畢業(yè)論文終稿-立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)穿梭車(chē)蝸輪蝸桿舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)[購(gòu)買(mǎi)贈(zèng)送配套CAD圖紙 論文答辯優(yōu)秀]
《畢業(yè)論文終稿-立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)穿梭車(chē)蝸輪蝸桿舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)[購(gòu)買(mǎi)贈(zèng)送配套CAD圖紙 論文答辯優(yōu)秀]》由會(huì)員分享,可在線(xiàn)閱讀,更多相關(guān)《畢業(yè)論文終稿-立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)穿梭車(chē)蝸輪蝸桿舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)[購(gòu)買(mǎi)贈(zèng)送配套CAD圖紙 論文答辯優(yōu)秀](57頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
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In this case, a shuttle is required.This paper is aimed at the shuttle worm lifting system is designed; first, to warehouse shuttle structure and the analysis of the current situation; then, based on the above analysis, put forward the overall scheme of the design of the shuttle car worm lifting mechanism, which is composed of a DC motor driven worm reducer, turbine the end of the output shaft is connected with the transmission nut, convert the turbine rotation into linear motion; then, the main parts of the body in the design and verification, including motor selection, worm, shaft and shaft parts design; finally, draw the assembly drawing of the system and the main parts of the map by AutoCAD mapping software, and 3D modeling using Pro/E 3D design software.Key words: shuttle, worm, lifting, design-3--4--5--1--7-目 錄摘 要 ................................................................................................................................................1Abstract...............................................................................................................................................21 緒 論 ...............................................................................................................................................51.1 研 究 背 景 及 意 義 ..................................................................................................................51.2 穿 梭 車(chē) 概 述 .........................................................................................................................61.3 國(guó) 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 ..................................................................................................................92 總 體 方 案 設(shè) 計(jì) ..............................................................................................................................122.1 設(shè) 計(jì) 要 求 ............................................................................................................................122.1.1 內(nèi) 容 要 求 ..................................................................................................................122.1.2 參 數(shù) 要 求 ..................................................................................................................122.2 方 案 設(shè) 計(jì) ............................................................................................................................122.3 方 案 確 定 與 原 理 分 析 .......................................................................................................133 主 要 零 部 件 的 設(shè) 計(jì) ......................................................................................................................143.1 舉 升 電 機(jī) 的 選 擇 ................................................................................................................143.1.1 電 機(jī) 類(lèi) 型 介 紹 .........................................................................................................143.1.2 選 擇 電 動(dòng) 機(jī) 類(lèi) 型 .....................................................................................................153.1.3 電 