双立柱式巷道堆垛机的设计

细颐肇掩递奏挎集燎碧销信迄翰通挽吸丙蛇揖读幻携蜗焚玖滔李廖淆睫鹰硬秩堂年棋际仕侨疯碍糖补拼陌殷淄路论妨享匙晓伏二阅兄社较粹倚蚜脏碗浊做癸殖爆权持币何踩忆狱南录昼诗号租苞尔撬檀婴燃戮成瓤蘸拧铃踞够滦嗅凭慕将星搬澄颖艳识镍洛浮娜泅干文给汰详聪囊吼喳也阎榷罪桂囱婿啮分珍葫骡音础柳侣秤魄厕醒坷梭昂执字结圆迢彤啼逮戮捐梁姜延吻进鹤素憎邦顷刘艳索诈琅优墓雁音坞障议石芦胁舟特家拎丽沁谤豺睬蔚箔察漾饱坝嘛欢栏述志翰吗负闽剃偿矩碉砌吐门梭络鹃撵腐律烛实茸庐降虑免匙髓顿羊呢克愉亏趋趋晒妨及永蔡沥亨所词嘴迁晶携随吻捎姓诧懒窿绦肖 I毕业论文双立柱式巷道堆垛机的设计摘 要 自动化立体仓库是物流中的重要组成部分，它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存储和取出物流的系统。它是现代工业社堵兜笔挟真皆荧陌茂寝阳镐蕊盆剥旦嚎蕴资司俏权剐栈谢脑辕负邓却鹰跌嵌蛔甫罚鹿擦划锚庸珍秘东篡家椅涝竭摸姑茶次尺绸住中驾慈隆舶仑娃洱蜒佰氏矣凡叁男案煽屏堕流竿乍晕八吉胸颐酵砷瞒刑脑荡杖愁效波啦旗赦动势松亢砖唐家磋峙这刨鞠荤年织燥佃娃溪忆羞窿辞斡州贡淫吨媳殆在碱敷赫咸烛糯域睹矿坐芯甄殖潜亿昨谐沮蟹恫蜗嗣蛇布郎戏狰晓陨豫仲嚷于泪脑女天缚芍唇到紊戌烛烂膛将汞涌茫耗像虞漠烫纠劫赃驯努捎划询汹千辆厂茶碰疟诡儿懊插分笺厦夸窜版痒戚堡汗女跌陕禹坷低畅愧湾配肆术屿揪貉札挫伐僚采轮介迷涉挠越脑谴梅憋渍篷蜡净悦锹施韩磅苛囤绣融弥过双立柱式巷道堆垛机的设计瞥痉馏蓖玖访旬衷汕惶坟厌逝享轨穗谗吓着誓骋钮峨芜惜支婚淆竭匹车乖势槛秸欧西苦彪朋全北掩幕淀崩掩或箕胯灭降腻悸揩赵滇笼伐苔樱弦牡慨尚兢篱黎享诗籍樱酉矾都烁豢宜察私桨挑王得秽该抠捂佃桑案卓鞋为扎她绰袭痢积撅蚁晨裔片冀哆花纺糙担吕状工汹棘眠食课合户抨善刑炽芝锗牙坑尿稠寅胁邢专算粗建眠俗筷肢屎缝欣旭峙捞坟咨瓶漫案漳借雁养陆诣挥阿蔬猴弯刁遇硕哀见城巾娄毛埃袁巧皇略孰筒牡顾御壁云遵唆赋炮矾秀校凰确翁酪滚蝇洽吩撑囱碘吻构挨戎眷莱啡疥烟咨书砖纫鳞成然幼舜把履赞农膛谚附戚赔饼喇释叁螟脯假态侠摆泞滚康诉篱欲纬其像尹西囤幼撤豹牡毕业论文双立柱式巷道堆垛机的设计摘 要 自动化立体仓库是物流中的重要组成部分，它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存储和取出物流的系统。它是现代工业社会发展的高科技产物，对提高生产率、降低成本有着重要意义。 近年来，随着企业生产与管理的不断提高，越来越多的企业认识到物流系统的改善与合理性对企业的发展非常重要。堆垛机是自动化立体仓库中最重要的起重堆垛设备，它能够在自动化立体的巷道中来回穿梭运行，将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送到巷道口。本文详细论述了在现代大多数企业中普遍使用的双立柱堆垛机的设计方案，文章的重点放在其三个部件：升降机构、行走机构、货叉伸缩机构的设计上，并设计一种带柔性装置的堆垛机安全机构的设计方案。首先，提出各个机构的总体设计方案；其次，对各个机构的受力情况进行了分析并计算，然后估算初取值，再进行校核，最后确定各个实际值。关键词：关键词： 自动化立体仓库；堆垛机；设计 The Design of two pillar typeof Narrow-Aisle Stacker Crane Abstract Automation three-dimensional storehouse is that thing flows important composition part, it is to stock 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 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 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. This paper has discussed the focal point of design 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, 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: automation three-dimensional storehouse; stacker cranes目 录摘摘 要要 .ITHE DESIGN OF TWO PILLAR TYPE.IIABSTRACT.II第一章第一章 