小型nc立体仓库设计毕业论文(编辑修改稿)

小型nc立体仓库设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

内径为 12mm。 (6)初定导轨的长度 由机构尺寸可定导轨长度为 400mm。 (7)导轨挠 度 变形计算 根据文献【 5】 P351。 352采用极限法计算导轨的挠度变形， 因为作用在导轨中间的力产生挠度变形最大，工作台的受力如图 31所示： 刘茂盛：规整与秩序（小型 NC 立体仓库设计） 8 图 31 工作台受力图 根据材料力学知识求得： F1 = −255N， F2 = 130N 负号表示方向向下。 考虑最不利的工作条件将 F F2全部作用于一根导轨上计算导轨受力图如图 32所示，且最大的力作用于导轨的中点位置上。 图 32 导轨受力图 F1产生的变形 ς1： ς1 = F1l348EI = 10。 3m F2产生的变形 ς2： ς2 = Fb（ l2。 a2）329√3lEI = 10。 3m 所以导轨产生的变形 为： ς=ς1 −ς2 =。 产生的变形远小于导轨工作的允许变形量，所以导轨满足条件。 货叉伸缩机构部分整体图 升降机构部分整体图如图 33 所示： 图 33 货叉伸缩 机构爆炸图 华东交通大学毕业设计（论文） 9 升降机构的机械设计 因升降机构需要考虑自锁，所以采用丝杠螺母传动。 以下是根据文献【 2】 P295。 299来计算的。 上升机械所承受的重力 G 货叉与货物的总重量为 20kg,所以总体质量 G=200N。 螺杆和螺母设计 根据文献【 2】 P295。 299传动形式：采用丝杆传动，螺母移动的方式。 螺母为整体式螺母，螺纹为梯形螺纹，牙型角 α = 30176。 ，高传导螺纹，采用单线头。 （ 1） 螺杆和螺母的材料 螺杆的材料初定为合金钢 40Cr，查文献【 2】 P121得 : ςb = 980MPa ςs = 785MPa 螺母的材料初定为铸造青铜，查文献【 2】 P123得： ςb = 310MPa ςs = 170MPa （ 2） 初定螺杆螺母尺寸 ① 螺杆中径 d2 根据文献【 2】 p296的公式： d2 ≥ √ Fφ[p](mm) 式中： [p]— 许用比压（ MPa），查文献【 2】 p296表 171[p] = 15MPa； φ — 螺母高径比系数，整体式螺母取为 ~，取 φ= ； F — 轴向力，在此轴向力 F=G=200N。 代入数据得： d2 ≥ 根据计算的 d2 ≥ 【 2】 P158表 93得： d = 20mm P = 5mm 由 d = 20mm和 P = 5mm查文献【 2】 P158表 92得： d3 = D2 = d2 = D4 = D1 = 15mm ② 螺母的高度 H H = 20 = 50mm ③ 旋合圈数 u = HP = 505 = 10 式中： P— 螺距 （ mm） ④ 螺纹的工作高度 h = = 5 = ⑤ 校核螺母比压 p = Fπd2hu= 10 = ≤ [p] ⑥ 验算自锁条件 ψ = arctan Sπd2≤ ρv = arctan fcosα2 刘茂盛：规整与秩序（小型 NC 立体仓库设计） 10 式中： α— 螺纹牙型角 ； ψ— 螺纹升角（度）； S — 螺纹导程（ mm）； ρv— 当量摩擦角（度）； f — 摩擦系数，查文献【 2】 P297表 172，查得 f =。 代入公式得： ψ = 176。 ， ρv = 176。 ， ψ ρv，满足自锁条件。 ⑦ 验算螺杆强度 ςca = √( 4Fπd12)2 +3( 13)2 ≤ [ς] 式中： T1 = d22 Ftan(ψ+ρv)(N∙mm) 代入参数计算得： T1 = ∙mm， ςca = [𝜎] 查文献【 2】 P297表 173 [ς] = ςs3~5 ，取 [ς] = ςs5 = 2355 = 47MPa，因为 ςca ≪ [ς]所以螺杆满足强度要求。 （ 1） 螺母计算 根据耐磨性计算确定 d2之后，初步拟定螺母尺寸如图 34 所 示： D2 = D1 = D4 = 图 34 丝杆螺母结构尺寸 ① 螺纹牙剪切强度 τ = Fπdbu ≤ [τ] 式中： [τ]— 材料许用剪切应力 （ MPa） , 查文献【 2】 P297表 173得： [τ]= 30MPa； b— 螺纹牙根部宽度，梯形螺纹 b = (mm)代入数据 b = ； 代入式中计算得： τ = [𝜏]，所以螺纹剪切强度符合工作条件。 ② 螺纹牙弯曲强度 ςb = 6Fl∗πdb2u ≤ [ςb] 式中： l∗— 弯曲力臂 (mm)， l∗ = d。 d22 = ； [ςb]— 许用弯曲应力 (mm)，查文献【 2】 P297表 173 得： [ςb]= 40MPa； 代入公式计算得： ςb = [ςb]= 40MPa，符合要求。 ③ 螺母抗拉、扭强度核算 ς ≤ [ς]l 华东交通大学毕业设计（论文） 11 式中： [ς]l— 螺母材料的许用压力： [ς]l = [ςb]=。 σ = ， S 指螺母面积，代入数据得： σ =。 因为 ς [ς]l，所以螺母抗拉、扭强度符合要求。 （ 2） 螺杆的稳定性计算 丝杆采用两端固定，其长度系数由文献【 6】 P99表 514 得： μ =，螺杆的安全系数： Ssc = FcrF ≥ [Ss] 式中： [Ss]— 螺杆稳定性安全系数取为 3~5； Fcr — 临界压力（ N），视柔度为 λs = μlρ的不同分别确定； ρ = d14 是螺杆危险剖面的惯性半径 （ mm） ； l— 螺杆的工作长度， l=900mm； 代入公式可得： λs = 124 100 Fcr = Ssc = 110 [Ss]max = 4, 所以螺杆稳定性足够。 轴承的选择 根据文献【 6】螺杆的公称直径 d = 20mm，求轴承所受的轴向力和径向力 ： Fa = μF = 200 = 20N F1 = Fa sinψ = 176。 = F2 = Facosψ = 图 35 轴承受力分析 查文献【 2】 P182表 102 初选 7002AC 角接触球 轴承， dD B = 15 32 9，Cr = ,C0r =。 ⑴ 求 Fr1和 Fr2 径向力可认为全部作用在导轨上，所以Fr = 0, Fae = Fr1v = 10900 = Fr2v = 图 36 轴承正装受力分析 ⑵ 求 Fa1和 Fa2 根据文献【 6】 P322表 137 得： Fd1 = Fd2 = = Fa2 = Fd2 = Fa1 = Fd2 + Fae = + = 刘茂盛：规整与秩序（小型 NC 立体仓库设计） 12 由： Fa1Fr1= = 90 𝑒， 所以有 X1 = ， Y1 = ； 所以： P1 = ( + )= 由： Fa2Fr2= = = e，所以有 X2 = 1， Y2 = 0， 所以： P2 = 1 = ⑶ 验算轴承寿命 由于 P1 P2， n = 100025 = 400r/min，所以按轴承 1 受力大小验算： Lh = 10660 400(5950)3 = 911830h 20xx0ℎ 所以所选轴承满足要求；所选轴承为： 7002AC 角接触球轴承， dD B = 15 32 9，Cr = ,C0r =。 电机的选择 ⑴ 传动总效率 ŋ 传动总效率为： ŋ = ŋ1ŋ2ŋ3 式中： ŋ1— 滑动丝杠传动效率，查文献【 4】 P425式 573 ŋ1 = tanψ tan (ψ:ρv)=； ŋ2— 轴承的传动效率，查文献【 2】 P9表 12得： ŋ2 = ； ŋ3— 联轴器传动效率，查文献【 2】 P9表 12得： ŋ3 =。 