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托盘自动叠盘机设计

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升降梁.dwg

升降梁.exb

气缸架.dwg

气缸架.exb

法兰.dwg

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装配.dwg

装配.exb

零件-托叉.dwg

零件-托叉.exb

零件-气缸托架.dwg

零件-气缸托架.exb

零件—机架.dwg

零件—机架.exb

顶升气缸安装梁.dwg

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关键词：: 托盘自动叠盘机设计

资源描述：

目录2

摘要4

第一章引言5

第二章设计任务概况6

2.1题目名称6

2.2设计要求6

2.3叠盘机现状6

2.4设计构思9

2.5设计参数10

第三章总体设计方案10

3.1垂直升降机构的设计10

3.1．1垂直升降机构动力的优化选择10

3.1．2垂直升降机构动力气缸的选择11

3.1．3垂直升降机构动力气缸的安装选择12

3.1．4垂直升降机构导向轴的选择13

3.1．5垂直升降机构直线套筒选择14

3.2托叉机构的设计14

3.2．1托叉机构动力的优化选择14

3.2．2托叉机构的具体设计15

3.2．3托叉机构中直线导轨的选择16

3.3水平输送机构的设计17

3.3．1辊子输送机构的设计17

3.3．2阻挡机构的选择19

3.4机器框架的整体设计19

3.5其他零件的设计20

3.5．1升降梁的设计20

3.5．2阻挡气缸架的设计20

3.5．3气缸托架的设计21

3.5．4托叉的设计21

3.5．5气缸法兰的设计22

3.6叠盘机整体设计22

第四章零部件的计算与校核22

4.1．垂直升降机构的计算与校核22

4.1．1顶升的计算与校核22

4.1．2直线滚珠套筒的计算与校核24

4.1．3升降梁的计算与校核25

4.2托叉机构的计算与校核27

4.2．1伸缩气缸的计算与校核27

4.2．2直线导轨的计算与校核28

4.3水平输送机构的计算与校核29

4.3．1阻挡机构的计算与校核29

4.3．２电动辊子的计算与校核32

4.４机架的计算与校核33

4.５零件的计算与校核34

4.５．１气缸安装梁的计算与校核34

4.５．2其他零件的计算与校核36

第五章总结36

参考文献37

致谢37

摘要

物流机械设备不仅是现代化企业的主要作业工具之一，也是合理组织批量生产和机械化流水作业的基础。对第三方物流企业来说，物流设备还是组织物流活动的物质技术基础，它体现着一个企业物流能力的大小。物流设备是物流系统中的物质基础。伴随着物流的发展与进步，物流设备也不断的得到提升与发展。物流设备领域中许多新的设备不断涌现，例如托盘叠盘机、托盘拆盘机、四向托盘、高架叉车、自动分拣机、自动引导搬运车(AGV)、集装箱等等。它们的出现不但极大的减轻了人们的劳动强度和降低了物流成本，而且提高了物流运作效率和服务质量。因此，它们对物流的快速发展起着重要作用。

关键词：物流机械托盘叠盘机

ABSTRACT

Logistics equipment is not only the modernization enterprise's main operation tools, and also one of reasonable organization batch production and mechanization flow operation foundation. For the third party logistics enterprise that, logistics equipment or organization logistics activity material and technical basis, it reflects the a enterprise logistics capability of size. Logistics equipment is logistics system of material base. With the development and progress of logistics, logistics equipment also constantly get promoted and development. Logistics equipment in the field of many new equipment constantly emerging, such as tray fold plate machine, tray open offer machine, four to tray, elevated forklift, Automatic sorting machine, Automated guided transport vehicles(AGV), container and so on. These appeared not only greatly reduce the labor intensity of the people and reduces the logistics cost, but also improve the logistics operation efficiency and quality. Therefore, the rapid development of their logistics plays an important role.

