買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 摘   要  立體倉庫是物流中的重要組成部分，它是在不直接進行人工干預的情況下自動地存儲和取出物流的系統(tǒng)。它是現(xiàn)代工業(yè)社會發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認識到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)的發(fā)展非常重要。堆垛機是自動化立體倉庫中最重要的起重堆垛設備，它能夠在自動化立體的巷道中來回穿梭運行，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。本文詳細論述了在現(xiàn)代大多數(shù)企業(yè)中普遍使用的雙立柱堆垛機的設計方案，文章的重點放在其三個 部件：升降機構(gòu)、行走機構(gòu)、貨叉伸縮機構(gòu)的設計上。首先，提出各個機構(gòu)的總體設計方案；其次，對各個機構(gòu)的受力情況進行了分析并計算，然后估算初取值，再進行校核，最后確定各個實際值。  關(guān)鍵詞 :升降機構(gòu) ， 行走機構(gòu) ， 貨叉伸縮機構(gòu)  紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 is it is to of It is of In of of is of is in up it in of in of in of or in go to of of of in in in a of of of by 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目   錄  1 緒論  . 1 垛機簡介  . 1 垛機的發(fā)展  . 1 軌巷道式堆垛機的特點  . 3 垛機的結(jié)構(gòu)設計綜述  . 4 究背景及意義  . 4 究的內(nèi)容  . 5 2 堆垛機貨叉機構(gòu)的設計計算  . 6 線滾動導軌副的計算與選型  . 6 珠絲 杠螺母副的計算與選型  . 7 進電動機減速箱的選用  . 9 進電動機的計算與選型  . 10 3 堆垛機升降機構(gòu)的設計計算  . 14 珠絲杠螺母副的計算與選型  . 14 進電動機減速箱的選用  . 16 進電動機的計算與選型  . 16 4 堆垛機行走機構(gòu)設計計算  . 19 線滾動導軌副的計算與選型  . 19 珠絲杠螺母副的計算與選型  . 20 進電動機減速箱的選用  . 21 進電動機的計算與選型  . 22 5 控制系統(tǒng)設計  . 25 動器  . 25 進電機原理  . 25 片機的選用  . 26 線 原理圖  . 26 6 結(jié)論  . 28 參考文獻  . 29 致謝  . 30 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 緒論  垛機簡介  堆垛機是一種安裝了起重設備的有軌或無軌小車。堆垛機上裝有電動機，帶動堆垛機移動和托盤的升降，一旦堆垛機找到需要的貨位，就可以將零件或貨箱自動推入或拉出貨架，堆垛機上有檢測橫向移動和起升高度的傳感器，辯認貨位的位置和高度，有時還可以閱讀貨箱內(nèi)零件的名稱以及其他有關(guān)零件信息。  垛機的發(fā)展  近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認識到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)提高生產(chǎn)率、降低成本非常重要。堆垛機是自動化立體倉庫中最重要的起重堆垛設備。本文著重 就堆垛機的結(jié)構(gòu)設計進行初步研究。  立體倉庫是指采用高層貨架配以貨箱或托盤儲存貨物，用巷道堆垛機及其他機械進行作業(yè)的倉庫。  它的特點有：（ 1）、高層貨架存儲。節(jié)約用地，充分利用庫房空間增大存儲量 ;  （ 2）、自動存取。收發(fā)準確迅速，提高入出庫效率，機械自動化作業(yè)解放人力，減小勞動強度；   （ 3）、計算機控制。自動對信息進行準確的存儲和管理，自動打印各種報表。  （ 4）、可與其他輸送設備配合使用，使生產(chǎn)、分揀、倉儲更好地鏈接，節(jié)約管理成本。  自動化立體倉庫可以認為是自動化倉庫與立體倉庫的有機結(jié)合，它是由高層貨架、巷道堆垛機、自動分揀系統(tǒng)、入出庫自動輸送系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、計算機倉儲管理系統(tǒng)及其周邊設施與設備組成的可對集裝單元貨物實現(xiàn)自動倉儲過程的一個綜合系統(tǒng)。  自動化立體倉庫的產(chǎn)生和發(fā)展是生產(chǎn)力高度發(fā)展的結(jié)果。