CA6140型车床plc控制系统设计(定稿)

攀枝花学院本科课程设计（论文）堆垛机货叉伸缩机构设计学生姓名：何泽栋学生学号： 201010601050院（系）：机械工程学院年级专业： 2010级机制2班指导教师：陈新德讲师2013年3月2日攀枝花学院教务处制课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称堆垛机货叉伸缩机构设计评分项目分值得分评价内涵工作表现20% 01 学习态度 6 遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。

02 科学实践、调研7 通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。

03 课题工作量7 按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。

能力水平35% 04 综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。

05 应用文献的能力 5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。

06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。

07 计算及计算机应用能力 5 具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。

08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10 具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。

成果质量45% 09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5 符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。

10 设计说明书（论文）质量30 综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。

11 创新10 对前人工作有改进或突破，或有独特见解。

成绩指导教师评语指导教师签名：年月日目录第一章绪论 (1)第1.1节研究的背景与内容 (1)1.1.1概述 (1)1.1.2有轨巷道堆垛机的发展现状及特点 (2)1.1.3有轨巷道堆垛机的类型 (3)1.1.4巷道堆垛机的特点 (3)第1.2节设计的目的和意义 (4)第1.3节设计的内容及要求 (4)第1.4节设计参数 (4)第二章堆垛机货叉的设计思路 (5)第三章堆垛机货叉的设计 (7)第3.1节货叉传动装置的总体选型 (7)第3.2节货叉传动齿轮、齿条的计算 (7)第3.3节货叉传动链轮、链条的设计计算 (10)第3.4节制动器的制动容量的设计 (12)第四章参考文献 (13)1第1章绪论1.1第1.1节研究的背景与内容1.1.11.1.1概述随着生产力的发展, 生产规模的扩大和产品结构的调整, 客观上要求作为工业企业物资供应基地的物资仓库进行改建或扩建。

但由于现有工业企业的用地受到限制,物资仓库用地难以扩展,所以只能充分挖掘潜力,有效利用现有库区面积,并向空间发展,向空间要货位。

其主要途径是变单层库房为多层库或立体库。

我国自70年代以来多层库有了较快的发展，立体库也有一定的发展。

根据我国的实际情况,从今后的发展趋势看,多层库和立体库都会继续得到发展。

并且，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。

自动化立体仓库是实现物流系统合理化的关键。

它具有空间利用率高、便于实现自动化管理、实时自动结算库存货物种类和数量、立体仓库信息库可以和中央计算机系统联网运行等许多优点，对加快物流速度、提高劳动生产率、降低生产成本都有重要意义，已开始应用于汽车、电子、医药、烟草、建材、邮电等许多行业。

而堆垛机对立体仓库的出人库效率有重要影响，是立体仓库能否达到设计要求和体现其优点的关键设备之一。

有轨巷道堆垛起重机是随着立体仓库的出现而发展起来的专用起重机，是在高层货架的窄巷道内作业的起重机，通常简称为堆垛机。

堆垛机是立体仓库中最重要的起重运输设备，可大大提高仓库的面积和空间利用率，是自动化仓库的主要设备，是代表立体仓库特征的标志。

堆垛机的功能是堆垛机接受计算机指令后，能在高层货架巷道中来回穿梭，把货物从巷道口出人库货台搬运到指定的货位中，或者把需要的货物从仓库中搬运到巷道口出人库货台，再配以相应的转运、输送设备通过计算机控制实现货物的自动出人库。

在立体仓库中的搬运设备有高位叉车、工业机器人、桥式堆垛机和有轨巷道式单双立柱堆垛机。

有轨巷道式双立柱堆垛机由于效率高，高度可达30-40 m，便于实现无人操作，行走稳定，载货量大，噪声小，在目前的立体仓库中得到广泛应用。

1.1.21.1.2有轨巷道堆垛机的发展现状及特点随着经济全球化步伐的口益加快和信息技术的快速发展，传统行业和消费方式正发生着深刻的变化，物流在经济活动中的作用越来越受到企业的重视，物流人才的需求也在口益增长。

目前，物流人才已经被列为我国12大类紧缺人才之一，有报道称“物流人才的需求已超过600万”。

物流实验室的建设正是要搭建一座理论与实践的桥梁，目前，我国许多高校已经建立了物流实验室，据不完全统计，已经有160多所高校建立了自己的物流实验室。

物流实验室为学生提供实训平台，深化学生对现代物流理论的理解，提高学生的操作能力，内融机械、电气、电子及计算机等技术于一体的综合技术，在这种技术中，不同领域和层次的知识与能力融会在一起。

1.1.31.1.3有轨巷道堆垛机的类型有轨巷道堆垛机可按其结构形式、支承方式和运行轨迹等进行分类，一般可分为以下几种类型:(1)按结构形式，分为双立柱有轨巷道堆垛机和单立柱有轨巷道堆垛机：①双立柱有轨巷道堆垛机双立柱有轨巷道堆垛机由两根立柱、上横梁、下横梁和带货叉的载货台组成，立柱、上横梁和下横梁组成一个长方形的框架，一般称为机架。