Key words：Logistics equipment ；Tray Stacked ；disk drive

2.4设计构思

鉴于现有叠盘机的状况以及市场零部件现有供给情况。和设计任务极其要求构思如下：

托盘自动叠盘机是由升降机构，伸缩托叉机构和输送机构三大部分组成。

垂直输送机构升降机综合考虑成本，安装，寿命，采用两个顶升气压缸来实现。

伸缩托叉机构同样使用气缸带动安装在直线导轨的托板来实现。

水平输送机构采用电动辊子带动无动力辊子的方法。安装简便，占用空间小。

这样，当第一个空托盘输送到位时，光电检测装置检测到信号，传人到控制系统。首先，伸缩气缸动作，推动托叉运动，在导轨的引导下，托叉进入到托盘空隙内。位置传感器接收信号，同时发出信号给控制系统。控制系统命令顶升气缸开始工作。于是顶升气缸将第一个空托盘顶起。到达一定的高度，控制系统命令第二个空托盘进入预定位置。顶升气缸将第一个托盘放下，堆积在第二个托盘上。伸缩气缸将托叉拉回。顶升气缸继续下降，回到原位后，伸缩气缸再次动作，将托叉推进第二个托盘空隙内。控制系统控制顶升气缸顶起第二个托盘，这样两个托盘一起顶起。反复上述动作，托盘就堆积起来。堆积一定的数量，由检测重量的传感器发出命令，将叠好的托盘运走。

2.5设计参数

叠盘机叠盘数目 8

水平输送速度 10m/min

单个托盘重量 40KG

工作制 8小时

单个托盘重量 40KG

叠盘数目 8个

托盘尺寸 1250㎜×1000㎜

第三章总体设计方案

3.1垂直升降机构的设计

3.1．1垂直升降机构动力的优化选择

能实现垂直升降的机构和方法许多。例如链轮链条，齿轮齿条，带轮皮带，气缸，液压缸，偏心轮滚子等。考虑到食品，烟草等轻工类专用托盘对卫生的高要求，我们希望选用的机构对托盘的污染越少最好。显然，使用气缸最为清洁。并且气压传动具有以下优点：