隨著社會生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，原有的倉儲作業(yè)不能滿足社會生產(chǎn)和生活的需求，同時伴隨著城市化進程的不斷發(fā)展，引起地價不斷上漲，迫使人們不得不考慮倉儲空間向立體化方向發(fā)展。因此，高層貨架出現(xiàn)了，隨之要求有新型的裝卸搬運機械與周邊設備與之配套。同時，由于計算機技術(shù)和通訊技術(shù)的蓬勃發(fā)展，為倉儲過程的自動化提供了基本條件， 因而，自動化立體倉庫就應運而生了。  相對國外發(fā)達國家而言，我國的自動化倉庫的發(fā)展起步較晚，我國的自動化倉庫大部分是簡易的中低層小型分離式倉庫。貨架只有單元貨架和重力貨架兩種。作業(yè)方式幾乎都是巷道堆垛機配以自動導引小車、叉車或輸送機等周邊設備。這些倉庫主要分布在機械制造業(yè)，其次是商業(yè)、電氣行業(yè)。倉庫的控制以手動控制為主，自動控制方式很少見。在已經(jīng)建成的自動化倉庫中，有一些還處于調(diào)試中，有一些則因故障率太高。 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 代初，一些部隊倉庫和少數(shù)企業(yè)率先使用具有高層貨架，并利用堆垛起重機進行入、出庫作業(yè)的立體倉庫。當時 因為剛剛接觸，對立體倉庫的要求不高。只有少數(shù)立體庫采用現(xiàn)自動認址、光電探測貨位、微機賬目管理，大多數(shù)的堆垛機仍使用手動控制入、出庫作業(yè)。它與一般平庫比較，主要是利用空間，增加存儲量，減少占地，減輕勞動強度和減少貨物破損率。盡管如此，立體倉庫的優(yōu)勢已較為明顯地被人們所看到。80年代至 90年代初，立庫產(chǎn)品的設計和制造有了很大發(fā)展。全國至少有十幾家科研單位和生產(chǎn)廠家在進行自動化立體倉庫的科研、開發(fā)、設計、制造。近些年來，倉儲物流行業(yè)已有了自己的學術(shù)組織，定期在全國范圍內(nèi)交流學術(shù)經(jīng)驗。針對目前我國立庫行 業(yè)的設計制造水平，參照國外標準制定出了一系列行業(yè)標準與規(guī)范。使立體倉庫的科研、設計、制造進入規(guī)范化發(fā)展。   從立庫設計，制造和使用的現(xiàn)狀來看，發(fā)達國家走在我們前面。引進、消化、吸收國外先進產(chǎn)品和技術(shù)，最終國產(chǎn)化成為自己的產(chǎn)品，這無疑是一條捷徑。先決條件是要引進先進的，不適合國內(nèi)市場的項目，決不盲目引進。  1956年美國建立第一座自動化立體倉庫，目的為軍事上自動化搬運彈藥，之后又成功運用在航空母艦上為完成艦載機的換裝，由于自動化立體倉庫具有占地面積少，差錯少，節(jié)省人力等優(yōu)點，大大提升了航空母艦戰(zhàn)斗機群輪番戰(zhàn)斗 能力。整個 60年代，美國建造 1836座自動化立體倉庫，其中大部分分布在以五大湖為核心的工業(yè)地帶上。存在必然有其合理性。自動化立體倉庫可靠性高，節(jié)省勞動力，零件容易維修更換，操作簡單方便，導致了工業(yè)生產(chǎn)中的生產(chǎn)物流成本下降，建設費用和土地資源都得到有效節(jié)約。在美國各個地區(qū)都掀起了自動化立體倉庫的熱潮。  正確的理論一經(jīng)掌握，群眾就有無窮的物質(zhì)力量。進入 70年代以后，日本通過采用自動化立體倉庫的建筑技術(shù)，首先在多火山多地震地帶建立起第一幢 60層以上的高樓，之后，整個 70年代，日本勞動人民在自動化技術(shù)和機器人技術(shù)的 幫助下，先后建設了 2000多座自動化立體倉庫，數(shù)量和整個歐洲的自動化立體倉庫數(shù)量相同。這一運動有效節(jié)約了整個日本國內(nèi)的勞動力和土地資源，為之后日本國內(nèi)的物流系統(tǒng)現(xiàn)代化奠定了基礎。進入80年代后，自動化立體倉庫設計技術(shù)先后在歐洲各個國家得到廣泛利用和改良。以荷蘭的路特丹港口為例，工程師與設計人員采用自動化立體倉庫技術(shù)對集裝箱堆放場等進行重新設計，使古老港口獲得新的生命。在發(fā)達資本主義國家，由于工業(yè)資本的轉(zhuǎn)移，社會逐漸向消費型和享受型轉(zhuǎn)變。大規(guī)模和超大規(guī)模的自動化立體倉庫已經(jīng)過時。美國倉儲協(xié)會數(shù)據(jù)顯示， 2005年全美國的工業(yè)自動化立體倉庫使用率已經(jīng)萎縮了一半，而使用在流通領(lǐng)域中的物流配送中心（自動化立體倉庫的改進形式）則增加了 20%。  目前澳大利亞 成淡季是倉庫，旺季是會展的商業(yè)物流地產(chǎn)。意大利則開發(fā)了自動化立體停車場，希臘則建設了地下自動化立體采礦系統(tǒng)，為自動化立體倉庫未來的發(fā)展、消亡和涅磐提出了值得我國參考和借鑒的思路。  紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 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（立柱），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 。 1960年左右在美國出現(xiàn)了巷道式堆垛機。這種堆垛機是在地面上的導軌行走，利用上部的導軌防止傾倒；或者相反，在上部導軌上行走，利用地面導軌防止傾倒。其后，隨著計算機控制技術(shù)和自動化立體倉庫的發(fā)展，堆垛機的應用越來越廣泛，技術(shù)性能越來越好，高度也在不斷增加，到目前為止，堆垛機的高度可達 40m，事實上，如果不受倉庫建筑和費用的約束，堆垛機的高度可以不受限制。  有軌巷道式堆垛機替代橋式堆垛機主力地位的原因如下：與巷道堆垛機相比，自重很大，必須用比較堅固的建筑結(jié)構(gòu)支持。為使堆垛機的大梁通過，在倉庫頂部與貨架之間要有 很大的空間。堆垛機的通道寬度大，作業(yè)范圍要受大梁的跨度的限制。與巷道無軌堆垛機相比，有軌巷道堆垛機在結(jié)構(gòu)上有很大的不同。它采用鋼輪在鋼軌上運行，而巷倒無軌堆垛機則采用輪胎，因此在輪壓不同時會產(chǎn)生不同的變形量；有軌堆垛機采用立柱，無軌堆垛機采用多級門架，當門架伸出時，由于門架間的間隙，貨叉尖的水平和垂直位移會隨門架升降高度的變化而變化。凡此種種因素都對巷道無軌堆垛機的貨叉在垂直和水平方向上的定位精度產(chǎn)生影響。  軌巷道式堆垛機的特點  有軌巷道堆垛機的主要用途是在高層貨架的巷道內(nèi)來回運行，將位于巷道口入庫 臺上的貨物存入貨位；或者將貨位內(nèi)的貨物取出送到巷道口的出庫臺上。  整體結(jié)構(gòu)高而窄。由于采用有軌巷道堆垛機的高架倉庫貨架很高，而巷道很窄，堆垛機的寬度一般只與所搬運的單元貨物的寬度相同。  結(jié)構(gòu)的剛度和精度要求高。堆垛機的金屬結(jié)構(gòu)設計除需滿足強度要求外，結(jié)構(gòu)的靜剛度，動剛度是一項非常重要的指標。制動時，機架頂端水平位移一般要求不超過 20構(gòu)振動衰減時間要短。載貨臺在立柱上的升降導軌的不垂直度一般要求不超過3 取物裝置復雜。堆垛機配備有特殊的取物裝置，常用的有伸縮貨叉，伸縮平板和可對物料箱或特殊形 狀貨物作業(yè)的機器手，工作時，能對兩側(cè)貨架作業(yè)，存取貨物。  堆垛機的電力拖動系統(tǒng)要同時滿足快速，平穩(wěn)和準確三個方面的要求。即要求堆垛機的工作速度高，啟，制動快，盡量縮短作業(yè)周期；還要求平穩(wěn)性好，啟，制動要平穩(wěn)，以防貨物單元在載貨臺上發(fā)生滑移或使裝在托盤上的貨物發(fā)生倒塌，并減少結(jié)構(gòu)的動載荷；同時要求具有較高的停車準確性，能保證載貨臺停在指定的貨位，停車的精度在510 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 垛機的結(jié)構(gòu)設計綜述  垛機結(jié)構(gòu)的組成和形式  堆垛機一般由升降機構(gòu)，運行機構(gòu)，載貨臺及取貨裝置組成。下面對本設計的雙立柱堆 垛機各機構(gòu)做出介紹。   運行機構(gòu)  運行機構(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。按運行機構(gòu)所在位置的不同分為地面運行式，上部運行式，中間運行式等，本處采用地面運行式。這種方式用四個車輪，沿設在地面的單軌運行。堆垛機的頂部有兩組水平輪沿固定在上橫梁的工字鋼導向，上橫梁用螺栓和立柱連在一起。下橫梁用槽鋼和鋼板拼焊，行走驅(qū)動機構(gòu)，主從動車輪，電器柜等都裝在它的上面，下橫梁的兩側(cè)還裝有緩沖器，防止堆垛機在巷道兩端因失控而產(chǎn)生很大的碰撞力。如果堆垛機要走彎道，還可對導向軌道做 一些改進，本設計簡化這方面的要求不考慮。  升降機構(gòu)  升降機構(gòu)是使載貨臺垂直運動的機構(gòu)。一般由電動機，制動器，減速器，滾筒或輪以及柔性件組成。常用的柔性件有鋼絲繩和起重鏈兩種。除一般的齒輪減速機外，由于需要比較大的速比，因而采用蝸輪蝸桿減速機和行星減速機。起重鏈傳動裝置多數(shù)裝在上部，常配有平衡重塊，以減小提升功率。為使起重機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，常使用帶制動器的電機。鋼絲繩通過上橫梁兩側(cè)的定滑輪與載貨臺上的動滑輪聯(lián)接。垂直升降的支撐部件為立柱，立柱為一抗扭曲的箱形結(jié)構(gòu)，而導軌就裝在立柱的兩側(cè)，立柱上還裝有上下極限位置開 關(guān)等部件。   貨叉機構(gòu)  貨叉機構(gòu)是堆垛機存取貨物的執(zhí)行機構(gòu)，裝在堆垛機載貨臺上，可以橫向伸縮以便向兩側(cè)貨格送入或取出貨物。一般按叉子的數(shù)量分為單叉貨叉，雙叉貨叉和多叉貨叉。其中多叉貨叉多用在特長貨物的堆垛。