【正文】 n—安全系數(shù)，取5根據(jù)破段拉力選擇鋼絲繩：鋼繩6x19 B類同向 d=8mm[4]（2）滑輪選擇根據(jù)起升鋼絲繩直徑確定滑輪尺寸，滑輪為標(biāo)準(zhǔn)件，滑輪輪徑D與鋼繩直徑d比：選取滑輪的軸徑d=50mm，輪徑D=200mm（3）卷筒選擇采用單層繞線卷筒，卷筒直徑—鋼繩中心計算的卷筒最小直徑 —鋼繩直徑 h—起升系數(shù)（中級）為縮短卷筒長度，選取卷筒的直徑為D=250mm，鋼繩中心計算的卷筒直徑為=263mm卷筒繞線長度H—堆垛機最大起升高度 t—繩槽節(jié)距 —附加安全圈數(shù)卷筒總長度—固定繩頭長度，取25mm —工藝長度，取80mm。中性軸以上部分截面對中性軸靜矩滿足彎曲切應(yīng)力強度。 前叉受力變形圖由，當(dāng)時，有 其中為單個貨叉受力，按載重增加25%作為試驗載荷。減速器采用型號R17，輸出轉(zhuǎn)速54r/min，電動機選擇Y8014，額定轉(zhuǎn)速1390r/min。使中叉運動的驅(qū)動力式中f為滾動軸承摩擦阻力系數(shù)，f= 中叉驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計，采用漸開線直齒圓柱齒輪和齒條傳動，小齒輪直接安裝在減速電機的輸出軸上，根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和強度分析確定小齒輪分度圓直徑為d1 =63mm則(1)小齒輪轉(zhuǎn)速(2)小齒輪(減速電機輸出軸)轉(zhuǎn)矩確定減速電機的輸出扭矩T和輸出轉(zhuǎn)速n。 貨叉支撐結(jié)構(gòu)，貨物和活動叉板部分的當(dāng)量載荷為Q，根據(jù)靜力平衡關(guān)系可以求得導(dǎo)向軸承B、C、D、E處的徑向載荷分別為 對于支撐點數(shù)大于2的情況，考慮到凹槽加工誤差的因素，可以仍按靠近貨物端的2個點來計算，結(jié)果偏安全。貨叉在長度方向有2個支撐點，能形成懸臂支撐關(guān)系，可以承受載荷。根據(jù)動滑輪的特點，當(dāng)動滑輪以速度V相對于定滑輪運動時，也就是中叉板相對于底叉板運動速度為V時，動滑輪與上叉板之間的鋼繩就會以近似于2V的速度相對于動滑輪運動，從而帶動上叉板以近似于2V的速度相對于中叉板運動，實現(xiàn)了速度和行程的倍增，最終上叉板相對于底板實現(xiàn)3倍速的運動。3 貨叉伸縮機構(gòu)設(shè)計計算 直線差動機構(gòu)設(shè)計 伸縮叉尺寸確定根據(jù)使用要求，確定貨叉長度為1000mm，貨叉伸出量為1100mm。目前國內(nèi)制造的有軌巷道堆垛機尚無同步制動裝置。要克服以上不足，堆垛機停車過程必須即制即停，并且保持足夠的剛度，從而減小作業(yè)時產(chǎn)生振動，克服上部導(dǎo)輪間隙造成的傾斜，減小貨叉的下?lián)?，提高定位精度。隨著堆垛機運行速度的提高，制動帶來的擺動幅度會越來越大，因此消除慣性、減小擺動顯得尤為重要。 行走機構(gòu)驅(qū)動形式(a) (b)由于堆垛機的高窄結(jié)構(gòu)，當(dāng)堆垛機下部行走機構(gòu)制動時，慣性力的作用會導(dǎo)致運動方向出現(xiàn)點頭擺動。行走車輪在鋪設(shè)于地面的單軌上行走，為防止走行輪行走中產(chǎn)生脫軌現(xiàn)象，本設(shè)計安裝側(cè)面導(dǎo)輪機構(gòu)。主動車輪通過鍵與軸連接，減速器底座用螺栓固定在下橫梁一側(cè)的底座上，輸入側(cè)通過電機連接盤與電機殼相連。 