1）以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回收的油箱和管道。

2）因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境。

3）与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题。

4）工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越。

5）成本低，过载能自动保护。

鉴于以上优点，选择气缸作为动力

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内容简介：: 学士学位论文自动托盘叠盘机的设计姓名陈衡阳学号 200901013064 学院机械与汽车工程学院专业机械设计制造及其自动化指导教师范维华 2011 年 6 月 5 日 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 2 目录目录 . 2 摘要 . 4 第一章引言 . 5 第二章设计任务概况 . 6 2.1 题目名称 . 6 2.2 设计要求 . 6 2.3 叠盘机现状 . 6 2.4 设计构思 . 9 2.5 设计参数 . 10 第三章总体设计方案 . 10 3.1 垂直升降机构的设计 . 10 3.1 1 垂直升降机构动力的优化选择 . 10 3.1 2 垂直升降机构动力气缸的选择 .11 3.1 3 垂直升降机构动力气缸的安装选择 . 12 3.1 4 垂直升降机构导向轴的选择 . 13 3.1 5 垂直升降机构直线套筒选择 . 14 3.2 托叉机构的设计 . 14 3.2 1 托叉机构动力的优化选择 . 14 3.2 2 托叉机构的具体设计 . 15 3.2 3 托叉机构中直线导轨的选择 . 16 3.3 水平输送机构的设计 . 17 3.3 1 辊子输送机构的设计 . 17 3.3 2 阻挡机构的选择 . 19 3.4 机器框架的整体设计 . 19 3.5 其他零件的设计 . 20 3.5 1 升降梁的设计 . 20 3.5 2 阻挡气缸架的设计 . 20 3.5 3 气缸托架的设计 . 21 3.5 4 托叉的设计 . 21 3.5 5 气缸法兰的设计 . 22 3.6 叠盘机整体设计 . 22 第四章零部件的计算与校核 . 22 4.1垂直升降机构的计算与校核 . 22 4.1 1 顶升的计算与校核 . 22 4.1 2 直线滚珠套筒的计算与校核 . 24 4.1 3 升降梁的计算与校核 . 25 4.2 托叉机构的计算与校核 . 27 4.2 1 伸缩气缸的计算与校核 . 27 4.2 2 直线导轨的计算与校核 . 28 4.3 水平输送机构的计算与校核 . 29 4.3 1 阻挡机构的计算与校核 . 29 4.3电动辊子的计算与校核 . 32 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 3 4.机架的计算与校核 . 33 4.零件的计算与校核 . 34 4.气缸安装梁的计算与校核 . 34 4. 2 其他零件的计算与校核 . 36 第五章总结 . 36 参考文献 . 37 致谢 . 37 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 4 摘要物流机械设备不仅是现代化企业的主要作业工具之一，也是合理组织批量生产和机械化流水作业的基础。对第三方物流企业来说，物流设备还是组织物流活动的物质技术基础，它体现着一个企业物流能力的大小。物流设备是物流系统中的物质基础。伴随着物流的发展与进步，物流设备也不断的得到提升与发展。物流设备领域中许多新的设备不断涌现，例如托盘叠盘机、托盘拆盘机、四向托盘、高架叉车、自动分拣机、自动引导搬运车 (AGV)、集装箱等等。它们的出现不但极大的减轻了人们的劳动强度和降低了物流成本，而且提高了物流运作效率和服务质量。因此，它们对物流的快速发展起着重要作用。关键词：物流机械托盘叠盘机 ABSTRACT Logistics equipment is not only the modernization enterprises main operation tools, and also one of reasonable organization batch production and mechanization flow operation foundation. For the third party logistics enterprise that, logistics equipment or organization logistics activity material and technical basis, it reflects the a enterprise logistics capability of size. Logistics equipment is logistics system of material base. With the development and progress of logistics, logistics equipment also constantly get promoted and development. Logistics equipment