小型秸稈堆垛及搬運(yùn)機(jī)設(shè)計(jì)

小型秸稈堆垛及搬運(yùn)機(jī)設(shè)計(jì),小型秸稈堆垛及搬運(yùn)機(jī)設(shè)計(jì),小型,秸稈,堆垛,搬運(yùn),設(shè)計(jì) 小型秸稈堆垛及搬運(yùn)機(jī)設(shè)計(jì)摘 要本文主要是關(guān)于堆垛機(jī)的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，包括堆垛機(jī)的升降機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)與伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其中重點(diǎn)放在了升降機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上。根據(jù)比較選擇了雙立柱堆垛機(jī)，在進(jìn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)電動(dòng)機(jī)來進(jìn)行機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)確定，再通過運(yùn)行阻力計(jì)算行走電動(dòng)機(jī)的功率，來確定電機(jī)的型號。本設(shè)計(jì)升降軌道采用雙柱型軌道，結(jié)構(gòu)比較簡單工藝性好，貨叉的伸縮機(jī)構(gòu)借用了抽屜軌道的原理。從設(shè)計(jì)要求出發(fā)對各主要部件進(jìn)行初步選型后再對部件進(jìn)行強(qiáng)度的計(jì)算校核，來保證部件選用的合理性。關(guān)鍵詞：小型堆垛機(jī)；行走機(jī)構(gòu)；起升機(jī)構(gòu) IIABSTRACT This paper describes the design of the mechanical structure , including the walking、lifting、stretch outing and draw backing mechanism of a stacker crane, in my design work I focus on the design of the walking mechanisms. According to the comparison we choice the single pillar stacker , In the design of the mechanism ,we according to he motor institutions determine the general structure of a stacker crane, Then cording the resistance to calculation traveling motor power and determine the motor model. Tracking the movement double column type orbit. Structure is simple and good in usability. The goods for the expansion institutions fork drawer the principle of orbit. According to the design requirements of the main components of preliminary selection, then to parts of checking intensity. to ensure that the choice of rationality . In the last part of this paper , the stacker strength and stability for a more detailed analysis , so as to ensure the smoothness of work stacker slide may run and reliability .Keywords: stacker crane； walking mechanism； Lifting mechanism目 錄IABSTRACTII1 緒論11.1選題的意義和必要性11.2課題簡介21.2.1堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)的組成和形式21.2.2巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn)31.2.3堆垛機(jī)所受載荷的簡化方法31.3 主要工作42.堆垛機(jī)的方案選定52.1 單立柱堆垛機(jī)52.1.1單立柱堆垛機(jī)的主要特點(diǎn)52.1.2單立柱式堆垛機(jī)的工作方式62.2雙立柱堆垛機(jī)62.2.1雙立柱堆垛機(jī)主要特點(diǎn)62.2.2雙立柱堆垛機(jī)運(yùn)行方式72.3 橋式堆垛機(jī)72.3.1 橋式堆垛機(jī)特點(diǎn)72.4 載荷計(jì)算82.4.1 起重重量82.4.2 水平載荷83.水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)93.1行走機(jī)構(gòu)總體方案確定93.2 自走式運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算93.2.1 運(yùn)行阻力的計(jì)算93.2.2電動(dòng)機(jī)的選擇103.2.3 行走輪的主軸設(shè)計(jì)計(jì)算114. 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)144.1 總體方案確定144.2鋼絲繩的計(jì)算154.4軸承的選擇185.1伸縮機(jī)構(gòu)方案的確定20II5.2貨叉?zhèn)鲃?dòng)電機(jī)的選擇205.3貨叉?zhèn)鲃?dòng)齒條與齒輪的計(jì)算206.