輪胎存放立體倉庫及自動取貨機構設計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含8張CAD圖紙+帶開題報告+文獻綜述+外文翻譯】

輪胎存放立體倉庫及自動取貨機構設計

摘要

 本文是輪胎立體庫存取機構的設計與研究，首先對傳統(tǒng)與本設計的優(yōu)劣進行分析比較展現(xiàn)出本設計中四層貨叉機構以及輪胎庫的先進之處。著重表述四層貨叉機構的設計原理工作方式等等，以詳盡的方法表述本設計在現(xiàn)代化管理中的優(yōu)勢地位。對于企業(yè)，對于操作工人都是一項極為使用的方案，有效節(jié)省成本降低工作強度。

關鍵詞：輪胎立體庫 四層貨叉 現(xiàn)代化管理

Abstract

In this paper, the design and research of the tire cubic inventory mechanism, first of all, this paper compares the advantages and disadvantages of the traditional and the design, and shows that the design of the four layer fork mechanism and the advance of the tire library. Focusing on the design principle of the four - layer fork mechanism, and so on, to express the superiority of this design in the modern management. For the enterprise, for the operation of workers is a very use of the program, effective cost savings to reduce the intensity of work.

Keywords:Tire three-dimensional  warehouse four layer fork  modern management

目  錄

摘要 I

Abstract II

第1章 緒論 1

1.1 選題背景 1

1.1.1 課題應用背景 1

1.1.2課題的意義 1

1.2　自動化立體倉庫 1

1.2.1自動化立體倉庫分類 1

1.2.2立體倉庫的系統(tǒng)構成 2

1.3堆垛機 2

1.3.1堆垛機概述 2

1.3.2分類 2

1.3.2堆垛機的結構 3

第2章 整體方案的選擇 5

2.1  門架結構的選擇 5

2.2  起升方式的選擇 6

2.3 鋼絲繩起重類型分析 8

2.4 升降臺的設計 9

第3章  起升電機的選擇 10

3.1  電機的選擇 10

3.1.1  牽引電機調速方法的確定 11

3.1.2  牽引電機容量選擇 11

3.1.3  減速比的計算 12

3.1.4  對于輸出扭矩的計算 12

3.2  電機的選擇 13

3.3  電動機、卷筒的安裝形式選擇 13

第4章 起升機構零部件的計算 15

4.1  鋼絲繩的選擇與計算 15

4.1.1  機構工作類型的確定 15

4.1.2  最大靜拉力的計算 15

4.1.3  確定最大靜拉力 16

4.1.4  確定鋼絲繩尺寸 16

4.1.5  校驗鋼絲繩直徑 17

4.2  滑輪的設計計算 17

4.2.1  滑輪結構和材料的選用 17

4.2.2  滑輪規(guī)格選擇 18

4.3  卷筒的計算 18

4.3.1  卷筒的技術條件 19

4.3.2   卷筒的尺寸計算 19

4.3.3  卷筒強度計算 20

4.4  傳動軸的強度校核 20

4.5  對于直齒圓柱齒輪的有關計算 21

4.5.1  輪齒的受力分析 21

4.5.2  齒根彎曲疲勞強度計算——防止彎曲疲勞折斷 22

4.5.3   齒輪的傳動強度計算步驟 22

第5章 對門架及相關結構的計算 23

5.1  立柱撓度的計算 23

5.1.1  靜止狀態(tài)立柱強度的計算 23

5.1.2  在運動狀態(tài)下對立柱的有關計算 23

5.1.3  立柱撓度的計算分析 23

5.2  立柱彎矩剪力的校核 25

5.3  對于運行之中立柱的振動分析 26

5.4  橫梁撓度的計算 27

5.5  對立柱固定螺栓的計算 28

致  謝 29

參考文獻 30

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A0(裝配圖).dwg

A1(上平板導向機構).dwg

A1(四層貨叉).dwg

A2(四層貨叉第二層單向滑動裝置).dwg

A3(四層貨叉第三層).dwg

A3(四層貨叉第二層滑動裝置).dwg

A3(四層貨叉第四層).dwg

CAXA制圖副本

堆垛機中間板.dwg

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密 級 分類號 編 號 成 績 本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 外 文 翻 譯 原 文 標 題 文 標 題 關于立體化倉庫使用雙貨叉的探討 作者所在系 別 作者所在專業(yè) 作者所在班級 作 者 姓 名 作 者 學 號 指導教師姓名 指導教師職稱 完 成 時 間 2017 年 3 月 北華航天工業(yè)學院教務 處制 1 譯文標題 關于立體化倉庫使用雙貨叉的探討 原文標題 者 . 名 布雷特 國 籍 美國 原文出處 愛思唯爾期刊 摘要： 本文主要探討的是可以提高生產效率的雙貨叉立體倉庫系統(tǒng)。通過使用該系統(tǒng)，可以縮短堆垛機在一個雙任務流程中的運行時間，從而大大提高了倉庫的工作效率。雙貨叉?zhèn)}庫系統(tǒng)相當于一個四任務指令模（ C）中的雙指令任務書流程。一個很有建設性的思想被提出來，即通過堆垛機按某一順序運行可以縮短在一個（ 的運行時間，蒙地卡羅對此進行了模擬對比實驗，實驗結果證明確實提高了堆垛機的搬運效率，這就說明了這種方案的可行性。 關鍵詞： 自動化立體倉庫 自動化立體倉庫的控制 功能模擬和分析 自動化立體倉庫被廣泛地應用于倉儲和制造設備當中。典型的單位貨物裝卸立體倉庫由儲藏架，堆垛機，自動運輸小車，和入庫 /出庫臺組成。衡量一個立體倉庫系統(tǒng)的優(yōu)劣的主要標準是倉庫系統(tǒng)的工作效率 。立體倉庫的工作效率與堆垛機運行一個工作流程所需的時間成反比，這個工作流程時間包括堆垛機裝卸貨物的時間，顯然堆垛機裝卸貨物的時間在一定程度上取決于堆垛機和貨架的具體結構和規(guī)格。 過立體倉庫返回站點的排列提高了立體倉庫的工作能力，合理的排列返 回站點堆垛機能減少不必要的行程，從而縮短了時間，提高了效率。這樣他們就提出了一種最大限度提高效率理論，即如果堆垛機在雙指令模塊流程中可以縮短運行時間那么這將最大程度的提高立體倉庫的工作效率。也就是說，如果堆垛機運行的是單命令路線，卻能完成存貨和返回的動作 ，則工作效率的提高也就實現(xiàn)了。 在論文中，我們分析了一種可供選擇的堆垛機設計方法，這種設計出來的堆垛機與一般的堆垛機不同，在原來的基礎增加了一個貨叉，這種新穎設計的堆垛機擁有兩個貨叉，它在運作中可以縮短在貨架到返回點之間的運行時間。這種設計方案符合 說的最大效率理論。雙貨叉堆垛機主要是針對如何提高堆垛機的工作能力這一問題所設計的一種新穎堆垛機。目前，立體倉庫系統(tǒng)的研究是以單貨叉堆垛機為主要對象。在本文關于雙貨叉堆垛機功能的分析也是建立有前人 2 研究的基礎上的。 一個 基本的單一裝載立體倉庫系統(tǒng)中，每一個貨架巷道內都有一臺可供操作的堆垛機，每臺堆垛機有一根立柱被固定在天花板和地面之間，這根立柱可以在巷道內的水平位置移動。與立柱相連的是一個貨叉機構，它可以載著貨物沿著立柱上下移動，貨叉也可以作相對于貨格的水平取貨和存貨運動。 一個基本的單貨叉堆垛機立體倉庫系統(tǒng)能夠完成一個單指令作業(yè)流程也能完成一個雙指令作業(yè)流程。一個單指令作業(yè)流程由存貨和取貨組成，對于一個存貨過程所需時間包括堆垛機在入庫處裝載貨物，行駛到目標貨格，卸下貨物，然后回到倉庫入口處這一連串動作總共所需的時 間。同樣可以分析取貨過程所需時間。 一個雙指令流程就是在同一個工作流程中完成存貨和取貨的操作。這個過程時間包括從入口處裝貨，運行到存貨貨格位置，把貨放在貨架上，空運行到取貨貨格位置，從貨架上取下貨物，回到倉庫入口處，并卸下貨物這一過程總共需要的時間。 