in the field of nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 5 many new equipment constantly emerging, such as tray fold plate machine, tray open offer machine, four to tray, elevated forklift, Automatic sorting machine, Automated guided transport vehicles(AGV), container and so on. These appeared not only greatly reduce the labor intensity of the people and reduces the logistics cost, but also improve the logistics operation efficiency and quality. Therefore, the rapid development of their logistics plays an important role. Key words： Logistics equipment ； Tray Stacked ； disk drive 第一章引言物流机械设备是现代化企业的主要作业工具之一，是合理组织批量生产和机械化流水作业的基础。对第三方物流企业来说，物流设备又是组织物流活动的物质技术基础，体现着企业的物流能力大小。物流设备是物流系统中的物质基础，伴随着物流的发展与进步，物流设备不断得到提升与发展。物流设备领域中许多新的设备不断涌现，如托盘叠盘机，托盘拆盘机，四向托盘、高架叉车、自动分拣机、自动引导搬运车 (AGV)、集装箱等，极大的减轻了人们的劳动强度，提高了物流运作效率和服务质量，降低了物流成本，在物流作业中起着重要作用，极大的促进了物流的快速发展。托盘自动叠盘机是现代仓储物流系统的重要设备之一，是空托盘回收存储的主要工作装置，其作用是将各个单一的托盘叠放起来，成为一个整理，便于储存及运输。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提高生产率、降低成本非常重要。而托盘自动叠盘机作为出库部分的重要机械装置，完善或改进叠盘机对于物流系统来说有百益而无一坏，这对于提高物流效率至关重要。特别是社会上建立托盘共享系统的呼吁越来越高，这极大的促进了托盘的标准化的推进，也进一步促进了托盘存储、运输的发展。这就为托盘叠盘机的要求更为严格，同时也为托盘叠盘机的发展迎来了时机。 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 6 第二章设计任务概况 2.1 题目名称托盘自动叠盘机设计 2.2 设计要求自动托盘叠盘机可采用气动系统或机械传动或相结合的方式进行优化设计。完成自动叠盘机的总体设计，绘制出总的装配图和部分零件图，并完成设计论文。总装配图 0 号图纸一张，零件图折合 0 号图纸两张。（该项目企业已完成论证和实验工作，题目来源企事业单位项目） 2.3 叠盘机现状目前，空托盘的收集方法大多采用落料式收集方法，即由托盘输送装置送来的空托盘从下至上堆放在空托盘堆积仓的堆放板上，堆放板在丝杠步进电动机的带动下一步一步下降，每下降一步，托盘输送带送来的空托盘就堆放在上面一块，当堆放的空托盘数量达到规定的数量时，由人工取出或是辊子运走。这种落料式收集叠盘的方法，其空托盘堆积装置是用丝杠步进电动机控制的，其装置结构和控制程序较为复杂，而且人工从空托盘堆垛装置中取出空托盘不太方便。并且当今，常用的辊子输送机均采用 C 形折边梁和 C 形折边掌脚的框架结构，由电动机和减速机提供动力，通过链条用来驱动单根链辊子或是双链辊子来使托盘向前运动。但常用的辊子输送方案普遍存在以下缺点：链条噪音大；结构太过复杂，生产工艺环节多，生产周期较长；电机和减速器占用的空间大，整体空间利用率过低；清洁难度大，单位托盘输送功耗大，笨重且不美观。总体来说，现在市场上已有的叠盘机自动化程度有待提高。机器的总体尺寸有待简洁小型化轻型化。并且叠盘机的工作环境有待提高，尤其是运送食品，烟草等对卫生等级要求较高的专业托盘，我们不希望托盘上沾满油污和灰尘。以下是现阶段市场上已有的叠盘机，大体上或多或少存在上述的缺点。 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 7 图 1 此叠盘机（图 1）是传统的框架式，运用气缸作为托盘顶升动力。这相对比使用链轮电动机减速器和链条来进行提升有诸多好处。不仅清洁卫生，而且容易控制，噪声小，环境条件好，占用空间小。但从图中可以看出，此机器的托盘输送依然使用的传统的外电机驱动辊子提供动力。可以明显看出，电机的安装不仅占据了大量的空间，并且还影响了美观。 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 8 图 2 此机器（图 2）具有拆盘和叠盘两种功用，但是显然，占用空间庞大，且结构复杂。下面这种设计（图 3）明显具有优越性。其中，空托盘仓中设有活动的单向托板，由托盘顶升板在推送气缸的作用下顶推空托盘，并向上推动单向托板后越过单向托板进入空托盘仓内，单向托板复位后自动拖住堆积在空托盘仓的托盘，这样推送气缸一块一块的将输送来的空托盘输送到空托盘仓内，到达规定数后有人工取出。