自动化立体回转库结构设计毕业设计.doc

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（CIMSComputer Integrated Manufacturing System）中物资存储的中心受到人们的重视。 虽然人们在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1.2.1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 dimension)：12000mm×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)：2500mm×1250mm（2）托盘载重(Pallet load)：8T3.运行速度(Running speed):提升(hoisting speed)24m/min 横移(horizontal speed)12m/min（3）整机载重(Load per equipment)：600T1.2.2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。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、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2.1.1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 mm×200 mm×200 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）。2.2功能分析2.2.1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。待装零件信号能量零件装库回转黑箱图2.1 黑箱2.2.2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。零件存储立体回转库库门的启闭零件的输送零件的搬运箱斗的回转图2.2 功能分解图2.2.3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。加载能量能量转换控制系统能耗库门开启零件装库回转零件搬运待装零件零件输送图2.3 功能结构图2.4功能求解2.4.1分功能原理解分功能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2.4.2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.1 功能分解功能/功能解方案一方案二方案三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2.4.3用形态学矩阵求解用形态学矩阵求解，找出最优解如表2.所示。通过形态学矩阵算出可能的方案组合 N64表2.2 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2.6.1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。2.6.2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。图2.5 传动机构简图图2.6 箱斗回转工作简图2.6.3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 抓取机械手设计简图图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2.6.4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。传动系统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。图2.8输送装置简图图2.9 总体布置图1231.立体回转库 2.搬运机械手 3.辊子输送机第3章 回转库设计3.1回转库传动系统的设计计算3.1.1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，求出箱斗转速为=19.5r/min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=50所以 =600NP=FV=180w整个机械的传动效率为=0.7647所以电动机工作功率为通过文献16 表35.1-31选取Y系列（IP44）Y801-4型三相异步电机,额定功率0.55KW，电机转速1390r/min。图3.1 直连减速器3.1.2传动比的分配 因为电机转速为1390r/min，箱斗的转速为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。3.1.3传动链的设计1.链的确定1）确定小链轮齿数， 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：17 19 21 23 25 38 57 76 95 114且Z1大于等于9。所以选择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19.5r/min3）选择链条根据设计要求取工况系数 =1.0（平稳运转，），小链轮齿数系数=1.34，排除系数=1，故计算功率=175.67w依据文献19表3.2通过小链轮的转速n和功率Pd确定链条型号选择16A，链条节距p=25.4。4）.确定中心距推荐=（3050）p选择=30p=762mm5）.链条节数f3查表得 z2-z1=0 f3取 0=85 链节数要取整，所以取=86。链条长度L=m6）.理论中心距查表得f4=0.24958所以m7）.实际中心距 取0.003所以8）.链速m/s9）.有效圆周力F图3.2 链轮F=N10）.小链轮的包角2.传动链轮的设计链轮尺寸是通过链条型号确定的。设计链轮如图所示。1)分度圆直径d2)齿顶圆直径 =218.53= 取=2143)齿根圆直径4)齿侧凸缘直径=175.315)最大齿根距离186.376)齿宽7)齿侧半径=p=25.48)齿侧倒角=0.06p=1.5249)齿侧凸缘圆角半径=0.04p=1.01610)轮毂厚度=3.2+7.5+2.0266=12.7311)轮毂长度4212)轮毂直径13)齿宽3.1.4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：MPaMPaMPaMPaMPa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6中表19.3-2选取A=120，则得mm选取60mm。2）轴的结构设计如图3.2a所示根据轴的受力，链轮承受径向力，选取深沟球轴承6311，其宽度B=29mm。为便于轴承的装配，取装链轮处的轴径mm，装配轴承的轴径mm。AB长为106mm，BC长为89mm，CD长为1595mm，DE长为190mm。3）轴上受力分析轴受力分析如图3.3a所示。链轮传递的转矩计算得N·m大链轮的圆周力（图3.3b）N大链轮的径向力N小齿轮的圆周力N·m小齿轮的径向力N4求支反力a.在水平平面内的支反力（图3.3c）由得N由得Nb.在垂直平面内的支反力（图3.3d）由得N由得N5）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N·mN·m则在B点的水平弯矩N·m大链轮在水平平面的弯矩 N·m另一个链轮在水平平面的弯矩 b.垂直方向的弯矩图（图3.3f）小链轮在垂直平面的弯矩N·mN·m则在B点的垂直弯矩N·m大链轮在垂直平面的弯矩 N·m另一个大链轮在垂直平面的弯矩 N·mc.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N·m小链轮和两个大链轮的作用力在C截面的合成弯矩为N·m小链轮和两个大链轮的作用力在D截面的合成弯矩为N·md.