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毕业设计（论文） 任务书 题 目 : 半自动桥式码垛机旋转升降机构设计 院系名称： 机电工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 学生姓名： 班级： 指导教师： 教师职称： 副教授 起止日期： 2016016 点 : 机电学院 2016 年 3 月 1 日 任务书填写要求 1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经 学生所在系（教研室） 负责人审查、学院（部）领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生。 2 任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴。 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及学院（部）主管领导审批后方可重新填写。 4 任务书内有关“学院（部）”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号。 5 任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714 87文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性。 6 有关日期的填写，应当按照国标 7408 94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2014 年 3 月 15 日”或“ 2014 毕业设计（论文）任务书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 半自动桥式码垛机是现代化企业成品仓库的主要作业机械，是现在广泛用于粮食、面粉、饲料等行业成品库堆包、码垛的专用设备。一般码垛机由进包皮带机、行走机构、旋转升降机构及下滑皮带机组成。本课题针对半自动桥式码垛机的旋转升降部分进行设计，其主要内容包括： 旋转机构设计； 升降机构设计； 升降机构电气设备选型设计。通过以上工作，使学生掌握半自动桥式码垛机的设计过程；培养学生创新能力，为今后从事机械设计相关工作奠定基础。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 主要论文要求包括：英文文献翻译；发展现状综述；桥式码垛机下滑皮带机机构的建立；撰写设计报告。在上述几个方面达到学院毕业设计的相关规定和要求。 1 技术要求 对桥式码垛机的旋转连接部分进行设计，选择连接部分是码垛机连接小行车与下滑皮带机的中间部分，设计依据 30B/堆叠速率进行，考虑桥式码垛机行走机构与下滑皮带机部分的尺寸，并依据码垛机总体规划设定所需设备进行选型设计，进而对旋转连接部分进行设计，最后完成整体设计。要求所设计的旋转连接部分安全、可靠。运行速度平稳、可调。在设计的基础上，完成关键部件零件图及装配图。 2 工作要求 1）查阅相关资料，完成开题报告 (4000 字 )； 2）结合设计内容，完成外文文献翻译（ 3000 汉字）； 3) 完成论文撰写工作（ 15000 汉字以上，不含计算公式和图表），并附 400 字左右 的中、英文摘要； 4）撰写毕业设计总结； 5）修改、 整理论文，参加毕业设计答辩。 毕业设计（论文）任务书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等： 1. 收集有关桥式码垛机方面的资料； 2. 掌握桥式码垛机工作的主要原理，同时结合设计内容，熟练使用熟练使用 计软件； 3. 设计绘制完成桥式码垛机旋转连接部分关键部件的装配图和主要零件图，图纸总量不少于 4 张 0 号图纸，要求全部采用计算机绘图； 4. 要求撰写文件：调研报告，开题报告（应按表格的内容填写），毕业设计说明书，毕业设计说明书不能少于 5000 字（不含计算公式和图表）。 4主要参考文献： 1 窦履豫 , 刘广德 J 2007, 32(3):49 2 刘广德 Z3 李晓刚 ,刘晋浩 . 码垛机器人的研究与应用现状、问题及对策 J. 包装工程 . 2011(03) 4 王海良 ,韩献生 ,姚卫平 . 全自动包装及机器人码垛机在饲料加工企业的应用趋势 J. 饲料工业 . 2010(19) 5 时盛志 ,魏毅立 ,韩素贤 . 包装码垛自动生产线的应用研究 J. 科技创新导报 . 2009(22) 6 韩德生 . 全自动码垛机的应用 J. 纯碱工业 . 2008(01) 7 黄泳波 . 码垛机吊臂连杆机构的运动分析与优化设计 J. 起重运输机械 . 2008(03) 8 许晓晖 ,杨桂云 . 新型桥式码垛机的研制 J. 起重运输机械 . 2006(08) 9 李春明 . 变频器在码垛机中的应用 J. 变频器世界 . 2005(07) 10 张秀云 ,阎洪水 . 全自动包装机及码垛机在纯碱行业的应用 J. 纯碱工业 . 2003(04) 11 胡洪国 ,高建华 ,杨汝清 . 码垛技术综述 J. 组合机床与自动化加工技术 . 