由于该装置的空托盘设置在托盘输送线的上部，因此便于拿取，而且结构简单。 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 9 图 3 2.4 设计构思鉴于现有叠盘机的状况以及市场零部件现有供给情况。和设计任务极其要求构思如下：托盘自动叠盘机是由升降机构，伸缩托叉机构和输送机构三大部分组成。垂直输送机构升降机综合考虑成本，安装，寿命，采用两个顶升气压缸来实现。伸缩托叉机构同样使用气缸带动安装在直线导轨的托板来实现。水平输送机构采用电动辊子带动无动力辊子的方法。安装简便，占用空间小。这样，当第一个空托盘输送到位时，光电检测装置检测到信号，传人到控制系统。首先，伸缩气缸动作，推动托叉运动，在导轨的引导下，托叉进入到托盘空隙内。位置传感器接收信号，同时发出信号给控制系统。控制系统命令顶升气缸开始工作。于是顶升气缸将第一个空托盘顶起。到达一定的高度，控制系统命令第二个空托盘进入预定位置。顶升气缸将第一个托盘放下，堆积在第二个托盘上。伸缩气缸将托叉拉回。顶升气缸继续下降，回到原位后，伸缩气缸再次动作，将托叉推进第二个托盘空隙内。控制系统控制顶升气缸顶起第二个托盘，这样两个托盘一起顶起。反复上述动作，托盘就堆积起来。堆积一定的数量，由检测重量的传感器发出命令，将叠好的托盘运走。 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 10 2.5 设计参数叠盘机叠盘数目 8 水平输送速度 10m/min 单个托盘重量 40KG 工作制 8小时单个托盘重量 40KG 叠盘数目 8个托盘尺寸 1250 1000 第三章总体设计方案 3.1 垂直升降机构的设计 3.1 1 垂直升降机构动力的优化选择能实现垂直升降的机构和方法许多。例如链轮链条，齿轮齿条，带轮皮带，气缸，液压缸，偏心轮滚子等。考虑到食品，烟草等轻工类专用托盘对卫生的高要求，我们希望选用的机构对托盘的污染越少最好。显然，使用气缸最为清洁。并且气压传动具有以下优点： 1）以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回收的油箱和管道。 2）因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境。 3）与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题。 4）工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越。 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 11 5）成本低，过载能自动保护。鉴于以上优点，选择气缸作为动力 3.1 2 垂直升降机构动力气缸的选择 1.根据行程选择由于给定托盘的尺寸为 1250MM 1000MM 150MM，即托盘的高度在 150 毫米左右。故气缸的行程至少为 150 毫米。考虑到为使下层托盘在不接触上层托盘的情况下进行叠层，托起的托盘的高度要 150 。去除误差等因素的影响，可以选择气缸的行程为 250 。 2.根据负载选择由于给定气缸的重量为 40 每个，而初步定下的叠盘数量为 8个。即总的重量为 320 。由于实际托盘叠盘机工作是托盘的数量是 8 1=7 个。即需要托起280 的重量。考虑到顶升梁的重量，气缸自身的重量以及其他零件的重量 200 。那么，可初步设定气缸的负载为 480 （实际小于 480 ）。查表 1 知道 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 12 表 1 在压力为 0.5MPA 下选择两个缸径为 100 时的理论输出力为 3920 2=7840N 480 9.8N/ =4704N。考虑气缸的效率并非 100 ，由上表知道负载率为 0.65.故 7840N0.65=5096N 4704N。故可取两个缸径为 100 的气缸。 3.根据气缸的类型和特点选择考虑到气缸顶升时受力，回复时虽然不用提供拉力，靠重力就可回复，但为了回复平稳可选择双作用单活塞杆气缸。 4.根据气缸的固定方式选择由于气缸收到的力相对较大，为了便于安装方便和稳固，可以选择法兰安装。 5.根据气缸的品牌选择目前国内气缸有气力可，亚得客等，国外有 SMC， FESTO 等。从性价比来考虑，气力可比较实惠。故初步选取气力可气缸 DN100 250-FA-CS 。 3.1 3垂直升降机构动力气缸的安装选择由于气缸受到较大力的作用，因此气缸通过法兰安装的部位应具有足够的强度。初步选取型钢中的槽钢作为安装梁。由于热轧槽钢在抗弯方面具有冷轧槽钢不可比拟的优点，故选取热轧槽钢。根据顶升气缸的尺寸大小，以及安装法兰的尺寸由机械设计课程设计手册的表（表 2） nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 13 表 2 知道，可初步选取型号为 14a 的槽钢。 3.1 4 垂直升降机构导向轴的选择直线导向轴是具有滑动轴承的引导作用，可使实行直线运动的产品。这些直线运动系统要求的必需条件是：简单的设计，最好的执行能力，低价的维修费用，使用严格挑选坚固耐用的材料，高频热处理，准确的外径尺寸，真圆度，真直度及表面处理等。由于设计使用两个气缸作为升降动力，且行程为 250 。