如果我們對堆垛機的雙指令工作流程路線稍加分析就會發(fā)現(xiàn)，當在完成一個取貨運作時，就暗示著可以進行下一個存貨運作，而且，如果在同一地方可以進行存貨和取貨運作，那么運行時間將被縮短，這個運行時間相當于運行一個單指令流程所需的時間。就目前已存在的立體倉庫設計， 要實現(xiàn)這種操作是不可能的，因此，另外一種雙貨叉式的堆垛機就應運而生了。 設想一臺安裝了兩個貨叉的堆垛機 ,這種新穎的堆垛機可以同時裝載兩件貨物 ,為了兩件貨物分別能存庫和出庫 ,所以堆垛機的兩個貨叉機構能夠相互獨立運行 ,具體結構如圖 3 所示 ,這種堆垛機的工作過程將在下文詳細介紹。 堆垛機從倉庫入口處將要被儲存的貨物裝載到第一個貨叉平臺上，然后向貨 的位置移動 二個貨叉臺伸貨格內取貨，當取貨的動作完成之后，堆垛機控制第一個貨叉臺卸貨。堆垛機然后再回到入口處。這整個操作流程就像是一個單指令運作再加上一小段重新定位運行過程（即堆垛機第二個貨叉平臺裝載和卸載過程），這樣一來，其運作就像一臺堆垛機完成先完成取貨然后再存貨的一個雙任務命令 。 因為這種堆垛機有兩個貨叉平臺，所以兩個貨叉的定位控制將是系統(tǒng)的一個很重要的功能。堆垛機用兩個貨叉可以在某個貨架的同一位置完成一個存、取雙任務指令，先在空貨駐臺上取下要出庫的貨物，再移動第二貨叉到指定位置把貨物放在空貨格內。然而，貨叉平臺結構的選擇與本文的討論內容無關。 為了實現(xiàn)上述操作，堆垛機的第二個貨叉必須在第一個貨叉完成取貨動作 之后才能進行定位操作。由于貨叉的定位移動量是較小的，堆垛機采用的是低速爬行 3 方式來實現(xiàn)貨叉微小的定位移動量，在這個過程中所耗費的時間與堆垛機在裝貨卸貨耗費的時間相比一般是微乎其微的。倉庫設計的另外一個特點是第一排貨格和最后一排貨格的兩端要留有位置余量，以便在堆垛機超程時給兩個貨叉平臺留有運動余地 。 為了估算正在設計的雙貨叉系統(tǒng)工作量的提高，我們引用 出的有關單任務和雙任務指令所需時間理論和 et 些理論家都作了種種設想，他 們設想的共同部分就是我們要引用的內容，下面就是這些理論的內容。倉庫的貨架被考慮成為連續(xù)矩形框架，貨物出 /入處被設置在貨格的左下角位置。貨架的長度和寬度以及堆垛機水平和垂直運行的速度應該明確。堆垛機貨叉臺能同時在水平和垂直兩個方向運動，在計算運行時間方面作如下處理，貨叉在水平和垂直方向時進行勻速運動，加速和減速緩沖極限速度，爬行速度用來定位兩個貨叉臺。假設與物流過程相關的裝載貨物和卸載貨物所用的時間為常量，因此，可以把它簡單的加到運行時間中去。堆垛機只能以單指令要求和雙指令要求為基礎，例如，不允許堆垛機在巷道 內多次啟停。（這個分假設后來應用于新設計的堆垛機完成四重作業(yè)流程。為了符合最短鄰近的啟發(fā)思想，取貨數(shù) n 可用來排列，且在貨格內有 m 個開放的位置。 新設計的堆垛機有兩個貨叉臺 ,因此可以對其進行雙貨叉系統(tǒng)的操作 :同時搬運兩件貨物并分別把它們放置在指定的位置 ,在不同位置取兩件貨物并回到出入口 操作來實現(xiàn)。因此，運行時間將由一個單指令任務時間再加上三個運行時間。為了更有效的完成上述四個操作，在完成一個雙指令任務操作中就包含完成了在一個位置存、取操作。這種被稱 為四指令任務流程的模擬操作系統(tǒng)能減少運行時間，因而比此前的所提的模擬系統(tǒng)要更能提高效率。四重指令任務流程能在倉庫的任意一位置完成存儲操作，而取貨程序是按照先到先服務的原則處理。即使如此 ， 合理的按排取貨的順序也能顯著的減少四種操作中的運行時間， 經(jīng)這樣分析以提高單貨臺立體倉庫系統(tǒng)的工作效率。本文的分析也是以他們的研究為基礎的。 本文對自動化立體倉庫中的一種雙貨架堆垛機進行了較為詳細的分析，應用這種倉儲系統(tǒng)所帶來的好處表現(xiàn)在以下兩個方面： 1．四種操作運行中與單一貨叉的堆垛機相比，雙貨叉堆垛機 可以提高工作效率的范圍是 40%到 45%。 2．一個雙任務操作中，雙貨叉的設計顯著縮短了運行時間。雙貨叉系統(tǒng)使提高倉庫的工作效率成為可能。這種設計主要的缺點是要增加堆垛機的額外成本。在決定是否適 4 合于某一特定情況時，對其經(jīng)濟估算通常是必要的。盡管如此，基于立體倉庫工作效率的考慮，雙設計貨叉臺堆垛機系統(tǒng)還是大有前景的。雙貨架系統(tǒng)的概念也可延伸到其它物流系統(tǒng)中去。因此，在這項工作時有必要對其它倉庫系統(tǒng)（比如基本的倉儲系統(tǒng)）進行戰(zhàn)略考慮，相比之下以便于發(fā)現(xiàn)它們在提高工作效率方面的不足這處，本文還提供了一種雙貨叉自動化 立體倉庫的分析框架并為其它與之相關的一些研究提供了基礎。 5 of of in a is in a is to an of in in A C is s it of of is in by to a is of a is to on to of to so as to So to of if in it is to if is a it to 6 In we an of is a of it to to on in to an is a to to of At on is to as In a he is on a is in is to a it be be of of A a a A by an in at of to of of to at of a of to A is of in to of on to of to at a of If we be in a if in to so be of of a to is in to a of a 7 a be at of in to of so of as , of in of to of to up to up to to is a a re as a is a to a up so be a of a in of a to in to of on of of In to in is is to of of of of in of in is of is of to to in n to is to we to an et of to is we is of A is in of in 8 be be n of in of of in to of in it be a to to in (to of in to of N be to up of m in he of so on of At of in in a of to in To be a of In to of a in a is so it is he It of in at up is on a up of in to is on a of a in of in to . a of 0% 45%. 2. a of to 9 is to of In or a it is to on of is of be to it is in in to at to an of a 10 11 12 指 導 教 師 評 語 外文翻譯成績： 指導教師簽字： 年 月 日 注： 1. 指導教師對譯文進行評閱時應注意以下幾個方面：①翻譯的外文文獻與畢 業(yè)設計（論文）的主題是否高度相關，并作為外文參考文獻列入畢業(yè)設計（論文）的參考文獻；②翻譯的外文文獻字數(shù)是否達到規(guī)定數(shù)量（ 3 000 字以上）；③譯文語言是否準確、通順、具有參考價值。 2. 外文原文應以附件的方式置于譯文之后。 1 開題報告 學生姓名 專 業(yè) 班 級 指導教師姓名 職 稱 副高 工作單位 課題來源 學生 自擬課題 課題性質 應用設計 課題名稱 輪胎 存放 立體倉庫 及自動 存取貨機構設計 本設計的科學依據(jù) （科學意義和應用前景，國內外研究概況，目前技術現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢等） 在如今社會經(jīng)濟正在以井噴的速度飛速發(fā)展而隨意而來的是因為經(jīng)濟發(fā)展帶來的物流問題。不可能人們只進行虛擬交易而沒有人為他們的交易進行配送。這樣的話一個行之有效的物流存儲裝置就是必須的了，要不然如同上文所述事倍功半！這樣遠遠不符合現(xiàn)代人的要求理 念。二十一世紀是經(jīng)濟飛速發(fā)展的時代，如今的人們工作追求效率最大化，低效的工作方式必定被淘汰。做為物流調配中極具代表性的一環(huán)輪胎的存放。長久以來一直是空曠進空間輪胎隨意堆放，一堆一堆的。沒有規(guī)律，沒有效率。往往給工人師傅帶去極大的不便，給公司廠區(qū)帶來極大的經(jīng)濟損失。本次設計的輪胎立體庫擺脫了以往輪胎先入后出的弊端，先進庫的輪胎先出庫，后入庫的后出庫。避免輪胎在倉庫中久置，影響品質。輪胎堆放更有條理方便存取歸類。同時此次設計中采用自動化管理技術也能使工人師傅更加省力，為公司節(jié)省人力成本，是客戶更快得到自己所需要的東西。