双立柱巷道式堆垛机毕业设计(绝对全-附图)[管理资料].docx

本科毕业设计（论文）中期报告毕业设计（论文）题目：立体仓库巷道式堆垛机设计专业：机械设计制造及其自动化一、课题简介1、课题研究任务有轨巷道堆垛机基本功能是在控制系统或人工控制下，按照指令完成对货架内及站台货物的存取和输送。主要动作描述：有轨巷道堆垛机在货架巷道内运动，可以分解为沿货架巷道轨道行走运动、沿有轨巷道堆垛机立柱或立柱导轨的垂直起升运动和对出入库站台的货物的存取运动。机械结构可以简单叙述为：在堆垛机的顶部和底部上分别装有一组或两组导向轮，夹持着天轨和地轨（天轨安装于货架上，地轨安装在地面上），行走电机驱动与地轨接触的行走轮，在天轨和地轨的约束下，堆垛机在巷道内水平行走；系着钢丝绳或链条的载货台，在起升电机的驱动下拉动载货台使其沿立柱或者立柱两侧的导轨完成升降运动；货叉电机驱动一个行程倍增机构，使上叉完成左右存、取货物运动。三种运动分别在控制系统协调控制下，完成货物的出、入库工作。为完成有轨巷道堆垛机运动的基本功能，设备必须具备三个方向的驱动和传动功能，需要对设备运行进行有效的控制，有轨巷道堆垛机除了完成货物的存取外，设备安全也是其功能中的重要组成部分。2、相关参数堆垛机额定起重量：300kg：行走最大速度：；升降最大速度：；货叉速度：；货箱尺寸：长X宽义高=500X500X500mm;注：宽度方向为货叉叉取方向。二、课题详细方案设计（一）总体方案:1、为使堆垛机能够准确、快速、安全、搬运货物出入库，必须满足以下设计要求：（I）具备三维运动功能，即堆垛机沿巷道来回运动、载货台垂直运动、货叉沿货架方向双向伸缩；（2）满足一定的定位精度，重复定位精度误差不能超过10三；（3）具备安全保护措施；（4）在满足强度、刚度和可靠性的前提下，尽量减小堆垛机各部分的重量，以减小提升功率和行走时的摩擦阻力：（5）保护仓库环境，避免货物污染受损。2、有轨巷道堆垛机的现有类型及设计选用类型按现行机械行业标准，有轨巷道堆垛机分类方式多种多样，如按支承方式、用途、控制方式、结构、运行轨迹等分类。在目前立体仓库应用中，堆垛机最常见的是按结构形式和运行轨迹分类。（1）、按结构形式，分为双立柱有轨巷道堆垛机和单立柱有轨巷道堆垛机双立柱有轨巷道堆垛机双立柱有轨巷道堆垛机由两根立柱、上横梁、下横梁和带货叉的载货台组成，立柱、上横梁和下横梁组成一个长方形的框架，一般称为机架。立柱形式有方管和圆管两种，方管可兼作起升导轨，圆管需要附加起升导轨。这种堆垛机的最大优点就是强度和刚性都比较好，能快速起、制动，并且运行平稳。一般用在起升高度较高、起重量较大和水平运行速度较高的立体仓库中，其缺点是自重较大。双立柱堆垛机的起升机构，普遍采用链条或钢丝绳传动,由电机减速机驱动链轮或钢丝绳转动，通过链条牵引载货台沿立柱或起升导轨作升降运动。其结构如图1所示。单立柱有轨巷道堆垛机单立柱有轨巷道堆垛机的机架由一根立柱、下横梁和上横梁组成。立柱多采用型钢或焊接制作，立柱上附加导轨，整机重量较轻，消耗材料少，因此制造成本相对较低，但刚性稍差。由于载货台和货物对立柱有偏心作用，以及行走、制动时产生的水平惯性力作用，使单立柱有轨巷道堆垛机在使用上有较大的局限性，不适于起重量大和水平运行速度高的堆垛机。单立柱堆垛机的起升结构，普遍采用钢丝绳传动，由电机减速机驱动卷筒转动，通过钢丝绳牵引载货台沿立柱或起升导轨作升降运动。对于钢丝绳传动，传动和布置相对容易，但定位准确性稍差。其结构如图2所示。图2单立柱有轨巷道堆垛机(2)、按运行轨迹形式不同，分为宜线运行型堆垛机和曲线运行型堆垛机堆垛机水平驱动装置一般安装在堆垛机下横梁上，通过电机减速机驱动车轮转动，使堆垛机沿水平方向运行，此种地面驱动方式使用最为普遍。一般用两个承重车轮，沿铺设在地面上的轨道（通常叫地轨）运行。