Z 坐标表示货架的行、列、段的方向，用三维坐标表示货物的位置。为了自动确定位置，也就是为了在某一位置发出减速指令使堆垛机减速，在规定位置发出停机信号，就必须检测现在的位置。本设计中位置的检测可由在个坐标轴上按一定的间隔装设的传感器来进行检测。(2 )速度控制速度控制包括对提高作业效率有关的高速度,防止货物倒塌以及不致于使堆垛机发生攀枝花学院毕业设计论文 2 堆垛机的整体结构设计方案7冲击的加速度和减速度,以及为便于高精度定位的最终稳定微速度
26、等的速度控制。(3) 货叉控制根据堆垛机出库和入库作业,伸缩货叉向左侧或右侧进行叉取操作的顺序控制功能。 (4)全保护装置堆垛机的立柱高度达 10 米,载货台的升降速度也达到 20m/min,而载货台是沿堆垛机立柱的导轨上下运行的承载结构,上有货叉机构、驾驶室等。为了保证堆垛机正常工作,确保操作人员的人身和货物的安全,其上必须配备完善的安全保护装置。本设计中设置以下几种保护装置:1)货叉上、下限自动停止保护在堆垛机货叉在进行升降运动时,不能超过导轨的上端和下端极限。因此可以在上下端各设置一个限位开关来实现该功能。2)载货台负荷限制在载货台超载时,发出报警信号并切断起升机构动力.当载货台被托住,
27、钢丝绳松弛时,也会发出停止运动的报警信号并切断动力。因此可设置热继电器来作为检测装置,再安装一个蜂鸣器作为警报提示。3)驾驶室的安全保护为确保驾驶室里操作人员的人身安全,驾驶室门安全与否非常重要。可设置一个限位开关来检测为使堆垛机能够在轨道上平稳运行，因此必须依靠车轮来实现这一运动。4)速度转换装置当堆垛机走到轨道的某一位置时应以高、中、低速 的某一速度行进时,就需要通过速度装换装置来实现这一功能.本设计中可以设置一个接近开关。5)货叉保护装置堆垛机在进行工作过程中,为了确保当货叉伸缩到一定位置时就回自动停止,可设置一个机械制动器来实现该功能。6)载货台断绳保护装置当钢丝发生绳断裂时,能够自动
28、可靠的将载货台停止,避免溜车或坠车事故的发生.因此对这种安全保护装置的设计要求是灵敏度高、作用可靠、冲击小、结构简单.本设计中采取连杆凸轮机构来实现这一功能要求。一旦钢丝绳断裂,弹簧通过连杆机构使凸轮卡在升降机构的导轨里阻止载货台坠落.正常工作时,提杆平衡载货台及其上货物的质量,弹簧处于压缩状态,凸轮与升降机构的导轨分离。该装置原理如图 2.2 所示.攀枝花学院毕业设计论文 2 堆垛机的整体结构设计方案8图 2.2 断绳保护装置攀枝花学院毕业设计论文 3 堆垛机机架的结构设计计算93 堆垛机机架的结构设计计算3.1 堆垛机的机架结构机架是堆垛机的主要承载构件，主要由立柱和上、下横梁联接而成。通
29、常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） 。立柱上附加导轨，使载货台沿导轨上下升降，同时还能够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。在机架上安装有升降、走行等机械装置，以及配置有电气控制开关、安全保护装置等。下部支承式的集中放在机架的下部。由于载货台与货物对单立柱的力矩作用，以及走行时起动、制动及加减速产生的水平惯性力的作用，对立柱会产生动、静方面的影响。机架在通道的纵向发生挠曲，整个机架成为振动体，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
30、业时的弯矩作用而发生弯曲，使伸长的伸缩叉的前端的挠度增大。当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，所以机架应满足足够的强度和刚度要求。本次设计中采取立柱下部支承式，采用优质钢材焊接而成牢固结构。当拼装成型后必须调整立柱的垂直度，以补偿在货架顶部载货时造成立柱的弹性变形。3.2 机架立柱的尺寸设计堆垛机机架的设计计算参数如下：Q载货台及其货物质量(1500kg)；q柱的单位长度的平均重量(60.6kg/m)；L立柱的高度(12m) ；h载荷的离立柱的距离(1m)；E弹性模量， （依材料而定） ；许用应力；b截面长；h截面宽；堆垛机的立柱应具有足够的强度和适当的刚度，因此
