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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 1 緒論</b></p><p> 隨著經(jīng)濟(jì)全球化步伐的加快,自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)已經(jīng)成為代物流系統(tǒng)中迅速發(fā)展的一個(gè)重要組成部分, 它具有節(jié)約用地、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、消除差錯(cuò)、提高倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化水平及管理水平、提高管理和操作人員素質(zhì)、降低儲(chǔ)運(yùn)損耗、有效地減少流動(dòng)資金的積壓、提高物流效率等諸多優(yōu)點(diǎn)[1]。與計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)以及與生產(chǎn)線緊密相連的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)更是當(dāng)今計(jì)
2、算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)及柔性制造系統(tǒng)(FMS)必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。</p><p> 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,物流供應(yīng)鏈中蘊(yùn)藏的巨大潛力越來(lái)越引起人們的注意。而物流中心則是物流供應(yīng)鏈中重要的樞紐之一。它是接受并處理下游用戶的訂貨信息,對(duì)上游供應(yīng)方的大批量貨物進(jìn)行集中儲(chǔ)存、加工等作業(yè),并向下游進(jìn)行批量轉(zhuǎn)運(yùn)的設(shè)施和機(jī)構(gòu)。</p><p> 1.1課題的背景及目的</p
3、><p> 立體倉(cāng)庫(kù)在現(xiàn)代物料倉(cāng)儲(chǔ)與小區(qū)車(chē)輛停放等應(yīng)用比較廣泛的一個(gè)技術(shù),隨著土地資源的匱乏,立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)顯得越來(lái)越重要[2]。因此本課題的選擇有一定的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p> 本課題研究的目的是研究出教學(xué)所用到的立體倉(cāng)庫(kù)的提升與送物部分的設(shè)計(jì),為以后所開(kāi)展的教學(xué)活動(dòng)做好硬件準(zhǔn)備,以期給同學(xué)們以形象準(zhǔn)確的實(shí)物印象和實(shí)驗(yàn)的積極性。</p><p> 1.2國(guó)內(nèi)外
4、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p> 倉(cāng)庫(kù)的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。1963年美國(guó)率先在高架倉(cāng)庫(kù)中采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù),建立了第一座計(jì)算機(jī)控制的立體倉(cāng)庫(kù)。此后,自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在美國(guó)和歐洲得到迅速發(fā)展,并形成了專門(mén)的學(xué)科[3]。60年代中期,日本開(kāi)始興建立體倉(cāng)庫(kù),并且發(fā)展速度越來(lái)越快,成為當(dāng)今世界上擁有自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)最多的國(guó)家之一。</p><p> 對(duì)立
5、體倉(cāng)庫(kù)及其物料搬運(yùn)設(shè)備的研制開(kāi)始并不晚,1973年開(kāi)始研制我國(guó)第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù),該庫(kù)1980年投入運(yùn)行。到2003年為止,我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量已超過(guò)200座。立體倉(cāng)庫(kù)由于具有很高的空間利用率、很強(qiáng)的入出庫(kù)能力、采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制管理而利于企業(yè)實(shí)施現(xiàn)代化管理等特點(diǎn),已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù),越來(lái)越受到企業(yè)的重視。 </p><p> 1.3自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的分類及其特點(diǎn)<
