自动化立体仓库.doc

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1、1前 言1.1自动化立体仓库的简介自动化立体库系统最早在美国诞生。20世纪50年代初美国开发了世界上第一个自动化立体仓库，井在60年代即采用计算机进行自动比立体仓库的控制与管理。日本制造出第一座自动化立体仓库，并在此后的20年间使这一“技术得到广泛应用。进入20世纪80年代，自动化立体仓库在世界各国发展迅速，使用范围涉及几乎所有行业。 我国于1973开始研制自动化立体库，北京起重与运输机械研究所与北京自动化研究所共同研制我国第一座自动化立体仓库，并在北京汽车制造厂应用*但我国自动化立体仓库的发展速度比较缓慢，这主要与国民经济的发展有很大关系。 在自动化立体仓库发展过程中，经历了自动化、集约化、

2、集成化和智能化几个发展过程。 自动化时期主要在20世纪初70年代，随着计算机技术的发展，自动化立体仓库得到了迅猛发展，日本建设厂很多套自动化立体仓库系统。 集成化的标志是随着信息系统的发展，立体仓库信息系统与信息系统共享信息，在网络的概念下集成。 智能化发展表现在物料的处理智能化和故障处理智能化。在分布式系统中，物料调度的智能化为物流提供了最佳的解决方案。自动化仓库是生产物流的重要组成部分。生产物流是从原材料采购开始，并最终将产品送达用户。物料经过采购运输、入库、存放、生产出库再人库，加工制造，最后进入成品库以及成品外运等一系列过程。1.2自动化立体仓库的特点及研究意义物流系统中的自动化立体仓

3、为又称立库、高层货架仓库、自动仓储要SA/RS，是以高层立体货架（托盘系统）储存物资，用电子计算机控制管理和自动控制堆垛运输车进行存取作业的仓库。仓库的功能从单纯地进行物资的储存保管，发展到担负物资的接受、分类、计量、包装、分拣、配送、存档等多种功能，实现高效率物流和大容量存储，以满足现代化生产和商品流通的需要。近年来，我国为了发展经济，各地都在大力发展交通，海、路、空并举，进行大规模的基本项目的投资建设，成为现代化经济发展建设的主旋律。而交通事业发展的最终目的，就是使物资能够迅速流通，促进经济的发展。在现代社会中，物资流通领域的供应链在信息、网络的冲击下发生了各个交通枢纽上的结点，仓储设备的

4、发展必须紧跟时代的步伐，为满足现代社会的商品需求、管理与流通，必须加快仓储设备的发展。因此，未来仓储物流设备的发展必将成为我国经济发展的一个重要增长点。到目前，我国立体仓库数量以有相当大的规模，由于其具有很高的空间利用率，很强的入出库能力，采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等待点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，越来越受到企业的重视。立体仓库应用范围很厂，几乎遍布所有行业。在我国，采用立体仓库的主要行业有机械、冶金、化工、航宅航天、电子、医药、食品加工、烟草、印刷、配送中心、机场和港口等。基于上述原因，本课题就水平回转式立库设计的理论和主要技术进行较系统的研究。作为大学

5、生，自动化仓库的功能及开发，培养我们的实际动手操作能力和应用知识解决问题的能力，接触世界前沿的自动化控制技术，提高我们的综合素质。机械运动模型蕴藏着较高的软件技术含量，可以进行综合性的专业训练，不但能进行专业知识的学习，还能培养我们的创新思维 。1.3现有自动化立体仓库的优越性首先，从自动化立体仓库的基本优势上看：(1)科学储备，提高物料调节水平。(2)有效地衔接生产，加快物资周转，降低成本。(3)为企业的生产指挥和决策提供有效的依据。 其次，从自动化立体仓库的社会效益和经济效益方面说明： (1)由于使用高层货架存储货物，存储区可以大幅度地向高空发展，充分利用仓库地面和空间，因此节省了库存占地

