【《全自动码垛机的结构计算设计》14000字】

全自动码垛机的结构计算设计摘要全自动码垛机在我国已经十分普及的设备，所谓全自动码垛机，从用处上来讲就是码垛工人的替代品，只不过全自动码垛机相比较人工码垛更加的自动化、智能化，更加的节约成本。而随着航天航空事业的发展，机场航空航材的存储需求在不断提高。立体仓库相比传统仓库空间有很明显的优势：利用率高，自动化程度高。能实现对无人的情况实现航材的自动化仓储，对于立体仓库的研究对于机场仓储有着重要意义本次毕业设计主要的研究对象是双立柱堆垛机升降结构的设计。而堆垛机的主要构件有:门架，货叉，行走构件等等，设计堆垛机是对各个机构的受力情况、弯矩、挠度等进行详细的分析已得到符合要求的机构，确定各个零件的种类，并确定尺寸。最后设计出一台符合生产要求的双立柱堆垛机。关键词：航材立体仓库双立柱堆垛机升降结构目录摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1研究背景及意义 11.1.1立体仓库是概述 31.1.2立体仓库的组成 31.1.3立体仓库设计要求: 31.2堆垛机的设计方案 41.2.1堆垛机的概述 41.2.2堆垛机的发展 41.2.3航材立体仓库的设计方案 51.2.4机架方案设计 71.3设计参数 9第2章总体运动方案设计和结构分析 102.1双立柱巷道物流堆垛起重机的总体运动方案设计 102.2主要装置 112.2.1底架 112.2.2立柱 112.2.3升降载货台 122.2.4行走机构 122.2.5升降机构 122.2.6货叉驱动机构 122.2.7堆垛机的控制装置 122.3本章小结 14第3章起升装置的设计 153.1堆垛机钢丝绳选取与直径的确定 153.2卷筒计算 153.2.1卷筒的主要尺寸计算 153.3滑轮设计计算 173.3.1滑轮的尺寸确定 173.3.2轮毂尺寸 183.3.3滑轮组强度计算 193.4选择堆垛机电机 20第5章机体支架设计 215.1机架设计计算的准则和要求 215.1.1机架设计的准则 215.1.2机架设计的一般要求 215.2机架的设计步骤 225.3其他装置设计和选择 23第6章码垛机的优劣分析 286.1码垛机现在所面临的问题有哪些？ 286.2码垛机的优势 286.3本章小结 29结论 30参考文献 32

绪论随着航空事业的发展，各个机场对仓储系统的要求也在不断地提高，迫切的需要能够对传统的仓库进行升级，立体仓库能在同样大小的仓库里实现立体的仓储，提高空间利用率，能减少人工成本实现仓储的自动。立体仓库依靠程序能实现自动化，能降低出错率提高生产效率，提高仓储管理水平。立体仓库就能满足上述的要求，而在立体仓库在堆垛机也扮演着举足轻重的作用，堆垛机的性能的好坏某种程度上也决定立体仓库的效率。堆垛机是\o"立体仓库"立体仓库中的主要起重运输设备。是随\o"立体仓库"立体仓库发展起来的专用起重机械设备。运用这种设备的\o"仓库"仓库最高可达40m。大多数在10～25m之间。堆垛机的主要用途是在\o"立体仓库"立体仓库的巷道间来回穿梭运行。将位于巷道口的货物存入货格。或将货格中的货物取出运送到巷道口。这种设备只能在\o"仓库"仓库内运行。还需配备其他设备让货物出入库。堆垛机减轻了工人的\o"劳动强度"劳动强度。提高了\o"仓库"仓库的利用率和\o"周转率"周转率。它具有如下特点：(1)堆垛机的整机结构高而窄。适合于在巷道内运行。(2)堆垛机有特殊的取物装置。如货叉．机械手等。(3)堆垛机的电力控制系统具有快速．平稳和准确的特点。保证能快速．准确．安全地取出和存入货物。(4)堆垛机具有一系列的连锁保护措旅。由于工作场地窄小。稍不准确就会库毁人亡。所以堆垛机上配有一系列机械的和电气的保护措施。本次毕业设计主要的研究对象是双立柱堆垛机升降结构的设计。而堆垛机的主要构件有:门架，货叉，行走构件等等，设计堆垛机是对各个机构的受力情况、弯矩、挠度等进行详细的分析已得到符合要求的机构，确定各个零件的种类，并确定尺寸。