導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)24結(jié) 論25II1 緒論 1.1選題的意義和必要性作為自動(dòng)化立體倉庫的核心部件，堆垛機(jī)負(fù)擔(dān)著全部出庫、進(jìn)庫、盤庫等任務(wù)。自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展就是以堆垛機(jī)的發(fā)展為主要標(biāo)志。初期的立體倉庫使用的堆垛機(jī)以橋式起重機(jī)為基礎(chǔ)，這種堆垛機(jī)是從起重機(jī)的大梁上懸掛一個(gè)門架(立柱)，利用門架的上下和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來搬運(yùn)貨物。1960年左右，美國出現(xiàn)了沒有大梁的巷道式堆垛機(jī)，這種堆垛機(jī)是在地面上的導(dǎo)軌上行走，利用貨架上邊的導(dǎo)軌防止傾倒，或者相反，在上邊的導(dǎo)軌上行走，利用地面的導(dǎo)軌防止傾倒。隨著立體倉庫的發(fā)展，巷道式堆垛機(jī)逐漸代替了橋式堆垛機(jī)。 橋式堆垛機(jī)被淘汰的原因如下：（1） 與巷道式堆垛機(jī)相比，自重很大，必須用比較堅(jiān)固的建筑結(jié)構(gòu)。（2） 為使堆垛機(jī)的大梁通過，在倉庫的天栩與貨架之間要有很大的空間。（3） 堆垛機(jī)的通道寬度大，而且也受大梁的跨度的限制(約為13-23 米)。（4） 更為重要的是它難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等問題。但是，橋式堆垛機(jī)對重、長物料的高堆垛可以發(fā)揮其特長。如當(dāng)前在人工控制的鋼鐵倉庫(盤料、鋼帶、鋼板、棒材、型鋼、管材等)還使用這種堆垛機(jī)，它可以搬運(yùn)長達(dá)20米，重達(dá)20噸的貨物。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制的堆垛機(jī)，而且，堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)也有了較大的改變。首先，由貨架支撐式改變?yōu)榈孛嬷问剑黄浯?，大、中、小型立體倉庫都有了發(fā)展，雙立柱堆垛機(jī)也隨之誕生，而且逐漸體現(xiàn)出其優(yōu)越性。巷道式堆垛機(jī)是在所謂高層、高速、高密度儲藏的概念下的產(chǎn)物，它的歷史較短，目前正在發(fā)展之中。但現(xiàn)在差不多己經(jīng)定型，盡管各廠家各有獨(dú)創(chuàng)，結(jié)構(gòu)形式有些差異，但可以說大同小異，所有的堆垛機(jī)都不外乎由機(jī)架、載貨臺、伸縮貨叉、軌道和控制系統(tǒng)等部分組成。機(jī)架，除輕載荷、低層貨架用單立柱型堆垛機(jī)外，一般都是矩形框架結(jié)構(gòu)。它們的支撐與驅(qū)動(dòng)方式有：上部支撐上部驅(qū)動(dòng)型，下部支撐下部驅(qū)動(dòng)型，下部支撐上下同時(shí)驅(qū)動(dòng)型。另外，還有一種適用于小型立體倉庫的用絲杠螺母驅(qū)動(dòng)的小型堆垛機(jī)。近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認(rèn)識到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)提高生產(chǎn)率、降低成本非常重要。堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉庫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。1.2課題簡介1.2.1堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)的組成和形式自動(dòng)化立體倉庫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)地存儲和取出物流的系統(tǒng)。它是現(xiàn)代工業(yè)社會發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認(rèn)識到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)的發(fā)展非常重要。堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉庫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；或者相反取出貨格內(nèi)的貨物運(yùn)送到巷道口。世界主要工業(yè)國家都把著眼點(diǎn)放在開發(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)我國綜合國力，為我國填補(bǔ)一分科技空白。堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)主要有三個(gè)機(jī)構(gòu)組成：升降機(jī)構(gòu)有電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒、鋼絲繩及防落安全裝置組成。升降機(jī)構(gòu)的工作速度一般控制在1525m/min，最高可達(dá)45m/min。行走機(jī)構(gòu)有電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、制動(dòng)器、減速器和行走輪組成。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)巷道長度和物料出入庫頻率而定，正常工作速度控制在50100m/min，最高可達(dá)到180m/min。