畢業(yè)論文終稿-立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)穿梭車蝸輪蝸桿舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)[購買贈(zèng)送配套CAD圖紙 論文答辯優(yōu)秀]

《畢業(yè)論文終稿-立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)穿梭車蝸輪蝸桿舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)[購買贈(zèng)送配套CAD圖紙 論文答辯優(yōu)秀]》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)論文終稿-立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)穿梭車蝸輪蝸桿舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)[購買贈(zèng)送配套CAD圖紙 論文答辯優(yōu)秀]（57頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

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In this case, a shuttle is required.This paper is aimed at the shuttle worm lifting system is designed; first, to warehouse shuttle structure and the analysis of the current situation; then, based on the above analysis, put forward the overall scheme of the design of the shuttle car worm lifting mechanism, which is composed of a DC motor driven worm reducer, turbine the end of the output shaft is connected with the transmission nut, convert the turbine rotation into linear motion; then, the main parts of the body in the design and verification, including motor selection, worm, shaft and shaft parts design; finally, draw the assembly drawing of the system and the main parts of the map by AutoCAD mapping software, and 3D modeling using Pro/E 3D design software.Key words: shuttle, worm, lifting, design-3--4--5--1--7-目 錄摘 　 要 ................................................................................................................................................1Abstract...............................................................................................................................................21 緒 論 ...............................................................................................................................................51.1 研 究 背 景 及 意 義 ..................................................................................................................51.2 穿 梭 車 概 述 .........................................................................................................................61.3 國(guó) 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 ..................................................................................................................92 總 體 方 案 設(shè) 計(jì) ..............................................................................................................................122.1 設(shè) 計(jì) 要 求 ............................................................................................................................122.1.1 內(nèi) 容 要 求 ..................................................................................................................122.1.2 參 數(shù) 要 求 ..................................................................................................................122.2 方 案 設(shè) 計(jì) ............................................................................................................................122.3 方 案 確 定 與 原 理 分 析 .......................................................................................................133 主 要 零 部 件 的 設(shè) 計(jì) ......................................................................................................................143.1 舉 升 電 機(jī) 的 選 擇 ................................................................................................................143.1.1 