【正文】 170MPa （ 2） 初定螺桿螺母尺寸 ① 螺桿中徑 d2 根據(jù)文獻(xiàn)【 2】 p296的公式： d2 ≥ √ Fφ[p](mm) 式中： [p]— 許用比壓（ MPa），查文獻(xiàn)【 2】 p296表 171[p] = 15MPa； φ — 螺母高徑比系數(shù)，整體式螺母取為 ~，取 φ= ； F — 軸向力，在此軸向力 F=G=200N。d22 = ； [?b]— 許用彎曲應(yīng)力 (mm)，查文獻(xiàn)【 2】 P297表 173 得： [?b]= 40MPa； 代入公式計(jì)算得： ?b = [?b]= 40MPa，符合要求。 電機(jī)的選擇 ⑴ 傳動(dòng)總效率 ? 傳動(dòng)總效率為： ? = ?1?2?3 式中： ?1— 滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)效率，查文獻(xiàn)【 4】 P425式 573 ?1 = tanψ tan (ψ:ρv)=； ?2— 軸承的傳動(dòng)效率，查文獻(xiàn)【 2】 P9表 12得： ?2 = ； ?3— 聯(lián)軸器傳動(dòng)效率，查文獻(xiàn)【 2】 P9表 12得： ?3 = 。63 的計(jì)算公式： Teq = Tamax +Tf + T0 式中： Tamax = 2πJeqnm60ta ，其中 ta = ~1s ,取 1s， nm = 400r/min代入公式計(jì)算得： Tamax = ?m； Tf = F摩 Ph2π?i = ?m； T0 = 0。 圖 37 豎直導(dǎo)軌受力分析 所 以扭矩 M = 200 = 20N? m，由力學(xué)知識(shí)可知在導(dǎo)軌中間產(chǎn)生的撓度變形大，所以設(shè)力矩產(chǎn)生在中間處。 ⑴ 傳動(dòng)比的確定 由設(shè)計(jì)任務(wù)可定 i = 1。z1)]=9 嚙合齒數(shù) 大 于 6 滿足要求，此處 ent表示取整 。31來計(jì)算的 ： ⑴ 帶輪的設(shè)計(jì) 因?yàn)閹л喌闹睆胶蛶У膶挾缺容^小，因此采用雙邊擋圈整體式同步帶帶輪。3kg ?cm2 ② 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 由 電機(jī)的參數(shù) 可得： Jm = ? cm2 ③ 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jeq 由動(dòng)能守恒可得： 12Jeqw2 = 12Jmw2 + 12J1w2 +12mv2 +12J2w2 式中： Jm— 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J1 J1— 帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 代入公式可得： Jeq ≈ 374kg ?cm2 ⑵ 計(jì)算加在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)矩 由功率守恒得： TeqW ? = FV+ JeqW? 代入數(shù)據(jù)得： Teq = ? m 根據(jù) Teq來選擇電機(jī)可見對(duì)于前面選的 85HB80554 型號(hào)的步進(jìn)電機(jī) 完全滿足要求 ，其轉(zhuǎn)矩為 n = 60r/min， T = ? m。 ⑺ 導(dǎo)軌撓度變形計(jì)算 劉茂盛：規(guī)整與秩序（小型 NC 立體倉庫設(shè)計(jì)） 18 計(jì)算重力帶來的撓度變形，受力圖如圖 39 所示，總重力為 F = 500N,因?yàn)樽饔迷趯?dǎo)軌中間的時(shí)候?qū)к壸冃巫畲螅袁F(xiàn)在計(jì)算作用在中間的撓度變形，則有 a = 600mm,b =600mm,而 導(dǎo)軌的 實(shí)際 長度小于 1200mm。 （ 4） 行程開關(guān)輸入點(diǎn) 和 貨叉前伸開關(guān)輸入點(diǎn) 用于移動(dòng)部件 尋位、定位 時(shí) 依靠移動(dòng)部件的觸發(fā)行程開關(guān)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的開關(guān)量輸入。 （ 4） A、 B、 C、 D 輸出點(diǎn)為 LED顯示器四個(gè) BCD 驅(qū)動(dòng)的輸入點(diǎn)。