自动化立体回转库结构设计_毕业设计

1、自动化立体回转库结构设计毕业设计【专业版】（文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用 ，可编辑放心下载）第 1 章 绪论随着我国经济的飞速发展， 我国经济融入世界经济一体化的进程加快， 全国 各行各业都迎来了新的挑战，物流业也得到了快速发展。仓库储存是物流领域的一个中心环节， 在物流领域起着重要作用， 被称为“物 流的支柱”。作为现代化的仓储物流的重要组成部分，自动化立体回转库的先进 性与强大的功能得到了越来越多的用户认识 1。1.1 自动化技术在仓储领域中的发展与应用自动化技术在仓储领域 （包括主体仓库） 中的发展可分为五个阶段： 人工仓 储阶段、机械化仓储阶段、 自动化仓储阶段、 集成

2、化仓储阶段和智能自动化仓储 阶段。在 90年代后期及 21 世纪的若干年内， 智能自动化仓储将是自动化技术的 主要发展方向。第一阶段，物资的输送、存储、管理和控制主要靠人工实现，其实时性和直 观性是明显的优点。人工仓储技术在初期设备投资的经济指标也具有优越性。第二阶段，物料可以通过各种各样的传带，工业输送车、机械手、吊车、堆 垛机和升降机来移动和搬运， 用货架托盘和可移动货架存储物料， 通过人工操作 机械存取设备， 用限位开关， 螺旋机械制动和机械监视器等控制设备的运行。 机 械化满足了人们速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等要求。第三阶段是自动化仓储技术阶段， 自动化技术对仓储技术和发展

3、起了重要的 促进作用。50年代末和60年代，相继研制和采用了自动导引小车（AVG ）、自 动贸架、自动存取机器人、自动识别和自动分拣等系统。 70 年代和 80 年代，旋 转式体货架、 移动式货架、 巷道式堆垛机和其他搬运设备都加入了自动控制的行 列，但这时只是各个设备的局部自动化并各自独立应用，被称为 “自动化孤岛 ”。 随着计算机技术的发展， 工作重点转向物资的控制和管理要求实时， 协调和一体 化，住处自动化技术逐渐成为仓储自动化技术的核心。 计算机之间、 数据采集点 之间、机械设备的控制器之间以及它们与主计算机之间的通信可以及时地汇总信 息，仓库计算机及时地记录订货和到货时间， 显示库存

4、量， 计划人员可以方便地 作出供货决策，他们知道正在生产什么、订什么货、什么时间发什么货、管理人 员随时掌握货源及需求。信息技术的应用已成为仓储技术的重要支柱。第四阶段是集成自动化仓储技术阶段， 在 70年代末和 80年代，自动化技术 被越来越多地用到生产和分配领域，显然， “自动化孤岛”需要集成化，于是便 形成了“集成系统”的概念。在集成化系统中，整个系统的有机协作，使总体效 益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和。集成化仓库技术作为计算机集成制造系统（CIMS Computer IntegratedManufacturing System）中物资存储的中心受到人们的重视。虽然人们在

5、80年代已经注意到系统集成化，但至今在我国已建成的集成化仓储系统还不多。在集成化系统里包括了人、设备和控制系统，前述三个阶段是基础。第五阶段是智能自动化仓储技术， 人工智能技术的发展了自动化技术向更高 级的阶段 智能自动化方向发展。 现在，智能自动化仓储技术还处于初级发展 阶段，但在未来仓储技术的智能化将具有广阔的应用前景 2。1.2 自动货柜技术自动货柜的种类及其工作原理自动货柜又名自动仓储机、 立体货柜等， 是现代化仓储的主要设备， 实现仓 库的自动化操作，提升管理 3。主要分为垂直循环货柜、垂直提升货柜、水平循环货柜等几种。自动化库柜发展始于 20 世纪 50 年代中叶，在欧洲，德国亨乃

6、尔公司根据垂 直旋转的原理，开始批量生产办公室用的文件柜，用于存放各种文件或文件夹。 到了 70 年代，亨乃尔、瑞士卡迪斯等公司相继开发出垂直旋转式的自动化库柜。进入 80 年代，世界市场对垂直用的自动化库柜有了巨大的需求，工业用的 自动化用货柜比起文件柜有了长足发展。 90 年代，垂直升降式的自动化仓库开 发成功，其中有代表性的有亨乃尔公司的 Lean-Lift和卡迪斯公司的Shuttle。与 旋转式的自动货柜先比较，垂直升降式能更加有效的利用空间，高度可达 20 米 以上。自动化货柜都具有节省空间、 人力， 提高储存效率和拣选速度等特点。 其不 同点在于各系统有着不同的配置和应用方案。 垂

