自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)（機(jī)械CAD圖紙）

1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)設(shè)計(jì)DESIGN OF STACKER CRANE FOR AUTOMATIC WAREHOUSE20013年6月摘 要有軌式巷道堆剁起重機(jī)是隨著立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的專(zhuān)用起重機(jī)，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為堆剁機(jī)。堆剁機(jī)是立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備，是代表立體倉(cāng)庫(kù)特征的標(biāo)志。其主要用途是在高層貨架倉(cāng)庫(kù)的巷道內(nèi)沿軌道運(yùn)行，將位于巷道口的貨物存入貨格，或是取出貨格內(nèi)的貨物運(yùn)送到巷道口，完成出入庫(kù)作業(yè)。20世紀(jì)70年代初期，我國(guó)開(kāi)始研究采用巷道式堆剁機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)，不久便廣泛應(yīng)用于各行業(yè)和地區(qū)，有的已經(jīng)形成系列化，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到目前已建成三百余座。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的

2、發(fā)展，有軌巷道堆垛起重機(jī)的技術(shù)也在不斷提高和完善。世界主要工業(yè)國(guó)家都把著眼點(diǎn)放在開(kāi)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。如今，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)及堆垛機(jī)已成為企業(yè)生產(chǎn)管理不可獲缺的重要組成部分。本文從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，以現(xiàn)有設(shè)備為依托，先確定出堆垛機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及各部分的結(jié)構(gòu)草圖，然后運(yùn)用理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、制造技術(shù)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)其機(jī)械部分進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括：機(jī)架、行走機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)和貨叉伸縮機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，以實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)的機(jī)械性能為目的，在滿(mǎn)足其強(qiáng)度、剛度、運(yùn)行穩(wěn)定性等要求的前提下，綜合考慮結(jié)構(gòu)的合理性和所選材料的經(jīng)濟(jì)性，力求達(dá)到高質(zhì)

3、量、低成本。關(guān)鍵詞 自動(dòng)化 立體倉(cāng)庫(kù) 堆垛機(jī) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AbstractTrack Tunnel-Stacker Crane is developed by a special crane with the emergence of three-dimensional warehouse, usually referred to as stacker crane. Stacker crane is the most important lifting and transportation equipment in a three-dimensional warehouse, and is one

4、 characteristic of three-dimensional warehouse. Its main use is orbit along the roadway in tunnel of high-rise warehouse, put the goods that be located at the mouth of the tunnel into the shelves, or take out goods and delivered to the tunnel mouth, complete the storage operations. At the early 70s

5、of 20th, China started to develop the three-dimensional warehouse with stacker crane, and soon have be widely used in various industries and regions，some have formed serialization. According to incomplete statistics, more than 300 warehouses have been completed now. With the development of modern in

6、dustry, the technology of stacker crane is being improved. All the world's major industrial countries focus on the development of new products with reliable performance and the use of high-tech，and pay more attention to the practicality and safety. At present, automatic three-dimensional warehou

7、se and stacker crane have become an important component of production management.This paper starts from the practical problems, and bases on existing equipments. Firstly confirm the overall structure of stacker crane and the draft of parts of the structure. Then use Theoretical Mechanics, Material M

8、echanics, Machine Design and Manufacturing Technology, and according to relevant design manuals, elaborates on its machinery parts, including: Rack, Running Mechanism, Lifting Mechanism, Loading Stations and Telescopic Fork Mechanism. In the design process, considering the rationality of structure a

9、nd the economy of the selected materials in order to achieve the mechanical properties of stacker and request of strength, stiffness, running stability, attempt to reach the aim of high-quality, low-cost.Keywords AutomaticThree-Dimensional Warehouse Stacker Crane Design of Structure目 錄第一章 緒 論11.1自動(dòng)化

10、立體倉(cāng)庫(kù)概述11.2自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展11.3發(fā)展自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的必要性21.4自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中的堆垛起重機(jī)41.5巷道式堆垛起重機(jī)的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)51.5.1 機(jī)架51.5.2行走機(jī)構(gòu)51.5.3提升機(jī)構(gòu)51.5.4載貨臺(tái)及貨叉51.5.5電器設(shè)備61.5.6安全保護(hù)裝置6第二章 堆垛機(jī)機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)72.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的結(jié)構(gòu)尺寸及運(yùn)行條件72.2 機(jī)架設(shè)計(jì)概述72.2.1機(jī)架設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的一般要求72.2.2 機(jī)架的設(shè)計(jì)步驟72.3 上導(dǎo)軌設(shè)計(jì)92.3.1 導(dǎo)軌類(lèi)型的確定92.3.2 導(dǎo)軌材料的確定92.3.3導(dǎo)軌截面形狀的確定92.4 上橫梁設(shè)計(jì)112.5 立柱設(shè)計(jì)142.6 下導(dǎo)軌

11、設(shè)計(jì)192.6.1導(dǎo)軌類(lèi)型的選擇192.6.2滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)192.6.3 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的計(jì)算20第三章 行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)253.1 電動(dòng)機(jī)的選擇253.1.1選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)綜合考慮的問(wèn)題253.1.2電動(dòng)機(jī)的選擇253.2 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)263.2.1 傳動(dòng)方案的確定263.2.2 第一級(jí)減速齒輪副的計(jì)算283.2.3 第二級(jí)減速齒輪副的計(jì)算323.2.4 齒輪齒條副幾何尺寸的確定及計(jì)算363.2.5 軸的計(jì)算373.3 行走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖42第四章 提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)434.1 電動(dòng)機(jī)的選擇434.2 傳動(dòng)滾子鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算434.2.1滾子鏈幾何尺寸的計(jì)算434.2.2 滾子鏈靜強(qiáng)度計(jì)算

12、444.2.3 鏈輪幾何尺寸計(jì)算454.3提升滾子鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算474.3.1滾子鏈幾何尺寸的計(jì)算474.3.2鏈輪幾何尺寸的計(jì)算48第五章 載貨臺(tái)與貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)495.1 電動(dòng)機(jī)的選擇495.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)算505.2.1 圓錐齒輪副的計(jì)算505.2.2 齒輪齒條副的計(jì)算535.2.3 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)575.3導(dǎo)軌與叉板的設(shè)計(jì)595.3.1導(dǎo)軌的計(jì)算595.3.2 板件尺寸的確定605.4載貨臺(tái)結(jié)構(gòu)圖61結(jié) 論63致 謝65參考文獻(xiàn)66附錄 畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告67第一章 緒 論1.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)概述自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是物流系統(tǒng)中的重要組成部分，它是在不直接進(jìn)行人工處理的情況下能夠自動(dòng)地存儲(chǔ)和取出