1.1研究背景及意义近年来，作为基础行业的交通运输行业随着国内经济的快速发展得到了高速的发展，人口流动性不断加大，相对应的中国航空行业因为需求自然就大大增加，中国航空业的得到了高速发展的同时还伴随这航空业的需求不断上升。随着航空产业的迅速发展，航空行业本来就有很大的货物存储量，且货物的种类呈现出多元化，并且这样的需求还会随着整个航空行业的发展不断加大，航材的存放如何实现在有限的仓库里面更高的需求是我们需要解决问题，立体仓库不仅仅是利用了仓库的占地面积还在立体空间上面实现了高效率利用，因为自动化技术的加入立体仓库能够立竿见影的实现企业的仓储管理水平，自动化立体仓库是是电脑程序直接控制货物的自动化的高效装卸和智能存储，不需要人工作业的立体仓储系统，具有存取效率高、存储空间利用率高、生产管理方便的特点，自动化一定在航空行业一定有着很好的应用前景。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。堆垛机是自动化立体仓库中最重要的起重堆垛设备，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。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。在堆垛机方面，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堆垛机。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。图1-1自动化立体仓库1.1.1立体仓库是概述立体化仓储是未来的必然的趋势是数字化，自动化甚至AI化。数字化技术，自动化技术已经趋于成熟，越来越多的企业把他们使用在仓储方面，自动化立体仓库能够依靠程序与PLC网络控制实现系统化的统一调配，分类管理等等，自动化立体仓库的线上化能帮助提高企业的管理水平仓库在生产物流中有举重轻重的重要是物流环节的重要一环，与企业的物流管理密切相关，自动化的立体仓库能配合整个物流系统，是实现物流的自动化，程序化高效管理里重要的一环。1.1.2立体仓库的组成立体仓库的货架：货架在满足安全的情况，要尽可能的美观，简单，同时还要考虑到经济要素在满足安全和使用的情况要尽可能的成本低。大多数情况下立体仓库的货架都是钢结构，也有采用塑料托盘的。根据机场航材的实际仓储情况设计货架的的尺寸。立体仓库内的巷道堆垛机:堆垛机是整个立体仓库，立体仓库大多数操作都是依靠堆垛机的来执行的，通过程序控制堆垛机完成货物的出库，入库，智能分类，高效存储。堆垛机的强度，刚性，高精度定位等等指标都影响这堆垛机的使用体验，行走机构的减速器，防止断裂的绳索保护等等保护这个整堆垛机。管理控制系统：通过计算机程序和无线技术实现整个立体仓库的线上化管理，达到智能分类，高效存储目的。提升企业的管理水平，提高工作效率。1.1.3立体仓库设计要求:设备用途：用于机场航空零部件的储放和分类管理。基本尺寸；高3-8m,长15-30米，宽2-4米。性能要求；该系统应具备航材存放和提取过程中的机械操纵，减小体力劳动，提高效率。所存储航材的体积和重量根据实际情况设计，并以此完成机械结构受力分析和强度分析；该机械结构的材料选择，精度要求，加工工艺要求等结合实际情况做出选择。1.2堆垛机的设计方案1.2.1堆垛机的概述立体仓库因为具备存存储空间利用率高，自动化管理，生产管理方便等等特点的主要原因是巷式堆垛机的作用，巷式堆垛机因为自己占用空间小，还能提供三维的搬货能力被广泛应用在自动化仓库中，现阶段自动化技术，信息技术越来越成熟，堆垛机使用相关技术已经是势在必行的，有自动化技术，信息化技术的加持堆垛机能够实现货物的自动化装载，卸载等等，能大大提高效率，管理水平，降低人工的成本，正是因为这些原因堆垛机在自动化仓库中本广泛的使用。不同于单立柱堆垛机，双立柱堆垛机的结构更加稳固，所以双立柱堆垛机常常被用到搬用重量较大的使用场景中。根据实际的情况堆垛机已经发展出有轨或者无轨两种运动方式，有轨因为占用空间较小能够进一步提高立体仓库的空间使用率，自动化程度也更高，安全性更高，而无轨的运动方式就更加的灵活，能够同时为在多个货架上作业。