動(dòng) 機(jī) 功 率 的 選 擇 ................................................................................................163.1.4 電 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 的 選 擇 ................................................................................................173.2 傳 動(dòng) 參 數(shù) 計(jì) 算 ....................................................................................................................173.2.1 傳 動(dòng) 比 的 計(jì) 算 .........................................................................................................173.2.2 各 軸 的 轉(zhuǎn) 速 .............................................................................................................173.2.3 各 軸 的 輸 入 功 率 .....................................................................................................173.2.4 各 軸 的 輸 入 轉(zhuǎn) 矩 .....................................................................................................173.3 蝸 輪 蝸 桿 設(shè) 計(jì) ....................................................................................................................183.3.1 選 擇 蝸 輪 蝸 桿 的 傳 動(dòng) 類(lèi) 型 ....................................................................................183.3.2 選 擇 材 料 ..................................................................................................................183.3.3 按 計(jì) 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 計(jì) 算 進(jìn) 行 設(shè) ....................................................................193.3.4 蝸 桿 與 蝸 輪 的 主 要 參 數(shù) 與 幾 何 尺 寸 ....................................................................203.3.5 校 核 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 .........................................................................................213.3.6 驗(yàn) 算 效 率 ..................................................................................................................213.3.7 精 度 等 級(jí) 公 差 和 表 面 粗 糙 度 的 確 定 ....................................................................223.3.8 蝸 桿 傳 動(dòng) 的 熱 平 衡 計(jì) 算 .........................................................................................223.4 軸 的 設(shè) 計(jì) 與 校 核 ................................................................................................................223.4.1 輸 入 軸 ......................................................................................................................22-8-3.4.2 輸 出 軸 ......................................................................................................................253.5 減 速 器 箱 體 設(shè) 計(jì) ................................................................................................................283.5.1 箱 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) .........................................................................................................283.5.2 油 面 位 置 及 箱 座 高 度 的 確 定 ................................................................................283.5.3 箱 體 結(jié) 構(gòu) 的 工 藝 性 .................................................................................................283.5.5 箱 體 尺 寸 設(shè) 計(jì) .........................................................................................................294 標(biāo) 準(zhǔn) 件 的 選 用 與 校 核 .................................................................................................................314.1 軸 承 的 選 用 與 校 核 ............................................................................................................314.2 鍵 的 選 用 與 校 核 ................................................................................................................324.3 聯(lián) 軸 器 的 選 用 ....................................................................................................................334.4 潤(rùn) 