6、面积，提高了空间利用率。 (2)自动存取，使用机械和自动化设备，运行和处理速度快，提高了劳动生产率，降低操作人员的劳动强度。同时，能方便地纳入企业的物流系统，使企业物流更趋合理化。 (3)自动化仓库的信息系统可以与企业的生产信息系统联网，实现企业信息管理的自动化。同时，由于使用自动化仓库，促进企业的科学管理，减少了浪费，保证均衡生产，从而也提高了操作人员素质和管理人员的水平。(4)自动化立体库对于提升企业形象，具有巨大的社会经济效益。1.4水平回转式立体仓库系统的研究难点1.基于水平回转式立库的整体方案的设计；2.基于水平回转式立库的机械结构（主要是水平回转机构）的设计；3.基于水平回转式立库

7、的传动系统（包括电动机、减速器和传动链的选择设计）的设计；4.基于水平回转式立库的货箱斗的设计；5.基于水平回转式立库的导向系统的精确设计。2 水平回转式立库的基本设计方法2.1 水平回转立体仓库的特点水平式整体回转库又称之为 s型水平回转立库，具有节约空间、降低人工费、拣选错误率低、拣选时间少、仓库管理水平高、环境设备费低等特点。水平式整体回转库由多列排货架连接，每列货架又有多层货格组成，货架做整体水平式旋转，每旋转一次，便有一列排货架到达拣货面，由人工对该列架货架进行拣选。这种货架每排或列可存放同一品种用货物，也可以在一列货架不同货格层放置互相配套的物品，一次拣选时，可在同列上将相关的物品

8、拣出。水平式回转立库作为小型分货仓库，每列不同的货架放置同种货物，旋转到拣选面后，可将货物按用户的要求进行分货，并且存放到指定货位。所以，水平式回转立库主要用于小型拣选性分货仓库，此外，存储货架列有固定连接式和分离式，一般单台水平式回转立库德存储货架列在16到50列左右。固定式存储货架列与机体传动链滚轮联结，下部有滚轮支撑，并在上下导轨中作滚动运行，每排货架可分为6到7层，每层承载30千克，每列排最大承载为200到300千克。单机（台）最多可有350个可存货单元。2.2 自动化立体仓库系统的基本构成： 自动化立体仓库发展到今天，新型设备层出不穷。但从传统的意义上看，自动化立体仓库包括以下主要内

9、容： (1)存储货架列 货架是构成自动化立体仓库的员基本单元。在很多非自动化立体仓库中，货架也是构成立体仓库的必需的部分。 (2)巷道堆垛机 巷道堆垛机完成单元货物入库到货格和从货格中取出的操作，是自动化立体仓库系统的重要设备。(3)输送系统 输送系统主要负责白功化立体仓库外围的自动输送。其设备有数十种之多，如辊子输送机、链条输送机、冉轨小车、自动导向小车(AGv)等；在配送系统中，分拣系统也是输送系统的基本内容。2.3 水平回转式立库设计原则： 1保持物料向前移动。保持物料始终向最终目的地移动，尽量避免返回、侧绕和转向。直接从起点到终点的路线是最经济、最快捷和最有效的。 2物料处理次数最少。

10、不管是以人工方式还是自动方式，每一次物料处理都需要花费一定的时间和费用。通过复合操作，或者减少不必要的移动，或者引入能同时完成多个操作的设备，可以减少处理次数。 3使用合适的设备。对于具体的应用，选择合适的设备可能是成功与失败的分水岭，能完成特定任务最廉价而有效的设备是合适的设备。面对多种设备时，设计者必须根据自己的经验和其他信息做出最佳选择。 4最少的人工处理。人工处理是昂贵的，并且容易产生错误。通常，保重力辊式输送机这样简单低价的设备能减少人工处理的需要，并在短期内收回投资o独立看每一条原则都比较简单，可能也很容易实现，但要把这些原则综合运用好是很困难的，这需要有较高的理论水平、丰富的实际

11、经验和对使用者的要求有较深入的了解，才能使系统达到最佳状态，发挥最大作用。然而在特定的场合下，有些原则是互相影响，甚至是互相矛盾的。为了做出最佳的设计，设计者必须对这些原则进行科学的选择和修改。总之，在自动化仓库设计中一定要重视方案设计，多进行优化选择，使方案设计这一自动化仓库的基础技术工作更加完备。2.4 系统设计过程：每个系统的设有几个主要阶段，各个阶段都有其要达到的目标：1.需求分析(准备阶段)在这一阶段里要提出问题，确定设计目标，并确定设计标淮。通过调研搜集设计依据和数据，找出各种限制条件，并进行分析。另外设计者还应认真研究工作的可行性、时间进度、组织措施以及影响设计过程的其他因素。

