1.3 研究内容

1.3.1 课题目的

全自动堆垛机是立体仓库的核心部件，用于将立体仓库中的货物取到出货台或者将入货 台上的货物放置到设定的仓位。该简易堆垛机构应以一定速度实现三个方向上的直线运动。 在满足行程要求的前提下，结构应尽可能的简单、可靠。本设计须完成方案设计，工程设计， 并且将零部件尽量细化到工程图纸的程度。

1.3.2 课题内容和要求

本次毕业设计主要内容如下： 1.课题应完成简易堆垛机构的方案设计，结构设计；

2.用三维设计软件（SolidWorks）画出各个零件的模型，并完成总体装配；

3.对非标准件零部件画出二维工程图；

4.对关键零件进行刚强度分析。 技术要求：

可容纳托盘尺寸：460mm*460mm. 可承载重量：15Kg. 最大速度：1.托盘伸缩速度：250mm/s；

2.垂直上下速度：10m/min；

3.水平前后速度：10m/min.

最大尺寸：

1.载物台：460mm；

2.垂直 H：1m；

3.水平 L：1m.

本科毕业设计说明书 第 5 页

2 堆垛机的方案设计

传统的传动方式主要有齿轮传动、链传动、带传动、螺旋传动等。本次设计的堆垛机选 择的是螺旋传动。螺旋传动是靠螺旋与螺纹牙面之间的旋合实现回转运动与直线运动转换， 完成运动的传递，螺旋传动相对于其他传动方式具备结构简单、传动比大等特点，而且能够 实现竖直方向上的自锁功能，这是我选择螺旋传动的根本原因。为了能够平稳传动，还需要 在丝杠两边设计两个圆柱导轨，进行传动方向的约束。驱动方式我选择了步进电机驱动，步 进电机能够实现丝杠的正转、反转以及暂停，满足不同工位动作的需求。丝杠一端与步进电 机通过联轴器相连，丝杠另一端通过一个滚动轴承座来固定，丝杠完成回转运动。螺母平动 带动工作台做直线运动，从而完成货物的运输。

2.1 堆垛机的工作原理

本次设计的单立柱堆垛机在三个方向上都是通过丝杠螺母副进行螺旋传动，再由导轨滑 块机构进行运动方向的引导，使其平稳运动，完成堆垛机在三个方向上以一定的速度完成直 线运动。螺杆螺母的螺纹一般选用梯形螺纹，而且本次设计中的螺杆螺母需要具有自锁的功 能，这是使用螺杆螺母机构进行螺旋传动的最主要原因。螺杆-螺母的材料选择的是钢-青铜， 这样螺杆才能具有足够的强度和耐磨性，螺母在与螺杆配合时摩擦系数相对较小。虽然其传 动效率低，磨损大，但是由于是实验所用，而且结构简单，所以比较合适。导轨的设计是为 了导向、承载负荷，使传动平稳，本次选择的导轨是 TBR 型圆柱导轨，表面进行硬化处理， 提高了耐磨性。驱动方式是由步进电机带动丝杠转动从而带动与螺母副相连接的工作台进行 运动。通过控制改变步进电机的脉冲频率从而改变丝杠的转速。整体机构均采用螺纹连接、 定位、紧固，具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点，这里采用的是内六角凹端紧定螺 钉，这样设计的原因是使被连接的平面尤其是载物台水平面没有突出的螺母，更容易放置负 载，也有一定的美观性。来`自^优尔论*文-网www.youerw.com

步进电机的输出轴与联轴器一端相连，丝杠的一端台阶与联轴器另一端相连，丝杠另一 端台阶放置于轴承端座上，使其能够平稳转动。水平方向上，工作台的重力分配在导轨滑块 上，所以电机的驱动力矩通过联轴器传递给丝杠，给螺母提供拉力带动工作台平动；竖直方 向上电机的驱动力还需克服工作台重力才能让其上下做升降运动，而且，竖直方向上，梯形 丝杠必须具备自锁条件，即螺纹升角小于当量摩擦角，在此前提条件下竖直升降台才能静止 在空间的任意一个位置上，从而完成载物台伸缩，将货物运送到相应的货架上，完成货物的 运输和存储。