電 機(jī) 類 型 介 紹 .........................................................................................................143.1.2 選 擇 電 動(dòng) 機(jī) 類 型 .....................................................................................................153.1.3 電 動(dòng) 機(jī) 功 率 的 選 擇 ................................................................................................163.1.4 電 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 的 選 擇 ................................................................................................173.2 傳 動(dòng) 參 數(shù) 計(jì) 算 ....................................................................................................................173.2.1 傳 動(dòng) 比 的 計(jì) 算 .........................................................................................................173.2.2 各 軸 的 轉(zhuǎn) 速 .............................................................................................................173.2.3 各 軸 的 輸 入 功 率 .....................................................................................................173.2.4 各 軸 的 輸 入 轉(zhuǎn) 矩 .....................................................................................................173.3 蝸 輪 蝸 桿 設(shè) 計(jì) ....................................................................................................................183.3.1 選 擇 蝸 輪 蝸 桿 的 傳 動(dòng) 類 型 ....................................................................................183.3.2 選 擇 材 料 ..................................................................................................................183.3.3 按 計(jì) 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 計(jì) 算 進(jìn) 行 設(shè) ....................................................................193.3.4 蝸 桿 與 蝸 輪 的 主 要 參 數(shù) 與 幾 何 尺 寸 ....................................................................203.3.5 校 核 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 .........................................................................................213.3.6 驗(yàn) 算 效 率 ..................................................................................................................213.3.7 精 度 等 級(jí) 公 差 和 表 面 粗 糙 度 的 確 定 ....................................................................223.3.8 蝸 桿 傳 動(dòng) 的 熱 平 衡 計(jì) 算 .........................................................................................223.4 軸 的 設(shè) 計(jì) 與 校 核 ................................................................................................................223.4.1 輸 入 軸 ......................................................................................................................22-8-3.4.2 輸 出 軸 ......................................................................................................................253.5 減 速 器 箱 體 設(shè) 計(jì) ................................................................................................................283.5.1 箱 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) .........................................................................................................283.5.2 油 面 位 置 及 箱 座 高 度 的 確 定 ................................................................................283.5.3 箱 體 結(jié) 構(gòu) 的 工 藝 性 .................................................................................................283.5.5 箱 體 尺 寸 設(shè) 