雙立柱式巷道堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 . . . I / 40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(cāng)庫(kù)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(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)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)放在其三個(gè)部件：升降機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、

2、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：關(guān)鍵詞： 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)；堆垛機(jī)；設(shè)計(jì) . . . II / 40The Design oftwo pillar typeof Narrow-Aisle Stacker CraneAbstractAutomation three-dimensional storehouse is that thing flows important composition part, it is to sto

3、ck and take out voluntarily under not directly carrying out the condition of artificial intervention the system that thing flows out . it is the high-tech outcome of modern industrial social development, for raise productivity and reduction cost have important meaning.In recent years, along with the

4、 unceasing raising of enterprise production and management, more and more enterprises know that thing flows out reasonability and the improvement of system, is very important for the development of enterprise . Stacker cranes is automation three-dimensional storehouse in most important take heavy cr

5、ane 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 . . . III / 40the goods transit in goods shelf go to tunnel mouth.This paper has discussed the focal point of design

6、 scheme and article of the two pillar stacker crane of universal use in modern most enterprises in detail put , in thirdly parts: elevator Gou , walk organization and fork telescoping mechanism design , design a kind of tape the cranes safe organization of flexible installation design scheme. first,

7、 put forward the overall design scheme of every organization; secondly, for every organization analyse by force condition calculate , then estimation beginning take value, check nuclear, final definite every reality again worth.Keyword:Keyword:automation three-dimensional storehouse; stacker cranes

8、. . . IV / 40 . . . 1 / 40目 錄摘要摘要 I ITHETHE DESIGNDESIGN OFOF TWOTWO PILLARPILLAR TYPETYPEIIIIABSTRACTABSTRACTIIII第一章緒論第一章緒論 3 31.1 研究背景與容 31.1.1 研究背景與意義 31.1.2 研究的容 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(jiǎn)化方法 5第二章堆垛機(jī)門(mén)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算第二章堆垛機(jī)門(mén)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 8 82.1 框架的彎矩和撓度 82.1.1 由于水平載荷產(chǎn)生的彎

9、距 102.1.2 由行走車(chē)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)算第三章堆垛機(jī)伸縮貨叉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 18183.1 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

10、貨叉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)算第四章堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 2929 . . . 2 / 404.1 堆垛機(jī)走行輪的設(shè)計(jì)計(jì)算與其校核 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)算第五章堆垛機(jī)升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 31315.1 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?yè)P(yáng)機(jī)的選取 31結(jié)論結(jié)論 3333致致 3434參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 3535附錄附錄 3636 . . . 3 / 40第一章 緒 論近年來(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

11、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(cāng)庫(kù)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 研究背景與容1.1.1 研究背景與意義自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(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)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。世界主

12、要工業(yè)國(guó)家都把著眼點(diǎn)放在開(kāi)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(guó)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(guò)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(guó)綜合國(guó)力，為我國(guó)填補(bǔ)一分科技空白。1.1.2 研究的容在堆垛機(jī)設(shè)計(jì)中將做以下工作：（1） 堆垛機(jī)的門(mén)架的設(shè)計(jì)計(jì)算；（2） 堆垛機(jī)的貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算； . . . 4 / 40（3） 堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；（4） 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)

13、結(jié)構(gòu)主要有三個(gè)機(jī)構(gòu)組成：（1） 升降機(jī)構(gòu)有卷?yè)P(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 1525m/min，最高可達(dá) 60m/min，設(shè)計(jì)時(shí)選取 20m/min.（2） 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(zhǎng)度和物料出入庫(kù)頻率而定，正常工作速度控制在50100m/min，最高可達(dá)到 240m/min,設(shè)計(jì)時(shí)選取 100m/min.（3） 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/

14、min，最高可達(dá) 40m/min，設(shè)計(jì)時(shí)選取 20m/min.系統(tǒng)總體方案示意圖如下： . . . 5 / 40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(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。3）采用專(zhuān)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

