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1、-毕业设计（论文）-轮胎存放立体仓库及自动取货机构设计（全套图纸）-第 22 页 毕业设计报告(论文)报告(论文)题目： 轮胎存放立体仓库及自动 取货机构的设计 作者所在系部： 机电工程学院 作者所在专业： 车辆工程 作者所在班级： B13141 作 者 姓 名 ： 作 者 学 号 ： 201322408 指导教师姓名： 完 成 时 间 ： 2017.6 北华航天工业学院教务处制摘要 本文是轮胎立体库存取机构的设计与研究，首先对传统与本设计的优劣进行分析比较展现出本设计中四层货叉机构以及轮胎库的先进之处。着重表述四层货叉机构的设计原理工作方式等等，以详尽的方法表述本设计在现代化管理中的优势地位
2、。对于企业，对于操作工人都是一项极为使用的方案，有效节省成本降低工作强度。关键词：轮胎立体库 四层货叉 现代化管理AbstractIn this paper, the design and research of the tire cubic inventory mechanism, first of all, this paper compares the advantages and disadvantages of the traditional and the design, and shows that the design of the four layer fork mechan
3、ism and the advance of the tire library. Focusing on the design principle of the four - layer fork mechanism, and so on, to express the superiority of this design in the modern management. For the enterprise, for the operation of workers is a very use of the program, effective cost savings to reduce
4、 the intensity of work.Keywords:Tire three-dimensional warehouse four layer fork modern management目 录 摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 选题背景11.1.1 课题应用背景11.1.2课题的意义11.2自动化立体仓库11.2.1自动化立体仓库分类11.2.2立体仓库的系统构成21.3堆垛机21.3.1堆垛机概述21.3.2分类21.3.2堆垛机的结构3第2章 整体方案的选择52.1 门架结构的选择52.2 起升方式的选择62.3 钢丝绳起重类型分析82.4 升降台的设计9第3章 起
5、升电机的选择103.1 电机的选择103.1.1 牵引电机调速方法的确定113.1.2 牵引电机容量选择113.1.3 减速比的计算123.1.4 对于输出扭矩的计算123.2 电机的选择133.3 电动机、卷筒的安装形式选择13第4章 起升机构零部件的计算154.1 钢丝绳的选择与计算154.1.1 机构工作类型的确定154.1.2 最大静拉力的计算154.1.3 确定最大静拉力164.1.4 确定钢丝绳尺寸164.1.5 校验钢丝绳直径174.2 滑轮的设计计算174.2.1 滑轮结构和材料的选用174.2.2 滑轮规格选择184.3 卷筒的计算184.3.1 卷筒的技术条件194.3.2