13、物料的系統(tǒng)。它是現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對(duì)提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)（AS/RS）是由立體貨架、有軌巷道堆垛機(jī)、出入庫(kù)托盤(pán)輸送機(jī)系統(tǒng)、尺寸檢測(cè)條碼閱讀系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)以及其他如電線電纜、橋架、配電柜、調(diào)節(jié)平臺(tái)、鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)等輔助設(shè)備組成的復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)。運(yùn)用一流的集成化物流理念，采用先進(jìn)的控制、總線、通訊和信息技術(shù)，通過(guò)以上設(shè)備的協(xié)調(diào)動(dòng)作，按照用戶(hù)的需要完成指定貨物的自動(dòng)有序、快速準(zhǔn)確、高效的入庫(kù)出庫(kù)作業(yè)。1.2自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展立體倉(cāng)庫(kù)的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)力和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。50年代初，美國(guó)出現(xiàn)了采用橋

14、式堆垛起重機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)；50年代末60年代初，出現(xiàn)了由司機(jī)操作的巷道式堆垛起重機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)；1963年美國(guó)率先在高架倉(cāng)庫(kù)中采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，建立了第一座計(jì)算機(jī)控制的立體倉(cāng)庫(kù)。此后，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在美國(guó)和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專(zhuān)門(mén)的學(xué)科。60年代中期，日本開(kāi)始興建立體倉(cāng)庫(kù)，并且發(fā)展速度越來(lái)越快，目前已成為當(dāng)今世界上擁有自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)最多的國(guó)家之一。我國(guó)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)及其物料搬運(yùn)設(shè)備的研制開(kāi)始并不晚，于1963年研制成功第一臺(tái)橋式堆垛起重機(jī)（北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所機(jī)械部），1973年開(kāi)始研制我國(guó)第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，該倉(cāng)庫(kù)1980年投入運(yùn)行。到2003年為止，我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量已

15、超過(guò)200座。立體倉(cāng)庫(kù)由于具有很高的空間利用率、很強(qiáng)的出入庫(kù)能力、采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制管理而利于企業(yè)實(shí)施現(xiàn)代化管理等特點(diǎn)，現(xiàn)今已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)，越來(lái)越受到企業(yè)的重視。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用范圍很廣，幾乎遍布所有行業(yè)。在我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用的行業(yè)主要有機(jī)械、冶金、化工、航空航天、電子、醫(yī)藥、食品加工、煙草、印刷、配送中心、機(jī)場(chǎng)、港口等。1.3發(fā)展自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的必要性自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)相對(duì)于以往的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備，具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：一、提高空間利用率早期立體倉(cāng)庫(kù)的構(gòu)思，其基本出發(fā)點(diǎn)就是提高空間利用率，充分節(jié)約有限且寶貴的土地資源。在西方有些發(fā)達(dá)國(guó)家，提高空間利用率的觀點(diǎn)已有更廣泛

16、深刻的含義，節(jié)約土地，已與節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)等更多的方面聯(lián)系起來(lái)。有些企業(yè)甚至把空間的利用率作為系統(tǒng)合理性和先進(jìn)性考核的重要指標(biāo)來(lái)對(duì)待。立體倉(cāng)庫(kù)的空間利用率與其規(guī)劃緊密相連。一般來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)空間利用率為普通平庫(kù)的25倍。這是相當(dāng)可觀的。二、便于形成先進(jìn)的物流系統(tǒng)，提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)只是貨物儲(chǔ)存的場(chǎng)所，保存貨物是其唯一的功能，是一種“靜態(tài)儲(chǔ)存”。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)采用先進(jìn)的自動(dòng)化物料搬運(yùn)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)以外的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)的連接，并通過(guò)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)化物料搬運(yùn)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)外購(gòu)件和自制生產(chǎn)件進(jìn)入自動(dòng)化

17、倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存是整個(gè)生產(chǎn)的一個(gè)環(huán)節(jié)，短時(shí)儲(chǔ)存是為了在指定的時(shí)間內(nèi)，將物料自動(dòng)輸出到下一道工序進(jìn)行生產(chǎn)，從而形成一個(gè)自動(dòng)化的物流系統(tǒng)，這是一種“動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存”，也是當(dāng)今自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的一個(gè)明顯的技術(shù)趨勢(shì)。生產(chǎn)管理是企業(yè)管理的一個(gè)重要組成部分，主要包括產(chǎn)品規(guī)劃，生產(chǎn)組織，物流規(guī)劃，外購(gòu)?fù)庠O(shè)，產(chǎn)品質(zhì)量，成本測(cè)算等內(nèi)容。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)作為生產(chǎn)過(guò)程的一個(gè)中心環(huán)節(jié)，幾乎參與了生產(chǎn)管理的全過(guò)程。三、加快貨物的存取節(jié)奏，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率建立以自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)為中心的物流系統(tǒng)，其優(yōu)越性還表現(xiàn)在自動(dòng)化高架庫(kù)具有快速的出入庫(kù)能力，能快速妥善地將貨物存入高架庫(kù)中，也能快速及時(shí)并自動(dòng)地將生產(chǎn)所需的零部件和原材料送達(dá)生

18、產(chǎn)線。這一特點(diǎn)是普通平庫(kù)所不能達(dá)到的。同時(shí)，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)是減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的最典型的例子。這種勞動(dòng)強(qiáng)度的減輕是綜合的，具體包括：1）采用自動(dòng)巷道式堆垛機(jī)取代人工存放貨物和人工取貨，既快捷又省力。由于工人不必進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)內(nèi)工作，工作環(huán)境大為改善。2）采用計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)對(duì)貨物進(jìn)行管理，大大增強(qiáng)了貨物的管理能力，使倉(cāng)庫(kù)管理科學(xué)化，準(zhǔn)確性和可靠性有質(zhì)的提高，入出庫(kù)管理、盤(pán)庫(kù)、報(bào)表等工作量變得簡(jiǎn)單快捷，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低。3）立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)輔以庫(kù)前輔助輸送設(shè)備，使貨物出入庫(kù)變得簡(jiǎn)單方便。4）自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)所需要的操作人員和系統(tǒng)維護(hù)人員很少，可以節(jié)省人力物力，節(jié)約了資金。四、減少庫(kù)存資金積壓據(jù)統(tǒng)

