毕业设计论文堆垛机流水线中物品的推送结构设计.docx

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1、学校代码：学号:论文题目：堆垛机流水线中物品的推送结构设计一学位类别：学科专业：作者姓名：导师姓名：完成时间：堆垛机流水线中物品的推送结构设计中文摘要本文是针对堆垛流水线中重物推送结构的设计，首先论文提出利用凸轮、气缸、同步带轮等三种推送结构方案。主要从以下几个方面对方案进行筛选，主要有运动速度的可调节性、运动距离的可控制性、结构的简单性、传动效率以及后期维护费用等几个方面考虑。最后确定使用同步带轮传动方案。利用两组平行的同步带轮带动推送架推送重物。整个机构中含有标准件同步带、同步带轮、螺钉、螺母和自己设计的零件轴、同步带轮支座。并对同步带、同步带轮、轴、联轴器进行了设计计算、校核。同时还含有

2、细节设计如导轨的调平机构的设计。在论文后半部分对整个机构的做出详细的运动解释。关键词：推送结构；同步带轮；机械设计Stackerpushpipe1inedesignABSTRACTThisartic1eisaimforthedesignofheavypushofthestackingpipe1inestructure.Fromthebeginningpaperpresentstheuseofcams,cy1inder,timingbe1tpu11eys,threepushstructureoftheprogram.Iscreenouttheschemefromfo11owingaspect,i

3、nc1udingadjustingofmovementspeed,Thecontro11ingofmovementdistance,thesimp1icityofstructure,transmissionefficiency,andmaintenancecharge,andsoon.Fina11y,Ichoicetheprogramofthebe1twhee1drive.ThisStructureusetwosetsofpara11e1pushshe1ftimingbe1tpu11eysdriventopushheavy1oads.Thisdesigninc1udedtimingbe1ts,

4、timingbe1tpu11eys,screws,nutsbystandardandshaft,be1twhee1bearingsdesignedbymyse1f,andcarriedoutthedesignca1cu1ationstimingbe1ts,timingbe1tpu11eys,shafts,coup1ings.Thispapera1soinc1udeddetai1softhedesign,suchasdesignguides1eve1ingmechanism.Intheendofthepaper,Imakeadetai1edexp1anationofthemovementofth

5、eentireorganization.KEYWORD:pushstructure;timingbe1tpu11eys;mechanica1design目录第一章前言11.1 国内外研究现状11.2 本文的研究内容1第二章总体方案的设计32.1 设计方案提出32.1.1 凸轮传动32.1.2 气压传动42.1.3 同步带轮传动42.2 方案对比与选择52.2.1 推送机构选择背景52.2.2 方案的对比52.2.3 方案的选定6第三章推送机构设计83.1 同步带的设计计算83.1.1 确定设计功率错误!未定义书签。3.1.2 确定带的型号和节距83.1.3 选择带轮齿数93.1.4 确定带轮节

6、圆直径93.1.5 确定同步带的节线长度错误!未定义书签。3.1.6 传动中心距a的计算93.1.7 确定同步带轮设计功率为时所需要带宽93.1.8 校核103.1.9 综述整理103.2 轴的计算103.2.1 轴结构的初步构造113.2.2 轴的初步估算113.2.3 联轴器的选择123.2.4 轴的结构初定133.2.5 轴的结构工艺133.2.6 轴的强度校核计算133.3 推送架整体的结构设计183.3.1 导轨的选择183.3.2 导轨的调平193.3.3 同步带轮与推送架的固定19第四章机构的三维立体展示214.1.1 机构示意图及说明214.1.2 机构的运动解释说明22第五章

7、心得与总结24致谢25附表26第一章前言近年来，随着企业生产与管理的不断提高，越来越多的企业认识到物流系统的改善与合理性对企业提高生产率、降低成本非常重要。自动化立体仓库是被普遍采取的一类设备，堆垛机是自动化立体仓库里最主要的起重堆垛设备。本文着重就堆垛流水线推送部分的结构设计。1.1 国内外研究现状在上个世纪60年代，美国首先创造了机械式立体仓库，在该仓库系统中，工作人员使用一些简易的开关来控制产品出库出入库，从而实现了搬运的机械化;到上个世纪70年代末的时候，随着可编程控制器P1C、自动存取AS/RS、自动导引小车、条形码阅读器等设备在立体仓库中的应用，出现了自动化立体仓库系统，实现了控制

8、自动化；到上个世纪80年代末，计算机的出现，计数机技术被应用到立体仓库中，导致了第三代集成化立体仓库系统的诞生，实现管理微机化；进入90年代，出现了智能型立体仓库系统,该仓库系统不仅实现了对入/出库作业和仓库信息的全自动处理，而且还可根据生产划、报表分析制定出所需材料与劳动力，并依据物资的现有库存量提出外购建议。在我国，立体仓库的研究是从上个世纪70年代初期开始的。80年代由北京机械工业自动化研究所带头成功研制了我国第一个自动化立体仓库。并且从那以后立体仓库在国内得到了飞速的发展和应用。2000年北京起重运输机械研究所完成了我国迄今国产规模最大、技术水平最高的大型全自动化立体库仑库一联想电脑公

9、司集成化物流系统的研究，其中也采用了激光测距定位技术。I近些年，含有有轨巷道式堆垛机的自动化立体仓库的在生产中的使用是越来越普及，这就对堆垛机的安全性和运行效率也提出了愈来愈高的要求和标准。1.2 本文的研究内容对设计初期提出的三个方案进行利弊比较，选择一种适合的设计方案，最后决定使用同步带轮带动推送装置，该方案的最大优点是：成本低，效率高，噪音小，能耗低，方便控制。论文主要包括以下几个方面的内容：设计方案的提出;设计方案的对比选择；推送机构的设计计算；包括同步带轮、同步带、传动轴、联轴器的设计选用和调平机构的设计；推送机构的示意图，主要零件的展示和运动说明；对本次设计的心得和体会。第二章总体