6、 卷筒的尺寸计算194.3.3 卷筒强度计算204.4 传动轴的强度校核204.5 对于直齿圆柱齿轮的有关计算214.5.1 轮齿的受力分析214.5.2 齿根弯曲疲劳强度计算防止弯曲疲劳折断224.5.3 齿轮的传动强度计算步骤22第5章 对门架及相关结构的计算235.1 立柱挠度的计算235.1.1 静止状态立柱强度的计算235.1.2 在运动状态下对立柱的有关计算235.1.3 立柱挠度的计算分析235.2 立柱弯矩剪力的校核255.3 对于运行之中立柱的振动分析265.4 横梁挠度的计算275.5 对立柱固定螺栓的计算28致 谢29参考文献30第1章 绪论1.1 选题背景1.1.1 课
7、题应用背景在如今社会经济正在以井喷的速度飞速发展而随意而来的是因为经济发展带来的物流问题。不可能人们只进行虚拟交易而没有人为他们的交易进行配送。这样的话一个行之有效的物流存储装置就是必须的了，要不然如同上文所述事倍功半！这样远远不符合现代人的要求理念。二十一世纪是经济飞速发展的时代，如今的人们工作追求效率最大化，低效的工作方式必定被淘汰。做为物流调配中极具代表性的一环轮胎的存放。长久以来一直是空旷进空间轮胎随意堆放，一堆一堆的。没有规律，没有效率。往往给工人师傅带去极大的不便，给公司厂区带来极大的经济损失。本次设计的轮胎立体库摆脱了以往轮胎先入后出的弊端，先进库的轮胎先出库，后入库的后出库。避
8、免轮胎在仓库中久置，影响品质。轮胎堆放更有条理方便存取归类。同时此次设计中采用自动化管理技术也能使工人师傅更加省力，为公司节省人力成本，是客户更快得到自己所需要的东西。时间就是金钱，效率决定企业前景。1.1.2课题的意义 科技在飞速发展。人们的一切都在向更加方便快捷发展，我们的追求是更快、更好、更有效！轮胎立体库的设计与研究各国必将越来越重视，找出更好更合理的方案。立体库采用装配式结构货架，是可以降低生产成本的，这样批量生产更利于产品的装配零部件调换同时方便工人师傅在现场的安装和调试。现在网络上查询在堆垛机方面我国发展方向是，全力提高电子技术、控制技术的的有效应用。让我们在使用时能够有准确度，
9、让堆垛机本身具有搜索功能使以后有无人自动存取的潜力。当然，外形也是我们关注的一个方面，美丽有趣的外观更能吸引我们，在工作时也是一种享受！生产的目标应该向集中化、专业化、规模化这些方向发展，因为这样才能使生产效率最大化降低生产成本，为后代留下更多的资源，当然也是为我们争取更多的利益。合理的采用信息扫描技术，这样能使工人更加有效的提高信息的准确性以及传输速度。人工智能技术和互联网技术的普及。1.2自动化立体仓库1.2.1自动化立体仓库分类 根据建筑形式分类图1-1自动化仓库分类1.2.2立体仓库的系统构成自动化立体仓库有几个基本的构成支架，他们共同承担起仓库的各运转功能分别是管理货物运输的货物输送
10、系统、保证货物存储的存储系统、货物进出操控的控制和管理系统、以及存取系统。1.3堆垛机1.3.1堆垛机概述堆垛机在本文轮胎立体库的设计中的作用是实现货物的搬运，其操作方式有三种-全自动操作、半自动操作以及手动操作，所以堆垛机对于仓库而言如同心脏对于躯体。而堆垛机在长久的进步研发过程中也滋生了多种样式的；如单/双立柱型堆垛机及适合巷道内使用的巷道式堆垛机、双轨巷道时堆垛机等多种类型的堆垛机，以面对不同的情景模式！1.3.2分类 现今社会经过长久的发展堆垛机已经形成了不同的体系；堆垛机驱动方式高度不同有无轨道立柱数双立柱式堆垛机单立柱式堆垛机无轨堆垛机有轨堆垛机底层型高层型下驱动上驱动图1-2堆垛
11、机分类由上图可知堆垛机的划分方式与不同类别，也可由此来选择自己在不同场合需要使用的堆垛机，其中堆垛机在按照高度化分时其区分高度一般是五米以下小型堆垛机、五到十五米中型堆垛机、十五米以上大型堆垛机。还有驱动方式划分时也是上/下驱动或单上单下驱动。一般根据具体货架需求进行选择。大型堆垛机都是使用上下双驱动方式进行驱动。1.3.2堆垛机的结构 堆垛机的架构一般如表中划分方式一致。图1-3推垛机结构分类1.机架机架包括了上架横梁以及立柱在整个堆垛机中起承重作用，承载整个堆垛机的全部重量并且把机架形成一个整体。在机架中我们由图可以看到有单立柱形式还有双立柱形式。立柱形式的不同作用效果也大不一样；考虑到单