作转矩图（图3.3h）N·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m3弯曲应力幅为MPa由于是对称循环弯曲应力，故平均应力由文献19中表19.1-1查得MPa由文献19中表19.3-5按键槽查得由文献19中表19.3-8查得由文献19中表19.3-11查得根据文献19中式（19.3-2）得由文献19中表19.3-15查得m3则A B C D EabcdefghYZX106891595190NMNMNMNMNMNMNMNMNMNNNNNMNM图3.3 轴的受力分析图MPa由文献19中表19.1-1查得MPa由文献19中表19.3-5按键槽查得由文献19中表19.3-13查得，同应力情况根据文献19中式（19.3-3）得轴C截面的安全系数由文献19中式（19.3-1）确定由文献19中表19.3-4可知，S=1.82.5故SS，该轴B截面是安全的。.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71.5KN，基本额定静载荷= 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0N 0N垂直支反力分别为：7517N 4792N轴承径向力：2737 N N合成支反力：=7999N =5099N 计算轴承的派生轴向力S N N求轴承的轴向载荷A由 轴的结构知=1494 N=max（1699+1494，2666）=3193 N=max（2666-1494，1699）=1699N计算轴承的当量动载荷P由查文献6表9-6 =1,=0 =1,=0查文献19表9-7，取=1.5 因轴承不承受力矩载荷，=1.0= (+)=1.5×1×(1×7999+0)=11998N= (+)=1.5×1×(1×5099+0)=7648 N< 计算轴承A的寿命查文献16表9-4 114813h10小时一班工作制，每天1班，一年工作300天计算轴承的使用年限为年>10年，故满足要求。.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 表3-15得，=1811 。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=100MPa。键的工作长度L=40mm。3.2箱斗回转设计3.2.1参数尺寸确定箱斗尺寸 1500mm300mm280mm。上、下支臂尺寸 300mm45mm。导向支臂尺寸 200mm 35mm。3.2.2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 箱斗支臂连接示意图213451-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。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。3.3.1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）。3.3.2确定导轨的轨迹线连接每个导向支臂确定出导轨的轨迹线（如图3.6中的粗线）。3.3.3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迹图3.7 导轨轮廓线图3.8导轨形状第4章 搬运机械手设计4.1 手抓的设计4.1.1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。4.1.2手抓的力学分析手抓的结构示意图如图4.1所示。图4.1手抓示意图1231.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O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和并指向点，交和的延长线于A及B。由=0 得 =0 得 由=0 得h 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O1O2F1F2FOABha 由分析可知，当驱动力一定时，角增大，则握力也随之增大，但角过大会导致拉杆行程过大，以及手部结构增大，因此选用到。4.1.3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： 安全系数 工作系数周围环境系数表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1.2。抓取零件重量10KG ，求手指对工件的夹紧力得300N设b=250mm，a=160mm，取根据得 F=275N4.2气缸计算4.2.1气缸活塞的计算为了实现气缸活塞杆的推和拉，所以 采用双作用气压缸。以文献19 F1 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 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 。4.2.2缸筒壁厚的计算依据文献19得缸筒壁厚D气缸筒内径气缸实验压力 ，取1.5P。气缸材料许用应力 = S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61NM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（）Series系列气缸（由无锡气动研究所有限公司17制造），如图4.1所示。该摆动气缸型号为：QGH-100-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。图4.1 QGH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：5；2、输送宽度：400；3、被输送物体最大尺寸：；4、被输送物体最大质量：10KG5、输送速度：；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，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 2、单个轴承所受压力滚筒之间的中心距180mm ，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NM支撑滚筒轴承摩擦力矩NM4、克服摩擦力所需功率 ww 5、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w5.3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 。传动比 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ZLD0.752-17。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 、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dd=2、齿顶圆直径 =93.19= 取=90图5.1 链轮3、齿根圆直径4、齿侧凸缘直径=70.895、最大齿根距离77.056、齿宽7、齿侧半径=p=12.78、齿侧倒角=0.06p=0.769、齿侧凸缘圆角半径=0.04p=0.5110、轮毂厚度=3.2+3.33+0.85=7.3811、轮毂长度12、轮毂直径第6章 结论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。立体回转库能在相同的占地面积的基础上，最大的利用空间高度，提高存储能力。是工矿企业及各类用于库房管理的一种仓储设备。与机械手和输送装置配合起来使用，实现零件等物品的自动化管理。所以，立体回转库的研究是很有意义的。国外回转库的研究在很早以前就开始了，已经有了50多年的研究经验。而我国的回转库研究才起步几年，国产产品的在质量上和功能上与国外产品还有一定的差距。本设计的内容主要设计了零件立体回转库，搬运机械手，输送装置。参考了沈飞的立体回转库进行设计。1.对回转库的设计计算并绘制部装图。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。其优点是采用框架组合结构，向高度方向发展，充分利用空间，减少占地面积，由于是机械传动，可以和微机技术配合使用。2.对搬运机械手设计计算并绘制部装图。机械手是货物进出仓库的置。能实现三自由度运动，分别是手臂的伸缩，手臂的升降，手臂的回转。由电机、气缸组成的传动系统。气缸活塞杆的伸缩能够带动手抓的抓和放，从而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摆缸实现的。本设计