12、2.确定货物单元形式及规格 根据调查和统计结果列出所有可能的货物单元形式和规格，并进行合理的选择段不一定花费很多时间，但它的结果将对自动化仓库的成功起着至关重要的作用。 3.确定自动化仓库的形式、作业方式和机械设备参数 在上述工作的基础亡确定仓库形式，一般多采用单元贷格式仓库。对于品种不多而批量较大的仓库也可以采用重力式货架仓库或者其他形式的贯通式仓库。根据出入库的工艺要求(整单元或零散货出人库)决定是否需要拣选作业n如果需要拣选作业，则需确定拣选作业方式。2.5 水平回转式立体仓库的基本设计方法整体式水平回转库的基本机构与组成如图2.1所示。其工作原理如图3所示，工作时动力经主电动机9、一级

13、传动链轮轮10带动主动轴4，再由主动轴4经二级传动链8带动从动轴5.在二级传动链上悬挂着整体式货架做水平回转运动。货物存放在货架的货格2中，整体式货架靠支撑滚轮1支撑在水平导轨面上，运动方向靠导向滚轮3在导向导轨中运行。主电动机的控制由计算机及位置传感器控制。1支撑滚轮 2货格 3导向滚轮 4主拖动轴 5从拖动轴 6中心距调整螺杆 7整体货架 8二级传动链 9主电动机 10一级传动链轮图2.1 整体水平回转库机构运动示意图3 水平回转式立库机械设计3.1 引言机电一体化机械系统要求精度高、运动平稳、工作可靠，具有良好的伺服性能，从而要求传动机构满足以下几个方面的要求:转动惯量小，以减小机械负载

14、，避免对系统造成不良影响；刚度大，有利于减小动力损失，提高固有频率，增加闭环伺服系统的稳定性:阻尼合适。机械部分主要包括电动机的选择及减速机构选择、传动链选择 、导轨设计、货架、轴的设计、链轮设计、车轮设计、支撑链机构、连杆设计。3.2 电动机的选择及减速机构设计3.2.1电动机选择的基本原则电动机选择的基本原则1）电动机的机械特性应满足生产机械提出的要求，要与负载的负载特性相适应。保证运行稳定且具有良好的起动、制动性能。2）工作过程中电动机容量能得到充分利用，使其温升尽可能达到或接近额定温升值。3）电动机结构型式满足机械设计提出的安装要求，并能适应周围环境工作条件。4）在满足设计要求前提下，

15、应优先采用结构简单、价格便宜、使用维护方便的三相笼型异步电动机。总之，在选用电动机时，要努力执行国家技术经济政策，积极采用节能产品和新产品，提高综合经济效益。电动机的具体选用步骤如图3.1所示：3.2.2 水平回转式立体仓库电机的选用电动机型号选为：Y90L,功率1.1KW,同步转速n=1000r/min,与减速器连接后的输出轴转速：22r/min；主动链速度：0.36m/min；货格层数：6层；电动机及减速器的校核：电动机容量确定：工作机所需功率：=0.44KW其中 主动轴转速n=13.3r/min。货架及货物=2000Kg，摩擦系数f=0.1；链条重：=380Kg，摩擦系数=0.2；工作机

16、所需力=6380图 3.1电动机的具体选用步骤工作机所需转矩=63800.03=191.4主动轴输出扭矩T=191.41、传动比i:i=2、总效率：由机械设计手册P19表3-1查得1（联轴器）=0.99，2（滚动轴承）=0.99，3（齿轮传动）=0.97，4（联轴器）=0.99。 =3、计算电动机的输出转矩： 由已知条件得工作机=191.4及得： 电动机输出转矩：Td= 4、 计算电机的转速： 由已知条件得P 电机转速：n=9550r/min5、确定电机型号： 由机械设计手册3P2024表3-2；3-3查得 根据工作条件：室内常温、灰尘较大、两班制、连续单向运行，载荷较平稳，电压为380V的三

