畢業(yè)設(shè)計（論文）基于PLC控制的自動化倉庫的堆垛機設(shè)計

1、摘要摘要 本文詳細(xì)介紹了基于 plc 控制的自動化倉庫的堆垛機設(shè)計，其中重點放在了行走機 構(gòu)的設(shè)計、貨叉伸縮機構(gòu)的設(shè)計計算和 plc 控制程序上。在進行行走機構(gòu)的設(shè)計時，主 要是通過對行走機構(gòu)的傳動方案的選取，運行阻力所決定的行走電機的選取，由速比決 定的減速器的選取，以及制動裝置夾軌器的選取等主要部件的選取來進行設(shè)計的，在根 據(jù)設(shè)計要求對各部件初步選型后，都進行了校核，保證了選擇的合理性；貨叉是堆垛機 存儲和取出貨物的主要工具，對其設(shè)計有較高要求，文中給出了比較詳細(xì)的分析及計算 過程；plc 程序的設(shè)計，有比較詳細(xì)的流程，程序能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的功能。在本文最后 部分，對該堆垛機的穩(wěn)定性進行了較

2、為詳細(xì)的討論，保證了堆垛機工作時運行的平穩(wěn)性。 本次設(shè)計的堆垛機性能良好、動作靈活、操作方便、 、維護簡單方便，滿足了生產(chǎn)的 需要。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：plc，堆垛機，機械，行走機構(gòu)，穩(wěn)定性，貨叉，堆垛機，機械，行走機構(gòu)，穩(wěn)定性，貨叉 abstract this paper describes in detail the design of the stacking crane in stereoscopic warehouse controlled on the basis of plc.in my design ,i focuses on the design of walking mech

3、anism、forks and the programs of plc, at the beginning of design, firstly, i select the transmission of the walking mechanism, secondly, i choose the motor by the running resistance of the walking system. once the motor is selected，the speed ratio between the motor and the running wheels is defined.

4、and the reducer is selected by the speed ratio. the other components such as brakes which are used to break when necessary can be selected by any commands of the system，so is the buffers，and so on. in according to the design requirements, the initial selected components must be conducted checks to e

5、nsure the justifiability of choice. forks are the main tool of stackers storage and removal of goods, there have higher requirements for its design, and this paper gives a more detail analysis and calculations. the design of programs of plc,i provide the processes of the programs which meet the requ

6、irements of the design. in the last part of this paper, the stability of the crane is checked in more details of discussion to ensure the stacker cranes working stability. the design of the crane works out in good condition, action and flexible, convenient operation, low failure rate, maintenance， s

7、imple and convenient to meet the production needs. a suit system of stacker based on plc, and realized the automatic control. keywords:keywords: plcplc，stackingstacking cranecrane，machinemachine，travelingtraveling mechanismmechanism，stability,forksstability,forks 目錄目錄 摘要摘要.i abstract .ii 目錄目錄 .1 第第

8、1 章章 緒論緒論 .3 1.1 課題研究的背景及內(nèi)容.3 1.1.1 課題的意義和價值.4 1.1.2 自動化立體倉庫的研究現(xiàn)狀.5 1.1.3 堆垛機的研究現(xiàn)狀.7 1.1.3.1 單立柱有軌巷道堆垛機的分類.8 1.1.4 plc的發(fā)展過程及現(xiàn)狀.9 1.1.5 本課題的研究目標(biāo)及內(nèi)容.10 第第 2 章章 堆垛機的結(jié)構(gòu)計算堆垛機的結(jié)構(gòu)計算 .12 2.1 堆垛機的主要參數(shù)及尺寸參數(shù).12 2.1.1 堆垛機的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計.12 2.1.2 起重重量.13 2.1.3 水平載荷.13 2.1.4 載荷狀態(tài).13 2.1.5 循環(huán)壽命.14 第第 3 章章 水平運行機構(gòu)設(shè)計方案水平運行機構(gòu)

9、設(shè)計方案 .15 3.1 水平運動機構(gòu)總體方案的確定.15 3.2 水平運行機構(gòu)具體布置的主要問題.15 3.3 機構(gòu)的布置形式.15 3.4 堆垛機設(shè)計計算.16 3.4.1 主動行走輪直徑的確定.16 3.4.2 運行阻力計算.16 3.4.3 行走電動機功率的計算.17 3.4.4 電動機的發(fā)熱校驗.18 3.4.5 減速器的選擇.18 3.4.6 各軸的轉(zhuǎn)速計算.18 3.4.7 各軸的輸入功率計算.19 3.4.8 各軸的轉(zhuǎn)矩計算.19 3.5 齒輪的設(shè)計與計算.19 3.5.1 齒輪的材料選擇.19 3.5.2 齒輪的計算.19 3.5.3 齒輪的應(yīng)力工作循環(huán)次數(shù)計算.19 3.5

10、.4 齒輪傳動的計算載荷.20 3.5.5 齒根彎曲疲勞強度計算.20 3.5.6 齒面的接觸疲勞強度計算.21 3.6 夾軌器的選擇.22 3.6.1 主要技術(shù)參數(shù).22 3.6.2 結(jié)構(gòu)特點.22 3.6.2.1 結(jié)構(gòu)簡圖以及基本參數(shù)如下.23 3.7 軌道及車輪.24 3.7.1 軌道.24 3.7.2 車輪.24 3.7.2.1 車輪載荷的計算.24 3.7.2.2 車輪直徑的確定.24 3.7.3 車輪的載荷驗核.25 3.7.4帶傳動的設(shè)計的主要數(shù)據(jù).26 3.7.5軸承的選擇.28 3.8 中心軸的確定及校核.29 3.8.1 軸的校核.29 3.8.2 各種力作用下的各軸的強度

11、校核.30 第第 4 章章 堆垛機穩(wěn)定性計算堆垛機穩(wěn)定性計算 .33 4.1 堆垛機的穩(wěn)定性分析.33 4.2 運行中立柱撓度的計算.33 4.2.1 立柱的相關(guān)計算.33 4.2.2 堆垛機外載荷計算 8 .33 4.2.2.1 單立柱堆垛機靜態(tài)剛度分析.36 4.2.2.2 單立柱堆垛機動剛度計算.37 4.2.3 堆垛機結(jié)構(gòu)強度計算.39 4.2.4 整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的計算.40 第第 5 章章 堆垛機貨叉伸縮機構(gòu)的計算堆垛機貨叉伸縮機構(gòu)的計算 .41 5.1 堆垛機貨叉的結(jié)構(gòu).41 5.2 貨叉的設(shè)計計算.41 5.2.1 貨叉機構(gòu)的受力分析.41 5.2.2 貨叉撓度的計算.42 5.