通过下部两组水平轮沿轨道运行导向，在堆垛机顶部两组导向轮沿上轨道（通常叫天轨）运行辅助导向。直线运行型堆垛机直线运行型堆垛机只能在巷道内直线轨道上运行，不能自行转换巷道，只能通过其他输送设备转换巷道。直线运行型堆垛机可以实现高速运行，能够满足出入库频率较高的立体仓库作业，应用最为广泛。曲线运行型堆垛机曲线运行型堆垛机行走轮与下横梁是通过垂直轴被接的，能够在环形或其他曲线轨道上运行，不通过其他输送设备便可以从一个巷道自行转移到另一个巷道。此种堆垛机通常叫做转轨堆垛机。曲线运行型堆垛机在使用上有局限性，只适用于出入库频率较低的立体仓库。因为不但场地要受到转弯半径的限制，而且转弯时速度特别慢，不能满足出人库频率高的立体仓库作业。综上所述各类堆垛机的特点，双立柱堆垛机强度和刚性都比较好，能快速起、制动，并且运行平稳，且所设计的为出入库频率较低的立体仓库，故选用双立柱、U型轨道式堆垛机。其转轨形式如图3：图3堆垛机转弯示意图3、设计功能实现一般把有轨巷道堆垛机水平运行的方向称为X方向，起升运行的方向称为Y方向，货叉运行的方向称为Z方向。有轨巷道堆垛机沿X、丫和Z三个方向的宜线运动完成货物的搬运是有轨巷道堆垛机的基本功能。有轨巷道堆垛机总功能可分解为沿X方向的运动的分功能、沿Y方向的运动的分功能和沿Z方向的运动分功能，如图4所示:图4有轨巷道堆垛机总功能沿X方向的水平运动的分功能主要由有轨巷道堆垛机的行走机构来完成,行走机构主要有电机、主动行走轮、被动行走轮、行走轮轴、轴承等主要零部件组成。电动机装在主动行走轮上，驱动有轨巷道堆垛机在地轨上运行，当电机电源切断时，电动机能够自动制动，使有轨巷道堆垛机停止在立体库的巷道中。沿Y方向的起升运动的分功能主要由起升机构来实现。起升机构主要有起升电机、卷筒、钢丝绳等零部件组成。钢丝绳与载货台相连接，与上横梁的链轮组成封闭结构。当电动机通过钢丝绳传动带动载货台在立柱的导轨上进行上下运动。沿Z方向伸缩的运动分功能主要由货叉机构来完成货物的存取，货叉主要由电动机、下叉、中叉、上叉、双啮合齿轮、链传动机构及齿轮齿条传动组等零部件组成。有轨巷道堆垛机三个方向运动的实现都是在控制系统的控制下实现的。另外，为保证机器及人员的安全，应有一些辅助安全保护功能：运动防护功能是有轨巷道堆垛机机械结构中重要的安全功能,该功能部件由安装于地轨终端的机械缓冲装置构成。该功能部件保护有轨巷道堆垛机在控制失去作用的条件下，将有轨巷道堆垛机运行的动能吸收，避免有轨巷道堆垛机发生冲出轨道等恶性事故，终端防护缓冲堆垛机质量和运行速度有关，需要按照标装置结构设计与有轨巷道准选择。载货台断绳保护，当堆垛起重机载货台的起吊装置失控、载货台产生加速度下坠时，应有保护装置对载货台施加制动力，确保机构、货物及工作人员的安全。4、堆垛机的组成:。图5有轨双立柱巷道式堆垛机的结构图（二）、堆垛机各个部分的方案选择1、堆垛机起升机构传动方式的选择巷道式堆垛起重机的起升机构是使载货台垂直运动的机构，主要由电动机、制动器、减速器、卷筒或链轮以及相应的柔性件组成。电动机通过减速器带动柔性件使载货台升降。常用的柔性件有钢丝绳和起重链两种。链条传动的缺点是自重量大，有可能突然断裂，不安全,因而本传动机构选用钢丝绳，钢丝绳的优点是质量轻，使用安全，工作噪声低，便于维护保养等等。在堆垛机特殊的工作环境下，为了使起升机构结构紧凑,本设计使用带制动器的电动机。这种电动机具有锥形转子，通电时，转子在磁拉力作用下产生一定的轴向位移，使尾部的锥形盘式制动器同时打开。断电时，磁拉力消失，制动器在弹簧作用下又重新上闸，使电动机很快地停住。起升机构的位置布置在堆垛机的下部，位于立柱外侧。联轴器选用梅花形弹性联轴器,此联轴器是由带突爪的形状相同的两个半联轴器和梅花形弹性元件组成，将梅花形弹性元件置于两个半联轴器的突爪之间以实现联结。