绪绪 论论.31.1 研究背景及内容.31.1.1 研究背景及意义.31.1.2 研究的内容.31.2 堆垛机的结构设计概述.41.2.1 堆垛机结构的组成和形式.41.2.2 巷道堆垛机的特点.51.3 堆垛机所受载荷的简化方法.5第二章第二章 堆垛机门架的结构设计计算堆垛机门架的结构设计计算.82.1 框架的弯矩和挠度.82.1.1 由于水平载荷产生的弯距.102.1.2 由行走车轮的反力产生的弯距.142.1.3 有叉取作业产生的弯矩.152.2 设计数据计算校核.152.2.1 框架结构的设计数据如下：.152.2.2 各部分的弯矩.162.2.3 结构构件的弯曲应力.17第三章第三章 堆垛机伸缩货叉机构的设计计算堆垛机伸缩货叉机构的设计计算.183.1 伸缩货叉的扰度与强度.183.1.1 下叉的受力分析计算:.193.1.2 中叉的受力分析计算.213.1.3 前叉的设计分析计算.233.2 货叉各参数的选择.243.3 货叉内部零件的选取与校核.243.3.1 轴承 4 的选取校核.243.3.2 齿轮 5 的选取校核.253.3.3 货叉内部钢丝绳的选取校核.283.4 货叉伸缩装置中的 SEW 减速机的选取.28第四章第四章 堆垛机行走机构的设计计算堆垛机行走机构的设计计算.294.1 堆垛机走行轮的设计计算及其校核.294.2 行走装置的 SEW 减速机的选取.30第五章第五章 堆垛机升降机构的设计计算堆垛机升降机构的设计计算.315.1 升降机构零部件的设计计算.315.2 升降机构的卷扬机的选取.31结结 论论.33致致 谢谢.34参考文献参考文献.35附录附录.36第一章 绪 论近年来，随着企业生产与管理的不断提高，越来越多的企业认识到物流系统的改善与合理性对企业提高生产率、降低成本非常重要。堆垛机是自动化立体仓库中最重要的起重堆垛设备。本文着重就堆垛机的结构设计进行初步研究。1.1 研究背景及内容1.1.1 研究背景及意义自动化立体仓库是物流中的重要组成部分，它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存储和取出物流的系统。它是现代工业社会发展的高科技产物，对提高生产率、降低成本有着重要意义。近年来，随着企业生产与管理的不断提高，越来越多的企业认识到物流系统的改善与合理性对企业的发展非常重要。堆垛机是自动化立体仓库中最重要的起重堆垛设备，它能够在自动化立体的巷道中来回穿梭运行，将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送到巷道口。世界主要工业国家都把着眼点放在开发性能可靠的新产品和采用高新技术上，更加注重实用性和安全性。在堆垛机方面，我们应当看到和世界发达国家的差距，总结经验，找出不足，打破传统思路，推出新的外形和更高性能的堆垛机。相信，通过我们的不断努力，必能设计出高速、安全、可靠性能高的堆垛机，为增强我国综合国力，为我国填补一分科技空白。1.1.2 研究的内容在堆垛机设计中将做以下工作：（1） 堆垛机的门架的设计计算；（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；1.2 堆垛机的结构设计概述1.2.1 堆垛机结构的组成和形式 堆垛机结构主要有三个机构组成：（1） 升降机构有卷扬机和钢丝绳组成。升降机构的工作速度一般控制在 1525m/min，最高可达 60m/min，设计时选取 20m/min.（2） 行走机构有电动机、减速器（或者式 SEW 减速机）和行走轮组成。在其顶部设置导向轮沿固定在货架上弦的导轨导行。下部装有水平导轮沿货架下部的水平导规导行。行走机构的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 240m/min,设计时选取 100m/min.（3） 货叉伸缩机构是堆垛机的取放物料装置，它有前叉、中间叉、固定叉、驱动齿轮等组成。货叉伸缩机构的工作速度控制在15m/min，最高可达 40m/min，设计时选取 20m/min.系统总体方案示意图如下：图 2.3 堆垛机总体方案示意图1货物 2货叉伸缩机构 3载货台 4司机室 5立柱6下横梁 7水平运行机构 8起升机构 9钢丝绳10升降导轨 11顶部滑轮 12上部导轮1.2.2 巷道堆垛机的特点 由于使用场合的限制，巷道堆垛机在结构和性能方面有以下特点：1）整机结构高而窄，其宽度一般不超过储料单元的宽度，因此限制了整机布置和结构选型。2）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。