12、3貨叉電機的計算.45 5.4雙聯(lián)齒輪的確定.45 第第 6 章章 堆垛機升降機構(gòu)的計算堆垛機升降機構(gòu)的計算 .46 6.1 電機的選取.46 6.2 減速器的選用.46 6.3 卷筒的計算.46 6.4 鋼絲繩的選用.46 第第 7 章章 plc 的程序設(shè)計的程序設(shè)計 .47 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .52 致謝致謝 .53 第第 1 章章 緒論緒論 1.1 課題研究的背景及內(nèi)容課題研究的背景及內(nèi)容 隨著經(jīng)濟全球化和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)資料的獲取與產(chǎn)品營銷范圍日趨 擴大，社會生產(chǎn)、物資流通，商品交易及其管理方式正在并將繼續(xù)發(fā)生深刻的變革與 此相適應(yīng)，被普遍認(rèn)為企業(yè)在降低物質(zhì)消耗、提高勞動生

13、產(chǎn)率以外的“第三利潤源”的 現(xiàn)代物流業(yè)正在全世界范圍內(nèi)廣泛興起。邁向2l世紀(jì)的物流技術(shù)，不僅是企業(yè)戰(zhàn)略的。 商務(wù)物流”，而且是向整個社會實現(xiàn)物資供給的“社會物流” 自動化倉庫簡稱高架倉庫。一般是指采用幾層、十幾層乃至幾十層高的貨架用于儲 存單元貨物，并用相應(yīng)的搬運設(shè)備進行貨物入，出庫作業(yè)的倉庫。由于這類倉庫能充分 利用空間儲存貨物，故常形象地將其稱為“立體倉庫” 近年來隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和對外聯(lián)系得日益密切，物流研究受到了產(chǎn)學(xué)界的 高度重視。先進的生產(chǎn)制造模式、市場多元化的需求、產(chǎn)品生產(chǎn)周期的縮短以及供應(yīng)鏈 的快速發(fā)反應(yīng)、生產(chǎn)制造的全球化等特點使得物流活動在時間和空間上更加廣泛和頻繁。 同

14、時物流服務(wù)業(yè)也在蓬勃發(fā)展之中，各地專業(yè)化的物流中心、物流企業(yè)大量誕生電子 商務(wù)對傳統(tǒng)物流業(yè)產(chǎn)生了巨大的沖擊和影響，在此環(huán)境下，要求包括貨物中轉(zhuǎn)和配送在 內(nèi)的物流活動反應(yīng)速度越來越快，前置時間越來越短，周轉(zhuǎn)次數(shù)越來越多。 現(xiàn)代化要求越來越促使工業(yè)生產(chǎn)社會化、專業(yè)化、集成化。立體倉庫的出現(xiàn)與發(fā)展， 是與工業(yè)、科技發(fā)展相適應(yīng)的。自動立體倉庫，是由計算機控制的機電一體化系統(tǒng)，尤 其具有優(yōu)化的倉庫管理和自動化操作。它由計算機控制立體倉庫的堆垛機來操縱存貨、 取貨、加減速過程及認(rèn)址的控制，使貨物能自動化出入庫，再經(jīng)傳輸機械將貨物傳送到 場地或從場地存入立體倉庫；同時對立體倉庫的倉儲物流數(shù)據(jù)進行計算機管理。

15、生產(chǎn)的 高度機械化，自動化必然要求物資的籌措供應(yīng)分發(fā)及時、迅速、準(zhǔn)確。這就促使立體倉 庫技術(shù)得到迅速的發(fā)展，并已成為工廠設(shè)計中高科技的一個象征它具有信息處理、系 統(tǒng)監(jiān)控、系統(tǒng)控制、系統(tǒng)管理、信息反饋、物流數(shù)據(jù)采集及跟蹤管理系統(tǒng)等主要功能， 同時可以根據(jù)用戶的特殊要求來設(shè)置其他功能 自動化立體倉庫系統(tǒng)的使用要求是：短(要求作業(yè)周期短)、頻(出入庫頻繁)、快(系 統(tǒng)響應(yīng)快)、強(控制實時性強)為了提高倉庫作業(yè)的自動化管理水平，越來越多的立體 倉庫普遍運用了計算機控制的自動化立體倉庫系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的倉庫布置和設(shè)計，與使 用機械化操作的設(shè)施是一樣的，不同之處在于所有的程序由計算機指導(dǎo)和監(jiān)控。 只需在上

16、位機輸入目的貨格的坐標(biāo)，就可以進行觀摩和作業(yè)，由上位機控制plc，實 現(xiàn)自動化控制。本文是在此背景下，設(shè)計立體庫堆垛機及其控制系統(tǒng)，旨在深入探索新 的控制和管理技術(shù)，深入研究和優(yōu)化自動化倉庫堆垛機控制問題，為物流倉儲作業(yè)提供 各方面應(yīng)用的實驗環(huán)境。 1.1.11.1.1 課題的意義和價值課題的意義和價值 國內(nèi)外其它行業(yè)采用自動化倉庫的情況己經(jīng)充分證明，使用自動化立體倉庫能夠產(chǎn) 生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。這些效益主要表現(xiàn)在以下幾個方面： (1)高層貨架存儲由于使用高層貨架，存儲區(qū)可以大幅度地向空間擴展，充分利用倉 庫地面和空間，因此節(jié)省了庫存占地面積，提高了空間利用率。 (2)自動存取自動化立