12、立柱的刚性较差则单立柱形式的机架不应该作用于振动性大以及速度比较快的场合，那样会右立柱断裂损坏的风险不符合设计原则。相对而言双立柱形式则能够有效地承载较大重量载荷，同理也能在较大运作速度下进行有效的工作。本次设计中我在立柱下安装地轨这样能够使堆垛机整体自由的行走在仓库。而且更有条理性。2. 水平行走机构水平行走机构由上下运动机构共同构成、使堆垛机整体进行移动。让轮胎按要求达到指定位置货架，一般水平行走机构包含地面、顶部、中间三种驱动方式。在本次论文中便是根据此论据进行选择。我们都知道地面驱动方式因其运动方式是相对比较简单的，这样的话我就选择地面驱动方式来作为本次设计运动方式。3.提升机构提升机
13、构电动机制动轮卷筒减速机 提升机构只是简单地负责货物的升降，一般是由载货台和传动装置构成，我们常见图1-4提升机构的提升机构无外乎有链条、钢丝绳等这儿么几种。传动方式相对简单有效，而且节省成本。4. 载货台 在堆垛机上的载货台是用来承载货物的在本次设计中载货台还有一个公用是安装四层货叉作为它的承载机构用载货台和货叉之间安装有导论可以减少摩擦力减少功的损耗，由链条、钢丝绳等传动件与电机相联系对货物进行上下移动、达到指定高度。5. 货叉货叉直接是在载货台上安装的，本次论文使用的是四层货叉。货叉在电机的带动下进行伸缩。以此带动货叉上的轮胎进行移动，使轮胎达到货架的指定位置。货叉每层之间设有滑槽、滑轮
14、以减小摩擦。6. 电气控制系统 在国内电力拖动方面近年进步巨大涡流调速已经很少使用。目前主要流行的是可控直流调速以及交流变极调速。还有最近迅猛发展的交流变频调速。而对于堆垛机的控制在考虑安全及操作性因素后目前一般采用可编程控制器调控在考虑经济时采用单片机、计算机等应用进行调控。并且在设计时大多应考虑堆垛机是否需要货位虚实检测功能，自动认址功能。在安全第一的今天安全保护需要时刻提防，故堆垛机也必须安装有安全保护措施。第2章 整体方案的选择2.1 门架结构的选择门架结构的设计依据是货架形式，如下图：图2-1 货架形式 在上述文档中讲到过立柱形式的不同，在选择两种立柱式选择时应该根据具体情况进行选择
15、。对于两中立柱方式我们从它们的稳定性、结构紧凑性进行分析。由图我们可以看到双立柱结构的构成很简单只是上下两根横梁以及两根立柱而已，但是这样的结构一般情况下这样的结构会比较稳定刚性更好。如果我们升高度比较高选择双立柱应该比较合适。而对于单立柱堆垛机结构更是简单主题由一个立柱一个下横梁组成，这样会使用较少的材料，制造时耗材少、耗时少但是稳定性可能会稍有不足，因为单立柱的框架结构我们可以分析到工人工作时事业一定会比较开阔。但是也正因为结构问题上述中的刚度问题也会比较突出。如同上面说的采用单立柱形式时运动过程中因为振动会比较大，将对水平方向将产生比较大的压力。同时由于安装水平有限，在安装立柱时会有误差
16、。单立柱安装时因形态问题导向轮的安装精度、形式也会有一些问题存在。综上所述。决定采用双立柱其结构形式机下图所示；图2-2 双立柱形式可以根据上图中机架尺寸来查表得到立柱的参数尺寸：如立柱的高度是2.5米，立柱宽度为3375mm。立柱材料为玻璃钢。避免因生锈而影响使用。双立柱的固定：使用双立柱形式时将行走轮固定在双立柱中间的上横梁，而立柱固定在堆垛机上以保持稳定。同时还应该将两个小型立柱固定在堆垛机上其作用是将立柱套在小立柱之上，再进行固定小立柱、立柱以螺栓进行连接这样保证了立柱的稳定。2.2 起升方式的选择1.链条式起升方式提升货物时利用链条链轮来充当传送装置。我们从上图中也可以分析到传动链传
