【導讀】常簡稱為堆剁機。堆剁機是立體倉庫中最重要的起重運輸設備，是代表立體倉庫。其主要用途是在高層貨架倉庫的巷道內(nèi)沿軌道運行，將位于巷道口。的貨物存入貨格，或是取出貨格內(nèi)的貨物運送到巷道口，完成出入庫作業(yè)。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，有軌巷道堆垛起重機的技術(shù)也在不斷提高和。世界主要工業(yè)國家都把著眼點放在開發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用高新技術(shù)。上，更加注重實用性和安全性。如今，自動化立體倉庫及堆垛機已成為企業(yè)生產(chǎn)。管理不可獲缺的重要組成部分。行走機構(gòu)、提升機構(gòu)、載貨臺和貨叉伸縮機構(gòu)。設計過程中，以實現(xiàn)堆垛機的機。構(gòu)的合理性和所選材料的經(jīng)濟性，力求達到高質(zhì)量、低成本。

　　

【正文】 Ca— 額定動載荷（ kN） P— 當量動載荷（ kN） Fmax— 受力最大的滑塊所受的載荷（ kN） ε — 指數(shù)，當滾動體為滾珠時，ε =3 K— 額定壽命單位， K=50km hf — 硬度系數(shù) ( 58hf ? 滾 道 實 際 硬 度 （ HRC ） ） 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 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?1hf ? tf — 溫度系數(shù)，查 [2] P 9127 表 ， 1tf ? cf — 接觸系數(shù)，查 [2] P 9127 表 ， ? af — 溫 度系數(shù)，查 [2] P 9127 表 ， 1af ? wf — 溫度系數(shù)，查 [2] P 9127 表 ， ? 查 [2] P9131 表 ， kN? m a x 11 7 0 0 0 1 . 7 544F G k N? ? ? ? （ 212） 31 1 0 . 8 1 1 2 7 . 6( ) 5 0 3 0 8 8 61 . 5 1 . 7 5L k m? ? ?? ? ? ? 三、導軌壽命時間的計算 3102 60h aLL Ln?? ?? （ 213） 式中 Lh— 壽命時間 La— 導軌行程長度，取 La=3m n— 每分鐘往返次數(shù)，取 n=1 33 0 8 8 6 1 0 857952 3 1 6 0hLh???? ? ? 按每年工作日為 260 天，兩班工作制，每班 8 小時 85795 1 7 .8 72 6 0 8 2hL ???? 年 四、摩擦 力 摩擦阻力受結(jié)構(gòu)型式、潤滑劑的黏度、載荷及運動速度的影響而略有變化，預緊后，摩擦力增大。摩擦力可按下式計算 F F f? ??? （ 214） 式中， F— 法向載荷 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 f— 密封件阻力，每個滑塊座 f=5N μ — 滾動摩擦力系數(shù) 當所受載荷低于額定靜載荷 10%時，由于載荷過小，滾珠間相互摩擦的阻力和潤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。實驗表明，當 0/ 0 .1 , 0 .0 0 3 ~ 0 .0 0 5aFC ???；當 0/ ? ， ?? ，當 0/ ? 時， ? 值將急劇增大 查 [2] P9131 表 ， 0 kN? 0 1 .7 5/ 0 .0 3 8 0 .0 54 5 .8aFC ? ? ? （ 215） 因此，若采用此型號導軌，摩擦阻力將過大，消耗電機功率，產(chǎn)生振動。將滾動直線導軌副的型號改為 GGB25AA2P2 30003，查 [2] P9131 表 ，額定動載荷 kN? ，額定靜載荷 0 kN? 0 1 .7 5/ 0 .0 7 7 0 .0 52 2 .6aFC ? ? ? 取 ?? 07 17 50 5 2 22 .25FN? ? ? ? ? ? 重新計算額定壽命與壽命時間 31 1 0 . 8 1 1 1 7 . 6( ) 5 0 8 0 0 91 . 5 1 . 7 5L k m? ? ?? ? ? ? 38 0 0 9 1 0 222472 3 1 6 0hLh???? ? ? 按每年工作日為 260 天，兩班工作制，每班 8 小時 22247 5 .32 6 0 8 2hL ???? 年 五、安裝與使用 1．基礎(chǔ)件上安裝導軌副的安裝平面的精度要求 根據(jù) [2] P9136 表 ，有 安裝側(cè)基面平行度誤差δ b= 安裝基面高度誤差δ h=k b 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 式中 k— 計算系數(shù)， k= b— 兩導軌軸線間距， b=200mm 則 δ h= 200= 圖 滾動導軌安裝精度 基礎(chǔ)件滑塊安裝面的高度誤差δ s== 200= 2．