時間就是金錢，效率決定企業(yè)前景。 們的一切都在向更加方便快捷發(fā)展，我們的追求是更快、更好、更有效！輪胎立體庫的設計與研究各國必將越來越重視，找出更好更合理的方案。 2． 立體庫 采用裝配式結構貨架， 是可以 降低生產成本 的 ， 這樣 批量生產 更利于產品的裝配零部件調換同時方便工人師傅在 現(xiàn)場 的 安裝和調試。 3． 現(xiàn)在網(wǎng)絡上查詢 在堆垛機方面 我國發(fā)展方向是 ， 全力 提高電子 技術、 控制技術的 的有效 應用。 讓我們在使用時能夠有準確度，讓堆垛機本身具有搜索功能使以后有無人自動存取的潛力。當然，外形也是我們關注 的一個方面，美麗有趣的外觀更能吸引我們，在工作時也是一種享受！ 4． 生產的目標應該向集中化、 專業(yè)化 、 規(guī)?；?這些方向發(fā)展，因為這樣才能使生產效率最大化降低生產成本，為后代留下更多的資源，當然也是為我們爭取更多的利益。 2 5、合理的 采用 信息 掃描技術， 這樣能使工人更加有效的 提高信息的準確性 以及 傳輸速度。 6． 人工 智能 技術和 互聯(lián)網(wǎng) 技術的 普及 。 設計內容和預期成果 （具體設計內容和重點解決的技術問題、預期成果和提供的 形式） 一、 設計內容 整體方案的分配和數(shù)據(jù)的合理化選擇，起升電機的選擇。起升機構的零部件的 計算，對門架及相關結構的計算。 二、 重點解決的技術性問題 : 相關參數(shù)的選擇和參數(shù)的計算。 三、 預期的成果及提供的形式： 總體的裝配圖和相關零件的二維圖。 擬采取設計方法和技術支持 （設計方案、技術要求、實驗方法和步驟、可能遇到的問題和解決辦法等） 1、 設計方法 首先應 查閱相關資料了解立體化倉庫和堆垛機。整體方案的分配和數(shù)據(jù)的合理化選擇，起升電機的選擇。起升機構的零部件的計算，對門架及相關結構的計算。 2、 工作環(huán)境和技術支持 應用于輪胎庫，節(jié)約人力和物力。本 設計中 表述 四層貨叉機構 的 工作原理及輪胎庫的先進之處 。 3、 實驗步驟 （ 1） 查閱資料了解自動化立體倉庫 。 （ 2） 整體方案的確定和相關部件的選擇和計算 。 （ 3）通過試驗或計算，找到設計不合理的部分進行 改進 。 4、可能遇到的情況和解決辦法 （ 1）二維圖繪制過程中的錯誤。 （ 2） 計算中出現(xiàn)的錯誤。 3 實現(xiàn)本項目預期目標和已具備的條件 （包括過去 學習、研究工作基礎，現(xiàn)有主要儀器設備、設計環(huán)境及協(xié)作條 件等） 1、 對所設計的輪胎存放立體化倉庫及自動取貨機構的設計。 2、 查閱相關書籍。 3、 學過相關的課程有一定的基礎。 各環(huán)節(jié)擬定階段性工作進度 (以周為單位 ) 第一階段： 熟悉課題 ， 查閱相關資料 。 第二階段： 整體設計的方案的選擇和相關結構的計算。 第三階段： 二維圖的繪制過程。 第四階段： 整理設計說明書 。 4 開 題 報 告 審 定 紀 要 時 間 地點 主持人 參 會 教 師 姓 名 職 務（職 稱） 姓 名 職 務（職 稱） 論 證 情 況 摘 要 記錄人 ： 指導 教師 意見 指導教師簽名： 年 月 日 教研 室意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 1 文 獻 綜 述 輪胎 存放 立體 化 倉庫 及自動 存取貨機構設計 文獻綜述 摘要： 本文 是輪胎立體庫存取機構的設計與研究，首先對傳統(tǒng)與本設計的優(yōu)劣進行分析比較展現(xiàn)出本設計中四層貨叉機構以及輪胎庫的先進之處。著重表述四層貨叉機構的設計原理工作方式等等，以詳盡的方法表述本設計在現(xiàn)代化管理中的優(yōu)勢地位。對于企業(yè)，對于操作工人都是一項極為使用的方案，有效節(jié)省成本降低工作強度。 關鍵詞： 輪胎立體庫 四 層貨叉 現(xiàn)代化管理 of n of of of of of on of so to of in of is a of to of 物流技 術的發(fā)展隨著時代的前進逐步走進人們談論的話題，物流技術在現(xiàn)今社會和人們生活息息相關，物流技術是人們生活服務設施的基石。而現(xiàn)在在該技術發(fā)展的道路上阻擋它前進的不再是軟件方面的技術問題，而是沒有一個好的硬件基礎，需要一個好的硬件來為物流技術的發(fā)展提供前進的動力。隨著社會的發(fā)展社會也越來越需要一個更加先進的物流系統(tǒng)來服務社會。 2 我們可以看到隨著網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，物流越來越是顯得重要，工人在繁忙的勞動中還要整理關心貨物的分類進入時間，工作效率低下原因是 倉庫 的存儲在空間利用上 利用率低， 擺放混亂，存取方式不合理以至 工 人勞動強度高 ;延續(xù)的矛盾還有 倉庫的管理復雜，分類 不清等 。 我相信此次設計的輪胎立體庫一定能有效的解決上述問題。 在如今社會經(jīng)濟正在以井噴的速度飛速發(fā)展而隨意而來的是因為經(jīng)濟發(fā)展帶來的物流問題。不可能人們只進行虛擬交易而沒有人為他們的交易進行配送。這樣的話一個行之有效的物流存儲裝置就是必須的了，要不然如同上文所述事倍功半！這樣遠遠不符合現(xiàn)代人的要求理念。二十一世紀是經(jīng)濟飛速發(fā)展的時代，如今的人們工作追求效率最大化，低效的工作方式必定被淘汰。做為物流調配中極具代表性的一環(huán)輪胎的存放。長久以 來一直是空曠進空間輪胎隨意堆放，一堆一堆的。沒有規(guī)律，沒有效率。往往給工人師傅帶去極大的不便，給公司廠區(qū)帶來極大的經(jīng)濟損失。本次設計的輪胎立體庫擺脫了以往輪胎先入后出的弊端，先進庫的輪胎先出庫，后入庫的后出庫。避免輪胎在倉庫中久置，影響品質。輪胎堆放更有條理方便存取歸類。同時此次設計中采用自動化管理技術也能使工人師傅更加省力，為公司節(jié)省人力成本，是客戶更快得到自己所需要的東西。時間就是金錢，效率決定企業(yè)前景。 我國自動化立體倉庫系統(tǒng)自上世紀 70 年代開始研制以來，一直處于比較緩慢發(fā)展的態(tài) 勢。自動化立體倉庫的研究工作主要集中在北京起重運輸機械研究所和北京自動化研究所等少數(shù)單位，高速分揀系統(tǒng)地研究工作則主要集中在郵電部 539 廠等少數(shù)單位。 1986 年在寶鋼項目開始引入德國技術，自行消化。 1995 年煙草行業(yè)開始有外企提供系統(tǒng)集成。大部分的企業(yè)興起均在 1995— 2005 年之間 。 倉庫的產生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產和技術發(fā)展的結果。 50 年代初，美國出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機的 立體倉庫 ； 50 年代末 60 年代初出現(xiàn)了司機操作的巷道式堆垛起重機立體倉庫； 1963 年美國率先在 高架倉庫 中采用 計算機控制技術 ，建立了第一座計算機控制的立體倉庫。此后，自動化立體倉庫在美國和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專門的學科。 60 年代中期，日本開始興建立體倉庫，并且發(fā)展速度越來越快，成為當今世界上擁有自動化立體倉庫 最多的國家之一。 對立體倉庫及其 物料搬運 設備的研制開始并不晚， 1963 年研制成第一臺橋式堆垛起重機， 1973 年開始研制我國第一座由計算機控制的自動化立體倉庫（高 15 米，機械部起重所負責），該庫 1980 年投入運行。到 2003 年為止，我國自動化立體 倉庫數(shù)量3 已超過 200 座。立體倉庫由于具有很高的空間利用率、很強的入出庫能力、采用計算機進行控制管理而利于企業(yè)實施現(xiàn)代化管理等特點，已成為企業(yè)物流和生產管理不可缺少的倉儲技術，越來越受到企業(yè)的重視。 5 結語 通過查閱資料我了解輪胎立體化倉庫的發(fā)展歷史和在各個領域上的作用，了解了其發(fā)展現(xiàn)狀。人力和物力的節(jié)約被體現(xiàn)出來了，越來越現(xiàn)代化的管理。 4 參考文獻 [1] 吉國宏 . 自動化倉庫堆垛機設計 [M]2] 孔令中 計與選用 [M]. 化學工業(yè)出版社， 3] 王耀斌 簡曉春 M]. 人民交通出版社， [4] 劉昌祺 童良 M]機械工業(yè)出版社， [5] 楊宏 江進國 M] 6] 周希章 周全 . 如何正確選用電動機 [M]7] 機械設計手冊 [M]8] 濮良貴 紀名剛 M]. 