6、/p><p> 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)(AS/RS)是由立體貨架、有軌巷道堆垛機(jī)、出入庫(kù)托盤(pán)輸送機(jī)系統(tǒng)、尺寸檢測(cè)條碼閱讀系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)以及其他如電線電纜橋架配電柜、托盤(pán)、調(diào)節(jié)平臺(tái)、鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)等輔助設(shè)備組成的復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)。運(yùn)用一流的集成化物流理念,采用先進(jìn)的控制、總線、通訊和信息技術(shù),通過(guò)以上設(shè)備的協(xié)調(diào)動(dòng)作,按照用戶的需要完成指定貨物的自動(dòng)有序、快速準(zhǔn)確、高效的入庫(kù)出庫(kù)作業(yè)。
7、</p><p> ?。?)提高空間利用率 </p><p> 立體庫(kù)的空間利用率與其規(guī)劃緊密相連[4]。一般來(lái)說(shuō),自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)其空間利用率為普通平庫(kù)的2-5倍。這是相當(dāng)可觀的。 </p><p> ?。?)便于形成先進(jìn)的物流系統(tǒng),提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平</p><p> 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)采用先進(jìn)的自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備,不僅能使貨物在
8、倉(cāng)庫(kù)內(nèi)按需要自動(dòng)存取,而且可以與倉(cāng)庫(kù)以外的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)的連接,并通過(guò)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備使倉(cāng)庫(kù)成為企業(yè)生產(chǎn)物流中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。</p><p> 企業(yè)外購(gòu)件和自制生產(chǎn)件進(jìn)入自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存是整個(gè)生產(chǎn)的一個(gè)環(huán)節(jié),短時(shí)儲(chǔ)存是為了在指定的時(shí)間自動(dòng)輸出到下一道工序進(jìn)行生產(chǎn),從而形成一個(gè)自動(dòng)化的物流系統(tǒng),這是一種“動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存”,也是當(dāng)今自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的一個(gè)明顯的技術(shù)趨勢(shì)。 </p><
9、p> 1.4自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用</p><p> 自動(dòng)化立體庫(kù)在我國(guó)應(yīng)用非常廣泛:</p><p><b> 醫(yī)藥生產(chǎn)、配送;</b></p><p> 汽車(chē)制造:國(guó)內(nèi)最早應(yīng)用應(yīng)用自動(dòng)化立體庫(kù)的領(lǐng)域之一;</p><p> 機(jī)械制造[5]:是廣泛應(yīng)用自動(dòng)化立體庫(kù)的領(lǐng)域之一;</p><
10、;p> 電子:聯(lián)想等電子領(lǐng)域在2000年后開(kāi)始采用自動(dòng)化立體庫(kù)系統(tǒng);</p><p> 煙草制造業(yè)、配送:廣泛采用自動(dòng)化立體庫(kù)系統(tǒng),</p><p> 機(jī)場(chǎng)貨運(yùn):目前各主要機(jī)場(chǎng)均采用立體庫(kù)系統(tǒng),用于行李處理;</p><p> 地鐵:隨著我國(guó)地鐵建設(shè)的蓬勃興起,自動(dòng)化立體庫(kù)應(yīng)用大面積展開(kāi);</p><p><b>