随着自动化技术在堆垛机上面的使用，堆垛机的精度控制越来越高，完全能够满足大多仓储的存储任务。1.2.2堆垛机的发展近年来，作为基础立体化仓库随着国内电商，物流经济的快速发展也得到了高速的发展，堆垛机作为立体仓库的重要组成之一，人们对堆垛机的性能要求也越来越高。所以越来越多的自动化技术，数字化技术被用到堆垛机上，在或者这些技术的加持的时候，堆垛机的精度，故障率等等都得到很大的提升，有的立体仓库甚至有ai的加持，立体仓库在向着智慧化前进，企业对堆垛机提高了性能的同时，也帮助企提高了物流，仓储的管理水平，降低了物流，仓储的成本。但是国内的堆垛机差距存在，前景向好。国内的生产堆垛机的企业普遍偏小，虽然基本实现了国产化，但是在高端制造上面，我国还存在一定的差距，同时在不同的场景使用的开发，比如：医药，新零售，电子商务，快递等等，我们还有比较大的进步空间。目前我们的烟草，电子商务，快递等市场还在高速发展市场的需求在不断的增加，不同场景下使用堆垛机还没有完全覆盖，有开发的潜力，再加上自动化技术，信息技术的加持堆垛机在未来还会有一段长足的发展。堆垛机在未来肯定会越来越智能化，节能化，自动化等等堆垛机有以下几种分类方式。(1)按堆垛机起升高度不同可分为高层型、中层型、低层型。高层型是指起升高度在15m以上的堆垛机，主要用于一体式的\o"高层货架仓库"高层货架仓库中；中层型是指起升高度在5～15m之间的堆垛机；低层型是指起升高度在5m以下的堆垛机，主要用于分体式高层货架仓库和简易立体仓库中。(2)按堆垛机有无轨道可分为\o"有轨堆垛机"有轨堆垛机和\o"无轨堆垛机"无轨堆垛机。\o"有轨堆垛机"有轨堆垛机是指堆垛机工作时沿着巷道内的轨道运行,其工作范围受轨道的限制,须配备出入库设备；而\o"无轨堆垛机"无轨堆垛机是没有轨道的堆垛机,又称\o"高架叉车"高架叉车,没有轨道限制,工作范围较大。(3)按堆垛机自动化程度不同可分为手动堆垛机/半自动堆垛机和自动堆垛机。手动堆垛机和半自动堆垛机上带有操作室,由人工操作控制堆垛机；而自动堆垛机可实现无人操作，由\o"计算机"计算机自动控制堆垛机的整个操作过程，实现自动寻址，自动完成取出或存入作业。(4)按堆垛机的用途不同可分为\o"巷道式堆垛机"巷道式堆垛机和\o"桥式堆垛机"桥式堆垛机两种。1.2.3航材立体仓库的设计方案根据机场航材的存储需求，按照分类存储，智能存储，高效存储的要求设计双立柱堆垛机。实现在无人工的情况下货物高效入库，出库实现自动化仓储，提高机场航材的高效存储。安全性：在满足机场航材的基本使用要求之后对双立柱堆垛机的强度，刚性，定位精度等参数进行设计，机架以及载物台的强度，刚性涉及到整个机构的安全性，通过对电机参数的调节，机械结构的设计控制行走构件以及升降机构的误差提高双立柱的堆垛机定位精度。效率：根据机场航材实际是使用需求，仓储的货物大小，重量等等特点计算出能够满足实用的参数。设计机械结构，选择电动机型号的时候，在保证安全的情况，要尽可能设计出在机场航空航材立体仓库中使用效率更高的双立柱堆垛机。在保证各个机构的安全性的情况下应考虑降低各个零件的重量，导轨之间的摩擦力等等，提高双立柱堆垛机的整体性能，提高双立柱堆垛机的效率。经济等因素：考虑到实际的使用需求，在保证安全的情况下，在成本和性能面前根据实际的情况做好权衡，不能一味追求性能而忽略了成本，使用一些没有必要材料等等寿命：为了增加双立柱堆垛机的寿命，应该在关键部位，磨损较大的部位使用优质的材料制造。双立柱堆堆垛机结构如图1-2图1-2双立柱堆堆垛机结构图