北京：高等教育出版社 , 2001 [9] 楊宏 江進國 M]004 10]單輝祖 I）第 2 版 [M]等教育出版社， 2004 [11] 2005， 20（ 4） [12]of a S） by 1996， 30（ 3） [13]M of on 1998， 30（ 1） 5 6 畢 業(yè) 設 計（論 文）文 獻 綜 述 指導教師意見 指導教師： 年 月 日 專業(yè)教研室審查意見 負 責人： 年 月 日 I 摘要 本文 是輪胎立體庫存取機構的設計與研究，首先對傳統(tǒng)與本設計的優(yōu)劣進行分析比較展現(xiàn)出本設計中四層貨叉機構以及輪胎庫的先進之處。著重表述四層貨叉機構的設計原理工作方式等等，以詳盡的方法表述本設計在現(xiàn)代化管理中的優(yōu)勢地位。對于企業(yè)，對于操作工人都是一項極為使用的方案，有效節(jié)省成本降低工作強度。 關鍵詞 ： 輪胎立體庫 四 層貨叉 現(xiàn)代化管理 n of of of of of on of so to of in of is a of to of 目 錄 摘要 ........................................................................................................................................ I ............................................................................................................................... 1 章 緒論 ......................................................................................................................... 1 題背景 ................................................................................................................ 1 題應用背景 ............................................................................................. 1 題的意義 .................................................................................................. 1 動化 立體 倉庫 .................................................................................................. 1 動化立體倉庫分類 .................................................................................. 1 體倉庫的系統(tǒng)構成 .................................................................................. 2 垛機 ..................................................................................................................... 2 垛機概述 .................................................................................................. 2 類 .............................................................................................................. 2 垛機的結構 .............................................................................................. 3 第 2 章 整體方案的選擇 ..................................................................................................... 5 門架結構的選擇 .................................................................................................. 5 起升方式的選擇 ................................................................................................. 6 絲繩 起重類型分 析 ............................................................................................ 8 降臺的設計 ........................................................................................................ 9 第 3 章 起升電機的選擇 ................................................................................................. 10 電機的選擇 ........................................................................................................ 10 牽引電機調速方法 的確定 ..................................................................... 11 牽引電機容量選擇 ................................................................................. 11 減速比的計算 ......................................................................................... 12 對于輸出扭矩的計算 ............................................................................. 12 電機的選擇 ........................................................................................................ 13 電動機、卷筒的安裝形式選擇 ........................................................................ 13 第 4 章 起升機構零部件的計算 ....................................................................................... 15 鋼絲繩的選擇與計算 ........................................................................................ 15 機構工作類型的確定 ............................................................................. 15 最大靜拉力的 計算 ................................................................................. 15 確定最大靜拉力 ..................................................................................... 