貨叉多采用三級直線差動式伸縮貨叉，由上叉，中叉，下叉及起導向作用的滾針軸承等組成，以減少巷道的寬度，且使之具有足夠的伸縮行程。貨叉按結(jié)構(gòu)形式分有兩種：齒輪 鏈條方式。貨叉的伸縮原理是下叉安裝在載貨臺上，中叉在齒輪齒條或鏈輪鏈條的驅(qū)動下，從下叉的重點向左或向右移動約自身長度的一半，上叉從中叉 的中點，向左或向右伸出比自身長度一半稍長的長度。上叉由兩根滾子鏈或鋼絲繩驅(qū)動，鏈條或鋼絲繩的一端固定在下叉或載貨臺上，而另一端固定在上叉上。  垛機的控制系統(tǒng)  本堆垛機控制系統(tǒng)用單片機控制。  究背景及意義  自動化立體倉庫是物流中的重要組成部分，它是在不直接進行人工干預的情況下自動地存儲和取出物流的系統(tǒng)。它是現(xiàn)代工業(yè)社會發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對提高生產(chǎn)率、紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 低成本有著重要意義。近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認識到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)的發(fā)展非常重要。堆垛機是自動化立體 倉庫中最重要的起重堆垛設備，它能夠在自動化立體的巷道中來回穿梭運行，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。  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。在堆垛機方面，我們應當看到和世界發(fā)達國家的差距，總結(jié)經(jīng)驗，找出不足，打破傳統(tǒng)思路，推出新的外形和更高性能的堆垛機。  相信，通過我們的不斷努力，必能設計出高速、安全、可靠性能高的堆垛機，為增強我國綜合國力，為我國填補一分科技空白。  究的內(nèi)容  在堆垛機設計中將做以下工作： (1)堆 垛機的貨叉伸縮機構(gòu)的設計計算； (2)堆垛機的行走機構(gòu)的設計計算； (3)堆垛機的升降機構(gòu)的設計計算； (4)堆垛機運行控制  紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 堆垛機貨叉機構(gòu)的設計計算  貨叉連在絲杠螺母上，通過絲杠螺母的移動帶動貨叉的伸縮，同時通過機座連接絲杠螺母與滑塊，直線導軌副受力，起到力支撐的作用。  線滾動導軌副的計算與選型  塊承受工作載荷工作載荷是影響直線滾動導軌副使用壽命的重要因素。本設計采用雙導軌、四滑塊的支撐形式。  圖 2塊受力分析  如圖 2示可得： 12 ， )( 111  所以 09563 541 02 ， 56354101 單個 滑塊所受的最大垂直方向載荷為 ：  2/4/2m a x (2其中，移動部件的重量 12 ，代入上式得 到最大工作載荷 :  1  3m a x  根據(jù)工作載荷  1  3m a x ,初選直線滾動導軌副的型號為 列的，起額定載荷  6。  紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 任務書規(guī)定倉庫深為 200慮工作行程應留有一定余量，按標準系列，選取導軌的長度為 460。  離壽命的計算  上述選取的 列 導軌副的滾道硬度為 60作溫度不超過100 ，每跟導軌上配有兩只滑塊，精度等級為 4 級，工作速度較低，載荷不大。分別取硬度系數(shù)為 f 、溫度系數(shù)為 f 、接觸系數(shù)為 f、精度系數(shù) f 、載荷系數(shù)為 f6。  距離壽命 ：  22556503m a x               (2     夠大，滿足設計需求。  珠絲杠螺母副的計算與選型  大工作載荷  已知移動部件總重量 13 ，按矩形導軌進行計算，6。求得滾珠絲杠副的最大工作載荷 ：  （ 2 所以 。  大動工作載荷  設工作臺最大快進速度 m 000  ,初選絲杠導程 ，則此時絲杠轉(zhuǎn)速  （ 2 所以 33  ， 取滾珠 絲杠的使用壽命 5000 ，代入  1000000/60 (2得絲杠壽命系數(shù) 300 取載荷系數(shù) f，滾道硬度為 60，取硬度系數(shù) f  6，  紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 (2求得最大動載荷 662。  選型號    根據(jù)計算出的最大動載荷和初選的絲杠導程，選擇 4005滾珠絲杠副 6，其 公稱直徑為 40程為 5度等級取 5 級，額定動載荷為 18292N，大于足要求。  動效率的計算     將公稱直徑 0，導程 ,代入   oh r c t g (2得絲杠螺旋升角 。將摩擦角 10 代入   tg/                          (2得傳動效率 。  