特別要考慮怎么適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題，出入信息變換及可靠的物理實(shí)現(xiàn)，這都是 PLC 實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)。 ⑴ 輸入輸出 (I/O)點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，在增加 10%~20%的可擴(kuò)展。因此本設(shè)計(jì)的 PLC 內(nèi)存容易選擇應(yīng)能存儲(chǔ) 5000 條梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。其中外部輸入元件包括：啟動(dòng)、急停、回零、取貨、放貨、行程開關(guān)等；輸出有三個(gè)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)等。 最后根據(jù)輸入輸出，選擇三菱公司出產(chǎn)的 FX2N64MR。 電路的設(shè)計(jì)根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的性能參數(shù)，選定相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)芯片 THB7128，設(shè)計(jì)外圍電路，如電流設(shè)定端的電壓大小和外接檢測(cè)電阻大小。 劉茂盛：規(guī)整與秩序（小型 NC 立體倉庫設(shè)計(jì)） 26 圖 43 LED 顯示模塊電路圖 表 43 74LS48 譯碼芯片真值表 DECIMAL OR FUNCTION LT??? RBI????? D C B A BI?/RBO?????? a b c d e f g 0 H H L L L L H H H H H H H L 1 H X L L L H H L H H L L L L 2 H X L L H L H H H L H H L H 3 H X L L H H H H H H H L L H 4 H X L H L L H L H H L L H H 5 H X L H L H H H L H H L H H 6 H X L H H L H H L H H H H H 7 H X L H H H H H H H L L L L 8 H X H L L L H H H H H H H H 9 H X H L L H H H H H H L H H 放大電路模塊 :因步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片電壓與步進(jìn)電機(jī)的電壓不匹配，所以在驅(qū)動(dòng)芯片與步進(jìn)電機(jī)之間加入一個(gè)放大電路。 其中通過滑動(dòng)變阻器來調(diào)節(jié)所需電壓，根據(jù) 建議電路 中 的計(jì)算公式： Vout = VREF(1+R2R1)IADJR2 得滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為： 5KΩ － 10KΩ。 畫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖一般包括以下幾個(gè)步驟： ⑴ 分析控制要求和工藝流程，確定狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖結(jié)構(gòu) (復(fù)雜系統(tǒng)需要 )； ⑵ 工藝流程分解若干步，每一步表示一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)； ⑶ 確定步與步之間轉(zhuǎn)移條件及其關(guān)系； ⑷ 確定初始狀態(tài) (可用輸出或狀態(tài)器 )； ⑸ 解決循環(huán)及正常停車問題； ⑹ 急停信號(hào)的處理。 STL 指令為順序控制而設(shè)置，可用它實(shí)現(xiàn)功能表圖所描述的動(dòng)作過程。 劉茂盛：規(guī)整與秩序（小型 NC 立體倉庫設(shè)計(jì)） 28 圖 47 水平步進(jìn)電機(jī)放大電路的電源電路圖 PLC 編程 三菱 FX 系列編程軟件 三菱公司 FX 系列 PLC 的編程輸入主要有手持編程器和計(jì)算機(jī)編程軟件。