联轴器工作时，梅花瓣受压。单向运转时只有半数花瓣参与工作，半数不承载；反向运转时，亦是如此。此联轴器具有结构简单，零件数少，径向尺寸小，不需润滑；弹性块受压，承载能力较高等特点。减速器选用JZQ型减速器，它是特为起重机设计制造的低硬度齿面的减速器，制造工艺较容易，有很多中小型厂均有现成产品供货。钢丝绳的一端固定在卷筒上，另一端固定在机架的上横梁上，钢丝绳通过安装在立柱上的定滑轮导向，带动安装在载货台上的两个动滑轮使载货台升降。2、堆垛机行走机构传动方式的选择堆垛机的行走机构是堆垛机水平运行的驱动装置。一般由电动机、联轴器、制动器、减速箱和行走车轮组成。本设计选用三合一减速器，把突缘电动机、盘式制动器和减速器做成整体，选用标准件，提高了系统的可靠性。采用带水平轮的车轮组，为了防止出轨在轨道两侧加水平导向。本传动系统为地面支承式,三合一减速器和车轮组安装在堆垛机下横梁下方起支承和驱动作用，上部用导向轮运行在工字钢的下翼缘上来防止堆垛机倾倒或摆动。由于驱动装置装在堆垛机下部，容易维修保养。3、堆垛机机架的设计思路上横梁是由四块钢板焊接而成的箱形结构，其与立柱间通过焊接联结在一起。立柱由角钢和钢板焊接而成的箱式矩形断面，具有抗扭、抗弯刚度大，重量轻，耐磨性好等特点。下横梁也是由四块钢板焊接的箱式矩形断面，具有较大的抗扭、抗弯刚度。下横梁与立柱间通过焊接联结在一起。4、堆垛机货叉的设计思路货叉机构是有轨巷道堆垛机主要工作机构，货叉机构安装在载货台上，能够双向伸出，以便向货格存取货物。货叉机构主要由电机、减速器、链轮、链条、齿轮、齿条、下叉、中叉、上叉、滚针轴承等组成。由于要求在设计货叉时，其本身的长度要小于堆垛机运行巷道的宽度，以防止小型有轨巷道堆垛机在运行过程中与巷道两边的货架发生碰撞；在货叉进行存取货物时，货叉的行程又要远远大于巷道的宽度，来完成货物的存取。因此，货叉在结构上设计成行程倍增结构，来满足货叉功能要求。通常行程倍增结构采用三级齿轮齿条直线差动式货叉机构，其结构如下：图6货叉机构结构图这种结构的货叉工作原理是电机驱动齿轮旋转，通过齿轮齿条啮合传动驱动中叉运动，安装在中叉上的双啮合齿轮同时与上下叉啮合，而下叉是固定的，从而驱动上叉存取货电工5、堆垛机安全方案的确定为了保护人身、设备和货物的安全，堆垛机必须具有完善的安全保护措施：（1）堆爆机在行走、载货台升降和货叉伸缩终端处都设有机械和电气限位装置。（2）货物检测载货台上设有货物超高、超长和超宽检测装置。在货物进入载货台时，当检测到货物超过设定高度、长度或宽度时，堆垛机便停止运行并报警。一般允许误差为30-40mm,检测元件采用对射或反射式光电传感器四。（3）载货台上还设有检测货叉是否回位、货叉上有无货物和货位中有无货物的装置。如货叉没有回位，堆垛机不能水平运行；如货叉上已有货物，则不能再取货；人库时，必须检测货位中有无货物，以避免发生事故。（4）断电保护如载货台升降过程中忽然断电，则通过提升电机制动使载货台停在当前位置，不会掉落下来。（5）载货台断链保护提升钢丝绳通过压簧与载货台相连，当钢轮绳由于长时间使用或意外原因忽然断裂时，弹簧弹开链条，检测装置检测到钢丝绳时，便驱动相应装置使载货台停在当前位置，不至于掉下来，同时整个堆垛机停止运行皿。三、堆垛机起升机构的设计提升重量G=3000N,司机室与载货台重量G=15000N,起升速度v二,起升高度H=5m。1、定机构的工作级别堆垛机工作级别根据堆垛机使用条件的两个重要数据一载荷状态和利用等级来划分,是堆垛机设计的依据，现由设计原始数据和堆垛机实际运行情况选定三个参数如下：利用等级T4,载荷情况L2,工作级别M42、选择钢丝绳采用单联滑轮组，此时：m=nm滑轮组倍率；n悬挂物品挠性件分支数。起升机构以省力钢丝绳滑轮组作为执行构件，选取悬挂物品挠性件分支数n为2,滑轮组倍率m为2。