代入参数得： ŋ =。 ⑵ 转动惯量 Jeq 根据文献【 1】 P56。 63丝杠转动惯量 的 计算公式： J1 = mjD28 = 10。 4kg∙ cm2 工作台折算到丝杠的转动惯量： J2 = m(Ph2π)2 = 10。 4kg ∙cm2 所以： Jeq = (+) 10。 4 = 10。 4kg ∙cm2 ⑶ 求 Teq 根据文献【 1】 P56。 63 的计算公式： Teq = Tamax +Tf + T0 式中： Tamax = 2πJeqnm60ta ，其中 ta = ~1s ,取 1s， nm = 400r/min代入公式计算得： Tamax = ∙m； Tf = F摩 Ph2πŋi = ∙m； T0 = 0。 华东交通大学毕业设计（论文） 13 所以有 Teq = += ∙m ⑷ 电机选择 根据力矩选择上海昀研自动化科技有限公司生产的 57RB76156 型号的步进电机，n = 400r/min， T = ∙ m。 滑动导轨的计算 以下是根据文献【 4】 P122。 184来计算的： ⑴ 选择圆柱形导轨，采用两导轨两滑块的形式。 ⑵ 初定导轨尺寸 取圆柱导轨直径 d = 20mm，导轨长度根据丝杠长度计算，因为丝杆长度为 900mm，所以导轨长度也初定为 l = 900mm。 ⑶ 初定滑块及滑座的尺寸 滑块为圆柱形，内径为 d1 = 20mm，外径为 d2 = 40mm， 长度为 50mm； 滑座为一长方体长为： 700mm；宽为 200mm；高为 60mm。 导轨与丝杆的中心距为。 ⑷ 导轨的挠度变形计算 计算货叉带来的扭矩，受力 分析如图 37所示，货叉部分的重力为 200N，力到导轨之间的距离为 100mm。 图 37 竖直导轨受力分析 所 以扭矩 M = 200 = 20N∙ m，由力学知识可知在导轨中间产生的挠度变形大，所以设力矩产生在中间处。 根据公式： W = Mx6lEI(l2 −3b2 −x2) b = 900−a， I = 20464 = W = Mx6lEI (14l2 − x2) 当 x = l2√3时，代入数据得： Wmax = ，挠度变形符合条件。 联轴器的选用 选用广州凌科自动化设备有限公司的 LK6250612 系列的联轴器。 升降机构部分整体图 升降机构部分整体图如图 38 所示： 刘茂盛：规整与秩序（小型 NC 立体仓库设计） 14 图 38 升降机构爆炸图 水平行走机构设计 因为水平行走采用同步带就能满足要求，且同步带的传动效率高，所以采用同步带传动。 行走机构所承受的重力 G 升降机构的总体重力为 300N，货叉及货物的重力为 200N，所以水平行走机构所受的总体质量 G总 = 500N。 同步带的设计 以下是根据文献【 1】 P20。 31来计算的：导轨材料初定为钢 Q235，查文献【 2】表 71得 ςmax = 235MPa。 滑块材料为青铜，查文献【 2】表 172 得钢和青铜的摩擦系数 f=，所以 F = 500 = 50N。 ⑴ 传动比的确定 由设计任务可定 i = 1。 ⑵ 主动轮的转速 n、传递功率 P 由设计任务可知 V = 10m/s,则传递功率由公式得： P = FV = 50 1060 =。 预选电机转速为 :n = 60r/min。 ⑶ 确定带的设计功率 Pd 根据文献【 1】 P28查表 318 取工作情况系数 KA = ，由公式 : Pd = KAP = = 10W。 ⑷ 选择带型和节距 Pb 根据带的设计功率 Pd = 10W和主动轮转速 n = 60r/min，由文献【 1】 P29图 314 和表310 中选择同步带、型号为 XL 型节距 Pb =。 ⑸ 确定主带轮齿数 Z和主带轮节圆直径 d1 华。