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/min，最高可達(dá)30m/min。1.2.2巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn)由于使用場合的限制，巷道堆垛機(jī)在結(jié)構(gòu)和性能方面有以下特點(diǎn)：整機(jī)結(jié)構(gòu)高而窄，其寬度一般不超過儲料單元的寬度，因此限制了整機(jī)布置和結(jié)構(gòu)選型。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。采用專門的取料裝置，常用多節(jié)伸縮貨叉或貨板機(jī)構(gòu)。各電氣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)同時(shí)滿足快速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確。配備可靠的安全裝置，控制系統(tǒng)應(yīng)具有一系列連鎖保護(hù)措施。1.2.3堆垛機(jī)所受載荷的簡化方法堆垛機(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)，將受到載貨臺、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及起吊時(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)所受載荷簡化的基本方法作一說明。（1）起重重量P 實(shí)際起重重量包括吊具重量和額定重量之和，用S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P= S （1.1）式中，稱為沖擊系數(shù)，與堆垛機(jī)分類有關(guān)：1類 =1. 1 2類 =1.25 3類 =1.4 4類 =1.6（2）水平載荷S堆垛機(jī)沿水平方向加減速行走或旋轉(zhuǎn)時(shí)，必然存在與其加速度有關(guān)的水平慣性力。即S=S （1.2） 式中，稱為動(dòng)載荷系數(shù)，由于加速度的不確定性，一般用額定速度v來確定。水平行走時(shí) =0.0005v； 旋轉(zhuǎn)時(shí) =0.0004v.（3）風(fēng)力載荷S風(fēng)力載荷S為風(fēng)壓力q與受風(fēng)面積的乘機(jī)，即S=qA （1.3）堆垛機(jī)工作時(shí)，風(fēng)壓力 q=1742.7非工作狀態(tài)，風(fēng)壓力 q=148.1 式中，h為吊具高度，單位取mm（4)起吊沖擊載荷S在正常情況下，起吊貨物的加速度可能很大，這時(shí)的沖擊載荷很大，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：A 正常工作狀態(tài)：M（S+S+ S）B 特殊工作狀態(tài)：M（S+ S+ S）+ SC 起吊工作狀態(tài)：S+ S+ SD 停止：S+ S以上各式中，M稱為作業(yè)系數(shù)，與堆垛機(jī)的分類有關(guān)：1類M=1.0； 2類M=1.05； 3類M=1.1；4類M=1.20 1.3 主要工作 在堆垛機(jī)設(shè)計(jì)中將做以下工作：（1） 堆垛機(jī)的框架結(jié)構(gòu)方案選定；（2） 堆垛機(jī)的貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算； （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； 2. 堆垛機(jī)的方案選定堆垛起重機(jī)按其構(gòu)造方式而言可分為雙立柱式堆垛機(jī)；單立柱型堆垛機(jī)；橋式堆垛機(jī)。圖2.1 單立柱堆垛機(jī)2.1 單立柱堆垛機(jī) 這種形式堆垛機(jī)組成構(gòu)件主要是立柱、配有貨叉的載物臺、下梁、等。主動(dòng)行走輪與從動(dòng)行走輪裝在下橫梁上，下橫梁上還裝著行駛機(jī)構(gòu)，電機(jī)，通訊部件與控制部件，等。導(dǎo)向輪裝在立柱上部，其在上部巷道的工型鋼中運(yùn)行。水平運(yùn)行輪裝于下橫梁上，其在安裝于地上的一條單軌道上運(yùn)行。2.1.1單立柱堆垛機(jī)的主要特點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)簡單節(jié)省材料和費(fèi)用，實(shí)用性強(qiáng)，便于維護(hù)，不易出現(xiàn)故障。性較好，自身重量較輕，但小車檢查與修整不方便，運(yùn)行機(jī)構(gòu)安放也較困難，并需要添加防止小車翻斜的保護(hù)措施。 （2）運(yùn)行速度可以達(dá)到很高在較長較高的巷道全力運(yùn)行時(shí)，行進(jìn)速度最高可達(dá)到150米/分和提升速度最高可到達(dá)45米/分。貨叉叉取貨物速度可達(dá)到30米/分。（3）安全性高行進(jìn)，貨叉機(jī)構(gòu)和提升設(shè)置了多重機(jī)械安全裝置進(jìn)行保護(hù)，并有電控安全保護(hù)系統(tǒng)，等來確保堆垛機(jī)設(shè)備的工作能夠安全平穩(wěn)的進(jìn)行，并保障了貨物存儲和運(yùn)送的安全。（4）智能化程度高可對執(zhí)行指令自動(dòng)識別和分析，自動(dòng)記錄并保存狀態(tài)信息和故障數(shù)據(jù)。當(dāng)運(yùn)行有異常情況發(fā)生時(shí)時(shí)，能自行讓運(yùn)行停止并自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。2.1.2單立柱式堆垛機(jī)的工作方式單立柱式堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式主要有三種，在軌道上的運(yùn)動(dòng)為水平運(yùn)行行走運(yùn)動(dòng)，可視為水平軸向的運(yùn)動(dòng)。