为了便于升降横梁升降，以及升降梁在垂直水平的方向上不偏移的上下滑动，因此考虑使用导向轴。由于气缸的行程初步定为 250 。故导向轴的长度应该 250 。其次，考虑到便于安装在升降梁上，初步选择为带螺纹的直线导向轴。再次，考虑到要减轻整个机器的重量，而直线导向轴只是起到导向作用，受到的力并不是很大，故考虑选择空心的导向轴比较合理。由下表可看出初步选取 D=30 长度在 30-1000 的内螺纹空管型导向轴 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 14 其尺寸如左图其中， L=435 ， M=20 D=30 d=17 3.1 5 垂直升降机构直线套筒选择由于选择了使用直线导向轴，所以，为了便于直线导向轴的直线工作，势必需要直线套筒。而直线套筒的种类繁多，综合考虑，选择使用直线滚珠套筒。直线滚珠套筒是一种具有圆筒形保持架、多个滚珠、及外筒，该圆筒形保持架可插通进行直线运动或回转运动的杆，该多个滚珠分别可自由滚动地收容在形成于该保持架的多个环状槽内并与上述杆滚动接触，该外筒嵌装在上述保持架的外面并从外侧保持上述滚珠，该滚珠套筒压入到具有上述杆的机械器具的轴承孔内加以使用；其特征在于：上述外筒在外周面的轴向两端部分别具有倾斜成外部细小状的锥部，同时在这些锥部内侧的与各锥部邻接的位置分别具有压接固定于上述轴承孔的孔面的均匀外径的固定部，而且在位于该 2个固定部间的筒中间部的至少一部分具有外径比上述固定部小的小径部。由于已经初步选择了导向轴，其外围直径 D=30 。因此，为了配合直线导向轴的使用，也需选择内径为 30 的直线滚珠套筒。查询资料，选择了 LMF-30 型号的滚珠直线套筒。其具体参数如下：钢球列 :4 L=64 外径： 45 ，内径： 30 法兰直径： 74 3.2 托叉机构的设计 3.2 1 托叉机构动力的优化选择 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 15 现阶段大多数厂家的托盘叠盘机的托叉机构是采用气缸作为动力，实现托叉动作。托叉是一种只能正向翻转，反向锁死的机构，当托盘输送到预定的位置，托盘停止水平运动。由顶升机构将托盘顶起。顶到一定的位置，托叉正向翻转后靠重力回复到初始的位置，此时托叉正好落到托盘的空槽之中。这时，托叉就能将托盘顶住。周而复始，将托盘一个一个叠加起来。最后，在气缸的作用下，将托叉拉回，便于托盘人工或叉车运走。因此选用气缸作为动力。由于气缸的作用只是拖动安装在滑轨上的托叉前进或后退，并且托叉的重量不大，故可以选择缸径较小的气缸。初步选择气力可气缸，型号为 DB-S-25。 3.2 2 托叉机构的具体设计下图（图 4）是现阶段比较流行的托叉设计。该托叉是一种只能正向翻转，反向锁死的机构，当托盘输送到预定的位置，托盘停止水平运动。由顶升机构将托盘顶起。顶到一定的位置，托叉正向翻转后靠重力回复到初始的位置，此时托叉正好落到托盘的空槽之中。这时，托叉就能将托盘顶住。周而复始，将托盘一个一个叠加起来。最后，在气缸的作用下，将托叉拉回，便于托盘人工或叉车运走。图 4 这种设计很是巧妙。不过笔者不再希望用同样的方法。希望另辟新径。本托盘自动叠盘机的设计初步定为这样：运用气缸作为动力，推动和拉回安装在直线导轨上的托叉机构。这样当托盘输送到预定的位置后停止。气缸开始动作，推动安装在直线导轨上的托叉向前伸进。此时托叉进入托盘的空槽之中。在顶升气缸的推力下，托叉托起托盘向上升起。待到下一个托盘进入预定位置停下后，顶升气缸下降。将上面的托盘压在下面的托盘上。气缸在拉回托叉，以便为托起下一个托盘做准备。初步设计如下图（图 5）所示 : nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 16 图 5 其中， 1 是起到伸缩作用的气缸， 2 是直线滑轨的轨道， 3 是托叉， 4 是一个空托盘。未工作时的状态如下图（图 6）：图 6 3.2 3 托叉机构中直线导轨的选择直线导轨又称线轨、滑轨、线性导轨、线性滑轨，用于直线往复运动场合，拥有比直线轴承更高的额定负载，同时可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动 . 直线运动导轨的作用是用来支撑和引导运动部件，按给定的方向做往复直线运动。依按摩擦性质而定，直线运动导轨可以分为滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨、弹性摩擦导轨、流体摩擦导轨等种类。本设计需要直线滑轨引导托叉前进和回缩。由于滑轨要承受载荷。根据总体构思，可用四个托叉，也就是用四个直线导轨。四个直线导轨所承受的总压力为 280 。即七个托盘的总重量。考虑到滑轨的自身重量以及托叉的重量。可将 F设为 300 。由以上讨论，可初步选用 THK-SHS-C型直线滑轨。 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 17 3.3 水平输送机构的设计初步设计水平输送机构有辊子输送机机构，和定位阻挡气缸机构两部分组成。 3.3 1 辊子输送机构的设计现阶段输送托盘的输送机机构种类繁多，输送机是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续输送机。输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。