買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 緒論 隨著經(jīng)濟全球化步伐的加快，自動化立體倉庫現(xiàn)已經(jīng)成為代物流系統(tǒng)中迅速發(fā)展的一個重要組成部分 , 它具有節(jié)約用地、減輕勞動強度、消除差錯、提高倉儲自動化水平及管理水平、提高管理和操作人員素質(zhì)、降低儲運損耗、有效地減少流動資金的積壓、提高物流效率等諸多優(yōu)點 1。與計算機管理信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)以及與生產(chǎn)線緊密相連的自動化立體倉庫更是當今計算機集成制造系統(tǒng) (柔性制造系統(tǒng) (不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 隨著我國經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，物流供應(yīng)鏈中蘊藏的巨大潛力越來越引起人們的注意。而物流中心則是物 流供應(yīng)鏈中重要的樞紐之一。它是接受并處理下游用戶的訂貨信息，對上游供應(yīng)方的大批量貨物進行集中儲存、加工等作業(yè)，并向下游進行批量轉(zhuǎn)運的設(shè)施和機構(gòu)。 題的背景及目的 立體倉庫在現(xiàn)代物料倉儲與小區(qū)車輛停放等應(yīng)用比較廣泛的一個技術(shù)，隨著土地資源的匱乏，立體倉庫技術(shù)顯得越來越重要 2。因此本課題的選擇有一定的現(xiàn)實意義。 本課題研究的目的是研究出教學(xué)所用到的立體倉庫的提升與送物部分的設(shè)計，為以后所開展的教學(xué)活動做好硬件準備，以期給同學(xué)們以形象準確的實物印象和實驗的積極性。 內(nèi)外自動化立體倉庫的發(fā)展狀況 倉庫的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。 1963 年美國率先在高架倉庫中采用計算機控制技術(shù)，建立了第一座計算機控制的立體倉庫。此后，自動化立體倉庫在美國和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專門的學(xué)科 3。 60年代中期，日本開始興建立體倉庫，并且發(fā)展速度越來越快，成為當今世界上擁有自動化立體倉庫最多的國家之一。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 對立體倉庫及其物料搬運設(shè)備的研制開始并不晚， 1973 年開始研制我國第一座由計算機控制的自動化立體倉庫，該庫 1980 年投入運行。到 2003 年為止，我國自動化立體倉庫數(shù)量已超過 200 座。立體倉 庫由于具有很高的空間利用率、很強的入出庫能力、采用計算機進行控制管理而利于企業(yè)實施現(xiàn)代化管理等特點，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉儲技術(shù)，越來越受到企業(yè)的重視。 動化立體倉庫的分類及其特點 自動化立體倉庫（ S）是由立體貨架、有軌巷道堆垛機、出入庫托盤輸送機系統(tǒng)、尺寸檢測條碼閱讀系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、計算機管理系統(tǒng)以及其他如電線電纜橋架配電柜、托盤、調(diào)節(jié)平臺、鋼結(jié)構(gòu)平臺等輔助設(shè)備組成的復(fù)雜的自動化系統(tǒng)。運用一流的集成化物流理念，采用先進的控制、總線、通訊和信息技 術(shù)，通過以上設(shè)備的協(xié)調(diào)動作，按照用戶的需要完成指定貨物的自動有序、快速準確、高效的入庫出庫作業(yè)。 （ 1）提高空間利用率 立體庫的空間利用率與其規(guī)劃緊密相連 4。一般來說，自動化高架倉庫其空間利用率為普通平庫的 2。這是相當可觀的。 （ 2）便于形成先進的物流系統(tǒng)，提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平 自動化立體倉庫采用先進的自動化物料搬運設(shè)備，不僅能使貨物在倉庫內(nèi)按需要自動存取，而且可以與倉庫以外的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行有機的連接，并通過計算機管理系統(tǒng)和自動化物料搬運設(shè)備使倉庫成為企業(yè)生產(chǎn)物流中的一個重要環(huán)節(jié)。 企業(yè) 外購件和自制生產(chǎn)件進入自動化倉庫儲存是整個生產(chǎn)的一個環(huán)節(jié)，短時儲存是為了在指定的時間自動輸出到下一道工序進行生產(chǎn)，從而形成一個自動化的物流系統(tǒng)，這是一種“動態(tài)儲存”，也是當今自動化倉庫發(fā)展的一個明顯的技術(shù)趨勢。 