2000(06) 毕业设计（论文）任务书 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 起始： 2016 年 03 月 01 日 截止： 2016 年 03 月 20 日 实习调研，收集资料阶段； 起始： 2016 年 03 月 20 日 截止： 2016 年 04 月 01 日 方案论证，英文翻译； 起始： 2016 年 04 月 01 日 截止： 2016 年 04 月 30 日 结构设计，图纸绘制阶段； 起始： 2016 年 04 月 30 日 截止： 2016 年 05 月 20 日 撰写说明书阶段； 起始： 2016 年 05 月 20 日 截止： 2016 年 05 月 30 日 答辩准备阶段 所在系（教研室）审查意见： 负责人： 年 月 日 院（部）学术委员会意见： 负责人： 年 月 日 机电工程学院 毕业设计外文资料翻译 设计题目 : 半自动桥式码垛机旋转升降机构设计 译文题目 : 码垛机 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 正文： 外文资料译文 附 件： 外文资料原文 指导教师评语： 签名： 年 月 日 正文：外文资料译文 巷道码垛机 摘要 巷道码垛机提供了一个狭窄的过道塔式起重机 ,包括能够旅行沿着过道的基本单位的仓库和桅杆结构连接到基本单位。桅杆结构可能有高度大于大约 10 米。起重运输经营者 ,附带一个负荷平台 ,包括 ,安排旅行沿着桅杆垂直。基本单位 ,起重运输和承载平台大小沿着仓库过道宽度 到 1 米。基本单位在水平方向的速度可能 是 1 米 5 米/秒。起重运输的速度和承载平台在垂直方向可能小于 1.5 m / s。基本单位的水平运动和垂直运动的起重运输和承载平台可能发生在同一时间 ,以便快速项目位置和检索发生尽管相对较低的运动速度。 描述 发明的领域 这项发明涉及起重或塔式起重机。更特别的是这项发明与一条狭窄的过道码垛机中使用的仓储系统有关。 背景 传统的仓储系统涉及到大量 仓库 的使用 ,单层仓库拥有宽阔的通道 ，通道 之间放置的存储区域 ,如搁置 ,为叉车或其他物品提供通道服务设备。然而 ,高昂的土地成本意味着传统的单层仓库模型在许多情况下是不划算的。 还 存在着 其他缺点。 仓库 需要提供一个系统的操作设施实现空间效率比 ， 目前 是 可以实现的。理想情况下 ,仓库设施应包括狭窄的过道 ,过道 放置在存储区域之间。应该建立一个存储区域高度大于当前系统为了最大化存储空间在同一占用的土地。 然而 ,许多系统为提高存储效率。塔式起重机的需求仍然存在 ,使仓库与空间构造的有效设计存储区域之间有狭窄的过道。 发明摘要 巷道码垛机 的各个方面的发明克服至少其中一些和其他现有系统的缺点。根据 研究 ,本发明提供了 巷道 码垛机用于仓库、其他设施。码垛机包括一个基本单位 ,能在仓库通道之间 运 行。根据发明的 总 结 ,基本单位可能包括传输机制 ,如车轮。基本单位 可以 沿着铁路系统配置为 之 运行。 根据 研究 ,基本单位可以耦合到桅杆结构向上提升 ,使访问存储区域 ,如货架、仓库环境。桅杆结构可能会提升到一个高度大于 10 米 的结构 。桅杆结构可能是可移动的支持在一个上端通过指导铁路系统或其他支持系统。 起重运输可能提供 一个 沿着桅杆 的 垂直结构。起重运输 机 可能会提供给桅杆 一个 相对 水平的 结构。起重运输 机 可能配置包括一个承载平台 ,收到托盘货物 ,集装箱货物 ,松散的货物或其他负载配置的存储区域仓库环境。 起重运输 机 可能 要 配置进行操作 的工作人 员。根据 发明的一个 总结 ,运营商控制可能会包含起重运输 机在内 。操作员控制可能包括接触垫所 涉及 的运 行结构的一部分 ,这样起重机 不能 操作 ,除非操作者是坐着的。 至少有一个马达可以传 达 的动机力量提供起重运输 的 基本 要求 。根据发明的一个 总结 ,基本单位 ,像 起重运输和承载平台可能大小沿着过道的宽度约 到大约 。基本单位可能的水平速度的移动狭窄的过道起重机在地板约 1 m / s 大约 5 米 /秒。提供的水平速度可能沿着一个方向显著水平相对于地板上。起重运输和承载平台可能与垂直速度移动的起重运输和承载平台沿着桅杆结构在低于大 约 1.5 m / s。提供的垂直速度可能沿着一个方向大大垂直相对于地板上。 运动的基本单位显著水平方向可能同时进行起重运输和承载平台的运动在垂直方向。结果并发起重运输和承载平台的运动在水平和垂直方向相对于地板上增加的速度到达指定的位置 ,尽管个人速度相对较慢的基础单元在水平方向上和起重运输和承载平台在垂直方向。 基本单位可能设计水平速度约为 1.5 m / s 大约 3 米 /秒。根据本发明的另一个安排 ,起重运输和承载平台可能包括一个垂直 m / s 大约 m / s。桅杆高度可能大于大约 15 米。根据发明的另一个安排 ,桅杆高度可能约 19 米约 25 米。 当 基本单位完全降低 ,承载平台相对于地面的高度 ， 水平 大 。当完全降低 时 ,承载平台相对于地面的高度水平大 小 大约 ， 承载平台相对于地面的高度水平大约是 。 根据本发明的 一个总结 ,可能包括桅杆结构的宽度约 到大约 。桅杆结构可能被配置为支持的重量限制起重运输和承载平台大约 350 公斤约 650 公斤。马车和承载平台可能大小沿着仓库过道的宽度 约 约 1 米。 转移结构可能提供接收塔式起重机组装。转移结构可能包括一个铁路系统指导塔式起重机组装到传输结构。转移结构可能包括垂直支撑结构进行的桅杆结构塔式起重机。转移结构可能包括传输机制 ,使结构转移运输两个或两个以上的通道之间的塔式起重机。转移可能运输塔式起重机结构沿着路径大大垂直通道开始铁路和目的地之间的过道铁路。转移可能运输塔式起重机结构沿路径曲线起始通道铁路和目的地之间的过道铁路。 这些和其他方面功能的发明在以下图纸和详细描述 中 将变得明显。