钢丝绳最大静拉力为：SM=旦=理叱图”=9184Nmdxqa02×l×0.98Q一一起升载荷（N）,Q=G+£；Cp起升质量，即起重量（kg）；q滑轮组倍率；a滑轮组钢丝绳卷入卷筒根数；机构总效率,O本机构中q=2,a=l依据最大静拉力选择6X7型的钢丝绳，钢丝强度极限巧=1570MR/,取选择系数C=。钢丝绳直径为d=CJSmiIX=0099j9184=9.49mm,取d=1011mo钢丝绳的最小破断拉力F（F（纤维芯钢丝绳），钢丝绳的安全系数为1000H1000x59.08出口寸分n=2=6.4>,满足要求。SmaX9184选择钢丝绳标记为：6X7+NF10GB/T8918-19963、选择卷筒取弯曲频率系数h2=l,卷筒的工作级别系数h产16,滑轮的工作级别系数h尸18。卷筒最小直径Odmin=hh2d=16×1×6=96nn滑轮最小直径Qmin=hr2d=18×1×6=108w?设计采用齿轮连接盘式的单层卷绕单联卷筒，取以绳槽底测量的卷筒直径（名义直径）14OnmI,则以钢丝绳圈中心测量的卷筒直径为Dd=150三°卷筒为标准槽形的卷筒，槽距P二13m,则卷筒上有螺旋槽部分长:（也+ 2）兀Dd2x5x10003.14×150+ 2）× 13 = 302 min故，卷筒总长为Ld=Z+2L1+右=420mm。1.1无绳槽卷筒端部尺寸，由结构需要决定；1.2固定钢绳所需长度，约为3p。选择卷筒的标记为：A150X287-6X13-5X2-左JB/T4、选择滑轮根据钢丝绳直径选择滑轮直径D=260mm滑轮标记为：10×260-45JB/5、选择电动机,电动机的静功率：= 3.18KWP=上=18000x0.15“IOoOn1000×0.85×lV额定起升速度(m/s)：机构效率，初算时近似取=0.85；m机构电动机个数。为安全起见，。选择电动机为绕线型异步电动机：YZR160M1,转速为930rmin,Zgm2,转子绕组开路电压为138Vo6、决定机构的传动比并选择减速器传动系统的总速比为电动机额定转速与卷筒转速之比卷筒转速根据起升速度V计算：v×6()0,15×6()1_mc,.%=×1000=×1000=19.8rrmnttDd3.14x150930“以I=46.96传动总速比19.1,选用JZQ标准减速器的第I档速比i二,选用减速器为：JQZ-250-I-4-Zo7、联轴器的选择此联轴器为减速器高速轴使用的联轴器,而减速器低速轴通过卷筒上的齿轮连接盘直接与卷筒连接，联轴器采用调节性能较好的梅花形弹性联轴器,。选用LM6型梅花形弹性联轴器即可，转动惯量为0.0114Agm2,能长期传递的最大转矩为710Nm(,8、制动器的制动容量的设计在堆垛机上使用的制动器，在走行装置上作走行减速与停止之用。在升降方面用来使运动中的载荷减速并在停止后保持安全，必须有足够的制动转矩。一般规定，但一般在走行方面的制动转矩值为电机额定转矩的100%即可。9、载货台断绳保护装置堆垛垛起重机载货台架运行安全可靠，当承载钢丝绳断裂时，断绳保护装置应能可靠地动作，同时，、独立可靠地工作的性能。目前，钢丝绳提升式施工升降机安全防坠器按制动形式不同，大致分为滑楔式、偏心轮式及销式三类。(1)、滑楔式安全防坠器滑楔式安全防坠器结构示意图如图7所示，它主要由动滑楔、定滑楔及控制系统组成。其制动原理为：当控制机构将动滑楔向上推动时，动滑楔相对定滑楔产生水平位移，动滑楔与导轨接触后产生摩擦力，摩擦力阻滞动滑楔随吊笼一起下滑，而此时动滑楔与定滑楔相对水平位移继续增大，导致动滑楔与导轨摩擦力也继续增大，直至制动为止这类安全防坠器制动快捷迅速，平稳冲击小，但对动滑楔的制作精度、导轨的直线度和平整度要求较高。