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通道传梭车设计作 者 姓 名 杜英杰 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师姓名 范 维 华 专业技术职务 高级实验师 目 录 摘 要 1abstract2第一章 绪论31.1我国物流机械发展的概况3 1.2常用物流机械简介41.2.1 物流仓储中的传梭车运输5（一）单轨环形传梭车5（二）往复直行传梭车6（三）驶入式货架传梭车71.2.2驶入式货架传梭车（通道传梭车）简要理解9第二章 通道传梭车的设计102.1通道传梭车电机的选择102.2链轮的选择102.2.1确定传动方案102.2.2选择链轮122.3轴输入功率 转速 转矩 最小直径计算142.4轴承选择152.5轴承寿命的计算15 2.6轴的校核16 2.7键的设计及校核19结论20参考文献21致谢22山东轻工业学院2012届本科生毕业设计（论文）25摘 要 随着物流行业的发展，物流的仓储问题也成为了一项课题被很多人所研究，在仓储环节，又以运输作为主要的研究课题，而通道传梭车作为一项新兴的产物，因其节约空间，效率高而得以广泛应用。本课题结合了现代物流仓储的实际问题，结合通道传梭车设计中涉及的各种理论问题进行探索研究，在运动方面和传动方面都进行了设计计算，达到了设计的要求，并有些许创新，使得运动过程更加稳定，性能更加良好。本课题在设计的过程当中，深入生产实际，进行调查研究，吸取国内外先进技术，制定出合理的设计方案，通过深入论证，进行具体设计，确保满足使用要求关键词：物流机械 通道传梭车abstract along with the development of the logistics industry, the logistics warehousing and storage problem has become a topic studied by many people, in the storage aspects, and to transport as the main research subject, and channel the shuttle car as a new product, because its managing space, high efficiency and can be widely used. this subject is combined with modern logistics warehouse of the practical problems, combined with the shuttle car channel involved in the design of various problems of theory study to explore on sports and transmission are calculation in design and meet the design requirements, and there are some innovation to make the movement process more stable, and more good performance.this issue ,in the design process, deeps the actual production, conducts surveys and research, and learns advanced technology at home and abroad to develop a reasonable design, through in-depth feasibility studies, carry out specific design, to ensure that meet the application of requirements.key word :logistics machinery channel the shuttle car第一章 绪论1.1我国物流机械的发展概况 自20世纪70年代末以来，我国物流设备有了较快的发展，各种物流运输设备数量迅速增长，技术性能日趋现代化，集装箱运输得到了快速发展等。随着计算机网络技术在物流活动中的应用，先进的物流设备系统不断涌现，我国已具备开发研制大型装卸设备和自动化物流系统的能力。