1.2.4机架方案设计堆垛机结构主要有三个机构组成：升降机构采用液压缸驱动，最大起升重量100KG.行走机构有电动机、联轴节、制动器、减速器和行走轮组成。在其顶部设置导向轮沿固定在货架上弦的导轨导行。下部装有水平导轮沿货架下部的水平导规导行。行走机构的工作速度依据巷道长度和物料出入库频率而定，正常工作速度控制在50~100m/min，最高可达到180m/min,设计时选取90m/min.货叉伸缩机构是堆垛机的取放物料装置，它有前叉、中间叉、固定叉、液压缸等组成。货叉伸缩机构的工作速度控制在15m/min，最高可达30m/min，设计时选取20m/min.机架：双立柱堆垛机因为其起重重量高，稳定性高，强度高等优势在物流领域被宽泛应用，双立柱堆垛机有别于单立柱堆垛机不同的地方在于它是由2根立柱，它在其上方和下方分别设计的是上横梁，下横梁组成，形似矩形。根据机场航空航材仓储的实际情况我采用了双立柱堆垛机进行研究和设计。它主要起支撑及导向的作用。底架：底架作为整个堆垛机的支撑结构它具有很好的刚性，通常是外形是矩形。因为机架上下横梁均采用矩形设计，材料使用钢板和角钢，能够保证堆垛机有足够的大的抗扭，抗弯等，防止横向偏摆，满足在机场仓库的实际使用需要。首先根据实际的使用情况，根据需求仓库的需求确定好堆垛机的使用单立柱还是双立柱，对于存储重量很大货物的仓库采用双立柱仓库根据实际的仓库大小，储存货物大小确定好堆垛机的尺寸，初定工艺；分析机架在静止状态，行走状态，货叉作业等等状态下的不同的受力情况考虑到机架的强度，刚度等等并计算出相应的值。完善机架的性能，降低立柱的摩擦力等等，考虑成本因素在保证安全的情况下保证采用性价比更高的材料，零件等等

1.3设计参数表1.1载重量为3吨的双立柱巷道堆垛起重机的主要性能参数序号技术项目技术指标1主体结构形式双立柱、单深位、单货台2货叉形式单副伸缩式存取货叉3适合高度12m以下4适合载荷小于3t3最大走行速度,m/min120(自动运转时)4水平加速度,m/s0.4(自动运转时)5最大升降速度,m/min12（满载）,20（空载）6升降加速度,m/s0.5（自动运转时）7最大伸叉速度20（满载）,30（空载）8伸叉加速度,m/s0.4自动运转9水平走行定位精度,mm510垂直升降定位精度,mm511伸叉定位精度,mm512行走驱动下部驱动13升降驱动电机带动，钢丝绳牵引14伸叉驱动电机带动链轮和链条驱动15作业形式单一和复合循环16供电方式低部安全滑触线17控制操作方式手动/自动/在线第2章总体运动方案设计和结构分析2.1双立柱巷道物流堆垛起重机的总体运动方案设计因为与单立柱相比，双立柱巷道堆垛机具有强度和刚性都比较好，运行平稳且定位准确等优点，被广泛应用于自动化立体仓库中，结合这一现状，我决定对双立柱巷道堆垛起重机进行研究和设计。为使堆垛机能够准确、快速、安全、自动搬运货物出库，必须满足以下设计要求：（1）具备三维运动功能，能在高窄巷道中进行高升降行程作业,可以有效利用仓库空间,能适应最高层、最低层、其他层货位及站台货位的存、取货物。货叉长度及伸叉行程适应托盘深度及货架宽度方向尺寸（包括巷道宽度），使单元负载得以正确平稳地方入货位中。在存取货时，堆垛机的行走及升降运动能同时动作，且行走及升降速度匹配，缩短了作业时间，即沿巷道来回运动、载货台垂直运动、货叉沿货架方向伸缩运动能同时进行；（2）堆垛机的结构设计成熟可靠，结构具有足够的强度及刚性要求，运行稳定可靠，满足一定的定位精度，重复定位精度不能超过10mm；（3）具备安全保护措施；（4）在满足强度、刚度和可靠性的前提下，尽量减小堆垛机各部分的重量，以减小提升功率和行走时的摩擦阻力；（5）所有零部件按标准要求采用优质材料制造，以提高堆垛机整机性能；堆垛机需调整的零部件以尽量减少，以简化维护工作并延长使用寿命；（6）堆垛机起升导轨光滑，保证堆垛机运行平稳；（7）保护仓库环境，避免货物污染受损。根据以上设计要求制定双立柱巷道物流堆垛起重机的总体运动方案。无轨堆垛机在使用过程中虽然因为没有轨道而节约了仓库的地面利用率，但却存在在存取货物时不便于控制的缺点，所以我决定针对有轨巷道堆垛机进行研和设计。在这个课题中由于采用上下两条轨道作为堆垛机滑轨已经可以保证堆垛机沿伸叉方向的平稳性，所以上下轨道我均采用单轨道作为滑轨，这样即可以节轨道占地空间又可以节约轨道与机器的制造成本。堆垛机的起升机构多数采用链传动或钢丝绳传动，为了减小体积在这里我采用钢丝绳—卷筒传动；在伸叉结构中为了保证伸平稳性的高精度采用链轮—链条传动；在控制行走的部分为了达到体积与平稳性的要求采用皮带轮传动[3]。