图7滑楔式安全防坠曙(2)、偏心轮式安全防坠器偏心轮式安全防坠器结构如图8所示，它的制动机构由偏心轮机构组成，其制动原理为:当控制机构将偏心轮向上旋转后，偏心轮与滑轨接触，产生摩擦，随着吊笼继续下滑，偏心轮继续旋转，由于偏心的原因，偏心轮对导轨的正压力增大，摩擦力也继续增大，直至制动为止。这类安全防坠器的制动迅速平稳，但对偏心轮制作精度、滑轨的直线度和平整度要求较高，加工难度大。图8偏心轮式安全防坠器(3)、销式安全防坠器销式安全防坠器机构如图9所示，它的制动器由销机构组成，其制动原理为：当控制机构将销弹出后，根部卡在吊笼横梁上，端部卡在塔身横杆上而制动。这类安全防坠装置制动时间短，结构简单，比较经济实用。但销对塔身横杆由于消耗重力功和惯性动能而产生很大冲击，故要求滑销、吊笼横梁和塔身的强度较高中,。图9销式安全防坠器(4)、技术指标要求制动时间与制动距离是安全防坠器最为重要的性能指标，根据施工升降机规范，设定具体的设计指标参数为：制动时间：tWs；制动距离：SW7o在满足以上两个设计指标的同时，应尽量提高安全防坠器的可靠性。同时，还应该考虑到如何简化机构，使其便于安装调试。(5)、安全防坠器总体方案的制定通过对现有制动形式的研究与分析，这里安全防坠器采用了瞬时式楔块制动。该安全防坠器主要由驱动机构、传动机构和制动机构三部分组成。驱动机构驱动机构是当提升钢丝绳断裂时安全防坠器动作的动力源。它的形式有电动、液压、气动，还可以采用弹簧、人工控制形式。对于驱动机构的设计，应尽量使其结构简单、动作灵敏，并根据实际情况合理地选用驱动形式。这里采用弹簧作为安全防坠器的驱动机构；传动机构传动机构的作用是实现由发动机构到制动机构之间运动的传递，其形式有很多种，这里设计的传动机构主要由连杆构成，这是因为连杆机构具有传动准确、工作灵活可靠，便于安装调试的优点；制动机构制动机构的作用是当升降机发生故障时，在驱动机构的带动下完成对载货台的制动，安全防坠器制动机构形式的选择取决于提升设备的形式和布置方式以及轨道的形式。轨道一般分为软性轨道和刚性轨道，软性轨道主要是钢丝绳。升降机采用钢丝绳提升载货台，轨道采用刚性轨道，材料为冷拉钢板。由于导轨表面的光滑度，以及导轨与塔身之间的连接板都会影响载货台的上下运动，因此为了防止载货台在上下运动过程中出现被卡、搁的情况，将制动楔块做成非封闭的形式。采用双向制动机构，该机构有两个相对的动滑楔,布置在导轨两侧，两个动滑楔由导轨两侧等距抱紧。动滑楔与导轨表面相接触，具有承载能力大，制动准确，工作可靠的优点。结构原理如下：图10载货台断绳保护装置工作原理示意图1.滚轮2.动滑楔3.垫铁4.U型螺栓5.拉臂支架6.拉臂7.活动板8,立柱面9.弹簧10.拉杆11.提升滑轮四、堆垛机行走机构和机架的选型设计（一）、堆垛机行走机构的选型设计提升重量C1>=3000L运行速度V=Inls,堆垛机重量C=50000N,机构工作级别为M4。1、确定车轮直径根据经验，由于机构布置上的原因，堆垛机自重在四个车轮上的分布是不均匀的，则最大一个车轮由堆垛机自重引起的轮压为：50000l2=15000/v4起升载荷在四个车轮上的分布可以认为是均匀的，于是每一只车轮由起升载荷产生的轮压为：3OOO=75Oyv,4从而可得车轮的最小轮压（就是空载轮压）：RmM=R,=150OoN最大轮压为满载轮压，即：RmaX=6+N=15750N车轮的等效疲劳计算载荷为:MR*=2x15750+15000=1550ON采用带水平轮的车轮组,车轮采用有轮缘车轮,为了防止出轨在轨道两侧加水平导向轮,车轮直径D=250m,。2、选择电动机取运行阻力系数0=0.0095（滚动轴承），于是:Ff=tG=0.0095×(3000+50000)=503.5NG运行质量的重力（N）取机构的总效率%=0.85,则运行静功率为:= 0.59 KWF7V503.5x11000%1000×0.85选用机座号为QS08的三合一减速器，其内含电动机是机座号为112M的YZR型绕线型电动机，在JO25%时，同步转速为IoOOrmin,转动惯量Ja=O.0275Zgj"。