摘要：現(xiàn)代化的倉儲系統(tǒng)，倉儲數(shù)字化，存取自動化，操作簡便化，安裝快捷，是目前各企業(yè)倉儲的主要訴求。各種智能倉儲，立體倉庫，自動化倉庫也應(yīng)運而生。利用現(xiàn)有成熟的計算機網(wǎng)絡(luò)和射頻識別技術(shù)對倉庫產(chǎn)品的入庫、存放、調(diào)撥、出庫、盤點、檢索、發(fā)貨等環(huán)節(jié)進行管理。將貨物以托盤或包裝箱為基本數(shù)字化管理單位，即托盤或包裝箱上嵌入（粘貼）一個電子標簽，實現(xiàn)大批量貨物的精確數(shù)字化管理已經(jīng)越來越被人所熟知。進而從事立體倉儲系統(tǒng)開發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)也越來越多，本文從機械設(shè)計的角度出發(fā)，針對自動上下料系統(tǒng)的驅(qū)動機構(gòu)以及相應(yīng)的驅(qū)動動力系統(tǒng)進行計算選型，希望對廣大的從業(yè)者有所幫助。
關(guān)鍵詞：立體倉儲、數(shù)字化庫房、自動上下料、智能倉庫、動力系統(tǒng)。
說明：本文主要介紹的是自動上下料機構(gòu)的動力選型，對機構(gòu)設(shè)計不做討論，通過相關(guān)的機械設(shè)計，上下料小車分為3個直線傳動系統(tǒng)。第一部分為平移機構(gòu)，是整個設(shè)備的底座，采用直線導(dǎo)軌承重導(dǎo)向，齒輪齒套驅(qū)動，行程是覆蓋整個倉儲的長度方向。第二部分是垂直升降機構(gòu)，采用梯形絲杠傳動，行程覆蓋整個行程的高度方向。第三部分為推出機構(gòu)，主要功能是將物料放入庫位或者將庫中的塑料取出。這里要說明一下，庫位采用一次入另一次出的結(jié)構(gòu)。庫中間會有物料留存。
一、各軸的參數(shù)簡化如下：
1、推出機構(gòu)：
物料總重：600kg,物料和庫位的摩擦系數(shù)0.2.
行程：400mm
速度：200mm/s
機構(gòu)采用鏈輪鏈條驅(qū)動機構(gòu)。
2、垂直提升機構(gòu)：
梯形絲杠：直徑40，導(dǎo)程10.長度5米，行程4m,
提升負載重量：150kg；
速度：4m/min
3、底座平移機構(gòu)：
驅(qū)動方式：齒輪齒條
負載重量：300kg
行程：25m
速度：25米/min
二、各軸的計算選型
（一）、推出機構(gòu)：
1、鏈輪節(jié)圓直徑：D=100mm （根據(jù)機械設(shè)計得到的參數(shù)）
2、加速度：由于速度：V=0.2m/s 加速時間取0.2s
a=0.2/0.2=1m/s^2
3、鏈輪所需推力
F=μMg+Ma=0.2*600*10+600*1=1800N （g=10m/s^2）
4、鏈輪所需扭矩
T=F*D/2000=1800*100/2000=90Nm
5、鏈輪轉(zhuǎn)速n=60*V/π/D=60*200/3.14/100=39rpm
6、轉(zhuǎn)動慣量：J=MD^2/4=600*10*10/4=15000Kg.cm^2
初步選定3000轉(zhuǎn)電機 減速比3000/39=76
留取速度余量選取減速比i=50
電機所需扭矩 90/50/0.85=2.12Nm
伺服電機可以控制10倍自身轉(zhuǎn)子慣量
電機轉(zhuǎn)子慣量需求 J1=15000/50/50/10=0.6Kg.cm^2
7、推薦選型：
選擇伺服ECMA-C11010RS 額定轉(zhuǎn)速3000rpm 額定扭矩3.18Nm 轉(zhuǎn)子慣量2.65Kg.cm^2
卓藍減速機：AF115-50-K3-22
（二）、垂直提升機構(gòu)
負載M=150Kg 行程S=4000mm 絲桿長度L=5000mm 絲桿型號Tr4010 T形絲桿
1、速度V=4m/min=67mm/s=0.067m/s
系統(tǒng)摩擦取μ=0.1 加速時間取0.1s
2、加速度a=0.067/0.1=0.67m.s^2
3、絲桿垂直提升力F=Mg+Mgμ+Ma=150*10+150*10*0.1+150*0.67=1751N
4、絲桿所需扭矩T=F*P/(2π*0.35)=1751*10/(2*3.14*0.35)=8000Nmm=8Nm
梯形絲杠的傳動效率：0.35
5、絲桿轉(zhuǎn)速：n=4000/10=400rpm
6、核算絲杠的轉(zhuǎn)速：
絲桿在兩端固定情況下
Nc=2.71*10^8*Mf*dr/Lt^2
絲杠根徑：dr=35單位：mm
安裝系數(shù)：Mf Mf=1 （固定+固定） Mf=0.689 （固定+支撐） Mf=0.157 （固定+自由）
軸承間距：Lt 單位：mm
絲桿臨界轉(zhuǎn)速Nc=2.71*10^8*1*35/4500^2=468rpm
使用轉(zhuǎn)速468*0.8=374rpm
由于絲桿型號和長度決定 建議絲桿轉(zhuǎn)速不超過374rpm，建議降低垂直升降速度為3.74m/min。
7、系統(tǒng)慣量 
圖一
根據(jù)圖一，系統(tǒng)的慣量為:J=102(kg.cm^2)
預(yù)設(shè)減速機的減速比為：i=5，則等下慣量：J1=102/5^2=4.08Nm.
需要電機的扭矩為：T電機=8/5=1.6Nm
推薦伺服電機：ECMA-C10807-SS 額定轉(zhuǎn)速 3000rpm 額定扭矩 2.39Nm 電機轉(zhuǎn)子慣量：1.13(kg.cm^2)
卓藍減速機：AF090-5-K3-19
龍創(chuàng)聯(lián)軸器：LC-C-055R-22B-25B
推薦絲杠支撐座：FK30
（三）、底座平移機構(gòu)
1、速度V=25m/min=417mm/s
系統(tǒng)摩擦取μ=0.1
假設(shè)加速時間0.2
2、加速度a=0.471/0.2=2.36ms^2
3、水平推力F=Mgμ+Ma=1007N
4、試選擇斜齒輪
模式m=3 齒數(shù)z=20 節(jié)圓直徑d=63.66
YYC齒輪型號：CHMH 030 20 1
5、齒輪扭矩T=1007*63.66/2000=32Nm
嚙合扭矩381Nm
校核齒輪系數(shù) 381/32=11.9 一般選擇系數(shù)大于5 可以保證安全使用 所選齒輪齒條滿足要求
6、齒輪轉(zhuǎn)速n1=25000/63.66/3.14=125rpm
7、慣量J=Md^2/4=3040 Kgcm^2
8、計算減速比，試選3000轉(zhuǎn)電機
減速比3000/125=24
留取速度余量選擇減速比i=20
電機可以控制10倍轉(zhuǎn)子慣量
電機所需慣量3040/20/20/10=0.76Kgcm^2
電機所需扭矩32/20/0.85=1.88Nm
選擇電機ECMA-C10807RS
選擇減速機：AF090-20-K3-19
YYC齒輪：CHMH 030 20 1
YYC齒條：CHTMH0310
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