17、相交流电源，电动机输出功率P，及同步转速=1000r/min等，选用Y系列三相异步电动机，型号为Y90L，其主要性能数据如下表3-1所示：电动机满载转速=1000r/minn电动机额定功率P=1.1KW= P表3-1电机参数电机型号额定功率PM 同步转速n 轴伸尺寸Y90L41.1KW1000r/min24mm电动机输出转速的确定：=22r/min;其中 托动轴转速n=13.3r/min；传动链主从动链轮齿数、分别为23、38，因此选用DCY-180型减速器，其基本参数如下：传动比i=45；公称输入转速：=1000r/min；公称输入转速：=22r/min；公称中心距：a=180mm；许用功率

18、：P=16KW。根据工作条件：室内常温、连续单向运行，载荷较平稳，电压为380V的三相交流电源，电动机输出功率P，及同步转速n=1000r/min等，选用Y系列三相异步电动机，型号为Y90L。根据本立体仓库的工作特点，参照电动机选择的基本原则、选择要点，按照电动机的选用步骤，电动机选用山东博山乾隆电机有限公司的Y90L系列电动机。本系列电动机具有体积小、重量轻、力能指标高、噪音低、产品系列化程度高、零部件通用化程度强等待点，被广泛应用于各种机械及自动化控制系统中作执行组件或驱动装置。本系列电动机可实现无级调速、张力控制、正反运行等功能；本系列电机可与多种系列减速器相配合，满足用户对转速、转矩、

19、安装工位的不同要求。又根据水平回转式立体仓库的功率要求，选用型号为Y90L，功率为1.1KW的电动机。该系列电动机，额定转速为，额定电压为380V，电流（A）不大于允许顺逆为1.5，转速差为。3.3 货架的设计货架是用来存放货物的结构件：货架由立柱片、横梁和斜撑等构件组成。3.3.1货架的作用与功能： 货架是自动化仓储系统个主要的储存设备。货物有着直接的关系。货架的作别处功能如下：(1)货架是用钢材或钢筋混凝土制成的架子N，扩大仓库的储存能力q，货架的结构形式对实现机械化非常有效，可以用增大货架的高度来充分利用仓库的空。(2)存放在货架中的货物，相互之间不接触、不挤压，减少了货物的损坏。(3)

20、采用货架储存货物存取力使，结合列算机管理卉易实现先入先出。(4)可以采用防潮、防华、防盗答措施来提高货物储存的质量：(5)新型货架的结构形式钉利于实现仓储系统的自动化管理。3.3.2货架的设计要求：整体式立体仓库的技术关键是货架系统，故其设计依据主要体现在货架方面，货架的受力分析和计算是这一技术的重点。其设计依据主要从以下几个方面出发：1受力恒荷载：恒荷载指货架本身结构的自重，连接C型钢和房架、檩条、房架、屋面板、墙板的重量。2受力活载荷：活载荷指搁置在货架上的货物和托盘的重量，还涉及屋面的雪（雨）载。3竖向冲击荷载：指堆垛机存放货物时产生的冲击载荷。4风载：是整体式立体仓库受力计算的重点。一

21、般而言，整体式立体仓库的投资者是以合理有效利用空间出发的，所以整体式立体仓库的高度较高，一般 高宽比:L（高度）=1.5-2W（宽度），这样，仓库在风载作用下的安全性是一项重要的指标。风载对货架立柱的影响的计算一般将通过钢结构受力计算软件来完成，同时要采用系统受力仿真和理论计算进行复核。5抗震裂度：按GBJ11-89建筑抗震设计规范执行，一般取抗震裂度设防等级为7级。货架结构应按上列荷载效应的最不利组合设计。在设计整体式立体仓库的货架结构时，尤其注意下列两种最不利的荷载的组合：风载起作用时的全库空载状态下的受力；水平地震作用时全库满载下的受力。另外，对仓库货物分配状态要充分给予考虑，即仓库一侧

22、满载，另一侧空载状态时，仓库基础的受力分析。尽管存在着仓库的货物分配存放理论；尽管在仓库的使用说明中已规定货物在仓库中的分配存放尽可能的均匀，但在设计计算时我们必须考虑最坏的可能。货架型式的选择也是整体式自动仓库很关键的问题。货架按其结构型式分为整体式焊接货架和组装式货架。按标准规定，组装式货架的立柱最大垂直偏差不应大于全高的1/120，而库架合一整体式货架立柱的垂直偏差不得大于全高的1/1000，垂直绝对偏差值不得大于10mm，因此可以看出，整体式货架的加工和安装精度要比组合货架要高。整体式自动仓库的货架型式选择主要取决于各种荷载的计算，取决于仓库的外型尺寸。由于组装式货架在安装施工中具有较