19、計(jì)，由于歷史原因造成管理手段落后，物資管理零散，使生產(chǎn)管理和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的緊密聯(lián)系難以到位。為了達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)能力和滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，就必須準(zhǔn)備充足的原材料和零部件。這樣庫(kù)存積壓就成為一個(gè)較大的問(wèn)題。如何降低庫(kù)存資金積壓和充分滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，已成為大型企業(yè)不得不面對(duì)的重要問(wèn)題。立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)是解決這一問(wèn)題的最有效的手段之一。1）以自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)為中心的工廠物流系統(tǒng)，解決了生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的流通問(wèn)題和供求矛盾，使原材料的供給和零部件的生產(chǎn)數(shù)量和生產(chǎn)所需的數(shù)量可以達(dá)到一個(gè)最佳值。2）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立使原材料和零部件外購(gòu)件的采購(gòu)更及時(shí)和滿(mǎn)足實(shí)際需求。3）計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的建立加強(qiáng)了宏觀調(diào)空功能，使生產(chǎn)中各環(huán)節(jié)生產(chǎn)量

20、更能滿(mǎn)足實(shí)際需求。4）建立成品庫(kù)和半成品庫(kù)，以解決市場(chǎng)供需的暫時(shí)的不一致，充分發(fā)揮企業(yè)的生產(chǎn)潛力。如前所述，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在多個(gè)方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，這些正是一個(gè)現(xiàn)代化企業(yè)所要求和追求的。綜觀國(guó)內(nèi)外的大型企業(yè)，自60年代始逐步采用自動(dòng)化物流系統(tǒng)以來(lái)，到今天，立體倉(cāng)庫(kù)已成為企業(yè)生產(chǎn)管理不可缺少的重要組成部分。1.4自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中的堆垛起重機(jī)堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的搬運(yùn)、起重、堆垛設(shè)備，對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)物料的出入庫(kù)效率有著重要的影響，是立體倉(cāng)庫(kù)能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求和體現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，通常將其分為橋式堆垛起重機(jī)和巷道式堆垛起重機(jī)兩種。橋式堆垛起重機(jī)是在橋式起重機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合叉車(chē)的特點(diǎn)發(fā)展

21、起來(lái)的。在從起重小車(chē)懸垂下來(lái)的剛性立柱上有可升降的貨叉，立柱可以繞垂直中心線轉(zhuǎn)動(dòng)，因此貨架間需要的巷道寬度比叉車(chē)作業(yè)時(shí)所需要的小。這種起重機(jī)支承在兩側(cè)高架軌道上運(yùn)行，除一般單元貨物外還可堆運(yùn)長(zhǎng)物件。起重量和跨度較小時(shí)也可在懸掛在屋架下面的軌道上運(yùn)行，這時(shí)它的起重小車(chē)可以過(guò)渡到鄰跨的另一臺(tái)懸掛式堆垛起重機(jī)上。立柱可以是單節(jié)的或多節(jié)伸縮式的。單節(jié)立柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、較輕，但不能跨越貨垛和其他障礙物，主要適用于有貨架的倉(cāng)庫(kù)。多節(jié)伸縮式的一般有24節(jié)立柱，可以跨越貨垛，因此也可用于單元貨物直接堆碼成垛的無(wú)架倉(cāng)庫(kù)。巷道式堆垛起重機(jī)專(zhuān)用于高架倉(cāng)庫(kù)。起重機(jī)在貨架之間的巷道內(nèi)運(yùn)行，主要用于搬運(yùn)裝在托盤(pán)上或貨箱內(nèi)的單

22、元貨物；也可以開(kāi)到相應(yīng)的貨格前，由機(jī)上人員按出庫(kù)要求揀選貨物出庫(kù)。巷道式堆垛起重機(jī)由起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、貨臺(tái)司機(jī)室和機(jī)架等組成。起升機(jī)構(gòu)采用鋼絲繩或鏈條提升載貨臺(tái)。機(jī)架有一根或兩根立柱，貨臺(tái)上的貨叉可以伸向巷道兩側(cè)的貨格存取貨物。貨叉一般為三節(jié)伸縮式，用齒輪齒條傳動(dòng)或鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)伸縮。這種起重機(jī)大多在地面上的一根鋼軌上運(yùn)行，水平輪裝在頂部；高度不大時(shí)也可以懸掛在巷道頂部的工字鋼下翼緣上運(yùn)行，水平輪裝在下部；起重量較小時(shí)，可以直接在貨架頂部鋪設(shè)的軌道上運(yùn)行。巷道式堆垛起重機(jī)采用電力驅(qū)動(dòng)，其控制方式有：手動(dòng)控制；半自動(dòng)控制，即起升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)由人操作來(lái)改變速度，但在制動(dòng)時(shí)機(jī)構(gòu)能使貨叉自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)貨格；自動(dòng)

23、控制，起重機(jī)備有自動(dòng)認(rèn)址系統(tǒng)。隨著自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的不斷發(fā)展，巷道式堆垛機(jī)逐漸取代了橋式堆垛機(jī)，其原因主要有以下幾點(diǎn)：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(guò)，在倉(cāng)庫(kù)天棚與貨架之間要有很大的凈空間；3）橋式堆垛機(jī)的通告寬度大，而且也受大梁的跨度的限制。1.5巷道式堆垛起重機(jī)的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)堆垛機(jī)主要由機(jī)架、行走機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)及貨叉、電器控制和各種安全保護(hù)裝置構(gòu)成。1.5.1 機(jī)架機(jī)架是由上橫梁、立柱和下橫梁構(gòu)成的框架，它是堆垛機(jī)的主要承載構(gòu)件，整機(jī)結(jié)構(gòu)高而窄，立柱一般由方管制成。如果堆垛機(jī)的高度很高、起重量較大、運(yùn)行速度較快，立柱最好由圓管制成