立柱形式有方管和圆管两种，方管可兼作起升导轨，圆管需要附加起升导轨。

这种堆垛机的最大优点就是强度和刚性都比较好，能快速起、制动，并且运行平稳。

一般用在起升高度较高、起重量较大和水平运行速度较高的立体仓库中，其缺点是自重较大。

单立柱有轨巷道堆垛机的机架由一根立柱、下横梁和上横梁组成。

立柱多采用型钢或焊接制作，立柱上附加导轨。

整机重量较轻，消耗材料少，因此制造成本相对较低，但刚性稍差。

由于载货台和货物对立柱有偏心作用，以及行走、制动时产生的水平惯性力作用，使单立柱有轨巷道堆垛机在使用上有较大的局限性。

不适于起重量大和水平运行速度高的堆垛机。

单立柱堆垛机的起升结构，普遍采用钢丝绳传动，由电机减速机驱动卷筒转动，通过钢丝绳牵引载货台沿立柱或起升导轨作升降运动。

对于钢丝绳传动，传动和布置相对容易，但定位准确性稍差。

(2)按支承方式分类，有轨巷道堆垛机分为悬挂型和地面支承型。

①悬挂型有轨巷道堆垛机悬挂型有轨巷道堆垛机悬挂在巷道上方的轨道上运行，其运行机构安装在堆垛机门架的上部。

在地面铺设导轨，使门架下部的导向轮以一定的间隙夹在导轨的两侧，从而防止堆垛机运行时产生摆动和倾刹。

悬挂式堆垛机有如下优点:在设计门架时，可以不考虑横向的弯曲强度，钢结构的自重可以减轻，加减速时的惯性摆动小，稳定所需的时间短;其缺点是维修和检查不方便。

②地面支承型有轨巷道堆垛机堆垛机的运行轨道铺设在地面上，堆垛机用下部行走轮支承和驱动，上部导向轮用来防止堆垛机倾倒或摆动。

和悬挂型有轨巷道堆垛机相比，这种堆垛机的立柱主要考虑轨道平面内的弯曲强度，因此，需要加大立柱在行走方向截面的惯性矩。

由于驱动装置均装在下横梁上，容易保养和维修。

(3)按其运行轨迹形式不同，分为直线运行型堆垛机和曲线运行型堆垛机。

①直线运行型堆垛机直线运行型堆垛机只能在巷道内直线轨道上运行，不能自行转换巷道。

只能通过其他输送设备转换巷道，直线运行型堆垛机可以实现高速运行，能够满足出入库频率较高的立体仓库作业，应用最为广泛。

②曲线运行型堆垛机曲线运行型堆垛机行走轮与下横梁是通过垂直轴铰接的，能够在环形或其他曲线轨道上运行，不通过其他输送设备便可以从一个巷道自行转移到另一个巷道。

曲线运行型堆垛机在使用上有局限性，只适用于出入库频率较低的立体仓库。

本文研究的堆垛机是结构形式为双立柱，支承方式为地面支承型，并且其运行轨迹为直线型巷道堆垛机。

1.1.41.1.4巷道堆垛机的特点由于使用场合的限制，巷道堆垛机在结构和性能方面有以下特点：(1)整机结构高而窄，其宽度一般不超过储料单元的宽度，因此限制了整机布置和结构选型。

(2)金属结构件除应满足强度和刚度要求外，还要有较高的制造和安装精度。

(3)采用专门的取料装置，常用多节伸缩货叉或货板机构。

(4)各电气传动机构应同时满足快速、平稳和准确。

(5)配备可靠的安全装置，控制系统应具有一系列连锁保护措。

1.2第1.2节设计的目的和意义仓储自动化建设是一项系统工程，物资储运作业自动化是其重要的内容。

实现仓库物资储运作业自动化，仓储机械设备、设施及管理、信息、人才系统配套、协调发展是重要的发展趋势。

通过引入计算机、自动控制技术和人工智能等高新技术对仓储机械的技术该做，仓储机械的技术性能将较大提高。

载重量大、机动性强、操作方便、可维修性好的叉车、无人叉车、牵引车、托盘运输车、堆高车、堆垛机、码垛机、管道输送机、带状输送机、自动拣选机等先进的装卸搬运机械设备将广泛应用于仓储系统。

1.3第1.3节设计的内容及要求有轨巷道堆垛机的内容包括:第一，分析、论述目前堆垛机堆垛的原理、方法，堆垛机的设计思路，探讨各种解决途径。

第二，论述本设计采用的方法、原理及可行性，进行结构设计、运动学计算和强度计算。

第三，堆垛机的工作方式及货物识别控制原理。

有轨巷道堆垛起重机的设计要求包括：1，结构简单、操作方便。

2，堆垛方式准确可靠。

3，结构紧凑坚固，使用维护方便，外形美观。

1.4第1.4节设计参数堆垛机总高度：8m 总长度：3.1m 总宽度：1m货叉速度9m/min(0.15m/s)加减速度：伸缩0.22m s/货架上下7层，层高1100mm2m s/货架每层40格，格宽900mm货箱尺寸：长×宽×高＝600×500×800mm货格尺寸：长×宽×高＝900×600×1100mm宽度方向为货叉叉取方向1.4.11.4.2第二章：堆垛机货叉的设计思路货叉装置是堆垛机存取货物的执行机构，装设在载货台上。

本机构采用二级直线差动式伸缩货叉，由上叉、下叉及起导向作用的滚针轴承等组成，以减少巷道的宽度，且使之具有足够的伸缩行程。

由于存取货物时货叉伸出的距离已经超过本身的长度，所以货叉为级伸缩装置，下叉固定在载货台本体上，起支承作用，上面的上叉叉取货物。

货叉的伸缩可以采用齿轮齿条传动或者链轮链条传动，本设计采用齿轮齿条传动，齿轮齿条传动具有结构简单，传动关系清晰等优点。