23、大的不确定性，所以在整体式仓库的设计上经常采用的是整体式焊接货架。 整体式焊接货架的立柱选材也有方管、矩型管、槽钢等材料，根据型材本身的特性和指标，选择方管为佳。货架的种类很多，常见的旋转式货架有水平旋转式和垂直旋转式：旋转式货架装有电力驱动装置，货架可沿两个直线段和两个曲线段组成的环形轨道运行要存入货物时，计算机快速检索和寻找储位，货格自动以最近的距离旋转到拣货点停止，将货物存入货格。要取货时，把货物所在的货格编号输人计算机该货格自动旋转到拣货点停止，将货物从货格中取出。旋转式货架一般有水平旋转式和垂直旋转式。本设计采用组装式货架，其技术要求为：1.组装式货架结构宜采用冷弯薄壁型钢制作。 2

24、. 组装式货架结构构件的受拉强度应按净截面计算，受压强度及稳定性应按有效截面计算，变形及各种稳定系数可按毛截面计算。 3. 组装式货架结构构件中无孔受压板件的有效截面可按冷弯薄壁型钢结构技术规范(GBJ1887)中的有关规定确定。 4. 组装式货架结构构件中开孔受压板件的有效宽度通常可按下法确定： 若孔位于板件的无效部位，此开孔板件的有效宽度可按相应无孔板件的有效宽度取用；若孔位于板件的有效部位，则此开孔板件的有效宽度可按相应无孔板件的有效宽度扣除位于有效区内的孔宽取用。开圆孔的板件的有效宽度亦可按本规范附录一中列示的方法确定。 旋转式货架的货格形式很多，一般有提篮状、盆状和盘状等，可以根据所

25、存货物的种类、形状、大小等进行选择，货格可以用硬纸板、塑料板制成，也可以是金属架子。在仓储物流中，货架的形式多种多样，而在自动仓库中，货架大体上有两种：一种是轧制组合式，另一种是焊接式。组合货架具有运输方便、可拆卸组合、安装简便的优点。而焊接式货架具有稳定性好、承载大的优点。在自动化仓库的方案设计时，选择何种货架形式并无太大的差别。如果选择组合货架时，要尽可能保证货架的立柱是一根整体，以确保货架的稳定性。在高层仓库的方案设计上，要尽可能选择焊接式货架。一般可以15m高为限，小于15m选用组合货架，而大于15m考虑焊接式货架。旋转式货架操作简单，存取作业迅速，适用于制造业当中对于电子元件，精密机

26、械等小批量多品种小物品的储存及管理。货架转动的速度很快，可以达到30m/min的速度。旋转式货架的存取效率很高，通过计算机控制实现自动存取和自动管理，其计算机快速检索功能可迅速寻找储位，快捷拣货，储存物可以是纸箱、包、小件物品。取料口高度符合人体工程学，适合操作人员长时间作业。由于旋转式货架可适用于各种空间配置，存取入出口固定，所以空间利用率较高。旋转式货架一般有水平旋转和垂直旋转两种形式。水平旋转式货架又分一台电动机驱动的和多台电动机驱动的两种形式。用一台电动机驱动的方式是把上下各层货物连在一起，实现水平方向旋转的自动旋转货架。另外一种水平方向旋转的自动旋转货架是各层均有一台电动机启动，可实

27、现各层独立转动。另一种垂直旋转式货架的原理与水平旋转式货架大致相同，只是旋转方向垂直与水平面，充分利用了上部空间。这是一种节省空间的仓储设备，比一般传统式平置轻型货架节省了1/2以上的货架摆放面积。但旋转速度比水平旋转式货架慢，约为510m/min。垂直旋转式货架可以设计成独立式的，根据用户需要可任意组合。由旋转式货架组成的自动旋转货架，单位储存成本低，安装容易，是一种自动化的储存设备，适用于小批量多品种高效率的存取。根据本题设计的要求 应选用水平旋转式货架。3.4导轨的设计3.4.1导轨的类型及其特点导轨按运动轨迹划分，可分为直线运动导轨和圆周运动导轨。3.4.2导轨的设计要求1.几何精度就