24、。上橫梁及下橫梁一般由槽鋼和鋼板焊接而成。堆垛機(jī)的機(jī)架沿天軌運(yùn)行，為防止框架傾倒，在上橫梁上裝有導(dǎo)向輪。天軌一般由角鋼、槽鋼或熱扎H型鋼制成。1.5.2行走機(jī)構(gòu)行走機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)減速器、行走車(chē)輪、導(dǎo)向輪等組成。在堆垛機(jī)下橫梁的下面裝有兩個(gè)車(chē)輪，車(chē)輪一般由鑄鋼制成。在每個(gè)車(chē)輪的側(cè)面有兩個(gè)導(dǎo)向輪，以保證堆垛機(jī)能夠在地軌上正常行駛。軸裝式電機(jī)減速器裝在前面的車(chē)輪上，它帶動(dòng)堆垛機(jī)在地軌上運(yùn)行，當(dāng)切斷電機(jī)電源時(shí)，電機(jī)能夠自動(dòng)制動(dòng)，使堆垛機(jī)停止在立體庫(kù)的巷道中。1.5.3提升機(jī)構(gòu)提升機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)減速器、驅(qū)動(dòng)鏈輪、驅(qū)動(dòng)鏈條、升降鏈輪、升降鏈條、配重塊等組成。升降鏈條與載貨臺(tái)相連接，它與升降鏈輪、力柱的鏈輪

25、及載貨臺(tái)組成封閉結(jié)構(gòu)。當(dāng)電機(jī)減速器通過(guò)驅(qū)動(dòng)鏈輪帶動(dòng)升降鏈輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，升降鏈輪再通過(guò)升降鏈條帶動(dòng)載貨臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)。1.5.4載貨臺(tái)及貨叉載貨臺(tái)主要由槽鋼、方管及鋼板焊接而成。在它的每個(gè)側(cè)面裝有四個(gè)導(dǎo)向輪和一個(gè)頂輪，以保證載貨臺(tái)能夠沿著升降軌道正常行駛。貨叉是堆垛機(jī)中最主要的部分，它主要由電機(jī)減速器、鏈輪、鏈條、齒輪、齒條、下叉、中叉、上叉、軸承等組成。下叉?zhèn)让嫜b有軸承并固定在載貨臺(tái)的臺(tái)架上，中叉的下板與工字型導(dǎo)軌相連，上叉的頂板與立板相連，在立板上裝有軸承。貨叉電機(jī)通過(guò)鏈輪、鏈條帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動(dòng)齒條及中叉運(yùn)動(dòng)，同時(shí)中叉中的鏈輪通過(guò)鏈條帶動(dòng)上叉沿著中叉的工字形導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。1.5.5電器設(shè)備電器設(shè)備

26、主要包括電力拖動(dòng)、控制、檢測(cè)和安全保護(hù)。在電器拖動(dòng)方面目前主要采用交流變頻調(diào)速及交流變極調(diào)速。堆垛機(jī)的控制一般采用可編程控制器（PLC）及計(jì)算機(jī)等。堆垛機(jī)必須有自動(dòng)認(rèn)址、貨位虛實(shí)等檢測(cè)功能。電力拖動(dòng)要同時(shí)滿(mǎn)足快速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確三方面的要求。1.5.6安全保護(hù)裝置堆垛機(jī)是一種起重機(jī)械，它要在又高又窄的巷道內(nèi)高速運(yùn)行。為保證人身及設(shè)備的安全，堆垛機(jī)必須有完善的安全保護(hù)措施。主要的安保措施有：終端極限限位保護(hù)。堆垛機(jī)在行走、升降和伸縮貨叉的終端都應(yīng)設(shè)有限位保護(hù)裝置。聯(lián)鎖保護(hù)。堆垛機(jī)在行走與升降時(shí)，貨叉伸縮電路要自動(dòng)切斷；相反貨叉伸縮時(shí)，行走與升降電路切斷。正位虛實(shí)檢測(cè)控制。只有堆垛機(jī)在垂直和水平方向停

27、準(zhǔn)時(shí)，貨叉才能伸縮。另外，堆垛機(jī)到某貨格入庫(kù)，在伸叉存入貨物前，需要先探測(cè)貨格內(nèi)有無(wú)貨物，以防止雙重入庫(kù)，造成事故。載貨臺(tái)斷鏈保護(hù)。堆垛機(jī)正常工作時(shí)，起升導(dǎo)軌兩側(cè)的偏心輪與導(dǎo)軌脫開(kāi)，使載貨臺(tái)能夠沿著起升導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)由于以外及長(zhǎng)期使用等原因造成提升鏈條突然斷裂時(shí)，偏心輪通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)及彈簧作用卡在起升導(dǎo)軌的兩側(cè)，使載貨臺(tái)不致突然下落。斷電保護(hù)。如果載貨臺(tái)升降過(guò)程中突然斷電，則通過(guò)升降電機(jī)制動(dòng)使載貨臺(tái)不致于降落下來(lái)。第二章 堆垛機(jī)機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的結(jié)構(gòu)尺寸及運(yùn)行條件堆垛機(jī)作為自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中重要的起重設(shè)備，應(yīng)該充分滿(mǎn)足生產(chǎn)中所需的要求，其結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)根據(jù)所應(yīng)用的立體倉(cāng)庫(kù)的規(guī)格及

28、所搬運(yùn)貨物的體積、重量等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文所涉及的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件生產(chǎn)的物流系統(tǒng)，所存儲(chǔ)的貨物主要為發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的鑄件、半成品及成品。根據(jù)貨物的尺寸和生產(chǎn)規(guī)模的要求，該立體倉(cāng)庫(kù)的貨格尺寸為80×70×80cm，貨架總共為15層，30列，貨架最底層距離地面高度為50cm，因此倉(cāng)庫(kù)貨架的整體尺寸為24×0.8×12.5m。堆垛機(jī)搬運(yùn)的貨物的重量不超過(guò)50kg，托盤(pán)重量小于5kg，從安全方面考慮，同時(shí)為使堆垛機(jī)的運(yùn)行能力能夠充分滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，保證生產(chǎn)活動(dòng)的順利進(jìn)行，將堆垛機(jī)的最大承載能力定為100kg。堆垛機(jī)的行走速度為80m/s, 載貨臺(tái)提