度的驗算  （ 1） 工作臺上滾珠絲杠副的支撐采用“單推 方式。絲杠的兩端各采用一對推力角接觸軸承，面對面組配，左、右支撐的中心距離約為 60 ，鋼的彈性模量 10000 ;滾珠直徑 絲杠底徑   6，  4/22                              (2絲杠截面積 222  2 94/ 。  絲杠在工作載荷 用下產(chǎn)生的拉 /壓變形量          0  （ 2 （ 2） 根據(jù)公式   3/ （ 2 求得單圈滾珠數(shù) 40Z ；該型號絲杠滾珠的圈數(shù) 列數(shù)為 3 1，代入公式：  列數(shù)圈數(shù) 2 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 得滾珠總數(shù)量 120 Z。絲杠預緊時，取軸向預緊力  (2 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量   2 （ 2 因為絲杠加有預緊力，且為軸向負載荷的 1/3，所以實際變形量可減小一半， 。  （ 3）  將以上算出的 1 和 2 代入  21 總                         （ 2 求得絲杠總變形量  3  0 總 。  絲杠的有效 行程為 1705 級精度滾珠絲杠有效行程在 時行程偏差允許達到 23 m6，可見絲杠剛度足夠。  桿穩(wěn)定性校核    計算失穩(wěn)時的臨界載荷支撐系數(shù) 1由絲杠底徑   6，求得截面慣性矩  442 2 6 8 5 564/                      （ 2 壓桿穩(wěn)定安全系數(shù) K 取 3；滾動螺母至軸向固定處外的距離 a 取最大值 450入  22K （ 2 得臨界載荷  ,遠大于工作載荷 ，故絲杠不會失穩(wěn)。  綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。  進電動機減速箱的選用                        （ 2                                 由于傳動比 所以不需要減速箱。  紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 進電動機的計算與選型  算加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量  已知：滾珠絲杠的公稱直徑 0,總長 50 ,導程 ,材料密度3/00785.0  ,移動部件總重力 ,傳動比 55.0i ,定位精度  滾珠絲杠 的轉(zhuǎn)動慣量如下：  22S                               (2滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 2110.0 。  初選步進電動機的型號為 110五相混合式，由常州寶馬集團公司生產(chǎn)，五 相驅(qū)動時的步距角為 該型號的電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 2/4 6。  則加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為：  22 /（ 2 算加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的等效負載轉(zhuǎn)矩 (1)快速空載起動時電動機轉(zhuǎn)軸所承 受的負載轉(zhuǎn)矩1一部分是快速空載起動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩部分是移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩有一部分是滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩0T。 因為滾珠絲杠副傳動效率很高，0以忽略不計 6。則有：   m 2 考慮傳動鏈的總效率 ，計算空載起動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上最大加速轉(zhuǎn)矩：   1602m a x a                       （ 2其中：                   m  1 63 6 0m a x m (2紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 式中空載最快移動速度，指定為 2000mm/ 步進電動機步距角，預選電動機為 ；   脈沖當量 ， 脈沖/004.0  。  設步進電機由靜止加速至 需時間 ，傳動 鏈總效率  。