输送机输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。具有牵引件的输送机一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。牵引件用以传递牵引力，可采用输送带、牵引链或钢丝绳；承载构件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驱动装置给输送机以动力，一般由电动机、减速器和制动器 (停止器 )等组成；张紧装置一般有螺杆式和重锤式两种，可使牵引件保持一定的张力和垂度，以保证输送机正常运转；支承件用以承托牵引件或承载构件，可采用托辊、滚轮等。没有牵引件的输送机的结构组成各不相同，用来输送物料的工作构件亦不相同。它们的结构特点是：利用工作构件的旋转运动或往复运动，或利用介质在管道中的流动使物料向前输送。例如，辊子输送机的工作构件为一系列辊子，辊子作旋转运动以输送物料；螺旋输送机的工作构件为螺旋，螺旋在料槽中作旋转运动以沿料槽推送物料；振动输送机的工作构件为料槽，料槽作往复运动以输送置于其中的物料等。由于本设计要求的托盘的规格为 1250 1000 ，并且整个叠盘机的预想设计也在 1500 1800 之内。因此，水平输送的长度 1200 。故没有必要使用占地庞大的常规输送机设计。并且，叠盘后，托盘是用叉车拖走，并不需要输送机输送。输送机只是用来输送没有进行叠层的单一托盘。而每一个单一托盘的总量在 32-40 左右。按最大的 40 计算，输送机的输送最大重量为 40 。这个重量在常规的输送机机构中属于大材小用。因此，选择使用轻巧美观的辊子输送机构。常规的辊子输送机利用按一定间距架设在固定支架上的若干个辊子来输送成件物品的输送机。固定支架一般由若干个直线或曲线的分段按需要拼成。辊子输送机可以单独使用，也可在流水线上与其他输送机或工作机械配合使用，具有结构简单、工作可靠、安装拆卸方便、易于维修、线路布置灵活等优点。这种输送机按辊子是否具有驱动装置，可分为无动力式和动力式两类。 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 18 无动力式辊子输送机又称辊道。有长辊道和短辊道两种。长辊道的辊子表面形状有圆柱形、圆锥形和曲面形几种，以圆柱形长辊道应用最广。辊道的曲线段采用圆锥形辊子或双排圆柱形辊子，可使物品转弯。短辊道可以缩短辊子的间距，自重较轻。辊道一般稍下倾，当物品较重、线路较长时，为了推动物品时省力，斜度可取 1 1.5。如要使物品自滑，斜度可增大到 2 3。影响自滑斜度大小的因素很多，大多用实验确定合适的角度。当线路长度小于 10 米、物品轻于 200 千克时，可以布置成水平线路。自滑式辊道不易控制物品下滑速度，所以长度一般不大。辊道的宽度比物品宽度大 100 150 毫米。曲线段最小曲率半径为辊道宽度的 3 4倍。辊子间距为输送物品长度的 1/3 1/4，当物品输送的平稳性要求较高时。间距可取输送物品长度的 1/4 1/5。辊子直径按载荷大小决定。动力式辊子输送机常用于水平的或向上微斜的输送线路。驱动装置将动力传给辊子，使其旋转，通过辊子表面与输送物品表面间的摩擦力输送物品。按驱动方式有单独驱动与成组驱动之分。前者的每个辊子都配有单独的驱动装置，以便于拆卸。后者是若干辊子作为一组，由一个驱动装置驱动，以降低设备造价。成组驱动的传动方式有齿轮传动、链传动和带传动。动力式辊子输送机一般用交流电动机驱动，根据需要亦可用双速电动机和液压马达驱动。根据上述描述，为了降低成本，又能实现功能，还能造型精巧便于安装，通过资料和专利搜寻，笔者找到专利号为 CN201520526 U，即一种电动辊子输送机，认为可以借鉴。该专利提供了一种噪音小、结构简单、生产工期短、整体空间利用率高、单位物料输送功耗低、小巧美观的电动辊子输送机。其具体方法是：使用电动辊子，每根电动辊子同若干个无动力辊子通过 V带传动，并且电动辊子连接外置的 PLC系统。其中， 1 为动力电动辊子； 2 为无动力辊子；他们通过 V 带相连（如右图）。个人认为这种方法简便易行，相比现阶段大多数的链传动，皮带传动通过外接电动机和减速器的方法传动有诸多优点。首先，电动辊子将电动机和减速器内置于滚筒内，所以结构更加紧凑，安装空间自然变小。其次，通过 PLC 电气控制，会更加方便。最后，使用这种办法，电动辊子易于购买，并且外观精美，工作环境大大提高。 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 19 3.3 2 阻挡机构的选择注意到，现阶段大多数的叠盘机都没有阻挡机构。这样，当空托盘输送到预定的位置，输送机停止输送，空托盘由于惯性会继续前行。这样的话，空托盘只能通过与接触面的摩擦力来减小动能，从而停止。这样，由于托盘的摩擦力各不相同，并且每时每刻的空气阻力也不一样，再加上其他的误差因素，相叠加的托盘很难做到整齐叠加，就会出现倾斜，甚至歪倒，这样就会影响叉车运走托盘的效率。因此，有必要在水平输送线上安装阻挡机构。参考流水线上常用专业的阻挡气缸作为阻挡器件，并且简单方便。按输送速度 10M/MIN，托盘重量 40 ，摩擦系数为 0.1 算，根据气立可公司给出的数据样本，可初步选取缸径为 32 的专用阻挡气缸。型号为 STB-32。 3.4 机器框架的整体设计根据前面垂直输送机构，托叉机构的初步设计，水平输送机构的初步设计，此叠盘机的机架采用方管钢及其钢板相互焊接而成。这种设计虽然外表不华丽，却十分简约耐用。