3、缓冲器的选择堆垛机在运动过程中控制系统失控时，就会和巷道口的机械装置发生碰撞，为了减小碰撞时对堆垛机造成的危害，在堆垛机上的下横梁两端安装了缓冲器。缓冲器主要用来吸收发生碰撞时所产生的能量，缓冲器的缓冲容量W按下式计算：=（G0+G,）V0/（2X）=15女N加式中W一缓冲器缓冲容量（ZN6）；V0碰撞瞬时速度（mmin）；Go堆垛机自重（依）；G1额定起重量（Zg）。选择：HT3-1600，缓冲容量为16攵Nm,缓冲行程为120Smm,缓冲力为273PjkN.（二）、堆垛机机架的选型设计机架的立柱是由角钢和钢板焊接而成的箱式矩形断面结构，此结构具有抗扭、抗弯刚度大，耐磨性好等特点。立柱分段制造，每段3米，安装时通过各段头部的法兰盘连接，再由高强度螺栓连接，立柱与下横梁、上横梁焊接在一起。，边宽度为125mm,边厚度为IOnInb内圆弧半径为Mmnio立柱钢板选用公称厚度为IOmm的热轧钢板，法兰盘钢板也选用公称厚度为IonIm的热轧钢板，螺栓选用M30高强度螺栓。下横梁由四块钢板焊接而成，钢板选用公称厚度为60三的热轧钢板。上横梁也由四块钢板焊接而成，钢板选用公称厚度为20mm的热轧钢板。载货台立板选用公称厚度为20mm的热轧钢板。五、堆垛机货叉的设计1、货叉传动装置的总体选型取运行阻力系数0=0.85,于是：Ff=G=0.85×3000=2550N式中G运行质量的重力（N）取机构的总效率%=0.9,则运行静功率为:F/1000%2550x0.15 '1000×0.9= 0.425KW电动机选择型号为YEJ8014的电磁制动三相异步电动机，转速为1390rmin.联轴器选用型号为AQ01的钢球离心式软起动安全联轴器，具有过载保护功能。减速器选用减速比为29的WD系列摆线针轮减速器，机座号为WD3,。2、货叉传动齿轮、齿条的计算'设计要求货叉的伸缩速度V为9mmin,即900Omm/min。齿轮齿条分度圆直径为60mm,则圆周长度为C=血=3.14x60=188.4mm安装在中叉上的中间轴是不转动的，其上的双啮合齿轮同时与上下两个齿条啮合，故齿轮转速为V _ 9000 C -188.4= 47.7*/min（1）选择齿轮、齿条材料齿轮选用45号钢调质HBSl=245275HBS齿条选用45号钢正火HBS2=210-240HBS（2）按齿面接触疲劳强度计算匕=(0.013O.O22)hVp7h=(0.0130.022)480.4248vt,取匕=0.2mso确定齿轮齿条传动精度等级为第11公差组8级齿轮的分度圆直径：小收卫乌7IeduE齿宽系数按齿轮相对轴承为悬臂布置取为a=0.4。齿轮齿数Zl=20。由电动机的转速和减速器的传动比计算出传动轴上的齿轮的转速：1390ZIO/n=48rmin29双啮合齿轮的转速也为13rmin,则：齿轮转矩：Tl=×106Pn=×106×Ntnm载荷系数K=K.KvK11KB。使用系数KE1。动载荷系数Kko齿向载荷分布系数K力二。齿间载荷分布系数Ka：由B=O及=%=1.88-3.2(+)cos=1.68,查得Ka=°Zlz?则载荷系数k的初值k=l×××=o弹性系数ZE=JN/加加a节点影响系数Zh二。重合度系数Zg-许用接触应力=wiimZjv.ZwSh。