31、，为解决该类问题，本设计中按强度设计准则来设计截面尺寸。设计时，初取横截面的长、宽之比为 b：h=1：2，初选截面为 290 7.9 矩形钢管 (I=19014cm )作为立柱材料.堆垛机的受力分析如图（3.1）所4攀枝花学院毕业设计论文 3 堆垛机机架的结构设计计算10示。图 3.1 立柱受力分析图如图 3.1 所示，立柱可以简化为简支梁来计算，立柱的设计应满足强度设计准则：= 式（3.1）maxWM自重引起的弯矩 Mq= q = 60.06 10 9 9=5.96KN.m812l载荷 Q 引起的弯矩 = =50KN.MQh0因此立柱中央截面的总弯矩 M 总= Mq+ =5.95+50=55
32、.95 KN.mQ抗弯截面系数W= = 式（3.2）26b3将（3.2）式带入（3.1）式得：=109mm33618.902bh=2b 218mm3.3 机架的上、下横梁设计设计时初选槽钢 (高*腿长*腰厚)，截面面积=28.83,单位长度重量7320=22.63kg/m, I=8360 ，q=22.637kg/m4cm对其进行刚度校核，上、下横梁应满足刚度设计准则攀枝花学院毕业设计论文 3 堆垛机机架的结构设计计算11max许用转角；将上、下横梁简化为简支梁进行计算 324qlEI满足刚度要求，因此最终确定选用槽钢 。70攀枝花学院毕业设计论文 4 堆垛机伸缩货叉机构的设计计算124 堆垛机
33、伸缩货叉机构的设计计算4.1 堆垛机伸缩货叉的结构设计伸缩货叉是堆垛机存取货物的执行机构，本设计中采用了 2 层伸缩式机构。主要由固定叉、上叉、链条、链轮等组成。1.下叉 2 .固定轮 3.张紧轮 4.驱动轮 5.固定轮 6.链条图 4.1 货叉结构图固定叉 1 侧面装轴承固定在载货台的台架上，其上安装有固定链轮 2 和原驱动 4，在电机的驱动下，带动电机上的驱动链轮 5 使得上叉在链条传动下向前伸出，其中链条固定在上叉，行成闭合链条，带动上叉的伸缩运动。4.2 货叉传动装置的总体选型取运行阻力系数 W=0.85,于是 =WG=0.855000=8500NfF式中 G 为运作货物重力取机构的总
34、效率 =0.9.则刚运行静功率为 =001vPst 47.091425故选电机型号为 EI801-4 的电磁制动三项异步电机，额定功率为 0.55kw。转速为390r/min。4.3 货叉传动链轮，链条的设计计算（1）选择链轮的齿数 21Z和攀枝花学院毕业设计论文 4 堆垛机伸缩货叉机构的设计计算13小链轮齿数 ，取 21；1Z大链轮齿数 , = =1 21=21；21i在货叉传动系统中，增速或减速，所以上式中传动比为 1 链轮选用 40cr 合金调质刚为材料进行制造，淬火温度为 850 ，以降低脆性。链轮C0结构采用整体式，链轮齿型按 GB1244-8 规定制造。（2）选定链节数 PL初选中
35、心距 =40p，则链节数为 = =80+21=1010aPL210210a）（ ZPZpa取 =100 节PL（3）确定链节距 p工况系数 =1,链轮齿数 =0.92，多排链系数 =1，所以链条的额定功率AKZMKKWMZA39.042.1900 选择链条型号为 08A 的单排链，抗拉载荷 13.8KN，链节距 p=12.7mm。中心距=40p=40 12.7=500mm0a（4）确定中心距理论中心距 a= 212121 84 ZZLZLp PP m65.02007.12 （5）中心距减少量 ，取为 91mma4.7.1p实际中心距 =a- =501.65-91=401mm链轮的主要尺寸计算如
36、下：分度圆直径 d= ；mZo2.8510sin.8si0齿顶圆直径 =p（0.54+cot ）=12.7(0.54+cot )=91mm；ad 108Z齿根圆直径 =d- =85-7.95=77.05mm,取 77mm。f14.4 堆垛机货叉静度和扰度的计算货叉机构的受理分析在允许范围内对计算工况适当的简化，假设堆垛机在运行过程中立柱不发生变形，根据货叉的支撑结构，如下图：攀枝花学院毕业设计论文 4 堆垛机伸缩货叉机构的设计计算141. 下叉板 2 从动链轮 1（下叉） 3. 张紧轮 4. 电机（主动轮） 5. 从动轮 26. 上叉板 图 4.2 货叉结构简图根据货叉结构简图，作货叉受力分析