7、直库偏重于解决存取自动化和节 省仓储场地； 而水平旋转库偏重于较大规模、 大批量的快速拣选， 特别适于满足 品种数量大而单件数量少的配货需求。1）垂直循环货柜（回转库、数控回转库）垂直循环货柜以料斗为存储单元， 通过链条传动带动料斗的循环回转。 货柜 运行时，系统采用优算法， 自动选择最短路径， 从而使物料快捷的达到操作者手 中。非常适合摆放在生产区附近， 用于存放产品的零备件， 生产工具及数控刀具 等。2）垂直提升货柜（升降库、数控升降库、 Vertical Lift ） 垂直提升货柜是以托盘为存储单元，通过托盘车的升降和水平运动,将存放货物的托盘取出或送到柜体内合适的货位。 在升降运动中采

8、用绝对认址方式， 精度较高、认址准确，水平运动采用感应开关控制，以达到机构的动作要求。储存 货物时，入口处设有自动侧高装置，检测所存物品的高度，自动、合理的安排柜 体内存储空间。实现智能化管理， 真正实现“物到人“。垂直提升货柜具备手动、 单机自动、联机自动操作方式。管理监控系统可与ERP、MRP U连接。与垂直循环货柜相比，垂直提升货柜更适合存放尺寸差异较大和形状不规则的物品。3) 联体垂直提升货柜( JOINT LIFTER ) 工作原理：联体提升货柜是我所在垂直提升货柜的基础上， 结合自动化立体仓库结构研发出来的。 该设备以托盘为存储单元， 通过一个提升小车在几台垂直 提升货柜单元间的运

9、动， 将托盘运至存储位或取料口。 此设备利用空间增加库存 面积，运行速度快，噪声低。 此设备通过自动测高光幕，可有效检测不同物料 的高度，合理安排存储位置， 柜体的联体设计使得短距离存储更加灵活， 可大大 增加空间利用率，降低成本。4) 超大型立体货柜( LARGE SCALE VERTICAL WAREHOUSE ) 超大型立体货柜是在我所立体货柜设备的基础上， 针对实现板材、 管材等超大型物件的管理而开发，可解决超大型件不好存储的问题。管材立体库主要技术指标 (Parameters of tubular products vertical warehouse：)(1)托盘尺寸(Pallet

10、 dimension)： 12000mrX 1000mm( 2)托盘载重 (Pallet load)： 5T(3) 运行速度(Running speed) 提升(hoisting speed)24m/min横移 (horizontal speed)12m/min( 4) .整机载重 (Load per equipment)：200T板材立体库主要技术指标 (Parameters of plate warehouse)(1) 托盘尺寸(Pallet dimension)： 2500mrH 1250mm(2) 托盘载重(Pallet load): 8T3.运行速度(Running speed)提升

11、(hoisting speed)24m/min 横移 (horizontal speed)12m/min( 3)整机载重 (Load per equipment)： 600T自动化货柜的优越性及应用自动化仓库之所以受到越来越多人的青睐，是由于他具有很多优点：( 1 ) 全自动化操作，存取物品方便，存取速度快，大大的节省时间。( 2) 充分利用时间。 能够在占地面积最小的情况下， 充分利用现有的空间 高度，从而提升仓储能力。( 3) 降低劳动强度，提高生产效率。( 4) 由于是密闭的，可以使储存的物品避免尘土和阳光的侵害。( 5) 可以实现智能管理，用低于最小库存量时，系统会自动提示补充。一个现

12、代化的企业，方方面面都要做到精细的管理。因此，仓库的管理就必 不可少。时刻系统的掌握每种物料的生产和库存情况，对企业的制造和销售等部 门都有重要的作用5 0自动化货柜主要用于存放工具，刀具，工业零、备件，电子元器件，烟机备件，烟草原、辅料，医疗药品、器具，以及重要文档、资料、光盘、磁介质等，可广泛用于航空航天、烟草、机械、石化、医药、电子、档案、码头、铁路、汽 车，等行业。国外自动化仓库已经大量使用，著名的自动化货柜生产厂家有：德国的亨乃 尔、瑞士的卡迪斯、美国的 FKI等公司，他们的产品都已经来到中国。国内的 主要生产厂家有沈飞（图1.1所示为沈飞自行研制的数控回转库5），昆船，太原 刚玉和