下面以水平步進(jìn)電機(jī)為例來說明：如圖 44 所示為水平步進(jìn)電機(jī)的放大電路。 Y10Y12 為 貨叉 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和能耗制動(dòng)輸出，通過邏輯控制繼電器的通斷，把電壓加載到電樞繞組，實(shí)現(xiàn)電機(jī) 的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。 表 41 PLC 輸入輸出分配表 I/O 點(diǎn) 型號(hào) 功能 I/O 點(diǎn) 型號(hào) 功能 I/O 點(diǎn) 型號(hào) 功能 X0 SWPB 啟動(dòng) X17 SWSPST 后限位 Y0 水平 脈 沖 信號(hào) X1 SWPB 急停 X20 SWSPST 上限位 Y1 水平 方 向 信號(hào) X2 SWPB 回零 X21 SWSPST 下限位 Y2 水平 使 能 信號(hào) X3 SWPB 取貨 X22 SWSPST 伸限位 Y4 豎直 脈 沖 信號(hào) X4 SWPB 放貨 X23 SWSPST 縮限位 Y5 豎直 方 向 信號(hào) X5 SWPB 1 號(hào) 貨位 X24 SWSPST 水平行 程開關(guān) 1 Y6 豎直使 能 信號(hào) X6 SWPB 2 號(hào) 貨位 X25 SWSPST 水平行 程開關(guān) 2 Y10 貨叉 前伸 X7 SWPB 3 號(hào) 貨位 X26 SWSPST 水平行 程開關(guān) 3 Y11 貨叉 回縮 X10 SWPB 4 號(hào) 貨位 X27 SWSPST 豎直行 程開關(guān) 1 Y12 貨叉 電 機(jī)制動(dòng) X11 SWPB 5 號(hào) 貨位 X30 SWSPST 豎直行 程開關(guān) 2 Y20 A 劉茂盛：規(guī)整與秩序（小型 NC 立體倉庫設(shè)計(jì)） 24 X12 SWPB 6 號(hào) 貨位 X31 SWSPST 豎直行 程開關(guān) 3 Y21 B X13 SWPB 7 號(hào) 貨位 X32 SWSPST 貨叉前 伸開關(guān) Y22 C X14 SWPB 8 號(hào) 貨位 X33 SWSPST 貨叉原位 Y23 D X15 SWPB 9 號(hào) 貨位 X34 SWSPST 堆垛機(jī) 水平原位 X16 SWSPST 前限位 X35 SWSPST 堆垛機(jī) 豎直原位 PLC 接口圖 微型立體倉庫采用 PLC控制。因此本設(shè)計(jì)所選型號(hào)為 FX2N64MR。 根據(jù)本設(shè)計(jì)所涉設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制的需要，主要介紹在線編程方式。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造商 PLC 的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。其功能比繼電器控制裝置多且強(qiáng)的多。 圖 41 PLC 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 水平使能信號(hào) 水平方向信號(hào) 水平脈沖信號(hào) 豎直使能信號(hào) 豎直方向信號(hào) 豎直脈沖信號(hào) 貨叉前伸 貨叉回縮 貨叉電機(jī)制動(dòng) A D C B P L C 啟動(dòng) 急停 取貨 回零 放貨 前限位 伸限位 縮限位 下限位 上限位 后限位 1 號(hào) 貨位 2 號(hào) 貨位 3 號(hào) 貨位 4 號(hào) 貨位 5 號(hào) 貨位 6 號(hào) 貨位 7 號(hào) 貨位 9 號(hào) 貨位 8 號(hào) 貨位 豎直行程開關(guān) 2 豎直行程開關(guān) 1 水平行程開關(guān) 3 水平行程開關(guān) 2 水平行程開關(guān) 1 豎直行程開關(guān) 3 貨叉前伸開關(guān) 貨叉原位 堆垛機(jī)水平原位 堆垛機(jī)豎直原位 劉茂盛：規(guī)整與秩序（小型 NC 立體倉庫設(shè)計(jì)） 22 可編程控制器（ PLC）的選型 PLC 的概述 可編程控制器英文 為 Programmable Controller，簡稱 PLC，本課題中用 PLC 作為它的簡稱。 