10、方案的设计本设计主要解决的是机构的推送方式，使机构能高效、平稳、安全的运行,同时兼顾结构简单、能耗低、便于后期保养。作为一整套产品中的一个部分，同时要考虑前后部分的连接，控制系统的设计，尽量使用标准件，使整套产品达到设计预期目标。2.1 设计方案提出2.1.1 凸轮传动如图1所示的凸轮机构，由凸轮、从动件、和机架三个基本的零件组成，能使从动件获得周期性的规律运动。从动件的运动规律取决于凸轮表面的曲线，因此在设计机构时要根据所需要的运动规律来设计零件表面曲线就可以了。图2T凸轮机构示意图其传送机构简图如下图27凸轮传动方案示意图如图中所示，使用电动机作为整个机构的动力输入，使用带轮传递动力带动凸

11、轮循环运动，自动从动件件再在凸轮运动的带动下来回伸缩运动，从而使机构达到推送重物的目的。2.1.2 气压传动直接使用气缸作为动力源，利用气压缸伸缩的来回运动，是机构可以规律性的推送物体，原理类似于凸轮传动，示意图如下图2图2-3气缸传动方案示意图在气压缸内或者伸缩杆上安装电磁阀或者行程开关，由P1C控制杆的伸出距离和来回运动。2.1.3 同步带轮传动图2-4同步带轮传动方案示意图基本机构如图3所示，使用两组同步带轮，在同步带下安装一个推送架，伺服电机作为电机的动力输入，通过P1C控制伺服电机的正反转来控制推送架的来回运动，并且在推送架的导轨上安装一个或者多个行程开关,作为信号的采集点，方便P1

12、C来控制推送架的行程和运动的开始结束。2.2 方案对比与选择2.2.1 推送机构选择背景在现实生产中，产品并非是一箱一箱的进行堆垛，而是几个成某种规律的摆放后再进行堆垛，在研究导师所给的视频资料后，发现一般堆垛流水线中箱体摆放规律如下：第一层第一排重物三个一排竖着摆放，三个重物都到达指定位置以后，推送机构将重物推出约一个重物长度的距离；第一层第二排重物两个一排横着摆放，两个重物都到达指定位置以后，推送机构将重物推出约两个重物长度的距离；第二层第一排重物两个一排横着摆放，两个重物都到达指定位置以后，推送机构将重物推出约两个重物长度的距离；第二层第二排重物三个一排竖着摆放，三个重物都到达指定位置以

13、后，推送机构将重物推出约一个重物长度的距离；这样摆放的好处是,重物在堆垛运送的过程中不会倾倒，具有较好的稳定性。这样也就要求推送结构每次伸缩的距离必须可以控制，速度可以控制。2.2.2 方案的对比在考虑到上述运动规律和生产的实际情况后，在选取方案时，为了清楚明了的了解各个方案的各方面的能力，主要考虑了一下几个方面作为评价目标：（1）伸缩距离可控制性；（2）速度的可控制性；（3）机构简易性；（4）传动效率；（5）后期维护费用查阅机械原理、机械设计、液压与气压传动等资料以后，上述三个方案的在这几个方面的表现如下;伸缩距离可控制性：凸轮传动距离比较小，如果要符合传动距离，需要的凸轮会非常大，机构会非

14、常的笨重，影响传动效率；气缸和同步带轮传动距离都可以做到很大，两者传动距离从20厘米到3米都是很方便达到的；速度的可控制性：凸轮机构在运动过程中速度变化较大，存在加速度，不易控制；气缸和同步带轮在传动时，运动速度变化不大，响应速度快；机构简易性：三个方案的机构简易性大相径庭，其中气缸方案的结构最为简单，凸轮和同步带轮方案相比之下略显复杂；传动效率：三个传动机构的效率上有所差别，其中同带轮的传递效率可达到98%-99%,其他两个方案机构的传递效率主要根据设计时的结构具体情况，预计也可以到到95%至U99%之间；后期维护费用：凸轮容易磨损，所以后期维护需要的费用肯能比较高；气压缸使用寿命很长，工作

15、稳定不易出现较大问题；同步带在使用不当容易出现断裂等问题，但同步带价格便宜，费用较低2.2.3 方案的选定为了对各个评价目标的重要程度有一个较为清晰的认识，对选取方案时采用了方案评价法，对每一个评价目标进行评分，采用十分制评价标准，如方案最为理想定为十分、优秀为九分、好为八分、较好为七分、良为六分，以此类推，在某一方面不能用的为零分。故根据2.2.1中上述各方案的表现进行评分并制作处评分表，如下图所示对比项凸轮传动气压传动同步带轮传动伸缩距因可控制性69IO速度可控制J性99IO机构简易性898传动效率7910后期维护跟用798表一各个方案的每项评分有了评分以后，要考虑每一项评价目标的重要性，将五个评价目标列纵横两列，然后根据其重要性一一比较。如果两个评价目标同等的重要，那么这两个评价目标各得两分；如果A评价目标比B评价目标重要很多，A获得4分，B获得O分；如果只是一般重要A获得3分，B获得1分，以此类推，然后把每一个评价目标得分求和得到每一项的得分；这样就能获得每一项的加权系数（引自机械创新设计P66）