17、體倉庫使用機械和自動化設(shè)備，運行和處理速度快，提高了作 業(yè)效率 (3)計算機控制與管理計算機能夠準(zhǔn)確無誤地對倉庫的各種信息進行存儲和管理，降 低了操作人員的勞動強度，從而提高倉庫的管理水平 (4)作業(yè)效率明顯提高能充分保證“先進先出”的合理作業(yè)原則。由于計算機管理、 自動作業(yè)，可以方便地實施貨位和帳目的科學(xué)管理，改善庫存結(jié)構(gòu)，避免盲目壓貨，并 改善勞動環(huán)境。 (5)節(jié)約費用隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國有關(guān)行業(yè)開始重視立體庫的研究，對于促進 傳統(tǒng)觀念的轉(zhuǎn)變、提高現(xiàn)代化物流意識，形成新型的商品流通產(chǎn)業(yè)等方面均產(chǎn)生了強勁 的推動作用。 由于自動倉儲系統(tǒng)這一新技術(shù)的出現(xiàn)，使有關(guān)倉儲的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了根本性的

18、改變。 原來那種固定貨位，人工搬運和碼放、人工管理、只是以存為主的倉儲作業(yè)已改變?yōu)閮?yōu) 化選擇貨位，按需要實現(xiàn)先入先出的機械化、自動化倉庫作業(yè)從對我國自動化立體倉 庫使用的行業(yè)分布情況分析，絕大多數(shù)自動化倉庫還只是僅僅應(yīng)用于工廠企業(yè)領(lǐng)域，而 且自動化程度不高 為此本文的任務(wù)是將自動化倉庫技術(shù)應(yīng)用到物流領(lǐng)域中，設(shè)計出以plc為核心的控制 器，以及適合自動存儲的高速堆垛機位置控制系統(tǒng)儲存的同時可以對貨物進行跟蹤以 及必要的揀選和組配，并根據(jù)整個企業(yè)生產(chǎn)的需要，有計劃地將庫存貨物按指定的數(shù)量 和時間要求送到恰當(dāng)?shù)攸c，以滿足均衡生產(chǎn)的需求 隨著經(jīng)濟一體化和全球化的進程加快，尤其是以電子商貿(mào)為代表的“新經(jīng)

19、濟”的浮 現(xiàn)和發(fā)展，使得物流這個概念幾乎深入所有的經(jīng)濟和管理理念?；谖覈锪鳂I(yè)有待專 業(yè)管理和運作的現(xiàn)狀及其具有廣闊發(fā)展空間的趨勢，為了保證整個倉庫的性能指標(biāo)最優(yōu)， 提高現(xiàn)代企業(yè)的物流技術(shù)及物料搬運技術(shù)水平，就要對它的各子系統(tǒng)進行合理控制，使 其能夠協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，此自動化立體倉堆垛機的設(shè)計，旨在深入探索新的控制技術(shù)，有利于 培養(yǎng)學(xué)生的實踐實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新思維能力。 1.1.21.1.2 自動化立體倉庫的研究現(xiàn)狀自動化立體倉庫的研究現(xiàn)狀 自動化立體倉庫是在不進行人工處理的情況下自動存儲和取出物料的系統(tǒng)在現(xiàn)代 物流系統(tǒng)中，自動化立體倉庫又稱為高層貨架倉庫、自動存儲檢索系統(tǒng)，它是物料搬 運和倉儲科學(xué)中的

20、一門綜合科學(xué)技術(shù)工程。 自動化立體倉庫(automated storage and retrieval system)產(chǎn)生于60年代的美國， 到現(xiàn)在大致經(jīng)歷了手工儲運式、機械式立庫系統(tǒng)、自動化立庫系統(tǒng)、集成化立庫系統(tǒng)， 智能型立庫系統(tǒng)五代的發(fā)展，并逐步向第六代“3i”(inteligent智能化，integrated集 成化，information信息化)型自動化立體倉庫系統(tǒng)過渡131至今，世界上已有5000多座 自動化立體倉庫，它是以計算機綜合管理控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，加上多層貨架、堆垛機、轉(zhuǎn) 軌機及其配套的運行設(shè)施、托盤、貨箱等聯(lián)合構(gòu)成。 目前，自動化立體倉庫在發(fā)達(dá)國家已相當(dāng)普遍，日本是自動化倉

21、庫發(fā)展最快，建造 數(shù)量最多的國家此外美國、德國、瑞士、意大利、英國和法國等國家也建造了許多自 動化倉庫發(fā)展至今，自動化倉庫在設(shè)計、制造、自動化控制和計算機管理方面的技術(shù) 也日趨成熟。 50年代初，美國出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機的立體倉庫60年代初，出現(xiàn)了司機操 作的巷道式堆垛起重機立體倉庫1963年美國率先在立體倉庫中采用計算機控制技術(shù)， 建立了世界上第一座計算機控制的立體倉庫。我國對立體倉庫及其物料搬運設(shè)備的研制 開始并不晚，上世紀(jì)70年代開始研究并逐漸采用巷道式堆垛機的立體倉庫，進入80年代 以來一些交通運輸部門和部隊物資儲存對老式倉庫進行技術(shù)改造，開始采用自動化立體 倉庫1980年由北京機

22、械工業(yè)自動化研究所等 單位研制建成我國第一座自動化立體倉庫，并在北京汽車制造廠投產(chǎn)從此以后， 立體倉庫在我國得到了迅速的發(fā)展。1991年3月長春客車廠建造的雙排整體焊接式自動化 立體倉庫，都取得了降低儲存成本提高儲存經(jīng)濟效益的良好效果。1995年建成的儀征化 纖工業(yè)聯(lián)合公司滌綸長絲自動化立體倉庫是目前由國內(nèi)獨立設(shè)計和制造的綜合自動化程 度最高的立體倉庫尤其十堰第二汽車制造廠采用國內(nèi)較先進的asrs物流管理系統(tǒng)， 由五臺不同規(guī)模的微型計算機組成了分層分布式系統(tǒng)，實現(xiàn)了倉庫信息管理自動化和倉 庫入庫及出庫作業(yè)的自動化。據(jù)不完全統(tǒng)計， 目前我國已經(jīng)建成的立體倉庫近300個，其中全自動化的立體倉庫有3

23、0多個此外， 還有一些建設(shè)比較成功的立體倉庫，如洛陽第一拖拉機廠、清華大學(xué)cims實驗室的立體 倉庫等。 自動化立體倉庫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)的重視我國的自動化倉庫技術(shù)現(xiàn)己實現(xiàn)與其他信息決策系統(tǒng)的集 成，正在做智能控制和模糊控制的工作。 在總體設(shè)計方面，國外已有采用計算機輔助設(shè)計的(cad)即根據(jù)約束條件來確定最佳 的貨架高度、巷道數(shù)量、貨架尺寸和堆垛機數(shù)量以及出入庫運行系統(tǒng)的參數(shù)，并用計算 機模擬技術(shù)來考核倉庫的功能。貨架在國外已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，對貨架的承載能