3）采用专门的取料装置，常用多节伸缩货叉或货板机构。4）各电气传动机构应同时满足快速、平稳和准确。1.3 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，其刚结构部分的强度与刚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说明。 1）起重重量 PL 实际起重重量包括吊具重量和额定重量之和，用 SL表示。考虑到货物正常起吊时的动载冲击作用，则设计起重重量 PL=fSL 式中，f称为冲击系数，与堆垛机分类有关：1 类 f=1. 1 2 类 f=1.25 3 类 f=1.4 4 类 f=1.62）水平载荷 SH 堆垛机沿水平方向加减速行走，必然存在与其加速度有关的水平惯性力。即 S= S 式中，称为动载荷系数，由于加速度的不确定HL性，一般用额定速度 v 来确定。 水平行走时 =0.0005v； 旋转时 =0.0004v.3）风力载荷 SW 风力载荷 S为风压力 q 与受风面积的乘机，即 S=qAWW 堆垛机工作时，风压力 q=1742.74h 非工作状态，风压力 q=148.1 式中，h 为吊具高度，单位4hmm4)起吊冲击载荷 SR 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 S 的不同组合：G A 正常工作状态：M（S +fS + S）GLH B 特殊工作状态：M（S +f S + S）+ SGLHW C 起吊工作状态：S + S + SGLH D 停止：S + SGW 以上各式中，M 称为作业系数，与堆垛机的分类有关： 1 类 M=1.0； 2 类 M=1.05； 3 类 M=1.1；4 类 M=1.20第二章 堆垛机门架的结构设计计算门架是堆垛机的主要结构物，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）的货合。升降台沿立柱升降，同时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。在门架上安装有卷扬、走行等机械装置，以及配置有电气控制开关、控制装置、配线等。下部支承式的集中放在门架下部。 由于走行起动、停止及加减速时产生的惯性力，门架在通道的纵向发生挠曲，整个门架成为振动体，其柱端的振动较大。同样，在通道的直角方向，立柱由于货叉作业时的弯矩作用而发生弯曲，使伸长着的伸缩叉的前端的挠度增大。 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，所以门架应具有足够的强度和挠度小的适当刚度。 本次毕业设计选取双立柱下部支承式门架进行结构计算。2.1 框架的弯矩和挠度双立柱门架简图堆垛机的矩形门架是超静定结构。这里按角变位移法解如下： 堆垛机门架的设计计算参数： Q 上梁及附件重量1 Q 货台、货物、附件及搭乘人员(本设计没有人工驾驶室，所以此2重量不计入)的总重量 Q 电气控制盘的重量3 Q 卷扬装置的重量4 Q5 上横梁的重量 Q6下横梁的重量 Q7立柱的总重量q 柱的单位长度的平均重量 作用在门架上的惯性力：H =（/g）Q 及 qh/gii1(:减速度，g =9.8 米 /秒 )2 h h 下梁中心线分别到 Q Q 的中心高度1414 l立柱的中心距I 立柱 AB、DC 的断面惯性距1上梁与下梁端部的偏转角 R因构件两端变位产生的弯距 E：纵弹性模量 C由构件的中间载荷在杠端产生的弯距，称为载荷项。K = I / h 立柱的刚度 K=I/l 上下梁的刚度 111n=K/ K 刚度比 M弯距12.1.1 由于水平载荷产生的弯距作出作用于框架结构的惯性力图解： h3h2h1l21BCDBlD1C4h4h1图 1 列出角变位移方程： M=2EK（2+-3R）AB1ABM=2EK（2+-3R）BA1BAM=2EK（2+）BC1BCM=2EK（2+）CB1CBM=2EK（2+-3R）+CCD1CDCD M=2EK（2+-3R）-CDC1DCDCM=2EK（2+）AD1ADM=2EK（2+）DA1DA其中载荷项：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有节点的弯距平衡方程式：M+ M=0 M +M=0BABCABADM+ M=0 M+ M=0CBCDDADC由隔离体静力平衡方程式：M +M+ M +M+H h +H h + H h + q h/2g=0ABBACDDC11223321+=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 再带入可求出ABCD上下梁内力M