11、服裝、酒、牛奶;</b></p><p> 化工、印刷、出版、圖書(shū);</p><p> 軍隊(duì)、后勤、裝備等尤為普遍;</p><p> 其他:還有很多領(lǐng)域應(yīng)用了自動(dòng)化立體庫(kù),如巖芯庫(kù)、輪胎庫(kù)、教學(xué)庫(kù)等。</p><p><b> 2 總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p> 總
12、體設(shè)計(jì)是立體倉(cāng)庫(kù)的提升與送物部分設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),是立體倉(cāng)庫(kù)具體內(nèi)容的總體描述。因此,在對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)的提升與送物部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)之前,必須對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。立體倉(cāng)庫(kù)的總體設(shè)計(jì)要遵循立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則及其相關(guān)要求。</p><p> 立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則</p><p> ?、賯}(cāng)庫(kù)建設(shè)規(guī)模和儲(chǔ)存能力應(yīng)滿足工廠本世紀(jì)內(nèi)不斷發(fā)展的需要。</p><p> ?、趥}(cāng)庫(kù)的
13、結(jié)構(gòu)與功能注重實(shí)用性,符合工廠所需物資品種儲(chǔ)存的需要。</p><p> ?、厶峁┝己玫谋9軛l件和保管環(huán)境,有利于提高保管質(zhì)量,減少物資消耗。</p><p> ?、茏鳂I(yè)方便,機(jī)動(dòng)靈活,多種作業(yè)方式并存,有利于提高作業(yè)效率和質(zhì)量。</p><p> ⑤倉(cāng)庫(kù)建筑和設(shè)備應(yīng)滿足防火、防盜和人身安全方面的要求,確保倉(cāng)庫(kù)安全。</p><p> ?、?/p>
14、采取適用技術(shù)和設(shè)備,不虛榮華貴,降低工程造價(jià)和日后運(yùn)用費(fèi)用。</p><p> 提升與送物部分設(shè)計(jì)的參數(shù)要求</p><p> 負(fù)載重量G=150N;</p><p> 托盤(pán)尺寸為 300mm×300mm×20mm;</p><p> 提升與送物部分移動(dòng)范圍及其速度:</p><p> X
15、=600mm,移動(dòng)速度VX=10m/min;</p><p> Y=200mm,移動(dòng)速度VY=3m/min;</p><p> Z=600mm;移動(dòng)速度VZ=5m/min;</p><p> 重復(fù)定位精度為±0.01mm,定位精度為0.025mm。</p><p> 2.1提升與送物部分外形尺寸及重量估算</p>
16、<p> 1、∵托盤(pán)尺寸為 300mm×300mm×20mm,根據(jù)重量=體積×材料比重(硬鋁)</p><p> ∴W=300×300×20×10-3×2.8×10-2=50.4N</p><p> 2、∵X向托板 450mm×300mm×30mm,</p>
17、<p> ∴WX=450×300×30×10-3×2.8×10-2=113.4N</p><p> 3、∵Y向上托板 300mm×300mm×20mm,</p><p> ∴WY上=300×300×20×10-3×2.8×10-2=50.4N</p
18、><p> 4、∵Y向下托板 600mm×300mm×20mm,</p><p> ∴WZ下=600×300×20×10-3×2.8×10-2=100.8N</p><p> 4、X向?qū)к壸?含電機(jī)) 重量 </p><p> (450×300×20
19、)×10-3×2.8×10-2+10×2×10=75.6N+100N=175.6N</p><p> 5、Y向?qū)к壸ê姍C(jī))重量</p><p> (600×400×20)×10-3×2.8×10-2+10×10=134.4N+100N=234.4N</p>&
20、lt;p> 6、夾具及工件重量(約) 150N</p><p> 7、綜上所述,提升與送物部分運(yùn)動(dòng)部件的總重量(約)</p><p> 50.4×2+100.8+175.6+113.4+234.4+150=875N</p><p> 2.2圓柱導(dǎo)軌的計(jì)算與選擇</p><p> 2.2.1 圓柱導(dǎo)軌箱式SC系列的型
21、號(hào)選擇</p><p> 根據(jù)給定的提升與送物部分部件的總重量及負(fù)載和估算的WX、WY上和WY下,計(jì)算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù):</p><p> fSL=C0/P (2.1)</p><p> 由公式(2.1)可知:C0為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷;fSL=1.0~3.0(一般運(yùn)行狀況),3.0~5.0(運(yùn)動(dòng)時(shí)受沖