16 確定鋼絲繩尺寸 ..................................................................................... 16 校驗鋼絲繩直徑 ..................................................................................... 17 滑輪的設計計算 ............................................................................................. 17 滑輪結構和材料 的選用 ......................................................................... 17 滑輪規(guī)格選擇 ......................................................................................... 18 卷筒的計算 ........................................................................................................ 18 卷筒的技術條件 ..................................................................................... 19 卷筒的尺寸計算 ................................................................................... 19 卷筒強度計算 ......................................................................................... 20 傳動軸的強度校核 ............................................................................................ 20 對于 直齒圓柱齒輪的 有關 計 算 ........................................................................ 21 輪齒的受力分析 ..................................................................................... 21 齒根彎曲疲勞強度計算 —— 防止彎曲疲勞折斷 ................................. 22 齒輪 的 傳動強度計算 步驟 ................................................................... 22 第 5 章 對門架及相關結構的計算 ................................................................................... 23 立柱撓度的計算 ................................................................................................ 23 靜止狀態(tài)立柱強 度的計算 ..................................................................... 23 在 運動狀態(tài)下對立柱的 有關計算 ......................................................... 23 立柱撓度的計算分析 ............................................................................. 23 立柱彎矩剪力的校核 ........................................................................................ 25 對于 運行 之 中立柱的振動分析 ........................................................................ 26 橫梁撓度的計算 ................................................................................................ 27 對立柱固定螺栓的計算 .................................................................................... 28 致 謝 ......................................................................................................................... 29 參考文獻 ............................................................................................................................. 30 1 第 1章 緒論 題背景 題應用背景 在如今社會經(jīng)濟正在以井噴的速度飛速發(fā)展而隨意而來的是因為經(jīng)濟發(fā)展帶來的物流問題。不可能人們只進行虛擬交易而沒有人為他們的交易進行配送。這樣的話一個行之有效的物流存儲裝置就是必須的了，要不然如同上文所述事倍功半！這樣遠遠不符合現(xiàn)代人的要求理念。二十一世紀是經(jīng)濟飛速發(fā)展的時代，如今的人們工作追求 效率最大化，低效的工作方式必定被淘汰。做為物流調配中極具代表性的一環(huán)輪胎的存放。長久以來一直是空曠進空間輪胎隨意堆放，一堆一堆的。沒有規(guī)律，沒有效率。往往給工人師傅帶去極大的不便，給公司廠區(qū)帶來極大的經(jīng)濟損失。本次設計的輪胎立體庫擺脫了以往輪胎先入后出的弊端，先進庫的輪胎先出庫，后入庫的后出庫。避免輪胎在倉庫中久置，影響品質。輪胎堆放更有條理方便存取歸類。同時此次設計中采用自動化管理技術也能使工人師傅更加省力，為公司節(jié)省人力成本，是客戶更快得到自己所需要的東西。時間就是金錢，效率決定企業(yè)前景。 題的意義 科技在飛速發(fā)展。人們的一切都在向更加方便快捷發(fā)展，我們的追求是更快、更好、更有效！輪胎立體庫的設計與研究各國必將越來越重視，找出更好更合理的方案。 立體庫采用裝配式結構貨架，是可以降低生產成本的，這樣批量生產更利于產品的裝配零部件調換同時方便工人師傅在現(xiàn)場的安裝和調試?，F(xiàn)在網(wǎng)絡上查詢在堆垛機方面我國發(fā)展方向是，全力提高電子技術、控制技術的的有效應用。讓我們在使用時能夠有準確度，讓堆垛機本身具有搜索功能使以后有無人自動存取的潛力。當然，外形也是我們關注的一個方面，美麗有趣的外觀更能吸引我們，在 工作時也是一種享受！生產的目標應該向集中化、專業(yè)化、規(guī)?；@些方向發(fā)展，因為這樣才能使生產效率最大化降低生產成本，為后代留下更多的資源，當然也是為我們爭取更多的利益。合理的采用信息掃描技術，這樣能使工人更加有效的提高信息的準確性以及傳輸速度。人工智能技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的普及。 動化 立體 倉庫 動化立體倉庫分類 2 根據(jù) 建筑形式分類 圖 1動化倉庫分類 體倉庫的系統(tǒng)構成 自動化立體倉庫有幾個基本的構成支架，他們共同承擔起倉庫的各運轉功能分別是管理貨物運輸?shù)?貨物輸送系統(tǒng) 、 保證貨物存儲的 存儲系統(tǒng) 、貨物進出操控的 控制和管理系統(tǒng) 、 以及 存取系統(tǒng) 。 垛機 垛機概述 堆垛機在本文輪胎立體庫的設計中的作用是實現(xiàn)貨物的搬運，其操作方式有三種 自動操作以及手動操作，所以堆垛機對于倉庫而言如同心臟對于軀體。而堆垛機在長久的進步研發(fā)過程中也滋生了多種樣式的；如單 /雙立柱型堆垛機及適合巷道內使用的巷道式堆垛機、雙軌巷道時堆垛機等多種類型的堆垛機，以面對不同的情景模式！ 