滑 與 密 封 ........................................................................................................................334.5 連 接 螺 栓 的 選 用 與 校 核 ...................................................................................................345 基 于 Pro/E 的 三 維 設(shè) 計(jì) ..............................................................................................................375.1 Pro/E 軟 件 概 述 ..................................................................................................................375.2 三 維 模 型 設(shè) 計(jì) ....................................................................................................................395.2.1 箱 體 ..........................................................................................................................395.2.2 舉 升 取 物 平 臺(tái) .........................................................................................................395.2.3 蝸 輪 蝸 桿 ..................................................................................................................405.2.4 車(chē) 體 ..........................................................................................................................405.3 三 維 裝 配 設(shè) 計(jì) ....................................................................................................................406 加 工 與 制 造 工 藝 ..........................................................................................................................426.1 蝸 桿 加 工 與 制 造 工 藝 .......................................................................................................426.1.1 蝸 桿 材 料 的 選 擇 .....................................................................................................426.1.2 加 工 定 位 基 面 的 選 擇 .............................................................................................426.1.3 擬 定 工 藝 路 線(xiàn) .........................................................................................................446.1.4 填 寫(xiě) 工 藝 卡 片 .........................................................................................................446.2 蝸 輪 加 工 與 制 造 工 藝 .......................................................................................................456.2.1 確 定 毛 坯 ..................................................................................................................456.2.2 選 擇 定 位 基 準(zhǔn) .........................................................................................................456.2.3 制 定 工 藝 路 線(xiàn) .........................................................................................................46結(jié) 論 ..............................................................................................................................................47參 考 文 獻(xiàn) ....................................................................................................................................48在 學(xué) 取 得 成 果 ........................................................................................................................49致 謝 ...............................................................................................................................................50-9-1 緒 論1.1 研 究 背 景 及 意 義物流自動(dòng)化系統(tǒng)是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分,是現(xiàn)代物流裝備、計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息識(shí)別和信息管理系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)的有機(jī)集成。它以信息化為基礎(chǔ),以機(jī)電一體化為核心,其目的是擴(kuò)大物流作業(yè)能力、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減少物流作業(yè)差錯(cuò)、獲取更大利潤(rùn) [10]。隨著全球經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,現(xiàn)代化生產(chǎn)觀念日益受到重視,企業(yè)對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行、物流系統(tǒng)的柔性要求也越來(lái)越高。