物流分揀系統(tǒng)的行走小車設(shè)計【快遞物流分揀】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】
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任務(wù)書
學(xué) 院
專 業(yè)
班級學(xué)號
學(xué) 生
指導(dǎo)教師
題 目
物流分揀系統(tǒng)的行走小車設(shè)計
任務(wù)規(guī)定
進行日期 自 2014年 2 月 17 日起，至 2014年 6 月 20 日止
一、題目來源、目的、意義
本課題為自擬題，所研究的物流分揀系統(tǒng)是一種十分先進而高效的設(shè)
備，它不但提高了物件分揀速度而且還提高了工作的正確率。設(shè)計本課題的
目的在于實現(xiàn)物件分揀的自動化，提高工作效率和準確率，節(jié)省人工成本
及降低作業(yè)成本。
二、主要工作內(nèi)容
要求：1）參與課題的理論分析 。
2）設(shè)計物流分揀系統(tǒng)中的行走小車。
3）完成行走小車的裝配圖的繪制。
4）完成行走小車的部分零件圖的繪制。
5）完成設(shè)計說明書的編寫及英文資料翻譯。
三、主要技術(shù)指標（或主要論點）
技術(shù)指標：1）物件最大尺寸：400L X350W X 300H mm
最小尺寸：200L X 100W X 20H mm
2）物件重量：≤40kg
四、進度計劃
1. 第1~3周：熟悉文獻資料，寫出開題報告，完成英文資料翻譯。
2. 第4~7周：制定的行走小車總體方案，完成理論分析計算。
3. 第8~14周：完成行走小車的裝配圖及部分零件圖的繪制。
4. 第15~16周：完成說明書的編寫。
5. 第17周：機動
6. 第18周：答辯。
五、主要參考資料（外文資料至少一篇）
1. 張曉萍等,現(xiàn)代生產(chǎn)物流及仿真 北京:清華大學(xué)出版社, 2005
2. 王兆義,小型可編程控制器實用技術(shù) 北京:機械工業(yè)出版社, 2004
3. 鐘約先,林亨等,機械系統(tǒng)計算機控制 北京:清華大學(xué)出版社, 2004
4. 鄧星鐘,機電傳動控制 武漢:華中科技大學(xué)出版社, 2003
5. Nordell L K. The channer 20km overland-A flagship of modern belt conveyor
technology［J］.Bulk Solids Handling, 2003, 11(4):781－792.
6. 張鉞，新型帶式輸送機設(shè)計手冊 北京:冶金工業(yè)出版社，2001
7. 宋偉剛，散狀物料帶式輸送機設(shè)計 沈陽:東北大學(xué)出版社，2000
8. 邱宣懷，機械設(shè)計 北京:高等教育出版杜，2004
9. 王德發(fā)，機械設(shè)備控制技術(shù) 北京:機械工業(yè)出版社，2005
10. 熊世和，機電系統(tǒng)計算機控制工程 西安:電子科技大學(xué)出版社，2004
六、系審批意見
系主任（簽名）:
七、院領(lǐng)導(dǎo)審核意見
院領(lǐng)導(dǎo)（簽名）:
八、學(xué)生實際完成日期 九、同組設(shè)計（論文）者
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物流分揀系統(tǒng)的行走小車設(shè)計
物流分揀系統(tǒng)的行走小車設(shè)計
1 課題綜述
1.1 課題目的
本課題中所研究的物流分揀系統(tǒng)是一種十分先進而高效的設(shè)備，它不但提高了物流分揀的效率、速度而且還提高了分揀工作的正確率。設(shè)計本課題的目的在于實現(xiàn)物流分揀的自動化，提高工作效率和準確率，節(jié)省人工的成本并降低作業(yè)成本。
設(shè)計中的行走小車，是物流分揀系統(tǒng)中快件傳送的一個環(huán)節(jié)，用于完成快件從上包機至分揀通道之間的傳輸工作。整個輸送過程是由程序控制的，從而達成了節(jié)省人工以及作業(yè)成本的目標。
1.2 小車設(shè)計簡介
行走小車主要是由兩個部分組成。上半部分是一個小型的皮帶輸送機，用于承載、輸送物品，主要由輸送帶、滾筒和電機組成。下半部分是行走小車的主體，用于實現(xiàn)小車的移動和對輸送機的承載。小車的軌道設(shè)計為一個環(huán)形軌道，小車在上包機處裝載包裹后，沿環(huán)形軌道行進至分揀道口，卸載貨物，再次回到上包機處，如此往復(fù)，實現(xiàn)輸送功能。