在垂直方向上載物臺的升降，可視為垂直軸的軸向運(yùn)動(dòng)。貨叉在載物臺上進(jìn)行取放貨物時(shí)進(jìn)行的的伸縮運(yùn)動(dòng)，可視為前后軸的向軸運(yùn)動(dòng)。圖2.2雙立柱堆垛機(jī)2.2雙立柱堆垛機(jī)堆垛機(jī)的機(jī)架是由一個(gè)矩形框架和下上橫梁和兩根長的構(gòu)成。立柱的構(gòu)件可以是方管也可以是圓管。方管除了有支架作用外還可以作為起升導(dǎo)軌，圓管附加起開作用。2.2.1雙立柱堆垛機(jī)主要特點(diǎn) （1）結(jié)構(gòu)穩(wěn)固由于由兩個(gè)立柱的構(gòu)造故其強(qiáng)度和剛性都比較好，構(gòu)造較簡 單，工藝性好，可使用焊或半動(dòng)焊，實(shí)用性強(qiáng)，易大量生產(chǎn)，選用較多。（2）運(yùn)行可靠運(yùn)行速度可以達(dá)到很高，制動(dòng)簡單，運(yùn)行中較平穩(wěn)，振動(dòng)、噪聲、沖擊較小?？梢杂迷谶\(yùn)行速度較快，起重質(zhì)量較高的場合。（3）傳動(dòng)方式簡單現(xiàn)在雙立柱式堆垛機(jī)普遍采用的傳動(dòng)方式是鋼繩傳動(dòng)，通過電動(dòng)減速器進(jìn)行帶動(dòng)，鋼繩進(jìn)行傳遞轉(zhuǎn)矩，載貨臺由鋼繩進(jìn)行帶動(dòng)，沿著起升導(dǎo)軌或立柱（作為起升導(dǎo)軌）作上下運(yùn)動(dòng)。2.2.2雙立柱堆垛機(jī)運(yùn)行方式 雙立柱式堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式主要有三種，在軌道上的運(yùn)動(dòng)為水平運(yùn)行行走運(yùn)動(dòng)，可視為水平軸向的運(yùn)動(dòng)。在垂直方向上載物臺的上下運(yùn)動(dòng)，可視為垂直軸上的軸向運(yùn)動(dòng)。貨叉在載物臺上進(jìn)行取放貨物時(shí)進(jìn)行的的伸縮運(yùn)動(dòng)，可視為前后軸的向軸運(yùn)動(dòng)。圖2.3橋式堆垛機(jī)2.3 橋式堆垛機(jī)橋式堆垛起重機(jī)結(jié)構(gòu)具有叉車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也有堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有橋梁與回轉(zhuǎn)小車。回轉(zhuǎn)的行走是在橋架上，橋架的是在倉庫上方。其立柱形式還有固定式和可伸縮式兩種，立柱上裝有貨叉或其他代替貨叉的取物裝置。倉庫頂與貨架之間要留出一定空間，保證其正常運(yùn)行?？苫剞D(zhuǎn)的立柱，保證了工作的靈活性?；剞D(zhuǎn)小車根據(jù)需要可以來回運(yùn)動(dòng)。因此橋式起重機(jī)可以服務(wù)于多條巷道。2.3.1 橋式堆垛機(jī)特點(diǎn)（1）橋式堆垛起重機(jī)是巷道式堆垛起重機(jī)的雛形，因其體積大所以較重，所以行走速度不會太快，適用的倉庫貨物出入庫不能太高。（2）橋式堆垛起重機(jī)的大體構(gòu)造比較簡單，使用起來也較方便，貨物的堆垛和裝卸可以越過一些不太高的障礙物進(jìn)行。（3）橋式堆垛起重機(jī)的軌道大多是安裝在房屋上方上的，所以其自身較輕。（4）制造較難，剛性較好，高成本，由于難使用半自動(dòng)焊，焊，不宜大量制造，很少被使用。在進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)比較后雙立柱型堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)作為本次設(shè)計(jì)選用的機(jī)構(gòu)形式。2.4 載荷計(jì)算2.4.1 起重重量 實(shí)際起重重量為貨物重量與貨叉總重量的和，用來進(jìn)行表示。 貨物在正常吊起時(shí)不可避免會有沖擊動(dòng)載作用，因此本次起重的計(jì)算方式為： （2.1）上式中；沖擊系數(shù)，其選取和堆垛機(jī)的分類有關(guān)： 類=1.1， 類=1.25， 類=1.4，類=1.6，本文設(shè)計(jì)中=200+20=220kg; 由于堆垛機(jī)載荷小平穩(wěn)運(yùn)行且環(huán)境狀況良好，所以取 =11。2.4.2 水平載荷堆垛機(jī)在水平方向進(jìn)行減速或者加速運(yùn)行時(shí)，必定會有一定的水平的性力產(chǎn)生。 = （2.2）上式中；動(dòng)載荷系數(shù)，因?yàn)闊o法確定加速度，所以用額定速度V來表示。水平動(dòng)載系數(shù)：=0.0005v；3. 水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1行走機(jī)構(gòu)總體方案確定機(jī)的行走機(jī)構(gòu)主要有以下幾種方案：方案1：無軌道式堆垛機(jī)，門架一般選用多節(jié)式，比普通叉車的起開高，可是低于一般機(jī)所可以到達(dá)的高度。比一般機(jī)機(jī)動(dòng)性好，在外也可以使用，也可以作為一般叉車在庫房外使用。方案2：雙軌堆垛機(jī)道：堆垛機(jī)的機(jī)架重量較輕，抗彎抗扭和剛度較高，可精確調(diào)位，耐磨性好，起升精度高。方案3：單軌道式堆垛機(jī)；導(dǎo)軌固定行走較平穩(wěn)，制造成本低，但行走路線不易改變，轉(zhuǎn)彎角度不能太小，噪聲較大。因設(shè)計(jì)為小型堆垛機(jī)其運(yùn)行環(huán)境一般為倉庫外，所以初選為無軌道式堆垛機(jī)，即自行式堆垛機(jī)。堆垛機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要包括機(jī)，器，器，軸，組和器等。自行式又分為分別與兩中方式。其布置方式如圖3.1所示。 圖3.1減速器安裝方式 因?yàn)樘籽b式運(yùn)行機(jī)構(gòu)的總體布置緊湊，并能使車輪組的安裝簡便，所以初選采用套裝式。