則由式（ 2得：   a x  移動部件運動時，電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為：   0 0  式中 導軌的摩擦因素，滾動導軌取   傳動鏈效率，取 速空載起動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩：   9 3 a  (2)最大工作負載狀態(tài)下電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩2括三部分：一部分是折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大工作負載轉(zhuǎn)矩部分是移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩有一部分是滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩0T，0T，以忽略不計 6。則有：           2                               垂直方向承受最大工作負載情況下，移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩：   0 0 (                 (2以  e qT e qT e q ,1ma x  進電動機最大靜轉(zhuǎn)矩的選定   紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 考慮到步進電動機的驅(qū)動電源受電網(wǎng)電壓影響較大，當輸入電壓降低時，其輸出轉(zhuǎn)矩會下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)要考慮安全系數(shù)。取 4K , 則步進 電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩應滿足：       5 7  a x           （ 2 初選步進電動機的型號為 110型號電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩 66?？梢?，滿足要求。  進電動機的性能校核  (1)最快工進速度時電動機的輸出轉(zhuǎn)矩校核   任務書給定工作臺最快工進速度m 000m a x f ，  60                         （ 2 求出電動機對應的運行頻率 a x 。從 圖 2動機的輸出轉(zhuǎn)矩 a x，遠遠大于最大工作負載轉(zhuǎn)矩 滿足要求。  圖 2動機的運行矩頻特性曲線  (2)最快空載移動時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核   任務書給定工作臺最快空載移動速度000m a x  ，求出其對應運行頻率 f 。在此頻率下，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩 大于快速空載起動時的負載轉(zhuǎn)矩 足要求。  (3) 最 快 空 載 移 動 時 電 動 機 運 行 頻 率 校 核   與 快 速 空 載 移 動 速 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 000m a x  對應的電動機運行頻率為 2500m  。 110動機的空載運行頻率可達 20000 6，可見沒有超出上限。  (4)起動頻率的計算   已知電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 24 ，電動機轉(zhuǎn)軸不帶任何負載時的空載起動頻率 8006。步進電動機克服慣性負載的起動頻率為：  558/1/               (2上式說明，要想保證步進電動機啟動時不失步，任何時候的起動 頻率都必須小于1558 實際上，再采用軟件升降頻時，起動頻率選的更低，通常只有 100 綜上所述，所用 110進電動機，完全滿足設計要求。  紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 堆垛機升降機構(gòu)的設計計算  貨叉機構(gòu)通過機構(gòu)連接在絲杠螺母上，通過絲杠螺母的移動帶動貨叉機構(gòu)的升降。   珠絲杠螺母副的計算與選型  大工作載荷  螺母受到垂直方向的載荷 NF z 。  已知 移 動部件總重量 ，取顛覆力矩影響系數(shù)  ， 由（ 2得 滾珠絲杠副的最大工作載荷 ：  NF m 2 3  6  8 。  大動工作載荷 計算    設工作臺最大快進速度 m 000  ,初選絲杠導程 ，則此時絲杠轉(zhuǎn)速  所以 33  ，取滾珠絲杠的使用壽命 0000 ，由 (2  絲杠壽命系數(shù) 200 取載荷系數(shù) f，滾道硬度為 60，取硬度系數(shù) f ，                             由 (2得最大動載荷   選型號    根據(jù)計算出的最大動載荷和初選的絲杠 導程，選擇 4005滾珠絲杠副 6，其 公稱直徑為 40程為 5度等級取 5 級，額定動載荷為 18292N，大于足要求 。  