24、力(包括 抗震)進行了很多實驗研究(包括破壞性實驗)，貨架計算采用計算機程序堆垛機產(chǎn)品已 經(jīng)走入系列化，運行噪聲低，備有各種安全保護裝置，調(diào)速性能好一般都具有完善的 貨物位置檢測和貨物尺寸檢測。國外立體倉庫普遍采用抗干擾能力強、工作可靠的可編 程控制器來控制巷道堆垛機和出入庫系統(tǒng)，并且用計算機進行貨位管理和庫存管理，倉 庫管理計算機與上級管理機聯(lián)網(wǎng)并能與控制系統(tǒng)相接，實現(xiàn)在線控制。例如，日本名古 屋附近的三菱汽車裝配總廠的自動化立體倉庫，其自動化程度就非常高這座裝配廠每 天(16d,時)生產(chǎn)11520輛汽車。在長達(dá)兩公里的巨大輸送帶上，能同時裝配5種完全不同 車型的汽車，半成品裝配件(除車體在

25、生產(chǎn)線上進行焊接外)完全來自于立體倉庫，倉庫 的庫存量只能維持兩天的生產(chǎn)，需要不斷的進庫補充，這樣大的進、出庫量及名目繁多 的部件是人工無法勝任的 當(dāng)前產(chǎn)品生命周期大大縮短，多品種、小批量生產(chǎn)方式的比重大幅度增加，產(chǎn)品的 交貨期大大縮短。同時，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜、功能更為完善，用戶對于產(chǎn)品需求的個性 化，都將促使制造技術(shù)和生產(chǎn)、經(jīng)營觀念日新月異，這些無不要求制造業(yè)應(yīng)具有高度柔 性與較強的應(yīng)變能力。必須采取一定的策略來適應(yīng)不斷提高要求的庫存管理、運行的柔 性以及各種過程集成的程度，能夠時時監(jiān)控生產(chǎn)流程，設(shè)備狀態(tài)及物料的加工狀況，有 效協(xié)調(diào)整個生產(chǎn)過程，以提高企業(yè)的競爭力。 1.1.31.1.3 堆

26、垛機的研究現(xiàn)狀堆垛機的研究現(xiàn)狀 堆垛機的機械部分由運行機構(gòu)、起升機構(gòu)、伸叉機構(gòu)及載貨臺和機架組成。它是在 所謂高層、高速、高密度儲藏的概念下的產(chǎn)物。盡管各廠家各有獨創(chuàng)，結(jié)構(gòu)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 隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，計算機控制的堆垛機日益增加，最新的開發(fā)包括提 高電子和控制技術(shù)，在使堆垛機具有更高定位精度的同時，提高搜索能力和運行速度。 而且，堆垛機的結(jié)構(gòu)也有了較大的改變，不斷推出具有新的物理外形和更高性能的設(shè) 備隨著大、中、小型立體倉庫不斷的建立，堆垛機也由貨架支撐式改變?yōu)榈孛嬷问剑?從而出現(xiàn)了形態(tài)

27、各異的堆垛機。單立柱堆垛機應(yīng)用日益廣泛，不斷體現(xiàn)出優(yōu)越性。 初期的立體倉庫使用的堆垛機以橋式起重機為基礎(chǔ)，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(dǎo)軌上行走，利用貨架上邊的 導(dǎo)軌防止傾倒，或者相反，在上邊的導(dǎo)軌上行走，利用地面的導(dǎo)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受重量和跨度限制的橋式堆垛機。目前在堆垛機 方面也不斷推出具有新的物理外形和更高性能的設(shè)備。最新的開發(fā)包括提高電子和控制 技術(shù)，在使堆垛機具有更高定位精度的同時，提高搜索能力和運行速度，以期獲得

28、更短 的操作周期和更大的生產(chǎn)能力。目前，巷道式堆垛機的起升速度己經(jīng)可以達(dá)至 90mmin，運行速度達(dá)至240mmin，貨叉伸縮速度達(dá)至30mmin。在有的高度較大的立 體倉庫中，采用上、下兩層分別用巷道堆垛機進行搬運作業(yè)的方法提高出入庫能力。 現(xiàn)在運用比較成熟的控制方式是用plc(可編程控制器)作執(zhí)行機的控制器，或單機控 制，或由plc配置通訊模塊聯(lián)機控制。由于plc專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè)計，具有可靠性高、 通用性強、維護工作量小等優(yōu)點監(jiān)控機對堆垛機的控制通過與plc通信實現(xiàn)。plc由于 體積小，可讀性好，可靠性高，抗干擾能力強，編程簡單而在工程實際中大量應(yīng)用。plc 控制中堆垛機的認(rèn)址方式一般

29、采用絕對認(rèn)址與相對認(rèn)址混合方式，位置定位通過兩對光 電開關(guān)實現(xiàn)但是這種方案的缺點是；堆垛機的認(rèn)址需要較多的認(rèn)址片，硬件成本比較 高；其控制方式為開環(huán)控制，控制精度較低，不便于實現(xiàn)堆垛機的實時監(jiān)控基于上述 情況，對堆垛機的控制方案進行研究具有一定的實際意義。 1.1.3.11.1.3.1 單立柱有軌巷道堆垛機的分類單立柱有軌巷道堆垛機的分類 （1）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。立柱多采用型鋼 或焊接制作，立柱上附加導(dǎo)軌。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。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

30、道堆垛機在使用上有較大的局限性。不適于起重量大和水平運 行速度高的堆垛機。單立柱堆垛機的起升結(jié)構(gòu)，普遍采用鋼絲繩傳動，由電機減速機驅(qū) 動卷筒轉(zhuǎn)動，通過鋼絲繩牽引載貨臺沿立柱或起升導(dǎo)軌作升降運動。對于鋼絲繩傳動， 傳動和布置相對容易，但定位準(zhǔn)確性稍差。 其結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示。 圖 1.1 單立柱有軌巷道堆垛機 (2)按支承方式分類，有軌巷道堆垛機分為懸掛型和地面支承型。 懸掛型有軌巷道堆垛機 懸掛型有軌巷道堆垛機懸掛在巷道上方的軌道上運行，其運行機構(gòu)安裝在堆垛機門 架的上部。在地面鋪設(shè)導(dǎo)軌，使門架下部的導(dǎo)向輪以一定的間隙夾在導(dǎo)軌的兩側(cè)，從而 防止堆垛機運行時產(chǎn)生擺動和傾剎。懸掛式堆垛機有如下