29、升速度為0.2m/s，貨叉伸縮速度為0.2m/s。2.2 機(jī)架設(shè)計(jì)概述2.2.1機(jī)架設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的一般要求機(jī)架的設(shè)計(jì)主要應(yīng)保證其剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性的要求，在此前提下，還應(yīng)使機(jī)架的重量盡量輕，以節(jié)約材料，降低成本。而且機(jī)架還要有良好的抗振性，能夠?qū)⑹芷日駝?dòng)的振幅限制在允許范圍內(nèi)。運(yùn)行時(shí)噪聲小，溫度場(chǎng)分布合理，熱變形對(duì)機(jī)架精度的影響小。結(jié)構(gòu)合理，工藝性好，便于安裝與調(diào)整。另外有導(dǎo)軌的機(jī)架要求導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性良好。2.2.2 機(jī)架的設(shè)計(jì)步驟一、初步確定機(jī)架的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸機(jī)架的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，取決于安裝在它內(nèi)部與外部的零件和部件的形狀與尺寸，裝配情況、安裝與拆卸等要求。同時(shí)也取決于工藝、所承受的

30、載荷、運(yùn)動(dòng)等情況。然后，綜合上述情況，利用經(jīng)驗(yàn)公式或有關(guān)資料提供的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，并參考現(xiàn)有同類(lèi)型機(jī)架，初步擬定出機(jī)架的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。堆垛機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)草圖如圖2.1所示，由上橫梁、底板和兩根立柱構(gòu)成框形結(jié)構(gòu)。為了便于安裝零件和減輕堆垛機(jī)機(jī)架的重量，上橫梁選擇熱扎普通槽鋼。對(duì)于立柱的截面形狀有圓形、矩形和工字形三種選擇。當(dāng)截面面積相同時(shí)，圓形截面有較高的抗扭剛度，宜用于受扭為主的機(jī)架；工字形截面的抗彎強(qiáng)度最大，但抗扭性很低，宜用于承受純彎的機(jī)架；矩形截面抗彎、抗扭分別低于工字形截面和圓形截面，但其綜合剛性最好（各種形狀的截面，其封閉空?qǐng)D 2.1 機(jī)架結(jié)構(gòu)草圖 心截面的剛度比實(shí)心

31、截面的剛度大）。堆垛機(jī)在行進(jìn)和升降貨臺(tái)的過(guò)程中，拉、壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)均會(huì)出現(xiàn)，對(duì)抗彎性和抗扭性都有要求，而且所提升的貨物不是很重，因此選擇矩形空心截面。另外，截面面積不變，曾大封閉空心截面的外形輪廓尺寸，減小壁厚，亦可提高截面的抗彎、抗扭剛度。即在滿(mǎn)足相同剛度要求的情況下，通過(guò)使用空心的、大尺寸截面，可以節(jié)省材料，減小立柱重量，節(jié)約成本。根據(jù)立體倉(cāng)庫(kù)貨架的尺寸，兩立柱軸線間距離為1.0m。由于堆垛機(jī)上導(dǎo)軌與倉(cāng)庫(kù)貨架最頂端橫梁等高，載貨臺(tái)最低位置應(yīng)與貨架最底層等高，所以立柱長(zhǎng)度初定為11.8m。二、常規(guī)計(jì)算常規(guī)計(jì)算是利用理論力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)等固體力學(xué)理論和計(jì)算公式，對(duì)機(jī)架進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)

32、定性等方面的校核，而后修改設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。2.3 上導(dǎo)軌設(shè)計(jì)2.3.1 導(dǎo)軌類(lèi)型的確定上導(dǎo)軌基本不承受載荷，主要起導(dǎo)向作用，因此在選擇導(dǎo)軌類(lèi)型時(shí)主要從滿(mǎn)足導(dǎo)向精度方面考慮，即運(yùn)動(dòng)的直線度。由2 P9-107 表9.3-1，選擇塑料導(dǎo)軌。該類(lèi)型導(dǎo)軌在普通的金屬滑動(dòng)導(dǎo)軌副中的一件（一般在移動(dòng)件）的導(dǎo)軌面上，用釘接、粘接或噴涂上一層通用的工程塑料板、纖塑層壓板或者專(zhuān)用的導(dǎo)軌軟帶和耐磨涂層。塑料導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）有良好的自潤(rùn)滑性和耐磨性。（2）對(duì)金屬的摩擦系數(shù)小，因而能降低滑動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力，提高傳動(dòng)效率。（3）靜、動(dòng)摩擦系數(shù)相接近，使滑動(dòng)平穩(wěn)。（4）加工簡(jiǎn)單，表面可用通用機(jī)械加工方法（銑、刨、磨

33、等）加工。（5）由于塑料較軟，落入導(dǎo)軌中的塵屑、磨?？汕度肫渲?，不會(huì)對(duì)金屬導(dǎo)軌面產(chǎn)生拉傷。（6）磨損后，拆除舊的塑料層，更換新的即可。（7）可以減小導(dǎo)軌重量。2.3.2 導(dǎo)軌材料的確定塑料材料，查1 P3-254 表3-3-20，選擇聚酰胺（尼龍66），該材料機(jī)械性能較好，可替代金屬用作工程結(jié)構(gòu)，在各種環(huán)境下均能保持優(yōu)良的性能。金屬材料，查1 P3-74 表3-1-29，選擇灰鑄鐵HT200，具有較好的耐磨性和良好的減振性，鑄件粗加工后，需要進(jìn)行人工時(shí)效處理。2.3.3導(dǎo)軌截面形狀的確定直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀主要有四種：矩形、三角形、燕尾形和圓柱形，并可互相組合，每種導(dǎo)軌副之中還有凹凸之分。根

34、據(jù)實(shí)際情況，由2 P9-108 表9.3-2，選擇雙三角形導(dǎo)軌組合方式，如圖2.2所示，該方式不需要鑲條調(diào)整間隙，接觸剛度好，導(dǎo)向性和精度保持性好。圖 2.2 滑動(dòng)導(dǎo)軌剖面每條導(dǎo)軌為對(duì)稱(chēng)凹形三角形導(dǎo)軌，這樣利于保存潤(rùn)滑油。盡管凹形容易留有灰塵，但如前所述，塑料導(dǎo)軌可以減小塵粒對(duì)導(dǎo)軌的磨損。另外，三角形導(dǎo)軌面磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，減小間隙。導(dǎo)軌上部固定于貨架上，每段導(dǎo)軌長(zhǎng)度在貨架設(shè)計(jì)中確定，此處不作處理。導(dǎo)軌下部固定于堆垛機(jī)上橫梁，為減輕堆垛機(jī)重量，將其制作成兩個(gè)長(zhǎng)為100mm的滑塊，對(duì)稱(chēng)焊接在上橫梁槽鋼上。查2 P9-110 表9.3-5，得導(dǎo)軌截面尺寸如下：表 2-1 導(dǎo)軌截面尺寸BbA20mm