也可以理解 ,上述一般描述和下面的详细描述是模范 ,许多其他 对象、特性和优势的发明在阅读下面的详细描述 后 应该变得明显。 简要描述的图纸 图 1 演示了一个透视图的一条狭窄的过道码垛机。 图 2 a 演示了一个顶级的角度视图。 图 2 b 说明了底部透视图。 图 3 演示了一个后方的角度对桅杆结构的上层部分。 图 3 b 说明了前面的角度对桅杆结构的上层部分。 图 4 说明了一个起重运输和负荷平台。 图 5 如图一个拖车。 总结 一个轨道系统可能有 120 个基本单位在运行 ,安装在不同的通道或者是嵌在水平地板。轨道 系统可能 在 地板水平之上。拖车运行 轨道在 相邻 轨 道 之间。拖车运行 轨道 可以适 当 提供拖车 ,允许运动之间的过道和可能提供的垂直取向相对于 轨道 的相邻的行。另外 ,拖车运行 供 非垂直 方向相对于 轨道 的相邻行。普通技能之一会容易 观察各种 不同 取向之间的拖车运行 轨道 和 轨道 相邻行 的部件 。 低容量重量码垛机 100 的发明 ,以相对较低的速度可以确保运行轨道系统可能显著轻于那些在传统的塔式起重机的安装使用。 上层指导轨道可能提供与上层部分的桅杆结构在 130 个指导辊325。上层轨道 可能包括一个 “T”形的概要文件 ,或可能是贴在架门户梁屋顶部分提供了一个仓库或其他结构。 为了使用一个 仓库的多个通道 ,要么专用塔式起重机可能提供 ,每个通道或塔式起重机必须有仓库的货架之间移动的能力。 有两种主要的方法 ,使起重机之间的移动通道的仓库 ,这是使用在通道末端弯轨 ,或使用汽车提供一个基地转移到起重机的驱动器在过道的尽头。汽车可以移动 在轨道 延长转移沿着走廊的两端对齐铁路起重机扩展以及相邻通道的长度。起重机可以退出传输车 ,沿着新仓库过道。有不同的方法实现适当的转移车的使用 ,包括每个起重机的专用拖车在一个仓库里 ,和一个为每个仓库的拖车 ,可能在需要的时候被要求由一个操作符。这些和其他适合的解决方案可以用于本发明 的塔式起重机移动仓库通道之间 ,这取决于特定的应用程序。 附件：外文资料原文 A is a of in a a is to a 0 m. A an an is is to to .9 m m in of in a be m is m/s. of in be .5 m/s. of of at so F to or to a in a of as to or in It is to a of a to a is be to a in to on of a to be F of at of of to a in a is of in a to of a as to of be to a to be to a to to as in a to to a 0 m. be at an by a or to of a be to of be to to to of be to a of or of to of be to an to of be in to of a is by s is to of at be to to to of be to of .8 m to .3 m. to of be a a at m/s to m/s. to be a is to to of be a at .5 m/s. to of be a is to to of of in of in of in to of to of in in to of be a of .5 m/s to m/s. to of be to a of m/s to m/s. to of be 5 m. to of be 9 m to 5 m. to of be of to is m. to of be of to is .3 m to .7 m. to of be of to is m. to of a of .6 m to .9 m. to of be to a of 50 kg to 50 to of be to of .9 m to m. to of a be to of a In of a of In of a to or In of a is In of a is of of It is to be to of of a of of is F he in a of of of he 20 on a is be to of be to be be to a be in a to of be in a to of of in of be 00 of at be in to of an be to an of 30 at 25. a “ T” or be to in a of a or In to of a be or to of of a to of a to a at of an or to a at of an on of to a of of a in a a of a be by an of be of on is of of to be to in be or of It be to in be of is by 机电工程学院 毕业论文开题报告 论文题目 : 半自动桥式码垛机旋转升降机构设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 2016 年 05 月 2 日 2 目 录 1. 选题的背景与意义 . . . . . . . . . . . . . . . . . 码垛机简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3. 国内外码垛机研究现状 . . . . . . . . . . . . . . . 