22、擊、振動(dòng))。</p><p><b> ∵系統(tǒng)受中等沖擊,</b></p><p> ∴取fSL=3.0。</p><p> 又根據(jù),工作載荷,得:</p><p> 0.5×() (2.2)</p><p> ∴PX=0.5×8
23、75N=437.5N;</p><p> PY=0.5×(150+50.4×2)N=125.4N;</p><p> Pz=0.5×(150+50.4×2+100.8+234.4)N=293N;</p><p> C0X=3.0×437.5=1312.5N;</p><p> C0Y
24、=3.0×125.4=376.2N;</p><p> C0z=3.0×586=879N。</p><p> ∴根據(jù)計(jì)算的額定靜載荷,同時(shí)確定其長(zhǎng)度為:</p><p> X向 450+600+30(余量)=1080mm;</p><p> Y向 200+300+30(余量)=530mm;</p>&
25、lt;p> Z向 300+600+30(余量)=930mm。</p><p> 再瀏覽“深圳騰展機(jī)電有限公司”網(wǎng)站[6],查閱相應(yīng)產(chǎn)品的“資料”,即可選取符合上述計(jì)算結(jié)果的直線軸承。</p><p> 圖2.1 圓柱導(dǎo)軌箱式SC系列型號(hào)(部分)</p><p> ∴參照?qǐng)D2.1中的型號(hào)類型,綜合分析考慮,選取符合要求的圓柱導(dǎo)軌型號(hào),即:X向 SC13W
26、UU;Y向 SC8WUU;Z向 SC10WUU。</p><p> 根據(jù)上述所選定的圓柱導(dǎo)軌箱式SC系列的型號(hào),查閱對(duì)應(yīng)的官方技術(shù)資料,分析并記錄該型號(hào)對(duì)應(yīng)的具體尺寸數(shù)據(jù)參見(jiàn)表2.1所示。</p><p> 表 2.1 圓柱導(dǎo)軌箱式SC系列尺寸參數(shù)</p><p> 注:表中各項(xiàng)所指示的零件尺寸部位參見(jiàn)圖2.2中所示。</p><p>
27、 圖2.2 圓柱導(dǎo)軌箱式SC系列示意圖</p><p> 2.2.2 直線軸承的型號(hào)選擇</p><p> 根據(jù)上述圓柱導(dǎo)軌箱式SC系列條件下的軸承配合形式,查取滿足應(yīng)用條件的內(nèi)裝軸承型號(hào):</p><p> 圖2.3 LM直線軸承系列(部分)</p><p> ∴參照?qǐng)D2.3中的型號(hào)定義,綜合分析考慮,選取符合要求的直線軸承型
28、號(hào),即:X向 LMF13LUU;Y向 LMF8LUU;Z向 LMF10LUU。</p><p> 根據(jù)上述所選定的圓柱導(dǎo)軌型號(hào),查閱對(duì)應(yīng)的官方技術(shù)資料,分析并記錄該型號(hào)對(duì)應(yīng)的具體尺寸數(shù)據(jù)參見(jiàn)表2.2所示。</p><p> 表2.2 LM直線軸承尺寸參數(shù)</p><p> 注:表中各項(xiàng)所指示的零件尺寸部位參見(jiàn)圖2.4中所示。</p><p
29、> 圖2.4 LM直線軸承示意圖</p><p> 2.2.3 軸支座的型號(hào)選擇</p><p> 根據(jù)上述直線軸承箱式SC系列及對(duì)應(yīng)條件下的軸承配合形式,設(shè)計(jì)滿足應(yīng)用條件的軸支座尺寸,見(jiàn)表2.3所示:</p><p> 表2.3 軸支座尺寸參數(shù)</p><p> 注:表中各項(xiàng)所指示的零件尺寸部位參見(jiàn)圖2.2中所示。<
30、/p><p> 圖2.5 軸支座尺寸示意圖</p><p> 2.3滾珠絲杠的設(shè)計(jì)及計(jì)算</p><p> 1、滾珠絲杠的負(fù)荷包括銑削力及運(yùn)動(dòng)部件的重量所引起的進(jìn)給抗力,應(yīng)按銑削時(shí)的情況計(jì)算。</p><p> 已知:①GX=875N;②GY=50.4×2+150=250.8N; </p><p>
31、; ③Gz=250.8+100.8+200=551.6N。</p><p> (1)最大動(dòng)負(fù)荷Q的計(jì)算</p><p><b> (2.3)</b></p><p> 查表得,系數(shù)fW=1,fH=1,壽命值</p><p> L=60nT/106
32、 (2.4)</p><p> n=1000Vmax/t (2.5)</p><p> 查表得,使用壽命時(shí)間T=15000h;初選絲杠螺距t=5mm,由公式(2.5)得絲杠轉(zhuǎn)速n=1000×1.5/5=300r/min;</p><p> ∴由公式(2.4)可知,L=60
33、15;300×15000/106=270。</p><p> 又X向絲杠牽引力(為當(dāng)量摩擦系數(shù))</p><p> =1.414×0.01×875=12.373N</p><p><b> Y向絲杠牽引力</b></p><p> =1.414×0.01×250.