15、速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確。1.3 堆垛機(jī)所受載荷的簡(jiǎn)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)， . . . 6 / 40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與起吊時(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(jiǎn)化的基本方法作一說(shuō)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=fS

16、L式中，f稱(chēng)為沖擊系數(shù)，與堆垛機(jī)分類(lèi)有關(guān)：1 類(lèi) f=1.1 2 類(lèi) f=1.25 3 類(lèi) f=1.4 4 類(lèi) f=1.62）水平載荷SH 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(chēng)為動(dòng)載荷系數(shù)，由于加速度的不確定HL性，一般用額定速度v來(lái)確定。 水平行走時(shí) =0.0005v； 旋轉(zhuǎn)時(shí) =0.0004v.3）風(fēng)力載荷SW 風(fēng)力載荷S為風(fēng)壓力q與受風(fēng)面積的乘機(jī)，即S=qAWW 堆垛機(jī)工作時(shí)，風(fēng)壓力q=1742.74h非工作狀態(tài)，風(fēng)壓力 q=148.1 式中，h 為吊具高度，單位 mm4h4)起吊沖擊載荷SR 在正常情況下，起吊貨物的加速度可能很大，這時(shí)的

17、沖擊載荷很大， . . . 7 / 40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：G A 正常工作狀態(tài)：M（S +fS + S）GLH B 特殊工作狀態(tài)：M（S +f S + S）+ SGLHW C 起吊工作狀態(tài)：S + S + SGLH D 停止：S + SGW 以上各式中，M 稱(chēng)為作業(yè)系數(shù)，與堆垛機(jī)的分類(lèi)有關(guān)： 1 類(lèi) M=1.0； 2 類(lèi)M=1.05； 3 類(lèi)M=1.1；4 類(lèi)M=1.20第二章 堆垛機(jī)門(mén)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 . . . 8 / 40門(mén)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

18、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(méi)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(mén)架上安裝有卷?yè)P(yáng)、走行等機(jī)械裝置，以與配置有電氣控制開(kāi)關(guān)、控制裝置、配線等。下部支承式的集中放在門(mén)架下部。 由于走行起動(dòng)、停止與加減速時(shí)產(chǎn)生的慣性力，門(mén)架在通道的縱向發(fā)生撓曲，整個(gè)門(mén)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(zhǎng)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(guò)極限，就成為堆垛機(jī)自動(dòng)定位的障礙，所以門(mén)架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和撓度小的適當(dāng)剛度

19、。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選取雙立柱下部支承式門(mén)架進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。2.1 框架的彎矩和撓度 . . . 9 / 40雙立柱門(mén)架簡(jiǎn)圖堆垛機(jī)的矩形門(mén)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(mén)架的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)： Q上梁與附件重量1 Q貨臺(tái)、貨物、附件與搭乘人員(本設(shè)計(jì)沒(méi)有人工駕駛室，所以此重量2不計(jì)入)的總重量Q電氣控制盤(pán)的重量3Q卷?yè)P(yáng)裝置的重量4Q5上橫梁的重量 . . . 10 / 40Q6下橫梁的重量Q7立柱的總重量q 柱的單位長(zhǎng)度的平均重量 作用在門(mén)架上的慣性力：H =（/g）Q與 qh/gii1(:減速度，g=9.8 米 /秒 )2h h下梁中心線分別到Q Q的中心高度1414l立柱的中心距I

20、立柱 AB、DC 的斷面慣性距1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(chēng)為載荷項(xiàng)。K = I / h立柱的剛度 K=I/l 上下梁的剛度 111n=K/ K剛度比 M彎距12.1.1 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： . . . 11 / 40h3h2h1l21BCDBlD1C4h4h1圖 1 列出角變位移方程： M=2EK （2+-3R ）AB1ABM=2EK （2+-3R ）BA1BAM=2EK （2+）BC1BCM=2EK （2+）CB1CBM=2EK （2+-3R ）+CCD1CDCD M=2EK