31、優(yōu)點:在設(shè)計門架時，可以不考 慮橫向的彎曲強度，鋼結(jié)構(gòu)的自重可以減輕，加減速時的慣性擺動小，穩(wěn)定所需的時間 短;其缺點是維修和檢查不方便。 地面支承型有軌巷道堆垛機 堆垛機的運行軌道鋪設(shè)在地面上，堆垛機用下部行走輪支承和驅(qū)動，上部導(dǎo)向輪用 來防止堆垛機傾倒或擺動。和懸掛型有軌巷道堆垛機相比，這種堆垛機的立柱主要考慮 軌道平面內(nèi)的彎曲強度，因此，需要加大立柱在行走方向截面的慣性矩。由于驅(qū)動裝置 均裝在下橫梁上，容易保養(yǎng)和維修。 (3)按其運行軌跡形式不同，分為直線運行型堆垛機和曲線運行型堆垛機。 直線運行型堆垛機 直線運行型堆垛機只能在巷道內(nèi)直線軌道上運行，不能自行轉(zhuǎn)換巷道。只能通過其 他輸送設(shè)

32、備轉(zhuǎn)換巷道，直線運行型堆垛機可以實現(xiàn)高速運行，能夠滿足出入庫頻率較高 的立體倉庫作業(yè)，應(yīng)用最為廣泛。 曲線運行型堆垛機 曲線運行型堆垛機行走輪與下橫梁是通過垂直軸鉸接的，能夠在環(huán)形或其他曲線軌 道上運行，不通過其他輸送設(shè)備便可以從一個巷道自行轉(zhuǎn)移到另一個巷道。曲線運行型 堆垛機在使用上有局限性，只適用于出入庫頻率較低的立體倉庫。 1.1.41.1.4 plcplc 的發(fā)展過程及現(xiàn)狀的發(fā)展過程及現(xiàn)狀 世界上公認(rèn)的第一臺 plc 是 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司（dec）研制的。限于當(dāng)時的 元器件條件及計算機發(fā)展水平，早期的 plc 主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成， 可以完成簡單的邏輯控制及

33、定時、計數(shù)功能。20 世紀(jì) 70 年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很 快將其引入可編程控制器，使 plc 增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具 有計算機特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用， 可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處 理的計算機存儲元件都以繼電器命名。此時的 plc 為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相 結(jié)合的產(chǎn)物。 20 世紀(jì) 70 年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術(shù)已全面引入 可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè) 抗干擾設(shè)計、模擬量運算、pid 功

34、能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20 世紀(jì) 80 年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個時期可編程控制 器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點是世界 上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成 熟階段。 20 世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模 上來說，這個時期發(fā)展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特 殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力 來說，生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控

35、制設(shè)備的配 套更加容易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等 領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。 我國可編程控制器的引進、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引 進設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴大了 plc 的應(yīng)用。近十年來，隨著 plc 價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大，越來越多的中 小設(shè)備開始采用 plc 進行控制，plc 在我國的應(yīng)用增長十分迅速。目前，我國自己已可以 生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的 cf 系列、杭州機床電器廠生產(chǎn) 的 dkk 及 d 系列、大連組合機床研究所生產(chǎn)的 s 系列

36、、蘇州電子計算機廠生產(chǎn)的 yz 系列 等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無錫華光公司、上 海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的 plc 生產(chǎn)廠家。 隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動化水平的不斷提高，今后一段時期內(nèi) plc 在我國 仍將保持高速增長勢頭。通用 plc 應(yīng)用于專用設(shè)備時可以認(rèn)為它就是一個嵌入式控制器， 但 plc 相對一般嵌入式控制器而具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實際工作中碰到的 一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步采用通用 plc 或定制 plc 取代嵌入式控制 器。 1.1.51.1.5 本課題的研究目標(biāo)本課題的研究目標(biāo)及內(nèi)容及內(nèi)容 目標(biāo)

37、：設(shè)計安全可靠，具有經(jīng)濟性能和操作性能良好的堆垛機控制系統(tǒng)。全文著重 對堆堆機整體結(jié)構(gòu)、貨架結(jié)構(gòu)以及 plc 構(gòu)成的控制器進行合理的設(shè)計，采取相應(yīng)的算法 及可行措施，確保系統(tǒng)具有精確、可靠、先進的性能?？刂乒δ苤饕ㄟ^軟件來實現(xiàn)， 簡化了安裝過程，降低了安裝成本，增加了系統(tǒng)的適應(yīng)性，這在倉庫柔性化的發(fā)展趨勢 下具有廣闊前景。 內(nèi)容：已知倉庫貨架總高度為 10m， 行走速度：63m/min。要求： （a）根據(jù)運行空間設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸； （b）設(shè)計行走機構(gòu)； （c）根據(jù)運行速度進行整體穩(wěn)定性的計算； 具體在堆垛機設(shè)計中將做以下工作： （1）對堆垛機的立柱、上下橫梁，按照自重最輕原則，完成其選型和截面參

38、數(shù)的計 算； （2） 通過功率、速度等參數(shù)的計算、完成堆垛機運行機構(gòu)的選型和計算； （3） 對堆垛機的立柱、上下橫梁的強度、立柱軌道疲勞強度、整機靜強度、動強 度、局部穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性的驗算； （4）貨叉的相關(guān)設(shè)計及受力計算。 第第 2 章章 堆垛機的結(jié)構(gòu)計算堆垛機的結(jié)構(gòu)計算 2.1 堆垛機的主要參數(shù)及尺寸參數(shù)堆垛機的主要參數(shù)及尺寸參數(shù) 包括最大起重量、載荷的幾何參數(shù)與運行速度相關(guān)的參數(shù)（貨物的入出頻率 行走 起升及貨叉的伸縮） 堆垛機外型幾何參數(shù)，行走速度為 63m/min，最大起重重量為 2000kg。 2.1.12.1.1 堆垛機的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計堆垛機的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計 單立柱機架由一根立柱