計(jì) .........................................................................................................294 標(biāo) 準(zhǔn) 件 的 選 用 與 校 核 .................................................................................................................314.1 軸 承 的 選 用 與 校 核 ............................................................................................................314.2 鍵 的 選 用 與 校 核 ................................................................................................................324.3 聯(lián) 軸 器 的 選 用 ....................................................................................................................334.4 潤(rùn) 滑 與 密 封 ........................................................................................................................334.5 連 接 螺 栓 的 選 用 與 校 核 ...................................................................................................345 基 于 Pro/E 的 三 維 設(shè) 計(jì) ..............................................................................................................375.1 Pro/E 軟 件 概 述 ..................................................................................................................375.2 三 維 模 型 設(shè) 計(jì) ....................................................................................................................395.2.1 箱 體 ..........................................................................................................................395.2.2 舉 升 取 物 平 臺(tái) .........................................................................................................395.2.3 蝸 輪 蝸 桿 ..................................................................................................................405.2.4 車 體 ..........................................................................................................................405.3 三 維 裝 配 設(shè) 計(jì) ....................................................................................................................406 加 工 與 制 造 工 藝 ..........................................................................................................................426.1 蝸 桿 加 工 與 制 造 工 藝 .......................................................................................................426.1.1 蝸 桿 材 料 的 選 擇 .....................................................................................................426.1.2 加 工 定 位 基 面 的 選 擇 .............................................................................................426.1.3 擬 定 工 藝 路 線 .........................................................................................................446.1.4 填 寫 工 藝 卡 片 .........................................................................................................446.2 蝸 輪 加 工 與 制 造 工 藝 .......................................................................................................456.2.1 確 定 毛 坯 ..................................................................................................................456.2.2 選 擇 定 位 基 準(zhǔn) .........................................................................................................456.2.3 制 定 工 藝 路 線 .........................................................................................................46結(jié) 　 論 ..............................................................................................................................................47參 考 文 