13、中国电子科技（如图1.2所示是该所在垂直提升货柜的基础上，结合自动 化立体仓库结构研发出来的联体提升货柜）等。图1.1沈飞数控回转库凭借着50年的生产历程和长期的经验积累，进口产品无论在质量上、性能 上，还是工艺上都有明显的优势。我国由于起步晚，在观念上还有点落后，使得 国内大部分的企业不知道这种新型的储存仓库。 但是随着我国国民经济的快速发 展，我国企业与国外企业的差距会越来越少， 会有越来越多的企业采用这种自动 化仓库来提高生产率，降低生产成本，因此未来中国的自动化仓库市场的潜力会 越来越大8。图1.2联体提升货柜1.3课题的提出背景回转立体库是自动化库柜的一种，利用弗里斯转轮原理，由电机

14、、减速器， 并通过链轮，链条带动可移动式箱斗做回转运动，物品放置在可移动式箱斗中， 箱斗旋转，使物品达到储存口。是工矿企业及各类用于库房管理的一种仓储设备。为适应现代化管理的需求，库存各类物品、零件、图书、生活用品等，都广 泛使用档案装具、密集柜、密集架、大多数采用框架式结构，各层之间用隔板分 开，摆放物品和零件，或采用抽屉式存放，为了存取方便，货柜或货架都不能超 过一定高度，特别是较大否、较重的物品更不能存放较高的位置，因此不能充分 的利用空间。针对上述的问题，设计了采用构架式框架，向高度方向发展，充分利用空间， 减少占地面积，并设计成机械链条传动方式的立体回转库， 克服了现代库房管理 中采

15、用的固定式货架和堆积方式存放物品， 使物品存取方便，便于管理，可以大 大提高工作效率，减轻工作人员的体力劳动。第2章总体方案设计2.1设计任务分析主要设计参数从所给的任务书上就可以知道这台机器的主要功能是对零部件进行储存。 零 件通过输送装置输送，输送到达仓库的门前，机械手开始工作，把零件搬运到仓 库的箱斗里，箱斗回转，完成储存目的。主要设计参数如下： 回转速度：0.2m/s0.4m/s （变频调速）； 工件最大尺寸：200 mnK200 mnK200 mm； 库体尺寸（单体）：长2000 mm、高300 （厚度尺寸根据工件确定， 尽量小）； 电源：AC 380V/50HZ （三相四线）。2.

16、2功能分析总功能确定本装置是把零件通过一系列的输送和搬运等步骤，实现零件的装库回转过 程。根据上述条件绘制黑箱。如图 2.1所示。图2.1黑箱功能分解由功能分析可知，零件的装库主要分为4部分。分别是库门的启闭，零件的 输送，零件的搬运，箱斗的回转。通过以上的功能分析得到功能分解图如图2.2所示。图2.2功能分解图功能结构确定由上述的功能分解，确定了功能结构。该设计的工作过程是零件放置在输送 机上，通过输送机输送到回转库的面前，机械手开始搬运，同时库门开启，把零 件装进回转库，回转库运转到指定的存储位置。根据上述过程绘制功能结构如图 2.3所示。图2.3功能结构图2.4功能求解分功能原理解分功能

17、原理解是在系统分解的基础上， 将机构的传动系统，执行系统，控制 系统等逐一分解。分功能分解可以找到更多的方案解，可以从中选折最优解。 该机构的各系统分解如图2.4所示。传动功能链传动带传动齿轮传动杆机构传动动力功能电动机内燃机液压传动气压传动图2.4分功能分解确定每种功能的方案根据上面的功能分解，确定每种功能的方案如表2.1所示表2 .1功能分解功能/功能解万案一万案一万案二方案四动力功能电动机内燃机液压传动气压传动传动功能链传动带传动齿轮传动杆机构传动零件输送 ”辊子输送机带式输送机斗式提升机螺旋输送机零件搬运机械手人工用形态学矩阵求解用形态学矩阵求解，找出最优解如表2.2所示通过形态学矩阵

18、算出可能的方案组合N = 4 4 4 = 64表22形态学矩阵分功能解法1234A动力源电动机内燃机液压传动气压传动B传动机构链传动带传动齿轮传动杆机构传动C零件输送辊子输送机带式输送机斗式提升机螺旋输送机候选方案(1) A1+B1+C1(2) A3+B1+C2(3) A1+B2+C1(4) A3+B2+C2.5方案评价动力源：电动机在我们广泛使用，占地面积小而且污染小。输送装置：带式输送机和辊子输送机都具有结构简单， 布置灵活，输送平稳， 使用方便等优点。但是由于零件的大小不一，采用带式输送机就更好一些，能输 送更多种类的零件。传动机构：链传动是具有中间挠性的啮合传动。 与带传动相比，链传动