天軌機構(gòu)，圖a采用一般臥式減速器，減速器輸出軸通過聯(lián)軸器連接驅(qū)動輪，整體尺寸較大。 行走機構(gòu)堆垛機的頂部用兩組水平輪固定在上橫梁的工字鋼導(dǎo)上。行走驅(qū)動機構(gòu)地面布置利用地軌支撐驅(qū)動輪，很容易保證剛度，成本較低，維修方便，結(jié)構(gòu)合理。 行走機構(gòu)行走機構(gòu)是堆垛機水平運動的驅(qū)動機構(gòu)，一般由電動機，聯(lián)軸器，制動器，減速器和行走車輪組成。 安全機構(gòu)為了保證堆垛機正常工作，確保載貨臺上人員、貨物的安全，當(dāng)載貨臺工作中發(fā)生斷繩事故時，必須自動可靠地將載貨臺及時停止，避免發(fā)生溜車或墜車事故 因此，載貨臺必須裝有安全機構(gòu)。 (c)圖采用的是直交軸的減速器，它是在整套機構(gòu)的長度尺寸不受限制的情況下采用的一種布置型式。但它要求減速器的中心距具有一定的數(shù)值。1機架 2定滑輪 3鋼絲繩 4電動機 5支座 6聯(lián)軸器 7減速器 8卷筒 卷揚機起升機構(gòu) 卷揚機構(gòu)的布置方案卷揚機典型布置方案有3種。根據(jù)市場上現(xiàn)有堆垛機設(shè)備調(diào)查，目前市場上巷道堆垛機多采用這種升降裝置，故本設(shè)計采用。鏈傳動本身不穩(wěn)定，工作中產(chǎn)生振動和脈動，且工作一段時間吊鏈伸長量超標(biāo)(5%)，必須更換，增加了成本和輔助時間，對于高度較高的堆垛機設(shè)備不是最合理的選擇，本設(shè)計不采用。由于本設(shè)計中堆垛機對定位要求很高，電動葫蘆由于調(diào)速上的缺陷難以做到很精確定位，市場上現(xiàn)有的產(chǎn)品升降速度也不能滿足任務(wù)要求，故不采用。 起升機構(gòu) 起升機構(gòu)形式起升機構(gòu)通過支架用螺栓固定在立柱下端，本設(shè)計可參考方案有電動葫蘆起升機構(gòu)，卷揚機起升機構(gòu)以及鏈條起升機構(gòu)。齒輪齒條式貨叉伸縮機構(gòu)采用齒輪齒條執(zhí)行動作，速度平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，齒輪齒條耐用度高，減少維修輔助時間。 齒輪齒條式伸縮叉伸縮機構(gòu)，固定叉安裝在載貨臺上，固定貨叉、中、上叉之間由鏈輪鏈條進行連接，電動機通過驅(qū)動鏈輪由鏈條帶動中間叉運動，從固定叉中點向左或向右伸縮，在中叉向左或向右伸縮時，由另外兩條鏈帶動上叉以三倍速度伸縮。，電動機及減速機構(gòu)安裝在載貨臺上，齒條固定在中間叉上，齒輪固定在載貨臺中部，驅(qū)動齒條從中點，向左或向右移動大約自身長度的的一半。底叉固定在載貨臺上，動力裝置安裝在底叉上，通過傳動機構(gòu)驅(qū)動中叉相對底叉運動，中叉和上叉之間裝有直線差動機構(gòu)，使中叉相對底叉運動時，上叉相對中叉以2倍速運動，從而實現(xiàn)大距離伸叉的要求。由于工作需要，堆垛機貨叉在收回狀態(tài)下的長度要小于巷道的寬度，但伸展后的長度卻要大大長于巷道寬度。 貨叉伸縮機構(gòu) 貨叉結(jié)構(gòu)貨叉伸縮機構(gòu)是堆垛機存取貨物的執(zhí)行機構(gòu)，置于堆垛機載貨臺上，可以橫向伸縮以便向兩側(cè)貨格送入或取出貨物。故本設(shè)計采用雙立柱有軌巷道堆垛機，這種堆垛機強度和剛性都比較好，能快速起、制動，并且運行平穩(wěn)。單立柱堆垛機結(jié)構(gòu)剛度小，設(shè)計大剛度門架較困難。不適于起重量大和水平運行速度高的堆垛機。