獻(xiàn) ....................................................................................................................................48在 學(xué) 取 得 成 果 ........................................................................................................................49致 謝 ...............................................................................................................................................50-9-1 緒 論1.1 研 究 背 景 及 意 義物流自動(dòng)化系統(tǒng)是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分，是現(xiàn)代物流裝備、計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息識(shí)別和信息管理系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)的有機(jī)集成。它以信息化為基礎(chǔ)，以機(jī)電一體化為核心，其目的是擴(kuò)大物流作業(yè)能力、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減少物流作業(yè)差錯(cuò)、獲取更大利潤(rùn) [10]。隨著全球經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代化生產(chǎn)觀念日益受到重視，企業(yè)對(duì)生產(chǎn)線運(yùn)行、物流系統(tǒng)的柔性要求也越來越高。從產(chǎn)品的整個(gè)加工過程來看，物料真正處于加工的時(shí)間非常短，僅占整個(gè)生產(chǎn)周期的 5%一 10%，大部分時(shí)間都用于物料存儲(chǔ)、裝載、運(yùn)輸和待加工狀態(tài),而存儲(chǔ)和運(yùn)輸占總成本的95%[11]。因此，對(duì)于現(xiàn)代化企業(yè)，降低產(chǎn)品成本的主要途徑之一就是要提高物流系統(tǒng)的性能、縮短非加工時(shí)間。作為倉儲(chǔ)業(yè)重要的存儲(chǔ)方式自動(dòng)化立體倉庫的出現(xiàn)，是倉儲(chǔ)物流業(yè)的一次技術(shù)革命。 自動(dòng)化立體倉庫是物流系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分，它是集物料搬運(yùn)和倉儲(chǔ)科學(xué)為一體的一門綜合科學(xué)技術(shù)工程。自動(dòng)化立體倉庫(AS/RS)作為現(xiàn)代物流系統(tǒng)中的主要組成部分，是一種多層次存放貨物的高架倉庫系統(tǒng)，它一般是由貨架、輸送系統(tǒng)、堆垛機(jī)上位調(diào)度管理系統(tǒng)組成。 自動(dòng)化立體倉庫與傳統(tǒng)倉庫“靜態(tài)存儲(chǔ)”的功能不同，它采用先進(jìn)的自動(dòng)化倉儲(chǔ)設(shè)備，不僅能使貨物在倉庫內(nèi)按需要自動(dòng)存取，而且可以與倉庫以外的物流環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)的連接，并通過管理系統(tǒng)和自動(dòng)化倉儲(chǔ)設(shè)備使倉庫成為企業(yè)生產(chǎn)物流中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。企業(yè)采用控制技術(shù)先進(jìn)的自動(dòng)化立體倉庫可實(shí)現(xiàn)如下目的： （1）科學(xué)存儲(chǔ)、提高物料調(diào)節(jié)水平；（2）節(jié)省定量貨物入出庫時(shí)間，節(jié)省能源；（3）有效銜接生產(chǎn)和銷售，加快物資周轉(zhuǎn)，降低成本；（4）方便、快捷顯示庫存信息，為企業(yè)生產(chǎn)決策提供依據(jù)；（5）有效應(yīng)對(duì)突發(fā)事件；（6）提高訂單的響應(yīng)速度。作為自動(dòng)化立體倉庫的重要輸送系統(tǒng)——自動(dòng)導(dǎo)引穿梭車（RGV-Rail Guided -10-Vehicle，以下簡(jiǎn)稱 RGV） ，在隨著工廠自動(dòng)化(FA)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)技術(shù)的逐步發(fā)展和柔性制造系統(tǒng)(FMS:F1exible Manufacture System)廣泛應(yīng)用越來越受到重視并不斷的改進(jìn)。穿梭車系統(tǒng)是聯(lián)系和調(diào)節(jié)離散型物流系統(tǒng)，使其作業(yè)連續(xù)化的必要的自動(dòng)化搬運(yùn)裝卸手段，同時(shí) RGVS 具有能滿足物料搬運(yùn)作業(yè)的自動(dòng)化、柔性(即可調(diào)整性) 和準(zhǔn)時(shí)的要求等特點(diǎn)，所以在我國(guó)某些汽車、煙草等行業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用 [12]。但是，由于不同的立體庫對(duì) RGV 的應(yīng)用要求不同，由此需產(chǎn)生設(shè)計(jì)出多種不同結(jié)構(gòu)的小車來滿足實(shí)際業(yè)務(wù)需要，同時(shí)由于產(chǎn)品的特性不同，要求與之相適應(yīng)的設(shè)備，所以對(duì)不同立體庫設(shè)計(jì)出不同結(jié)構(gòu)和不同功用的 RGV 對(duì)其控制方法的研究是很有必要的。此外，先進(jìn)的自動(dòng)化立體倉庫的對(duì)于促進(jìn)傳統(tǒng)觀念的轉(zhuǎn)變、提高現(xiàn)代化物流意識(shí)形成和新型的商品流通產(chǎn)業(yè)等方面均產(chǎn)生了強(qiáng)勁的推動(dòng)作用。自動(dòng)化立體倉庫的智能化管理在提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和滿足客戶的服務(wù)方面己經(jīng)越來越成為一個(gè)重要的因素。自動(dòng)化倉庫系統(tǒng)一般由管理層、監(jiān)控層、執(zhí)行層三部分組成，為了保證整個(gè)倉庫的性能指標(biāo)最優(yōu)，能夠更加有效的工作，就要對(duì)它的各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度，使其能夠協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn) [12]。調(diào)度實(shí)際上是一類特殊的優(yōu)化問題，是對(duì)現(xiàn)有的作業(yè)任務(wù)進(jìn)行排序、并對(duì)路徑選擇進(jìn)行優(yōu)化的問題，通過優(yōu)化的手段來達(dá)到減少入出庫的時(shí)間和提高效率的目的。一個(gè)設(shè)計(jì)合理的、理念先進(jìn)的系統(tǒng)對(duì)推廣和應(yīng)用自動(dòng)化立體倉庫技術(shù)具有重要的促進(jìn)作用。