3.2 自走式運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算3.2.1 運(yùn)行阻力的計(jì)算 沿直線穩(wěn)定運(yùn)行的堆垛機(jī)其總靜阻力主要為；（1）摩擦阻力時(shí)的單梁小車所受的最大和最小； （3.1） （3.2）式中：起升載荷 G 堆垛機(jī)自重 滾動(dòng)摩擦力臂 D車輪直徑 水平滾輪直 滿載水平滾輪總壓力 考慮車輪輪緣與輪轂?zāi)Σ恋南禂?shù) 因本次設(shè)計(jì)微小型起重機(jī)D，分別取100mm，于150mm。取0.25取1.2。H約為滿載載荷。堆垛機(jī)自重約為120Kg=（120+200） 20.25/101.2+222020.25/15 （3.3）=300N 運(yùn)行環(huán)境為時(shí)，阻力、風(fēng)阻、相對比較小，可以忽計(jì)；我們所以可認(rèn)為小型堆垛機(jī)的其摩擦阻力就等于靜阻力。3.2.2電動(dòng)機(jī)的選擇 的運(yùn)行為滿載時(shí)，其動(dòng)機(jī)功率； （3.4）式中： 堆垛機(jī)滿載時(shí)的總功率 堆垛機(jī)行走速度取60m/min 機(jī)構(gòu)總效率取=0.9所以，=30060/600.9=330w可以，小率動(dòng)機(jī)就可以用作機(jī)機(jī)構(gòu)的動(dòng)機(jī)。因此可以選擇R35面斜機(jī)，輸出轉(zhuǎn)矩為40n.m，輸出轉(zhuǎn)速為239r/min，減速比5.54。電動(dòng)機(jī)型號Y91s 額定功率為1.0kw機(jī)身重為15KG。3.2.3 行走輪的主軸設(shè)計(jì)計(jì)算 同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）確定計(jì)算功率電動(dòng)機(jī)每天要進(jìn)行8小時(shí)的工作，查表得工作系數(shù)K=1.4。其計(jì)算算功率為： P=KP=0.3301.40=0.467kw （3.5） 圖3.1帶型選取關(guān)系圖查看選型同步帶圖后選型帶H。節(jié)距選P=12.7mm。選取齒輪齒數(shù)由于Z=14為此帶型最小齒數(shù)，所以小帶輪齒數(shù)選取Z=20。小帶輪的節(jié)圓直徑；=2012.7/3.14=81mm （3.6）小帶輪的轉(zhuǎn)速計(jì)算； =247813.14/6000=1.05m/s大的計(jì)算；有傳動(dòng)比1:1，即大帶輪數(shù)據(jù)與小帶輪相同。及齒數(shù)Z=20，P=12.7mm。中心距的初定0.7（d+d）a2（d+d） （3.7） 224 mm a320mm初定中心句為a=250mm帶長確定 L=2a+/2（d+d）=762mm （3.8）查表得其帶的基準(zhǔn)長度L=800mm實(shí)際中心距a=a+（L-L）/2=269mm軸最小直徑的計(jì)算 d （3.9）式中A取110，p=0.5，n=247。 d=1100.126=13.91mm圓整d=30mm，軸承選取代號為6207的，：d=30mm，D=72mm，基本19kn。 圖3.2軸的結(jié)構(gòu)圖圖3.3軸的受力情況圖圖3.4垂直彎矩圖圖3.5軸的轉(zhuǎn)矩圖 圖3.6 軸的水平彎矩圖：其為60MPa，為81273.8n.mm =24mm （3.10）小與最細(xì)軸徑所以軸安全。4. 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 總體方案確定（1）鏈條起升機(jī)構(gòu) 圖4.1鏈條起升機(jī)構(gòu)式主要由、提升、與電動(dòng)機(jī)（包括）、改輪和提條組成提升機(jī)構(gòu)。采用雙子鏈作為提升鏈條一般不小于5，其與橫梁上的改輪和載物臺組成一個(gè)封閉的結(jié)構(gòu)。當(dāng)傳條通過起落電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)提升運(yùn)動(dòng)，載物臺升降被調(diào)控。與繩比較的話，車庫采取式提升方式的較多，性好許多在起落過程中，這主要與繩與的不相同的構(gòu)造有關(guān)系。然而這樣的升降方法對于高度太高的機(jī)不太適合，由于的本錢要比繩高，并且會有比大的聲音產(chǎn)生在升降過程中，因此噪聲比較高。所以機(jī)較高時(shí)通常不使用這樣的方法。（2）曳引式提升機(jī)構(gòu)圖4.2曳引式提升機(jī)構(gòu)式升降機(jī)構(gòu)普遍使用在當(dāng)今電梯的提升方式中，組成主要是繩、輪、力裝置、反繩輪和導(dǎo)向輪等構(gòu)件。繩一端連接配置，另外一端與載物臺相連接，配置、載物臺與載荷的重量使緊緊壓在輪繩內(nèi)的繩擁有極大的力來帶動(dòng)貨物沿向上或向下運(yùn)動(dòng)。式升降機(jī)構(gòu)的好處是有小而輕巧的傳動(dòng)體積，相比與式傳動(dòng)機(jī)要小出很多。沒有上限的提升高度，但是機(jī)與不一樣，機(jī)要水平運(yùn)行，會晃動(dòng)、產(chǎn)生噪音，配置一定不可以太過大，配重裝置并且要安裝到里面沿著向上或向下運(yùn)行，安修比較困難。（3）卷筒式提升機(jī)構(gòu)： 圖4.3 卷筒式提升機(jī)構(gòu)常用于帶動(dòng)載物臺向上向下運(yùn)行的是式升降機(jī)構(gòu)，一般由減機(jī)、組及繩組成。它的工作原理是；卷筒經(jīng)過減速電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)繩，再經(jīng)過滑與繩升降載物臺。初選為卷筒式升降機(jī)構(gòu)。