圖1.1 行走小車結(jié)構(gòu)示意圖
2 物流分揀系統(tǒng)
2.1 物流分揀系統(tǒng)綜述
分揀作業(yè)是物流配送中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它指的是依據(jù)顧客訂貨要求
或配送中心送貨計劃，迅速、準確地將商品從儲位或其他區(qū)域揀出，并按照一定方式進行分類、集中，等待配裝送貨的作業(yè)過程。分揀是配送中心作業(yè)中最繁鎖、工作量最大的環(huán)節(jié)，也是配送中心作業(yè)系統(tǒng)的核心。
如今，商品經(jīng)濟逐步深入，社會需求呈現(xiàn)出向小批量、多品種方向發(fā)展的趨勢，配送商品的種類和數(shù)量急劇增加，這使得分揀作業(yè)在配送中心作業(yè)的比重越來越大，而客戶對配送服務(wù)和質(zhì)量的要求也越來越高。分揀作業(yè)的速度和質(zhì)量直接關(guān)系到整個配送中心的信譽和服務(wù)水平，分揀系統(tǒng)的建設(shè)也成為配送中心非常重視的問題之一。
構(gòu)建分揀系統(tǒng)是一個復(fù)雜的過程。從規(guī)劃設(shè)計到實現(xiàn)，需要考慮很多因素。分揀系統(tǒng)與上游的倉儲系統(tǒng)以及下游的裝運送貨系統(tǒng)都有著緊密的聯(lián)系，所以還要考慮它們之間的銜接，解決好接口的問題。
建立分揀系統(tǒng)首先應(yīng)了解分揀作業(yè)的流程，明確系統(tǒng)需要完成的任務(wù)。就實際運作過程來看，分揀作業(yè)主要由生成揀選信息、行走或搬運、揀貨、分類和集中四個基本環(huán)節(jié)組成。其中: 揀選信息是分揀工作的指令，一般由顧客訂單或送貨單經(jīng)加工處理而成，以揀貨單或電子信號等形式存在; 行走搬運是分揀作業(yè)人員或機器直接接觸并拿取和移動貨物的過程。實現(xiàn)形式主要有三種，一是人員通過步行或搭乘運載工具到達貨物儲位; 二是貨物隨自動化貨架到達人員面前; 三是無人參與的物流分揀系統(tǒng)中完全由機械自動完成; 揀貨是按照揀選信息的指示抓取貨物并確認的過程，是分揀作業(yè)的核心，根據(jù)貨物體積、重量、出貨頻率等的不同分為手工、機械輔助及自動化設(shè)備等實現(xiàn)形式; 分類集中是必要時（如批量揀選
時）為了銜接出貨裝運作業(yè)而進行的再加工，在實際中也有人力分貨、機械輔助和自動分貨機等實現(xiàn)形式。
分揀作業(yè)流程是分揀系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程依據(jù)，合理利用機械、自動化設(shè)備，采用新技術(shù)可以節(jié)約作業(yè)時間、降低分揀錯誤率，也是構(gòu)建分揀系統(tǒng)的目標與關(guān)鍵。
分揀系統(tǒng)的發(fā)展概況
最初的分揀系統(tǒng)是完全基于人力的作業(yè)系統(tǒng)，通過人工搜索、搬運貨物來完成貨物的提取。在這種系統(tǒng)中，書面文件的制作和查找、人工搬運等浪費了巨大的人力物力，作業(yè)效率低下，顯然無法滿足現(xiàn)代化物流配送對速度和準確性的高要求。
圖2.1 物流分揀系統(tǒng)
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開始運用各種各樣的自動化機械設(shè)備，計算機控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。雖然在多數(shù)的分揀系統(tǒng)中，某些作業(yè)環(huán)節(jié)還需要有人工的參與，但作業(yè)強度已越來越小，完全由機械完成分揀作業(yè)的物流分揀系統(tǒng)也應(yīng)運而生。機械化、自動化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點與發(fā)展趨勢。
現(xiàn)代物流配送中，高科技的應(yīng)用為作業(yè)效率和質(zhì)量的提高提供了堅實的技術(shù)保證?，F(xiàn)代化的分揀系統(tǒng)逐漸成為物流機械化系統(tǒng)、信息系統(tǒng)以及管理組織系統(tǒng)的有機組合。物流機械化系統(tǒng)主要是各種物流設(shè)備的有效組合和配置，信息系統(tǒng)是分揀信息和控制信息等流動的載體，管理組織系統(tǒng)負責(zé)設(shè)備、人員的調(diào)度，控制系統(tǒng)總體的運作模式。計算機控制技術(shù)、信息技術(shù)以及物流自動化機械成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的重要組成部分。