39、、 上、下橫梁組成，剛度較差，但質(zhì)量較輕。堆垛機的受力 參數(shù)包括自重載荷、起升載荷、垂直慣性力與水平慣性的作用。 （1）自重載荷是工作eg 中始終存在的固定和運動部件；（2）起升載荷 pq 上由以下部分重力組成：單元貨物 （包括貨箱、托盤）單元貨物的存取貨部件如貨叉、平臺等，載貨臺以及牽引構(gòu)件如鋼 絲繩、鏈條等；（3）垂直慣性力由自重載荷系數(shù) f 及起升載荷系數(shù)來考慮確定。即： f=f+pq。eg 上橫梁模塊 上橫梁模塊主要有上橫梁、上橫梁導(dǎo)向輪組、上橫梁法蘭盤和緩沖器 等零部件組成，上橫梁模塊結(jié)構(gòu)圖如圖 2.1 所示。 圖 2.1 上橫梁模塊圖 上橫梁一般很短，是模塊零件的支撐部件。上橫梁上

40、總共有兩對導(dǎo)向輪組，通過支 架固定在上橫梁上，導(dǎo)向輪組夾在天軌兩端，防止小型有軌巷道堆垛機傾倒，在每組導(dǎo) 向輪中有一個偏心軸，用來微調(diào)導(dǎo)向輪之間的間距夾緊天軌。上橫梁法蘭盤焊接在上橫 梁的下端，通過法蘭盤與立柱模塊聯(lián)結(jié)，主要用高強度螺栓來固定。緩沖器固定在上橫 梁兩端，當(dāng)小型有軌巷道堆垛機運動到巷道兩端時,緩沖器用來吸收小型有軌巷道堆垛機 運行量，防止事故的發(fā)生。 下橫梁模塊 下橫梁是模塊零部件的支撐機構(gòu)，又是堆垛機的承載構(gòu)件，因此它要 有足夠的強度和剛度。法蘭盤.固定在下橫梁的上部，用來固定減速電機，也是與立柱模 塊聯(lián)結(jié)的接口。下橫梁導(dǎo)向輪組通過支架固定在下橫梁上，兩組導(dǎo)向輪組夾在地軌兩端，

41、 使小型有軌巷道堆垛機水平運行時，能夠沿著地軌行走不至于跑偏，起到導(dǎo)向的作用。 緩沖器同上橫梁的一樣，主要用來吸收堆垛機運行到巷道兩端時發(fā)生碰撞產(chǎn)生的能量。 圖 2.2 下橫梁模塊圖 2.1.22.1.2 起重重量起重重量 實際起重重量包括吊具重量和額定重量之和，用表示。 考慮到貨物正常起吊時的sl 動載沖擊作用，則設(shè)計起重重量 = lpsl 上式中，稱為沖擊系數(shù)，與堆垛機分類有關(guān)： i 類 = 11， ii 類 = 125， 類 = 14， iv 類 = 160 2.1.32.1.3 水平載荷水平載荷 堆垛機沿水平方向加速減速行走或旋轉(zhuǎn)時，必然存在與其 加速度有關(guān)的水平慣性力。 即 = hs

42、sl 上式中，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=0000 5 v； 旋轉(zhuǎn)時 =00004 v。 2.1.42.1.4 載荷狀態(tài)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的不同組合，可分為 eg a正常工作狀態(tài)：mx(+ +）eglshs b特殊工作狀態(tài)： mx(+ +)+ eglshsws c起吊工作狀態(tài)：+eglsts d停止：+egws 以上表達(dá)式中，m 稱為作業(yè)系數(shù)，與前述堆垛機的分類有: i 類 m = 10， 類 m = 1.05； 類 m = 11， iv 類 m = 1.20。 2.1.52.1.5 循環(huán)壽命循環(huán)壽命 堆垛

43、機每完成一次入庫或出庫所需時間是由多種因素決定的，圖 1 所示為堆垛機行 走時的加減速度情況。堆垛機完成入庫或出庫一次工作循環(huán)所需平均時間稱為基本作業(yè) 時間，用 t。來表示。 圖 1 堆垛機行走加減速度示意圖 設(shè)堆垛機開動率為 n，為堆垛 機實際開動時間占工作時 間的百分比。若一天工作時間為 8h，則堆垛機每天可經(jīng)歷的 工 作循環(huán)次數(shù)為 8x3 600 x nto (5) 式 (5)中，時間 to 單位為秒。 若堆垛機壽命按 10 年計，每年工作 300 天，每天工作 8h， 基本作業(yè)時間 to=100 秒，開動率 n=70，則堆垛機的循環(huán) 壽命為: 10 x300 x8x3 600 x0.7

44、100 6x(次 ) 5 10 圖 2.3 堆垛機行走加減速度示意圖 第第 3 章章 水平運行機構(gòu)設(shè)計方案水平運行機構(gòu)設(shè)計方案 3.1 水平運動機構(gòu)總體方案的確定水平運動機構(gòu)總體方案的確定 根據(jù)以上計算可初步確定有以下方案： 方案 1：選擇設(shè)計單立柱無軌道式堆垛機； 方案 2：選擇設(shè)計單立柱雙軌道式堆垛機； 方案 3：選擇設(shè)計單立柱單軌道式堆垛機； 根據(jù)以上計算可知：此堆垛機的最大載荷重量為 2000kg，水平運動速度為 63m/min 以及所受的 載荷均很小，故選擇第三種方案：單立柱型單軌道堆垛機。其優(yōu)點在于支撐于地面可避免受力的分配 不均所引起的種種問題，單立柱適用于堆垛機的結(jié)構(gòu)特點,單軌