堆垛机结构如图2-1、2-2所示图2-1单立柱堆垛机结构简图图2-2双立柱堆垛机结构简图2.2主要装置2.2.1底架是堆垛机整体支承座，由两端的行走轮支架及钢板组焊成的矩形梁构成。堆垛机运行时产生的动负荷及静负荷均由底架传至行走轮，底架具有很好的刚性。2.2.2立柱矩形截面，减小行走运动时的立柱震动，维持走行运行平稳。在立柱上加工升降导向槽，支撑升降台上下运动，行走时立柱上的导向轮沿着天轨做直线运动，防止立柱左右偏摆，有足够的稳定性。2.2.3升降载货台为U型结构，其竖支架侧面有深沟球轴承可以在立柱内的导向槽内沿着立柱升降，升降牵引机构采用钢丝绳方式。升降载货台水平支架上设有货叉，可左右滑动叉取货架上的货物或将货物放置到货架上，货叉为链轮链条式驱动。2.2.4行走机构堆垛机底部装有的四个行走轮支撑整机重量运行,使堆垛机沿天地轨方向运动。堆垛机的行走是由装在后行走轮轴上的带制动的减速电机带动的皮带轮所驱动的。所选用减速电机通过自身减速使行走更加平稳可靠。2.2.5升降机构以立柱内侧的导向槽为导向，升降载货台依靠夹在导向槽内的深沟球轴承起导向作用以保证上下运行。由减速电机驱动的升降钢丝绳拉动升降台上下运动。所选用电机通过减速器实现速度降低，让升降更加平稳可靠。此电机能将载货台稳定的保持在一定的高度。升降部分包括卷筒、滑轮。2.2.6货叉驱动机构由减速电机驱动一个链轮链条机构，使得货叉可以伸缩取货。电机功率很小，在接触障碍时，电机堵转不会影响堆垛机和叉体的安全。所选用电机通过自身减速让升降更加平稳可靠。货叉的伸叉速度可按空载的不同自动调整，且速度曲线柔顺平滑，让承载货物保持稳定[4]。2.2.7堆垛机的控制装置自动运行的堆垛机控制系统必须具有行走控制、升降控制、位置控制、速度控制、货叉控制、安全保护功能、自我诊断故障的功能等多种控制功能。1、位置功能位置控制就是确定堆垛机停止在作业位置的功能。自动化立体仓库一般都采用高层货架结构，以X、Y、Z坐标表示货架的行、列、段的方向，用三维坐标表示货物的位置。为了自动确定位置，也就是为了在某一位置发出减速指令使堆垛机减速，在规定位置发出停机信号，就必须检测现在的位置。本设计中位置的检测可由在个坐标轴上按一定的间隔装设的传感器来进行检测。2、速度控制速度控制包括对提高作业效率有关的高速度，防止货物倒塌以及不至于使堆垛机发生冲击的加速度和减速度，以及为便于高精度定位的最终稳定微速度等的速度控制。3、货叉控制根据堆垛机出库和入库作业，伸缩货叉向左侧或右侧进行叉取操作的顺序控制功能.4、安全保护装置堆垛机的立柱高度达10米，载货台的升降速度也达到20m/min,而载货台是沿堆垛机立柱的导轨上下运行的承载结构，上有货叉机构、驾驶室等。为了保证堆垛机正常工作，确保操作人员的人身和货物的安全，其上必须配备完善的安全保护装置。本设计中设置以下几种保护装置：（1）堆垛机货叉上、下限自动停止保护在堆垛机货叉在进行升降运动时，不能超过导轨的上端和下端极限。因此可以在上下端各设置一个限位开关来实现该功能。（2）载货台负荷限制在载货台超载时，发出报警信号并切断起升机构动力。当载货台被托住，钢丝绳松弛时，也会发出停止运动的报警信号并切断动力。因此可设置热继电器来作为检测装置，再安装一个蜂鸣器作为警报提示。（3）驾驶室的安全保护为确保驾驶室里操作人员的人身安全，驾驶室门安全与否非常重要。可设置一个限位开关来检测其功能，若发现不安全则堆垛机就会完全停止工作。（4）速度转换装置当堆垛机走到轨道的某一位置时应以高、中、低速的某一速度行进时，就需要通过速度装换装置来实现这一功能。本设计中可以设置一个接近开关。（5）货叉保护装置堆垛机在进行工作过程中，为了确保当货叉伸缩到一定位置时就回自动停止，可设置一个机械制动器来实现该功能。（6）载货台断绳保护装置当钢丝发生断裂时,能够自动可靠的将载货台停止，避免溜车或坠车事故的发生.因此对这种安全保护装置的设计要求是灵敏度高、作用可靠、冲击小、结构简单。本设计中采取连杆凸轮机构来实现这一功能要求。一旦钢丝绳断裂，弹簧通过连杆机构使凸轮卡在升降机构的导轨里阻止载货台坠落。正常工作时，提杆平衡载货台及其上货物的质量，弹簧处于压缩状态，凸轮与升降机构的导轨分离[4]。2.3本章小结本章对堆垛机的组成进行了详细的介绍，通过设计构思和计算对其重要部件进行了选取。通过综合考虑对整体方案进行了对比，选取了适合自己的最佳方案。