2.2 國內(nèi)外分揀系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢
縱觀國內(nèi)外分揀系統(tǒng)的應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，國外的物流配送中心傾向于采用自動化程度很高的分揀系統(tǒng)。而在我國，由于物流業(yè)起步晚，分揀系統(tǒng)中人工作業(yè)的比例也較高。
國外物流分揀系統(tǒng)的廣泛使用
以美國、日本及歐洲為代表的發(fā)達國家，在分揀系統(tǒng)的應(yīng)用上呈現(xiàn)出自動化程度越來越高的特點。物流分揀系統(tǒng)已成為發(fā)達國家大中型物流中心、配送中心或流通中心不可缺少的一部分。
圖2.2 物流分揀系統(tǒng)流水線
物流分揀系統(tǒng)（Automated Sorting System）是二戰(zhàn)后在美國、日本以及歐洲的大中型物流中心廣泛采用的一種分揀系統(tǒng)，參照郵局分揀信件自動化的經(jīng)驗配置而成。一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口四部分組成，它們通過計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個完整的分揀系統(tǒng)。其主要特點有三: 能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率極低，分揀作業(yè)基本實現(xiàn)無人化。物流分揀系統(tǒng)中人員的使用僅局限于進貨時的接貨、系統(tǒng)的控制、系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護等，這恰好適應(yīng)了國外企業(yè)對減少人員使用、減輕員工勞動強度、提高人員使用效率的要求，因此受到了他們的廣泛重視。
就國外進行配送業(yè)務(wù)的行業(yè)或企業(yè)來說，自動揀選系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥行業(yè)、化妝品制造等行業(yè)，如日本資生堂、花王、大木等株式會社; 自動分揀機作為物流分揀系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，因其每小時可達6,000-12,000箱的高分揀效率，在日本和歐洲也得到廣泛應(yīng)用: 日本的連鎖商業(yè)（如西友、日生協(xié)、高島屋等）和宅急便（大和、西濃、佐川等）均普遍使用自動分揀機; 在日本唱片中心，CD及錄像帶的新出版品也利用高端的機器人自動分揀機揀貨。
然而，盡管物流分揀系統(tǒng)有非常多的優(yōu)點，但因其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟條件，在發(fā)達國家，物流中心、配送中心或流通中心不用物流分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。其主要原因有兩點:
1）一次性投資巨大，先期投入回收慢。系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜，投資和運營成本相當高，需要可靠的貨源作保證，也許只有大型生產(chǎn)企業(yè)或?qū)I(yè)物流公司才有能力投資，小企業(yè)則無能為力。
2） 系統(tǒng)對商品外包裝要求高。為使大部分商品都能用機械進行自動分揀，需要采取諸如推行標準化包裝、根據(jù)分揀商品統(tǒng)一的包裝特性定制分揀機等二次措施。但要讓所有商品的供應(yīng)商都執(zhí)行國家的包裝標準是很困難的，定制分揀機又會使硬件成本上升，且越是特別的通用性就越差。
因此，除物流揀選系統(tǒng)外，國外配送中心對于計算機輔助揀選系統(tǒng)的利用也相當普遍。在流通領(lǐng)域，特別是連鎖超市、便利店的配送中心都廣泛使用電子標簽、RF等計算機輔助揀選系統(tǒng)。