17、动中传动的步骤；链条传动需要把动能先行一步传送到顶部，这样的话上端才有动能把货物提升到顶端。相对而言这样的传送方式优缺参半。（1）传动链优点：传动链大体上可以划分为由链条盒、链轮两部分简单组成，而运动过程是依靠链条节与链轮轮齿相啮合滚动传动。这样的传动方式可以直观的保证他们不会发生相对打滑现象，也就保证了传动的有效性。传动中传动比以及传动效率的要求在这种传动方式下也是能够得到有效保证的。较高的工作效率以及简单地安装过程是我们得追求，在这里因为有链条挠性构件的存在保证了轻松安装的可靠性。也正是因为这样的结构对轴的压力不大能够有更长的使用寿命；链传动因结构可以保证整体尺寸比较小这样的话节省材料减小
18、整体尺寸。紧凑的结构也是在高温以及潮湿条件机构正常工作的有效保证。缺点：有优点当然也会有缺点的存在，在平行轴之间的链轮配合因为是间隙配合所以间隙运转时肯定会有一定的误差存在，这样也就不能保证瞬时的传动比，随之而来伴随着工作的运行工件必定会有相应的磨损，在磨损达到一定的程度后跳齿现象就必不可免。这时如果在高速以及载荷变化快速的时候就容易发生意外，存在较大安全隐患。应当注意到这点。（2）起重链 起重链条的起升方式也是有区分的，有环形焊接链和片式焊接链两种焊接链形式。与钢丝绳传动方式相比焊接链传动的挠性比较大，能够更有力的传动。另外可以使用较少的链轮齿数更加有效保证传动比。当然缺点也必然存在就是对冲
19、击的敏感性增大了，这样遇到较大冲击突然破短的可能性也必然提高。再加上磨损较快。综上所述可以把它定位于适用起重量小，升降速度低的机械。2钢丝绳式起升方式钢丝绳因为其特性在起升方式中最常被人们使用。原因钢丝绳材质一般比较好具有强度高、挠性好等起重方式必备优点再加上钢丝绳本身自重轻、运动平稳等等这些优点的存在，在起升机构、牵扯引机构等机构中被普遍使用也就不足为奇。当然钢丝绳的使用也绝不局限于此，有时也用于旋转机构的使用。非特殊情况钢丝绳一般是不会断裂的，就好像我们在家中使用往往一根钢丝绳使用许多年。即使极其偶然的出现钢丝绳的断裂损坏也一定会有征兆，如脱丝等可以让我们提前预知，做好防护准备。图下所示的
20、钢丝绳装置方案是典型的设计方案。在其设计方案中卷筒、滑轮直径不需要具体计算而是参见起重机标准来进行选择。我们选择卷筒的类型是带沟圆筒，而针对于钢丝绳的缠绕方式也有其固定的方向。一般来说在沟槽内部缠绕的方向是必须和其开始缠绕时的钢绳方向角度在以内来进行缠绕，同时为保证钢丝绳不脱离机构也应该保证即使是货台处于最低位置时，在本筒上也至少留有两圈以上钢丝绳做为防止钢丝绳脱落的依靠。图2-3钢丝绳装置在上述文档中针对钢丝绳以及链条两种经典传动方式做出了具体的分析研究，由此可以确定本次设计中所选用起升装置是钢丝绳传动，这样才是最合理的。并且根据传动方式来选用如下图的升降结构来进行设计；次升降机构里含有含有
21、电动机，减速器，卷筒等基本装置。图2-4次升机构2.3 钢丝绳起重类型分析对于钢丝升起种类型可以从以下来进行考虑；卷筒拉伸钢丝绳的运动是由电机带动，并由此对起重机构进行拉伸。这里的卷筒也有两种方式单联式和双联式；另外钢丝绳在系统中往往需要与滑轮进行结合共同完成工作需求，这里的滑轮也可以区分为定滑轮和动滑轮两种，两种滑轮中定滑轮用来调整力的方向即钢丝绳的方向；动滑轮的作用则是可以节省力的大小，保证在不影响主题结构的情况下尽可能减少作用功。在供桌构件中卷筒的长度与堆垛机成正比关系，因为堆垛机越大证明需要提升的货物单批量越重或者说越多那么卷筒长度相应的也必须越长，这时为了能够缩短卷筒，就可以采用多层