動效率的計算     將公稱直徑 0，導程 ,代入  (2絲杠螺旋升角 。將摩擦角 10 代入 (2傳動效率 。  紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 度的驗算  (1)工作臺上滾珠絲杠副的支撐采用“單推 方式。絲杠的兩端各采用一對推力角接觸軸承，面對面組配，左、右支撐的中心距離約為 310 ，鋼的彈性模量 10000 ;滾珠直徑 絲杠底徑   6，由 (2得 絲杠截面積 222  2 94/ 。  由（ 2 絲杠在工作載荷  用下產(chǎn)生的拉 /壓變形量 ：          1  (2)根據(jù)公式 （ 2求得單圈滾珠數(shù) 40Z ；該型號絲杠滾珠的圈數(shù) 列數(shù)為 31，代入公式： （ 2得滾珠總數(shù)量 120 Z。絲杠預緊時，取軸向預緊力  0213/                        滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量   2 因為絲杠加有預緊力，且為軸向負載荷的 1/3，所以實際變形量可減小一半， 。  (3) 將以上算出的 1 和 2 代入  21 總                           求得絲杠總變形量  0  1 總 。  絲杠的有效行程為 1260 5級精度滾珠絲杠有效行程在 250 時行程偏差允許達到 55 m6，可見絲杠剛度足夠。  桿穩(wěn)定性校核    計算失穩(wěn)時的臨界載荷支撐系數(shù) 1由絲杠底徑   6， 由（ 2求得截面慣性矩 442 2 6 8 5 564/ 。                       壓桿穩(wěn)定安全系數(shù) K 取 動螺母至軸向固定處外的距離 a 取最大值 1300 (2臨界載荷  ,遠大于工作載荷 ，故絲杠不會失穩(wěn)。  綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。  紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 進電動機減速箱的選用  由 （ 2得 由于傳動比 所以不需要減速箱。  進電動機的計算與選型  算加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量   已知：滾珠絲杠的公稱直徑 0,總長 300 ,導程 ,材料密度3/00785.0  ,移動部件總重力 ,傳動比 89.0i ，定位精度為  滾珠絲杠 的轉(zhuǎn)動慣量 由（ 2得：  滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 24.6 。  初選步進電動機的型號為 110五相混合式，由常州寶馬集團公司生產(chǎn)，五 相驅(qū)動時的步距角為  該型號的電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 2/4 6。  則加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量由（ 2得：  22 /  算加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的等效負載轉(zhuǎn)矩 (1)快速空載起動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩1一部分是快速空載起動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩部分是 移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩有一部分是滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩0T。 因為滾珠絲杠副傳動效率很高，0以忽略不計 6。則由（ 2（ 2 (2得 ：   a x  移動部 件運動時，電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為：   0 0 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 式中 導軌的摩擦因素，滾動導軌取   傳動鏈效率，取  (2得 快速空載起動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩：   2 5 a                      (2)最大工作負載狀態(tài)下電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負