接触疲劳极限应力Hiim2%ml=570N/，加2%Hm2二顿N/"加应力循环次数为：M=60zL=60x48xlx8x300x8=5.5xl07TV2=1=4.6×107接触强度得寿命系数ZN=ZN=I硬化系数ZW=I接触强度安全系数S”=1.1w=570×l×1=518Nww2=460×1×1=418Nwtw2故4,的设计初值J、2KT.w+lzZtZwZ22×1.74×835601.2+1z189.8×2.5×0.872z1aJ113L1H£)2=3()-=40mmYedM匕V0.41.2418齿轮模数加=4L=竺=2mm，取m=3mmZ120齿轮分度圆直径的参数圆整值为dkmZ尸3X20=6Omn1。圆周速度U=匈%=0.18m/s60000与估取匕=0.2机/s相近，满足要求因为齿宽系数化二04所以齿轮齿宽b=0dd=0.4×60=24/77/w对于正常齿，优=1,c*=0.25齿顶高力=fn=l×3=3mm齿根高hf=(*+c)m=(1+0.25)×3=3.75w齿顶圆直径da=d+2hll=60+2×3=66WZ齿根圆直径da=d-2hf=60-2×3.75=52.5mm取齿条齿根高%=3帆加齿条齿顶高ha=3.5wn齿条宽度b=25mm齿条总高度”二4+%+%=3.5+3+4=10.5m式中h为轮齿底部到齿条底部的高度齿距7=n=3.14×3=9A2mm齿厚S=勿/2=3.14x3/2=4.7齿槽宽e=9w2=3.14x32=4.71"7777（3）齿根弯曲疲劳强度校核计算%=浮/L%EIbd、m齿形系数窿齿轮L=齿条片应力修正系数L齿轮匕“二齿条J?:重合度系数Ye=0.25+0.75/%=0.25+0.75/1.68=0.7许用弯曲应力匕"二YNYXlSF弯曲疲劳极限fliml=460N/mm2CrFlim2=390Nmn弯曲寿命系数=Yn2=1尺寸系数YX=I安全系数S产则：。尸=4.及&/S/=460×1×11.25=3687Vz三2故CrFl=2××83560×××(60×180×6)=wm2flaF2=2××83560×××(50×180×6)=ww2f23、货叉挠度的计算如果货叉伸出作业时，叉端挠度太大，就会影响有轨巷道堆垛机正常作业，严重时会与货架发生干涉，造成事故。因此，货叉设计的基本原则是在保证货叉强度的前提下，使其前端挠度尽量小。假设有轨巷道堆垛机在运动过程中立柱不发生变形，根据货叉的支承结构，做出受力分析简图如图11所示。图11货叉机构的受力分析图中，a,b,c,d,e,f»g,h,加和分别是各支点间的尺寸，1,I2,Z3分别是下叉、中叉和上叉的惯性矩，E是材料的弹性模量。=55c加，/?=45cm,c=16cw,d=45cm,e-cm,g=100cm,m=61cm,n=69cm,h=126cm,l=cm4,I2-cm,I3=cm=6000TV(包括货叉伸长部分重量和货箱重量在内)，弹性模数E=XK)"Pa。上叉挠度计算货叉在货物的作用下，在上叉。处和七处的产生支反力上叉受力和挠度变形简图如图12所示。图12上叉挠度简图由上图利用受力平衡和再矩平衡可求得上叉支点O、七处的支点反力、转角微分方程和挠度方程，其公式分别为FdWQaFe=-Q竺一处十人dx2EI3deeQx.c.-+1。+506EI3d当x=d时，£）=0,=0,所以._eQd°6EI3得E处的倾角为:eQd6E所以载荷。在E点产生的挠度为:3逸L（h-m）=-Cm13EI3中叉挠度计算由于载荷的作用，在支点8处产生反力为五，设在C点的倾角为挠度为25。（h为不变形部分的长度）如图13所示。图13部分为不变形时中叉挠度简图由上图求出3、C点的支反力及BC段的弯矩方程分别为:FbqQbFcqQ+QbM=Fhx=-Qxb则挠度曲线微分方程为:d2_M_QnxdxrEL1E11h所以倾角和挠度方程分别为:,dQnx1I=-+lodx2EI2h5二一+26EI2h当X二8时，况)=0,5=0,所以有i=QaL06EI2当X=b时的倾角和挠度分别为：.一Qnb/2-23EI2把b段看成刚性，C点作为固定端考虑，如图14所示，设载荷。