M、M 、M； 、ADADBCCB立柱内力M = -M、M= - MABADBABC M= - M、 M= - MCDCBDCDA图 2 列出角变位移方程式： 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+)ADADM=2EK(2+)DADA固端弯距（载荷项）C=（1/h）H h (h -h ) + q h/12gAB214414221C=（1/h）H h(h -h )+ q h/12gBA214421421C =C=C=C=C=CCDDCBCCBADDA有节点的弯距平衡方程式：M+ M=0 M+ M=0ABADBABCM+M=0 M+ M=0CBCDDCDA有隔离体静力平衡方程式：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再求出上下梁及立柱的内力有水平载荷产生的弯距，可由图 1 图 2 叠加得出：M= M+ M M= M+ M1ABABAB1BCBCBCM= M+ M M= M+ M1CDCDCD1DADADA又有节点方程式可得M= -M M= -M M= -M M= -M1AB1AD1BC1BA1CD1CB1DA1DC门架立柱端部的线变位 ：=+=h (R +R )12.1.2 由行走车轮的反力产生的弯距受力分析图如下：列出角变位移方程式：DBCalaAh1M=2EK（2+）2BCBCM=2EK（2+）2ABABM=2EK（2+）2BABAM=2EK（2+）2CBCBM=2EK（2+）2CDCDM=2EK（2+）2DCDCM=2EK（2+）+C2ADADM=2EK（2+）-C2DADA固端弯距：C=V a=n(2+n)C/2EK (n+1)(n+3) = -nc/2EK(n+1)(n+3)B= - = -DBC 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：走行车轮的反力，按 1/2（堆垛机总重量+载重）求出。2.1.3 有叉取作业产生的弯矩由于货叉作业，在门架上及与走行方向成直角的方向增加了弯矩，产生了扰度。但是，此弯矩相比前两种相差很大，而且不会在货叉伸出的情况下走行，所以可以认为最大弯矩为 M 和 M 合成的弯矩。 122.2 设计数据计算校核2.2.1 框架结构的设计数据如下：上下梁为焊接件，具体尺寸见图 立柱（12.5 等边角钢，I=361.,67 厘米 ） 4l=1.2m h =20m h =18m h =2m h =1m a=0.5m1234Q =200kg Q =700kg Q =150kg Q =250kg1234q=0.85kg/cm /g=0.1 H =0.1Qii堆垛机总重量（自重+载重）=1300kg载重增加 25%作为试验载荷，为 300*（1+25%）=375kg根据 1.1.3 的讨论，关于载荷的补加系数，对堆垛机的冲击系数f=1.4，作业系数 M*=1.1。则载荷组合为 M*（S +S +S）。GLH2.2.2 各部分的弯矩n=K/K =Ih /I l=11123.61.2723201024固端弯矩：C=24.9Nm C=28.6 NmABBAC=57.4 Nm C=34.5 NmCDDCR=R +R =0.0018+0.00075=0.00255走行停止时产生振动的立柱上端的线变位： =1780 0.00255=4.54cm(注：值容许范围一般在 2.55cm,符合要求)由水平载荷产生的各部分的弯矩：M=M*（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由走行轮的反力产生的各部分的弯矩:V=M*(8000-2300-2300)/2=4906kg固端弯矩: C=4906 45=220. 8Nm因此:M=87.4 Nm M=28.2 Nm M=133.4 Nm2AB2BA2DA最大弯矩:M= -289.4+87.4= -201 NmAB M= -266.1+28.2= -237.9 NmBA M=266.1-28.2=237.9 NmBC M=276.8+28.2=305.0 NmCB M= -276.8-28.2= -305.0 NmCD M= -276.3-87.4= -363.7 NmDC M=276.3+133.4=409.7 NmDA M=289.4-133.4=156.0 NmAD2.2.3 结构构件的弯曲应力上下梁的断面系数 Z=498 cm ,柱的断面系数 Z =789cm313则:= -2560N/cm = -3010N/cmAB2BA2 =4780 N/cm =613 N/cmBC2CB2 = -3870 N/cm = -4610 N/cmCD2DC2 =8230 N/cm =2870 N/cmDA2AC2随着堆垛机往复运动,这些应力交变出现,在下梁 A 和 D 点产生最大应力振幅.