5 4. 桥式码垛机的性能及特点 . . . . . . . . . . . . 8 5. 课题研究的目的和 意义 . . . . . . . . . . . . . . 8 6. 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3 1. 选题背景 与意义 随着生产力大量的发展，生产规模进一步扩大和产品结构的优化升级，客观上要求作为工业企业物资供应基地的物资仓库进行改建或扩建。但是由于现有的工 业企业的用地受到一定的限制，用来存放物资的仓库用地已经很难扩展了，因此只能充分挖掘仓库的潜力，有效的利用现有的库区面积，同时向空间扩展，以达到充分利用空间的目的。其主要的途径是变单层库房为多层库房或立体库房。我国自从 80 年代以来多层库有了快速的发展，立体库也有了一定的发展。根据我国现有的实际情况，从以后的发展趋势来看，多层库房和立体库房都会继续得到发展。同时随着企业生产与管理的不断提高与进步，越来越多的企业意识到了物流系统的提高与合理性对企业提高生产率，降低生产成本非常的重要。 自动化立体仓库是实现物流系统 合理化的重要一步。它充分的、合理的利用了空间，有利于实现自动化管理，能够实时的自动结算库存货物的种类及数量，也发挥了立体仓库信息库可以和中央计算机系统联网运行的优点。对加快物流的速度、提高生产率、降低生产成本都有着非常重要的意义，现在已经广泛应用于汽车、机械、建材、电器等诸多领域。而桥式码垛机对立体仓库的效率有着非常重要的影响，是立体仓库能否达到设计要求和体现其优点的关键设备之一。 2. 码垛机简介 自动化立体仓库是现代物流中的重要组成部分，它是在不直接进行人工处理的情况下自动存取物料的系统，是现代工业社会发展的 高科技产物，对提高生产率、降低成本有着重要意义。在 20 世纪 70 年代初期，我国开始研究采用码垛机的立体仓库。 1980年我国第一座自动化立体仓库在北京汽车制造厂投产，从此自动化立体仓库在我国得到了迅速发展。 4 码垛机是自动化立体仓库中的核心物流设备，是随着自动化立体仓库的出现而发展起来的专用起重机，它是仓库中使用最广泛的物料搬运设备，也是物流仓储系统的最重要设备，其用途是在自动化立体仓库的货架巷道间来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格，或者相反取出货格内的货物运送到巷道口 早期的码垛机是在桥式起重机的起重小车 上悬挂一个门架，利用货叉在立柱上的上下运动及立柱的旋转运动来搬运货物，通常称之为桥式码垛机。 1960 年左右在美国出现了巷道码垛机，这种码垛机是在地面的导轨上行走，利用货架上部的导轨防止倾倒，或者相反，在上部导轨上行走，利用地面导轨防止倾倒，随着立体仓库的发展，巷道码垛机逐渐替代了桥式码垛机。在口本从 1967 年开始安装高度为 25 米高度的码垛机。随着计算机控制技术和自动化立体仓库的发展，码垛机的应用越来越广泛，技术性能越来越好，高度也在不断增加，到 1970 年实现了由货架支承的高度为 40 米的码垛机。码垛机的运行速 度也不断提高，目前码垛机水平运行速度最高达 200m/载重量的码垛机己达 300m/起升速度高达 120m/叉伸缩速度达 50m/ 桥式码垛机 具有 起重机 和 叉车 的双重结构特点， 像起重机 一样，具有桥架和回转小车。桥架在 仓库 上方运行，回转小车在桥架上运行。同时，桥式 码 垛机具有 叉车 的结构特点，即具有固定式或可伸缩式的立柱，立柱上装有货叉或者其他取物装置。 货架 和仓库顶棚之间需要有一定的空间，保证桥架的正常运行。立柱可以回转，保证工作的灵活性。回转小车根据需要可以来回运行，因此桥式堆 可 以 服 务与多条巷道。 5 我国的运输机械发展起步与 20 世纪 40 年代末，从改革开放前少数几种水平落后的单机起，到 70 年代，在借鉴进口设备和技术的基础上，运输机械的生产发生了一个巨大的变化，大量填补国内空白的运输机械问世，品种规格不断增加，出现了大量专业的运输机械生产企业，形成了一批专业化生产的骨干企业。许多研究机构着手研究运输机械，大专院校也纷纷设立运输专业，先后成立了全国性的协会，学会，标准化机构，出版了各种专业期刊，形成了一个独立的运输行业部门，也是原机械工业部管理的 14 个大行业之一。进入 20 世纪 80 年代，除继续增加新品种外。在产品的技术水平和内在质量、性能等方面有了很大进步，从注重数量向注重质量和性能方面发展，产品的技术水平与国外先进水平的差距在缩小。 目前，我国经过建国 50 多年来的不断发展，新产品、新材料、新工艺不断的出现，输送机械的研制也取得了很大的进步。由于计算机技术的推广应用，利用计算机进行辅助设计（ 辅助制造（ 使输送机的整机布置更趋优化，基本零件更加紧凑耐用。由于自控技术和数显技术的广泛普及，使运输机的控制和安全保护装置大为改善，保证了操作的安 全性和可靠性。 其中，码垛机就是运输机中重要的一种。码垛机的形式多种多样，按轨道所处位置，可分为“天车式”和“地车式”。按自动化和机械水平的差异，可分为“全自动”和“半自动”。全自动码垛机可以用不同的自动装置控制，例如：天津某厂研制的全自动式为天车式，采用继电器程序控制；北京某场研制的全自动式为地车式，采用电脑程序控制。 码垛机的品种有悬挂式码垛机、自动化立体仓库码垛机、码垛机器人、桥式码垛机等。 （ 1）悬挂式码垛机是将包装好的货物，自动地经两条相互衔接的输送带，运送到库房空间任意预定位置，最后需用人工码好 。在货物运送堆码作业中，输送带和码垛机只是实现了运送的自动化，堆码工作仍需由人工操作。