第3章起升装置的设计本章节主要对双立柱堆垛机的起升装置的主要组成：钢丝绳，卷筒，轮毂，滑轮进行计算，更实际的情况，以及计算结果确定各个组成部分进行的参数。要求整个机构能在保证安全的情况下能够承载足够重量的货物，并且在实际使用过程中能够满足顺畅的进行上下起降，定位精度应该尽可能精准等。3.1堆垛机钢丝绳选取与直径的确定查《机械设计手册》表，得出钢丝绳结构为6×37通过计算钢丝绳的最大静拉力sq——mg即货物的重量Q——滑轮的倍率h——每组滑轮有多少根钢丝绳n1钢丝绳直径d=A√A——系数查表取d=13故钢丝绳选6×37+13−1550−I−光−右交3.2卷筒计算3.2.1卷筒的主要尺寸计算卷筒的名义直径D1=h∗d绳槽深度（标准槽）H1=(0.25~0.4)d取绳槽节距（标准槽）P1=d+(2~4)取卷筒厚度（铸铁卷筒）δ≈0.02D+6~10(D=D1卷筒长度（双联卷筒）LL0L=2=332槽底半径为R=7.0，极限偏差为L2—固定绳尾所需长度，L_2≈3t图3-1卷筒3.3滑轮设计计算3.3.1滑轮的尺寸确定查机械设计手册表得钢丝绳直径d=13，滑轮直径为d=315绳槽半径BRRBHMEBSBNC37134022.582811102.501即选E1型—查表3.5得轴承尺寸如下：DDBBBBDSE宽度B180100957985751201012034953.3.2轮毂尺寸轮毂孔圆柱度公差查表得以下尺寸参数DFDDDRDD尺寸1806.511M101851221011通过上述分析确定4个螺栓孔，8个螺钉孔图3-2轮毂表3.2滑轮断面尺寸D1≈155.3rs=2.1安装时（ds=112基本额定负荷：Cr=122KN故极限转速选择3400r/min。3.3.3滑轮组强度计算绳索拉力合力：P=2S∙sin轮缘最大弯矩：Mwmax=轮缘最大弯曲应力：σσmax=σy—许用压应力，取100N/经校验，符合要求。3.4选择堆垛机电机多速笼型异步电动机型号功率因素额定功率效率额定电流转速YZ-160M-60.777.5kw86%17A960r/min提升机构功率P=FV10最大转矩额定转矩T参考质量119kg

第5章机体支架设计5.1机架设计计算的准则和要求5.1.1机架设计的准则1、工况要求任何机架的设计首先必须保证机器的特定工作要求。例如，保证机架上安装的零部件能顺利运转，机架的外形或内部结构不至有阻碍运动件通过的突起；设置执行某一工况所必须的平台；保证上下料的要求、人工操作的方便及安全等。2、刚度要求在必须保证特定外姓条件下，对机架的主要要求是刚度。例如，机床的零部件中，床身的刚度则决定了机床的生产率和加工产品的精度；在齿轮减速器中，箱体的刚度决定了齿轮的啮合性及运转性能。3、强度要求对于一般设备的机架，刚度达到要求，同时也能满足强度要求。但对于重载设备的强度要求必须引起足够的重视。其准则是在机器运转中可能发生的最大载荷情况下，机架上任何点的应力都不大于允许应力。此外，还要满足疲劳强度的要求。4、稳定性要求对于细长的或薄壁的受压结构及手弯-压结构存在失稳问题，某些板壳结构也存在失稳问题或局部失稳问题。失稳对结构回产生很大的破坏，设计是必须注意。5、美观目前对机器要求不仅要能完成特定的工作，还要使外形美观。6、其他如散热的要求；防腐蚀及特定环境的要求；对于精密机械、仪表等散热变形小的要求等。5.1.2机架设计的一般要求在满足机架设计准则的前提下，必须根据机架的不同用途和处所环境，考虑下列各项要求，并有所偏重。机架的重量轻，材料选择合适，成本低。结构合理，便于制造。结构应使机架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便。4、结构设计合理，工艺性好，还应使机架本身的内应力小，由温度变化引起的变形小。（1）抗震性能好。