通道穿梭车设计（有全套图纸） .pdf

本科毕业设计 论文 通过答辩 目目录录 摘要 1 a abstractbstract 2 第一章绪论 3 1 1 我国物流机械发展的概况 3 1 2 常用物流机械简介 4 1 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 7 1 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 10 2 1 通道传梭车电机的选择 10 2 2 链轮的选择 10 2 2 1 确定传动方案 10 2 2 2 选择链轮 12 2 3 轴输入功率 转速 转矩 最小直径计算 14 2 4 轴承选择 15 2 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 结论 20 参考文献 21 致谢 22 本科毕业设计 论文 通过答辩 1 摘摘要要 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 关键词 物流机械通道传梭车 本科毕业设计 论文 通过答辩 2 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 ofrequirements key word logistics machinerychannel the shuttle car 第一章第一章绪论绪论 本科毕业设计 论文 通过答辩 3 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 4 1 2 常用物流机械简介 物流设备的界定及类型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 本科毕业设计 论文 通过答辩 5 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 二 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 6 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12 24m min 穿梭车走行速度为 120 250m min 定位精度 3mm 最大载重量 1200kg 本科毕业设计 论文 通过答辩 7 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 三 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 500kg 1500kg 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 8 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 filo 2 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 filo 2 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 9 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 第二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 pd 10kw 根据电机规格 可选用 11kw 或者 15kw 的电机 本科毕业设计 论文 通过答辩 10 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 rdp ndsm in rdtnjrnprntrfi yp160m2 4 1134503 383303 3101 18 yp160l 41533354 511222 34 57 441 13 4 2 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 nmin p 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 d ddsmin p np 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 1500 955011 n 9550p d d 70n m 2 1 3 2 电机最小转矩 tdmin n m tdmin dmax d n 9550p 23 2n m 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 11 rdt dmin d n n 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 d max n n 3 2 1 6 2 主轴参数计算 1 主轴计算转速 nj nj 3 0 min max min n n n 2 1 7 3 0 30 3000 30 120r min 2 主轴恒功率变速范围 rnp rnp j max n n 120 3000 25 2 1 8 3 分级变速机构的变速范围 rf rf dp np r r 3 25 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 i i d j n n 1500 120 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 1500 450 pd 0 27 pd 2 1 11 即为额定功率 pd的 27 本科毕业设计 论文 通过答辩 12 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 链传动 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 12 10 16 15 09dmm hmm 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 18015 875 192 24 sin380 082579345 pmm mm 2 2 1 齿顶圆直径 180180 0 54cot15 875 0 54cot201 38 a dpmm z 2 2 2 齿根圆直径 1 192 2410 16182 08 f dddmmmmmm 2 2 3 0 830 42tp 2 2 4 故取 t 10 3mm 9 50 0121 09 6 k d hdmm 2 2 5 本科毕业设计 论文 通过答辩 13 l 70mm 故链轮尺寸见下表 2 1 节距p15 875 滚子直径 1 d 10 16 齿数z38 量柱测量距202 4 量柱直径0 01 0 10 16 分度圆直径d192 24 齿顶圆直径 a d 201 齿根圆直径 f d 182 08 其他尺寸 t l k d 10 3 70 30 t h dk d1 l 图 2 3 链轮 计算链轮压轴力 p f 已知 z 38 p 1 375km 转速 n 200r min 计算链速 v 200 38 15 875 2 60 100060 1000 nzp vm s 2 2 6 本科毕业设计 论文 通过答辩 14 有效圆周力 1 375 10001000687 5 2 p fpnn v 2 2 7 链轮水平布置时的压轴力系数1 15 fp k 则压轴力1 15 687 5790 625 pfpe fkfnn 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 450 955011 n 9550p dmin d 233 4 n m tdmin 4500 955011 n 9550p dmax d 23 2 n m 轴 1 p 11 0 96 10 56kw 1 j n 1000r min max1 t itdmax 0 149 4n m tmin1 itdmin 0 14 85 n m dmin1 914 j n p 29 1mm 其中 为每米长度上允许的扭转角 单位 为 m 取 dmin1 30mm 轴 2 p 10 56 0 99 0 98 10 25kw 2j n 333r min max2 t i1 max1 t 1 2 144 95n m dmin2 914 j n p 38 1mm 2 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 15 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 8kn 1 当齿轮工作时 其受力为 圆周力 ft n1674 d 2t 3 1 径向力 fr nf609tan t 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 h162 1644064 f 60n 10 t 6 p c 570 年 2 当齿轮工作时 其受力为 圆周力 ft n1116 d 2t 4 1 径向力 fr nf406tan t 查表的载荷系数 fp 1 2 当量动载荷 p fpfr 487 2n lh h613 5246737 f 60n 10 t 6 p c 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 16 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 n1674 d 2t 4 1 径向力 fr nf609tan t 水平面上 mh mhmax 300 39n m fhn1 790 5n fhn2 883 5n ft 1674n 铅垂面上 本科毕业设计 论文 通过答辩 17 fvn1 287 6nfvn2 321 4n fr 609n mv mvmax 103 5n m m 7 317 5 10339 300 22 n m t 140 63 n m 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 1d 3 34300mm3 轴的计算应力 58 9 22 1 ca w tm 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 n1116 d 2t 4 1 径向力 fr nf406tan t 水平面上 本科毕业设计 论文 通过答辩 18 mh mhmax 77 6n m fhn1 120 9n fhn2 995 1n ft 1116n 铅垂面上 fvn1 43 98nfvn2 362n fr 406n mv mvmax 28 2n m m 57 822 286 77 22 n m t 140 63 n m 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 1d 3 27462 5mm3 本科毕业设计 论文 通过答辩 19 轴的计算应力 3 4 22 1 ca w tm 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 63n m 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 58 5 kld 102t 3 mpa p 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 20 结结 论论 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