但其突破了沿用多年的半自动码垛机须有 3 条输运带的传统，取得了良好的效果。该机仅设有两条输运带，悬挂式码垛机与传统的码垛机比较，最大的差异是取消了桥式天车和一条输运带，所以具有结构简单、造价低廉、节省电耗和维修简便等优点，特别使用于跨度小的仓库。 6 （ 2）自动化立体仓库码垛机是自动化立体仓库中最重要的码垛设备。自动化立体仓库是物流中的重要组成部分，它是在不直接进行人工 干预的情况下自动地存储和取出物流的系统。它是现代工业社会发展的高科技产物，对提高生产率、降低成本有着重要意义。近年来，随着企业生产与管理的不断提高，越来越多的企业认识到物流系统的改善与合理性对企业的发展非常重要。自动化立体仓库码垛机是重要的码垛设备，它能够在自动化立体的巷道中来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格；或者相反取出货格内的货物运送到巷道口。实现了搬运、存储、取货的全自动化 ,降低了工人的工作强度 ，提高了生产效率。 （ 3）码垛机器人是为摆脱重体力劳动的码垛作业而研制的，专用的“码垛机器人”和码垛 机配套作业，实现货物的堆码的自动化。初步构想的码垛机器人实际上是“码垛机械受臂”，因为它不设传感器和自动行走机构，只具有抓放、回转、平移和升降货物的功能，是一台非常简单的固定式机器人。该机的主要结构除机架外，主要部件仅有专用夹持器， 3自由度的操作机构和电子程序控制装置。目前国际上搬运机器人的发展已趋于成熟，有许多成熟的经验可供借鉴。 机器人码垛机是全自动化搬运码垛设备，替代人工搬运码垛，设备采用先进的电脑一体化控制。机器人码垛机只需定位抓起点和摆放点，两点之间的轨道全由电脑控制，两点直线运动，定位十分 准确。 机器人码垛机在生产上能迅速提高公司的生产效率和产量，同时能减少人工搬运造成的出错；机器人码垛机可 24 小时作业，效率高，减少工人的劳动强度同时节省人力资源成本，达到减员增效。机器人码垛机适应于化工、饮料、食品、啤酒、塑料、空调行业等生产企业；对各种纸箱、袋装、罐装、啤酒箱、瓶装等各种形状的包装成品都适应。 （ 4）桥式码垛机是一种应用于固定跨距的场所作成件物堆垛的机械设备。桥式半自动码垛机是现代化企业成品仓库的主要作业机械，广泛应用于粮食、面粉、饲料、食盐以及化肥、水泥等行业成品库堆包码垛之用，具有操作 方便、运行可靠、生产效率高、降低工人劳动强度等优点，桥式码垛机又可分为天轨式桥式码垛机和地轨式桥式码垛机。 天轨式桥式码垛机依靠大车及主皮带机上的拦包机纵向移动 (即沿厂房轨道方向的移动 ) 、横输送桥及固定拦包机的随行走小车横向移动 ,斜输送桥的角度变化使物件运送到指定的地点。该机由以下几个部分组成 :横架、横输送桥、斜输送桥、拦 7 包机及相配的溜槽、电器开关操作系统等部组成。横架是由两根箱形主梁、两根箱形端梁以及两端的大车行走机构所组成。每根主梁之端部与端粮刚性的连接在一起，横输送桥设置在其中一箱形主梁上部，行走小 车在两主梁间的轨道上行走，形成包件运动流程 :主皮带机上运行的包件通过拦包机及溜槽导向至横输送桥上，同样继续运行的包件再通过固定拦包机将包件转弯至斜输送上，最后由人工进行堆放，大车的纵向行走、小车横向移动及斜桥的角度变化使包件运送至三维空间的每一点。该码垛机是将处于高处的成件货物堆码成垛。 地轨式桥式码垛机是由捡拾小车、上下斜输送桥、斜桥支架、行走体、立柱、横输送桥、拦包机转弯机、横输送桥提升动力总成、操作平台及电器系统等组成。其工作原理是货物由捡拾小车，经上下斜输送桥，再由拦包机转弯机输送到横输送桥上，最后 由拦包小车使其到达预定位置。半自动地轨式码垛机需由人工最后将货物码好。该垛机适应 10 30m 跨度码垛 25 50袋装物品。 纵观世界各国码垛机的发展的现状，对今后的动向，可归纳如下： （ 1）重视“三化”，逐步采用国际标准。所谓“三化”，是指码垛机的标准化、系列化和通用化。贯彻“三化”可以缩短设计周期，保证产品制造质量，便于管理和提高经济效益。世界上许多国家，不仅重视产品的“三化”工作，而且非常注意采用国际标准（ 有的国家甚至废除本国标准而直接采用国际标准，其目的是为了促进商品的国际交流。 （ 2） 实现产品的机电一体化。机械产品需要更新换代。在当今计算机技术、自控技术和数显技术大发展的年代里，更新换代的重要标志是实现产品的机电一体化。在码垛机上应用计算机技术，可以提高作业性能，增加安全性，以至实现无人自动操作。 （ 3）人机工程学的应用。码垛机一般应用在沉重、忙碌、环境比较差的场合。为了减少人员的作业强度，保证持久旺盛的体力和注意力，应该根据人机工程学的理论，设计导动装置和人员辅助装置，改善振动与噪声的影响，以使最少、最合理的投资，获得最佳的使用效果，使设备发挥最大的效率。 8 4. 桥式码 垛机的性能及特点 桥式码垛机适用范围：用于淀粉、面粉、大米、食盐、饲料、水泥、化肥、化工原料等产品的成品库堆包码垛，可用于袋装物件的一次搬运、二次搬运，可有效提高企业整体竞争实力，是现代化企业成品仓库的必备作业机械。 桥式码垛机功能特点： 1）、造型美观、结构紧凑、性能稳定。 2）、操作方便、运行可靠、生产效率高、降低工人劳动强度。 3）、减轻劳动强度，改善生产经营环境，减少人为因素的损失，提高企业管理水平。 5. 课题研究的目的和意义 随着科学技术的迅速发展，市场竞争日趋激烈，在机械制造中，运输工业已成为 国民经济支柱产业之一，其在国民经济中所占比重和作用越来越重要，世界各国经济发展历程证明了这一点。改革开放以来，随着市场经济的发展，商品流通的增加，物质的不断丰富，生活水平的提高，人们在追求商品外在质量提高的同时，主要还是追求商品内在质量提高，保证内在质量就需要快速的运输来实现。