自動(dòng)化立體倉庫的調(diào)度優(yōu)化對(duì)提高出入庫效率、降低物流成本具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于自動(dòng)化立體倉庫發(fā)展的過程中應(yīng)用行業(yè)不同，導(dǎo)致倉庫類型的多樣化。同時(shí)同類型倉庫因?yàn)閼?yīng)用需求不同，也使得物流規(guī)劃的不同。應(yīng)用表明針對(duì)不同產(chǎn)品的特性要求和設(shè)備功能特性需要設(shè)計(jì)出與之相適應(yīng)的實(shí)用、高效和穩(wěn)定的控制方法和調(diào)度系統(tǒng)具有重要意義和實(shí)用價(jià)值。因此對(duì)自動(dòng)化倉庫穿梭車設(shè)計(jì)優(yōu)化和調(diào)度算法的研究成為一個(gè)重要的課題。1.2 穿 梭 車 概 述穿梭車作為新型的智能的搬運(yùn)設(shè)備，有著一套完整的電氣與機(jī)械系統(tǒng)，對(duì)于單工位的穿梭車的主要組成部分包括：箱形車體、兩對(duì)行走車輪、24V 充電鐵離電池-11-組、電氣控制箱、鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、舉升杠桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、行走電機(jī)和舉升電機(jī)、傳感器以及防撞防滑裝置等。電氣控制箱內(nèi)配有 PLC 控制器及輸入輸出擴(kuò)展模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源穩(wěn)壓模塊、無線發(fā)射接收模塊以及直流接觸器、繼電器、斷路器、保險(xiǎn)絲等低壓電氣控制設(shè)備。并根據(jù)實(shí)際需要，穿梭車還可以配有條碼識(shí)別器，以太網(wǎng)的模塊與網(wǎng)橋、條碼掃描儀等。穿梭車上的傳感器包括在軌檢測(cè)開關(guān)(只要小車在軌道中才能工作)前、后工位分別配有激光測(cè)距傳感器用來識(shí)別貨物距離以及實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、平穩(wěn)的定位；安全防撞光電傳感器用來識(shí)別巷道是否存在障礙物；托盤識(shí)別光電傳感器用來實(shí)現(xiàn)對(duì)托盤的尋找與計(jì)數(shù)等功能應(yīng)用。圖 2.2 顯示了穿梭車上傳感器的安裝位置與結(jié)構(gòu)布局 [4]。圖 1.3 穿梭車結(jié)構(gòu)示意圖（1）車載控制系統(tǒng)車載控制系統(tǒng)是穿梭車的核心部分，一般由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、操作面板及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可采用 PLC、單片機(jī)及工控機(jī)等。導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)航方式不同可分為電磁導(dǎo)航、磁條導(dǎo)航、激光導(dǎo)航和慣性導(dǎo)航等不同形式.通過導(dǎo)航系統(tǒng)能使穿梭車確定其自身位置，并能沿正確的路徑行走。通訊系統(tǒng)是穿梭車和控制臺(tái)之間交換信息和命令的橋梁，由于無線電通訊具有不受障礙物阻擋的特點(diǎn)，一般在控制臺(tái)和穿梭車之間采用無線電通訊，而在穿梭車和移載設(shè)備之間為了定位精確采用光通訊.操作面板的功能主要是在穿梭車調(diào)試時(shí)輸入指令，并顯示有關(guān)信息，通過 RS232 接口和計(jì)算機(jī)相連接。穿梭車上的能源為蓄電池，所以穿梭車的動(dòng)作執(zhí)行元件一般采用直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直流伺服電機(jī)等。（2）車體系統(tǒng)-12-它包括底盤、車架、殼體和控制器、蓄電池安裝架等，是穿梭車的軀體，具有電動(dòng)車輛的結(jié)構(gòu)特征。（3）行走系統(tǒng)它一般由驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成.形式有三輪、四輪、六輪及多輪等，三輪結(jié)構(gòu)一般采用前輪轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)，四輪或六輪一般采用雙輪驅(qū)動(dòng)、差速轉(zhuǎn)向或獨(dú)立轉(zhuǎn)向方式。（4）移載系統(tǒng)它是用來完成作業(yè)任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在不同的任務(wù)和場(chǎng)地環(huán)境下，可以選用不同的移載系統(tǒng)，常用的有滾道式、叉車式、機(jī)械手式等。（5）安全與輔助系統(tǒng)為了避免穿梭車在系統(tǒng)出故障或有人員經(jīng)過穿梭車工作路線時(shí)出現(xiàn)碰撞，穿梭車一般都帶有障礙物探測(cè)及避撞、警音、警視、緊急停止等裝置。另外，還有自動(dòng)充電等輔助裝置。（6）控制臺(tái)控制臺(tái)可以采用普通的 IBM-PC 機(jī)，如條件惡劣時(shí)，也可采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，控制臺(tái)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接受主控計(jì)算機(jī)下達(dá)的穿梭車輸送任務(wù)，通過無線通訊系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各穿梭車的狀態(tài)信息。根據(jù)需求情況和當(dāng)前各穿梭車運(yùn)行情況，將調(diào)度命令傳遞給選定的穿梭車。穿梭車完成一次運(yùn)輸任務(wù)后在待命站等待下次任務(wù)。如何高效地、快速地進(jìn)行多任務(wù)和多穿梭車的調(diào)度，以及復(fù)雜地形的避碰等一系列問題都需要軟件來完成。由于整個(gè)系統(tǒng)中各種智能設(shè)備都有各自的屬性，因此用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的 C++語言來編程是一個(gè)很好的選擇。在編程時(shí)要注意的是穿梭車系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，為了加快控制臺(tái)和穿梭車之間的無線通訊以及在此基礎(chǔ)上的穿梭車調(diào)度，編程中最好采用多線程的模式，使通訊和調(diào)度等各功能模塊互不影響，加快系統(tǒng)速度。（7）通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng)一方面接受監(jiān)控系統(tǒng)的命令，及時(shí)、準(zhǔn)確地傳送給其它各相應(yīng)的子系統(tǒng)，完成監(jiān)控系統(tǒng)所指定的動(dòng)作：另一方面又接收各子系統(tǒng)的反饋信息，回送給監(jiān)-13-控系統(tǒng)，作為監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)、管理、控制的依據(jù)。由于穿梭車位置不固定，且整個(gè)系統(tǒng)中設(shè)備較多，控制臺(tái)和穿梭車間的通訊最適宜用無線通訊的方式?？