整機重量較輕，消耗材料少，因此制造成本相對較低，但剛性稍差。(2)單立柱有軌巷道堆垛機 雙立柱有軌巷道堆垛機單立柱有軌巷道堆垛機的機架由一根立柱、下橫梁和上橫梁組成。這種堆垛機的最大優(yōu)點就是強度和剛性都比較好，能快速起、制動，并且運行平穩(wěn)。為減輕剛度不足造成的影響，堆垛機設(shè)計中要非常注意機構(gòu)的動剛度。堆垛機在此環(huán)境下工作，決定其整體結(jié)構(gòu)高而窄，為防止傾倒，將堆垛機行走軌道設(shè)計成上下雙軌，下部地軌起支撐和引導(dǎo)作用，上部天軌可支持堆垛機直立行走，保證不發(fā)生傾倒事故。設(shè)計出更合理堆垛機門架結(jié)構(gòu),在保證其強度及剛度條件下盡量減輕整機重量，同時，設(shè)計出能減輕堆垛機制動時晃動的輔助天軌制動裝置和更加簡單可靠的斷繩保護裝置。 本課題設(shè)計任務(wù)及要求此堆垛機用于機械加工工廠的毛坯、零件倉庫，倉庫貨架總高度為10m，貨物單元長、寬尺寸為1200x1000mm，額定負載800kg，最高行走速度120m/min，最高升降速度30m/min，最高貨叉速度30m/min，首層貨架高度600mm，負載單元器具為托盤或貨箱，貨叉數(shù)為雙貨叉，每小時出入庫20次，平均工作周期3min。目前，我國巷道堆垛機的性能參數(shù)和可靠性有待進一步提高。當(dāng)進行速度切換時，由于急加減速而形成的或是由于制動停止而引起的沖擊，誘發(fā)了機械的振動。于是，在速度控制方面采用了直流電機的電壓切換控制方式，使巷道堆垛機的最高行走速度達到125m/min，最高升降速度達到30m/min。80年代初期，巷道堆垛機的運行能力主要由機械的速度模式來決定，速度控制是將子母電機或變極電機進行復(fù)合，機械式地進行速度切換來控制高速、低速運行。堆垛機的運行速度也不斷提高，目前堆垛機水平運行速度可達200m/min，起升速度高達120m/min，貨叉伸縮速度達50m/min。隨著立體倉庫的發(fā)展，巷道堆垛機逐漸替代了橋式堆垛機。早期的堆垛機是在橋式起重機的起重小車上懸掛一個門架，利用貨叉在立柱上的上下運動及立柱的旋轉(zhuǎn)運動來搬運貨物，通常稱之為橋式堆垛機。據(jù)不完全統(tǒng)計，到目前已建成三百余座。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，或者相反，取出貨格內(nèi)的貨物運送到巷道口，完成出入庫作業(yè)。鑒于以上因素，發(fā)展堆垛機技術(shù)有積極意義。堆垛機是自動化立體倉庫中最重要的搬運、起重、堆垛設(shè)備，對立體倉庫的出入庫效率有決定性影響，是立體倉庫能否達到設(shè)計要求的關(guān)鍵設(shè)備之一。1 緒論 本課題研究的背景及意義我國現(xiàn)在正處于工業(yè)化、城市化發(fā)展的高速期，未來一段時間內(nèi)，土地資源和勞動力資源將會成為制約企業(yè)發(fā)展的瓶頸，鑒于此，建造立體倉庫是未來企業(yè)發(fā)展趨勢，自動化立體倉庫是現(xiàn)代物流中的重要組成部分，是實現(xiàn)物流系統(tǒng)合理化的關(guān)鍵。它具有空間利用率高，便于實現(xiàn)自動化管理，實時自動結(jié)算庫存貨物種類和數(shù)量等許多優(yōu)點，對加快物流速度、提高勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本很重要，已開始應(yīng)用于汽車、電子、醫(yī)藥、煙草、建材、郵電等許多行業(yè)。