從產(chǎn)品的整個(gè)加工過(guò)程來(lái)看,物料真正處于加工的時(shí)間非常短,僅占整個(gè)生產(chǎn)周期的 5%一 10%,大部分時(shí)間都用于物料存儲(chǔ)、裝載、運(yùn)輸和待加工狀態(tài),而存儲(chǔ)和運(yùn)輸占總成本的95%[11]。因此,對(duì)于現(xiàn)代化企業(yè),降低產(chǎn)品成本的主要途徑之一就是要提高物流系統(tǒng)的性能、縮短非加工時(shí)間。作為倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)重要的存儲(chǔ)方式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn),是倉(cāng)儲(chǔ)物流業(yè)的一次技術(shù)革命。 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是物流系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分,它是集物料搬運(yùn)和倉(cāng)儲(chǔ)科學(xué)為一體的一門(mén)綜合科學(xué)技術(shù)工程。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)(AS/RS)作為現(xiàn)代物流系統(tǒng)中的主要組成部分,是一種多層次存放貨物的高架倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng),它一般是由貨架、輸送系統(tǒng)、堆垛機(jī)上位調(diào)度管理系統(tǒng)組成。 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)與傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)“靜態(tài)存儲(chǔ)”的功能不同,它采用先進(jìn)的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備,不僅能使貨物在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)按需要自動(dòng)存取,而且可以與倉(cāng)庫(kù)以外的物流環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)的連接,并通過(guò)管理系統(tǒng)和自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備使倉(cāng)庫(kù)成為企業(yè)生產(chǎn)物流中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。企業(yè)采用控制技術(shù)先進(jìn)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)可實(shí)現(xiàn)如下目的: (1)科學(xué)存儲(chǔ)、提高物料調(diào)節(jié)水平;(2)節(jié)省定量貨物入出庫(kù)時(shí)間,節(jié)省能源;(3)有效銜接生產(chǎn)和銷(xiāo)售,加快物資周轉(zhuǎn),降低成本;(4)方便、快捷顯示庫(kù)存信息,為企業(yè)生產(chǎn)決策提供依據(jù);(5)有效應(yīng)對(duì)突發(fā)事件;(6)提高訂單的響應(yīng)速度。作為自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的重要輸送系統(tǒng)——自動(dòng)導(dǎo)引穿梭車(chē)(RGV-Rail Guided -10-Vehicle,以下簡(jiǎn)稱(chēng) RGV) ,在隨著工廠(chǎng)自動(dòng)化(FA)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)技術(shù)的逐步發(fā)展和柔性制造系統(tǒng)(FMS:F1exible Manufacture System)廣泛應(yīng)用越來(lái)越受到重視并不斷的改進(jìn)。穿梭車(chē)系統(tǒng)是聯(lián)系和調(diào)節(jié)離散型物流系統(tǒng),使其作業(yè)連續(xù)化的必要的自動(dòng)化搬運(yùn)裝卸手段,同時(shí) RGVS 具有能滿(mǎn)足物料搬運(yùn)作業(yè)的自動(dòng)化、柔性(即可調(diào)整性) 和準(zhǔn)時(shí)的要求等特點(diǎn),所以在我國(guó)某些汽車(chē)、煙草等行業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用 [12]。但是,由于不同的立體庫(kù)對(duì) RGV 的應(yīng)用要求不同,由此需產(chǎn)生設(shè)計(jì)出多種不同結(jié)構(gòu)的小車(chē)來(lái)滿(mǎn)足實(shí)際業(yè)務(wù)需要,同時(shí)由于產(chǎn)品的特性不同,要求與之相適應(yīng)的設(shè)備,所以對(duì)不同立體庫(kù)設(shè)計(jì)出不同結(jié)構(gòu)和不同功用的 RGV 對(duì)其控制方法的研究是很有必要的。此外,先進(jìn)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的對(duì)于促進(jìn)傳統(tǒng)觀念的轉(zhuǎn)變、提高現(xiàn)代化物流意識(shí)形成和新型的商品流通產(chǎn)業(yè)等方面均產(chǎn)生了強(qiáng)勁的推動(dòng)作用。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的智能化管理在提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和滿(mǎn)足客戶(hù)的服務(wù)方面己經(jīng)越來(lái)越成為一個(gè)重要的因素。自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)一般由管理層、監(jiān)控層、執(zhí)行層三部分組成,為了保證整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的性能指標(biāo)最優(yōu),能夠更加有效的工作,就要對(duì)它的各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度,使其能夠協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn) [12]。調(diào)度實(shí)際上是一類(lèi)特殊的優(yōu)化問(wèn)題,是對(duì)現(xiàn)有的作業(yè)任務(wù)進(jìn)行排序、并對(duì)路徑選擇進(jìn)行優(yōu)化的問(wèn)題,通過(guò)優(yōu)化的手段來(lái)達(dá)到減少入出庫(kù)的時(shí)間和提高效率的目的。一個(gè)設(shè)計(jì)合理的、理念先進(jìn)的系統(tǒng)對(duì)推廣和應(yīng)用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)具有重要的促進(jìn)作用。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的調(diào)度優(yōu)化對(duì)提高出入庫(kù)效率、降低物流成本具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的過(guò)程中應(yīng)用行業(yè)不同,導(dǎo)致倉(cāng)庫(kù)類(lèi)型的多樣化。同時(shí)同類(lèi)型倉(cāng)庫(kù)因?yàn)閼?yīng)用需求不同,也使得物流規(guī)劃的不同。應(yīng)用表明針對(duì)不同產(chǎn)品的特性要求和設(shè)備功能特性需要設(shè)計(jì)出與之相適應(yīng)的實(shí)用、高效和穩(wěn)定的控制方法和調(diào)度系統(tǒng)具有重要意義和實(shí)用價(jià)值。因此對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)穿梭車(chē)設(shè)計(jì)優(yōu)化和調(diào)度算法的研究成為一個(gè)重要的課題。