刂婆_(tái)和各穿梭車就組成了一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線局域網(wǎng)，在設(shè)計(jì)過程中要注意兩個(gè)問題：①無線電的調(diào)制問題無線電通訊中，信號(hào)調(diào)制可以用調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式。在系統(tǒng)的工作環(huán)境中，電磁干擾較嚴(yán)重，調(diào)幅方式的信號(hào)頻率范圍大，易受干擾，而調(diào)頻信號(hào)頻率范圍很窄，很難受干擾，所以應(yīng)優(yōu)先考慮調(diào)頻方式。而且調(diào)幅方式的波特率比較低，一般都小于 3200Kbit/s，調(diào)頻的波特率可以達(dá)到 9600K bit/s 以上。②通訊協(xié)議問題 在通訊中，通訊的協(xié)議是一個(gè)重要問題。協(xié)議的制定要遵從既簡(jiǎn)潔又可靠的原則。簡(jiǎn)潔有效的協(xié)議可以減少控制器處理信號(hào)的時(shí)間，提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。（8）導(dǎo)航系統(tǒng)穿梭車導(dǎo)航系統(tǒng)的功能是保證穿梭車小車沿正確路徑行走，并保證一定行走精度。穿梭車的制導(dǎo)方式按有無導(dǎo)引路線分為三種:一是有固定路線的方式 :二是半固定路線的方式，包括標(biāo)記跟蹤方式和磁力制導(dǎo)方式;三是無路線方式，包括地面幫助制導(dǎo)方式、用地圖上的路線指令制導(dǎo)方式和在地圖上搜索最短路徑制導(dǎo)方式。1.3 國(guó) 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀穿梭車是伴隨著自動(dòng)化物流系統(tǒng)和自動(dòng)化倉庫而產(chǎn)生的設(shè)備，穿梭車又稱為軌道式自動(dòng)導(dǎo)引車 RGV，它可以按照監(jiān)控系統(tǒng)下達(dá)的指令和預(yù)先設(shè)計(jì)的程序，依照車載傳感器確定的位置信息，沿著固定的行駛路線和停靠位置自動(dòng)駕駛，RGV 一般裝備有光學(xué)式自動(dòng)導(dǎo)引裝置。能夠沿固定的導(dǎo)引軌道行駛，并具有小車編程與停車選擇裝置、安全保護(hù)以及移載功能的運(yùn)輸小車。裝有激光測(cè)距傳感器，可以獨(dú)立尋址的無人駕駛自動(dòng)運(yùn)輸小車，是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要設(shè)備。它是集光、電、計(jì)算機(jī)為一體的簡(jiǎn)易機(jī)器人 [6]。RGV 根據(jù)功能的不同，可分為裝配型 RGV 系統(tǒng)和運(yùn)輸型 RGV 系統(tǒng)兩大類型，主要用于物料輸送、車間裝配等；根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式的不同，可分為環(huán)形軌道式和-14-直線往復(fù)式。兩種類型的穿梭車都可多車同軌道工作。環(huán)形穿梭車一般采用鋁合金軌道，成本比較高，效率高；直線往復(fù)式通常采用鋼軌作為軌道，成本較低，可滿足中型倉庫使用要求。我國(guó)在穿梭車應(yīng)用方面走的是自主研發(fā)設(shè)計(jì)的道路。自主研發(fā)在實(shí)踐應(yīng)用中較成功的案例有昆明船舶公司在 2001 年研發(fā)設(shè)計(jì)的雙軌直線型穿梭車，它的主要參數(shù)：行走速度 (100～180)m/min,，加速度(0.3～0.5)m/2s ，輸送速度(12～15)m/min，行走定位精度±5mm [7]。接著在 2002 年設(shè)計(jì)出單軌環(huán)行穿梭車，這種穿梭車是單工位單軌環(huán)形的鋁合金軌道，在一定程度上提高了效率。后來根據(jù)需要在 2003 年設(shè)計(jì)出軌道式直線型雙工位穿梭車，這穿梭車是由車體、橫向輸送裝置、縱向輸送裝置、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)構(gòu)、車體行走機(jī)構(gòu)等組成，它的特點(diǎn)是有兩個(gè)工位可以同時(shí)來輸送，提高了輸送效率。為解決直線雙軌上輸送裝置存在的設(shè)備數(shù)量多、控制復(fù)雜、故障率高、投資大、使用成本高和效率低等技術(shù)難點(diǎn)，太原剛玉物流工程有限公司在 2004 年自主研發(fā)設(shè)計(jì)出多功能穿梭車，在原有直線型穿梭車的功能上，增加了貨物和托盤的外形檢測(cè)裝置，并且還增加了拆盤功能，設(shè)計(jì)出的拆盤裝置由舉升托板和舉升機(jī)構(gòu)構(gòu)組成[8]。leroenPloeg 等人 [15]設(shè)計(jì)出一種新型的四輪 AGV，并對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)仿真研究；Francesco Amato 等人 [16]對(duì)立體倉庫中堆躲機(jī)和穿梭車的使用進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)；Francesco Amato 和 Francesco Basile 等人 [17]在對(duì)堆躲機(jī)和穿梭車進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)上研究了倉儲(chǔ)系統(tǒng)的最優(yōu)控制；Shin-Ming Guo 和 Tsai-pei Liuli[18]對(duì)單穿梭車和雙穿梭車的自動(dòng)存取系統(tǒng)進(jìn)行了性能分析。意人利的歐德公司生產(chǎn)的穿梭車 [19]是一種由鋰電池驅(qū)動(dòng)的半自動(dòng)設(shè)備，它允許將放置貨物的托盤存儲(chǔ)到駛?cè)胧截浖苤?。將其放置在巷道?nèi)，它可以非常精確地對(duì)托盤進(jìn)行存儲(chǔ),重新理貨操作。德國(guó)的德馬泰克公司 [20]設(shè)計(jì)了一款多層穿梭車。這種多層穿梭車的存儲(chǔ)理念高度活，用于于對(duì)貨柜、吸塑盤和料箱的自動(dòng)化存儲(chǔ)。多層穿梭車可以增強(qiáng)商品揀選和生產(chǎn)訂單之間的聯(lián)系，以顯著提高物流系統(tǒng)的速率、生產(chǎn)量和準(zhǔn)確率。德馬泰克專注于簡(jiǎn)單的穿梭車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提供標(biāo)準(zhǔn)的模塊化組件，使系統(tǒng)能夠靈活的升級(jí)-15-和更新，滿足用戶對(duì)產(chǎn)品的需求。該多層穿梭車采用先進(jìn)的控制系統(tǒng),能與其他的存儲(chǔ)和搬運(yùn)設(shè)備相互配合使用。大多數(shù)穿梭車是根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和功能要求設(shè)計(jì)出的。本文研究的多功能穿梭車就是依據(jù)物流系統(tǒng)規(guī)劃方案、業(yè)務(wù)要求和穿梭車輸送能力（小車的載重量）等因素，在滿足倉庫需要的前提下，設(shè)計(jì)出以托盤為輸送單元的多功能穿梭車作為倉庫的輸送設(shè)備，應(yīng)用表明可以節(jié)約大量的成本和提高倉庫的效率。穿梭車在某些應(yīng)用方面有很大的優(yōu)勢(shì)，如可以十分方便地與其他物流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接入/輸出，如出/入庫站臺(tái)、各種緩沖站、輸送舉升機(jī)構(gòu)和機(jī)器人等，按照計(jì)劃進(jìn)行物料輸送。