28、是通常所说的导向精度，即运动的直线度或回转精度。2.运动精度包括两方面的内容，一是运动的平稳性（例如低速无爬行），二是定位精度（线定位和角定位）。3.具有足够的承载能力和刚度，使用寿命长；4.结构简单，工艺性好，便于调整和维修；5.具有良好的润滑和防护装置。3.4.3导轨的设计程序及内容1. 根据工作条件、载荷特点，确定导轨的类型、截面形状和结构尺寸。2. 进行导轨的力学计算，选择导轨材料、表面精加工和热处理方法以及摩擦面硬度匹配；3. 设计导轨的配合间隙和预加载荷调整机构；4. 设计导轨的润滑系统和防护装置；5. 制定导轨的精度和技术条件。3.4.4导轨的设计原则对几何精度、运动精度和定位精

29、度要求都比较高的导轨，在设计时必须考虑以下一些原则。1. 使导轨系统能达到误差互相补偿的效果，必须满足下列三个条件；1导轨间必须设计中间弹性环节，如使用滚动体、粘贴塑料等；2导轨间要有足够的预紧力，使接触的误差能进行补偿。预紧力不大于使中间弹性体发生永久性变形时的变形力；3. 导轨要有较高的制造精度，要求导轨的制造误差小于中间弹性体的变形量。3.4.5导轨类型的选择原则1. 精度互不干涉原则：导轨的各项精度制造和使用时互不影响才容易得到较高的精度。2. 静、动摩擦系数相接近的原则：由于摩擦系数小，所以可以获得很低的运动速度和很高的重复定位精度；3. 导轨能自动贴合的原则：要是导轨精度高，必须使

30、相互结合的导轨有自动贴合的功能；4. 移动的导轨在移动过程中，始终全部接触的原则：也就是固定的导轨长，移动的导轨短；5. 能补偿因受力变形和受热变形的原则：如龙门机床的导轨，将中间部位制成凸型，以补偿主轴箱移动到中间位置时的弯曲变形。根据设计要求，结合圆滑动导轨和方形导轨的特点，圆运动导轨要求在径向切削力和离心力的作用下，运动部件能保持较高的回转精度。这种导轨常常与主轴联合使用。圆导轨分为平面环形导轨、锥面环形导轨和V形环形导轨。平面环形导轨的特点符合本次设计要求，其特点为：承载能力大、工作精度高、结构简单、制造方便，能承受轴向载荷，与主轴连用，主轴承受径向载荷，适用于主轴定心的回转运动的机构

31、，如立体仓库、立式机床等。如图3.2所示：图3.2环形导轨图3.5传动链的选择计算3.5.1链条型号的确定选用套筒精密短节距滚子链；初定：=23，=38，i=1.65计算功率其中：工作情况系数；取双排链：=0.765KW；其中小链轮齿数系数=1.1；排数系数=1.7；根据=22r/min、=0.765KW按机械设计手册查链条节距图选定套筒滚子链型号为16A。确定传动中心距初步确定中心距。根据式计算带所需的基准长度 = =125.76mm圆整取其中：p=25.4mmK=链长：=3.2004m计算中心距0.2497 25.4 （2107-38-23）=1211.4mm其中根据=7取为0.2497验

32、算链速须进行静强度计算链条静强度计算安全系数n=6.67安全其中 链条极限拉伸载荷Q=100000N有效圆周力=15000N据链速v=0.13m/s，链节距p=25.4，按机械设计手册图6-8链传动选择用油刷或油壶人工定期润滑的方式。设计结果：滚子链型号16A，链轮齿数 z1=23，z2=38，中心距 a =1211.4mm。 主拖动链传动的计算链条型号的确定：选用双节距套筒滚子链，初定=42（节线为正六边形），传动=13.3r/min；计算功率 其中：工作情况系数；=0.765KW；选取2-C212A（两排带附件）传动中心距，根据结构要求，拖动链传动中心距可根据需要取：a=9467.85mm

33、；验算链速须进行静强度计算链条静强度计算安全系数n=11.32安全其中 链条极限拉伸载荷Q=231100N有效圆周力=5492.96N据链速v=0.36m/s，链节距p=38.1，按机械设计手册图6-8链传动选择用油刷或油壶人工定期润滑的方式。设计结果：如表3-2所示，滚子链型号2-C212A（两排带附件），链轮齿数 z1=42，z2=42，中心距 a =9467.85mm 。表3-2滚子链规格和主要参数链号 节距p 排距p1 滚子外径 内链节内宽b1 销轴直径d2内链板高度h2极限拉伸载荷（单排）Q 每米质量（单排）q (mm) (kN) (kg/m) 12A 19.05 22.78 11.