（2）耐腐蚀，使机架结构在服务期限内尽量少修理。（3）有导轨的机架要求导轨面受力合理，耐磨性好[14]。5.2机架的设计步骤1、初步确定机架的形状和尺寸。根据设计准则和一般要求，初步确定机架结构的形状和尺寸，以保证其内外部零部件能正常运转。并要求机架能够在巷道内无阻碍的运行。图5-1机架结构简图2、根据机架的制造数量、结构形状及尺寸大小，初定制造工艺。3、分析载荷情况，载荷包括机架上的设备重量、机架本身重量、设备运转的动载荷等。对于高架结构，还要考虑风载、雪载和地震载荷。确定结构的形式，采用有双槽的立柱，以保证货叉在升降过程中不侧翻。4、针对以上所述的各项要求与准则，结合双立柱巷道堆垛起重机在自动化立体仓库中的工作状况，并考虑到双立柱巷道堆垛起重机自身各个装置与机构间的配合情况，确定机架的基本尺寸：机架高为12m，两个立柱之间的距离为1800mm，每个立柱的长为360mm，宽为240mm，立柱中中设有双槽，以保证货叉在运动过程中的平稳性；上横梁为360*300中间空心的方钢；下横梁是厚度为300mm、宽为1200mm中空的钢板，用以保证双立柱巷道堆垛起重机的承载能力[15]。5.3其他装置设计和选择1、供电系统堆垛机的移动供电装置，一般采用滑触供电装置和电缆供电方法。根据自动化仓库的特点，应满足高速度、无需检修、耐用、无脱线现象等。堆垛机采用底（顶）部滑触线供电方式，滑触线设置符合使用安全及易于保养的要求。2、电气设备主要包括电力拖动、控制、检测和安全保护。在电力拖动方面，目前国内多用的是交流变频调速，交流変极调速和可控硅直流调速。对堆垛机的控制一般采用可编程序控制器、单片机、单板机、计算机等。堆垛机必须具有自动认址、货物虚实等检测以及其他检测，电力拖动系统同时满足快速、平稳和准确三个方面的要求3、天地轨天地轨是整个堆垛机的承载部件，因而天地轨必须有足够的刚度。天地轨分别固定在货架及地面上。天地轨的全长除能涵盖堆垛机最大作业范围外，两端头还保留有适当缓冲长度。每段地轨结合面以45度对接，对接处有一定高度差限制要求。（1）天地轨安装后直线度公差如下：地轨安装后直线度公差在200mm测量长度应不大于0.5mm地轨全长测量长度内应不大于3mm天轨安装后直线度公差在200mm测量长度应不大于0.5mm天轨全长测量长度内应不大于4mm（2）安装后天地轨间相互位置公差天轨上表面于地轨下表面之间距离误差应不大与8mm天轨与地轨之间的水平错位不大于5mm4、安全装置堆垛机是一种起重机械，它要求在又高又窄的巷道内高速运行。为了保证人身及设备的安全。堆垛机必须配备有完善的硬件及软件的安全保护装置，并在电气控制上采用一系列连锁和保护措施。除了一般起重机常备的安全保护措施（如各机构的终端限位和缓冲、电机过热和过电流保护、控制电路的零位保护等）外，还应根据实际需要，增设各种保护。主要有如下安全保护装置。（1）水平极限保护在巷道两端点均设置强制减速检测装置及紧急停止极限开关，堆垛机在接近巷道两端时，先减速缓行而后定位停止，避免超程行走。如在正常范围内仍未停止，则紧急停止极限开关将迫使堆垛机停止运行。（2）缓冲器正常状态下堆垛机不触及缓冲器，万一电器线路故障，发生超程行走时，设置于巷道两端的缓冲器能将堆垛机制动住。缓冲器为聚氨脂橡胶，可以吸收堆垛机意外超程行走时的冲力。（3）垂直极限开关在立柱两端点均设置强制减速检测装置及紧急停止极限开关，堆垛机升降载货台在接近立柱两端时，先减速缓行而后定位停止，避免超程升降。如在正常范围内仍未停止，则紧急停止极限开关将立即迫使堆垛机升降载货台停止。（4）断绳保护装置当载货台的牵引钢丝绳断裂时，断绳保护装置将抱死载货台，使堆垛机立即停止运行并报警。（5）动作连锁装置堆垛机处于行走及升降动作时，货叉不能伸出。货叉处于伸出状态时，堆垛机不能行走，而载货台只能低速适量升降。（6）货叉保护装置货叉伸出途中触及障碍物时，电机堵转变频器报警，或者出现任务超时报警，提示堆垛机故障。货叉没有完全缩回到中位，则堆垛机不能行走。（7）过载保护装置堆垛机上所有驱动电机线路上，由变频控制过流，以免电机因过载而受损。