導軌副在連接基準面的固定結(jié)構(gòu)形式 導軌軸和滑塊座與側(cè)基準面靠上定位臺階后，應從另一面預緊后再固定，預緊固定方法，查 [2] P9136 圖 ，選用緊固螺釘固定，螺釘?shù)臄?shù)量和位置，與導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．雙導軌定位 在同一平面內(nèi)平行安裝兩條導軌，如果振動和沖擊不大，可以一條導軌側(cè)面定位，導軌軸按照下列步驟 安裝： （ 1）將基準側(cè)的導軌軸基準面（刻有小溝槽的一側(cè)）緊靠裝配面，對準螺孔，將導軌軸輕輕地用螺栓予以固定。 （ 2）上緊導軌軸側(cè)面的預緊裝置，使導軌的軸基準側(cè)面緊緊靠在裝配表面。 （ 3）按規(guī)定值用力矩扳手逐個擰緊導軌軸的安裝螺釘。從中間開始按交叉順序向兩端擰緊。查 [2] P9139 表 ，擰緊力矩取 12N m。 （ 4）非基準側(cè)的導軌軸與基準側(cè)的安裝次序相同，只是側(cè)面需輕輕靠上，不要預緊，否則反而引起過定位，影響運行的靈敏性和精度。 4．滑塊座的安裝 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 （ 1）將工作臺置于滑塊座的平面上，并對準安裝螺 釘孔，輕輕地予以緊固。 （ 2）擰緊基準側(cè)滑塊座側(cè)面的壓緊裝置，使滑塊座基準側(cè)面緊緊靠在工作臺的側(cè)基面。 （ 3）按對角線順序，逐個擰緊基準側(cè)和非基準側(cè)滑塊座上各個螺栓。安裝完畢后，檢查其全行程內(nèi)運行是否輕便、靈活、無停頓阻滯現(xiàn)象。摩擦阻力在全行程內(nèi)不應有明顯的變化。 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 第三章 行走機構(gòu)的設計 行走機構(gòu)的作用是傳遞電動機的功率，將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動，使堆剁機沿導軌做往復運動。行走機構(gòu)主要由驅(qū)動電機和傳動裝置兩部分組成。 電動機的選擇 選擇電動機應綜合考慮的問題 1．根據(jù)機械的負載性 質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動機類型。 2．根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力和啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機的功率和冷卻通風方式。 3．根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵以及腐蝕和易燃易爆氣體等，考慮必要的保護方式，選擇電動機的結(jié)構(gòu)型式。 4．根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標準對功率因數(shù)的要求，確定電動機的電壓等級和類型。 5．根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及機械減速機構(gòu)的復雜程度，選擇電動機額定轉(zhuǎn)速。 電動機的選擇 一、電動機類型的選擇 本論文設計的堆垛機在封閉的車間內(nèi)運行，雜塵較少，工作環(huán)境為常溫下工作，另外要求電機能夠正轉(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] P2210 表 2216，運行平穩(wěn)、斷續(xù)工作所適用的電動機類型為籠型三相異步電動機。 二、轉(zhuǎn)速的選擇 電動機額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機械的要求而定的。在確定電動機轉(zhuǎn)速時，必須考慮機械減速機構(gòu)的傳動比值，兩者相互配合，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟全面比較再確定。當電動機功率一定時，電動機的轉(zhuǎn)速愈低，則其尺寸愈大，價格愈貴，且效率也本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 較低，如 選用高速電動機，勢必加大機械減速機構(gòu)的傳動比，致使機械傳動部分變得復雜。 對于堆垛機而言，工作速度較低，需要頻繁地正、反轉(zhuǎn)切換，為縮短正、反轉(zhuǎn)過渡時間，提高生產(chǎn)效率，降低消耗，減小噪聲，節(jié)省投資，應選用低速電動機。 三、電動機功率計算 對于直線運動機械，查 [1] P2213 表 22110，電動機功率的計算公式為： 1000FvP ?? （ 31） 式中 F— 作用力， N v— 運動速度， v=80m/min η — 電動機傳動效率，取η = 則 80700 60 k W????? 