類 現(xiàn)今社會經(jīng)過長久的發(fā)展堆垛機已經(jīng)形成了不同的體系； 3 圖 1垛 機分類 由上圖可知堆垛機的劃分方式與不同類別，也可由此來選擇自己在不同場合需要使用的堆垛機，其中堆垛機在按照高度化分時其區(qū)分高度一般是五米以下小型堆垛機、五到十五米中型堆垛機、十五米以上大型堆垛機。還有驅動方式劃分時也是上 /下驅動或單上單下驅動。一般根據(jù)具體貨架需求進行選擇。大型堆垛機都是使用上下雙驅動方式進行驅動。 垛機的結構 堆垛機的架構一般如表中劃分方式一致。 圖 1垛機結構分類 機架包括了上架橫梁以及立柱在整個堆垛機中起承重作用，承載整個堆垛機的全部重量并且把機架形成 一個整體。在機架中我們由圖可以看到有單立柱形式還有雙立柱形式。立柱形式的不同作用效果也大不一樣；考慮到單立柱的剛性較差則單立柱形式的機架不應該作用于振動性大以及速度比較快的場合，那樣會右立柱斷裂損壞的風險不符合設計原則。相對而言雙立柱形式則能夠有效地承載較大重量載荷，同理也能在較大運作速度下進行有效的工作。本次設計中我在立柱下安裝地軌這樣能夠使堆垛機整體自由的行走在倉庫。而且更有條理性。 堆垛機 驅動方式 高度丌同 有無軌道 立柱數(shù) 雙立柱式堆垛機 單立柱式堆垛機 無軌堆垛機 有軌堆垛機 底層型 高層型 下驅動 上驅動 4 水平行走機構由上下運動機構共同構成、使堆垛機整體進行移動。讓輪胎按要求達到指定位置貨架 ， 一般水平行走機構包 含地面、頂部、中間三種驅動方式。在本次論文中便是根據(jù)此論據(jù)進行選擇。我們都知道地面驅動方式因其運動方式是相對比較簡單的，這樣的話我就選擇地面驅動方式來作為本次設計運動方式。 提升機構只是簡單地負責貨物的升降，一般是由載貨臺和傳動裝置構 成，我們常見 圖 1升機構 的 提升機構無外乎有鏈條、鋼絲繩等這兒么幾種。傳動方式相對簡單有效，而且節(jié)省成本。 4. 載貨臺 在堆垛機上的載貨臺是用來承載貨物的在本次設計中載貨臺還有一個公用是安裝四層貨叉作為它的承載機構 用 載貨臺和貨叉之間安裝有導論 可以減少摩擦力減少功的損耗 ， 由鏈條、鋼絲繩等傳動件與電機相聯(lián)系對貨物進行上下移動、達到指定高度。 5. 貨叉 貨叉直接是在載貨臺上安裝的，本次論文使用的是四層貨叉。貨叉在電機的帶動下進行伸縮。以此帶動貨叉上的輪胎進行移動，使輪胎達到貨架的指定位置。貨叉每層之間設有滑槽、滑輪以減小摩擦。 6. 電氣控制系統(tǒng) 在國內電力拖動方面近年進步巨大渦流調速已經(jīng)很少使用。目前主要流行的是可控直流調速以及交流變極調速。還有最近迅猛發(fā)展的交流變頻調速 。 而對于堆垛機的控制在考慮安全及操作性因素后目前一般采用可編程控制器 調控在考慮經(jīng)濟時采用單片機、計算機等應用進行調控。并且在設計時大多應考慮堆垛機是否需要貨位虛實檢測功能，自動認址 功能 。 在安全第一的今天安全保護需要時刻提防，故堆垛機也必須安裝有安全保護措施 。 提升機構 電動機 制動輪 卷筒 減速機 5 第 2章 整體方案的選擇 門架結構的選擇 門架結構的設計依據(jù)是 貨架形式，如 下 圖： 圖 2架形式 在上述文檔中講到過立柱形式的不同 ， 在選擇兩種立柱式選擇時應該根據(jù)具體情況進行選擇。對于兩中立柱方式我們從它們的穩(wěn)定性、結構緊湊性進行分析。①由圖我們可以看到雙立柱結構的構成很簡單只是上下兩根橫梁以及兩根 立柱而已，但是這樣的結構一般情況下這樣的結構會比較穩(wěn)定剛性更好。如果我們升高度比較高選擇雙立柱應該比較合適。②而對于單立柱堆垛機結構更是簡單主題由一個立柱一個下橫梁組成，這樣會使用較少的材料，制造時耗材少、耗時少但是穩(wěn)定性可能會稍有不足，因為單立柱的框架結構我們可以分析到工人工作時事業(yè)一定會比較開闊。但是也正因為結構問題上述中的剛度問題也會比較突出。 如同上面說的 采用單立柱 形式時 運動過程中 因為 振動會 比較大 ， 將 對水平方向將產生 比較大的 壓力 。同時由于 安裝水平 有限 ，在安裝立柱時 會有誤差。單立柱安裝時因形態(tài)問題導向 輪的安裝精度、形式也會有一些問題存在。綜上所述。決定采用雙立柱其結構 形式機 下圖所示； 6 圖 2立柱形式 可以根據(jù)上圖中機 架尺寸 來查表得到 立柱的 參數(shù) 尺寸： 如 立柱 的 高度 是 ，立柱寬度為 3375立柱材料為 玻璃鋼。避免因生銹而影響使用。 雙立柱的固定：使用雙立柱形式時將行走輪固定在雙立柱中間的上橫梁，而立柱固定在堆垛機上以保持穩(wěn)定。同時還應該將兩個小型立柱固定在堆垛機上其作用是將立柱套在小立柱之上，再進行固定小立柱、立柱以螺栓進行連接這樣保證了立柱的穩(wěn)定。 起升方式的選擇 提升貨物時利用鏈條鏈輪來充當傳送裝置 。 我們從上圖中也可以分析到傳動鏈傳動中傳動的步驟；鏈條傳動需要把動能先行一步傳送到頂部，這樣的話上端才有動能把貨物提升到頂端。相對而言這樣的傳送方式優(yōu)缺參半。 （ 1）傳動鏈 優(yōu)點： 傳動鏈大體上可以劃分為由 鏈條盒 、 鏈輪 兩部分簡單 組成， 而運動過程是依靠 鏈條節(jié) 與 鏈輪輪齒 相 嚙合 滾動傳動 。 這樣的傳動方式可以直觀的保證他們不會發(fā)生相對打滑現(xiàn)象，也就保證了傳動的有效性。傳動中 傳動比 以及 傳動效率 的要求在這種傳動方式下也是能夠得到有效保證的 。 較高的工作效率以及簡單地安裝 過程是我們得追求，在這里 因為 有鏈條撓性構件 的存在保證了 輕松安裝 的可靠性。也正是因為這樣的結構 對軸的壓力不大 能夠有更長的使用壽命； 鏈傳動 因結構可以保證 整體尺寸 比 較小 這樣的話 7 節(jié)省材料減小整體尺寸。緊湊的結構也是 在高溫 以及 潮濕條件 機構 正常 工作 的有效保證 。 缺點： 有優(yōu)點當然也會有缺點的存在，在 平行軸之間 的 鏈輪 配合 因 為是間隙配合所以 間隙 運轉時 肯定會有一定的誤差存在，這樣也就 不能保證瞬時的傳動比 ，隨之而來伴隨著工作的運行工件必定會有相應的磨損，在磨損達到一定的程度后跳齒現(xiàn)象就必不可免。這時如果 在高速 以及 載荷變化 快速的時 候就容易發(fā)生意外，存在較大安全隱患。應當注意到這點。 （ 2）起重鏈 起重鏈條 的起升方式也是有區(qū)分的， 有環(huán)形焊接鏈和片式焊接鏈 兩種焊接鏈形式 。與鋼絲繩傳動方式相比 焊接鏈 傳動的 撓性 比較 大， 能夠更有力的傳動。另外可以使用較少的 鏈輪齒數(shù) 更加有效保證傳動比 。 當然缺點也必然存在就是 對沖擊的敏感性 增大了 ，這樣遇到較大沖擊 突然破短的可能 性也必然提高。再加上 磨損較快。 綜上所述可以把它定位于 適 用起重量小 ， 升 降 速度低的機械 。 2． 鋼絲繩式起升方式 鋼絲繩 因為其特性在 起升方式 中最常被人們使用 。 原因 鋼絲繩材質一般比較好具 有強度高、 撓性好 等起重方式必備優(yōu)點再加上鋼絲繩本身 自重輕、運動平 穩(wěn)等等這些 優(yōu)點的存在 ， 在 起升機構、牽扯引機構 等機構中被普遍使用也就不足為奇。當然鋼絲繩的使用也絕不局限于此， 有時也用于旋轉機構 的使用 。 非特殊情況 鋼絲繩 一般是不會斷裂的，就好像我們在家中使用往往一根鋼絲繩使用許多年。即使極其偶然的出現(xiàn)鋼絲繩的斷裂損壞也一定會有征兆，如脫絲等可以讓我們提前預知，做好防護準備。 圖 下 所示的鋼絲繩裝置方案 是典型的設計方案 。 在其設計方案中 卷筒 、 滑輪直徑 不需要具體計算而是 參見起重機標準 來進行選擇 。 我們選擇 卷筒 的類型是 帶溝圓筒， 而針對 于鋼絲繩的纏繞方式也有其固定的方向。一般來說 在 溝槽 內 部 纏繞的方向 是必須和其開始纏繞 時的鋼繩方向角度在 內 來進行纏繞，同時為保證鋼絲繩不脫離機構也應該保證即使是 貨臺 處于 最低位置時， 在本 筒上 也至少留有兩圈以上 鋼絲繩 做為防止鋼絲繩脫落的依靠 。 圖 2絲繩裝置 8 在上述文檔中針對鋼絲繩以及鏈條兩種經(jīng)典傳動方式做出了具體的分析研究，由此可以確定本次設計中所選用起升裝置是鋼絲繩傳動，這樣才是最合理的。并且根據(jù)傳動方式來選用如下圖 的升降結構 來進行設計；次升 降機構里含有含有 電動機，減速器，卷筒等 基本 裝置。 圖 2升 機構 絲繩 起重類型分析 對于鋼絲升起種類型可以從以下來進行考慮； 卷筒 拉伸鋼絲繩的 運動 是由電機帶動 ，并由此對起重機構進行拉伸。這里的 卷筒 也 有 兩種方式 — 單聯(lián)式和雙聯(lián)式 ；另外 鋼絲繩在系統(tǒng)中往往需要 與滑輪 進行 結合 共同完成工作需求 ， 這里的 滑輪 也可以區(qū)分為 定滑輪和動滑輪 兩種 ， 兩種滑輪中 定滑輪 用來調整力的方向即 鋼絲繩的方向 ； 動滑輪的作用 則是 可以 節(jié)省 力的大小 ， 保證在不影響主題結構的情況下盡可能減少作用功 。 