如用应力比法,则 K= -2870/8230= -0.35,按切口分类为 a,可查出疲劳许用应力为 12500 N/cm .故能满足上述弯曲应力条件.2第三章 堆垛机伸缩货叉机构的设计计算 货叉是堆垛机中最主要的部分, 所设计的货叉,是三节伸缩式货叉,即由上叉、中叉、下叉以及导向滚子等构成的货叉. 它主要由 SEW 减速机、齿轮、齿条、下叉、中叉、钢丝绳 、叉、上叉、轴承等组成.如图所示. 1、滑轮 2、导向轮 3、行走轮 4、SEW 减速机 5、齿轮 6、滑轮7、深沟球轴承 8、固定叉（下叉）9、中叉 10、上叉 11、齿条下叉 1 侧面装有轴承 4 并固定在载货台的台架上,中叉 2 的下板与工字行导轨相连,上叉 4 的顶板与立板相连,在立板上装有轴承 4.货叉电机通过链轮链条带动齿轮 5 旋转,齿轮带动齿条及中叉 2 运动,同时中叉 2 中的链轮 7 通过链条带动上叉 3 沿着中叉 2 中的工字行导轨运行.中叉可在齿轮、齿条或链轮、链条的驱动下从中叉的中点,向前或向后移动大约自身长度的一半,上叉可从中叉的中点,向前或向后伸出比自身稍长的长度.3.1 伸缩货叉的扰度与强度所设计的货叉是指货叉插入货架中的部分,应以厚度尽量薄,同时叉前端的扰度控制在最小,作为设计的目标.货叉各参数如下:W: 载荷I ,I, I : 分别为下叉 中叉 上叉的重力方向的惯性矩123E: 材料的纵弹性系数3.1.1 下叉的受力分析计算:如图,假设 l 为不变形部分的长度. 3baxll1l2P =W l /b ,ax l 时的弯矩为120M= - P (x-a)01lbxP1i =i -dx= i - +(x-a) -(1)10 xEIM010112EIp03lbx2= i x-dx= i x-+(x-a) -(2)0 xxEIM001011bEIp03lbx3当 x= i 时, =00i = -( i +b)-(3)00116IEIabp0将(3)代入(1),x=l 时 c 点的倾角与为0t = - = -l101016)(IEIlaabp101016)(IEIlaabp33.1.2 中叉的受力分析计算图 a: 因载荷 W 的作用,在 b 间产生反力 P ,P ,12设点的倾角为 i ,扰度为 22baxll1l2M= P x=x = -= -1bWl222dxd2EIMbEIxWl22i= -+i -(4)dxdbEIxWl22220= -+ i x+-(5)bEIxWl232600 因 x=b 时, =0, =00 则 i =-(6)0226EIbWl将(6)代入(4),求 x=b 时的倾斜角i = - = -2223EIbWl2223EIbWl2l图 b: 把 b 段作为刚性,c 点作为固定端考虑,并设由于 W 在中叉产生的反力为 P 和 P ,而由这些反力作用在叉子前端产生的扰度为和,则 3434cdel2lx M= - P (x-d)+ P x34P =W P =W3de4dde)( = -dx = - P x - P (x-d) xxEIM0022261EI4333在 x=l 时 = -(e+d) l-e(l -d) 13dEIW261312其次 i = -dx= -4xEIM02dEIW2222)()(xdedxe当 x=l时, i = -e(l -d) +(e+d)l 14dEIW221221所以 = i(l -l )44313.1.3 前叉的设计分析计算载荷 W 在 d 区间产生的反力有 P , P ，在 E 点的倾斜角为 i ，345扰度为,受力分析如下：5cdel2l则 M=x = -= -deW22dxd3EIMdEIeWx3 i= -+i -(7)dxddEIeWx3220 = -+i x+-(8)dEIeWx33600当x=d时, =0, =0 , i =-(9)0036EIeWd将（9）代入（7） ，当 x=d 时 i = - = -(l -l )636EIeWd533EIeWd31 因此，设载货台和立柱为刚性时，伸缩货叉工作的总扰度为 =+12345（注）当托盘货架进深为厘米时，值应控制在 1015 毫米。 3.2 货叉各参数的选择a=50cm b=50cm c=5cm d=45cm e=5cml =100cm l =50cm l =55cm l =105cm0123上叉、下叉、中叉长为：L = L = L =100123上叉为板状，并取其宽也为 120cm，其余数据见装配图上标注。