（8）载荷外形检测当货叉所叉取得货物外形超差时，载荷外形检测装置能输出信号，并自动停止货叉运行，以保护货物及机器。（9）货位虚实检测 假如堆垛机要存货位上有货物时，想要存入一个货物，或者堆垛机载物台上已有货物时，要想取一个货物，则货位机的虚实检测能检测到已有货物，并不会使货叉伸出，以免发生意外。（10）声光报警装置堆垛机在故障发生后，能同时声光报警，以引起操作人员注意，及时排除故障。（11）紧急停止开关在堆垛的机载电控柜面板上与堆垛机站台附近均设有紧急停止开关。（12）超速检测保护功能在立柱上安装超速检测器，当升降台下行速度超过额定速度一定范围时先触发超速保护装置，电控系统报警，堆垛机立即停止工作，避免发生机器伤害事故。（13）系统接口保护要求堆垛机与出入库输送站台间采用四位光通讯实现信号互锁,以保证站台存取货物时的安全;堆垛机采用红外通讯器与上位机计算机的通讯连接采用RS422接口。（14）其他保护其他保护包括控制电路得失压保护、操作开关的零位保护、电机正反转连锁、短路和过流保护等各种安全保护[16]。5、操作设备采用机载控制柜方式，控制柜随堆垛机运动，具有与上位计算机进行通讯的功能。出入口区域的地面上对应有急停按钮，当堆垛机出现异常时，可以紧急停车。一般操作时，人员不进入堆垛机内作业，当异常发生并需进入堆垛机巷道内排除故障时，可以从堆垛机上手动操作。机载控制柜的操作面板上，有分别设置各项动作位置的操作键与显示灯，动作限制指示灯操作模式选钮、紧急停车按钮以及其他必要的按钮与指示。操作设备只有手动、自动、在线等主功能外，还有具有帮助功能，也即异常发生时，能自我检测异常发生点，将异常显示在夜晶显示屏上，并指导使用者依其指示动作作业，以便尽快排除异常。此外，堆垛机能将异常发生的代号实时传递给上位计算机，作为将来问题跟踪的记录，以便彻底排除隐患，使以后不再发生类似的故障。6、操作模式（1）在线操作通过红外线数据传输器接收由地面发出的存、取货命令，机载柜根据这些命令自动完成存、取货的操作，并将堆垛机的状况和货位状况发上位系统。（2）自动操作通过操作面板输入目标地址，堆垛机自动完成一个存取货的操作。（3）手动操作使用操作按钮控制水平垂直货叉各方向的动作，主要用于简单的调试工作。在运行无安全隐患状况下，堆垛机在巷道内任何位置，均能方便地转换操作方。7、堆垛机走行区土建要求（1）根据机械行业标准JB/T9018-1999,仓库建筑应满足以下要求:地面长度公差（2）平整度仓库地面平整度允许偏差:仓库长度<100m时,允许偏差15mm。（3）2米范围偏差2米内地面高度差不超过3mm。（4）地面沉降变形最大载荷长期作用下，整个立库货架区基础不均匀沉降不大于1/1000，也不会有渗水、积水。（5）地面承重要求堆垛机走行区地面承载要求根据堆垛机具体结够和物料状态确定[13]。

第6章码垛机的优劣分析6.1码垛机现在所面临的问题有哪些？1.成本高、品种繁多，码垛机器人的设计、制造是一项系统工程,费时费力,操作环境和对象具有多样性,用户需求也多样性,导致品种规格繁多不利于企业的批量化、规范化运作,无法降低成本,有些物流包装企业生产和管理相对落后，不规范等原因，导致码垛机器人需求量小。2.适应能力有待提高：现代工业生产具有小批量多品种、更新换代频繁、分工细化的特点,机器人码垛机须面对一机多产品、一机多盘、一机多线等情况。产品包装件的尺寸参数和码垛模式是事先编好程序输入机器人码垛机的,机器人本身无法对对象进行识别，一旦产品发生频繁变换，机器人无法快速识别。

3.高负载码垛机器人的研发有待提高，现在市面上大多是中型码垛机器人，小型的也有并联杆式机器人，较大的大约3米高，较小的机器人类型1米多，抓取大件物品如板材的码垛机器人尚待研发生产，负载大的机器人一般在200公斤以内，还有待提高。

4.人才匮乏，机器人顺应时代发展，行业前景广阔，然而，该领域人才供需失衡的矛盾正日益凸显。未来机器人产业发展将表现出爆发性态势，技术也会提高不少，因而可能会需要机器人操作者技术水平也相应提高，然而相关人才少之又少，供不应求。为了减少学习培训相关人才的成本，又产生出一个机器人通用性易用性的问题