34、8=3.546N</p><p><b> Z向絲杠牽引力</b></p><p> Pz= =1.414×0.01×551.6=7.800N</p><p> ∴由公式(2.3)可知,最大動(dòng)載荷為: </p><p> X向 ×1×1×12.373=79.970
35、N</p><p> Y向 ×1×1×3.546=22.919N</p><p> Z向 ×1 ×1 × 7.800=50.414N</p><p> 查閱相關(guān)的官方技術(shù)資料表,取滾珠絲杠的公稱直徑</p><p> X向 d0=10mm,選用滾珠絲杠螺母副的型號(hào)為10
36、215;2,其額定動(dòng)載荷為305Kgf(1Kgf=9.8N),足夠用。</p><p> Y向 d0=8mm,選用滾珠絲杠螺母副的型號(hào)為8×2,其額定動(dòng)載荷為225Kgf(1Kgf=9.8N),足夠用。</p><p> Z向 d0=10mm,選用滾珠絲杠螺母副的型號(hào)為10×2,其額定動(dòng)載荷為305Kgf(1Kgf=9.8N),足夠用。</p><
37、;p> 同時(shí),滾珠絲杠的長(zhǎng)為:</p><p> X向 1080-30=1050mm;</p><p> Y向 530-30=500mm;</p><p> Z向 930-30=900mm。</p><p> 根據(jù)上述所選定的滾珠絲杠型號(hào),查閱對(duì)應(yīng)的官方技術(shù)資料,分析并記錄該型號(hào)對(duì)應(yīng)的具體尺寸數(shù)據(jù)參見(jiàn)表2.4所示。 </
38、p><p> 表2.4 滾珠絲杠(8×2、10×2)尺寸參數(shù)</p><p> 注:表中各項(xiàng)所指示的零件尺寸部位參見(jiàn)圖2.6中所示。</p><p> 圖2.6 滾珠絲杠局部示意圖</p><p><b> 2、滾珠絲杠支撐座</b></p><p> 根據(jù)上述所選定的滾
39、珠絲杠型號(hào),查閱對(duì)應(yīng)的官方技術(shù)資料,分析并選取該型號(hào)對(duì)應(yīng)的支撐座凸形固定側(cè)類型為EK06、凸形支撐側(cè)類型為EF06;其具體尺寸數(shù)據(jù)參見(jiàn)表2.5和表2.6所示。</p><p> 表2.5 凸形固定側(cè)(EK08、EK06)尺寸參數(shù)</p><p> 注:表中各項(xiàng)所指示的零件尺寸部位參見(jiàn)圖2.7中所示。</p><p> ①軸承座本體;②軸承;③壓板;④套筒;⑤軸
40、封;⑥鎖固螺帽;⑦內(nèi)六角止付螺絲附銅片</p><p> 圖2.7 凸形固定側(cè)示意圖</p><p> 表2.6 凸形支撐側(cè)(EF08、EF06)尺寸參數(shù)</p><p> 注:表中各項(xiàng)所指示的零件尺寸部位參見(jiàn)圖2.8中所示。</p><p> ①軸承座本體;②軸承;③C型扣環(huán)</p><p> 圖2.8 凸
41、形支撐側(cè)示意圖</p><p> 3、滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)計(jì)算</p><p><b> (1)基本參數(shù)</b></p><p> 公稱直徑 d0 8mm/10mm</p><p> 螺距[7] t 5mm</p><p> 接觸角 β 45°</p>&
42、lt;p><b> (2)螺紋滾道 </b></p><p> 鋼球直徑Da 1.2mm</p><p> 螺紋滾道法面半徑R R=0.52·Da=0.52×1.2=0.624mm</p><p> 偏心距e e=(R-Da/2)?sinβ=(0.624-1.2/2)×sin45°=0
43、.017</p><p> 螺紋升角γ γ=arc tan=arc tan=11.252°</p><p><b> (3)螺桿參數(shù)</b></p><p> 螺桿外徑 d d=d0-(0.2~0.25)?Da=8-0.2×1.2=7.76mm</p><p> d=d0-(0.2~0.25
44、)?Da=10-0.2×1.2=9.76mm</p><p> 螺桿內(nèi)徑 d1 d1=d0+2e-2R=8+2×0.017-2×0.624=6.786mm</p><p> d1=d0+2e-2R=10+2×0.017-2×0.624=8.786mm</p><p> 螺桿接觸直徑 dZ dZ=d0-Da?co
45、sβ=8-1.2×cos45°=7.152mm</p><p> dZ=d0-Da?cosβ=10-1.2×cos45°=9.152mm</p><p><b> (4)螺母參數(shù)</b></p><p> 螺母螺紋外徑 D D=d0-2e+2R=8-2×0.017+2×0.624
46、=9.214mm</p><p> D=d0-2e+2R=10-2×0.017+2×0.624=11.214mm</p><p> 螺母內(nèi)徑(外循環(huán)) D1 D1=d0+(0.2~0.25)?Da=8+0.2×1.2=8.24mm</p><p> D1=d0+(0.2~0.25)?Da=10+0.2×1.2=10.24
47、mm</p><p><b> 4、傳動(dòng)效率計(jì)算</b></p><p><b> 5、剛度驗(yàn)算</b></p><p> 滾珠絲杠受工作載荷P引起的導(dǎo)程L0的變化量:</p><p> QX=P=79.970N ,</p><p> QY=P=22.919 ,