21、（2+-3R ）-CDC1DCDCM=2EK （2+）AD1ADM=2EK （2+）DA1DA其中載荷項(xiàng)：C=（1/h）H h(h -h ) +H h ( h - h ) +q h/12gCD212221223313221C=（1/h）H h(h -h ) +H h( h - h )+q h/12gDC212221223321321 . . . 12 / 40有節(jié)點(diǎn)的彎距平衡方程式：M+ M=0 M +M=0BABCABADM+ M=0 M+ M=0CBCDDADC由隔離體靜力平衡方程式：M +M+ M +M+H h +H h + H h + q h/2g=0ABBACDDC11223321+

22、=4 R +（n/6EK）(C- C-H h -H h - H hABCDDCCD11223-q h/2g)321有上面各式，可先求出、 R再帶入可求出ABCD上下梁力M M、M 、M； 、ADADBCCB立柱力M = -M、M= - MABADBABC M= - M、 M= - MCDCBDCDA圖 2 列出角變位移方程式： M=2EK （2+-3R ）-CAB1ABAB M=2EK （2+-3R ）+CBA1BABAM=2EK(2+)BCBCM=2EK(2+)CBCBM=2EK （2+-3R ）CD1CDM=2EK （2+-3R ）DC1DCM=2EK(2+)ADAD . . . 13 /

23、 40M=2EK(2+)DADA固端彎距（載荷項(xiàng)）C=（1/h）H h (h -h ) + q h/12gAB214414221C=（1/h）H h(h -h )+ q h/12gBA214421421C =C=C=C=C=CCDDCBCCBADDA有節(jié)點(diǎn)的彎距平衡方程式：M+ M=0 M+ M=0ABADBABCM+M=0 M+ M=0CBCDDCDA有隔離體靜力平衡方程式：M+ M+M+ M+ H h +q h/2gABBACDDC4421+=4R +(n/6EK)( C -C- H h -q ABCDABBA44h/2g)=021 解上面各式，可先求出、R 。ABCD再求出上下梁與立柱的

24、力有水平載荷產(chǎn)生的彎距，可由圖 1 圖 2 疊加得出：M= M+ M M= M+ M1ABABAB1BCBCBCM= M+ M M= M+ M1CDCDCD1DADADA又有節(jié)點(diǎn)方程式可得M= -M M= -M M= -M M= -M1AB1AD1BC1BA1CD1CB1DA1DC門(mén)架立柱端部的線變位 ： . . . 14 / 40=+=h (R +R )12.1.2 由行走車(chē)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：DBCalaAh1M=2EK（2+）2BCBCM=2EK（2+）2ABABM=2EK（2+）2BABAM=2EK（2+）2CBCBM=2EK（2+）2CDCDM=2E

25、K（2+）2DCDCM=2EK（2+）+C2ADAD . . . 15 / 40M=2EK（2+）-C2DADA固端彎距：C=Va=n(2+n)C/2EK (n+1)(n+3) = -nc/2EK(n+1)(n+3)AB= -= -ADBC M=1/(n+1)(n+3)(2n+3)2ABaV M=1/(n+1)(n+3)(n)2BAaV M=1/(n+1)(n+3)n(n+2)2DAaV 在此，M= - M M= - M M= - M M= - M2AB2DC2BA2BC2CB2CD2DA2ADV：走行車(chē)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

26、業(yè)，在門(mén)架上與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。 122.2 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(jiàn)圖 立柱（12.5 等邊角鋼，I=361.,67 厘米 ） 4l=1.2mh=20mh=18mh=2mh=1m a=0.5m1234Q=200kgQ=700kgQ=150kgQ=250kg1234q=0.85kg/cm /g=0.1 H=0.1Qii堆垛機(jī)總重量（自重+載重）=1300kg . . . 16 / 40載重增加 25%作

27、為試驗(yàn)載荷，為 300*（1+25%）=375kg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）。GLH2.2.2 各部分的彎矩n=K/K =Ih /I l=11123.61.2723201024固端彎矩：C=24.9Nm C=28.6 NmABBAC=57.4 Nm C=34.5 NmCDDCR=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：=1780 0.00255=4.54cm(注：值容許圍一般在 2.55cm,符合要求)由水平載荷產(chǎn)生的各部分的彎矩：M=M