总体而言，我国物流设备的发展现状体现在以下几个方面。 物流设备总体数量迅速增加。近年来，我国物流产业发展很快，受到各级政府的极大重视，在这种背景下，物流设备的总体数量迅速增加，如运输设备、仓储设备、配送设备、包装设备、搬运装卸设备(如叉车、起重机等)、物流信息设备等。 物流设备的自动化水平和信息化程度得到了一定的提高。以往我们的物流设备基本上是以手工或半机械化为主，工作效率较低。但是，近年来，物流设备在其自动化水平和信息化程度上有了定的提高，工作效率得到了较大的提高。 基本形成了物流设备生产、销售和消费系统。以前，经常发生有 物流设备物流设备需求，但很难找到相应生产企业，或有物流设备生产却因销售系统不完善、需求不足，导致物流设备生产无法持续完成等。目前，物流设备的生产、销售、消费的系统已经基本形成，国内拥有一批物流设备的专业生产厂家、物流设备销售的专业公司和一批物流设备的消费群体，使得物流设备能够在生产、销售、消费的系统中逐步得到改进和发展。 物流设备在物流的各个环节都得到了一定的应用。目前，无论是在生产企业的生产、仓储，流通过程的运输、配送，物流中心的包装加工、搬运装卸，物流设备都得到了一定的应用。 专业化的新型物流设备和新技术物流设备不断涌现。随着物流各环节分工的不断细化，随着满足顾客需要为宗旨的物流服务需求增加，新型的物流设备和新技术物流设备不断涌现。这些设备多是专门为某一物流环节的物流作业，某一专门商品、某一专门顾客提供的设备，其专业化程度很高。 1.2常用物流机械简介 物流设备的界定及类型物流设备是完成物流各项活动的工具与手段，是组织物流活动的物质技术基础。离开一定的物质技术条件，任何物流活动都将无法进行.运输、仓储保管、装卸搬运、流 物流设备通加工、包装、信息处理等都需要相应的物流设备。所谓物流设备是指进行各项物流活动所必需的成套建筑和器物，组织实物流通所涉及的各种机械设备、运输工具、仓储设施、站场、电子计算机、通讯设备等。物流设备的功能和类型是根据物流各项活动逐步形成的，按照不同的标准可以进行如下分类： 按照设备所特有的功能可以分为运输设备、仓储保管设备、装卸搬运设备、流通加工设备、包装设备、信息处理设备等。 按照设备在物流活动中的相当位置，可分为固定设备和活动设备。固定设备如铁路、公路；桥隧、车站、港口、仓库等建筑物i活动设备如火车、汽车、轮船、移动式装卸搬运设备等。 按照设备在物流活动中的服务范围，可分为企业(生产)物流设备和社会(供销)物流设备。企业物流设备是企业固定资产的部分，属于企业的自有设备，如企业的运输车辆、铁路专用线、装卸搬运机械、包装机械、仓储建筑等：社会物流设备是为社会物流服务的，属于公用设备，如运输线路、桥隧、车站、港口等。 1.2.1 物流仓储中的传梭车运输、单轨环形传梭车 有轨穿梭车是快速、灵活且便于安装的物料输送系统。 rgv可用于搬运仓库中各种尺寸的负载。 rgv也可用作分拣工具，处理仓库外运送至装运处的货物。rgv具有分拣和收集特性，可用于立体自动仓库巷道输送机站。它可以根据订单行进行拣选，以及根据一个位置的目的地进行分拣。rgv能够一次执行多个任务。rgv能够在轨道系统上灵活的移动，比输送机的吞吐量更大。rgv轨道具有环形和直线形，适用于多种应用。新松公司的rgv优势： 为了符合复杂系统的用户，穿梭车设有高效率的控制plc； 便用于改进和数量扩充； 较低的维修需求； 穿梭车设计安全性； 自动及手动两种工作方式；（2） 往复直行传梭车 往复直行传梭车往复直行穿梭车是一种用于自动化物流系统中的智能型轨道导引搬运设备。在电控系统控制下，通过编码器、激光测距等认址方式精确定位于各个输入、输出工位，接受物料后进行往复穿梭运输，主要应用于自动化物流系统中单元物料高速、高效的平面自动输送，具有高度的自动化和灵活性。1.结构组成往复直行穿梭车主要由车体系统、输送装置、认址装置、导轨系统、报警装置、电气装置等组成。（1）车体系统车体系统主要由车架体、行走驱动装置、装饰罩组成。车架体是承载其他部件的主体，主要由型钢焊接而成。行走驱动装置主要由传动轴、驱动轮及电机等组成。行走驱动装置的走行轮采用高科技聚氨酯材料，既提高了轮子耐磨性，又大大减少了轮子与走行轮间的摩擦力，这样可以延长轮子的使用寿命。此外，车体可根据总体工艺流量需要设计成双车体，以适应双工位的需求，可提高总体输送能力。（2）输送装置输送装置是物料输送部分，安装于车体上，框架采用钢结构。