37、图，如下图 4.2图 4.3 货叉受力分析图图中 a、b、c 为额定间的尺寸分别为 50cm、18cm、40cm，设 、 、 是材料的1E23弹性模量, 、 、 分别为 A、B、C 的支反力， Q 为货物载荷。Fc上叉板扰度计算货叉在货物的作用下在上叉板处和 c 处产生支反力，上叉板受力和变形如下图 4.3 所图 4.4 上叉板受力图虚线表示变形，由上土可知，上叉板的 B、C 支点及力转角微分方程和扰度方程分别为N N12-8.054-bcQF 168.0541bQc）（）（cF攀枝花学院毕业设计论文 4 堆垛机伸缩货叉机构的设计计算15= = = &=idx&02ibIEcQx023&6xi
38、IEcQ当 =b 时， =0，&=0 ，所以0 20i=0.54 =1.86206Ici213Icbh下叉板扰度计算图 4.5 下叉板受力图载荷 Q 在 b 段产生的作用反力为 ，在 c 点产生倾角 ，产生的扰度bF和 2i2&求得 =2941 N =10294 NacFbaQC=0.4 =2.5126)(IEib )(6&12IEhc因此 =0.94 =4.362i 2货叉在叉取货时的最大扰度一般规定不超过 5mm，根据以上式子可知，货叉结构设计的扰度符合要求攀枝花学院毕业设计论文 5 堆垛机行走机构的设计计算165 堆垛机行走机构的设计计算5.1 堆垛机行走机构的整体设计 要满足堆垛机能够
39、在自动化立体仓库的货架巷道里来回穿梭运行，实现货物的存取要求，需要设计行走机构。主要包括：电动机、减速器、制动器、行走车轮。5.1.1 驱动方式的选取方案一：地面驱动式行走机构安装在下横梁上，行走轨道铺设在地面上，堆垛机靠下部的车轮支承和驱动，上部的导向轮用以防止堆垛机的倾倒或摆动。这种驱动方式的优点在于：驱动装置由于装在下横梁上，容易保养维护，使用方便。起重范围大，应用比较广泛，适合于各种高度的立体仓库。方案二：上部驱动式该驱动方式又可分为悬挂式和支承式两种结构形式。行走机构安装在堆垛机门架的上部，在地面上也没有导轨，使门架下部的导轨以一定的间隙夹持在导轨的两侧，从而防止堆垛机运行时产生的摆
40、动和倾斜，其升降装置也安装在门架的上部。这种驱动方式的优点在于：在设计机架（即：金属结构）时，可不考虑横向的弯曲强度，钢结构的自重可以减轻，加减速时的惯性和摆动小，稳定静止所需的时间就短。但是由于行走、升降等驱动装置都安装在堆垛机上部，保养、检查与维修必须在高空作业，既不方便也不安全，而且立体仓库的屋顶要承担堆垛机的全部移动载荷重，从而增加了屋顶结构和货架的重量。综合以上两种方案的对比，结合设计题目的要求，本设计中的驱动型式采用“下部支承地面驱动型” 。5.1.2 车轮的的设计为使堆垛机能够在轨道上平稳运行，因此必须依靠车轮来实现这一运动。通常，车轮的形式有带轮缘和无轮缘两种。因为本设计中将采
41、用货叉作业，这样将会产生啃轨现象。严重时使车轮与轨道剧烈磨损，并且大大增加附加载荷，使堆垛机运行扭摆。发出响声，影响其正常工作，甚至出现开不动和脱轨现象。因此，在设计中，在下轨道上设置圆柱形（无轮缘）车轮（设计 2 个行走轮） ，并在下轨道侧面安装 2 个侧面导向轮。上轨道设置 2 个有轮缘车轮作为导向轮，从而保证堆垛机的安全稳定运行。5.1.3 电动机的选取本设计中，行走机构的电动机确定选用允许有较大振动和冲击，转动惯量小，过载能力大的 YZR 系列绕线型起重用三相异步电动机攀枝花学院毕业设计论文 5 堆垛机行走机构的设计计算175.1.4 减速器的选取从堆垛机本身的工作场合考虑，本设计最终