在中叉产生的反力为Fd和工，这些反力在前叉产生的倾角为和%,挠度为工和可。C图14C点为固定时中叉挠度简图Fd产生的货叉前端产生的倾角和挠度为：iPa-m)2_ec?Q2EI22El2d名二:匕13(-m)2-c=cm6EI2d其次工产生的货叉前端产生的倾角和挠度为：(e+d)Qm2EI2d(e+d)077214=3(-nr)-m=cm下叉挠度计算假设，5为不变形部分，则载荷。在人段产生的作用反力为温和工，在C点产生的倾角为，5,产生的挠度为2，如图15所示。图15下叉挠度简图同理根据受力平衡和弯矩平衡可求得下叉各支点的反力以及各反力产生的倾角和挠度,其计算公式分别为：Fhab(a+g)6EIg因此，假设载货台和立柱为刚性时，货叉前端的总挠度为货叉上、下、中叉的总和，分6=用+2+&+2+%=cm即总挠度S=mm,货叉在叉取货物时的最大挠度般规定不超过15团团，因此货叉是安全的。六、中期总结本次毕.业设计从分析任务书开始，论述了堆垛机的特点及组成形式，根据设计需要选取了双立柱、U型轨道式巷道堆垛机，进而分析了堆垛机的运行机理。在总体方案确定后,开始分析局部方案，即提升机构、行走机构、货叉机构的确定，然后对局部进行分解选型、校核。本次设计重点设计了货叉伸缩机构的结构设计，根据齿轮齿条差动原理设计出货叉的外形结构，然后分析货叉的受力图，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；在对现有的安全防坠器的研究基础上，权衡各种型式安全防坠器的利弊，在现有的安全防坠器的基础上，为该堆垛机设计了一台瞬时式楔块制动的安全防坠器。该装置在灵敏度、制动时间、制动距离上与现有的安全防坠器相比有很大的优越性，如动滑楔与导轨表面相接触，具有承载能力大，制动准确等优点；在行走机构中选用三合一减速器，把突缘电动机、盘式制动器和减速器做成整体，选用标准件，提高了系统的可靠性。本次设计，囊括了大学四年所学知识的各方面，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。中期报告的编写既加深了整个毕业设计前两个月对确定方案、选型等的理解，又为最后二十多天的对整个设计的修改、完善提供的参考依据。七、参考文献1蒋蕊聪.自动化立体仓库.中国储运技术，2007,(9):74-752陈忠阁，朱宝昌.有轨巷道堆垛起重机技术现状与发展趋势.物流技术，2000,(6):13-143陈金玉.立体仓库堆垛机的设计.现代物流，2006,(4):48-504曹尚.自动化立体仓库的应用.物流技术，2010,(8):53-545杨继志，郭敬.自动化立体仓库的关键技术.起重运输机械，2007,(1):42-436余华，汪浩.有轨巷道堆垛机水平运行机构的设计.机电产品开发与创新，2004,5(3):16-187贾争现，曹西京，董良，刘明武.堆垛机钢结构的强度与刚度设计.物流技术，2003,(5):32-338孔令中.现代物流设备设计与选用.化学工业出版社，20059邓爱民，张喜军，等.，200310谭晓东，刘新.双立柱堆垛机自动控制设计中的问题探讨.应用技术，2009,(7):82-8411马仲安.SS型货用施工升降机防坠安全装置的选择及改进.建筑机械，1998,(7):6-712刘浏.步进电机在中小型堆垛机上的应用.物流技术.2002,(6):1513方世杰，姜好德.刚性轨道提升机防坠器的设计.起重运输机械，2005,(11):15-1714刘广金，程显氓.物料升降机安全保护装置.机械设计，1996,(7):39-4115李宏，卫晓平，等.物料升降机安全保护装置.起重运输机械，2001,(6):9-1116程军红，梁睦，李格，刘玲.齿轮齿条直线差动行程增倍机构的设计与应用.机械传动，2005,(4):73-74