另外，穿梭車無需人員操作，因速度快、定位精度高而顯著降低了倉庫管理人員的工作量，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)穿梭車的應(yīng)用大大提高企業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化和智能化，大幅度縮短生產(chǎn)周期使物流系統(tǒng)變得非常簡(jiǎn)捷。-16-2 總 體 方 案 設(shè) 計(jì)2.1 設(shè) 計(jì) 要 求2.1.1 內(nèi) 容 要 求本課題基于對(duì)立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)中穿梭車的了解，從而完成立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)穿梭車蝸輪蝸桿舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容有穿梭車整體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，舉升單元機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并根據(jù)提出的技術(shù)參數(shù)，給出穿梭車的整體設(shè)計(jì)方案。從而達(dá)到穿梭車的控制要求和技術(shù)參數(shù)。2.1.2 參 數(shù) 要 求穿梭車參數(shù)托盤（mm）：1200*1000溫度范圍（°C）-10°C～+45°C； 0°C～-35°C（冷庫）提升高度（mm） 45自由高度（車身高） （mm）： 176小車長(zhǎng)度（含防撞塊） （mm）： 1100小車寬度（含車輪導(dǎo)向） （mm）： 950小車自重（kg）： < 240kg額定負(fù)荷（kg）： 1500kg空載速度（m/min）：~45-60m/min滿載速度(m/min) ：~35-50m/min有效工作時(shí)間(h)： 8h（冷庫 6h）2.2 方 案 設(shè) 計(jì)穿梭車舉升機(jī)構(gòu)構(gòu)總體方案如下：-17-圖 2-1 穿梭車舉升機(jī)構(gòu)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖2.3 方 案 確 定 與 原 理 分 析其原理為：穿梭車內(nèi)部裝有舉升機(jī)構(gòu)構(gòu)，當(dāng)穿梭車由運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行到貨物下方時(shí)，直流電機(jī)帶動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)，蝸桿帶動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn)，蝸輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)蝸輪軸旋轉(zhuǎn)，二蝸輪軸端部連接有舉升螺母，通過螺旋傳動(dòng)把蝸輪軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，而舉升螺母通過螺栓固定于取物舉升平臺(tái)，由此實(shí)現(xiàn)舉升取物平臺(tái)帶動(dòng)貨物升降取貨，把貨物舉起來后再降下隨后隨穿梭車移動(dòng)送到所需位置。-18-3 主 要 零 部 件 的 設(shè) 計(jì)3.1 舉 升 電 機(jī) 的 選 擇3.1.1 電 機(jī) 類 型 介 紹電氣傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、電源裝置和電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)三部分組成。經(jīng)常使用的電動(dòng)機(jī)類型可以分為：常用的電動(dòng)機(jī)類型及各類電動(dòng)機(jī)的比較如下：（1）籠型電動(dòng)機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐用、可靠、易維護(hù)、價(jià)格低、特性硬，但起動(dòng)和調(diào)速性能差，起動(dòng)時(shí)的功率因數(shù)低（0.25 左右） ，一般無調(diào)速要求的機(jī)械應(yīng)廣泛采用。在變頻電源供電的情況下可變頻調(diào)速。變極多速電動(dòng)機(jī)，可分級(jí)調(diào)速，但體積大，價(jià)格較貴。（2）繞線型電動(dòng)機(jī)：因有滑環(huán)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修麻煩，價(jià)格比較貴。但由于它的起動(dòng)力矩大，起動(dòng)時(shí)的功率因數(shù)高，且可進(jìn)行小范圍的速度調(diào)節(jié)，控制設(shè)備也簡(jiǎn)單，故適用于電網(wǎng)容量小，起動(dòng)次數(shù)多的機(jī)械，如起重機(jī)上的機(jī)械設(shè)備。此外，繞線型電動(dòng)機(jī)也用于需要軟化特性的機(jī)械，如帶飛輪的剪斷機(jī)等。繞線型電動(dòng)機(jī)的自然機(jī)械特性和表達(dá)式與籠型機(jī)相同。（3）同步電動(dòng)機(jī)：恒轉(zhuǎn)速輸出，功率因數(shù)可調(diào)，價(jià)格貴，一般只在不需要調(diào)速的高電壓、大容量的機(jī)械上采用，以改善并提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，如鼓風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)及水泵等設(shè)備。功率因數(shù)高，效率高，因此需要的變頻裝置的容量小。能有效的抑制電樞反應(yīng)，承受沖-19-擊的能力強(qiáng)和運(yùn)行穩(wěn)定性高。由于轉(zhuǎn)子側(cè)為直流勵(lì)磁，有可能使定子和轉(zhuǎn)子間的氣隙做大，利于電機(jī)制造。此外，大功率異步機(jī)還必須面對(duì)轉(zhuǎn)子撓度、軸承精度而引起的定子和轉(zhuǎn)子間的相擦問題，較小的氣隙對(duì)制造或維修都帶來較大困難。同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，具有較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和靜態(tài)精度。大容量同步機(jī)的定子重量和轉(zhuǎn)子重量比異步機(jī)輕。以同步機(jī)的定子重量和轉(zhuǎn)子重量為 100%，則異步機(jī)的定子重量和轉(zhuǎn)子重量則為 116%和 109%，因此，同步機(jī)外形尺寸小。但是，同步機(jī)多一套勵(lì)磁系統(tǒng)，控制系統(tǒng)復(fù)雜，需增設(shè)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)也比異步機(jī)復(fù)雜。（4）直流電動(dòng)機(jī)： 他激電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能好、范圍寬，適用于各種負(fù)載特性的需要，但比交流電動(dòng)機(jī)的價(jià)格貴、維護(hù)復(fù)雜，且需要直流電源，因此，只在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的條件下方可使用。