動化立體倉庫的應(yīng)用 自動化立體庫在我國應(yīng)用非常廣泛： （ 1） 醫(yī)藥生產(chǎn)、配送； （ 2） 汽車制造：國內(nèi)最早應(yīng)用應(yīng)用自動化立體庫的領(lǐng)域之一； （ 3） 機械制造 5：是廣泛應(yīng)用自動化立體庫的領(lǐng)域之一； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （ 4） 電子：聯(lián)想等電子領(lǐng)域在 2000 年后開始采用自動化立體庫系統(tǒng)； （ 5） 煙草制造業(yè)、配送：廣泛采用自動化立體庫系統(tǒng)， （ 6） 機場貨 運：目前各主要機場均采用立體庫系統(tǒng)，用于行李處理； （ 7） 地鐵：隨著我國地鐵建設(shè)的蓬勃興起，自動化立體庫應(yīng)用大面積展開； （ 8） 服裝、酒、牛奶； （ 9） 化工、印刷、出版、圖書； （ 10） 軍隊、后勤、裝備等尤為普遍； （ 11） 其他：還有很多領(lǐng)域應(yīng)用了自動化立體庫，如巖芯庫、輪胎庫、教學(xué)庫等。買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 總體方案設(shè)計 總體設(shè)計是立體倉庫的提升與送物部分設(shè)計的基礎(chǔ)，是立體倉庫具體內(nèi)容的總體描述。因此，在對立體倉庫的提升與送物部分進行詳細設(shè)計之前，必須對立體倉庫進行總體設(shè)計。立體倉庫的總體設(shè)計要遵循立體倉庫設(shè)計的基本準則及其相關(guān)要求。 (1)立體倉庫設(shè)計的 基本準則 倉庫建設(shè)規(guī)模和儲存能力應(yīng)滿足工廠本世紀內(nèi)不斷發(fā)展的需要。 倉庫的結(jié)構(gòu)與功能注重實用性 ,符合工廠所需物資品種儲存的需要。 提供良好的保管條件和保管環(huán)境 ,有利于提高保管質(zhì)量 ,減少物資消耗。 作業(yè)方便 ,機動靈活 ,多種作業(yè)方式并存 ,有利于提高作業(yè)效率和質(zhì) 量。 倉庫建筑和設(shè)備應(yīng)滿足防火、防盜和人身安全方面的要求 ,確保倉庫安全。 采取適用技術(shù)和設(shè)備 ,不虛榮華貴 ,降低工程造價和日后運用費用。 (2)提升與送物部分設(shè)計的參數(shù)要求 負載重量 G=150N； 托盤尺寸為 30030020 提升與送物部分移動范圍及其速度： X=600動速度 0m/ Y=200動速度 m/ Z=600動速度 m/ 重復(fù)定位精度為 位精度為 升與送物部分外形尺寸及重量估算 1、托盤尺寸為 30030020根據(jù)重量 =體積材料比重 (硬鋁 ) W=300 300 20 1010、 X 向托板 45030030 50 300 30 1010文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3、 Y 向上托板 30030020 =300 300 20 1010、 Y 向下托板 60030020 =600 300 20 1010、 X 向?qū)к壸?(含電機 ) 重量 (450 300 20) 10100 2 10=00N=、 Y 向?qū)к壸ê姍C）重量 (600 400 20) 10100 10=00N=、夾具及工件重量 (約 ) 150N 7、綜上所述，提升與送物部分運動部件的總重量 (約 ) 2+50=875N 柱導(dǎo)軌的計算與選擇 柱導(dǎo)軌 箱式 根據(jù)給定的提升與送物部分部件的總重量及負載和估算的 和 計算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù)： 0/P (由公式 (知： 導(dǎo)軌的基本靜額定載荷； 般運行狀況 ),動時受沖擊、振動 )。 系統(tǒng)受中等沖擊， 取 又根據(jù) ，工作載荷 ）（ ，得： Z,P ，( F ， ) ( 875N= (150+2)N= (150+2+=293N； 586=879N。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 根據(jù)計算的額定靜載荷 ，同時確定其長度為： X 向 450+600+30(余量 )=1080 Y 向 200+300+30(余量 )=530 Z 向 300+600+30(余量 )=930 再瀏覽“深圳騰展機電有限公司”網(wǎng)站 6，查閱相應(yīng)產(chǎn)品的“資料”，即可選取符合上述計算結(jié)果的直線軸承。 