28、*（M+M）=1.1 （186.5+76.5）=289.4 Nm 1ADADAD M= M*(M+M)=1.1 (170.7+73.4)=266.1 Nm1BCBCBCM= M*(M+M)=1.1 (178.2+73.4)=276.8 Nm 1CBCBCBM= M*(M+M)=1.1 (176.2+75)=276.3 Nm1DADADA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=4906 45=220. 8Nm因此:M=87.4 Nm M=28.2 Nm M=133.4 Nm2AB2BA2DA最大彎矩:M= -289.4+87.4

29、= -201 NmAB . . . 17 / 40 M= -266.1+28.2= -237.9 NmBA M=266.1-28.2=237.9 NmBCM=276.8+28.2=305.0 NmCB M= -276.8-28.2= -305.0 NmCD M= -276.3-87.4= -363.7 NmDCM=276.3+133.4=409.7 NmDAM=289.4-133.4=156.0 NmAD2.2.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彎曲應(yīng)力上下梁的斷面系數(shù) Z=498 cm ,柱的斷面系數(shù) Z =789cm313則:= -2560N/cm= -3010N/cmAB2BA2=4780 N/cm=613

30、 N/cmBC2CB2= -3870 N/cm= -4610 N/cmCD2DC2=8230 N/cm=2870 N/cmDA2AC2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(lèi)為 a,可查出疲勞許用應(yīng)力為 12500 N/cm .故能滿足上述彎曲應(yīng)力條件.2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、下叉以與導(dǎo)向滾子等構(gòu)成的貨叉. 它主要由 SEW 減速機(jī)、 . . . 18 / 40齒輪、齒條、下叉、中叉、鋼絲繩 、叉

31、、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(guò)鏈輪鏈條帶動(dòng)齒輪 5 旋轉(zhuǎn),齒輪帶動(dòng)齒條與中叉 2 運(yùn)動(dòng),同時(shí)中叉 2 中的鏈輪 7 通過(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)的長(zhǎng)度.3.

32、1 伸縮貨叉的擾度與強(qiáng)度 . . . 19 / 40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123E: 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(zhǎng)度. 3 . . . 20 / 40baxll1l2P =W l /b ,ax l時(shí)的彎矩為120M= - P (x-a)01lbxP1i =i -dx= i - +(x-a) -10 xEIM010112EIp03lbx2-(1)= i x-dx= i x-+(x-a)

33、 -0 xxEIM001011bEIp03lbx3-(2)當(dāng)x= i時(shí),=00i = -( i +b)-00116IEIabp0-(3)將(3)代入(1),x=l 時(shí) c 點(diǎn)的傾角與為0 . . . 21 / 40t = -= -l101016)(IEIlaabp101016)(IEIlaabp33.1.2 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 ,12設(shè)點(diǎn)的傾角為i,擾度為22baxll1l2M= P x=x = -= -1bWl222dxd2EIMbEIxWl22i= -+i -dxdbEIxWl22220-(4)= -+ i x+-bEIxWl232600

34、-(5) 因x=b時(shí),=0,=00 則i =-0226EIbWl . . . 22 / 40-(6)將(6)代入(4),求x=b時(shí)的傾斜角i = -= -2223EIbWl2223EIbWl2l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,3434則 cdel2lxM= - P (x-d)+ P x34P =W P =W3de4dde)( = -dx = - P x - P (x-d) xxEIM0022261EI4333在x=l 時(shí) = -(e+d) l-e(l -d) 13dEIW261312其

35、次i = -dx= -4xEIM02dEIW2222)()(xdedxe . . . 23 / 40當(dāng)x=l 時(shí), i = -e(l -d) +(e+d)l 14dEIW221221所以 = i(l -l )44313.1.3 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 ，345擾度為,受力分析如下：5cdel2l則 M=x = -= -deW22dxd3EIMdEIeWx3i= -+i -dxddEIeWx3220-(7)= -+i x+-dEIeWx33600-(8)當(dāng) x=d 時(shí),=0,=0 , i =-0036EIeWd . . . 2