22、绕绳卷筒来进行装配，为了配合实际设计尺寸可以肯定采用单联多层绕绳卷筒在此处进行使用最为合适。再加上本次设计中预定的轮胎起重量比较小以及安装条件不是十分便利等问题的限制，就可以确定下来本次设计将不使用动滑轮，只进行定滑轮的选用足以改变方向即可。这篇论文自动化轮胎立体库的设计研究中重点主要是对堆垛机进行设计与研究而堆垛机中的重点又是起升装置的设计；其主要尺寸可以根据货架结构和本次实验的相关条件设计来确定相关的各项具体参数；以上有过叙述选用选用双立柱钢丝绳来作为绕性装置设计本次的有轨巷道堆垛机。由此确定下文中关于堆垛机起升装置的详细设计必须跟上文一致应按双立柱进行设计；这里确定的有起升所用的上横梁的
23、设计、升降台、卷筒的设计以及升电机、联轴器的选择、相关减速器等等。2.4 升降台的设计良好的结构不仅能够有效的节省材料使外观更加美观而且更能促进部件之间的联系。此处针对升降台的内部结构来进行设计；而升降台的内部结构由导轮架、滑轮组、载货台、导向座等结构共同组成；在升降台上安装有断绳保护装置来保护装置的安全性。安全重于泰山，没有安全就没有一切。同时为了更加有效合理的进行工作升降台上还有货叉装置、货物位置异常检测、升降认址装置等等共同完成一次有效的作业过程。结构图可以简化如下所示：图2-5 载货台结构 在仓库中为了合理的利用空间往往会堆积过密这时合理的转向装置尤为重要此处设计利用八个导轮固定在升降
24、台8个方通横梁上充当导向装置，这样可以确保整体在起落时一般不会有什么大的晃动影响整体平衡。同时再安装4个导轮在立柱的相对面上又保证了再左右同样不会晃动。第3章 起升电机的选择3.1 电机的选择 立体仓库提升系统性能的优劣与牵引电机性能的优劣挂钩。提升系统的许多运动过程如制动减速、启动加速平稳运行等等均是牵引电机来控制。这样的性质就确定了牵引电机的性能决定了提升系统的性能。在另一方面上，升降系统中独有的平层准确性与牵引电机的性能也有关系。具体表现升降时的制动力矩、制动距这些方面。为保证上述系统性能的正常牵引电机本身就必须有速度可调的并且能在四个象限中运行的机械特性。当堆垛机在仓库中沿已铺设的导轨
25、运行存取货物时牵引电机需要进行正/反转、起/制动等工作状态，并且频繁地进行。来保证货物在货架内的位置，搬运准确性。由这些要求看来整体工作环境中对电机的要求是比较高的；总结概述重点-牵引电动机应该具备有以下特点:1.电机材质过硬，在频繁的启动以及制动工作后仍能保持较小的磨损；2.耗电/功率小，即启动时电流小能使用家用电压；3.牵引电机本身应具备一定的调速特性（即发电制动特性），这样能保证整个牵引系统在满载、空载状态下运行时速度能够得到有效地控制，保证设备安全工作；4.因为我们设计的是堆垛机，故在运行过程中承载重量会发生显著的变化，有时会有满载快速升降的现象。这就要求其具备有比较高的刚度以保证整体
26、框架不会因此而出现严重变形而影响使用。5.在保证其他因素的前提下，电动机的运转也必须平稳这样则能保证噪音低不会影响他人，运行安全。普通交流感应转动电动机的转差率小并且机械特性、运行效率也都相对比较高还有转子电阻也比较低。凡事都是相对的在拥有以上优点的同时这类电动机的缺点也十分的明显；例如启动电流一般情况都是额定电流的4-7倍。会引起极大的安全隐患；同时启动转矩也会相应的比较大，正常情况都能达到额定转矩的4倍。在本次的轮胎立体库设计中如果选用上文所述电机做为起升系统电动机那么起升系统往往会因为工作过程中快速、频繁的起止而使启动电流出现紊乱现象。这样不仅在材质上对整体有较高的要求而且电网电压也容易
27、因为起伏太大而出现问题。与此同时电动机快速启制动也会散发大量热量如果散热不及时，或者散热处理有问题都会发生重大安全隐患，由此可见普通交流电机在做立体仓库中不适用做牵引电动机。普通堆垛机为了迎合大众而选用的曳引电机有四种分别直流低速/高速电动机/交流单速/双速电动机。运用这几种电机成本较低安装使用方便。其中交流单速电动机一般都会用于小型货梯上而直流电机则用于直流拖动系统；为了满足本次论文中的各项要求可以选用交流双速电动机做为堆垛机的曳引电动机。3.1.1 牵引电机调速方法的确定调速方式经过上文所述在最初的选定牵引电机之后我们还必须由实际情况出发选择它的调速方式。而目前社会上主流的调速方式有以下几
