買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 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、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、行走機構、貨叉伸縮機構的設計上，并設計一種帶柔性裝置的堆垛機安全機構的設計方案。首先，提出各個機構的總體設計方案；其次，對各個機構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。 關鍵詞 自動化立體倉庫；堆垛機；安全機構；設計 買文檔就送您 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 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 1 緒論 . 1 究背景及內(nèi)容 . 1 究背景及意義 . 1 究的內(nèi)容 . 2 垛機的結(jié)構設計概述 . 2 垛機結(jié)構的組成和形式 . 2 道堆垛機的特點 . 2 垛機所受載荷的簡化方法 . 3 2 堆垛機門架的結(jié)構設計計算 . 5 架的 彎矩和撓度 . 5 于水平載荷產(chǎn)生的彎距 . 6 行走車輪的反力產(chǎn)生的彎距 . 7 叉取作業(yè)產(chǎn)生的彎矩 . 8 計數(shù)據(jù)計算校核 . 9 架結(jié)構的設計數(shù)據(jù)如下 . 9 部分的彎矩 . 9 構構件的彎曲應力 . 10 3 堆垛機伸縮貨叉機構的設計計算 . 11 縮貨叉的擾度與強度 . 11 叉的受力分析計算 . 12 叉的受力分析計算 . 12 叉的設計分析計算 . 14 叉各參數(shù)的選擇 . 15 叉內(nèi)部零件的選取與校核 . 15 承 4 的選取校核 . 15 輪 5 的選取校核 . 16 輪、鏈條的選取校核 . 17 叉伸縮裝置中的電機、減速器的選取 . 18 4 堆垛機行 走機構的設計計算 . 20 垛機走行輪的設計計算 . 20 行裝置的電機、減速器的選取 . 20 5 堆垛機升降機構的設計計算 . 22 降機構零部件的設計計算 . 22 降機構的電機減速器的選取 . 22 動器的制動容量的設計 . 23 6 堆垛機的安全機構的設計 . 24 結(jié)論 . 25 致謝 . 26 參考文獻 . 27 附錄 . 錯誤 !未定義書簽。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 作為自動化立體倉庫的核心部件，堆垛機負擔著全部出庫、進庫、盤庫等任務。自動化立體倉庫的發(fā)展就是以堆垛機的發(fā)展為主要標志。 1 初期的立體倉庫使用的堆垛機以橋式起重機為基礎，這種堆垛機是從起重機的大梁上懸掛一個門架 (立柱 )，利用門架的上下和旋轉(zhuǎn)運動來搬 運貨物。 1960 年左右，美國出現(xiàn)了沒有大梁的巷道式堆垛機，這種堆垛機是在地面上的導軌上行走，利用貨架上邊的導軌防止傾倒，或者相反，在上邊的導軌上行走，利用地面的導軌防止傾倒。隨著立體倉庫的發(fā)展，巷道式堆垛機逐漸代替了橋式堆垛機。 2 橋式堆垛機被淘汰的原因如下 ： （ 1） 與巷道式堆垛機相比，自重很大，必須用比較堅固的建筑結(jié)構。 （ 2） 為使堆垛機的大梁通過，在倉庫的天栩與貨架之間要有很大的空間。 （ 3） 堆垛機的通道寬度大，而且也受大梁的跨度的限制 (約為 13 )。 （ 4） 更為重要的是它難以實現(xiàn)自動化控制等問題。 但是，橋式堆垛 機對重、長物料的高堆垛可以發(fā)揮其特長。如當前在人工控制的鋼鐵倉庫 (盤料、鋼帶、鋼板、棒材、型鋼、管材等 )還使用這種堆垛機，它可以搬運長達 20 米，重達 20 噸的貨物。 隨著微電子技術的發(fā)展，出現(xiàn)了計算機控制的堆垛機，而且，堆垛機的結(jié)構也有了較大的改變。首先，由貨架支撐式改變?yōu)榈孛嬷问?； 其次，大、中、小型立體倉庫都有了發(fā)展，雙立柱堆垛機也隨之誕生，而且逐漸體現(xiàn)出其優(yōu)越性。 巷道式堆垛機是在所謂高層、高速、高密度儲藏的概念下的產(chǎn)物，它的歷史較短，目前正在發(fā)展之中。