34、91 12.57 5.94 18.08 31.1 1.50 16A 25.40 29.29 15.88 15.75 7.92 24.13 55.6 2.60 3.5.2链传动的布置及张紧链传动的布置是否合理，对传动的质量和使用寿命有较大的影响。布置时，链传动的两轴应平行，两链轮应处于同一平面；一般宜采用水平或接近水平布置，并使松边在下。 链条张紧的目的，主要是为了避免链的悬垂度太大，啮合时链条产生横向振动，同时也是为了增加啮合包角。常用的张紧方法有：1、用调整中心距张紧。2、用张紧装置张紧。中心距不可调时使用张紧轮，张紧轮一般压在松边靠近小轮处。张紧轮可以是链轮，也可以是无齿的辊轮。张紧轮的直

35、径应与小链轮的直径相近。辊轮的直径略小，宽度应比链约宽5mm，并常用夹布胶木制造。张紧轮张紧装置有自动张紧式和定期张紧式两种。前者多用弹簧、吊重等自动张紧装置；后者用螺栓、偏心等调整装置。另外，还有用托板、压板张紧。 本次设计采用第一种方式张紧。3.5.3链传动的使用和维护正确使用和维护链传动对减少链的磨损，提高链传动的使用寿命有决定性的影响。使用和维护应注意以下几点：1、合理的控制加工误差和装配误差合理控制节距误差(规定节距与实际节距之差)应小于2%；两链轮轮齿端面间的偏移(即链轮偏移)应小于中心距的2%；两轴应平行，否则会导致链的滚子对齿面的歪斜，由此产生很高的单边压力，导致滚子过载或碎裂

36、。2、合理的润滑良好的润滑有利于减小磨损，降低摩擦损失，缓和冲击和延长链的使用寿命。根据链速和链节距选择润滑方式对于开式传动和不易润滑的链传动，可定期拆下链条，先用煤油清洗干净，干燥后再浸入70至80度润滑油中片刻(销轴垂直放入油中)，尽量排尽铰链间隙中的空气，待吸满油后，取出冷却，擦去表面润滑油后，安装继续使用。3.6链轮3.6.1滚子链链轮的结构设计链轮的正确设计有利于延长链的寿命、提高链传动的质量、减小链和链轮的磨损。1、 链齿的齿形链轮的齿形与齿轮的齿形相似，但其齿廓不是共轭齿廓，其齿形具有很大的灵活性。链轮齿形应具备以下性能：保证链节能平稳、自由的啮入和啮出；尽量减小链节与链轮啮合时

37、的冲击和接触应力；有较大的容纳链节距因磨损而增长的能力；便于加工。常用的齿形有：直线-圆弧齿形、两圆弧齿形。常用的链轮端面齿形见图3.3。工作图中应注明节距p、齿数z 、分度圆直径d （链轮上链的各滚子中心所在的圆）、齿顶圆直径da、齿根圆直径df。其计算公式为 分度圆直径d=齿顶圆直径=P(0.54+)齿根圆直径=-其中-滚子直径（mm）图3.3 齿形图2、链轮的结构滚子链轮的结构如图3.4所示。直径小时常做成整体式(图a)，中等直径做成孔板式(图b)，大直径链轮可做成组合式(图c)，左图为齿圈与轮芯焊接结构，右图为螺栓联接结构，齿圈损坏后可更换。本次设计的链轮全部采用整体式，可以使结构更严