28、种； 调速系统交流变极调速系统变频变压调频系统交流变压调速系统图3-1调速系统对于交流变极调速系统而言此系统在正常运行时会出现有电抗、串联电阻启动以及变极减速运动平层等现象，出现这种状况时系统也会出现制动加速过大进而造成运行不平稳的危险因素。解决方式一般为采用可控制硅来取代启动电阻和制动电阻以及电抗器整个交流变压调速系统因此达到控制起制动电流的目的。这样的方案好处是能够完美的实现制动速度的闭环控制并且对于系统的平层精度也将有极大幅度的提高。而有时候我们需要平稳地改变交流异步电动机的同步转速。这是需要考虑的方面就是其转速和定子绕组上的交流电源频率之间的关系是函数关系。所以当有需要的时候我们对其进
29、行整改只需要简单地均匀对定子绕组上的供电频率进行调整就可以了。同时我们也要考虑到另外一个问题就是在本系统上要求维持磁通量恒定且电机的最大转速不改变。这样，在对电源频率进行调整的同时，我们也应该对其供电电压做出相应的调整。3.1.2 牵引电机容量选择上文已经讲述过堆垛机中牵引电机的重要性牵引电机是提升系统的源动力。转矩、输入功率需要经过牵引系统的提升装置运行。同时堆垛机在运行时具体需要多大的牵引功率来使系统正常运作需要根据提升速度和重量来进行计算。由此计算出的功率就可以做为提升系统的额定计算功率来使用，也可以借用此数据来选用合适功率的牵引电机。 （3-1） 式中额定载重量，； 提升速度，； 机械
30、效率，；3.1.3 减速比的计算在设计中使电机调频最小频率为20hz，同时规定电机转速n，则有因为p为极对数，则可以选取p=2的电机。同时因为前几样参数也可以确定卷筒的线速度v ，以及减速比i，根据本文上述堆垛机所需的速度是低速,中速，则有次可以算出最小转速比为： （3-2） （3-3） （3-4） 式中p极对数； v卷筒线速度； d卷筒直径； i卷筒减速比；3.1.4 对于输出扭矩的计算平稳上升就是等速起升载荷，这个阶段是输出扭矩最大阶段。则应计算出这个时候的扭矩。 (3-5)式中额定起重量； 滑轮组效率； 滑轮组倍率； 套筒直径；3.2 电机的选择起升装置需要的电机的容量为N可以由上文所得
31、数据间接得到， 那么电机的功率可由以下得到： （3-6）式中系数；由堆垛机的工作级别M3可查表得取0.75-0.80现取=0.80。则根据计算所得再进行查表就我选用微特品牌电机做为本次设计所用电机，并且由此确定减速比为50，型号Y100-200w,以及允许负载44.0 。 设备运行时都需要一个制动装置一次来确保当出现问题时能够随时、快速有效的解决问题。制动装置一般在机器的运动速度调节或限制机构上进行使用。但是本次设计中因选用的电动机带得有制动器，所以不再需要再选择。3.3 电动机、卷筒的安装形式选择在零部件基本选择完毕后还要考虑一下安装问题，因为有些零件尺寸不合造成重大麻烦还不如不用。而在选择
32、时可以看到联轴器的安装尺寸比较大，会与安装位置有误差。所以这里不选用电动机与卷筒的传动连接以避免们这些问题。而是选用相对安装校准比较容易的齿轮传动。在安装时电动机与卷筒的安装可以根据电动机与轴线的方向来区分为不同的方式；安装时电动机与卷筒的轴线都在同一垂直度方向。电动机与卷筒轴线在同一水平方向；对于这两种安装方式我做了如下图所示的示意图给予比较；根据相对的两幅图比较可知以下问题；1.如图3-2所示可以看出整体框架运行时稳定性会相对较好，因为这个时候齿轮在小车的一侧进行行走，这样的好处是可以降低整体机构的高度，不但可以减少占地而且空间重心低一般情况下不容易振动。2. 如图3-1所示的机构我们可以