19、无弹 性滑动和打滑现象，能够保证准确的平均传动比，传动效率高。由于不需要张紧， 作用在轴上的径向压力较小，在相同条件下，链传动的结构较为紧凑。2.6系统方案原理图回转库传动机构简图回转库传动机构是由电动机，减速器，小链轮，链条，大链轮组成。整个运 动是由传动机构的电动机提供，通过减速器和链传动两级减速，带动传动轴转动， 然后由驱动机构的输送链传动带动所有箱斗做回转运动。如图2.5所示。回转库箱斗工作简图链条一端等间距的经链臂连接轴活动地连接于传动链的三角支臂上。三角支臂的另一端固接于连接盘，斗体两侧面中心固接于连接盘上，一端与三角支臂的 一端叠在一起套接在一起连接主轴上的导向支臂。 导向支臂的

20、另一端中心固接有 导向轮，导向轮嵌入与链条平行配置的 U型导轨内。如图2.6所示。hh0图2.5传动机构简图图2.6箱斗回转工作简图抓取机械手方案简图机械手是实现货物的进出仓库装置。 是由电机、气缸组成的传动系统。气缸 的伸缩能实现手抓的抓零件和放零件。机械手的回转是通过一个回转缸实现的。通上面所描述的绘制简图如图2.7所示。图2.7搬运机械手1手抓 2.推动气缸 3.伸缩气缸 4.回转气缸 5.升降气缸货物输送装置简图货物通过连续输送机把货物传递到每一个回转库的门前。由于是与机械手配合使用，实现货物的连续输送，连续取送，连续装库，所以选择辊子输送机。辊 子输送机是以一定间距排列的辊子组成，与

21、其他传送机相比机构简单，布置灵活, 输送平稳，使用方便等优点。本次选用动力式辊子输送机，它本身具有动力装置， 可以严格的控制物品的的运行状态，按规定的速度，精确，平稳的输送货物。如 图2.8所示。2.7总体布置整体布局结构要紧凑，在整体部局上要符合人机工程学学原理， 尽量减少地 面的占用，提高空间的利用率，如图 2.9所示-1-1111r -11nnm图2.8输送装置简图图2.9总体布置图第3章回转库设计3.1回转库传动系统的设计计算电机的计算由任务书可知，箱斗回转线速度为V=0.2到0.4m/s,所以计算时取v=0.3m/s。 电机后面加一个变频器，实现变频调速。设链轮直径取D=300mm,

22、求出箱斗转速为0.3“ 厂，n= v/( D) =3 =19.5r/m in300 10 3链子回转时有6个箱斗向上运动，有6个箱斗向下运动，实现动平衡。所以 考虑箱斗与链条的摩擦力F=mgf=100 10 0.05 =50所以F 总 50 12=600NP=FV= 600 0.3=180w 整个机械的传动效率为6减承链链=0.7647 所以电动机工作功率为P总P电-235.4(w)总图3.1直连减速器通过文献16表35.1-31选取丫系列(IP44) Y801-4型三相异步电机，额定 功率0.55KW，电机转速1390r/min。传动比的分配因为电机转速为1390r/min，箱n-13901

23、9.571.28斗的转速为19.5 r/min，因此得到系 统的总传动比为设定链传动传动比为1所以减速器传动比71.28171.28因为转速是变频调速，可以控制，所以选用公称传动比为71的摆线针轮减速器（如图3.1所示），机型号4型，额定功率0.75KW。传动链的设计1.链的确定1）确定小链轮齿数乙，乙取奇数时，链节数LP为偶数时，可以使链轮轮齿磨损均匀。优先 使用齿数：17 19 21 23 25 38 57 76 95 114且 Z1 大于等于 9。所以乙选择25。2）确定小链轮的转速电机减速器直连，所以小链轮转速为1390n 小链轮19.5r/min3）选择链条根据设计要求取工况系数ka

24、=1.0 （平稳运转，），小链轮齿数系数kz=1.34,排除系数kp=1，故计算功率厂 ka p 1.0 235.4 心Fd =175.67wkz kp1.34依据文献19表3.2通过小链轮的转速n和功率Fd确定链条型号选择16A， 链条节距p=25.4。4）.确定中心距a。推荐 a0=（ 3050）p选择 a0 =30p= 40 25.4 =762mm5）.链条节数X。X。2a0pz1 z22f3pa0f3查表得 z2-z仁0 f3取0X0晋叮詈绘？ 25=85链节数要取整，所以取X=866)7)8)9)链条长度L=需.理论中心距a理论a理论f4 p2x (乙查表得 f4=0.2495886

25、 25.42.184 m1000Z2)所以 a f 4 p2x (z1 z2)0.24958 25.4(2 110 56) 1039.65m.实际中心距a (0.002 所以a a.链速v60 10000.004)a 取 0.003a a 0.003a1020. 0.0031020.31017.24z?n 2P60 100025 19.5 25.46010000.147 m/s.有效圆周力Ff=竺=v 0.323846.9 N10).小链轮的包角157.3a1 1801801202.传动链轮的设计链轮尺寸是通过链条型号确定的。da设计链轮如图所示。1)分度圆直径dd七sinzd1d2 :W0s