35、2mm70mm90°導(dǎo)軌上、下部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖2.3所示：(a)(b)圖 2.3 導(dǎo)軌尺寸2.4 上橫梁的設(shè)計(jì)上橫梁通過(guò)焊接與兩根立柱聯(lián)接，保持立柱間的相對(duì)穩(wěn)定性。另外，上導(dǎo)軌的滑動(dòng)部分固定于上橫梁上，對(duì)其產(chǎn)生下壓力。為保證上橫梁具有一定的剛度、強(qiáng)度和良好的穩(wěn)定性，按照GB/T 707-1988標(biāo)準(zhǔn)，選用熱扎槽鋼材料制作。查1 P3-112 表3-1-53，初選槽鋼型號(hào)為10號(hào)，其尺寸參數(shù)如下：圖 2.4 槽形鋼截面尺寸表 2-2 槽形鋼尺寸尺寸 /mm截面面積cm2hbDtr r1100485.38.58.54.212.748參考數(shù)值x-xy-yZ0Wx /cm3Ix /cm4ix

36、 /cmWy /cm3Iy /cm4iy /cm/cm39.71983.957.825.61.411.52按GB/T 699-1999，JB/T 6397-1992標(biāo)準(zhǔn)，選上橫梁材料為45號(hào)鋼。根據(jù)材料力學(xué)，上橫梁可看作兩端固定梁，受滑塊的下壓力。當(dāng)堆垛機(jī)行走時(shí)，滑塊所受的摩擦力方向?yàn)檩S向，在此處可忽略不計(jì)。其剪力圖、彎矩圖如圖2.4所示：圖 2.4 上橫梁受力圖其中， q勻布載荷， M彎矩， Q剪力計(jì)算最大彎矩和最大剪力：其中， V導(dǎo)軌下部的體積， m導(dǎo)軌下部質(zhì)量， 材料密度，查1 P1-6 表1-1-4，灰鑄鐵密度為7.25t/m3 （2-1） （2-2）梁的橫截面對(duì)中性軸的慣性矩IY =

37、 25.6cm4在受拉一邊的最大拉應(yīng)力： （2-3）查1 P3-13 表3-1-7，材料的強(qiáng)度極限：，材料的屈服極限：材料的許用應(yīng)力為：其中， S安全系數(shù)，S=S1S2S3查1 P1-115 表1-1-92，則： 在受壓一邊的最大壓應(yīng)力： （2-4）橫梁所受的最大拉應(yīng)力與最大壓應(yīng)力均未超出許用值，符合要求中性軸以下半個(gè)橫截面面積對(duì)中性軸的靜面矩為： （2-5）最大切應(yīng)力為： （2-6）梁所受的最大切應(yīng)力遠(yuǎn)小于許用切應(yīng)力，滿(mǎn)足要求2.5 立柱設(shè)計(jì)立柱支撐著載貨臺(tái)，是主要的受力部件。因此立柱的抗彎、抗扭強(qiáng)度對(duì)堆垛機(jī)的力學(xué)性能起著決定性的作用。兩根立柱之間，由上下橫梁連接，下端固定于底板上。立柱上安

38、裝有鏈輪、鏈條，可通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)載貨臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)。立柱體積較大，因此在滿(mǎn)足力學(xué)性能要求的前提下，應(yīng)盡量減小立柱的橫截面面積，以降低重量，按GB/T 6728-1986標(biāo)準(zhǔn)，選擇結(jié)構(gòu)用冷彎矩形空心型鋼，查1 P3-134 表3-1-66，初選尺寸為80×60mm，壁厚4.0mm，截面面積為10.147cm2；按GB/1591-1994標(biāo)準(zhǔn)，查1 P3-19 表3-1-8，選擇Q345低合金結(jié)構(gòu)鋼，該材料綜合力學(xué)性能良好，低溫性能亦可，有良好的塑性、焊接性和冷彎性，材料的強(qiáng)度極限為b=470MPa，屈服極限為s=345MPa。在工作中，立柱處于最大受力狀態(tài)時(shí)，有以下兩種情況：（1）當(dāng)載貨臺(tái)

39、位于立柱最頂部，貨叉完全伸出，并載有貨物時(shí)，立柱所受彎矩最大；（2）載貨臺(tái)載有貨物，從立柱頂部向下加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，或載貨臺(tái)從下向上提升貨物，在接近立柱頂部作減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，立柱受到載貨臺(tái)與貨物對(duì)其靜應(yīng)力和動(dòng)應(yīng)力的影響。下面對(duì)這兩種情況分別進(jìn)行討論。第一種情況：立柱與載貨臺(tái)相對(duì)靜止，可將其看作一個(gè)整體，貨物對(duì)其有勻布載荷，受力分析如圖2.5所示，畫(huà)其軸力圖和彎矩圖： 圖 2.5 力柱受力圖a由圖可得： （0xl） （2-7） （0xl） （2-8）其中， 立柱到載貨臺(tái)邊緣的距離，由軸力FN產(chǎn)生的壓應(yīng)力為：在彎矩作用下，以立柱軸線為中性軸，則最大拉應(yīng)力等于最大壓應(yīng)力，查1 P3-134 表3-1-66，該

40、軸慣性矩I=87.905cm4，由式（2-4），則： 查1 P1-115 表1-1-92，有：則： 第二種情況：在已知加速度的情況下，構(gòu)件的內(nèi)力計(jì)算，可以應(yīng)用理論力學(xué)中的動(dòng)靜法。即在構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的某一時(shí)刻，給每個(gè)質(zhì)點(diǎn)虛加上慣性力，則該慣性力與構(gòu)件上的已知載荷和支反力，在形式上構(gòu)成一組平衡力系。于是，構(gòu)件可按這種假想的平衡狀態(tài)來(lái)計(jì)算內(nèi)力以及應(yīng)力。根據(jù)該理論有： （2-9）其中，qd動(dòng)載荷集度， qst靜載荷集度， ld動(dòng)伸長(zhǎng)量， lst靜伸長(zhǎng)量， Kd動(dòng)荷因數(shù)，a加速度為減小沖擊載荷與慣性力，將a初定為1.5m/s2則 另外，根據(jù)壓桿穩(wěn)定性的概念，對(duì)于豎直受軸向壓力的桿件，由于材料的不均勻和壓力存在