33、看到电动机和卷筒轴线在同一垂直方向，这时整个卷筒的整体重量都是由轴承座支撑着，而此时轴承座又是安装在如图显示尺寸为一个高度在100mm的支架上，而且支架上还安装有垫块，并且要在小车上进行二次安装，这样整体高度必定会比较高，高则容时出现不稳定因素稍一运作容易产生振动，造成系统误差。这样分析之后就基本可以确定：设计选择电动机与卷筒轴线处于同一水平方向的方案；图3-1 电动机与卷筒轴线在同一垂直方向图3-2 电动机与卷筒的轴线平行安装方式如图卷筒靠近立柱，可以预知钢丝绳的垂直方向分力也势必会较大，这样的坏处是固定滑轮的铁板受力也会较大尽而容易导致铁板一受力较大而弯曲变形。所以选用卷筒远离立柱的方式比
34、较合适。第4章 起升机构零部件的计算4.1 钢丝绳的选择与计算4.1.1 机构工作类型的确定将机构都是有寿命限制的而按照国标的区分方法是分为十级，十级的区分方法以及年限寿命在表8-1-1（机械设计手册）中均可以查到，总设计寿命在手册中有明确指出是机构假定的使用年数内机构总共运转的总小时数。这个总设计寿命作用不是很大因为它有很大的局限性例如数据机构零件在设计时仅仅能够作为一个基础数据，却不能把它当做真正的保用期来使用。同样的由上表可以知道此处可选机构利用等级为T4。由已知条件得出结论最大受力为603.07(N)，因为所受力相对而言比较小则该机构是承受轻载荷比较多的一个小型机构，一般不会出现大载荷
35、。所以就可以查机械设计手册中的表8.1-3得到结论机构载荷状态为L1-轻。同时还可以确定机构工作类型为M3。4.1.2 最大静拉力的计算钢丝绳最大静拉力的计算：在起升机构中想要快速的计算出钢丝绳的最大静拉力，可以考虑起升载荷在计算滑轮组效率与承载分支数后算出钢丝绳最大工作静拉力；其中的起升载荷指起升质量。起升质量包括起取物装置，在计算过程中对于起升高度小于50米的钢丝绳质量不对其进行计算。工作机构中滑轮组的的倍率系数的计算： （4-1）式中滑轮组中总共承载绳索分支数； 表示绕入卷筒的绳索分支数；我们平时所用的滑轮组都是省力滑轮组，而在这些滑轮组中有两种滑轮组可以考虑在本次使用双联滑轮组和单联滑
36、轮组；对于它们进行分析；双联滑轮组在卷筒上缠绕的绳索有两根，即=1。本着一切以方便准确的原则在本堆垛机的设计中起升选择倍率可以选择为=1。滑轮的阻力系数的计算：滑轮的阻力在运作时必不可少，这样如何有效的减小阻力的产生。以及如何计算阻力大小，掌控各部分阻力分布就成了一个问题。阻力系数在这里包括两种-即轮轴阻力绳索僵性阻力。 1、绳索僵性阻力：这种阻力其实就是一种变向时所产生的一些阻力具体表现在钢丝绳绳索在工作时经由滑轮处进去变向由直变弯，哟或者在离开滑轮时再次变向由弯变直，这两种变向过程都要克服绳索的僵性阻力作用会浪费许多功。2、轮轴阻力：这种阻力是最为简单的一种即滑轮在轴上时，绳索与滑轮轴承的
37、摩擦阻力，即为轮轴阻力。基本是无可避免，只能经理减小。上述两种阻力合成后就是该出的总附加阻力我们将以表示，则 (4-2) （4-3） （4-4） 式中总附加阻力； 系数； 滑轮阻力系数；对于钢丝绳滑轮来说，当滑轮使用滑动轴承，一般情况使用阻力系数；而用滚动轴承时，。4.1.3 确定最大静拉力绳索的最大张力为： （4-5）式中取物装置与起升装置之和； 滑轮组倍率； 滑轮组形式系数； 滑轮组效率；所以根据查表及上述数据所得，=603.37N。4.1.4 确定钢丝绳尺寸钢丝绳选用一定要选择合适的直径这样既不浪费材料又能达到理想的工作要求。而确定钢丝绳直径的方法是据钢丝绳的最大工作静拉力即确定： （4
38、-6）式中钢丝绳最小直径； 选择系数； 钢丝绳最大静拉力；计算时必定要先选择系数C，而它的取值和工作机构的运行级别有关，则可以查表选取。而在这里公式中使用的数值是根据钢丝绳充满系数，以及折减系数时的选择系数C值。又或者当钢丝绳的、和与表中不同时，可根据工作级别选取值，并根据所选择钢丝的、和的值按式计算，然后再按式计算绳径。 （4-7）式中安全系数； 钢丝绳的捻制折减系数； 钢丝充满系数； 钢丝的公称抗拉强度；由上述的公式可求得，则初步选择钢丝绳的直径为。4.1.5 校验钢丝绳直径本设计初步选取纤维芯钢丝绳其中结构型式为，公称抗拉强度取。则=0.0982。查表公称直径为的钢丝绳的公称抗拉强度为，