26、inz125.4 202.660.125332)齿顶圆直径dad amaxd1.25pdrd amin d(1 )Pzdrdamax = d11.25p dr202.66 1.25 25.415.88=218.53daman = d11.6(1 Rpdf图3.2链轮I1一dk-zdhdr 202.66 (1 0.064)25.4 15.88210.55取 dai=2143）齿根圆直径dfdf d drdf di dr20266 15.88 186.784）齿侧凸缘直径dg180dg pcot1.04h0.76z0.76=175.31180 dg pcot1.04h0.7625.4 7.92 1

27、.04 24.13z15）最大齿根距离lx90I x d cos drz90 lx dcos dr 202.66 0.998 15.88 186.37 z6）齿宽bfbf0.95b 0.95 15.75 14.967）齿侧半径RxRx=p=25.48）齿侧倒角BaBa =0.06p=1.5249）齿侧凸缘圆角半径RaRa=0.04p=1.01610）轮毂厚度hlA k 肛 0.01d =3.2+7.5+2.0266=12.73611）轮毂长度l1II 3.3h 3.3 12.73 4212）轮毂直径dhdh dk 2h 45 2 12.73 70.4613）齿宽bfbf0.95b 0.95 1

28、5.75 14.96主要传动零件的设计1传动轴的设计1）初步估计轴径选择轴的材料为45钢，经调质处理，由文献16中表19.1-1查得材料力学性能数据为：650MPa 360MPa155MPa2.15 105MPa270MPaE根据文献16中表19.3-1公式初步计算轴径，由于材料为45钢，由中表19.3-2选取A=120，则得dmin1 231120310碍亦选取60mm。2）轴的结构设计6311,其d160mm，装配轴承AB 长为 106mm，BC 长为 89mm，CD 长为 1595mm，DE如图3.2a所示根据轴的受力，链轮承受径向力，选取深沟球轴承 宽度B=29mm。为便于轴承的装配，

29、取装链轮处的轴径的轴径d2 55mm。长为190mm。3）轴上受力分析3.3a所示。链轮传递的转矩计算得T 9.55 Pn轴受力分析如图9.55 1.231 10123.1N-m10大链轮的圆周力（图3.3b）F1t2T1d12 123J 1000 4103N60大链轮的径向力F1rF1t tan小齿轮的圆周力1494N2T1F2t丁 2d2空3 4103Nm600小齿轮的径向力F2r F2t tan 1494 N4求支反力a. 在水平平面内的支反力（图3.3c）由 M A 0得REZ （a b c d） F2ra F1r a b F1r a b c 0REZ 1745N由 Z 0 得RAZ

30、RCZ F2r 2F1rRAZ 2737Nb. 在垂直平面内的支反力（图3.3d）由 M A 0得REy（a b c d） F2ta F1t a b F1t a b c 0 REy 4792N由 y 0 得RCy RAy 2F1t F2tRAy 7517N5）作弯矩和转矩图a水平平面的弯矩图（图3.3e） 小链轮在水平平面的弯矩MbzRaz a 290N -mM BZF2r a 435 N m则在 B 点的水平弯矩M bzi M bz M bz 725 N m 大链轮在水平平面的弯矩MczF1r b 800Nm另一个链轮在水平平面的弯矩M DzF1r DE 284b.垂直方向的弯矩图（图3.3

31、f） 小链轮在垂直平面的弯矩M By RAy a 796 N mM By 158N m则在 B 点的垂直弯矩MBy1 “By “By 954N -m 大链轮在垂直平面的弯矩MCy F2t b 800Nm另一个大链轮在垂直平面的弯矩MD, F1t DE 779Nmc. 合成弯矩图（图3.3g）小链轮和两个大链轮的作用力在 B截面的合成弯矩为Mb . M Bz! M Byi 1198 Nm小链轮和两个大链轮的作用力在 C截面的合成弯矩为MC JM1Z矗 1131N m小链轮和两个大链轮的作用力在 D截面的合成弯矩为M D （M Dz M Dy 829 N md. 作转矩图（图3.3h）T1123.