45、道可以適應(yīng)巷道內(nèi)狹窄的空間。另外水 平行走機構(gòu)按行走軌跡有兩種型式-直線型和曲線轉(zhuǎn)軌型，針對本課題的要求選擇直線型。 3.2 水平運行機構(gòu)具體布置的主要問題水平運行機構(gòu)具體布置的主要問題 1. 因為下橫梁時主要的承載部件，機架的運行速度很高，而且在受載之后向下?lián)锨?機構(gòu)零部件的安裝可能不十分準(zhǔn)確，所以如果單從保持機構(gòu)的運動性能和補償安裝的不 準(zhǔn)確性著眼，凡是靠近電動機、減速器和車輪的軸，最好都用浮動軸。 2. 為了減少立柱的扭轉(zhuǎn)載荷，應(yīng)該使機構(gòu)零件盡量靠近立柱；盡量靠近端梁，使端 梁能直接支撐一部分零部件的重量。 3. 對于行走機構(gòu)的設(shè)計應(yīng)該參考現(xiàn)有的資料，使安裝運行機構(gòu)的平臺減小，占用巷

46、道的空間最小，總之考慮到堆垛機的設(shè)計和制造方便。 3.3 機構(gòu)的布置形式機構(gòu)的布置形式 水平運行機構(gòu)由電機、減速機、車輪組、緩沖器等組成。它的布置形式多種多樣， 但比較合理的驅(qū)動形式如圖 1 和圖 2 所示的兩種。圖 1 采用的是一般臥式減速器。圖 2 采用套裝式減速器，本次設(shè)計選用圖一所示結(jié)構(gòu) 圖3.1 采用一般的臥式減速器 圖3.2 采用套裝立式減速器 3.4 堆垛機設(shè)計計算堆垛機設(shè)計計算 3.4.13.4.1 主動行走輪直徑的確定主動行走輪直徑的確定 走行輪有主動輪與從動輪各 1 個，由于堆垛機在操作貨叉時的反作用力會對走行輪 產(chǎn)生側(cè)壓，為了防止走行輪由于側(cè)壓脫軌與走行中的爬行現(xiàn)象，需安

47、裝側(cè)面導(dǎo)輪驅(qū)動輪 的末端齒輪采用輪軸直接連接的驅(qū)動方式。 走行輪的允許載重量等各參數(shù)間有下列關(guān)系式： p=kd （b-2r） （kg） 且k=（kg/cm ） v k 240 240 2 式中，p允許載重量（kg） d 車輪的踏面直徑（cm） b鋼軌寬（cm） r鋼軌頭部的圓角半徑（cm） k許用應(yīng)力系數(shù)（kg/cm ） v走行速度（m/min） 2 k許用應(yīng)力（球墨鑄鐵的許用應(yīng)力為 50） （kg/cm ） 2 首先確定 b=6.4cm，r=0.2cm, k=50 kg/cm , v=63m/min 2 則 k=40（kg/cm ） v k 240 240 63240 50240 2 p =

48、2195/2=1097.5kg 則代入上式可得：d =6.7cm，則車輪的軸徑為 d=34mm 3 min /npc 取 d =50mm,車輪直徑可適當(dāng)取大為 d=100mm 軸上的軸承選取代號為 6210，基本尺寸為：d=50mm, d=90mm, b=20mm. 3.4.23.4.2 運行阻力計算運行阻力計算 (1)有軌巷道堆垛機的運行時的靜阻力 小型有軌巷道堆垛機沿軌道直線運行時，行走輪與軌道之間以及行走輪與軸承之間， 都存在著摩擦阻力，另外軸與輪轂之間也存在著滑動摩擦阻力、因此，為了簡化討論， 假定全部載荷作用在一個行走輪上。當(dāng)行走輪沿著軌道滾動時，其受力情況如圖 3.2 所 示。 圖

49、 3.3 摩擦阻力計算 由彎矩平衡條件得： m=f+nf= 2 d f w d 2 即有 ) 2 )( d f d ud gpwf 考慮其它阻力的附加阻力，乘以一個系數(shù) k 即 w=k d f d ud gp) 2 )( 式中 m-驅(qū)動力矩(mpa)； p+g-堆垛機的額定起重量和自重之和(n)； f-行走輪滾動摩擦系數(shù)； d、d-分別為車輪直徑和軸徑(mm)； -軸承摩擦系數(shù)。 查得：滾動阻力系數(shù) f=0.04，軸承摩擦系數(shù) =0.02，附加阻力系數(shù) k=2，代入上 式中： 當(dāng)滿載時的運行摩擦阻力： w =21750（0.020.05/0.1+20.04/0.1）2=35235n 當(dāng)小型有軌

50、巷道堆垛機在室內(nèi)運行時，風(fēng)阻力和軌道斜坡阻力較小，經(jīng)常忽略不計； 所以小型有軌巷道堆垛機的靜阻力等于其摩擦阻力。 于是計算得到滿載時的運行阻力為 35235n 3.4.33.4.3 行走電動機功率的計算行走電動機功率的計算 有軌巷道堆垛機的運行機構(gòu)的電動機的功率，是根據(jù)堆垛機滿載穩(wěn)定運行時的靜阻 力進行計算。堆垛機水平運行部分重 200kg，升降部分重 700kg，立柱重 96.77kg/m10=967kg，故堆垛機自重 w=967+900=1867kg，行走速度 v=63m/s=1.05m/s， 滾動阻力系數(shù) u=0.02，動力傳動效率=0.9，行走阻力為 r=（w+）u=（18670+60

51、00）0.02=493.4n 2 w 故最高時速需動力 p=rv/=493.41.05/0.9=575.6w=0.58kw 選用電動機 y802-2；額定功率 1.1kw，滿載轉(zhuǎn)速 2830r/min 電動機的重量 gd=45kg，電機軸d=19mm，長 l=285，效率 85.5%。 1 3.4.43.4.4 電動機的發(fā)熱校驗電動機的發(fā)熱校驗 等效功率： nx=k25rnj =0.751.30.58=0.55kw 式中 k25工作類型系數(shù)，由1表 8-16 查得當(dāng) jc%=25 時，k25=0.75 r由1按照起重機工作場所得 tq/tg=0.25，由1圖 8-37 估得 r=1.3 由此可

52、知：nxp,故初選電動機發(fā)熱條件通過。 3.4.53.4.5 減速器的選擇減速器的選擇 車輪的轉(zhuǎn)數(shù)： nc=vdc/（dc）=63 1000/100=200.6r/min 機構(gòu)傳動比： i。=n1/nc=2830/200.6=14.15 減速器的第一級傳動比為 2.5,第二級的傳動比為 2.8，考慮空間位子條件，用帶輪連接電動機和減 速器，傳動比為 2.02。 圖 3.4 減速器的外觀圖 3.4.63.4.6 各軸的轉(zhuǎn)速計算各軸的轉(zhuǎn)速計算 電動機輸出軸：=2830r/minmn 減速器高速軸：=2830/2.02=1400r/minn 12 /inm 減速器中間軸軸: = 1400/2.5r/