查 [1] P2262 表 22133，選擇 Y160M 三相異步電動機，額定轉(zhuǎn)速 v=974r/min 傳動裝置的設計 傳動方案的確定 為了將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為堆剁機直線運動，可以選擇齒輪齒條傳動，或滾珠絲杠傳動。 滾珠絲杠傳動是絲杠和螺母間以滾球為滾動體的螺旋轉(zhuǎn)動副， 其優(yōu)點主要有以下幾個方面： 1．傳動效率高達 ~，有利于主機的小型化及減輕勞動強度； 2．摩擦力小，接觸剛度高，使溫升及熱變形減小，有利于改善主機的動態(tài)特性和提高工作精度。 3．傳動無間隙，無爬行，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，傳動精度高。 4．已經(jīng)實現(xiàn)系列尺寸標準化，可根據(jù)實際需要直接選取。 但是，滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)復雜，對滾珠所用的材料有嚴格要求，成本較高，本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 承受徑向載荷的能力差。 在本設計中，巷道長度為 24m，絲杠中間不能設置支撐裝置，跨度過大，抗振性差，而且對其抗彎強度的要求必將提高，勢必增加所用材料的成本。另 外，為獲得所要求的精度，需將絲杠分成多段制造，最后裝配成長絲杠，因此，在每段絲杠的聯(lián)結(jié)處，其力學性能降低，當螺母經(jīng)過時容易產(chǎn)生振動。維修、更換零件困難。 與滾珠絲杠副相比，齒輪齒條傳動的不足在于存在間隙，因此在堆垛機反向運動時，會產(chǎn)生傳動誤差，影響傳動精度。但堆垛機并非高精密器械，對定位精度的要求不是很高，因此可以忽略間隙的影響。 齒輪齒條傳動的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單，成本低，齒輪磨損后易于更換，裝配方便，縮短維修時間。另外，齒條安裝于地面上，可以一定的長度分段固定，提高了傳動的穩(wěn)定性。 由以上分析可以看出，選用 齒輪齒條傳動，在結(jié)構(gòu)性、經(jīng)濟性等方面勻較滾珠絲杠副合理。 另外，按照齒輪齒條傳動計算，堆垛機的行走速度為： ( / m in)v dn m?? （ 32） 式中 d— 齒輪直徑 n— 齒輪轉(zhuǎn)速 若將電機直接與齒輪連接，齒輪轉(zhuǎn)速為 974r/min，則有： 8 0 3 . 1 41 0 0 0 1 0 0 0 2 6974vd m mn? ?? ? ? ? 圖 二級減速裝置 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 顯然齒輪直徑過小，不能滿足強度要求，因此需要采用二級減速傳動，降低齒輪轉(zhuǎn)速，以增大齒輪的直徑。減速機 構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 所示。 第一級減速齒輪副的計算 已知條件：電動機功率 P=15kW，輸出轉(zhuǎn)速 n1=974r/min，轉(zhuǎn)動比初定為 i=。選小齒輪材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查 [1] P327 表 2119，硬度 241HB~286HB，平均取為 260HB。大齒輪材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查 [1] P315 表 317，硬度207HB~302HB，平均取為 250HB。 按齒面接觸疲勞強度計算 1．初步計算 轉(zhuǎn)矩 661 1 159 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 1 4 7 0 0 0974PT N m mn? ? ? ? ? ? ? （ 33） 齒寬系數(shù) d? 查 [3] P119 表 248， ? ? 接觸疲勞極限 查 [3] P151 圖 280， lim 760H MP a? ? 許用接觸應力 l imm in[] HH NT L V R WHZ Z Z Z ZS?? ? （ 34） 式中 ZNT— 壽命系數(shù)，查 [3] P154 表 287， ZNT= ZL — 潤滑系數(shù)， ZV — 速度系數(shù)， ZR — 粗糙度系數(shù)，查 [3] P155 表 288， ZL ZV ZR= ZW — 齒面工作硬化系數(shù)，查 [3] P 表 290， 1 3 0 2 6 0 1 3 01 . 2 1 . 2 1 . 1 21 7 0 0 1 7 0 0W HBZ ??? ? ? ? ? SHmin— 最小安全系數(shù)，查 [3] P156 表 291， SHmin= 則 7 6 0 1 . 6 1 . 0 1 . 1 2[ ] 1 2 3 81 . 1 0H M P a? ????? 初步計算小齒輪直徑 131 2 1ddHT udA u?? ??? （ 35） 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 3