根据物料的形式，可选择辊道输送、链式输送、皮带输送等输送形式，同时可根据总体工艺流量需要设计成双输送装置，以适应双工位输送的需求，可大大提高总体输送能力。（3）认址装置认址装置是穿梭车出入库站台的定位信号装置。认址装置有链条式、同步带式、摩擦轮式编码认址，以及激光认址、条码认址等多种方式，根据不同的电控模式进行选择。认址装置的精确性和可靠性直接影响穿梭车的定位精度及运行的平稳性，因此要根据设备的运行能力要求及投资成本选择不同的认址方式。（4）导轨系统导轨系统由导轨部分和停止器组成，是承载穿梭车的基础和行走的导向。导轨有外购轻型钢轨、专用铝型材导轨两种形式。两种轨道都配置停止器，包括缓冲器和支架等，安装在轨道两端，防止穿梭车在意外情况下冲出轨道。轨道类型根据设备的运行能力要求及投资成本进行选择。（5）电气装置电气装置由plc、变频驱动器、光电开关、编码器、条码识别器等组成。不同的走行速度配置不同的电控模式，目前较为通用的行走速度为180m/min的往复式穿梭车其电控模式采用的是速度及位移双闭环控制。供电模式主要有柔性拖缆供电、滑触线供电、无接触供电三种模式。2.技术参数物料输送速度：车载输送机输送速度为1224m/min，穿梭车走行速度为120250m/min；定位精度：3mm；最大载重量：1200kg。3.应用特点进行物流系统总体方案设计时，要从整个系统的能力指标、功能要求、总体布局出发。在选型时，首先要提供系统要求处理的流量、路线布局图，经能力仿真和计算后，才能确定采用的模式。比如，根据能力不同，在相同的速度、控制模式下可选单工位往复式直行穿梭车、双工位往复式直行穿梭车、一轨双车双工位往复式穿梭车；此外，物料大小、形状也比较重要，决定了移载、输送的形式。1（3） 驶入式货架穿梭车驶入式货架穿梭车，该款产品性能先进，技术可靠，可以极大地提高用户的物流运行效率。穿梭车托盘存储系统由穿梭车货架、电池驱动的穿梭车、叉车三部分构成。穿梭车在托盘下面的轨道上，它可以顶着托盘运行，把托盘上的货物存入货位或从货位取出。产品性能如下：实现托盘货物最高密集度存放,显著减少库房建设费用货物先进先出,先进后出可自由选择实现驶入式货架无需驶入,进出货效率高抗地震安全性能大大高于驶入式货架技术说明:额定载荷:500kg1500kg行走速度:max.50m/min控制方式:手持,车载无线遥控冷库温度:-25适用场合1.托盘2.每个巷道存放同一种物品3.货架高度受叉车操作高度限制4.两端或一端进出货（先进先出或先进后出）5.滚动式货架、挤压式货架、驶入式货架的有力竞争对手6.适合冷库穿梭车存储系统的几大特点1,实现托盘货物最高密集度存放，显著减少库房建设费用2,货物先进先出，先进后出可自由选择*3, 遥控操作、无需驶入，进出货效率高4,抗地震安全性能大大高于驶入式货架5.与驶入式货架、压入式货架、重力式货架比，综合成本更低三大特点一、功能强1.支持先进先出fifo、先进后出filo2.实时双向遥控器，可读取多种穿梭车状态如电池电压、电机温度、电池电量、保险丝状态、报警内容等3.托盘间距可设定、托盘深度可变、托盘统计、理货、高层轨道易进入、一个遥控器可以控制多台穿梭车等4.快速：行驶速度最高66米/min，负载速度最高33米/min。综合速度高5.一台遥控器可分别控制4台穿梭车6.载重1500kg二、锂电池组1.支持先进先出fifo、先进后出filo2.实时双向遥控器，可读取多种穿梭车状态如电池电压、电机温度、电池电量、保险丝状态、报警内容等3.托盘间距可设定、托盘深度可变、托盘统计、理货、高层轨道易进入、一个遥控器可以控制多台穿梭车等4.快速：行驶速度最高66米/min，负载速度最高33米/min。综合速度高5.一台遥控器可分别控制4台穿梭车6.载重1500kg三、安全1.防异物碰撞设计2.多车操作防碰撞设计3.激光定位防护系统，轨道上无需防撞标志4.减少恶性工作故障的设计：电池缺电报警电池不够运行一次时，停在入口端等候处理环境温度不合适时不充电。1.2.2 驶入式货架穿梭车（通道穿梭车）课题的简要理解 作为设计的课题，设计的关键就是在于要将小车车体的高度尽量低，以减小对仓储空间的占用，以达对空间的节约和有效利用，从而达到资源优化和第2章 通道传梭车的设计 通道传梭车原理简介通道传梭车在设计时要考虑其工作的环境，工作时对运行通道的要求，小车在初始位置时，提升装置处于高位，将货物放置于传梭车托盘上，传梭车行走电机开始运转，传梭车开始沿通道进入货架内部，当将要到达指定位置时，传感装置感应到小车到达，行走电机开始减速，小车速度变慢，到达指定位置后，传梭车停止运动，这时提升电机开始运转，车盖下降，货物落在货架上，传梭车的行走电机开始运动，小车后退，到达初始位置时停止，等待下一次货物的搬运。