具体设计草图如下（图 6）： nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 20 图 6 3.5 其他零件的设计由于从安装尺寸，大小，以及安装的难易程度考虑，还需要许多零部件。例如顶升气缸安装架，顶升梁，气缸法兰等等。根据与他们匹配的构件，可以确定他们的尺寸大小。 3.5 1 升降梁的设计升降梁的作用是在顶升气缸的作用下，带动托叉上升或是下降，从而使托叉带动托盘上下运动。其初步设计用的是 6.3 号的槽钢，见图如下（图 7）：图 7 3.5 2 阻挡气缸架的设计由于机架结构尺寸的限制，阻挡气缸需要气缸架的支撑才能在行程范围内进行阻挡功能的实现。其见图如下（图 8）： nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 21 图 8 3.5 3 气缸托架的设计 3.5 4 托叉的设计托叉是用来托起托盘进行升降的。其设计草图如下： nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 22 3.5 5 气缸法兰的设计为了便于顶升气缸的安装及其稳定，设计了法兰。草图如下： 3.6 叠盘机整体设计整体设计的三视图见 0 号图纸。第四章零部件的计算与校核 4.1垂直升降机构的计算与校核 4.1 1 顶升的计算与校核已知道叠盘机的托盘数目为 8 个，实际托起最大托盘数目为 7 个，每个托盘nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 23 的重量为 40 。升降横梁采用的是型号 6.3 的槽钢。查询机械设计课程手册知道， 6.3号槽钢的理论重量为 -16.634kg m 而设计的升降梁的长度 L=1465 。因此，-1-11 . 4 6 5 , 6 . 6 3 4 k g m1 . 4 6 5 6 . 6 3 4 k g m 9 . 7 1 8 8 1MLLmM m k g 梁梁其中，而七个托盘的重量 = 4 0 7 2 8 0M m n k g k g 托托每个托叉的重量为 1.5kg ， 4个托叉的重量为 = 4 1 . 5 6M k g k g叉四个导向轴的重量 =8kgM 导（以上均按最大值估算）于是，气缸的总负载重量 = + + + M= 2 8 0 8 6 + 9 . 73 0 3 . 7M M M Mk g k g k g k gkg叉总托导梁由前面初步选取的气立可气缸 DN100 250-FA-CS知道，该气缸的缸径为 100 。因此，由公式知道： 2=4DFP理论 2100 0 . 5 3 9 2 54 N其中， D 为气缸的缸径 1OOP 为进气口压力 O.5MPA 而 = 3 0 3 . 7 9 . 8 2 9 7 6 . 2 6NF M G k g Nkg 总负考虑到气缸的效率问题， 12=NFF 理论实际 nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 24 = 2 3 9 2 5 6 5 % 6 0 %= 3 0 6 1 . 5NN 其中， 12-N为气缸的数目为气缸的负载率为气缸的效率又上诉知道， FF 负实际，即气立可气缸 DN100 250-FA-CS 满足设计要求。 4.1 2 直线滚珠套筒的计算与校核初步选取了 LMF-30 型号的滚珠直线套筒。由 THK 产品样本查询到， LMF-30型号的滚珠直线套筒的基本额定负荷为 0 2 7 5 0 , 1 5 7 0c N c N。由于在此直线滚珠套筒只是起导向作用，并不直接受力，故只需进行寿命校核。由样本知道，额定寿命公式为： 350h r cwcf f f cLfp 其中， :CrcwhcPffff基本动额定载荷负荷计数值温度系数接触系数负荷系数硬度系数从给定样本可查出上述参数，带入公式得 30 . 5 1 0 . 8 1 2 7 5 05 0 = 6 7 0 5 . 71 . 2 1 8 0L K m 寿命计算公式为： 10002 6 0HLLSN nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 25 其中， :hLS-1工作寿命时间 (h)：行程长度 (m)N: 每分钟往返（ min ）带入数据得 6 7 0 5 . 7 1 0 0 0 42 0 . 2 5 2 0 6 0hL 年这显然符合要求。 4.1 3 升降梁的计算与校核 1）根据强度计算根据设计图，可将升降梁的受力简化如下图（图 9）：图 9 根据上面的受力简图，可作出剪力图和弯矩图如下： nts山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文） 26 显然， m a xm a x 62 6 6 . 3 5 2 1 6 . 51 6 . 1 1 0ppzM M P aW m axp 考虑自重时，把自重化为均布荷载，查型钢表中理论重量 6 . 6 3 4 kgq m 由自重引起的最大弯矩22m a x 1 0 . 0 6 5 1 . 0 3 2 8 . 688q qM l N m 自重引起的的最大正应力 m a xm a x 68 . 6 0 . 5 3 41 6 . 1 1 0qqzM M P aW 自重和荷载 P共同作用下的最大正应力 m a x m a

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