串激電動(dòng)機(jī)的的特點(diǎn)是起動(dòng)力矩大、過載能力強(qiáng)、特性軟，適用于牽引機(jī)械上。復(fù)激電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過載能力均比并勵(lì)電動(dòng)機(jī)大，但調(diào)速范圍小。接成積復(fù)激時(shí)，適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，負(fù)載具有強(qiáng)烈變化的設(shè)備。因此，電動(dòng)機(jī)的類型選擇，應(yīng)符合下列規(guī)定（GB50055-93 第 2.2.2 條）：（1）機(jī)械對(duì)起動(dòng)、調(diào)速及制動(dòng)無特殊要求時(shí)，應(yīng)采用籠型電動(dòng)機(jī)，但功率較大且連續(xù)工作的機(jī)械，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)上合理時(shí)，宜采用同步電動(dòng)機(jī)；（2）符合下列情況之一時(shí)，宜采用繞線式電動(dòng)機(jī)：重載起動(dòng)的機(jī)械，選用籠型電動(dòng)機(jī)不能滿足起動(dòng)要求或加大功率不合理時(shí)；調(diào)速范圍不大的機(jī)械，且低速運(yùn)行時(shí)間較短時(shí)。（3）機(jī)械對(duì)起動(dòng)、調(diào)速及制動(dòng)有特殊要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)的類型及其調(diào)速方式應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。在交流電動(dòng)機(jī)不能滿足機(jī)械要求的特性時(shí)，宜采用直流電動(dòng)機(jī)。交流電源消失后必須工作的應(yīng)急機(jī)組，亦可采用直流電動(dòng)機(jī)。變負(fù)載運(yùn)行的風(fēng)機(jī)和泵類機(jī)械，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)上合理時(shí)，應(yīng)采用調(diào)速裝置，并應(yīng)選用相應(yīng)類型的電動(dòng)機(jī)。-20-3.1.2 選 擇 電 動(dòng) 機(jī) 類 型電動(dòng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)部件。因?yàn)榇┧筌嚥捎眯铍姵毓╇?，因此選用直流電機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)： 他激電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能好、范圍寬，適用于各種負(fù)載特性的需要，但比交流電動(dòng)機(jī)的價(jià)格貴、維護(hù)復(fù)雜，且需要直流電源，因此，只在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的條件下方可使用。串激電動(dòng)機(jī)的的特點(diǎn)是起動(dòng)力矩大、過載能力強(qiáng)、特性軟，適用于牽引機(jī)械上。復(fù)激電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過載能力均比并勵(lì)電動(dòng)機(jī)大，但調(diào)速范圍小。接成積復(fù)激時(shí)，適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，負(fù)載具有強(qiáng)烈變化的設(shè)備。3.1.3 電 動(dòng) 機(jī) 功 率 的 選 擇標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由額定功率表示。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，則不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載、發(fā)熱大而過早損壞；容量過大，則增加成本，并且由于效率和功率因數(shù)低而造成電能浪費(fèi)。（1）舉升軸的功率 為：?P)(41.9503kWTnP????取舉升軸扭矩為 T=300N.m，轉(zhuǎn)速 n=45r/min（2）電動(dòng)機(jī)的輸出功率 為0P)(0kp???——電動(dòng)機(jī)至舉升軸軸的傳動(dòng)裝置總效率。?聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 ，蝸桿傳動(dòng)效率 ，滾子軸承傳動(dòng)效率9.01??8.0298.03?則從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)傳送鏈的總效率為： 74.098.09.32321 ????-21-（3）電動(dòng)機(jī)所需功率為： kWPw91.74.00???查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐與創(chuàng)新》表 19-1 選取電動(dòng)機(jī)額定功率為 2.2kw。3.1.4 電 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 的 選 擇舉升軸轉(zhuǎn)速： min/45r?蝸輪蝸桿傳動(dòng)比為： 0~8蝸所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的推薦值為： in/1360rinw?符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為 750、1000、1500r/min。綜合考慮傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟(jì)性，選用同步轉(zhuǎn)速 1000r/min 的電機(jī)。型號(hào)為 Y112M-6，滿載轉(zhuǎn)速 ，功率 2.2 。min/940rnm?kw3.2 傳 動(dòng) 參 數(shù) 計(jì) 算3.2.1 傳 動(dòng) 比 的 計(jì) 算傳動(dòng)比為：5.20in/89.2045 ??iriwm 比， 取 渦 輪 蝸 桿 常 用 傳 動(dòng)3.2.2 各 軸 的 轉(zhuǎn) 速1 軸 i/9rnm?2 軸 ；min/85.4.2012iw3 軸 ；i/3rn?3.2.3 各 軸 的 輸 入 功 率1 軸 ；kwPm178.29.011????2 軸 ；.322?3 軸 ；k6..13?-22-3.2.4 各 軸 的 輸 入 轉(zhuǎn) 矩1 軸 ；mNnPT????13.294078.590112 軸 ；?.56.223 軸 ；NnPT ????7.348.195033將各軸動(dòng)力參數(shù)整理如下表：軸名 功率 kw/轉(zhuǎn)矩 mT?/轉(zhuǎn)速 in)/(?r傳動(dòng)比電機(jī)軸 2.2 22.35 9401 軸 2.178 22.13 940 12 軸 1.71 356.17 45.85 20.53 軸 1.66 345.76 45.85 13.3 蝸 輪 蝸 桿 設(shè) 計(jì)3.3.1 選 擇 蝸 輪 蝸 桿 的 傳 動(dòng) 類 型傳