36、4 / 40-(9)將（9）代入（7） ，當(dāng) x=d 時(shí)i= -= -(l -l )636EIeWd533EIeWd31 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=+12345（注）當(dāng)托盤(pán)貨架進(jìn)深為厘米時(shí)，值應(yīng)控制在 1015 毫米。 3.2 貨叉各參數(shù)的選擇a=50cm b=50cmc=5cmd=45cm e=5cml=100cml=50cml=55cm l=105cm0123上叉、下叉、中叉長(zhǎng)為：L= L= L=100123上叉為板狀，并取其寬也為 120cm，其余數(shù)據(jù)見(jiàn)裝配圖上標(biāo)注。代入數(shù)據(jù)可得 =+12345=)I35714.3I1595238I234127I1833333

37、.3I2500000(-32221)I35714.3I3662698.3I2500000-(321令 |1510注：注：滿足上述要求設(shè)計(jì)上、中、下叉的尺寸，詳細(xì)尺寸見(jiàn)圖紙。 . . . 25 / 403.3 貨叉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/min則每各軸承所承受的壓力為F=400 10/4=1000N轉(zhuǎn)速為n=20000r/d (r/min), 取C=110 則 d=Cmin60200002010001103dnP所以 d110mmmin所以 取d=110mm, 則n=20000/110=57.958r/min機(jī)械設(shè)計(jì)查表 18.

38、1，選擇深溝球軸承 GB/T 276，代號(hào)為 6130其基本參數(shù)為：d=50mmD=110mmB=27mmc=61.8KN c=38.0KN ror徑向載荷 F=400 10/4=1000Nr 軸向載荷F =0N F / F=0h=6000h 故軸承壽命滿足條件。則軸承選取合適。h3.3.2 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=217255，平均硬度為 236 2. 初步計(jì)算傳動(dòng)尺寸 為軟齒面開(kāi)式傳動(dòng)d=min321)(12HHEZZZZuudKT（1）轉(zhuǎn)矩T=9.55P /n =162.43d Nmm161011 （2）設(shè)計(jì)時(shí)，因 V 值未知，K 不能確

39、定，故可初選 K =1.4Vt （3）取齒寬系數(shù)=1.1d（4）取彈性系數(shù) Z =189.8EMPa （5）初選螺旋角=12 ，取節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) Z=2.46oH （6）初選 Z =23，齒條 Z=12則得重合度=1.88-3.2（1/ Z +1/ Z）cos=1.712取軸面重合度=0.318Z tg=1.77d1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=HHHNSZlim 取接觸疲勞極限應(yīng)力為=595MPalimH 齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為N=60naL =1.08h810 . . . 27 / 40 取壽命系數(shù)Z=1.06 取安全系數(shù)S=1.0

40、NH 則=630.7 MpaHHHNSZlim0 . 159506. 1 （9）齒輪的分度圓直徑 d ,初算為u=Z /Z= 故t 12111uu 則d=272mmmin321)(12HHEZZZZuudKT3. 確定傳動(dòng)尺寸（1）計(jì)算載荷系數(shù)取使用系數(shù)K=1.0A因V=smmndt/6/1min/1010006011取動(dòng)載系數(shù)K=1.15V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= K K K K=1.53AV （2）對(duì)修正 d =133.9mmtd11td131/tkk （3）確定模數(shù) m=dcos/Z=5.69 取 m=6 （4）故 d =141mm 并取 b=50

41、mm1cosmZ012cos236 4. 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度=FYYYYbmdKTSF112F式中各參數(shù)：（1）各值同前mdbTK11 . . . 28 / 40（2）因當(dāng)量系數(shù)Z=Z/cos12 =23.5V0 故取齒形系數(shù)Y=2.64，應(yīng)力修正系數(shù)Y=1.58FS（3）取重合度系數(shù)Y69. 0（4）取螺旋角系數(shù)Y9 . 0（5）許用彎曲應(yīng)力FFNFSYlim 取彎曲疲勞極限應(yīng)力MPaF220lim 取壽命系數(shù)Y， 取安全系數(shù)S0 . 1N25. 1F 故 =1.0FFNFSYlimMPa17625. 1/220 則 =4.29MPa176MPa=FYYYYbmdKTSF112F 故能滿足