48、 </p><p> QZ=P=50.414N, L0=0.5cm ,E=20.6×106(N/cm2)</p><p> F=π?R2=3.14×(0.6786/2)2=0.361cm2</p><p><b> ∴10-6cm</b></p><p> 因而,絲杠因受扭矩角而引起的導(dǎo)程
49、變化量ΔL1很小,可以忽略。</p><p> 綜上所述,導(dǎo)程總誤差</p><p> 10-6×=10.754(μm/m) (2.6)</p><p> ∴查表知,E級(jí)精度的絲杠允許誤差為15μm,故剛度足夠。</p><p><b> 6、穩(wěn)定性計(jì)算</b></p>
50、<p> 由于絲杠兩端采用止推軸承,故不需要穩(wěn)定性驗(yàn)算。</p><p> 2.4步進(jìn)電機(jī)的選用</p><p> (1)步進(jìn)電機(jī)的步距角θb[8]</p><p> 取系統(tǒng)脈沖當(dāng)量δp=0.01mm/step,初選步進(jìn)電機(jī)的步距角為θb=1.5°。</p><p> (2)步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)力矩的計(jì)算</p&g
51、t;<p> 設(shè)步進(jìn)電機(jī)等效力矩為T(mén),負(fù)載力為P,根據(jù)能量守恒原理,電機(jī)所做的功與負(fù)載力做功有如下關(guān)系:</p><p> T?ψ?η=P?S (2.7)</p><p> 公式(2.7)中,ψ為電機(jī)轉(zhuǎn)角,η為機(jī)械傳動(dòng)效率,S為移動(dòng)部件相應(yīng)位移。</p><p> 若取ψ=θb,則S=δp,
52、且P=Ps+μG,則:</p><p><b> (2.8)</b></p><p> 公式(2.8)中,T為電機(jī)軸的負(fù)載力矩,Ps為移動(dòng)部件的負(fù)載(N),μ為導(dǎo)軌的摩擦系數(shù),G為移動(dòng)部件的重量(N),θb為步進(jìn)電機(jī)的步距角(rad);</p><p> 這里,取μ=0.03(淬火鋼滾珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)),η=0.96,Ps為絲杠牽引力,P
53、sx=PHX=79.970N,Psy=PHY=22.919N,Psz=PHZ=50.414N;</p><p> 考慮到重力的影響,X向電機(jī)負(fù)載較大,因此取G=GX=875N;GY=250.8N,GZ=551.6N。</p><p> ∴42.264N?mm</p><p> 12.113N?mm</p><p> 26.643N?m
54、m</p><p> 若不考慮啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件慣性的影響,則啟動(dòng)力矩:</p><p><b> (2.9)</b></p><p> 由公式(2.9)取安全系數(shù)為0.3,則:=140.88N?mm;</p><p> =40.377N?mm;</p><p> =88.81N?mm。&l
55、t;/p><p> ∴對(duì)于工作方式為三相六拍的三相步進(jìn)電機(jī):</p><p> =162.679N?mm </p><p> 13.987N?mm</p><p> 30.766N?mm </p><p> (4)步進(jìn)電機(jī)所需功率的計(jì)算</p><p&g
56、t; ∵提升與送物部分最大快移速度為</p><p> X向 10m/min,Y向 3m/min,Z向 5m/min;</p><p> ∴步進(jìn)電機(jī)所需功率:</p><p> 18.441W (2.10)</p><p><b> 1.589W</b></p><p><
57、;b> 5.813W</b></p><p> 因YS系列三相異步電動(dòng)機(jī)的體積小,重量輕,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠,維修方便。兩個(gè)端蓋式軸承。絕緣級(jí)為E級(jí),防護(hù)等級(jí)IP44,廣泛應(yīng)用在機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備上,如小型機(jī)床、冶金、紡織、化工、醫(yī)療器械及日用電器。</p><p> 其工作條件:環(huán)境溫度不超過(guò)40℃,最低-15℃;相對(duì)濕度不超過(guò)90%;海拔不超過(guò)1000m;電源頻率50
58、Hz,電壓220/380V;工作方式S1;安裝方式IMB14(無(wú)底腳,有軸伸,端蓋上帶凸緣,凸緣有通孔,凸緣在D端,借凸緣安裝)。</p><p> 所以,查表選用X向YS4522,Y、Z向YS4512型步進(jìn)電機(jī),電機(jī)有關(guān)參數(shù)見(jiàn)表2.7:</p><p> 表2.7 YS4512電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)[9]</p><p><b> 2.5聯(lián)軸器的選擇<