38、谨，设计更简便 。链轮与轴一般采用平键或花键联接。本设计采用平键连接即可满足题目要求。3.6.2 链轮的材料与热处理链轮轮齿应具有足够的接触强度和耐磨性，故齿面多经热处理。常用材料及热处理与应用范围见表3-3。由于小链轮轮齿的工作次数比大链轮轮齿多，所受冲击力也大，故所用材料常常优于大链轮。由下表可知，仓库采用z为23齿的主动链轮，并且有一定冲击载荷，故选用15钢的材料，并且其它链轮均选用此种材料。(a)整体式(b)孔板式(c)组合式图3.4滚子链轮结构表3-3链轮材料、热处理及齿面硬度链轮材料热处理齿面硬度应用范围15、20渗碳、淬火、回火50-60HRCz25有冲击载荷的链轮35正火160

39、-200HBSz25的链轮45、50、ZG310-570淬火、回火40-45HRC无剧烈冲击的链轮15Cr、20Cr渗碳、淬火、回火50-60HRCz50的链轮夹布胶木P6KW、速度较高、要求传动平稳噪声小处3.6.3 链轮参数的设计(单位mm)23齿链轮：链条参数根据GB1243.1-83链条节距 P=： 25.4链条滚子外径 D1max=： 15.88链条内链板高度 hmax=： 16.36536链条排距 pt= 29.29链条内链节内宽 b1 15.75链轮参数根据GB1244-85链轮节距 P=： 25.4链轮齿数 Z=： 23链轮节圆直径 D=： 186.5361链轮齿根圆直径 df

40、 max= 170.6561链轮齿顶圆直径 DA 198链轮齿顶圆直径 DA max 202.4061链轮齿顶圆直径 DA min 194.2892链轮齿侧凸缘直径 dh max 158链轮齿侧凸缘直径dh max 167.0187链轮齿侧凸缘直径dh min 62.73072链轮齿宽 b 15链轮齿宽 bf1 14.6475链轮长度： lmin 42.54994链轮荐用长度： lmin 5438齿链轮：链条参数根据GB1243.1-83链条节距 P=： 25.4链条滚子外径 D1max=： 15.88链条内链板高度 hmax=： 22.57583链条排距 pt= 29.29链条内链节内宽 b

41、1 15.75链轮参数根据GB1244-85链轮节距 P=： 25.4链轮齿数 Z=： 38链轮节圆直径 D=： 307.5829链轮齿根圆直径 df max= 291.7029链轮齿顶圆直径 DA 320 链轮齿顶圆直径 DA max 323.4529 链轮齿顶圆直径 DA min 316.0335链轮齿侧凸缘直径 dh max 280 链轮齿侧凸缘直径dh max 282.2935 链轮齿侧凸缘直径dh min 105.1517链轮齿宽 b 15 链轮齿宽 bf1 14.6475链轮长度： lmin 58.69715 链轮荐用长度： lmin 7442齿链轮：链条参数根据GB1243.1-

42、83链条节距 P=： 19.05链条滚子外径 D1max=： 11.91链条内链板高度 hmax=： 22.04917链条排距 pt= 22.78链条内链节内宽 b1 12.57链轮参数根据GB1244-85链轮节距 P=： 19.05链轮齿数 Z=： 42链轮节圆直径 D=： 254.9174链轮齿根圆直径 df max= 243.0074链轮齿顶圆直径 DA 264 链轮齿顶圆直径 DA max 266.8199 链轮齿顶圆直径 DA min 261.3317链轮齿侧凸缘直径 dh max 234 链轮齿侧凸缘直径dh max 230.5134 链轮齿侧凸缘直径dh min 104.098

43、4链轮齿宽 b 12 链轮齿宽 bf1 11.9415链轮长度： lmin 57.32785链轮荐用长度： lmin 723.7 轴的设计 轴是机器中的重要零件之一，用来支承旋转零件，如齿轮、带轮、铤轮、联轴器等使其具有确定的工作位置，并传递运动和动力。3.7.1轴的选择：1.轴的材料轴的工作应力多为交变应力，其主要失效形式为疲劳破坏故轴的材料应具有足够的疲劳强度且对应力集中的敏感性低，同时要有较好的工艺性和经济性。轴的材料主要为碳素钢和合金钢。2.轴的结构设计： 轴的结构设计就是使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。其主要要求是：满足制造安装要求，轴应便于加工，轴上零件要方便装拆；满足零件定位要求，轴和轴上零件要有准确的工作位置，各零件要牢因而靠地相对固定；满足结构工艺性要求，使加工方