圖中個(gè)輸出點(diǎn)說明如下： （ 1） 水平信號(hào)輸出點(diǎn)為水平步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào) 輸出 點(diǎn) 。 行走機(jī)構(gòu)部分整體圖 升降機(jī)構(gòu)部分整體圖如圖 310 所示： 圖 310 行走機(jī)構(gòu)爆炸圖 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 機(jī)械部分 PRO/e 建模后的虛擬裝配圖 通過 PRO/e 建模后的立體倉庫的虛擬裝配圖如圖 311 所示 ,爆炸圖如圖 312 所示 ，整體裝配圖如圖 313 所示，詳細(xì)的 立體倉庫 CAD 裝配 工程 圖 請(qǐng)見 見附錄 E。 導(dǎo)軌的計(jì)算 ⑴ 選擇導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型 根據(jù)文獻(xiàn)【 4】 P122表 精度不需要太高且滑動(dòng)導(dǎo)軌簡單還比較經(jīng)濟(jì)，所以選用滑動(dòng)導(dǎo)軌。根據(jù)文獻(xiàn)【 1】P26的標(biāo)準(zhǔn)帶輪寬度表 315 得帶輪寬度為： 14mm。 代入數(shù)據(jù)算得： P0= ⑾ 確定實(shí)際所需同步帶寬度 bs 實(shí)際所需同步帶寬度為 bs為： bs ≥ bs0( PdKzP0)1 ? 式中 ： bs0— 選定型號(hào)的基準(zhǔn)帶寬，如文獻(xiàn) 【 1】 P30 表 321 所示，查得 bs0 = ； Kz— 小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)，如文獻(xiàn) 【 1】 P31表 322 所示，查得 Kz = 1。 預(yù)選電機(jī)轉(zhuǎn)速為 :n = 60r/min。 聯(lián)軸器的選用 選用廣州凌科自動(dòng)化設(shè)備有限公司的 LK6250612 系列的聯(lián)軸器。 滑動(dòng)導(dǎo)軌的計(jì)算 以下是根據(jù)文獻(xiàn)【 4】 P122。 ⑵ 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jeq 根據(jù)文獻(xiàn)【 1】 P56。 σ = ， S 指螺母面積，代入數(shù)據(jù)得： σ = 。 代入公式得： ψ = 176。299來計(jì)算的?？紤]最不利的工作條件將 F F2全部作用于一根導(dǎo)軌上計(jì)算導(dǎo)軌受力圖如圖 32所示，且最大的力作用于導(dǎo)軌的中點(diǎn)位置上。 導(dǎo)軌的計(jì)算 (1)選擇導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型 根據(jù)文獻(xiàn)【 4】 P122表 ，所以選用滑動(dòng)導(dǎo)軌。 (3)帶輪的齒數(shù)和直徑 根據(jù)文獻(xiàn)【 1】 P27表 316 得帶輪直徑和齒數(shù)分別為： 節(jié)圓直徑 d = ；外徑為 d0 = ；帶輪齒數(shù) Z = 12。 代入數(shù)據(jù)算得 bs≥ 。 (3)確定帶的設(shè)計(jì)功率 Pd 根據(jù)文獻(xiàn)【 1】 P28查表 318 取工作情況系數(shù) KA = ，由公式 :Pd = KAP = = 。 工作臺(tái)設(shè)計(jì) 初定 m1，由 ,碳素結(jié)構(gòu)鋼的密度 ： ρ鋼 = 。 根據(jù)堆垛機(jī)的運(yùn)行邏輯，可 采用 PLC 步進(jìn)順控編程方式程序結(jié)構(gòu)采用選擇性的取和存分支與匯合方式，計(jì)數(shù)模式是堆垛機(jī)尋找貨位主要方法，在 9 個(gè)貨位中， X 和 Y 方向各布局三個(gè)行程開關(guān)，貨位由 X 和 Y 方向行程開關(guān)被觸發(fā)的次數(shù)確定。從堆垛機(jī)來分有巷道式堆垛機(jī)、橋式堆垛機(jī)等。 課題設(shè)計(jì)的目的和意義 傳統(tǒng)條件下的庫房管理作業(yè)，主要依據(jù)人工裝卸，特別是對(duì)于一些大型物資，不僅工作效率低，浪費(fèi)大量的人力、物力、存在較大的