1.2 穿 梭 車(chē) 概 述穿梭車(chē)作為新型的智能的搬運(yùn)設(shè)備,有著一套完整的電氣與機(jī)械系統(tǒng),對(duì)于單工位的穿梭車(chē)的主要組成部分包括:箱形車(chē)體、兩對(duì)行走車(chē)輪、24V 充電鐵離電池-11-組、電氣控制箱、鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、舉升杠桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、行走電機(jī)和舉升電機(jī)、傳感器以及防撞防滑裝置等。電氣控制箱內(nèi)配有 PLC 控制器及輸入輸出擴(kuò)展模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源穩(wěn)壓模塊、無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收模塊以及直流接觸器、繼電器、斷路器、保險(xiǎn)絲等低壓電氣控制設(shè)備。并根據(jù)實(shí)際需要,穿梭車(chē)還可以配有條碼識(shí)別器,以太網(wǎng)的模塊與網(wǎng)橋、條碼掃描儀等。穿梭車(chē)上的傳感器包括在軌檢測(cè)開(kāi)關(guān)(只要小車(chē)在軌道中才能工作)前、后工位分別配有激光測(cè)距傳感器用來(lái)識(shí)別貨物距離以及實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、平穩(wěn)的定位;安全防撞光電傳感器用來(lái)識(shí)別巷道是否存在障礙物;托盤(pán)識(shí)別光電傳感器用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)托盤(pán)的尋找與計(jì)數(shù)等功能應(yīng)用。圖 2.2 顯示了穿梭車(chē)上傳感器的安裝位置與結(jié)構(gòu)布局 [4]。圖 1.3 穿梭車(chē)結(jié)構(gòu)示意圖(1)車(chē)載控制系統(tǒng)車(chē)載控制系統(tǒng)是穿梭車(chē)的核心部分,一般由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、操作面板及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可采用 PLC、單片機(jī)及工控機(jī)等。導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)航方式不同可分為電磁導(dǎo)航、磁條導(dǎo)航、激光導(dǎo)航和慣性導(dǎo)航等不同形式.通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)能使穿梭車(chē)確定其自身位置,并能沿正確的路徑行走。通訊系統(tǒng)是穿梭車(chē)和控制臺(tái)之間交換信息和命令的橋梁,由于無(wú)線(xiàn)電通訊具有不受障礙物阻擋的特點(diǎn),一般在控制臺(tái)和穿梭車(chē)之間采用無(wú)線(xiàn)電通訊,而在穿梭車(chē)和移載設(shè)備之間為了定位精確采用光通訊.操作面板的功能主要是在穿梭車(chē)調(diào)試時(shí)輸入指令,并顯示有關(guān)信息,通過(guò) RS232 接口和計(jì)算機(jī)相連接。穿梭車(chē)上的能源為蓄電池,所以穿梭車(chē)的動(dòng)作執(zhí)行元件一般采用直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直流伺服電機(jī)等。(2)車(chē)體系統(tǒng)-12-它包括底盤(pán)、車(chē)架、殼體和控制器、蓄電池安裝架等,是穿梭車(chē)的軀體,具有電動(dòng)車(chē)輛的結(jié)構(gòu)特征。(3)行走系統(tǒng)它一般由驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成.形式有三輪、四輪、六輪及多輪等,三輪結(jié)構(gòu)一般采用前輪轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng),四輪或六輪一般采用雙輪驅(qū)動(dòng)、差速轉(zhuǎn)向或獨(dú)立轉(zhuǎn)向方式。(4)移載系統(tǒng)它是用來(lái)完成作業(yè)任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),在不同的任務(wù)和場(chǎng)地環(huán)境下,可以選用不同的移載系統(tǒng),常用的有滾道式、叉車(chē)式、機(jī)械手式等。(5)安全與輔助系統(tǒng)為了避免穿梭車(chē)在系統(tǒng)出故障或有人員經(jīng)過(guò)穿梭車(chē)工作路線(xiàn)時(shí)出現(xiàn)碰撞,穿梭車(chē)一般都帶有障礙物探測(cè)及避撞、警音、警視、緊急停止等裝置。另外,還有自動(dòng)充電等輔助裝置。(6)控制臺(tái)控制臺(tái)可以采用普通的 IBM-PC 機(jī),如條件惡劣時(shí),也可采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),控制臺(tái)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接受主控計(jì)算機(jī)下達(dá)的穿梭車(chē)輸送任務(wù),通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各穿梭車(chē)的狀態(tài)信息。根據(jù)需求情況和當(dāng)前各穿梭車(chē)運(yùn)行情況,將調(diào)度命令傳遞給選定的穿梭車(chē)。穿梭車(chē)完成一次運(yùn)輸任務(wù)后在待命站等待下次任務(wù)。如何高效地、快速地進(jìn)行多任務(wù)和多穿梭車(chē)的調(diào)度,以及復(fù)雜地形的避碰等一系列問(wèn)題都需要軟件來(lái)完成。由于整個(gè)系統(tǒng)中各種智能設(shè)備都有各自的屬性,因此用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的 C++語(yǔ)言來(lái)編程是一個(gè)很好的選擇。在編程時(shí)要注意的是穿梭車(chē)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性較強(qiáng),為了加快控制臺(tái)和穿梭車(chē)之間的無(wú)線(xiàn)通訊以及在此基礎(chǔ)上的穿梭車(chē)調(diào)度,編程中最好采用多線(xiàn)程的模式,使通訊和調(diào)度等各功能模塊互不影響,加快系統(tǒng)速度。(7)通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng)一方面接受監(jiān)控系統(tǒng)的命令,及時(shí)、準(zhǔn)確地傳送給其它各相應(yīng)的子系統(tǒng),完成監(jiān)控系統(tǒng)所指定的動(dòng)作:另一方面又接收各子系統(tǒng)的反饋信息,回送給監(jiān)-13-控系統(tǒng),作為監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)、管理、控制的依據(jù)。由于穿梭車(chē)位置不固定,且整個(gè)系統(tǒng)中設(shè)備較多,控制臺(tái)和穿梭車(chē)間的通訊最適宜用無(wú)線(xiàn)通訊的方式??刂婆_(tái)和各穿梭車(chē)就組成了一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng),在設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意兩個(gè)問(wèn)題:①無(wú)線(xiàn)電的調(diào)制問(wèn)題無(wú)線(xiàn)電通訊中,信號(hào)調(diào)制可以用調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式。