4.2鋼絲繩的計(jì)算鋼絲繩所受拉力S= （4.1)式中：Q起重載荷 a繩系數(shù)目 m繩系滑輪倍數(shù) 一根繩繞過移動(dòng)小車和吊具上的數(shù) K滑輪的阻力系數(shù)表4.1 K的推薦值表鋼絲繩傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)滾動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承1.031.051.041.06 S=22001.3/2=1167N鋼絲繩直徑計(jì)算： d=C （4.2） C直徑系數(shù)取0.114， d=0.114=3.8mm取d=6mm卷筒和滑輪直徑計(jì)算 卷筒直徑D=ed （4.3）式中e系數(shù) d鋼絲繩直徑表4.2 e的取值表機(jī)構(gòu)工作類型 電動(dòng)滑車動(dòng)臂絞車其他絞車 手動(dòng)輕級中級強(qiáng)級18202830202030D=ed=206=120mm （4.4）滑輪直徑D一般選取為滾筒的0.6倍，但推薦選與滾筒相同，所以滑輪直徑也為120mm。 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)功率：P= （4.5）式中：v升降速度 M電機(jī)個(gè)數(shù) 機(jī)率取0.85 P=2201.2/10000.85=310w選擇配有器的電動(dòng)機(jī)，安便，結(jié)湊。器型號：R56，輸矩181N.M，輸速37r/min，37.30；Y80，其為1390r/min,額為0.65KW,電量13KG。設(shè)計(jì)卷筒直徑D=120mm，卷度L=150mm，節(jié)距螺旋p=7mm，卷筒壁厚為d=10mm，繩的最為S=1167N。4.3 卷筒心軸的計(jì)算軸為調(diào)質(zhì)處理過的號鋼。圖 4.4 軸的受力情況圖心軸的直徑計(jì)算：dA （4.6） 式中：A系數(shù)取110： N轉(zhuǎn)速為37r/min d=22.3mm，取d=25mm心軸受力分析支力：R=（116745+1167110）/135=1339N R=（1167115）/135=994N左右輪轂收到的彎矩最大： M= R45=44730Nmm M=R25=33475Nmm疲勞強(qiáng)度計(jì)算彎曲應(yīng)力=M/0.1d=44730/（0.125）=28.6MPa （4.7）軸材料為彎曲許用應(yīng)力=100MPa所以卷筒芯軸安全強(qiáng)度計(jì)算卷筒為低動(dòng)機(jī)構(gòu)，其動(dòng)力系數(shù)=1.2 M=M=447301.2=53676Nmm （4.8） =M/0.1d=34.4MPa 所以強(qiáng)度校核也通過。4.4軸承的選擇 左端軸承軸承額定凈負(fù)載 C （4.9）式中：C軸承額定靜負(fù)載： P當(dāng)負(fù)載： N安全系數(shù)，本次設(shè)計(jì)選取n=1.04選用軸承，為6205，軸額定載C=4200N，左承的當(dāng)載荷。 p= （4.10）式中：f當(dāng)量靜載荷系數(shù)，本次設(shè)計(jì)取f=1.1； P=1.11339=1473N n=1.041473=1532NC所以軸承的選取安全。右端軸承計(jì)算初定右端軸承與左端軸承型號相同，也為型號6205的深溝球軸承，其動(dòng)負(fù)載額定值=9330N。右端軸承徑向的負(fù)載； =1.1994=1093N （4.11）其右端軸承的軸向受力； F=0N軸承數(shù)假設(shè)為=，其軸承的計(jì)算系數(shù)可以查出e=0.27，因=0e。所以其動(dòng)栽的當(dāng)量值是；P=1093N （4.12）式中； 軸的；單位為h： 軸承外內(nèi)圈的轉(zhuǎn)速相對值；單位為r/min； 軸承額定的動(dòng)載荷；單位為N；由此可得=2.07 （4.13）因此動(dòng)載荷=2.071093=2263N；因此此軸承滿足使用條件。5 堆垛機(jī)伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.1伸縮機(jī)構(gòu)方案的確定機(jī)的取存貨物的直接構(gòu)件是安置在載物臺上的機(jī)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)采用伸叉機(jī)構(gòu)為差動(dòng)式貨叉，由滾輪與起作用的貨叉等構(gòu)件組成。因?yàn)槔秘洸娲嫒∝浳飼r(shí)伸出的距離超過本身的長度，所以用伸縮裝置貨叉，貨叉固定在載物臺上，還起到部分作用。貨叉的伸縮可以使用傳動(dòng)或齒條齒輪傳動(dòng)，本次設(shè)計(jì)選用齒輪齒條傳動(dòng)，齒條齒輪具有清晰的傳動(dòng)關(guān)系，構(gòu)造簡潔，等優(yōu)點(diǎn)。伸置的組成主要是齒條齒輪傳置、自帶機(jī)的電動(dòng)機(jī)、貨叉和等。的組成由立板、支承板、底板、齒條板等，滾輪安裝在支承板下部，整個(gè)的支承板由底板則作，其上固定有立板、支承板、齒條板、雙向擋板、電動(dòng)機(jī)等。的極限伸縮位置由焊接在底板上的雙向擋板來進(jìn)行限制。本傳動(dòng)系統(tǒng)除了安裝在左側(cè)的電動(dòng)機(jī)以外，其余基本為布置，左相當(dāng)于左半部分，右相當(dāng)于右半部分，這樣齒輪齒條傳動(dòng)布置于中間，進(jìn)而提高系統(tǒng)的性。5.2貨叉?zhèn)鲃?dòng)電機(jī)的選擇運(yùn)力系數(shù)取0.85，可得由此； = （5.1）式中；G重力運(yùn)行貨物的； 0.85609.8=499.8N貨叉?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)總效率取0.9，則其正常運(yùn)行的靜功率； =499.80.15/（10000.9）=83W （5.2）電動(dòng)機(jī)的選擇；器型號為R27，輸?shù)乃贋?8r/min。輸矩為35Nm，比為28.7：為電，功率額定為170W，為轉(zhuǎn)速1440r/min。