近年来人们的消费需求的扩大，运输工业随之迅速发展，在我国国民生产总值中已占到 10%以上，与经济发达国家的差距正在逐步缩小。 运输机械在运输工业中的地位十分重要，对运输工业现代化具有举足轻重的作用。它可以提高劳动生产率，改善生产环境，降 低生产成本，减少环境污染，增加产品质量，提高产品的档次，增加附加值从而增加市场竞争力，带来更大的社会效益和经济效益。 世界主要工业国家都把着眼点放在开发性能可靠的新产品和采用高新技术上，更加注重实用性和安全性。码垛机的需求量越来越多 ,如何降低控制成本 ,保证质量 , 9 提高码垛场地高度 ,宽度的利用率 ,提高码垛机码垛速度及降低人工劳动强度 ,研制一种重量轻、功耗小、自动化水平高 ,码垛效率高的桥式码垛机是很有必要的。 在垛机方面，我们应当看到和世界发达国家的差距，总结经验，找出不足，打破传统思路，推出新的外形和更高性能的 垛机。相信通过我们的不断努力，必能设计出高速、安全、可靠性能高的堆垛机，为增强我国综合国力，为我国填补一分科技空白。 6. 参考文献 1 成大先机械设计手册北京 : 化学工业出版社， 2003 2 运输机械设计选用手册编辑委员会编运输机械设计选用手册北京：化学工业出版社， 1999 3 濮良贵，纪名刚机械设计北京 : 高等教育出版社，2002 4 杨黎明，黄凯，李恩至机械零件设计手册北京 : 国防工业出版社， 1990 5 刘鸿文材料力学北京 : 高等教育出版社， 1992 6 中国农业机械化科学研究院实用机械设计手册北京 : 中国农业机械出版社， 1984 7 1967 1 m 机电工程学院 毕业设计说明书 设计题目 :桥式码垛机升降与旋转结构设计 学生姓名： 学号： 专业班级： 过控 1202 指导教师： 2016 年 05 月 29 日 1 目 录 摘要 .一章 绪论 .选题的背景及其意义 .码垛机的简介 .国内外码垛机的发展现状 .二章 桥式码垛机升降与旋转机构总体结构设计 .式码垛机升降与回转机构传动方式的选择 .式码垛机升降机构的设计与计算 . 定机构的工作级别 . 计算钢丝绳的最大静拉力并选择钢丝绳的种类 . 确定最小的卷挠直径 . 选择电动机并验算制动力矩 .算机构的传动比并选择适当的减速器 . 联轴器的选择 .第三章 卷筒的设计与 计算 .筒部件的设计与计算 .连接盘的计算 .设计总结 .谢 .考文献 .2 摘 要 随着科学技术的快速发展 ， 机械在现代生活中充当着越来越重要的作用 ， 一方面是因为机械行业的飞速发展 ， 另一方面是因为社会对机械的大量需求 ， 在机械漫长的发展轨迹中 ， 新机械的发明起着不可替代的作用。与此同时 ,那些一直被使用的机械更是起到了举足轻重的作用 ， 一个重要的例子 ， 比如桥式码垛机。桥式码垛机和大部分的机械一样 ， 有着漫长的发展历史 ， 都是从一开始的简单再慢慢的发展成为复杂的机器 ， 从以前的单一结构发展成为复杂的结构 ， 从单一的作用演变为多种作用。并且操作的方式也发生了比较明显的变化 ， 由以前的人工操作变成了现在的电脑控制。 本次设计主要介绍的是传统的桥式码垛机 的 过去、现在以及未来的发展。 关键词 :桥式码垛机、卷筒、定滑轮、卷筒轴 3 of in of of on is In an a an of a a a a by is 4 第一章 绪论 题的背景及其意义 由于社会生产力快速的发展 ， 产品规模越来越大以及产品结构越来越复杂 ， 在一定程度上要求作为工厂物资储存室的物资仓库需要适当的改建或扩建。但是由于国家的土地有限 ， 所以现有的工业企业所占的土地也是有限的 ,因此仓库用地已经不能再加大了 ， 所以只能充分合理的利用仓库 ， 充分利用已有的库区面积 ， 同时向其他方向延伸 ， 充分利用库区空间 。于是人们开始研究如何建成 多层库 房 。从目前我国的发展趋势来看 ,多层库房有着光明的发展前景。与此同时由于企业的生产与管理一直得到不断改善与提高 ,越来越多的企业明白了物流系统的提高与改善对他们非常重要。 随着 自动化立体仓库的建立 ， 物流系统 更加合理， 它把空间充分 的、合理的利用了起来 ,对降低生产成本、加快物流的速度、提高生产率都有着至关重要的意义 ，现在已经广泛应用于机电、食品、材料、化工等诸多领域。 垛机的简介 我国的现代物流主要是由 自动化立体仓库 构成的， 在 20 世纪 70 年代初期 ,码垛机的立体仓库 第一次出现在了国内， 从此我国的自动化立体仓库 进入了一个发展的黄金期 。自动化立体仓库中主要的核心设备是码垛机 ， 它是伴随着自动化立体仓库的出现而出现的 ， 它是仓库中物料搬运时使用最广泛的设备 ,同时也是物流仓储系统最重要 的 设备 , 早期的码垛机结构相对简单，就是把 把一个门架悬挂在桥式起重机的起重小车上 ，习惯上称为桥式码垛机， 1962 年的时候巷道码垛机广泛的出现在了美国 ，并且随着立体仓库的建立 ， 巷道码垛机慢慢取代了桥式码垛机。从 1970 年开始日本生产的码垛机的安装高度达到了 25 米。随着电脑技术和自动化立体仓库的发展 ,码垛机已经应用到大量的领域 ,性能不断的得到强化 ,高度也一直在变高。 1972 年时 ,已经出现了高度为 40 米的码垛机。码垛机的运行速度也一直在提高 ,目前码垛机水平运行速度已经高达 220m/时码垛机的 升降速度 和 货叉伸缩速度 也在不断提高。 内外桥式码垛机的发展现状 5 我国的运输机械发展起步于 20 世纪 40 年代末 ， 从改革开放前少数几种水平落后的单机起 ， 到 70 年代 ，运输机械取得了长足的进步， 运输机械发展 到了一个新的阶段 ,结构更加复杂， 种类 更加齐全， 出现了大量专业的运输机械生产企业 ,形成了一批专业化生产的骨干企业。