32、1N -m2.轴强度校核1）确定危险截面根据轴的结构尺寸及弯矩图、转矩图，截面B处弯矩最大，故B截面是危险截面。现对B截面分别进行校核。2）B截面安全系数校核计算由文献19中表19.3-16查得W 131 10 6m3弯曲应力幅为a % 9.15 MPaW由于是对称循环弯曲应力，故平均应力m 0由文献19中表19.1-1查得 1 270MPa由文献19中表19.3-5按键槽查得K 1.99由文献19中表19.3-8查得 0.9由文献19中表19.3-11查得 0.70根据文献19中式（19.3-2） 得8.997由文献19中表19.3-15查得Wpd342.39 10 6 m3 贝U60660

33、aHXZ89Nd2584NDeC95?MNBC/M119M82MNgDThm7517 NRaYrn123.1NWI图3.3轴的受力分析图1.45 MPa2WP由文献19中表19.1-1查得1 155MPa由文献19中表19.3-5按键槽查得K 1.61由文献19中表19.3-13查得 0.21同应力情况2737190Fr 1494NTMZ 1745N4792NFt 4103NWIb 1061595根据文献19中式（19.3-3）得38.65轴C截面的安全系数由文献19中式（19.3-1）确定S SS 8.761S2 S2由文献19中表19.3-4可知，S=1.82.5故S S,该轴B截面是安全

34、的。3 .滚动轴承寿命计算已知轴直径d=60mm, 工作中无冲击；工作温度低于120 C,要求轴承寿命 为10年。由19第3卷第20篇表20.6-1初选深沟球球轴承6311。基本额定动载荷Cr 71.5KN，基本额定静载荷 Cor = 44.8 KN , e=0.4,Y=1.5。由前面计算得知，该对轴承的水平支反力分别为Rax 0N Rex 0N垂直支反力分别为：RAy 7517NREy 4792N轴承径向力：RAz 2737 NREz 1745 N合成支反力：Ra= R；y RAx2 RAzh.75172 02 27372 =7999NRe 碣 Rex2 REz = - 47922 02 1

35、7452 =5099N计算轴承的派生轴向力ScRa7999Sa2666 N2 Y2 1.5cRe5099Se1699 N2 Y2 1.5求轴承的轴向载荷A由 轴的结构知FA = Fa2=1494 NA1 max(SD FA,SA)=max (1699+1494, 2666) =3193 NA2 max(SA FA,SE)=max (2666-1494, 1699) =1699N计算轴承的当量动载荷P由鱼 31930.39 e 0.4R 7999查文献表9-6Xb=1,Yb=0A2 1699 0.33 e 0.4R2 5099Xa=1,Ya=0查文献19表9-7,取f d=1.5因轴承不承受力矩

36、载荷，f m=1.0PA= f d fm (X, R+Y, A)=1.5 1X1 7999+0)=11998NPe = f d f m (X2 R2+% A2 )=1.5 1X(1 爲099+0)=7648 NPe 10年，故满足要求。10 3004 .键联接的选择链轮装在轴上，需用键进行周向定位和传递转矩。由前面设计计算得知：链 轮材料为钢，轴的材料为45钢，链轮与轴的配合直径为 60mm，链轮的材料为 45钢，轮毂长为L=55mm。选择最常用的圆头（A型）平键，因为它具有结构 简单，对中性好，装拆方便等优点。键的截面尺寸由键所在轴段的直径d由标准中选定，键的长度由轮毂的宽度确定，查文献19

37、表3-15得，b h=18 11 o 普通平键的主要失效形式是键，轴和轮毂三个零件中较弱零件被压溃。由于链轮 材料是钢，许用挤压应力由文献16表2-10查得 p =100MPa。键的工作长度 L=40mm。3.2箱斗回转设计参数尺寸确定箱斗尺寸 1500mm 300mm 280mm。上、下支臂尺寸 300mm 45mm。 导向支臂尺寸 200mm 35mm。箱斗回转结构设计箱斗的上下两个支臂与链通过销轴铰接。 导向支臂与轴固定连接，保证导向 支臂与箱斗的角度不变。链传动带动箱斗的两个支臂做回转运动， 导向支撑臂通过滚轮绕着导轨的方向做回转运动。箱斗支臂的连接示意图如图3.4所示。图3.4 箱斗

38、支臂连接示意图1-上支臂2-下支臂3-导向支臂4-连接板5-箱斗3.3导轨的设计箱斗与支臂的刚性连接，角度都是45。上下支撑臂与链铰接，可以转动。 每个箱斗的两个支撑臂间隔的链节数确定，都是6个链节。导轨的设计可通过图 解法解决，通过画出导向支臂每个链节的位置，描绘出导轨的轨迹。确定每个链节处导向支臂的位置12个箱斗的位置已经确定，导轨在垂直方向时的位置是不变的，只需要画 箱斗回转处的导向支臂位置，确定导轨。箱斗每提升一个链节，就以上下支臂的 长度做圆，两个圆的交点处就是导向支臂的新的位置（如图 3.5所示）。同样的 方法，做出每一个链节处导向支臂的位置（如图 3.5所示）确定导轨的轨迹线连接