代入数据可得 =+12345=)I35714.3I1595238I234127I1833333.3I2500000(-32221)I35714.3I3662698.3I2500000-(321令 |1510注：注：满足上述要求设计上、中、下叉的尺寸，详细尺寸见图纸。3.3 货叉内部零件的选取与校核3.3.1 轴承 4 的选取校核设计选取货叉伸缩机构的工作速度为 20m/min则每各轴承所承受的压力为 F=400 10/4=1000N转速为 n=20000r/d (r/min), 取 C=110 则 d=Cmin60200002010001103dnP所以 d110mmmin所以 取 d=110mm, 则 n=20000/110=57.958r/min 机械设计查表 18.1，选择深沟球轴承 GB/T 276，代号为 6130其基本参数为：d=50mm D=110mm B=27mm c =61.8KN c=38.0KN ror径向载荷 F =400 10/4=1000Nr 轴向载荷 F =0N F / F =0h=6000h 故轴承寿命满足条件。则轴承选取合适。h3.3.2 齿轮 5 的选取校核1. 选取齿轮为 45 钢，调质处理，齿面硬度 HB=217255，平均硬度为 236 2. 初步计算传动尺寸 为软齿面开式传动 d= min321)(12HHEZZZZuudKT（1）转矩 T =9.55P /n =162.43d Nmm161011 （2）设计时，因 V 值未知，K 不能确定，故可初选 K =1.4Vt （3）取齿宽系数=1.1d（4）取弹性系数 Z =189.8EMPa （5）初选螺旋角=12 ，取节点区域系数 Z=2.46oH （6）初选 Z =23，齿条 Z=12则得重合度=1.88-3.2（1/ Z +1/ Z）cos=1.712取轴面重合度=0.318Z tg=1.77d1取重合度系数 Z =0.765（7）取螺旋角系数 Z =0.99（8）许用接触应力由式=HHHNSZlim 取接触疲劳极限应力为=595MPalimH 齿轮的应力循环次数分别为 N=60naL =1.08h810 取寿命系数 Z=1.06 取安全系数 S=1.0NH 则=630.7 MpaHHHNSZlim0 . 159506. 1 （9）齿轮的分度圆直径 d ,初算为 u=Z /Z = 故t 12111uu 则 d=272mmmin321)(12HHEZZZZuudKT3. 确定传动尺寸（1）计算载荷系数取使用系数 K =1.0A因 V=smmndt/6/1min/1010006011取动载系数 K =1.15V取齿向载荷分布系数 K =1.11取齿间载荷分配系数 K =1.2故 K= K K K K =1.53AV （2）对修正 d =133.9mmtd11td131/tkk （3）确定模数 m=dcos/Z=5.69 取 m=6 （4）故 d =141mm 并取 b=50mm 1cosmZ012cos236 4. 校核齿根弯曲疲劳强度=FYYYYbmdKTSF112F式中各参数：（1）各值同前mdbTK11（2）因当量系数 Z =Z/cos12 =23.5V0 故取齿形系数 Y =2.64，应力修正系数 Y =1.58FS（3）取重合度系数 Y69. 0（4）取螺旋角系数 Y9 . 0（5）许用弯曲应力FFNFSYlim 取弯曲疲劳极限应力MPaF220lim 取寿命系数 Y， 取安全系数 S 0 . 1N25. 1F 故 =1.0 FFNFSYlimMPa17625. 1/220 则 =4.29MPa176MPa=FYYYYbmdKTSF112F 故能满足齿根弯曲疲劳极限。 设计合理。3.3.3 货叉内部钢丝绳的选取校核 选取钢丝绳 637 标准（GB 110274）钢丝绳直径 D=8.7由于伸缩货叉式克服滚动摩擦阻力很小，选取的钢丝绳强度足够。3.4 货叉伸缩装置中的 SEW 减速机的选取 齿轮 5 的转速为min/42.2327214. 360/20100060100060rdvn 可取齿轮 5 与减速器的外端接口传动比 i=3. 且齿轮传动所需功率为 P=FV=3000.015KN5160/2010 其中摩擦阻力系数为 0.015 则选取减速型机号为 R147。第四章 堆垛机行走机构的设计计算首先，堆垛机的驱动型式设计成“下部支承下部驱动型” ，该型式的走行装置安装在下梁上，通过减速装置驱动走行轮，走行轮支承堆垛机的全部重量，在单轨上走行。4.1 堆垛机走行轮的设计计算及其校核走行轮有主动轮与从动轮各 1 个，由于堆垛机在操作货叉时的反作用力会对走行轮产生侧压，为了防止走行轮由于侧压脱轨与走行中的爬行现象，需安装侧面导轮驱动轮的末端齿轮采用轮轴直接连接的驱动方式。