大量科研院所开始着手研究运输机械 ,许多学校也设立了运输专业 ， 培养运输专业方面的人才 ， 在全国范围内成立了运输协会 ， 在报纸上发表了各种专业的论文 ， 运输行业部门开始慢慢形成 ， 这也是原机械工业部管理的 14 个大行业之一。到 20 世 纪末时 ,种类也越来越多，产品的质量不断提高，外观越来越好看，机器的性能也更完善，技术也得到了明显的提高，我国与先进国家的差距进一步缩小。 目前 ,我国经过 60 多年来的不断努力 ， 新产品、新材料、新工艺不断的出现 ,我国在研究输送机械方面也取得了很大的进步。由于计算机技术的日趋完善 ， 利用计算机进行设计 ， 可以使输送机的整机布置更加简便与完美 ， 基本零件更加紧凑耐用。因为自控技术与数显技术的快速发展 ,所以大大改善了运输机的控制和安全保护装置 ，使工作的安全性和可靠性大大提高。 码垛机 作为 运输机中重要的一种。 主要的种类 有悬挂 式码垛机、码垛机器人、桥式码垛机等。 (1)悬挂式码垛机 是自动地 将货物运送到 一开始 预定 的 位置 ,然后再进行人工操作，将货物包装好 。在货物被运送到工作中 ，虽然 输送带和码垛机 可以自动 堆码 ，但是必须要有人工进行操作。 但其突破了沿用多年的半自动码垛机须有 3 条输运带的传统 ,得到了非常好的结果。该机仅设有两条输运带 ， 悬挂式码垛机与传统的码垛机有着许多的不同 ,构造简单明了、成本低、 资源消耗小 、维修费用低等优点 ,特别适合应用于跨度小的仓库。 (2)码垛机器人是为了减少人工工作量并且提高码垛工作效率而研制的 ， 专用的 码垛机器人 和码垛机配合工作 ,从而把货物进行自动化的堆码。开始设计的码垛机器人只有搬运、旋转、移动和提升货物的功能 ， 因此这种固定式机器人构造非常简单。目前许多国家的搬运机器人技术已经日臻完善 ， 有许多的技术和方法可以向他们学习。 机器人码垛机是用机器搬运替代人工搬运 ， 设备由先进的计算机进行控制。机器人码垛机只需要在设定的位置抓起和摆放就行了 ， 计算机里的程序控制着两点之间的轨道 ， 两点之间做往复的来回运动 ， 可以准确定位。机器人码垛机不但可以立刻把 6 公司的生产效率和产量提高上来 ， 同时能够把人工搬运所带来的误差降到最低 ， 机器人码 垛机可以随时随地长时间的作业 ,， 率也非常的高 ， 可以 降低 工人的 劳动强度，从而节省加工成本 ， 达到低成本高产出的目的。机器人码垛机广泛应用于 诸多领域。 （ 3） 桥式半自动码垛机是现代化企业成品仓库的主要作业机械 ， 广泛应用于大米、小麦、玉米、饲料、食盐、肥料、钢材等行业成品库堆包码垛之用 ， 桥式码垛机优点非常明显 ， 比如操作简单、运行平稳、效率极高、能够降低加工生产成本 ，桥式码垛机又可分为天轨式桥式码垛机和地轨式桥式码垛机。 天轨式桥式码垛机 主要是 依靠大车及主皮带机上的拦包机 来回运动， 横输送桥 横向移动，并且 固定拦包 机的随行走小车 跟 横输送桥 一样，输送桥把货物送到指定的地点，这是由于 斜输送桥的角度变化。 地轨式桥式码垛机是由捡拾小车、上下斜输送桥、斜桥支架、行走体、立柱、横输送桥、拦包机转弯机、横输送桥提升动力总成、操作平台及电器系统等组成。其工作原理是货物由捡拾小车 ， 经上下斜输送桥 ， 再由拦包机转弯机输送到横输送桥上 ,最后由拦包小车使其到达预定位置。半自动地轨式码垛机需由人工最后将货物码好。该垛机适应 10度码垛 25袋装物品。 纵观世界各国码垛机的发展的现状 ,对今后的动向 ,可归纳如下 : (1)注重 三 化 标准 ， 使我国的码垛机慢慢达到国际标准。 三化 主要是指码垛机的标准化、系列化和通用化。对大部分国家而言 ， 产品的 三化 工作必须格外注重 ，而且必须采用国际标准 (有部分国家为了促进商品的国际间交流 ， 更是直接采用国际标准而废除了本国标准。 （ 2）如果 机械产品 要想 不断进步、 完善，就必须要 完成机电一体化 。在当代，机电一体化 标志着 产品 的 进步 与完善 。把计算机技术应用在码垛机上 ， 不仅可以提高机械性能 ， 保证安全性 ,而且可以实现无人自动操作的目标。 (3)在人机工程学上的应用， 码垛机一般 工作的环境比较差，为了保证 工作人员充沛体力 和 工作的效率，降低工人的工作强度。 从人机工程学的角度出发可以设计 部分装置用来减少 振动 和降低噪音， 以 减少 加工成本 并且进行 最合理的投资 。 7 第二章 桥式码垛机升降与旋转机构总体结构设计 式码垛机升降与回转机构传动方式的选择 桥式码垛机的升降与回转机构是使载货台垂直运动的机构 ,主要的零件有电动机、减速器、联轴器、卷筒、动滑轮、钢丝绳等，电动机提供动力，通过联轴器连接减速器带动钢丝绳 从而使载货台升降 ， 钢丝绳的优点是自重量轻 ， 使用安全 ,工作噪音小 ，易于维修和保养 。 在码垛机的工作环境下，为了使升降机构充分发挥出其优点，电动机选用的是带制动器的电动机。这种电动机在工作时，转子在磁拉力的作用下会产生一部分的轴向位移，同时打开尾部的制动器。只要一断电，磁拉力也马上消失，这时制动器又重新上闸，使电动机立刻停止运行。升降机构的位置位于码垛机的下部。 减速器可以选用 减速器 ， 它是一类特别适合起重机的低硬度齿面的减速器 ,制造过程相对简单 ,供货充足。卷筒为与减速器配合的自制卷筒 ， 通过齿轮连接盘与减速器的低速轴齿轮轴端相连。这种卷筒的特征是卷筒轴不受转矩作用 ， 只受到弯矩作用 ,封 闭式传动 ， 不容易受到外界环境的影响。 