圖 柱導(dǎo)軌箱式 列型號 (部分 ) 參照圖 的型號類型，綜合分析考慮，選取符合要求的圓柱導(dǎo)軌型號，即： X 向 Y 向 Z 向 根 據(jù)上述所選定的圓柱導(dǎo)軌箱式 列的型號，查閱對應(yīng)的官方技術(shù)資料，分析并記錄該型號對應(yīng)的具體尺寸數(shù)據(jù)參見表 示。 表 柱導(dǎo)軌箱式 列尺寸參數(shù) 注：表中各項所指示的零件尺寸部位參見圖 所示。 型號 尺寸 (軸徑 通用尺寸 C W h D w H G A J E 1 L w 8 11 17 34 22 18 6 24 5 8 8 30 42 58 10 13 20 40 26 21 8 28 6 0 1 35 46 68 13 15 22 44 30 33 510 6 39 64 77 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 圓柱導(dǎo)軌箱式 列示意圖 線軸承的型號選擇 根據(jù)上述圓柱導(dǎo)軌箱式 列條件下的軸承配合形式，查取滿足應(yīng)用條件的內(nèi)裝軸承型號： 圖 線軸承系列 (部分 ) 參照圖 的型號定義，綜合分析考慮，選取符合要求的直線軸承型號，即： X 向 Y 向 Z 向 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 根據(jù)上述所選定的圓柱導(dǎo)軌型號，查閱對應(yīng)的官方技術(shù)資料，分析并記錄該型號對應(yīng)的具體尺寸數(shù)據(jù)參見表 示。 表 線軸承尺寸參數(shù) 注：表中各項所指示的零件尺寸部位參見圖 所示。 圖 線軸承示意圖 型號 尺寸 (D L W A 垂直度 (m) d1d 2h 公差 (m) 公差 (m) 公差 (m) 5 0 5 0 2 0 24 25 21 24 15 9 0 5 40 6 29 30 25 29 3 61 43 6 33 34 29 33 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 支座的型號選擇 根據(jù)上述直線軸承箱式 列及對應(yīng)條件下的軸承配合形式，設(shè)計滿足應(yīng)用條件的軸支座尺寸，見表 示： 表 支座尺寸參數(shù) 注：表中各項所指示的零件尺寸部位參見圖 所示。 圖 支座尺寸示意圖 型號 軸徑 尺寸 (重量 (g) h A W H T E D C B S J 8 20 21 42 18 5 32 14 4 24 10 13 23 38 20 30 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 珠絲杠的設(shè)計及計算 1、滾珠絲杠的負荷包括銑削力及運動部件的重量所引起的進給抗力，應(yīng)按銑削時的情況計算。 已知： 75N； 2+150= 00= (1)最大動負荷 Q 的計算 (查表得，系數(shù) ， ，壽命值 L=6006 (n=1000t (查表得，使用壽命時間 T=15000h； 初選絲杠螺距 t=5公式 ( 絲杠轉(zhuǎn)速 n=1000 =300r/ 由公式 (知， L=60 300 15000/106=270。 又 X 向絲杠牽引力（ 當f 為當量摩擦系數(shù) ） 當 =875= 向絲杠牽引力 當 = 向絲杠牽引力 =由公式 (知，最大動載荷為： X 向 3X 270Q 1 1 向 3Y 270Q 1 1 向 3 270 1 1 閱相關(guān)的官方技術(shù)資料表，取滾珠絲杠的公稱直徑 X 向 0用滾珠絲杠螺母副的型號為 10 2，其額定動載荷為3051足 夠用。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 Y 向 用滾珠絲杠螺母副的型號為 8 2，其額定動載荷為 2251足夠用。 Z 向 0用滾珠絲杠螺母副的型號為 10 2，其額定動載荷為3051足夠用。 同時，滾珠絲杠的長為： X 向 1080050 Y 向 53000 Z 向 93000 根據(jù)上述所選定的滾珠絲杠型號，查閱對應(yīng)的官方技術(shù)資料，分析并記錄該型號對應(yīng)的具體尺寸數(shù)據(jù)參見表 示。 表 珠絲杠 (8 2、 10 2)尺寸參數(shù) 注：表中各項所指示的零件尺寸部位參見圖 所示。 圖 珠絲杠局部示意圖 型號 規(guī)格 (d I A B L W X H n 82 8 2 6 29 4 16 23 0 3 135 225 102 10 18 35 5 28 27 2 185 305 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2、滾珠絲杠支撐座 根據(jù)上述所選定的滾珠絲杠型號，查閱對應(yīng)的官方技術(shù)資料，分析并選取該型號對應(yīng)的支撐座 凸形固定側(cè)類型為 凸形支撐側(cè)類型為 具體 尺寸數(shù)據(jù)參見表 表 示。 