5.3貨叉?zhèn)鲃?dòng)齒條與齒輪的計(jì)算的伸縮速度伸縮機(jī)構(gòu)V=9m/min，也就是9000mm/min；伸縮裝置的齒輪的直徑分度圓為d=60mm，周周長其圓為； =3.1460=188.4mm （5.3）齒輪的轉(zhuǎn)速計(jì)算值為； =9000/188.4=47.7r/min （5.4）齒條材料，齒輪材料的選擇齒輪材料調(diào)制處理選用45號鋼，選用正火處理的45號鋼齒條材料計(jì)算齒面的疲勞接觸強(qiáng)度； =（0.0130.022）n=（0.0130.022）48 （5.5）算出=0.130.22，取=0.2m/s。齒條齒輪的精度等級第二公差組8級。齒輪的分圓度直徑 （5.6）系數(shù)寬齒取0.4，齒輪齒數(shù)Z=20；齒條長度L=600mm；通過減速器和電機(jī)傳動(dòng)比算出傳動(dòng)軸上的齒輪轉(zhuǎn)速； N=1390/29=48r/min其齒輪轉(zhuǎn)矩為； T=9.550.42/48=83560Nmm；載荷系數(shù)； （5.7）使用系數(shù)取1；動(dòng)載荷系數(shù)取1.18；齒向分布載荷系數(shù)取1.22；齒間分布載荷系數(shù)由于=0；查得=1.21；載荷系數(shù)值K的初算K=11.181.221.21=1.74；彈性系數(shù)Z=189.8；節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)Z=2.5；重合度系數(shù)Z=0.87；需用接觸應(yīng)力；=HZZ/S； （5.8）接觸疲勞極限應(yīng)力；H=570N/mm；H=460N/mm；應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；N1=60njL=60481（83008）=5.510； （5.9）N2=N1/=4.610；有接觸強(qiáng)度的到壽命系數(shù)；Z=；硬化系數(shù)；接觸強(qiáng)度安全系數(shù)；1.1；57011/1.1=518N/mm；46011/1.1=418N/mm；由此可知分度圓直徑； （5.10）=40mm齒輪的模數(shù)m=d/Z=40/20=2mm；圓整為m=3mm；圓整后輪齒的分度圓徑直d=203=60mm；其圓周運(yùn)動(dòng)速度為；v=nd/60000=0.18m/s； （5.11）與開始估計(jì)取值0.2接近故滿足要求；由于齒寬系數(shù)=0.4；可得齒輪的齒寬b=d=0.460=24mm： （5.12）對于普通常規(guī)齒輪=1，=0.25；齒頂高計(jì)算值=m=3mm；齒根高計(jì)算值=（+）m=3.75mm； （5.13）理論齒頂圓直徑計(jì)算值=66mm； （5.14）理論齒根圓直徑計(jì)算值52.5mm； （5.15）理論齒條齒根高約為=3mm；取齒條齒頂高=3.5mm；理論齒條寬度b取b=25mm；齒條總高度計(jì)算值H=+h=3.5+3+4=10.5mm； （5.16）式中； h齒輪底部到的長度齒條底部；理論齒距為p=3.143=9.42mm； （5.17）理論齒厚為s=3.143/2=4.71mm； （5.18）理論齒槽寬為e=4.71mm； （5.19）齒根彎曲強(qiáng)度疲勞的計(jì)算校核； （5.20）齒形系數(shù)的值； 齒輪=2.55； 齒條=2.45；應(yīng)力修正系數(shù)計(jì)算的值為；齒輪=1.63； 齒條=1.65；理論重合度系數(shù)約為； ； （5.21）由此計(jì)算出許用彎曲應(yīng)力； ； （5.22）計(jì)算出的彎曲疲勞強(qiáng)度極限：=460N/mm； =390N/mm；計(jì)算出的彎曲壽命數(shù)系： ；按情況取尺寸系數(shù)： =1；按本設(shè)計(jì)取安全系數(shù)： =1.25；因此 =46011/1.25=368 N/； =39011/1.25=312 N/；由于=21.46835602.551.630.70/(601806)=11.78N/； ； =21.46835601.652.450.70/（601806）= 13.74 N/； ；所以符合要求。6. 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)導(dǎo)向裝置有很多的結(jié)構(gòu)形式，在一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍采取的方式主要由導(dǎo)桿式、導(dǎo)向柱式和導(dǎo)向槽式。導(dǎo)桿式導(dǎo)向裝置導(dǎo)桿式導(dǎo)向裝置是利用導(dǎo)向桿在導(dǎo)向座中的滑動(dòng)，通過導(dǎo)向座對機(jī)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)向，主要有兩種形式，二導(dǎo)桿式機(jī)構(gòu)，四導(dǎo)桿式機(jī)構(gòu)。二桿式導(dǎo)向裝置與四導(dǎo)桿式相比二導(dǎo)桿式導(dǎo)向穩(wěn)定性稍差，但設(shè)備加工的要求降低了很多，裝配也更為方便。這種結(jié)構(gòu)通常應(yīng)用于升降行程和提升重量不大的場合。四導(dǎo)桿式這種導(dǎo)向裝置具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，導(dǎo)向精度高等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是加工要求高，裝配難度大。導(dǎo)向柱式導(dǎo)向裝置導(dǎo)向柱式導(dǎo)向裝置是利用導(dǎo)向輪沿著導(dǎo)向柱滾動(dòng)，導(dǎo)向柱起到支撐與導(dǎo)向的作用。在一般的設(shè)計(jì)中應(yīng)用也比較廣泛。該結(jié)構(gòu)導(dǎo)向桿與導(dǎo)向輪的固定方式，一般有兩種，一導(dǎo)向柱固定在支架上，導(dǎo)向輪緊固在移動(dòng)部件上。二導(dǎo)向輪固定在機(jī)架上，導(dǎo)向桿緊固在移動(dòng)部件上。導(dǎo)向槽式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)此機(jī)構(gòu)是通過導(dǎo)向輪在導(dǎo)向槽中的滾動(dòng)，來進(jìn)行導(dǎo)向的。