在供桌構件中 卷筒 的 長度 與 堆垛機 成正比關系，因為堆垛機越大證明需要提升的貨物單批量越重或者說越多那么卷筒長度相應的也必須越長 ， 這時 為了能夠 縮短卷筒 ， 就可以采用多層繞繩卷筒 來進行裝配 ， 為了配合實際設計尺寸可以肯定 采用單聯(lián)多層繞繩卷筒 在此處進行使用最為合適 。 再加上 本 次 設計 中預定 的 輪胎 起重量 比較小以及 安裝條件 不是十分便利等問題 的限制， 就可以確定下來本次設計將不使用 動滑輪，只 進行定 滑輪 的選用足以 改變方向 即可 。 這篇論文自動化輪胎立體庫的設計研究中重點 主要是對堆垛機 進行設計與研究而堆垛機中的重點又是 起升裝置 的 設計 ；其 主要尺寸 可以 根據(jù)貨架 結構 和本次 實驗 的相關 條件設計 來 確定相關的 各項具體 參數(shù) ；以上有過敘述選用 選用雙立柱鋼絲繩 來 作為繞性裝置 設計本次的 有軌巷道堆垛機。 由此確定下文中關 于堆垛機起升裝置的 詳細 設計 必須跟上文一致 應按雙立柱進行設計 ；這里確定的有 起升所用的上橫梁的設計、升降臺、卷筒 9 的設計 以及 升電機、聯(lián)軸器的選擇 、 相關減速器 等等 。 降臺的設計 良好的結構不僅能夠有效的節(jié)省材料使外觀更加美觀而且更能促進部件之間的聯(lián)系。此處針對 升降臺的 內部 結構 來 進行設計 ；而升降 臺 的內部結構 由導輪架、滑輪組 、載貨臺、導向座等 結構共同 組成； 在升降臺 上 安裝 有斷繩保護裝置 來保護裝置的安全性。安全重于泰山，沒有安全就沒有一切。同時為了更加有效合理的進行工作升降臺上還有貨叉裝置、貨物位置異常檢測 、 升降認址裝置 等 等 共同完成一次有效的作業(yè)過程 。 結構圖可以簡化 如 下 所示 ： 圖 2貨臺結構 在倉庫中為了合理的利用空間往往會堆積過密這時合理的轉向裝置尤為重要此處設計利用 八個導輪 固定 在升降臺 8 個方通橫梁上 充當導向裝置 ， 這樣可以 確保 整體 在起落時 一般 不會 有什么大的晃動影響整體平衡 。 同時再 安裝 4 個導輪在立柱 的 相對面上 又 保證 了再 左右 同樣不會 晃動。 10 第 3 章 起升電機的 選擇 電機的選擇 立體倉庫提升系統(tǒng)性能的 優(yōu)劣與 牽引電機性能的優(yōu)劣 掛鉤 。提升系統(tǒng)的 許多運動過程如 制動減速 、 啟動加速平穩(wěn)運行 等等均是 牽引電機 來 控制 。這樣的性質就確定了牽引電機的性能決定了提升系統(tǒng)的性能。在另一方面上，升降系統(tǒng)中獨有的平層準確性與牽引電機的性能也有關系。具體表現(xiàn)升降時的制動力矩、制動距這些方面。為保證上述系統(tǒng)性能的正常 牽引電機 本身就必須有速度可調的并且 能在四個象限中運行 的機械特性 。 當堆垛機在倉庫中沿已鋪設的導軌運行存取貨物時牽引電機需要進行正 /反轉、起 /制動等工作狀態(tài)，并且頻繁 地進行。來保證貨物在貨架內的位置，搬運準確性。由這些要求看來整體工作環(huán)境中對電機的要求是比較高的； 總結概述重點 該具備 有以下特點 : 頻繁的啟動以及制動工作后仍能保持較小的磨損； 功率小，即啟動時電流小能使用家用電壓； 發(fā)電制動特性），這樣能保證整個牽引系統(tǒng)在滿載、空載狀態(tài)下運行時速度能夠得到有效地控制，保證設備安全工作； 在運行過程中承載重量會發(fā)生顯著的變化，有時會有滿載快速升降的現(xiàn)象。這就要 求其具備有比較高的剛度以保證整體框架不會因此而出現(xiàn)嚴重變形而影響使用。 動機的運轉也必須平穩(wěn)這樣則能保證噪音低不會影響他人，運行安全。 普通交流感應轉動電動機的轉差率小并且機械特性、運行效率也都相對比較高還有轉子電阻也比較低。 凡事都是相對的在擁有以上優(yōu)點的同時這類電動機的缺點也十分的明顯；例如啟動電流一般情況都是額定電流的 4。會引起極大的安全隱患；同時啟動轉矩也會相應的比較大，正常情況都能達到額定轉矩的 4 倍。在本次的輪胎立體庫設計中如果選用上文所述電機做為起升系統(tǒng)電動機 那么起升系統(tǒng)往往會因為工作過程中快速、頻繁的起止而使啟動電流出現(xiàn)紊亂現(xiàn)象。這樣不僅在材質上對整體有較高的要求而且電網(wǎng)電壓也容易因為起伏太大而出現(xiàn)問題。與此同時電動機快速啟制動也會散發(fā)大量熱量如果散熱不及時，或者散熱處理有問題都會發(fā)生重大安全隱患 ， 由此可見 普通交流電機 在 做立體倉庫 中不適用做 牽引電動機。 普通 堆垛機 為了迎合大眾而選用 的曳引電機有 四種分別 — 直流低速 /高速 電動機 /交 11 流 單速 /雙速電動機。 運用這幾種電機成本較低安裝使用方便。 其 中 交流單速電 動 機 一般都會 用于小型貨梯上 而 直流電機 則 用于直流拖動系統(tǒng) ；為了滿足本 次論文中的各項要求可以選用 交流雙速電動機 做為 堆垛機的曳引電動機 。 牽引電機調速方法 的確定 調速方式經(jīng)過上文所述在最初的選定牽引電機之后我們還必須由實際情況出發(fā)選擇它的調速方式。而目前社會上主流的調速方式有以下幾種； 圖 3對于交流變極調速系統(tǒng)而言此系統(tǒng)在正常運行時會出現(xiàn)有電抗、串聯(lián)電阻啟動以及變極減速運動平層等現(xiàn)象，出現(xiàn)這種狀況時系統(tǒng)也會出現(xiàn)制動加速過大進而造成運行不平穩(wěn)的危險因素。解決方式一般為采用可控制硅來取代啟動電阻和制動電阻以及電抗器整個交流變壓調速系統(tǒng)因此達到控制起制動 電流的目的。這樣的方案好處是能夠完美的實現(xiàn)制動速度的閉環(huán)控制并且對于系統(tǒng)的平層精度也將有極大幅度的提高。而有時候我們需要平穩(wěn)地改變交流異步電動機的同步轉速。這是需要考慮的方面就是其轉速和定子繞組上的交流電源頻率之間的關系是函數(shù)關系。所以當有需要的時候我們對其進行整改只需要簡單地均勻對定子繞組上的供電頻率進行調整就可以了。 同時我們也要考慮到另外一個問題就是在本 系統(tǒng) 上 要求維持磁通量恒定 且 電機的最大轉速不 改 變。 這樣， 在 對 電源頻率 進行調整 的同時， 我們也應該 對其供電電壓做 出相應的調整 。 牽引電機容量選 擇 上文已經(jīng)講述過堆垛機中牽引電機的重要性 牽引電機 是 提升系統(tǒng)的 源動力。 轉矩 、輸入功率需要經(jīng)過 牽引系統(tǒng) 的 提升裝置運行。 同時 堆垛機 在 運行 時具體需要多大的牽引調速系統(tǒng) 交流變極調速系統(tǒng) 變頻變壓調頻系統(tǒng) 交流變壓調速系統(tǒng) 12 功率來使系統(tǒng)正常運作需要 根據(jù)提升速度和重量 來進行計算。由此計算出的 功率 就可以做為 提升系統(tǒng)的額定計算功率 來使用 ， 也可以借用此數(shù)據(jù)來 選用合適功率的牽引電機。 11 0 0 0 )(N ?? ??? ?（ 3 式中 )(— 額定載重量， )(0 ???； ? —— 提升速度， (15 m?? ； k? —— 機械效率， 975.0?k? ； 減速比的計算 在設計中使電機 調頻最小頻率 為 20同時規(guī)定 電機 轉速 n， 則有因為 p 為極對數(shù)，則可以選取 p=2 的電機。 同時因為前幾樣參數(shù)也可以確定 卷筒的線速度 v ，以及減速比i， 根據(jù)本文上述 堆垛機所需的速度 是 低速 m ,中速 5m ，則 有次 可以 算 出最小轉速比為 ： 0?（ 3 π60?（ 3 60?（ 3 式中 p—— 極對數(shù)； v—— 卷筒線速度； d—— 卷筒直徑； i—— 卷筒減速比； 對于輸出扭矩的計算 平穩(wěn)上升就是等速起升載荷， 這個 階段是輸出扭矩最大階段 。 則應 計 算 出 這個時候的扭矩 。 a D)G(? ??? 2(3式中— 額定起重量； k? —— 滑輪組效率； ? —— 滑輪組倍率； 套筒直徑； n /m.. 5309 7 5012 105 8 8 ??? ?? 13 電機的選擇 起升裝置需要的電機的容量 為 N 可以由上文所得數(shù)據(jù)間接得到 ， 那么電機的功率 可由以下得到 ： （ 3 式中 系數(shù)； 由 堆垛機的工作級別 查表得0 現(xiàn)取 .N e 1600201080 ??? 則根據(jù)計算所得再進行查表就我 選用微特品牌電機 做為本次設計所用電機 ， 并且由此確定 減速比為 50，型號 及 允許負載 44.0 。 設備運行時都需要一個制動裝置一次來確保當出現(xiàn)問題時能夠隨時、快速有效的解決問題。 制動 裝置一般在 機器的運動速度調節(jié)或限制機構 上進行使用 。 但是本次設計中因 選 用的 電動機帶 得有 制動器， 所以 不再 需要再選擇 。 