而我國在堆垛機制造技術(shù)上和世界發(fā)達國家有很大差距，鑒于我國未來物流業(yè)發(fā)展的廣闊空間，堆垛機技術(shù)落后必將成為限制我國自動化立體倉庫發(fā)展的瓶頸，使我國在國際物流業(yè)競爭中處于不利地位。 有軌巷道堆垛機的發(fā)展現(xiàn)狀有軌巷道堆垛起重機是隨著立體倉庫的出現(xiàn)而發(fā)展起來的專用起重機，通常簡稱為堆垛機。20世紀(jì)70年代初期，我國開始研究采用巷道式堆垛機的立體倉庫，1980年我國第一座自動化立體倉庫在北京汽車制造廠投產(chǎn)，從此自動化立體倉庫在我國得到了迅速發(fā)展。堆垛機做為立體倉庫中最重要的起重運輸設(shè)備，也得到了較快的發(fā)展。1960年左右在美國出現(xiàn)了巷道堆垛機，這種堆垛機是在地面的導(dǎo)軌上行走，利用貨架上部的導(dǎo)軌防止傾倒。隨著計算機控制技術(shù)和自動化立體倉庫的發(fā)展，堆垛機的應(yīng)用越來越廣泛，技術(shù)性能越來越好，高度也在不斷增加，到1970年實現(xiàn)了由貨架支承的高度為40米的堆垛機。2004年國際物流綜合展覽會上推出的超高效能巷道堆垛機“HV1”，走行速度500m/min，處理能力每小時500箱，實現(xiàn)了自動化立體倉庫存取效率的飛躍。因此，最高行走速度不超過100m/min，最高升降速度不超過20m/min，在高速化上受到了制約。但是，伴隨高速化的另一個重要問題是停止，為了滑動停止就必須降到很低的速度?，F(xiàn)代堆垛機多使用變頻調(diào)速，速度控制更加平穩(wěn)，解決了變速時的沖擊問題，但是在堆垛機制動器抱閘停止時，也會產(chǎn)生沖擊，在堆垛機機架較高的情況下，造成機架晃動，目前只能通過改善控制減小沖擊，尚無更好的解決辦法。國產(chǎn)堆垛機的質(zhì)量相對國外堆垛機而言差距較大，為使國產(chǎn)堆垛機趕超國際水平，應(yīng)加強自主研究和開發(fā)。本次畢業(yè)設(shè)計對堆垛機的機械結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，主要包括門架結(jié)構(gòu)、行走機構(gòu)、升降機構(gòu)、貨叉伸縮機構(gòu)。2 堆垛機總體方案的確定堆垛機工作于立體倉庫貨架之間，為節(jié)省空間，加大有限空間存貨量，現(xiàn)代立體倉庫貨架間距做的很窄而高度很高。高而窄的結(jié)構(gòu)也造成堆垛機沿高度方向剛度不足，在起停過程中振動嚴重，會延長定位時間，影響效率，也會造成堆垛機定位不準(zhǔn)確，無法正常工作。 有軌巷道堆垛機門架結(jié)構(gòu)選型按傳統(tǒng)門架結(jié)構(gòu)形式堆垛機可分為雙立柱有軌巷道堆垛機和單立柱有軌巷道堆垛機：(1)雙立柱有軌巷道堆垛機雙立柱有軌巷道堆垛機由兩根立柱、上橫梁、下橫梁和帶貨叉的載貨臺組成，立柱、上橫梁和下橫梁組成一個長方形的框架，一般稱為機架。一般用在起升高度較高、起重量較大和水平運行速度較高的立體倉庫中，其缺點是自重較大。立柱多采用型鋼或焊接制作，立柱上附加導(dǎo)軌。由于載貨臺和貨物對立柱有偏心作用，以及行走、制動時產(chǎn)生的水平慣性力作用，使單立柱有軌巷道堆垛機在使用上有較大的局限性。 單立柱有軌巷道堆垛機通過對比分析，本設(shè)計中堆垛機應(yīng)用于機械零件及毛坯的搬運，受力較大。且本設(shè)計針對加大倉庫存貨量的中型倉庫，庫高為10米，單立柱結(jié)構(gòu)做到10米高，會顯著提高成本，不夠經(jīng)濟。用在起升高度較