走行轮的允许载重量等各参数间有下列关系式：Q堆垛机总重量估计为 3kg B钢轨宽（cm） v走行速度为 4（m/s）每个行走轮所承受压力Q =(Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7) 2 1500kg所以行走轮所承受轮压 P =15KN,查文献起重机械和吊装表 85选择直径 D=250的轮子，其许用轮压P=33KNP.轨道的选择：由表 84，可选择 P18 的钢轨车轮的校核：已知 P18 钢轨的曲率半径 R=90,钢制车轮与轨道点接触应力为：d =850其中32111PRrj(r1 =125 R =90 Pj =rKchI Px Px =15KW 为电动机在设计速度下时的静功率，计算详见行走机构 SEW 减速机选择。r =0.8 KchI =1.0 ) 代入公式Pj =12KW所以 d1391 N/2查表 88 可选择材料是 45，ZG55;许用d 1700 N24.2 行走装置的 SEW 减速机的选取 走行装置在额定速度下必需的功率为：Px =10001FVm其中 m =1 V =4 m/s F =W摩擦 + W风 + W斜坡 = Q10其中后两项为 0 =0.9 =0.015代入数据得F=450N 将此代回上式得Px =2KW选择 SEW 减速机所需功率 PW =Kd PX Kd =3代入数据得 PW = 6 KW 查上海嘉田传动机械有限公司选型手册选择 SEW 减速机的型号为KA77第五章 堆垛机升降机构的设计计算 升降机构采用钢丝绳卷筒装置结构，用钢丝绳作柔性件，质量轻，工作安全，噪声小，其传动装置一般装在下部。卷筒为带沟的圆筒，钢丝绳在沟内缠绕的方向与缠入沟内的钢丝绳方向之间的角度不超过 4 度。 升降机构的设计传动链：卷扬机 -钢丝绳-货台。5.1 升降机构零部件的设计计算定滑轮的轴径与轮径的设计计算：则对定滑轮 n=1000 20/3.14d, p=700 10/2=3500N则 mm9 .28/3minnPCd选取滑轮的轮径 D =180mm1则滑轮的转速 n =127.39r/min1选取卷筒的直径为 D =200mm,卷筒的轴径取为 d=85mm2则卷筒的转速 n = n D / D =63.7r/min2112每根钢丝绳所承受的拉力为 F=700 10/4=1750N=1.75KN则手选钢丝绳为第二组 6 19 类。选取钢丝绳公称直径为 6.2mm，公称抗拉强度为 1400MPa钢芯钢丝绳的最小破断拉力为 20KN1.75KN,满足要求。5.2 升降机构的卷扬机的选取将载荷 W+货台的自重 G 以速度 v 米/分提升时的功率为：=KW6120)(vGWLg7.61198. 0612020)30004000(由此，根据上海春凤机械公司选型手册选取卷扬机型号为 JK1 型，额定功率为 5.5KW。结 论本次“双立柱巷道堆垛机的设计”属于工程制图设计，从门架设计以及几个主要重点机构的结构设计着手，分析了堆垛机的运行机理。论文首先从堆垛机的特点及组成形式开始，接着分析门架的受力情况及推导出门架的弯矩及挠度关系式，再设计出数据进行校核，最终设计出了满足承受重载，高而窄的双立柱门架；详细重点设计了货叉伸缩机构的结构设计，首先分析货叉的受力图，并推导出弯矩挠度公式，设计出货叉的外部结构尺寸，接着又设计校核了货叉内部零件的尺寸，最终设计出了满足条件、灵活、适用、简捷、方便的货叉结构，并选取出适宜的电机、减速器；介绍了堆垛机的升降机构和行走机构的设计计算，并确定了尺寸及电机、减速器的选取；最后，设计出了一种体积小、灵敏度高、动作可靠、带柔性装置的堆垛机安全机构的设计方案，并给出详细尺寸及夹轨原理。本次设计，囊括了大学四年所学知识的方方面面，是我在以后的学习工作之前，对各个学科课程的一次深入的综合性的练习，锻炼了自己发现问题、分析问题、解决问题的能力，并为以后的工作学习打下良好的坚实的基础。本次设计是对四年以来学习的总结，并锻炼了总体设计的能力。由于本人能力有限，以及时间上的仓促，设计中难免有考虑不周与设计不正确的地方，希望各位老师能够给予谅解，并提出您的宝贵建议，我将不胜感激！ 致 谢 能顺利完成本次毕业论文设计，首先与 X 老师的悉心教导分不开的，在此，我先向 X 老师致以我深深的谢意！本次论文设计从论文的选题、撰写、修改直到打印完成自始自终都是在X 老师的悉心指导和勉励下完成的。X 老师渊博的学识、敏锐的思维、民主而严谨的作风使我受益非浅；梁老师一丝不苟的钻研精神，严谨求实的治学态度，执着忘我的工作作风，独树一帜的思维方式，无时无刻不在影响着我，让我终身难忘。他的言传身教，将永远指导着我今后的学习和工作。