在系統(tǒng)的工作環(huán)境中,電磁干擾較嚴(yán)重,調(diào)幅方式的信號(hào)頻率范圍大,易受干擾,而調(diào)頻信號(hào)頻率范圍很窄,很難受干擾,所以應(yīng)優(yōu)先考慮調(diào)頻方式。而且調(diào)幅方式的波特率比較低,一般都小于 3200Kbit/s,調(diào)頻的波特率可以達(dá)到 9600K bit/s 以上。②通訊協(xié)議問(wèn)題 在通訊中,通訊的協(xié)議是一個(gè)重要問(wèn)題。協(xié)議的制定要遵從既簡(jiǎn)潔又可靠的原則。簡(jiǎn)潔有效的協(xié)議可以減少控制器處理信號(hào)的時(shí)間,提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。(8)導(dǎo)航系統(tǒng)穿梭車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)的功能是保證穿梭車(chē)小車(chē)沿正確路徑行走,并保證一定行走精度。穿梭車(chē)的制導(dǎo)方式按有無(wú)導(dǎo)引路線(xiàn)分為三種:一是有固定路線(xiàn)的方式 :二是半固定路線(xiàn)的方式,包括標(biāo)記跟蹤方式和磁力制導(dǎo)方式;三是無(wú)路線(xiàn)方式,包括地面幫助制導(dǎo)方式、用地圖上的路線(xiàn)指令制導(dǎo)方式和在地圖上搜索最短路徑制導(dǎo)方式。1.3 國(guó) 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀穿梭車(chē)是伴隨著自動(dòng)化物流系統(tǒng)和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)而產(chǎn)生的設(shè)備,穿梭車(chē)又稱(chēng)為軌道式自動(dòng)導(dǎo)引車(chē) RGV,它可以按照監(jiān)控系統(tǒng)下達(dá)的指令和預(yù)先設(shè)計(jì)的程序,依照車(chē)載傳感器確定的位置信息,沿著固定的行駛路線(xiàn)和??课恢米詣?dòng)駕駛,RGV 一般裝備有光學(xué)式自動(dòng)導(dǎo)引裝置。能夠沿固定的導(dǎo)引軌道行駛,并具有小車(chē)編程與停車(chē)選擇裝置、安全保護(hù)以及移載功能的運(yùn)輸小車(chē)。裝有激光測(cè)距傳感器,可以獨(dú)立尋址的無(wú)人駕駛自動(dòng)運(yùn)輸小車(chē),是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要設(shè)備。它是集光、電、計(jì)算機(jī)為一體的簡(jiǎn)易機(jī)器人 [6]。RGV 根據(jù)功能的不同,可分為裝配型 RGV 系統(tǒng)和運(yùn)輸型 RGV 系統(tǒng)兩大類(lèi)型,主要用于物料輸送、車(chē)間裝配等;根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式的不同,可分為環(huán)形軌道式和-14-直線(xiàn)往復(fù)式。兩種類(lèi)型的穿梭車(chē)都可多車(chē)同軌道工作。環(huán)形穿梭車(chē)一般采用鋁合金軌道,成本比較高,效率高;直線(xiàn)往復(fù)式通常采用鋼軌作為軌道,成本較低,可滿(mǎn)足中型倉(cāng)庫(kù)使用要求。我國(guó)在穿梭車(chē)應(yīng)用方面走的是自主研發(fā)設(shè)計(jì)的道路。自主研發(fā)在實(shí)踐應(yīng)用中較成功的案例有昆明船舶公司在 2001 年研發(fā)設(shè)計(jì)的雙軌直線(xiàn)型穿梭車(chē),它的主要參數(shù):行走速度 (100~180)m/min,,加速度(0.3~0.5)m/2s ,輸送速度(12~15)m/min,行走定位精度±5mm [7]。接著在 2002 年設(shè)計(jì)出單軌環(huán)行穿梭車(chē),這種穿梭車(chē)是單工位單軌環(huán)形的鋁合金軌道,在一定程度上提高了效率。后來(lái)根據(jù)需要在 2003 年設(shè)計(jì)出軌道式直線(xiàn)型雙工位穿梭車(chē),這穿梭車(chē)是由車(chē)體、橫向輸送裝置、縱向輸送裝置、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)構(gòu)、車(chē)體行走機(jī)構(gòu)等組成,它的特點(diǎn)是有兩個(gè)工位可以同時(shí)來(lái)輸送,提高了輸送效率。為解決直線(xiàn)雙軌上輸送裝置存在的設(shè)備數(shù)量多、控制復(fù)雜、故障率高、投資大、使用成本高和效率低等技術(shù)難點(diǎn),太原剛玉物流工程有限公司在 2004 年自主研發(fā)設(shè)計(jì)出多功能穿梭車(chē),在原有直線(xiàn)型穿梭車(chē)的功能上,增加了貨物和托盤(pán)的外形檢測(cè)裝置,并且還增加了拆盤(pán)功能,設(shè)計(jì)出的拆盤(pán)裝置由舉升托板和舉升機(jī)構(gòu)構(gòu)組成[8]。leroenPloeg 等人 [15]設(shè)計(jì)出一種新型的四輪 AGV,并對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)仿真研究;Francesco Amato 等人 [16]對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)中堆躲機(jī)和穿梭車(chē)的使用進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì);Francesco Amato 和 Francesco Basile 等人 [17]在對(duì)堆躲機(jī)和穿梭車(chē)進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)上研究了倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的最優(yōu)控制;Shin-Ming Guo 和 Tsai-pei Liuli[18]對(duì)單穿梭車(chē)和雙穿梭車(chē)的自動(dòng)存取系統(tǒng)進(jìn)行了性能分析。意人利的歐德公司生產(chǎn)的穿梭車(chē) [19]是一種由鋰電池驅(qū)動(dòng)的半自動(dòng)設(shè)備,它允許將放置貨物的托盤(pán)存儲(chǔ)到駛?cè)胧截浖苤小⑵浞胖迷谙锏纼?nèi),它可以非常精確地對(duì)托盤(pán)進(jìn)行存儲(chǔ),重新理貨操作。德國(guó)的德馬泰克公司 [20]設(shè)計(jì)了一款多層穿梭車(chē)。這種多層穿梭車(chē)的存儲(chǔ)理念高度活,用于于對(duì)貨柜、吸塑盤(pán)和料箱的自動(dòng)化存儲(chǔ)。多層穿梭車(chē)可以增強(qiáng)商品揀選和生產(chǎn)訂單之間的聯(lián)系,以顯著提高物流系統(tǒng)的速率、生產(chǎn)量和準(zhǔn)確率。德馬泰克專(zhuān)注于簡(jiǎn)單的穿梭車(chē)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),提供標(biāo)準(zhǔn)的模塊化組件,使系統(tǒng)能夠靈活的升級(jí)-15-和更新,滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的需求。該多層穿梭車(chē)采用先進(jìn)的控制系統(tǒng),能與其他的存儲(chǔ)和搬運(yùn)設(shè)備相互配合使用。大多數(shù)穿梭車(chē)是根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和功能要求設(shè)計(jì)出的。本文研究的多功能穿梭車(chē)就是依據(jù)物流系統(tǒng)規(guī)劃方案、業(yè)務(wù)要求和穿梭車(chē)輸送能力(小車(chē)的載重量)等因素,在滿(mǎn)足倉(cāng)庫(kù)需要的前提下,設(shè)計(jì)出以托盤(pán)為輸送單元的多功能穿梭車(chē)作為倉(cāng)庫(kù)的輸送設(shè)備,應(yīng)用表明可以節(jié)約大量的成本和提高倉(cāng)庫(kù)的效率。