但現(xiàn)在差不多己經(jīng)定型，盡管各廠家各有獨創(chuàng)，結(jié)構形式 有些差異，但可以說大同小異，所有的堆垛機都不外乎由機架、載貨臺、伸縮貨叉、軌道和控制系統(tǒng)等部分組成。 機架，除輕載荷、低層貨架用單立柱型堆垛機外，一般都是矩形框架結(jié)構。它們的支撐與驅(qū)動方式有：上部支撐上部驅(qū)動型，下部支撐下部驅(qū)動型，下部支撐上下同時驅(qū)動型。另外，還有一種適用于小型立體倉庫的用絲杠螺母驅(qū)動的小型堆垛機。 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)構設計進行 初步研究。 究背景及內(nèi)容 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、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)認識到物流買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 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） 堆垛機的門架的設計計算； （ 2） 堆垛機的貨叉伸縮機構的設計計算； （ 3） 堆垛機的行走機構的設計計算； （ 4） 堆垛機的升降機構的設計計算； （ 5） 堆垛機的安全機構的設計計算。 垛機的 結(jié)構設計概述 垛機結(jié)構的組成和形式 堆垛機結(jié)構主要有三個機構組成： （ 1） 升降機構有電動機、制動器、減速器、卷筒、鋼絲繩及防落安全裝置組成。升降機構的工作速度一般控制在 1525m/高可達 45m/計時選取20m/ （ 2） 行走機構有電動機、聯(lián)軸節(jié)、制動器、減速器和行走輪組成。在其頂部設置導向輪沿固定在貨架上弦的導軌導行。下部裝有水平導輪沿貨架下部的水平導規(guī)導行。行走機構的工作速度依據(jù)巷道長度和物料出入庫頻率而定，正常工作速度控制在 50100m/高可達到 180m/計時選取 90m/ （ 3） 貨叉伸縮機構是堆垛機的取放物料裝置，它有前叉、中間叉、固定叉、驅(qū)動齒輪等組成。貨叉伸縮機構的工作速度控制在 15m/高可達 30m/計時選取 20m/ 道堆垛機的特點 由于使用場合的限制，巷道堆垛機在結(jié)構和性能方面有以下特點： 1 （ 1） 整機結(jié)構高而窄，其寬度一般不超過儲料單元的寬度，因此限制了整機布置和結(jié)構選型。 （ 2） 金屬結(jié)構件除應滿足強度和剛度要求外，還要有較高的制造和安裝精度。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 （ 3） 采用專門的取料裝置，常用多節(jié)伸縮貨叉或貨板機構。 （ 4） 各電氣傳動機構應同時 滿足快速、平穩(wěn)和準確。 （ 5） 配備可靠的安全裝置，控制系統(tǒng)應具有一系列連鎖保護措施。 垛機所受載荷的簡化方法 堆垛機的機架有立柱、上下梁組成，整機結(jié)構高而窄。堆垛機工作時，將受到載貨臺、貨物的鉛垂作用，行走、制動和加減速的水平慣性力作用以及起吊時的沖擊載荷作用；某些特殊環(huán)境下，還要受到風力的作用。堆垛機每完成一個工作循環(huán)，以上載荷將重復出現(xiàn)一次。因次，堆垛機所受的是交替變化的載荷。為了保證堆垛機安全可靠的工作，其剛結(jié)構部分的強度與剛度計算是必不可少的。 在此，就堆垛機所受載荷簡化的基本方法作一說明。 1 （ 1）起重重量 實際起重重量包括吊具重量和額定重量之和，用 示?？紤]到貨物正常起吊時的動載沖擊作用，則設計起重重量 式中， 稱為沖擊系數(shù)，與堆垛機分類有關： 1 類 =1. 1 2 類 =3 類 =4 類 = 2）水平載荷 堆垛機沿水平方向加減速行走或旋轉(zhuǎn)時，必然存在與其加速度有關的水平慣性力。即 式中， 稱為動載荷系數(shù)，由于加速度的不確定性，一般用額定速度 v 來確定。 水平行走時 = 旋轉(zhuǎn)時 =（ 3）風力載荷 q 與受風面積的乘機，即 SW=q A 堆垛機工作時，風壓力 q=h 非工作狀態(tài)，風壓力 q=h 式中， h 為吊具高度，單位取 4)起吊沖擊載荷 在正常情況下，起吊貨物的加速度可能很大，這時的沖擊載荷很大，設計時應另行考慮。 （ 5）載荷狀態(tài) 堆垛機工作時，其承載能力是上述各種載荷與自重 A 正常工作狀態(tài)： M （ B 特殊工作狀態(tài) ： M （ + 吊工作狀態(tài)： D 停止： M 稱為作業(yè)系數(shù)，與堆垛機的分類有關： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 1 類 M= 2 類 M= 3 類 M=4 類 M=文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 2 堆垛機門架的結(jié)構設計計算 門架是堆垛機的主要結(jié)構物，有單柱式和矩形框架式。按支承方式， 又可分為安裝在貨架上的上部支承式和安裝在地面上的下部支承式。不論哪種型式都帶有伸縮貨叉和人工駕駛室（有時也沒有）的貨合。升降臺沿立柱升降，同時靠地上和頂上的導軌保持走行穩(wěn)定和支持貨叉伸出進行裝卸作業(yè)時的翻轉(zhuǎn)彎矩。 在門架上安裝有卷揚、走行等機械裝置，以及配置有電氣控制開關、控制裝置、配線等。下部支承式的集中放在門架下部。 由于行走起動、停止及加減速時產(chǎn)生的慣性力，門架在通道的縱向發(fā)生撓曲，整個門架成為振動體，其柱端的振動較大。同樣，在通道的直角方向，立柱由于貨叉作業(yè)時的彎矩作用而發(fā)生彎曲，使伸長著的伸縮叉的 前端的撓度增大。 柱端振動和貨叉前端的撓度超過極限，就成為堆垛機自動定位的障礙，所以門架應具有足夠的強度和撓度小的適當剛度。 本次畢業(yè)設計選取雙立柱下部支承式門架進行結(jié)構計算。 架的彎矩和撓度 堆垛機的矩形門架是超靜定結(jié)構。堆垛機門架的設計計算參數(shù) 3 上梁及附件重量 貨臺、貨物、附件及搭乘人員的總重量 電氣控制盤的重量 卷揚裝置的重量 Q 柱的單位長度的平均重量 作用在門架上的慣性力： /g） /g ( :減速度， g = /秒 2 ) 下梁中心線分別到 中心高度 l 立柱的中心距 立柱 斷面慣性距 上梁與下梁端部的偏轉(zhuǎn)角 R 因構件兩端變位產(chǎn)生的彎距 E 縱彈性模量 C 由構件的中間載荷在杠端產(chǎn)生的彎 距，稱為載荷項。 立柱的剛度 K=I/l 上下梁的剛度 n=K/ 剛度比 M 彎距 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 于水平載荷產(chǎn)生的彎距 作出作用于框架結(jié)構的慣性力圖解 3： 圖 2 架結(jié)構的受力分析 圖 2-1(a) 列出角變位移方程： M 12 ( 2 3 ) RM 12 ( 2 3 ) RM2 )M2 )M 2 3 )+C=2 2 3 )22 )M 22 )其中載荷項： 1/ ） (2 + +q /12g 1/ ） (2 +( +q /12g 有節(jié)點的彎距平衡方程式： M M M +M 0 MM M M 由隔離體靜力平衡方程式： M +M M1 + q /2g=0 A + B + C + D =4 R +（ n/6( H3 q /2g) 有上面各式，可先求出 A 、 B 、 C、 D 、 R 再帶入可求出 上下梁內(nèi)力 M 、 MM 、 立柱內(nèi)力 M = M - M 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 M- M M- M 圖 2-1(b) 列出角變位移方程式： M 2 2 A + B ） M 2 2 B + A ） +M2 B + C) M2 C+ B ) M 2 C+ D ） M 2 D + ） M 22 A + D ) M 22 D + A ) 固端彎距（載荷項） （ 1/ ） H4 2 + q /12g （ 1/ ） H4 (+ q /12g 有節(jié)點的彎距平衡方程式： M M 0 M M M MM 0 有隔離體靜力平衡方程式： A + B + C + D =4R +(n/6 H4 -q /2g)=0 解上面各式，可先求出 A 、 B 、 C、 D 、 R 。 