式码垛机升降机构的设计与计算 起重量 M=300 升降速度 v=s， 接电持续率 5%， 升降高度 H=8m 定机构的工作级别 码垛机工作级别根据码垛机使用条件的两个重要数据 载荷状态和 利用等 级 来划分 ， 是码垛机设计的依据 ， 现在根据码垛机实际运行情况选定三个参数如 下：利用 等级 载荷情况 工作级别 计算钢丝绳的最大静拉力并选择钢丝绳的种类 该机构采用单联滑轮组，此时 ： m=n 8 m 滑轮组倍率 n 悬挂物品挠性件分支数 升降机构以省力钢丝绳滑轮组作为执行构件，选取悬挂物品挠性件分支数 n 为 2，滑轮组倍率 m 为 2。 钢丝绳承受的最大静拉力为： 300 211502N Q 升降载荷（ N） , Q= g=ss) M 升降重量（） 滑轮组分支数 q 滑轮组倍率 a 滑轮组钢丝绳卷入卷筒的根数 机构总效率，取为 个机构中 q=2， a=1 根据承受的最大静拉力选择 67 型的钢丝绳，钢丝绳的强度极限 t=1570 取选择系数 C=丝绳直径 取钢丝绳直径 d=6丝绳的最小破断拉力 F=维芯钢丝绳） 钢丝绳的安全系数为 n=1000F000502= 确定最小的卷挠直径 取弯曲频率系数 ，卷筒的工作级别系数 6，滑轮的工作级别 系数 8，卷筒的最小直径： i n a S 9 滑轮的 最小直径： 86118m i n 以绳槽底测量的卷筒 直径： 40以钢丝绳圈中心测量的卷筒直径为 146筒为标准槽形的卷筒，槽距 t=7总长为 取 L=300满足设计要求 卷筒槽形的槽底半径 R=筒的壁厚为： 取 ，卷筒强度计算： 其中 502N， A ， P=7料为铸造碳钢 P 1 3 5 M P 满足设计要求 选择电动机并验算制动力矩 选择的是绕线式交流感应电动机 电动机的静功率为： 1000 m=300000= 额定起升速度（ m/s） 机构效率，开始时近似定为 m 机构电动机个数 选用 4 型电动机，功率为 定力矩为 步转速 为 1430r/ M=绕线电动机， H=此 877) （）（ D a 0 2 . 2 K 0 0 0m 满足设计要求，取制动安全系数为 k=率取为 0=1，于是可得： Tb=0002足设计要求，其中 最小制动转矩 卷筒半径 R， R=1462=73 计算机构的传动比并选择适当的 减速器 传动系统的总速比为电动机额定转速与卷筒转速之比 卷筒转速根据升降速度 v 计算： 100060 0100046=动总速比为 i=1430用 准减速器的第 速比， i=定功率为 定转速为 1500r/250 型减速器，质量为 100 联轴器的选择 此联轴器为减速器高速轴使用的联轴器，而减速器低速轴通过卷 筒上的齿轮连接盘直接与卷筒连接。 联轴器采用调节性能较好的梅花形弹性联轴器 选用 动惯量为 ， 能长期传递的最大转矩为 200足设计要求。 11 第三章 卷筒的设计与计算 筒部件的设计与计算 卷筒的名义直径为 D=140旋的节距为 t=7筒长度 L=200厚 钢丝绳的最大静拉力为 502N 筒心轴的计算 选用的轴为 45 号钢，并且要经过调质处理 通过受力分析和做草图同时得到卷筒心轴的支点位置和卷筒心轴的 受力 简图及力矩图，如下图 33示 图 312 3. 左右两个支座的支反力 1502（ 316 150216=1602N 1502(316 150216=1402N 轴右轮毂支承处的最大弯矩 为 M = 402左轮毂支承处的最大弯矩 为 由上面两式可得，应选用右轮毂支承处的最大弯矩 2. 疲劳强度的计算 对于疲劳强度的计算应采用等效弯矩，选定等效系数为 13 等效弯矩为： 7 1 06 5 1 9 弯曲应力为： 1 7 10 d 轴的载荷变化为对称循环 选用轴的材料为 45 号钢 843.0 许用弯曲应力为： 其中 n 为安全系数，取 n=1.6 k 为应力集中系数， 其中 与零件几何形状有关的应力集中系数，取 其中 与零件表面加工光洁度有关的应力集中系数 取 因此 1- M 1- ，所以满足强度要求 3. 静强度计算 卷筒轴属于升降机构低速轴零件，其动力系数取为 2 3 06 5 1 9 a x 3m a xm a x 许用应力为： s M 故卷筒轴的强度满足设计要求 择轴承 由于卷筒轴上的左轴承的内、外圈以同样转速转动，故无相对运动， 可按照额定静载荷来选择。右轴承的外座圈固定，内座圈与轴一同 14 旋转，内座圈与轴一同旋转，应按照额定动负荷来选择 1. 左端轴承 轴承的额定静负荷， 000 ，其中0 00n=用调心球轴承，型号为 1205，轴 承的额定静负荷 ， 左轴承的当量静负荷： 76 21 60 值为 取000 3 21 7 6 N，安全，满足设计要求 2. 右端轴承 右端轴承也选择 1205，其额定动载荷 12000c 右轴承的径向负荷： 5 4 21 4 0 轴向负荷 0aL ，查机械设计手册 1205 的轴承e= 0于 x=1， y=当量动载荷 5 4 4 21 轴承的寿命： 36 )(6010n 为轴承内外圈的相对转速，单位是 r/c 为轴承的额定动载荷，单位是 N 故3 63 6 h L）（故动负荷 2 61 5 4 N）（ 15 安全强度满足设计要求 3. 绳端固定装置设计与计算 由钢丝绳的直径大小为 6择压板固定装置并将压板的绳槽 改用 040 的梯形槽，双头螺柱的直径为 已知卷筒长度计算中 采用的附加圈数为 20 Z，绳索与卷筒绳槽间的摩擦系数为 。 则作用在绳端固定处力的大小为： 33a x 压板螺柱受到的拉力大小为： 1 91 9 3 3ff 其中 1f 表示的是压板梯形槽与钢丝绳的换算摩擦系数 并且当 040 时， c o ss
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