穿梭車(chē)在某些應(yīng)用方面有很大的優(yōu)勢(shì),如可以十分方便地與其他物流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接入/輸出,如出/入庫(kù)站臺(tái)、各種緩沖站、輸送舉升機(jī)構(gòu)和機(jī)器人等,按照計(jì)劃進(jìn)行物料輸送。另外,穿梭車(chē)無(wú)需人員操作,因速度快、定位精度高而顯著降低了倉(cāng)庫(kù)管理人員的工作量,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,同時(shí)穿梭車(chē)的應(yīng)用大大提高企業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化和智能化,大幅度縮短生產(chǎn)周期使物流系統(tǒng)變得非常簡(jiǎn)捷。-16-2 總 體 方 案 設(shè) 計(jì)2.1 設(shè) 計(jì) 要 求2.1.1 內(nèi) 容 要 求本課題基于對(duì)立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中穿梭車(chē)的了解,從而完成立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)穿梭車(chē)蝸輪蝸桿舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì),具體內(nèi)容有穿梭車(chē)整體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),舉升單元機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并根據(jù)提出的技術(shù)參數(shù),給出穿梭車(chē)的整體設(shè)計(jì)方案。從而達(dá)到穿梭車(chē)的控制要求和技術(shù)參數(shù)。2.1.2 參 數(shù) 要 求穿梭車(chē)參數(shù)托盤(pán)(mm):1200*1000溫度范圍(°C)-10°C~+45°C; 0°C~-35°C(冷庫(kù))提升高度(mm) 45自由高度(車(chē)身高) (mm): 176小車(chē)長(zhǎng)度(含防撞塊) (mm): 1100小車(chē)寬度(含車(chē)輪導(dǎo)向) (mm): 950小車(chē)自重(kg): < 240kg額定負(fù)荷(kg): 1500kg空載速度(m/min):~45-60m/min滿(mǎn)載速度(m/min) :~35-50m/min有效工作時(shí)間(h): 8h(冷庫(kù) 6h)2.2 方 案 設(shè) 計(jì)穿梭車(chē)舉升機(jī)構(gòu)構(gòu)總體方案如下:-17-圖 2-1 穿梭車(chē)舉升機(jī)構(gòu)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖2.3 方 案 確 定 與 原 理 分 析其原理為:穿梭車(chē)內(nèi)部裝有舉升機(jī)構(gòu)構(gòu),當(dāng)穿梭車(chē)由運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行到貨物下方時(shí),直流電機(jī)帶動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn),蝸桿帶動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn),蝸輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)蝸輪軸旋轉(zhuǎn),二蝸輪軸端部連接有舉升螺母,通過(guò)螺旋傳動(dòng)把蝸輪軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),而舉升螺母通過(guò)螺栓固定于取物舉升平臺(tái),由此實(shí)現(xiàn)舉升取物平臺(tái)帶動(dòng)貨物升降取貨,把貨物舉起來(lái)后再降下隨后隨穿梭車(chē)移動(dòng)送到所需位置。-18-3 主 要 零 部 件 的 設(shè) 計(jì)3.1 舉 升 電 機(jī) 的 選 擇3.1.1 電 機(jī) 類(lèi) 型 介 紹電氣傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、電源裝置和電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)三部分組成。經(jīng)常使用的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型可以分為:常用的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型及各類(lèi)電動(dòng)機(jī)的比較如下:(1)籠型電動(dòng)機(jī):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐用、可靠、易維護(hù)、價(jià)格低、特性硬,但起動(dòng)和調(diào)速性能差,起動(dòng)時(shí)的功率因數(shù)低(0.25 左右) ,一般無(wú)調(diào)速要求的機(jī)械應(yīng)廣泛采用。在變頻電源供電的情況下可變頻調(diào)速。變極多速電動(dòng)機(jī),可分級(jí)調(diào)速,但體積大,價(jià)格較貴。(2)繞線(xiàn)型電動(dòng)機(jī):因有滑環(huán),結(jié)構(gòu)復(fù)雜,維修麻煩,價(jià)格比較貴。但由于它的起動(dòng)力矩大,起動(dòng)時(shí)的功率因數(shù)高,且可進(jìn)行小范圍的速度調(diào)節(jié),控制設(shè)備也簡(jiǎn)單,故適用于電網(wǎng)容量小,起動(dòng)次數(shù)多的機(jī)械,如起重機(jī)上的機(jī)械設(shè)備。此外,繞線(xiàn)型電動(dòng)機(jī)也用于需要軟化特性的機(jī)械,如帶飛輪的剪斷機(jī)等。繞線(xiàn)型電動(dòng)機(jī)的自然機(jī)械特性和表達(dá)式與籠型機(jī)相同。(3)同步電動(dòng)機(jī):恒轉(zhuǎn)速輸出,功率因數(shù)可調(diào),價(jià)格貴,一般只在不需要調(diào)速的高電壓、大容量的機(jī)械上采用,以改善并提高電網(wǎng)的功率因數(shù),如鼓風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)及水泵等設(shè)備。功率因數(shù)高,效率高,因此需要的變頻裝置的容量小。能有效的抑制電樞反應(yīng),承受沖-19-擊的能力強(qiáng)和運(yùn)行穩(wěn)定性高。由于轉(zhuǎn)子側(cè)為直流勵(lì)磁,有可能使定子和轉(zhuǎn)子間的氣隙做大,利于電機(jī)制造。此外,大功率異步機(jī)還必須面對(duì)轉(zhuǎn)子撓度、軸承精度而引起的定子和轉(zhuǎn)子間的相擦問(wèn)題,較小的氣隙對(duì)制造或維修都帶來(lái)較大困難。同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,具有較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和靜態(tài)精度。大容量同步機(jī)的定子重量和轉(zhuǎn)子重量比異步機(jī)輕。以同步機(jī)的定子重量和轉(zhuǎn)子重量為 100%,則異步機(jī)的定子重量和轉(zhuǎn)子重量則為 116%和 109%,因此,同步機(jī)外形尺寸小。但是,同步機(jī)多一套勵(lì)磁系統(tǒng),控制系統(tǒng)復(fù)雜,需增設(shè)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)環(huán)節(jié),結(jié)構(gòu)也比異步機(jī)復(fù)雜。(4)直流電動(dòng)機(jī): 他激電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能好、范圍寬,適用于各種負(fù)載特性的需要,但比交流電動(dòng)機(jī)的價(jià)格貴、維護(hù)復(fù)雜,且需要直流電源,因此,只在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的條件下方可使用。