2.1 通道传梭车电机选择主轴变速范围rn=100，nmax=3000r/min，nmin=30r/min；主传动机械总效率系数=0.85，最大切削功率为10kw，最小切削功率为3kw。初选功率应为pd10kw,根据电机规格，可选用11kw或者15kw的电机。表格3-2电机选择两种方案对比：交 流 主 轴 电 机主 轴 与 变 速 机 构型 号pd（kw）rdpndsminrdtnjrnprntrfiyp160m2-41134503.383303.3101/18yp160l-41533354.511222.34.57.441/13.42、电机最小输出功率1）、计算主轴达到最低转速时的最小功率为电机应输出功率pdsmin=3/0.85=3.53kw (2-1-1) 2）、计算电机实际的最低转速ndsmin（r/min）由式ndsmin= (2-1-2)得：11kw的电机：ndsmin=450r/min （nd=1500r/min）15kw的电机：ndsmin=333r/min （nd=1500r/min）式中：nd-电机的基本转速r/min；pd-电机额定功率kw。由此，选用功率为11kw、型号为yp160m2-4的交流变频调速电机。主传动系统分段无级变速传动方案的确定与分析1、电机额定转矩的计算1）、电机额定转矩tdd（n/m）为tdd=70n.m (2-1-3)2）、电机最小转矩tdmin（nm）tdmin= =23.2nm (2-1-4)其中电机最大转速ndmax=4500r/min 3）、电机实用恒转矩区变速范围 rdt= =3.3 (2-1-5)4）、主轴恒转矩区变速范围rnt=rdt=3.3 (3-7)5）、电机恒功率区变速范围rdp= =3 (2-1-6)2、主轴参数计算1）、主轴计算转速nj nj= (2-1-7)=120r/min 2）、主轴恒功率变速范围rnp rnp= =25 (2-1-8)3）、分级变速机构的变速范围rfrf= =8.3 (2-1-9)其中：rnp-主轴恒功率区变速范围 rdp-电机恒功率区变速范围4）、主传动系统总降速比ii= =1/12.5 (2-1-10) 当主轴转速降到1000 r/min时，变速箱变速，经（1/1）*（1/3）传动主轴。这时电动机转速自动地回到最高转速。当电动机又从4500 r/min降到1500 轴的最低转速，这时电动机的最大输出功率为： p2=pd=0.27 pd (2-1-11)即为额定功率pd的27% 。2.2选择链轮首先满足机器的功能要求，如所传递的功率大小、转速和运动形式，此外还应满足工作可靠、传动效率高、结构简单、尺寸紧凑、工艺性好、使用维护方便。 图2-2 传动方案简图根据工作机的工作情况和运动、动力参数，合理选择链轮。由于链轮在应用过程中无剧烈振动及冲击，故材料选用zg45，热处理方式为淬火和回火，齿面硬度hrc=40-50。选择链号10a,节距p=15.875mm，滚子直径。选择链轮的齿数z=38根据以上数据计算链轮的各尺寸如下：分度圆直径d= (2-2-1)齿顶圆直径 (2-2-2) 齿根圆直径 (2-2-3) (2-2-4) 故取t=10.3mm (2-2-5) l=70mm 故链轮尺寸见下表2-1节距p15.875滚子直径10.16齿数z38量柱测量距202.4量柱直径分度圆直径d192.24齿顶圆直径201齿根圆直径182.08其他尺寸l10.37030 图2-3 链轮计算链轮压轴力 已知z=38,p=1.375km,转速n=200r/min 计算链速v: (2-2-6) 有效圆周力 (2-2-7) 链轮水平布置时的压轴力系数 则压轴力 (2-2-8) 2.3 各轴输入功率、转速、转矩、最小直径的计算 pd=11kw ndman=4500r/min ndmin=450r/min tdmax=233.4 nm tdmin=23.2 nm轴： =110.96=10.56kw =1000r/min =itdmax0 =149.4nmtmin1 = itdmin0=14.85 nmdmin191=29.1mm，其中为每米长度上允许的扭转角，单位为/m。 