39、最小破断力的纤维芯钢丝绳。选择钢丝绳直径时我们所选择的依据是按钢丝绳所在的机构的工作级别有关的安全系数，由此可知钢丝绳的破断拉力时我们还要考虑满足下式： (4-8)式中钢丝绳最小破断力； 安全系数； 折减系数；选取，选定。由以上计算结果的钢丝绳符合要求；4.2 滑轮的设计计算4.2.1 滑轮结构和材料的选用在整体结构中滑轮结构和材料滑轮作用极其重大，它们不仅可以对整体起到导向和支撑作用，对于绳索和绳索上传递的动力方向也能够进行调整。还有也可以平衡绳索分支拉力。使系统保证平稳，在滑轮的选择上对于承受载荷较小的小尺寸滑轮我们一般采用制成实体滑轮的方法，采用铸造材料为Q235-A或铸铁来进行铸造。而
40、对于那些承受载荷比较大的滑轮则应该选择其它的优质材料，如球铁QT420-10或铸钢Z635Mn等材料。在形状结构上也应铸成带筋以及轮辐或孔的结构以保证其质量承重。当使用大型滑轮时则应采用型钢或钢板的焊接结构来保证能承受足够的载荷。对以上几种滑轮进行选用时受力不大的可直接安装于心轴，当受力较大的情况下应该将滑轮安装在滑轮轴承或滚动轴承上，对于两种轴承后者滚动轴承在转速高、载荷大的工况时一般使用。轮毂长与轮套直径比一般为。4.2.2 滑轮规格选择根据标准规定，计算滑轮的最小直径按照钢丝绳子中心来。 （4-9）式中钢丝绳中心计算滑轮的最小直径； 钢丝绳直径； 机构工作级别相关系数；可根据工作系数查得
41、。由此可得滑轮的最小直径，选择可知 ，由此可得滑轮的最小直径48mm。查看机械工程设计手册可知绳槽两侧面夹角为到，一般到，滑轮的内圈高度为12.5mm。根据上述计算过程可知滑轮的受力大小603.07N，滑轮尺寸和槽截面形状对于滑轮组钢丝绳使用寿命和工作的可靠性有很大影响。有这些我们就应该要考虑下槽型的问题，让它满足一些条件这样的话才能更好的使用。比如：钢丝绳和槽之间是可以有空隙的，不可能太紧这样摩擦力会太大，还会加速磨损不利于长久使用，让钢丝绳和槽减少接触。当然，钢丝绳和槽在运作时也一定要有足够的接触这样才能保证足够的动力传动，不会出现打滑等显现影响使用；选择槽形可以根据上述情况按机械工程设计
42、手册进行，根据已知的就可以得出，并且判断出滑轮可选用铸铁铸造成，在这些条件下可的得出滑轮受力不大仅为，在这么小的力下滑轮直接安装于心轴是没问题的。可知滑轮绳槽底半径。并且判断出钢丝绳的半径为时槽底半径我们可以选取为值，根据钢丝绳直径d为以及最大允许偏差+7%我们便可确定此标准。由此也可以得到本设计的滑轮绳槽底半径R=1.7。4.3 卷筒的计算用卷筒一般工厂最常用的都是周边大齿轮式以及齿轮联结盘式两种形式，这两种形式我们根据它的结构特点就可以知道卷筒轴只承受简单地弯矩作用，不受扭矩力作用。尤其是后者是目前标准型桥式起重机典型结构，这种结构都是为封闭式传动，它的优点是分组性好。缺点是检修时必需顺着轴然后再向外移卷筒，会比较麻烦。而第一种的周边大齿轮，一般情况下均为开式传动。4.3.1 卷筒的技术条件在设计时查阅资料发现卷筒有两种类型一种是单层卷绕双联卷筒，还有一种是单层卷绕单联卷筒，经过分析再本设计选用单层卷绕单联卷筒做为设计所用。查机械工程设计手册可得：卷筒技术条件根据起重机用铸造卷筒技术条件的规定；其具体要求如，铸造卷筒材料，表面质量，尺寸公差和表面粗糙度。对于加工表面上还有许多未标注公差尺寸的公差等级全部按照中的M级。未注加工表面粗糙度值按中的。4.3.2 卷筒的尺寸计算卷筒的直径；根据规定 ,我们都是按照钢丝绳中心来计算。 （4-10）式中钢丝绳中心计算的卷筒