41、偏心，會(huì)使桿件的軸線發(fā)生彎曲。此時(shí)，若存在橫向干擾力，則彎曲程度將會(huì)增大，即跨中撓度增大。當(dāng)偏心壓力很大時(shí)，微小的干擾外力也會(huì)引起顯著的撓度曾量，這意味著該桿件此時(shí)已不能正常工作，壓桿的平衡失去了穩(wěn)定性，簡(jiǎn)稱(chēng)為壓桿失穩(wěn)，此時(shí)的軸向壓力稱(chēng)為臨界壓力，用Fcr表示。對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的壓桿，當(dāng)壓力接近上述臨界力時(shí)，將會(huì)因撓度增加過(guò)快而不能正常工作；對(duì)于中等長(zhǎng)度的鋼壓桿來(lái)說(shuō)，隨著壓力的增加，由于彎壓聯(lián)合作用，在危險(xiǎn)截面附近將先出現(xiàn)屈服區(qū)，最終發(fā)生彎折而喪失承載能力。因此，該臨界壓力為壓桿承載能力的上限。堆垛機(jī)立柱可看作兩端固定的細(xì)長(zhǎng)壓桿，在軸向力作用下處于微平衡狀態(tài)，當(dāng)材料是在線彈性范圍內(nèi)工作時(shí)，即可應(yīng)用撓曲

42、線的近似微分方程，如圖2.6建立坐標(biāo)系， （2-10）距原點(diǎn)為z的任意橫截面上的彎矩為：將其代入上式中引用記號(hào) 圖2.6 力柱受力圖b則有二階齊次線形微分方程此微分方程的通解為：式中，A和B為積分常數(shù)。壓桿兩端的位移邊界條件是：利用前一個(gè)邊界條件可得于是有再利用后一個(gè)邊界條件，可得到如果A等于零，則壓桿各橫截面的撓度均為零，不符合現(xiàn)在的情況。所以欲使壓桿處于平衡狀態(tài)，則必有：滿(mǎn)足此條件的kl值為：將k值代回原式，得 （2-11）顯然，能使壓桿保持微彎平衡狀態(tài)的最小軸向壓力是n=1時(shí)，即查1 P1-7 表1-1-6，合金鋼的彈性模量E=206GPa因此立柱能夠保持微平衡狀態(tài)2.6 下導(dǎo)軌設(shè)計(jì)2.

43、6.1導(dǎo)軌類(lèi)型的選擇下導(dǎo)軌承受著堆垛機(jī)全部的重量，因此對(duì)其各方面的性能均有很高的要求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選擇滾動(dòng)導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌是在相配合的兩導(dǎo)軌面之間，放置滾動(dòng)體或滾動(dòng)支承，使導(dǎo)軌面間的摩擦性質(zhì)成為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)導(dǎo)軌的最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦因數(shù)小，動(dòng)、靜摩擦因數(shù)差很小，因此，運(yùn)動(dòng)輕便靈活，運(yùn)動(dòng)所需功率小，摩擦發(fā)熱少，精度保持性好，低速運(yùn)行平穩(wěn)性好，移動(dòng)精度和定位精度高。另外，滾動(dòng)導(dǎo)軌還具有潤(rùn)滑簡(jiǎn)單（有時(shí)可用油脂潤(rùn)滑），高速運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)像滑動(dòng)導(dǎo)軌那樣因“動(dòng)壓效應(yīng)”而使導(dǎo)軌起浮的優(yōu)點(diǎn)。由2 P9-125 表9.3-43，選擇滾動(dòng)導(dǎo)軌中的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副。2.6.2滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)一、結(jié)構(gòu)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)

44、軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成。當(dāng)導(dǎo)軌與滑塊作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋼球沿著導(dǎo)軌上的經(jīng)過(guò)淬硬和精密磨削加工而成的四條滾道滾動(dòng)，在滑塊端部鋼球又通過(guò)返向器進(jìn)入返向孔后再進(jìn)入滾道，鋼球就這樣周而復(fù)始地進(jìn)行滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵、屑末進(jìn)入滾塊內(nèi)部。鋼球承載的形式，與角接觸球軸承相似，一個(gè)滑塊就像是4個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的角接觸球軸承。導(dǎo)軌軸的安裝形式可以水平或傾斜，可根據(jù)實(shí)際需要，將多條導(dǎo)軌連接成長(zhǎng)導(dǎo)軌。二、特點(diǎn)（1）動(dòng)、靜摩擦力之差很小，摩擦阻力小，隨動(dòng)性極好。有利于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。驅(qū)動(dòng)功率小。（2）承載能力大，剛度高。（3）能實(shí)現(xiàn)高速直線運(yùn)動(dòng)，其

45、瞬時(shí)速度比滑動(dòng)導(dǎo)軌提高10倍左右。（4）采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、制造和裝配工作，保證質(zhì)量，縮短時(shí)間，降低成本。導(dǎo)軌副具有“誤差均化效應(yīng)”，從而降低基礎(chǔ)件的加工精度。2.6.3 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的計(jì)算一、已知條件堆垛機(jī)重量：另外載貨臺(tái)約重150kg，貨物重100kg，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、提升電機(jī)、鏈條、鏈輪等其它零部件共重約250kg，則堆垛機(jī)總重量約為700kg，移動(dòng)速度，運(yùn)動(dòng)環(huán)境：常溫，無(wú)外力沖擊作用。按照以上條件，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇GGB30AA2P2×3000-3型滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副。二、導(dǎo)軌額定壽命的計(jì)算滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副額定壽命的計(jì)算與滾動(dòng)軸承基本相同 （2-11）式中，L額定壽命（

46、kN） Ca額定動(dòng)載荷（kN） P當(dāng)量動(dòng)載荷（kN） Fmax受力最大的滑塊所受的載荷（kN） 指數(shù)，當(dāng)滾動(dòng)體為滾珠時(shí)，=3 K額定壽命單位，K=50km 硬度系數(shù)由于產(chǎn)品技術(shù)要求規(guī)定，滾道硬度不得低于58HRC，故通?？扇?溫度系數(shù)，查2 P 9-127 表9.3-45， 接觸系數(shù)，查2 P 9-127 表9.3-46， 溫度系數(shù)，查2 P 9-127 表9.3-47， 溫度系數(shù)，查2 P 9-127 表9.3-48，查2 P9-131 表9.3-51， （2-12） 三、導(dǎo)軌壽命時(shí)間的計(jì)算 （2-13）式中 Lh壽命時(shí)間 La導(dǎo)軌行程長(zhǎng)度，取La=3m n每分鐘往返次數(shù)，取n=1按每年工作