39、每个导向支臂确定出导轨的轨迹线（如图 3.6中的粗线）确定导轨轮廓导轨的宽度为32mm,通过轨迹线做直径为32mm的一系列圆，做出来的就 是导轨的轮廓线（如图3.7所示）。做每个圆的切线，确定出导轨形状（如图3.8）图3.5导向支臂上升链节处位置图3.6导向支臂位置和导轨轨第4章搬运机械手设计4.1手抓的设计手抓设计基本要求(1) 应具有适当的夹紧力和驱动力。(2) 手指应具有一定的张开范围，手指应该具有足够的开闭角度，以便于 抓取工件。(3) 要求结构紧凑、重量轻、效率高，在保证本身刚度、强度的前提下， 尽可能使结构紧凑、重量轻，以利于减轻手臂的负载。手抓的力学分析手抓的结构示意图如图4.1

40、所示图4.1手抓示意图121.活塞杆 2.手指 3.零件手抓受力分析如图4.2所示。在活塞杆的作用下，销轴向上的拉力为F，并通过销轴中心0点，两手指通 过连接杆给销轴的反作用力为F1和F2,其力的方向垂直于滑槽的中心线oo1和oo2 并指向o点，交F1和F2的延长线于A及B。由 Fx =0得 f1 F2Fy =0得FFi2 cosFiFi由 M oiF =0 得 Fi Fzh hcosb2Fcos Fna式中 a-手指的回转支点到对称中心的距离。工件被夹紧时手指的滑槽方向与两回转支点的夹角 b手指的长度。图4.2受力分析由分析可知，当驱动力F 定时， 角增大，则握力Fn也随之增大，但 角 过大

41、会导致拉杆行程过大，以及手部结构增大，因此选用30到40。夹紧力及驱动力的计算手指加在工件上的夹紧力，是设计手部的主要依据。必须对大小、方向和作 用点进行分析计算。一般来说，需要克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动 状态变化的惯性力产生的载荷，以便工件保持可靠的夹紧状态。手指对工件的夹紧力可按公式计算：Fn K1K2K3GKi 安全系数K2 工作系数K3 周围环境系数表4.1工作系数K值每天工作时间连续工作810小时连续工作1024小时开停次数少，无冲击1.01.251.33开停次数多，有冲击1.251.331.51.7设定每天工作8小时，工作系数取1.25,安全系数取2,周围环境系数取1.

42、2抓取零件重量10KG，求手指对工件的夹紧力得Fn K,K2K3G 2 1.25 1.2 100 300N 设 b=250mm，a=160mm，取 40 根据b2匚F cos Fna得 F=275N4.2气缸计算气缸活塞的计算采用双作用气压缸为了实现气缸活塞杆的推和拉，所以以文献19 F1D2P Fz4F2- D2 d2 p Fz4F1活塞杆的推力F2活塞杆的拉力D活塞直径D活塞杆的直径P气缸工作压力Fz 气缸工作的总阻力设定气缸的工作压力 0.4Mp，活塞杆的推力100N，气缸工作的总阻力100N 带入公式求得D=69.11mm，取整为70mm， d=30mm。缸筒壁厚的计算依据文献19得D

43、pt2缸筒壁厚D气缸筒内径R气缸实验压力，取 1.5P。气缸材料许用应力_ b=Ss安全系数，取6到8材料选用45钢，=100Mpa。求得=0.7mm，取 1mm。由上面的计算可以选出一个与之类似的国产气压缸来代替。所以选用筒径100mm的型号气压缸，选用LCZM型气压缸。4.3机械手回转设计回转部件可以等效为一个长 1000mm，直径为1200mm的圆柱体，质量为30KG。依据文献19得 2cJmg l3R小八J回转61N?M12考虑到回转装置上面伸缩缸的重量和回转过程中的所带来的阻力，所里选用摆动气缸QGH（ 100）Series系列气缸（由无锡气动研究所17制造），如图4.1所示。该摆动

44、气缸型号为：QGH-100-180 -AL33R-R。摆动气缸气缸特点：低压动作平稳，寿命长，输出力矩大，重量轻。无给油，能装载各种检测开关。WPIRotary CinderDouble Acting. MomLubr上a祐r Rack and Pinort Type 櫃却气iTCuxsrv 5作則 无惜油边悴齿捱ItQGH (* 50 * 63 * 0 * 100)Series 為列SPECIFICATIONS 幡Wo 馆埒QGHltm耳古”wwehctfbh Actm-g 柿馬HMUCW 31,血轴祁A F.羸匿中町MvBirDrki 自用罰 KrfteSAi1 QURa iICJhgPm