59、;/b></p><p> 1、選擇一種合適的聯(lián)軸器類型可考慮以下幾點(diǎn)[10]:</p><p> 所傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對(duì)緩沖減震功能的要求;</p><p> 聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大??;</p><p> 兩軸相對(duì)位移的大小和方向;</p><p> 聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境;&l
60、t;/p><p> 聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本。</p><p> 2、計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩</p><p> 由于機(jī)器啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)載荷和運(yùn)轉(zhuǎn)中可能出現(xiàn)的過(guò)載現(xiàn)象,所以應(yīng)當(dāng)按軸上的最大轉(zhuǎn)矩作為計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca。計(jì)算轉(zhuǎn)矩按下式計(jì)算</p><p> Tca=KA·T (2
61、.11)</p><p> 公式(2.11)中,T為公稱轉(zhuǎn)矩,N·m;KA為工作情況系數(shù),查表,選取KA=1.3;</p><p><b> 根據(jù)公稱轉(zhuǎn)矩:</b></p><p> 6 (2.12)</p><p>
62、∴ X向 685.268N·mm </p><p> Y、Z向 654.571N·mm</p><p> 故由公式(2.11)得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為:</p><p> X向 Tca=1.3×85.268N·mm=110.848N·mm</p><p> Y、Z向 Tca=1.
63、3×54.571N·mm=70.942N·mm</p><p><b> 3、確定聯(lián)軸器型號(hào)</b></p><p> 首先根據(jù)為了補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移的考慮而選取聯(lián)軸器類型為撓性聯(lián)軸器;再根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca,按照</p><p> Tca≤[T] (2.1
64、3)</p><p> 的條件,由聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)中選定該聯(lián)軸器的型號(hào):</p><p> X向 TGA-C28-8-10;</p><p> Y向 TGA-C28-6-10;</p><p> Z向 TGA-C28-8-10。</p><p> 上式(2.13)中的[T]為該型號(hào)聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩,具體尺寸數(shù)據(jù)參見(jiàn)
65、表2.8:</p><p> 表2.8 撓性聯(lián)軸器(TGA-C28-6/8-10)尺寸參數(shù)</p><p> 注:表中各項(xiàng)所指示的零件尺寸部位參見(jiàn)圖2.9中所示。</p><p> 圖2.9 撓性聯(lián)軸器示意圖</p><p><b> 4、校核最大轉(zhuǎn)速</b></p><p> 根據(jù)被連
66、接軸的轉(zhuǎn)速n不應(yīng)該超過(guò)所選聯(lián)軸器所允許的最高轉(zhuǎn)速nmax,參照表2.8中相關(guān)數(shù)值,得:TGA-C28-6/8-10滿足n≤nmax。</p><p><b> 結(jié) 論</b></p><p> 企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化,使得倉(cāng)庫(kù)成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個(gè)重要且不可缺少的環(huán)節(jié)。立體倉(cāng)庫(kù)正以它最小的占地面積和最佳的空間利用率,逐步替代著面積利用率極低且陳舊落后
67、的平面?zhèn)}庫(kù),這種替代促使倉(cāng)儲(chǔ)物流業(yè)的水平得以提高。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的倉(cāng)庫(kù)經(jīng)營(yíng)理念較為先進(jìn), 注重大客戶原則與理念, 并在此基礎(chǔ)上強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手,相互依存,實(shí)現(xiàn)共贏[11]。本文設(shè)計(jì)的教學(xué)型立體倉(cāng)庫(kù)提升與送物部分就是二者相結(jié)合的產(chǎn)物,特別是在Z軸的設(shè)計(jì)上還增加了穩(wěn)固加強(qiáng)筋,以降低運(yùn)作時(shí)引發(fā)的振動(dòng)與不穩(wěn)定性,為制造業(yè)提供了一種全新的實(shí)驗(yàn)加工方法。</p><p> 在設(shè)計(jì)的初始,因?yàn)槲覍?duì)立體倉(cāng)庫(kù)的樣式、運(yùn)作機(jī)理還不太了解,