串激電動(dòng)機(jī)的的特點(diǎn)是起動(dòng)力矩大、過(guò)載能力強(qiáng)、特性軟,適用于牽引機(jī)械上。復(fù)激電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力均比并勵(lì)電動(dòng)機(jī)大,但調(diào)速范圍小。接成積復(fù)激時(shí),適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,負(fù)載具有強(qiáng)烈變化的設(shè)備。因此,電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型選擇,應(yīng)符合下列規(guī)定(GB50055-93 第 2.2.2 條):(1)機(jī)械對(duì)起動(dòng)、調(diào)速及制動(dòng)無(wú)特殊要求時(shí),應(yīng)采用籠型電動(dòng)機(jī),但功率較大且連續(xù)工作的機(jī)械,當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)上合理時(shí),宜采用同步電動(dòng)機(jī);(2)符合下列情況之一時(shí),宜采用繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī):重載起動(dòng)的機(jī)械,選用籠型電動(dòng)機(jī)不能滿(mǎn)足起動(dòng)要求或加大功率不合理時(shí);調(diào)速范圍不大的機(jī)械,且低速運(yùn)行時(shí)間較短時(shí)。(3)機(jī)械對(duì)起動(dòng)、調(diào)速及制動(dòng)有特殊要求時(shí),電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型及其調(diào)速方式應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。在交流電動(dòng)機(jī)不能滿(mǎn)足機(jī)械要求的特性時(shí),宜采用直流電動(dòng)機(jī)。交流電源消失后必須工作的應(yīng)急機(jī)組,亦可采用直流電動(dòng)機(jī)。變負(fù)載運(yùn)行的風(fēng)機(jī)和泵類(lèi)機(jī)械,當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)上合理時(shí),應(yīng)采用調(diào)速裝置,并應(yīng)選用相應(yīng)類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)。-20-3.1.2 選 擇 電 動(dòng) 機(jī) 類(lèi) 型電動(dòng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)部件。因?yàn)榇┧筌?chē)采用蓄電池供電,因此選用直流電機(jī)。直流電動(dòng)機(jī): 他激電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能好、范圍寬,適用于各種負(fù)載特性的需要,但比交流電動(dòng)機(jī)的價(jià)格貴、維護(hù)復(fù)雜,且需要直流電源,因此,只在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的條件下方可使用。串激電動(dòng)機(jī)的的特點(diǎn)是起動(dòng)力矩大、過(guò)載能力強(qiáng)、特性軟,適用于牽引機(jī)械上。復(fù)激電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力均比并勵(lì)電動(dòng)機(jī)大,但調(diào)速范圍小。接成積復(fù)激時(shí),適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,負(fù)載具有強(qiáng)烈變化的設(shè)備。3.1.3 電 動(dòng) 機(jī) 功 率 的 選 擇標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由額定功率表示。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求,則不能保證工作機(jī)的正常工作,或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載、發(fā)熱大而過(guò)早損壞;容量過(guò)大,則增加成本,并且由于效率和功率因數(shù)低而造成電能浪費(fèi)。(1)舉升軸的功率 為:?P)(41.9503kWTnP????取舉升軸扭矩為 T=300N.m,轉(zhuǎn)速 n=45r/min(2)電動(dòng)機(jī)的輸出功率 為0P)(0kp???——電動(dòng)機(jī)至舉升軸軸的傳動(dòng)裝置總效率。?聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 ,蝸桿傳動(dòng)效率 ,滾子軸承傳動(dòng)效率9.01??8.0298.03?則從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)傳送鏈的總效率為: 74.098.09.32321 ????-21-(3)電動(dòng)機(jī)所需功率為: kWPw91.74.00???查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐與創(chuàng)新》表 19-1 選取電動(dòng)機(jī)額定功率為 2.2kw。3.1.4 電 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 的 選 擇舉升軸轉(zhuǎn)速: min/45r?蝸輪蝸桿傳動(dòng)比為: 0~8蝸所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的推薦值為: in/1360rinw?符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為 750、1000、1500r/min。綜合考慮傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟(jì)性,選用同步轉(zhuǎn)速 1000r/min 的電機(jī)。型號(hào)為 Y112M-6,滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速 ,功率 2.2 。min/940rnm?kw3.2 傳 動(dòng) 參 數(shù) 計(jì) 算3.2.1 傳 動(dòng) 比 的 計(jì) 算傳動(dòng)比為:5.20in/89.2045 ??iriwm 比, 取 渦 輪 蝸 桿 常 用 傳 動(dòng)3.2.2 各 軸 的 轉(zhuǎn) 速1 軸 i/9rnm?2 軸 ;min/85.4.2012iw3 軸 ;i/3rn?3.2.3 各 軸 的 輸 入 功 率1 軸 ;kwPm178.29.011????2 軸 ;.322?3 軸 ;k6..13?-22-3.2.4 各 軸 的 輸 入 轉(zhuǎn) 矩1 軸 ;mNnPT????13.294078.590112 軸 ;?.56.223 軸 ;NnPT ????7.348.195033將各軸動(dòng)力參數(shù)整理如下表:軸名 功率 kw/轉(zhuǎn)矩 mT?/轉(zhuǎn)速 in)/(?r傳動(dòng)比電機(jī)軸 2.2 22.35 9401 軸 2.178 22.13 940 12 軸 1.71 356.17 45.85 20.53 軸 1.66 345.76 45.85 13.3 蝸 輪 蝸 桿 設(shè) 計(jì)3.3.1 選 擇 蝸 輪 蝸 桿 的 傳 動(dòng) 類(lèi) 型傳- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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