45、lir warkirig pHUAum0 tMPj $1 OflcirinIMlErtwrvAfkteMPMCie/ton出w 僧 hHwmit MU10-*0 IiMuil ncri bo uveucd 平再！IjUp诚MR nw峠 唯禺 pnAMunC MIPaON e i4-W心 2-MO100at173027&UAtUWiFirt?jr不*申*7精町$十】嚼FSQ vtd屮DW衣）QFWE就血屯豪乔直厂GhOl -画-pBO IL43R海BJt再程1QGHJ -liwk沪現hW金fUNCJlOM (功幅Balance act ng * Iqwv pre tvure longevity

46、水 urvic* tror ovWut 科Nan-tuOriction 聆itn switcli is ava-ldtole inMne圧功ft弔柿禺力-bifS 111?1 I4ft nrtariy 罰刑走Switch model 静无4 呜1 NurlNr 制 艸1 怛hfl Aftfl- KM 13ftR H WlEh tfl B H3ctmf rS34 63競.H fl W3 1 曲w di +KAL-33MItit孔沁EETpcyii414too100AM.A 4亦卫T pwtthMwstw? rvuukAd M*dieaflMWT1T lEJl(jffl哇手#11吐贏图4.1 QG

47、H系列摆动气缸第5章输送装置设计5.1确定输送装置参数1、输送物体距离：5m ;2、输送宽度：400mm ;3、被输送物体最大尺寸：200 200 200 mm3;4、被输送物体最大质量：10KG5、输送速度：0.5 ms ；5.2输送功率的确定输送机构采用链传动传递动力给主动滚筒，主动滚筒通过输送带和从动滚筒 连接，中间通过一定数量的支撑滚筒使零件传递平稳。设输送装置上最多摆放5件物品，输送速度v筒0.5m/s，主动滚筒直径100mm，中心距180mm。轴承只承受径向力，所以采用深沟球轴承。1、主动滚筒转速n 筒60筒 103 95.5r/min筒d2、单个轴承所受压力滚筒之间的中心距180

48、mm，每个零件最多能接触2个滚筒，每个滚筒2个轴承，所以每个轴承承受的压力为N轴承10 102 225 N3、轴承摩擦力矩依据文献19P29-14式29.1-13得从动滚筒轴承摩擦力矩T从动0.5 Fd 0.5 0.05 25 0.03 0.0188N?M支撑滚筒轴承摩擦力矩To 0.5 Fd 0.5 0.05 25 0.02 0.0125N?M4、克服摩擦力所需功率P从动 T 1 T 2 n10.0188 295.5 11.3wFP：撑 T 1 T 2 ni 0.0125 295.5 7.5w5、主动滚筒所需功率输送装置上有24个支撑滚筒，所以主动滚筒所需功率为P主动 2P从动 24P支撑

49、11.3 2 24 7.5202.6w5.3电机减速器的选择由于在工作中要通过带输送零件，有摩擦力，所以在选择电机的时候要大一 点。电机选 Y802-4型 ，额定功率 0.75w， 额定转速1390r/min。选用电机减速器直联型，采用摆线针轮减速器。1390传动比i1782输入功率0.75KW，传动比17,选择机型号2型的摆线针轮减速器，型号ZLD0.75 2-17。链轮带动滚筒转动，滚筒转速82r/min，所以链轮转速82r/min。根据每个滚筒 所需功率和链轮转速由图 确定链条型号为滚子链08A。链轮齿数取奇数时，链节数LP为偶数时，可以使链轮轮齿磨损均匀。优先 使用齿数为 17、19、

50、21、23、25、38、57、76、95、114,且齿数大 于等于9。本设计链轮齿数取21齿。5.4链轮的设计根据机构的传动关系和上述条件，设计链轮图形如图5.1所示 1、分度圆直径dP.180 sinzd=P180sin 12.70.14985.232、齿顶圆直径dadamaxd 1.25p dramind (11.6)P drzdamax = d1 1.25p dr 85.23 1.25 12.7 7.92=93.19damin =d1 (10)p dr 85.23 (10.076)12.7 7.9289.04Zida1min da da max取 da =90图5.1链轮3、齿根圆直径dfdf d drdfd1 dr 85.23 7.92 77.314、齿侧凸缘直径dg180dg p cot1.04h0.765、6、7、8、9、dg pcot1.04h 0.7612.7 6.63 1.04 12.07z1最大齿根距离.90d cos z.90d cos zlxlxlx齿宽bfdrdrbf齿侧半径RxRx=p=12.7齿侧倒角BaBa =0.06p=0.76齿侧凸缘圆角半径0.95b 0.950.76 =70.8985.23 0.997 7.9277.057.85 7.46RaRa =0.04p=0.5110、轮毂厚度0dk