68、也不清楚教學(xué)型立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)是怎么樣的,至于總體設(shè)計(jì)也就更找不到滿意的切入點(diǎn)了。幸好有楊老師的悉心指導(dǎo),他不僅帶領(lǐng)我到學(xué)校的理工實(shí)驗(yàn)大樓的實(shí)驗(yàn)室里參觀了一款類似的教學(xué)型立體倉(cāng)庫(kù)的模型,還給予了我一定的解釋和材料支持,讓我對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)提升與送物部分的總體設(shè)計(jì)有了基本概念,并得到了相應(yīng)的感性認(rèn)知。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,我遇到的一些問(wèn)題,如立體倉(cāng)庫(kù)提升與送物部分工作臺(tái)尺寸大小的確定、直線軸承與支撐支座的配合、滾珠絲杠的選擇等等。但是,這些問(wèn)題都在老師和同
69、學(xué)們的幫助下比較圓滿的得以解決了。</p><p> 由于本設(shè)計(jì)中用到不少標(biāo)準(zhǔn)件,通過(guò)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程,讓我學(xué)會(huì)了選擇標(biāo)準(zhǔn)件的重要性、方便性、經(jīng)濟(jì)性,明白了設(shè)計(jì)的細(xì)致和耐心之處,讓我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的課程有了一個(gè)全面而系統(tǒng)的回顧及總結(jié)。</p><p> 經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的忙碌,我已設(shè)計(jì)出基本符合要求的教學(xué)型立體倉(cāng)庫(kù)提升與送物部分。由于水平、學(xué)識(shí)所限,再加上實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足,我的設(shè)
70、計(jì)之中難免會(huì)有一些不足之處,還請(qǐng)老師給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和建議。</p><p><b> 致 謝</b></p><p> 本文是在楊漢嵩老師的悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,專業(yè)知識(shí)的熟練運(yùn)用,都使我受到了很大的啟發(fā)和幫助,也給我留下了深刻的印象。</p><p> 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,老師總是會(huì)耐心的回答我的問(wèn)題;在做出適當(dāng)引導(dǎo)的前提下,
71、還添加了很多風(fēng)趣幽默的談話,讓我在輕松的環(huán)境中,更加肯定老師的正確的指導(dǎo),讓我更加有耐心的進(jìn)行我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。</p><p> 俗話說(shuō):“師傅領(lǐng)進(jìn)門(mén),修行在個(gè)人”,我知道了老師的合理化建議的意義,知識(shí)的力量是給予自己的最大財(cái)富,我是必須親身經(jīng)歷了才能有這么深刻的體會(huì)。這次的設(shè)計(jì)過(guò)程,我愈加明白了在科學(xué)上的獨(dú)立思考的快樂(lè),體會(huì)了在苦思冥想之后的開(kāi)心,我感受到了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。</p><p&g
72、t; 我將在今后的工作中,我將以積極上進(jìn)、追求向上的理念,做好本職工作;在生活中,樂(lè)觀向上、精彩生活、充實(shí)精神文化生活。我會(huì)謹(jǐn)記老師給予我的指導(dǎo),銘記老師的恩情,經(jīng)常和老師取得聯(lián)系,繼續(xù)向老師請(qǐng)教遇到的問(wèn)題。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1] yanxi5288mm.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù).百度百科[EB/OL].</p>
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