53、min=560r/min 2312 /inn 減速器低速軸：= 560/2.8r/min=200r/min 3423 /inn 3.4.73.4.7 各軸的輸入功率計算各軸的輸入功率計算 電動機的額定功率：=1.1kw m p 減速器高速軸：=1.10.9=0.99kw 1 p m p 減速器中間軸軸: =0.990.97=0.9603kw 12 pp 12 減速器低速軸：=0.9603 0.76=0.73kw 12 pp 23 3.4.83.4.8 各軸的轉(zhuǎn)矩計算各軸的轉(zhuǎn)矩計算 減速器高速軸mnnpt8 . 61400/99 . 0 9550/9550 111 減速器中間軸軸: mnnpt3

54、8.16560/9603 . 0 9550/9550 222 減速器低速軸：mnnpt86.34200/73 . 0 9550/9550 333 3.5 齒輪的設(shè)計與計算齒輪的設(shè)計與計算 3.5.13.5.1 齒輪的材料選擇齒輪的材料選擇 一般齒輪要選擇用 20鋼，硬度為 56-62hrc，由圖5-28d 查得彎曲疲勞極限應(yīng)力 r c 2 =450mpa；由圖 5-29d 查得接觸疲勞極限應(yīng)力=1500 mpa. limf limh 3.5.23.5.2 齒輪的齒輪的計算計算 其傳動的許用應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力分別為： 2 lim/hhnhzs =/ f limf nsty y f s 式中：實驗

55、齒輪的接觸疲勞極限（） ；limhamp 實驗齒輪的彎曲疲勞極限（） ；limfamp 、分別由圖表查??；由圖可查得limhlimf =1500；=450；limhamplimfamp -實驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，按國家校準(zhǔn)，取 2.0;sty 、-接觸強度和彎曲強度計算的安全系數(shù)=1.0，=1.25 h s f s h s f s -接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度計算的壽命系數(shù)，用于考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的影響。nzny =1.15,=2.5nzny 3.5.33.5.3 齒輪的應(yīng)力工作循環(huán)次數(shù)計算齒輪的應(yīng)力工作循環(huán)次數(shù)計算 =6014001（250165）=16.81060hnnjl 8 所以： =1

56、5001.15/1.0=1725 mpalim/hhnhzs =/=450 2 2.5/1.3=1731mpa f limf nsty y f s 3.5.43.5.4 齒輪傳動的計算載荷齒輪傳動的計算載荷 計算載荷ncnfkf avkk k k k 式中：k-載荷系數(shù)； -使用系數(shù)；ak -動載系數(shù)；vk -齒間載荷分配系數(shù)；k -齒間載荷分布系數(shù)；k -齒輪法向力；nf 使用系數(shù)=1.25ak 動載系數(shù)=1.1vk 齒間載荷分配系數(shù)=1.0k 齒間載荷分布系數(shù)=1.3k 所以 k=1.251.11.01.3=1.79； 3.5.53.5.5 齒根彎曲疲勞強度計算齒根彎曲疲勞強度計算 112

57、/ffasafkt y ybd m 式中：-齒形系數(shù)；查表得=2.62fayfay -應(yīng)力校正系數(shù)；查表得=1.59saysay 56311 6 . 1 2450 min lim 1 xn f stf fp yy s y 已知=6.8nm，k=1.3 1 t 初步確定各參數(shù)知 =39，取=97，=，u=97/39=2.487 1 z 5 . 97395 . 2 12 izz 2 z5 . 0 d 15 則=/cos=39/ cos=43 1v z 1 z 3 3 15 查表知小齒輪復(fù)合齒形系數(shù)=4.06 1fs y 108 cos 97 cos 33 2 2 z zv =1.72cos) 11

58、 (2 . 388. 1 21vv va zz 15cos) 108 1 43 1 (2 . 388. 1 6 . 0 y 可求的模數(shù)為 =1.4 3 2 2 59 . 0 06 . 4 563395 . 0 15cos8 . 63 . 1 6 . 12 n m 取=2mm n m 中心距為 a=160.1 cos2 )( 21 zzmn 15cos2 )9739(2 取 a=161mm 可知 cos=0.88 1612 )9739(2 2 )( 21 a zzmn 可得=28.35 則小齒輪分度圓直徑為 mm zm d n 3 . 65 88 . 0 392 cos 1 1 mm zm d

59、n 240 88 . 0 972 cos 2 2 mmdb d 32 3 . 655 . 0 12 ，取為 40mmmmbb4237)105( 21 hpeh u u bd kt zz ) 1 (109 2 1 1 取mpazz e 8 . 189,85 . 0 mpa h 327) 487 . 2 1487 . 2 ( 3 . 6532 8 . 63 . 1 85 . 0 8 . 189109 2 1z1,5 . 1, wnlimn lim lim zszz s hw h h hp ，取 計算得1000mpa hp ., hp 故合格 h 3.5.63.5.6 齒面的接觸疲勞強度計算齒面的接

60、觸疲勞強度計算 hh 式中：-接觸應(yīng)力；h -許用接觸應(yīng)力；h =h 3 1121/dhektudu z z 式中：區(qū)域系數(shù)，對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，=2.5；hz hz -齒寬系數(shù)。d 由以上計算得=0.15mph 3 2 1.794733002/ 2681.2xxxxh 所以符合要求 3.6 夾軌器的選擇夾軌器的選擇 夾軌器是軌道式行走設(shè)備不可缺少的安全保護裝置，當(dāng)主機不工作時,可以靠 夾軌器把它固定在軌道上 ,以防被大風(fēng)吹走而發(fā)生傾倒事故.目前國內(nèi)每年都有幾 起因夾軌器不可靠而造成主機被風(fēng)吹跑,引起翻車的事故 ,給國家造成巨大的經(jīng)濟 損失.重錘式和彈簧式兩種夾軌器是利用連桿機和杠桿夾鉗各自把重錘重