取dmin1=30mm轴： =10.560.990.98=10.25kw=333r/min =i112=144.95nm dmin291=38.1mm2.4 轴承的选择由于变速箱各传动轴主要承受径向载荷，轴向载荷较小，且深沟球轴承在高速时可承受较大的轴向载荷，因此可选用深沟球轴承。根据轴上与滚动轴承配合的直径，选取下列滚动轴承：轴上的滚动轴承选用6206；轴上的滚动轴承选用6212；2.5 轴承的寿命计算现选择轴上的滚动轴承6212进行寿命计算：滚动轴承6212的具体参数如下：基本额定动载荷cr=47.8kn基本额定动载荷c0r=37.8kn1、当齿轮工作时，其受力为： 圆周力ft= 径向力fr=查表的载荷系数fp=1.2 当量动载荷p=fpfr=730.8n对于球轴承，=3 lh=570年2、当齿轮工作时，其受力为： 圆周力ft= 径向力fr=查表的载荷系数fp=1.2 当量动载荷p=fpfr=487.2nlh=1800年因此，滚动轴承选取深沟球轴承6212合格。用上述方法验算其余轴承，经验算，寿命满足使用要求，合格。2.6 轴的校核现选取轴ii，对其进行强度与刚度校核轴上各个截面均只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合引起的应力集中均削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以除与齿轮配合的轴段外均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，与齿轮配合的轴段因过盈配合引起的应力集中最严重。1、当齿轮作用时轴iii受力分析如下： 齿轮受力为 圆周力ft= 径向力fr=水平面上：mhmhmax=300.39nmfhn1=790.5nfhn2=883.5nft=1674n 铅垂面上：fvn1=287.6nfvn2=321.4nfr=609nmvmvmax=103.5nmm=nmt=140.63 nm按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，w=0.1d3=34300mm3轴的计算应力mpa前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表得-1=60mpa。因此ca-1，故安全。2、齿轮作用时对其受力分析 圆周力ft= 径向力fr= 水平面上：mhmhmax=77.6nmfhn1=120.9nfhn2=995.1nft=1116n铅垂面上：fvn1=43.98nfvn2=362nfr=406nmvmvmax=28.2nmm=nmt=140.63 nm按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，w=0.1d3=27462.5mm3轴的计算应力mpa前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表得-1=60mpa。因此ca-1，故安全。综上，轴安全，设计合格。按照上述方法对轴进行校核，经过验算校核，轴、轴均安全，设计合格。2.7 键的校核 在本设计中，平键连接只用于传递转矩，对于采用常见的材料组合和按标准选取尺寸的普通平键连接，其主要失效形式是工作面被压溃。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。因此通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。现选择齿轮3与轴的键连接进行强度校核。传递的转矩t=140.63nm键的高度h=12mm键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=6mm键的工作长度l=l-b=120mm轴的直径d=70mm键、轴、轮毂中最弱材料的许用挤压应力p=100mpa则p=mpap=100mpa故安全，键强度合格。用上述方法验算其他键强度，经验算校核，各键强度均合格 结 论本课题设计的是物流机械中的通道传梭车。传梭车主要是由车体，车顶，电动机，行走传动装置，提升传动装置，控制装置组成。本课题的主要工作内容如下：（1）. 根据设计要求和当前我国物流机械以及在物流仓储运输环节中的应用来确定设计原理和总体方案，搜集材料完善方案。（2）.初步选定各部分结构和装配草图，校核重要部件。（3）.绘制装配图，并随时改进在装配中的不合理结构，使设计进一步完善。（4）.绘制零件图，完成设计说明书。 最终设计