電動機、卷筒的 安裝形式選擇 在零部件基本選擇完畢后還要考慮一下安裝問題，因為有些零件尺寸不合造成重大麻煩還不如不用。而在選擇時可以看到 聯(lián)軸器的安裝尺寸 比較大 ， 會 與安裝位置 有誤差。所以這里 不選用電動機與卷筒的傳動連接 以避免們這些問題。而是 選用 相對安裝校準比較容易的 齒輪傳動。 在安裝時 電動機與卷筒 的安裝可以根據(jù)電動機與軸線的方向來區(qū)分為不同的方式；安裝時 電動機與卷筒 的 軸線 都 在同一垂直 度 方向 。 電動機與卷筒軸線在同一水平 方向 ； 對于這兩種安裝方式我做了如下圖所示的示意圖給予比較； 根據(jù)相對的兩幅圖比較可知以下問題； 示可以看出整體框架運行時 穩(wěn)定性 會相對 較好， 因為這個時候 齒輪 在小車的 一 側 進行行走 ， 這樣的好處是 可以降低整體 機構 的高度， 不但可以減少占地而且空間重心低一般情況下 不容易振動。 2. 如圖 3示的機構我們可以看到 電動機 和 卷筒軸線在同一垂直方向 ，這時整個卷筒 的整體重量都是 由軸承座支撐著， 而此時 軸承座 又是 安裝在 如圖顯示尺寸為 一個高度在 100支架上， 而且 支架上還安裝 有 墊塊 ，并且 要在小車上進行二次安裝， 這樣整體高度必定會比較高，高 則 容時出現(xiàn)不穩(wěn)定因素稍一運作 容易產生振動 ，造成系統(tǒng)誤差。 這樣分析之后就基本可以 確定 ：設計選擇電動機與卷筒軸線 處于 同一 水平 方向的方案 ； 14 圖 3電動機與卷筒軸線在同一垂直方向 圖 3電動機與卷筒的軸線平行安裝方式 如圖 卷筒靠近立柱， 可以預知 鋼絲繩的垂直方向分力 也勢必會 較大， 這樣的壞處是固定滑輪的鐵板受力 也會 較大 盡而 容易 導致 鐵板 一受力較大而彎曲 變形。所以選用卷筒遠離立柱的方式 比較合適 。 15 第 4章 起升機構零部件的計算 鋼絲繩的選擇與計算 機構工作類型的確定 將機構都是有 壽命 限制的而按照國標的區(qū)分方法是 分為十級， 十級的區(qū)分方法以及年限壽命在 表 8機械設計手冊》） 中均可以查到 ，總設計壽命 在手冊中有明確指出是 機構假定的使用年數(shù)內 機構總共 運轉的總小時數(shù) 。這個總設計壽命作用不是很大因為它有很大的局限性例如數(shù)據(jù) 機構零件 在 設計 時僅僅能夠作為一個 基礎 數(shù)據(jù)，卻 不能 把它當做真正的 保用期 來使用。同樣的由上表可以知道此處 可選機構利用等級為 由 已知條件得出結論 最大受 力為 )，因為所受力相對而言比較小 則該機構 是承受輕載荷 比較多的一個小型機構 ， 一般不會出現(xiàn)大載荷。所以就可以查 《機械設計手冊》中的表 到結論 機構載荷狀態(tài)為 同時還可以 確定機構工作類型為 最大靜拉力的計算 鋼絲繩最大靜拉力 的計算 ：在起升機構中 想要快速的計算出鋼絲繩的最大靜拉力 ，可以考慮 起 升 載荷 在計算 滑輪組效率 與 承載分支數(shù)后 算出 鋼絲繩最大工作靜拉力 ；其中的 起升載荷指起升質量。起升質量包括起取物裝置 ，在計算過程中對于 起升高度小于 50米的鋼絲繩質量 不對其進行計算 。 工作機構中 滑輪組的的倍率系數(shù) 的計算 ： 4 式中 滑輪組中 總共 承載繩索分支數(shù)； 表示 繞入卷筒的繩索分支數(shù)； 我 們平時所用的滑輪組都是 省力滑輪組 ，而在這些滑輪組中有兩種滑輪組可以考慮在本次使用① 雙聯(lián)滑輪組 和 ② 單聯(lián)滑輪組 ；對于它們進行分析； 雙聯(lián)滑輪組 在 卷筒 上纏繞 的繩索 有 兩根，即。 本著一切以方便準確的原則 在 本堆垛機的設計 中 起升選擇倍率 可以選擇為 a =1。 滑輪的阻力系數(shù)的計算： 滑輪的阻力在運作時必不可少，這樣如何有效的減小阻力的產生。以及如何計算阻力大小，掌控各部分阻力分布就成了一個問題。 阻力 系數(shù)在這里 包括兩種 輪軸阻力 ② 繩 索僵性阻力。 16 1、 繩索僵性阻力 ：這種阻力其實就是一種變向時所產生的一些阻力具體表現(xiàn)在鋼絲繩 繩索在 工作時經(jīng)由 滑輪 處進去變向 由直變彎， 喲或者在 離開滑輪時 再次變向 由彎變直，這兩種變向過程都要 克服繩索的僵性阻力 作用會浪費許多功。 2、 輪軸阻力 ：這種阻力是最為簡單的一種即 滑輪在軸上時， 繩索與 滑輪軸承的摩擦阻力，即為輪軸阻力。 基本是無可避免，只能經(jīng)理減小。 上述 兩種阻力合成后 就是該出的 總附加阻力 我們將 以 F 表示，則 ?(4? （ 4 ?????? ）（ ??（ 4 式中 F —— 總附加阻力； ? —— 系數(shù)； ）β（o?1—— 滑輪阻力系數(shù)； 對于鋼絲繩滑輪 來說 ，當滑輪 使 用滑動軸承，一般 情況使用 阻力系數(shù) 05.1?k ；而用滾動軸承時， 02.1?k 。 確定最大靜拉力 繩索的最大張力為： m （ 4 式中— 取物裝置與起升裝置之和； a —— 滑輪組倍率； 滑輪組形式系數(shù)； 滑輪組效率； 所以根據(jù)查表及上述數(shù)據(jù)所得， 確定鋼絲繩尺寸 鋼絲繩選用一定要選擇合適的直徑這樣既不浪費材料又能達到理想的工作要求。而確定 鋼絲繩直徑 的方法是據(jù) 鋼絲繩 的 最大工作靜拉力 即 19833811/ ?定： （ 4 式中 d —— 鋼絲繩最小直徑； C —— 選擇系數(shù)； F —— 鋼絲繩最大靜拉力； 計 算時必定要先 選擇系數(shù) C，而它的取值 和工作 機構的 運行 級別有關， 則可以查表 選 17 取。 而在這里公式中使用的 數(shù)值是 根據(jù) 鋼絲繩充滿系數(shù) ， 以及 折減系數(shù) 時的選擇系數(shù) 又或者 當鋼絲繩的 ? 、 k 和b?與 表中不同 時，可根據(jù) 工作級別 選取 根據(jù)所 選擇鋼絲 的 ? 、 k 和b?的值按式計算 ， 然后再按式計算繩徑。 4 式中 n —— 安全系數(shù)； K —— 鋼絲繩的捻制折減系數(shù)； w —— 鋼絲充滿系數(shù)； 鋼絲的公稱抗拉強度； 由上述的公式可求得 ?d ， 則初步選擇鋼絲繩的直徑為 校驗鋼絲繩直徑 本設計初步選取 纖維芯鋼絲繩 其中結構型式為 ?? 76 ， 公稱抗拉 4 7 0 ??? ?? 則 C = 查表公稱直徑為 ? 的鋼絲繩的 公稱抗拉強度 為 470??，最小破斷力的纖維芯 鋼絲繩 。 選擇鋼絲繩直徑時我們所選擇的依據(jù)是 按 鋼絲繩 所在 的 機構 的 工作級別有關的 安全系數(shù)，由此可知 鋼絲繩的 破斷拉力時我們還要考慮 滿足下式： 0 (4式中0F—— 鋼絲繩最小破斷力； n —— 安全系數(shù)； k —— 折減系數(shù)； 選取 4?n ， 選定 88.0?k 。 由以上計算結果 可知此型號 的鋼絲繩符合要求 ； 滑輪的設計計算 滑輪結構和材料 的選用 在整體結構中滑輪結構和材料滑輪作用極其重大，它們不僅可以對整體起到導向和支撐作用，對于繩索和繩索上傳遞的動力方向也能夠進行調整。還有也可以平衡繩索分支拉力。使系統(tǒng)保證平穩(wěn)，在滑輪的選擇上對于承受載荷較小的小尺寸滑輪我們一般采用制成實體滑輪的方法，采用鑄造材料為 鑄鐵來進行鑄造。而對于 那些承受載荷比較大的滑輪則應該選擇其它的優(yōu)質材料，如球鐵 63518 在形狀結構上也應鑄成帶筋以及輪輻或孔的結構以保證其質量承重。當使用大型滑輪時則應采用型鋼或鋼板的焊接結構來保證能承受足夠的載荷。對以上幾種滑輪進行選用時受力不大的可直接安裝于心軸，當受力較大的情況下應該將滑輪安裝在滑輪軸承或滾動軸承上，對于兩種軸承后者滾動軸承在轉速高、載荷大的 工況 時 一般 使 用。輪轂長與 輪套直徑 比一般為 滑輪規(guī)格選擇 根據(jù) 標準 19883811/ ?定，計算滑輪的最小直徑 按照 鋼絲繩子中心來 。 （ 4 式中 — 鋼絲繩中心計算滑輪的最小直徑； d —— 鋼絲繩直徑； h —— 機構工作級別相關系數(shù)； 可根據(jù)工作系數(shù)查得 16?h 。 由此可 得滑輪的最小直徑 ， 選擇可知 ? ， 由此可 得滑輪的最小直徑 48 查 看 《機械工程設計手冊》 可知繩槽兩側 面夾角為 ?30 到 ?90 ，一般 ?35 到 ?45 ，滑輪的內圈高度為 根據(jù) 上述計算過程 可知滑輪的受力 大小 輪尺寸和槽截面形狀 對于滑輪組鋼絲繩使用壽命和工作的可靠性有很大影響。 有這些我們就應該要考慮下槽型的問題，讓它滿足一些條件這樣的話才能更好的使用。比如 ： 鋼絲繩和槽之間是可以有空隙的，不可能太緊這樣摩擦力會太大，還會加速磨損不利于長 久使用，讓鋼絲繩和槽減少接觸。當然，鋼絲繩和槽在運作時也一定要有足夠的接觸這樣才能保證足夠的動力傳動，不會出現(xiàn)打滑等顯現(xiàn)影響使用 ； 選擇槽形 可以根據(jù)上述情況 按《機械工程設計手