42、确定选用展开式一级圆柱齿轮减速器5.1.5 制动器的选取堆垛机在运行过程中，为了满足能够减速停车的要求，需要在运行机构中设置一个制动器以便控制制动力矩的大小，从而实现其功能。同时考虑堆垛机能平稳工作，本设计中确定选用盘式常开式制动器。在走行方面的制动转矩值的大小一般为电机额定转矩的 100%即可。5.2 轨道的设计本设计采用地面驱动式，需要设计上、下轨道来支承起堆垛机的全部自重，并能使堆垛机在其上顺利运行。目前，常用的轨道主要有以下三种：起重机钢轨、铁路钢轨和方钢。综合堆垛机的具体工作场合和性能要求（刚度强度的要求） ，并进行市场调查进行成本考虑，上轨道可采用工字钢，其具有良好的抗弯强度，常选
43、用含 C、Mn 较高的钢材轧制而成（典型型材 U71Mn） 。下轨道可采用铁路钢轨中的轻轨，常选用普通碳素结构钢的镇静钢和半镇静钢。其顶部做成凸状的，底部具有一定宽度，具有良好的抗弯强度。本设计采用地面驱动式（前面已作介绍，具体内容见 2.5.1） ，需要设计上、下轨道来支承起堆垛机的全部自重，并能使堆垛机在其上顺利运行。目前，常用的轨道主要有以下三种：起重机钢轨、铁路钢轨和方钢。综合堆垛机的具体工作场合和性能要求（刚度强度的要求） ，并进行市场调查进行成本考虑，上轨道可采用工字钢，其具有良好的抗弯强度，常选用含 C、Mn 较高的钢材轧制而成（典型型材 U71Mn） 。下轨道可采用铁路钢轨中的
44、轻轨，常选用普通碳素结构钢的镇静钢和半镇静钢。其顶部做成凸状的，底部具有一定宽度，具有良好的抗弯强度。堆垛机轨道安装的好坏直接影响到堆垛机的运行质量。常用的安装方法有：压板固定法、钩形螺杆固定、焊接和螺栓联用固定。轨道的接头采用焊接方式，其顺序是由下而上，先轨底后轨腰、轨头，逐层逐道进行堆焊，最后修补周围。焊接时应注意以下问题：1）在施焊前，固定钢轨接头时，2 根钢轨端头之间所留间隙是上宽下窄，以轨底间隙为准，一般控制在 1518mm 之间。2）当钢轨端头焊接完成后，应采取热处理来消除其应力，可以用气焊喷嘴围绕轨头、轨腰、轨底反复进行加热。攀枝花学院毕业设计论文 5 堆垛机行走机构的设计计算1
45、85.3 行走机构电动机的选取行走机构的电动机所需的功率为可按下式计算：（KW） 式（5.1）10vFPj式中 行走阻力；jFv行走机构的运行速度；行走机构的总效率，一般可取 0.85-0.95由上式可知，现须确定行走阻力的大小，可按下式计算：（N） 式（5.2）fQj kDdGF)2()(式中 堆垛机的额定起重量和自重之和；GFQ轴承摩擦系数，查表选取 0.1；f车轮滚动阻力系数，查表选取 0.3；D车轮直径；d轴径；阻力摩擦系数，查表选取 1.5；fk将相关数据带入式（5.2）中，算得： =20050 N，并将其结果带入式（5.1） ，最后jF算得所需电动机的功率 P=29KW，因此选择型
46、号为 YZR225M6，转速为 957r/min,额定功率为 34KW，效率为 90%且 34 90%=30.6 ，可选。安装代号选取 1M1003，国际基KW29准机座号为 160M。5.4 堆垛机行走轮的设计计算行走轮有主动轮和从动轮 1 个，采用轮轴直接连接的驱动方式。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） 式（5.3） K= （kg/cm ） 式（5.4）vk240 2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 ） ；2v走行速度（m/min） ；许
47、用应力（球墨铸铁的许用应力为 50kg/cm,即 5MPa） 。k攀枝花学院毕业设计论文 5 堆垛机行走机构的设计计算19首先确定 B=6.4cm，r=0.2cm, k=50 kg/cm , v=80m/min2则 K= = =36.3（kg/cm ）vk240 902P = 1500kg将以上数据带入式（5.3） ，式（5.4）中算得：D =8.5cm行走轮的轮压主要根据疲劳计算轮压选取，其计算公式为：= 式（5.5）0P3minax2式中， 疲劳计算轮压（ N） ；0P工作时最大允许载重量（N） ；max正常工作时最小轮压（N） ；in又根据车轮直径的计算公式：式（5.6）120LKCPD式中， 转速系数；1C工作级别系数；2