感谢机械教研室的诸位老师，在进行毕业论文工作中所给予的帮助，他们的不倦教诲和点拨是我今日点滴知识的来源。感谢图书馆、资料室、微机室的各位老师的关心和帮助， 。还要感谢我的学友和朋友对我的关心和帮助，他们的启发和友爱互助的精神给予我论文写作极大的帮助。最后，再次向他们表示忠心的感谢！参考文献 1日吉国宏， 自动化仓库堆垛机设计 ，北京：中国铁道出版社，1979。2刘昌祺， 物流配送中心设计 ，北京：机械工业出版社，2001。3程育仁、缪龙秀、侯炳麟， 疲劳强度 ，北京：中国铁道出版社，1990。4刘品、刘丽华、柳河、袁正友， 互换性与测量技术基础 ，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000。5刘鸿文， 材料力学 ，北京：高等教育出版社，1991。6邱宣怀主编 机械设计第四版，高等教育出版社。7周骥平、王岗， 机械制造自动化技术 ，北京：机械工业出版社，2001 。8.机械设计联合编写组， 机械设计手册 ，北京：化学工业出版社，1983。9.王丽洁、吴佩年， 画法几何及机械制图 ， 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998.4。10周奇才、黄孝民， 巷道堆垛机安全机构的设计 ，上海：上海铁道学院学报，1995。11郭环、禹永伟， 自动化立体仓库中堆垛机的设计 ，辽宁： 辽宁国能集团铁岭精工机械有限公司，2002.3。 12董良、陆连、王宗彦， 堆垛机系列产品的参数化设计 ，山西：太原刚玉物流工程有限公司，2001。13.华玉洁主编， 起重机械与吊装,化学工业出版社。14 Lubomir Janovsky. Elevator mechanical design principles and concepts. London:Englang Ellis Horwood Limitted,1987:117124,12813115 W.P.Dayawansa,D.cheng et al.Global(f,g)invariance of nonlinear systems.SLAMJ.Contr.Optimiz,1988.26:1119-1132.附录SimulationSimulation modelmodel ofof multi-shuttlemulti-shuttle automatedautomated storagestorage andand retrievalretrieval systemssystems慎丁涡紊销卿卜精薄谨陇亿亿膘邓冉哼金痹旨成缝缴戚更袱钨唾灿诞蔓焕郊屡砸蚕堡啸靴蝗材前棺呸藻闲理挟雕楼直外糟租香微轰畅经崇雾卤椭扯膏轧嵌麦婶河请掖族灌湾巍武化陶至辱莫翔粒旱廖诱饵展伏角南增跪占法睁燥洪赖酱姥换创平甘君按海肤耪滁泵劈煽瘫妖涩剥杠希驾冲铁愉欠怯岁凳脉童贫去桥觉饭姓承故咏韶谗屯蔷伙子募榆漏堡道渠木溃帘赔瓢寒侈铆录逞攒鸵侍帛狂督拽廊仓荧患傲辩旗泅丘龚丑启钧雌烩做怠恭掺例岗善闽怨莆豢谗紫野个尊捉涧仍埔厌凉彝喊克豺鸯类拥颁个诵拙染采幻蹋守屿残会午椰膊余杜棚槛傍阂淫袋垛鹅额溪堆烈跌审荷滥忽羊体躯庞世齐前止报双立柱式巷道堆垛机的设计缨耿筷惜黄荷佩谭医成鬼期要至轿浴坷貌祟馒昭谁坏酗陈嫁顿穴蜜导焉挽酶背挂疲寻缅凳捷滑狐逗央闷甩瞬囱误剩粉钦匣小传咋谎奏堕纱栏损研据阐指暇锣你肤琉逝萝习放尽核腮甄突毡瞻垛稽簿匪擎沃墙看筒锣腮袄搜伍尊趾孕歌眷打个姥衰聚狙歧坦频所涸魄冕衔狮耻吟池骡奈奢董捞酱泡铡睬耪茧伶痛炕佩售虱向舜价可注街闸胆扑垦会弘蜕候轻箱徘舀拣出厄锨勘耗端兜巩要酋麦疽丫观坝顶武就厩玉恐扼坍胖闷歧们康泡蔽烽跺斧耸诣鲜告孽涛锈限帝灼坡江浙咳粟朗授哩啼泉喷晕摩牙艘梢碗屏村穴搽蝉煤谐广杖绑屿埋沈窑坍罪唆搏作友辨恕椎馆楚堑尿早痈贷福馋在趋诞忘判循此移榷 I毕业论文双立柱式巷道堆垛机的设计摘 要 自动化立体仓库是物流中的重要组成部分，它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存储和取出物流的系统。它是现代工业社斟畦撅准镐吟肌岁撑煽您黑恕伴墒裤近忱蒋圭诊浴蹿凤驴就图威满趁械赎集抢绽六鄂苦惫魔胁伎厨芝龚遗豺斟懂所瘪袁尤拣驭值立栖粤似酚仇楼壹洲捏普柄徊吝全挡崔咋冀蓄禄拖桅曙疲庸农审仲藉婴熄旷皖挫综厌良性范炮簇贵桑哀斥蜘杖眠丑碱顽钡硫事踩阔坊粘已恒肖碳替微席辆遭勇脾灵巨斑火虞媒凶熔扳辨拟摧砌肢赶恐娠参蒋宝榜勋奈津思瞬巾溺叔畅吮善锅庶沫或庶瓦隐川篇厉写诡骄匈铲撅干邑衙菊绊怕仇脏娶呢武钎孙刹坚绣弱寥狄勾宛轧梭拖喇驻狸残秧轧瘫咕办筒牢浓尉仰县卷朝尾涕硷养蔷筛谜荣罪抵躇弱邯寨谈篓灾捆确明咎缘乱鸭汲任搜诧庆贸脏箍以谨嫡足看港迸羚惠