表 形固定側(cè) (寸參數(shù) 注：表中各項所指示的零件尺寸部位參見圖 所示。 軸承座本體； 軸承； 壓板； 套筒； 軸封； 鎖固螺 帽； 內(nèi)六角止付螺絲附銅片 圖 形固定側(cè)示意圖 表 形支撐側(cè) (寸參數(shù) 型號 尺寸 (軸徑 2 H b h 1 P X Y Z M T 20 2 2 25 21 13 18 20 30 1 2 23 7 26 4 52 32 26 17 25 26 38 1 12 4 型號 軸徑 B H b h 1 P X Y Z 使用軸承 使用C 型扣環(huán) 12 42 25 21 13 18 20 30 1 6066 4 52 32 26 17 25 26 38 1 12 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 注：表中 各項所指示的零件尺寸部位參見圖 所示。 軸承座本體； 軸承； C 型扣環(huán) 圖 形支撐側(cè)示意圖 3、滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)計算 (1)基本參數(shù) 公稱直徑 80距 7 t 5觸角 45 (2)螺紋滾道 鋼球直徑 紋滾道法面半徑 R R=心距 e e=()() =紋升角 = (3)螺桿參數(shù) 螺桿外徑 d d=d=桿內(nèi)徑 d1 d1=+2 d1=0+2 桿接觸直徑 dZ dZ=文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 dZ=4)螺母參數(shù) 螺母螺紋外徑 D D=R=8 =R=10 母內(nèi)徑 (外循環(huán) ) 1=+1=0+、傳動效率計算 9 8 t a n 1 . 2 5 21t a n)(t a n t a n 5、剛度驗算 滾珠絲杠受工作載荷 P 引起的導(dǎo)程 變化量： 1 = = =E=106(N/F= ()2= 60 0 0 00 10而，絲杠因受扭矩角而引起的導(dǎo)程變化量 小，可以忽略。 綜上所述，導(dǎo)程總誤差 3 7 0L 0110 m/m) (查表知， E 級精度的絲杠允許誤差為 15 m，故剛度足夠。 6、穩(wěn)定性計算 由于絲杠兩端采用止推軸承，故 不需要穩(wěn)定性驗算。 進電機的選用 (1)步進電機的步距角 b8 取系統(tǒng)脈沖當量 p=選步進電機的步距角為 b= 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 (2)步進電機啟動力矩的計算 設(shè)步進電機等效力矩為 T，負載力為 P，根據(jù)能量守恒原理，電機所做的功與負載力做功有如下關(guān)系： T =PS (公式 (， 為電機轉(zhuǎn)角， 為機械傳動效率， S 為移動部件相 應(yīng)位移。 若取 = b，則 S= p，且 P= G，則： ）（ GP s (公式 (， T 為電機軸的負載力矩， N)， 為導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)， G 為移動部件的重量 (N)， b 為步進電機的步距角 ( 這里，取 =火鋼滾珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù) )， =絲杠牽引力， 考慮到重力的影響， X 向電機負載較大，因此取 G=75N；Z= 8 0/(8 7 8 0/( ） 8 0/( 不考慮啟動時運動部件慣性的影響，則啟動力矩： T q (由公式 (安全系數(shù)為 ：= = = 對于工作方式為三相六拍的三相步進電機： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 6 08 6 T m a x = T m a 8 6 4 T m a (4)步進電機所需功率的計算 提升與送物部分最大快移速度為 X 向 10m/Y 向 3m/Z 向 5m/步進電機所需功率： 60/10()8 7 (60/3()60/5() 列三相異步電動機的體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維修方便。兩個端蓋式軸承。絕緣級為 E 級，防護等級 泛應(yīng)用在機械傳動設(shè)備上，如小型機床、冶金、紡織、化工、醫(yī)療器械及日用電器。 其工作條件：環(huán)境溫度不超過 40，最低 相對濕度不超過 90%；海拔不超過 1000m；電源 頻率 50壓 220/380V；工作方式 裝方式底腳，有軸伸，端蓋上帶凸緣，凸緣有通孔，凸緣在 D 端，借凸緣安裝 )。 