這種裝置的結(jié)構(gòu)比較簡單，但導(dǎo)向精度不是很高，一般在導(dǎo)向精度要求不是很高的設(shè)備中采用。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選取導(dǎo)向柱式導(dǎo)向裝置。結(jié) 論本設(shè)計(jì)的內(nèi)容為小型秸稈堆垛及搬運(yùn)機(jī)，設(shè)計(jì)將升構(gòu)、水行、伸縮機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做為重點(diǎn)著手，行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做為重點(diǎn)設(shè)計(jì)，行走機(jī)構(gòu)各個(gè)部件的選型通過計(jì)算完成并確定了尺寸及電機(jī)、減速器的選取，最終設(shè)計(jì)出了滿足條件，適用、簡捷、靈活、方便的行走機(jī)構(gòu)，并繪制出了機(jī)構(gòu)裝配圖和零件圖。 圖7.1整體三維圖 圖7.2 裝配2D工程圖參考文獻(xiàn)1杜波塔式起重機(jī)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的研究J重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30(1)：112-1172 徐格寧.起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.3陳玲等基于ANSYS的定柱式旋臂起重機(jī)的有限元分析J天津理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2015(2)：1-24嚴(yán)正宏起重機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)D碩士學(xué)位論文.杭州：浙江大學(xué)，2012.5劉永NS100G型100t伸縮臂式鐵路起重機(jī)設(shè)計(jì)研究D碩士學(xué)位論文.大連：大連交通大學(xué)，2011.6李靜工程起重機(jī)綜合評價(jià)方法研究D博士學(xué)位論文.大連；大連理工大學(xué)，20107HDu，MKLim，KMLiewA Nonlinear Finite Element Model for Dynamics of Flexible ManipulatorsMechanism and Machine Theory，2012，31(8)：1109-11198蔣建平，李東旭航天器撓性附件剮柔耦合動(dòng)力學(xué)建模與仿真J宇航學(xué)報(bào)，2012，26(3)：270-274 9趙超凡20t龍門起重機(jī)箱形主粱力學(xué)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)J蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30(1)：212510黃琳起重機(jī)伸縮臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究D碩士學(xué)位論文.大連：大連理工大學(xué)，201111龔秋生.堆垛機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究D.碩士學(xué)位論文.沈陽理工大學(xué)，2013.12喬玉晶，呂寧. 立體倉庫巷道堆垛機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2013.13李西剛.自動(dòng)化立體倉庫中堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制技術(shù)研究D.碩士學(xué)位論文.沈陽理工大學(xué)，2014.14S.H.Gawande,A.A.Arole,K.H. Barhate, R.P. Gujar, M. Viroff.Design and Development of Attachment for Hydraulic Stacker.International Journal of Engineering Science and Technology, 2010，2 (5)：5667. 15Resh,W.F.Computer aided engineering in engine design. International Journal of Vehicle Design . 2000，31(8)：110154.26致 謝在本次設(shè)計(jì)中,各位指導(dǎo)老師給予了大力的支持和熱情的幫助。我尤其要感謝的是我的指導(dǎo)教師，他們不顧上課及各種事務(wù)的勞累,擠出許多寶貴的時(shí)間對我進(jìn)行輔導(dǎo),對我要求很嚴(yán)格,同時(shí)對設(shè)計(jì)中提出很多具體問題，同時(shí)又很客觀,鼓勵(lì)我認(rèn)真對待每一次的設(shè)計(jì),使我從中學(xué)到了很多東西，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我不僅鞏固了專業(yè)知識,也學(xué)到了需要書本上學(xué)不到的東西.使我接觸了機(jī)電、機(jī)械方向的先進(jìn)東西。還有今天在這的老師們，感謝你們在這里為我提出寶貴意見。因此在這里,我對以上提及到的所有方方面面的人致以最誠摯的謝意！即將離開這里，回想在連大度過的每一個(gè)美好的日子，回想起每一位關(guān)心疼愛我的老師，還有親如兄弟姐妹的同學(xué)，心里確實(shí)有些戀戀不舍。我在這里不光學(xué)到了大量的知識，更學(xué)會了如何做人，我將牢記各位老師的教誨，在今后的歲月里老老實(shí)實(shí)做人，踏踏實(shí)實(shí)做事 。