47、日為260天，兩班工作制，每班8小時(shí)四、摩擦力摩擦阻力受結(jié)構(gòu)型式、潤(rùn)滑劑的黏度、載荷及運(yùn)動(dòng)速度的影響而略有變化，預(yù)緊后，摩擦力增大。摩擦力可按下式計(jì)算 （2-14）式中， F法向載荷 f密封件阻力，每個(gè)滑塊座f=5N 滾動(dòng)摩擦力系數(shù)當(dāng)所受載荷低于額定靜載荷10%時(shí)，由于載荷過(guò)小，滾珠間相互摩擦的阻力和潤(rùn)滑脂的阻力占有較大比例。這是摩擦力并不隨法向載荷的降低而成正比例地下降。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)；當(dāng)，當(dāng)時(shí)，值將急劇增大查2 P9-131 表9.3-51， （2-15）因此，若采用此型號(hào)導(dǎo)軌，摩擦阻力將過(guò)大，消耗電機(jī)功率，產(chǎn)生振動(dòng)。將滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的型號(hào)改為GGB25AA2P2×3000-3，查

48、2 P9-131 表9.3-51，額定動(dòng)載荷，額定靜載荷取重新計(jì)算額定壽命與壽命時(shí)間按每年工作日為260天，兩班工作制，每班8小時(shí)五、安裝與使用1基礎(chǔ)件上安裝導(dǎo)軌副的安裝平面的精度要求根據(jù)2 P9-136表9.3-60，有安裝側(cè)基面平行度誤差b=0.02mm安裝基面高度誤差h=k·b式中 k計(jì)算系數(shù)，k=0.00008 b兩導(dǎo)軌軸線間距，b=200mm則 h=0.00008×200=0.016mm圖 2.7 滾動(dòng)導(dǎo)軌安裝精度基礎(chǔ)件滑塊安裝面的高度誤差s=0.00004b=0.00004×200=0.008mm2導(dǎo)軌副在連接基準(zhǔn)面的固定結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)軌軸和滑塊座與側(cè)基準(zhǔn)

49、面靠上定位臺(tái)階后，應(yīng)從另一面預(yù)緊后再固定，預(yù)緊固定方法，查2 P9-136 圖9.3-10，選用緊固螺釘固定，螺釘?shù)臄?shù)量和位置，與導(dǎo)軌軸安裝螺釘孔的數(shù)量和位置相同，滑塊座上的螺孔為通孔。3雙導(dǎo)軌定位在同一平面內(nèi)平行安裝兩條導(dǎo)軌，如果振動(dòng)和沖擊不大，可以一條導(dǎo)軌側(cè)面定位，導(dǎo)軌軸按照下列步驟安裝：（1）將基準(zhǔn)側(cè)的導(dǎo)軌軸基準(zhǔn)面（刻有小溝槽的一側(cè)）緊靠裝配面，對(duì)準(zhǔn)螺孔，將導(dǎo)軌軸輕輕地用螺栓予以固定。（2）上緊導(dǎo)軌軸側(cè)面的預(yù)緊裝置，使導(dǎo)軌的軸基準(zhǔn)側(cè)面緊緊靠在裝配表面。（3）按規(guī)定值用力矩扳手逐個(gè)擰緊導(dǎo)軌軸的安裝螺釘。從中間開(kāi)始按交叉順序向兩端擰緊。查2 P9-139 表9.3-62，擰緊力矩取12N&#

50、183;m。（4）非基準(zhǔn)側(cè)的導(dǎo)軌軸與基準(zhǔn)側(cè)的安裝次序相同，只是側(cè)面需輕輕靠上，不要預(yù)緊，否則反而引起過(guò)定位，影響運(yùn)行的靈敏性和精度。4滑塊座的安裝（1）將工作臺(tái)置于滑塊座的平面上，并對(duì)準(zhǔn)安裝螺釘孔，輕輕地予以緊固。（2）擰緊基準(zhǔn)側(cè)滑塊座側(cè)面的壓緊裝置，使滑塊座基準(zhǔn)側(cè)面緊緊靠在工作臺(tái)的側(cè)基面。（3）按對(duì)角線順序，逐個(gè)擰緊基準(zhǔn)側(cè)和非基準(zhǔn)側(cè)滑塊座上各個(gè)螺栓。安裝完畢后，檢查其全行程內(nèi)運(yùn)行是否輕便、靈活、無(wú)停頓阻滯現(xiàn)象。摩擦阻力在全行程內(nèi)不應(yīng)有明顯的變化。第三章 行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)行走機(jī)構(gòu)的作用是傳遞電動(dòng)機(jī)的功率，將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，使堆剁機(jī)沿導(dǎo)軌做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。行走機(jī)構(gòu)主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳動(dòng)裝置

51、兩部分組成。3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇3.1.1選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)綜合考慮的問(wèn)題1根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型。2根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制、過(guò)載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)的功率和冷卻通風(fēng)方式。3根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵以及腐蝕和易燃易爆氣體等，考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。4根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)對(duì)功率因數(shù)的要求，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類(lèi)型。5根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程性能的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。3.1.2電動(dòng)機(jī)的選擇一、電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇本論文設(shè)計(jì)的堆垛機(jī)在封閉的車(chē)間內(nèi)運(yùn)行，雜塵較少，工作環(huán)境為常溫下工作，另外要求電機(jī)能夠正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，而且正反轉(zhuǎn)切換和啟停較為頻繁。根據(jù)這些條件，查1 P22-10 表22-1-6，運(yùn)行平穩(wěn)、斷續(xù)工作所適用的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型為籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。二、轉(zhuǎn)速的選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而定的。在確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，必須考慮機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比值，兩者相互配合，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)全面比較再確定。當(dāng)電動(dòng)機(jī)功率一定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速愈低，則其尺寸愈大，價(jià)格愈貴，且效率也較低，如選用高速電動(dòng)機(jī)，勢(shì)必加大機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，致使機(jī)械傳動(dòng)部