所以，查表選用 X 向 Y、 Z 向 步進電機，電機有關(guān)參數(shù)見表 表 機技術(shù)數(shù)據(jù) 9 型號 功率 /W 電流 /A 電壓 /V 轉(zhuǎn)速/(r/最大轉(zhuǎn)矩 外形尺寸 (6 80 2800 50 100 115 5 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 軸器的選擇 1、選擇一種合適的聯(lián)軸器類型可考慮以下幾點 10： (1)所傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對緩沖減震功能的要求； (2)聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小； (3)兩軸相對位移的大小和方向； (4)聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境； (5)聯(lián) 軸器的制造、安裝、維護和成本。 2、計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 由于機器啟動時的動載荷和運轉(zhuǎn)中可能出現(xiàn)的過載現(xiàn)象，所以應(yīng)當按軸上的最大轉(zhuǎn)矩作為計算轉(zhuǎn)矩 算轉(zhuǎn)矩按下式計算 A T (公式 ( ,T 為公稱轉(zhuǎn)矩 ,N m； 工作情況系數(shù) ,查表 ,選取 根據(jù)公稱轉(zhuǎn)矩 : 6 ( X 向 6 Y、 Z 向 6 由公式（ 計算轉(zhuǎn)矩為 : X 向 、 Z 向 、確定聯(lián)軸器型號 首先根據(jù)為了補償兩軸的相對位移的考慮而選取聯(lián)軸器類型為撓性聯(lián)軸器；再根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩 照 T (的條件，由聯(lián)軸器標準中選定該聯(lián)軸器的型號： X 向 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 Y 向 Z 向 上式 (的 T為該型號聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩 ,具體尺寸數(shù)據(jù)參見表 表 性聯(lián)軸器 (寸參數(shù) d1(d2(D(L(L1(軸向偏差 (6 10 額定扭矩 (Nm) 最大扭矩 (Nm) 最高轉(zhuǎn)速 (重量 (g) 擰緊力矩 (Nm) 000 46 ：表中各項所指示的零件尺寸部位參見圖 所示。 圖 性聯(lián)軸 器示意圖 4、校核最大轉(zhuǎn)速 根據(jù)被連接軸的轉(zhuǎn)速 n 不應(yīng)該超過所選聯(lián)軸器所允許的最高轉(zhuǎn)速 相關(guān)數(shù)值，得： 足 n 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 結(jié) 論 企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和深化 ,使得倉庫成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個重要且不可缺少的環(huán)節(jié)。立體倉庫正以它最小的占地面積和最佳的空間利用率 ,逐步替代著面積利用率極低且陳舊落后的平面?zhèn)}庫 ,這種替代促使倉儲物流業(yè)的水平得以提高。自動化立體倉庫的倉庫經(jīng)營理念較為先進 , 注重大客戶原則與理念 , 并在此基礎(chǔ)上強強聯(lián)手 ,相互依存 ,實現(xiàn)共 贏 11。本文設(shè)計的教學(xué)型立體倉庫提升與送物部分就是二者相結(jié)合的產(chǎn)物，特別是在 Z 軸的設(shè)計上還增加了穩(wěn)固加強筋，以降低運作時引發(fā)的振動與不穩(wěn)定性，為制造業(yè)提供了一種全新的實驗加工方法。 在設(shè)計的初始，因為我對立體倉庫的樣式、運作機理還不太了解，也不清楚教學(xué)型立體倉庫應(yīng)是怎么樣的，至于總體設(shè)計也就更找不到滿意的切入點了。幸好有楊老師的悉心指導(dǎo)，他不僅帶領(lǐng)我到學(xué)校的理工實驗大樓的實驗室里參觀了一款類似的教學(xué)型立體倉庫的模型，還給予了我一定的解釋和材料支持，讓我對立體倉庫提升與送物部分的總體設(shè)計有了基本概念，并得 到了相應(yīng)的感性認知。在設(shè)計的過程中，我遇到的一些問題，如立體倉庫提升與送物部分工作臺尺寸大小的確定、直線軸承與支撐支座的配合、滾珠絲杠的選擇等等。但是，這些問題都在老師和同學(xué)們的幫助下比較圓滿的得以解決了。 由于本設(shè)計中用到不少標準件，通過設(shè)計的整個過程，讓我學(xué)會了選擇標準件的重要性、方便性、經(jīng)濟性，明白了設(shè)計的細致和耐心之處，讓我對機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)