再求出上下梁及立柱的內(nèi)力 有水平載荷產(chǎn)生的彎距，可由圖 (a) 圖 (b)疊加得出： M 1 M M MMMM M M 又有節(jié)點方程式可得 M 1 ： = + =R +R ) 行走車輪的反 力產(chǎn)生的彎距 受力分析圖 2下 3： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 出角變位移方程式： 2 B +C） M 222 A + B ） M 222 B + A ） 2C+ B ） 2C+ D ） 2 D +C） M 222 A + D ） +C M 222 D + A ） 定端彎距： C=V a A =n (2+n) C/2n+1)(n+3) B = n+1)(n+3) A = - D B = - C M 2 1/ (n+1) (n+3) (2n+3) M 2 1/ (n+1) (n+3) (n ) M 2 1/ (n+1) (n+3) n (n+2) 在此， M 2 - - - - M 2V 走行車輪的反力，按 1/2（堆垛機總重量 +載重）求出。 叉取作業(yè)產(chǎn)生的彎矩 由于貨叉作業(yè)，在門架上及與走行方向成直角的方向增加了彎矩，產(chǎn)生了擾度。但是，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 此彎矩相比前兩種相差很大，而且不會在貨叉伸出的情況下走行，所以可以認為最大彎矩為 成的彎矩。 計數(shù)據(jù)計算校核 架結(jié)構的設計數(shù)據(jù)如下 上下梁（槽鋼 200*90*8， I=8360 厘米 4 ） 立柱（ 290*形鋼管 44 角鋼， I=19014 厘米 4 ） l=3m 20m 18m m 1m a=1 =350 2300 00 400kg q= /g= 重 +載重） =8000重增加 25%作為試驗載荷，為 1500*（ 1+25%） =1875據(jù) 討論，關于載荷的補加系數(shù)，對堆垛機的沖擊系數(shù) =業(yè)系數(shù)M*=載荷組合為 M*（ L + 。 部分的彎矩 n=K/I1 l=定端彎矩： m m m R=R +R =走停止時產(chǎn)生振動的立柱上端的線變位： =1780 注： 值容許范圍一般在 5合要求 ) 由水平載荷產(chǎn)生的各部分的彎矩： M 1M*（ M M =（ =m M*(M=(m M*(M=(m M 1 M*(M M =(5)=m 由行走輪的反力產(chǎn)生的各部分的彎矩： V=M*(8000 2300)/2=4906端彎矩： C=4906 45=220. 8此： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 M 2m M 2m M 2m 最大彎矩： m m m m m m m m 構構件的彎曲應力 上下梁的斷面系數(shù) Z=498 柱的斷面系數(shù) 789則： = 4780 N/ 613 N/ = =8230 N/ 2870 N/隨著堆垛機往復運動 ， 這些應力交變出現(xiàn) ， 在下梁 A 和 D 點產(chǎn)生最大應力振幅 。如用應力比法 ， 則 K= 230= 按切口分類為 a， 可查出疲勞許用應力為 12500 N/ 故能滿足上述彎曲應力條件 。 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 3 堆垛機伸縮貨叉機構的設計計算 貨叉是堆垛機中最主要的部分，所設計的貨叉是三節(jié)伸縮式貨叉，即由上叉、中叉、下叉以及導向滾子等構成的貨叉。它主要由電機、減速器、鏈輪、鏈條、齒輪、齒條、下叉、中叉、上叉、軸承等組成。如圖 3示。 圖 3叉 下叉 1 側(cè)面裝有軸承 4 并固定在載貨臺的臺架上，中叉 2 的下板與工字行導軌相連，上叉 4 的頂板與立板相連 ,在立板上裝有軸承 旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動齒條及中叉 2 運動 ,同時中叉 2 中的鏈輪 7 通過鏈條帶動上叉 3 沿著中叉 2 中的工字行導軌運行。中叉可在齒輪、齒條或鏈輪、鏈條的驅(qū)動下從中叉的中點，向前或向后移動大約自身長度的一半，上叉可從中叉的中點，向前或向后伸出比自身稍長的長度。 縮貨叉的擾度與強度 圖 3叉撓度 所設計的貨叉是指貨叉插入貨架中的部分 ， 應以厚度盡量薄，同時叉前端的擾度控制在最小，作為設計的目標。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 1197