42、齒根彎曲疲勞極限。 設(shè)計(jì)合理。3.3.3 貨叉部鋼絲繩的選取校核 選取鋼絲繩 637 標(biāo)準(zhǔn)（GB 110274）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min/42.2327214. 360/20100060100060rdvn 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=FV=3000.015KN5160/2010 其中摩擦阻力系數(shù)為 0.015 則選取減速型機(jī)號(hào)為 R147。 . . . 29 / 40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)

43、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(guò)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)算與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

44、機(jī)械和吊裝表 85 選 . . . 30 / 40擇直徑 D=250的輪子，其許用輪壓P=33KNP.軌道的選擇：由表 84，可選擇 P18 的鋼軌車(chē)輪的校核：已知 P18 鋼軌的曲率半徑 R=90,鋼制車(chē)輪與軌道點(diǎn)接觸應(yīng)力為：d =850其中32111PRrj(r1 =125 R =90 Pj =rKchI Px Px =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(jiàn)行走機(jī)構(gòu) SEW 減速機(jī)選擇。r =0.8 KchI =1.0 ) 代入公式Pj =12KW所以 d1391 N/2查表 88 可選擇材料是 45，ZG55;許用d 1700 N24.2 行走裝置的 SEW 減速機(jī)的選取 走

45、行裝置在額定速度下必需的功率為：Px =10001FVm其中 m =1 V =4 m/s F =W摩擦 + W風(fēng) + W斜坡 = Q10其中后兩項(xiàng)為 0 =0.9 =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 PX Kd =3代入數(shù)據(jù)得 PW = 6 KW . . . 31 / 40查嘉田傳動(dòng)機(jī)械選型手冊(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，鋼絲繩在溝纏繞的方向與纏入溝的鋼絲繩方向之

46、間的角度不超過(guò) 4 度。 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈：卷?yè)P(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=1000 20/3.14d, p=700 10/2=3500N則 mm9 .28/3minnPCd選取滑輪的輪徑D=180mm1則滑輪的轉(zhuǎn)速n=127.39r/min1選取卷筒的直徑為D=200mm,卷筒的軸徑取為d=85mm2則卷筒的轉(zhuǎn)速n= n D / D=63.7r/min2112每根鋼絲繩所承受的拉力為F=700 10/4=1750N=1.75KN . . . 32 / 40則手選鋼絲繩為第二組 6 19 類(lèi)。選取鋼絲繩公稱(chēng)直徑為 6.2m

47、m，公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度為 1400MPa鋼芯鋼絲繩的最小破斷拉力為 20KN1.75KN,滿足要求。5.2 升降機(jī)構(gòu)的卷?yè)P(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：=KW6120)(vGWLg7.61198. 0612020)30004000(由此，根據(jù)春鳳機(jī)械公司選型手冊(cè)選取卷?yè)P(yáng)機(jī)型號(hào)為 JK1 型，額定功率為 5.5KW。 . . . 33 / 40結(jié) 論本次“雙立柱巷道堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)”屬于工程制圖設(shè)計(jì)，從門(mén)架設(shè)計(jì)以與幾個(gè)主要重點(diǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)著手，分析了堆垛機(jī)的運(yùn)行機(jī)理。論文首先從堆垛機(jī)的特點(diǎn)與組成形式開(kāi)始，接著分析門(mén)架的受力情況與推導(dǎo)出門(mén)架的彎矩與撓度關(guān)系式，再設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，最終設(shè)計(jì)出了滿足承受重載，高而窄的雙立柱門(mén)架；詳細(xì)重點(diǎn)設(shè)計(jì)了貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)