國內(nèi)研發(fā)適合自己的分揀系統(tǒng)和技術(shù)
與整個物流業(yè)的大環(huán)境相似，我國在分揀系統(tǒng)和技術(shù)方面相對發(fā)達國家還比較落后，人工作業(yè)的情況仍比較普遍，電子標簽、RF技術(shù)等輔助揀選系統(tǒng)的生產(chǎn)和使用還不多，物流揀選系統(tǒng)更是寥寥無幾?？偟膩碚f，我國分揀系統(tǒng)的應(yīng)用呈現(xiàn)出集約化程度低、自動化系統(tǒng)和設(shè)備應(yīng)用范圍不廣泛的特點。
圖2.3 傳統(tǒng)的人工分揀
阻礙自動化揀選系統(tǒng)發(fā)展的因素有很多，有些則是與我國整個物流業(yè)存在的問題相一致的。物流標準化就是我國物流業(yè)長期關(guān)注的一個問題。商品的條碼化、包裝的標準化等是自動化揀選系統(tǒng)得以順利運行的保證，而在我國，由于商品包裝箱（指運輸包裝）上基本沒有印刷條碼，商業(yè)系統(tǒng)至今尚沒有認真研究過運用自動分揀機。另外，由于一個公司或企業(yè)往往無法左右整個行業(yè)的進展，一些大企業(yè)傾向于開發(fā)適合自己業(yè)務(wù)特點的系統(tǒng)，這又進一步造成了實際中接口的障礙。自動化設(shè)備和系統(tǒng)的價格問題也是另一個阻礙因素，小企業(yè)一般無力購進高價設(shè)備。
如今，國際競爭日益加劇，為了發(fā)展我國物流業(yè)，國內(nèi)的許多企業(yè)和政府部門也在做更大的努力，也已取得了一定的成效。例如，隨著科技的日新月異，國內(nèi)的一些物流配送中心也開始結(jié)合自身特點、采用高技術(shù)含量的設(shè)備和系統(tǒng)來提高分揀配送效率。采用電子標簽揀選系統(tǒng)，使用電子標簽設(shè)備，大幅度提高了分揀作業(yè)速度、降低了揀貨出錯率。
隨著對物流業(yè)的重視，國內(nèi)一些物流設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)在分揀設(shè)備的生產(chǎn)制造上也取得了一定的進展。電子標簽揀選系統(tǒng)，除具備電子標簽揀選系統(tǒng)的一般優(yōu)點之外，還具有彈性控制揀貨作業(yè)流程、即時現(xiàn)場監(jiān)控、緊急訂單處理和缺貨通知等強大的功能。
在物流揀選技術(shù)和系統(tǒng)方面，物流分揀技術(shù)在20世紀70年代被引入國內(nèi)，我國的郵政系統(tǒng)最早并已多年使用自動分揀設(shè)備，并在長期的實踐中不斷創(chuàng)新、不斷進步。例如，郵電部相關(guān)部門相繼開發(fā)和研制出具國際水平的CORE-NT物流分揀系統(tǒng)，性價比很高的扁平郵件高速物流分揀系統(tǒng); 上海郵政通用技術(shù)設(shè)備公司研制成功了速遞郵件網(wǎng)絡(luò)化物流分揀系統(tǒng)等。
雖然在郵政系統(tǒng)外的其它行業(yè)，國內(nèi)對物流分揀系統(tǒng)的使用還非常少，但有關(guān)部門和企業(yè)正在為此做出不懈的努力?？梢钥隙ǎS著物流大環(huán)境的逐步改善，物流分揀系統(tǒng)在我國流通領(lǐng)域一定會大有用武之地。
2.3物流分揀系統(tǒng)的組成
物流分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。 控制裝置的作用是識別、接收和處理分揀信號，根據(jù)分揀信號的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達地點或按貨主的類別對商品進行自動分類。這些分揀需求可以通過不同方式，如可通過條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測、語音識別、高度檢測及形狀識別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去，根據(jù)對這些分揀信號判斷，來決定某一種商品該進入哪一個分揀道口。
圖2.4 配送中心出口示意圖
分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指示，當具有相同分揀信號的商品經(jīng)過該裝置時，該裝置動作，使改變在輸送裝置上的運行方向進入其它輸送機或進入分揀道口。分類裝置的種類很多，一般有推出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種，不同的裝置對分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。
輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機，其主要作用是使待分揀商品貫通過控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側(cè)，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機（或主傳送帶）以便進行后續(xù)作業(yè)。
分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機（或主傳送帶）進入集貨區(qū)域的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成滑道，使商品從主輸送裝置滑向集貨站臺，在那里由工作人員將該道口的所有商品集中后或是入庫儲存，或是組配裝車并進行配送作業(yè)。
以上四部分裝置通過計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個完整的物流分揀系統(tǒng)。
圖2.5 分揀流水線
2.4物流分揀系統(tǒng)的特點
物流分揀系統(tǒng)主要有以下特點：
能連續(xù)、大批量地分揀貨物 由于采用大生產(chǎn)中使用的流水線自動作業(yè)方式，物流分揀系統(tǒng)不受氣候、時間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運行，同時由于物流分揀系統(tǒng)單位時間分揀件數(shù)多，因此物流分揀系統(tǒng)的分揀能力是人工分揀系統(tǒng)可以連續(xù)運行100個小時以上，每小時可分揀7000件包裝商品，如用人工則每小時只能分揀150件左右，同時分揀人員也不能在這種勞動強度下連續(xù)工作8小時。
分揀誤差率極低 物流分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機制，如果采用人工鍵盤或語音識別方式輸入，則誤差率在3%以上，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼的印刷本身有差錯，否則不會出錯。因此，目前物流分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來識別貨物。
分揀作業(yè)基本實現(xiàn)無人化 國外建立物流分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工員的勞動強度，提高人員的使用效率，因此物流分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無人化。分揀作業(yè)本身并不需要使用人員，人員的使用僅局限于以下工作：
（1） 送貨車輛抵達物流分揀線的進貨端時，由人工接貨。
（2） 由人工控制分揀系統(tǒng)的運行。
（3） 分揀線末端由人工將分揀出來的貨物進行集載、裝車。
（4） 物流分揀系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護。
如美國一公司配送中心面積為10萬平方米左右，每天可分揀近40萬件商品，僅使用400名左右員工，這其中部分人員都在從事上述（1）、（3）、（4）項工作，物流分揀線作到了無人化作業(yè)。
2.5物流分揀系統(tǒng)的適用條件
投資大
物流分揀系統(tǒng)本身需要建設(shè)短則40~50米，長則150~200米的機械傳輸線，還有配套的機電一體化控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大，動輒2萬平方米以上，而且一般物流分揀系統(tǒng)都建在自動主體倉庫中，這樣就要建3~4層樓高的立體倉庫，庫內(nèi)需要配備各種自動化的搬運設(shè)施，這絲毫不亞于建立一個現(xiàn)代化工廠所需要的硬件投資。這種巨額的先期投入要花10~20年才能收回，如果沒有可靠的貨源作保證，則有可能系統(tǒng)大都由大型生產(chǎn)企業(yè)或大型專業(yè)物流公司投資，小企業(yè)無力進行此項投資。
要求高
物流分揀機只適于分揀底部平坦且具有剛性的包裝規(guī)則的商品。袋裝商品、包裝底部柔軟且凹凸不平、包裝容易變形、易破損、超長、超薄、超重、超高、不能傾覆的商品不能使用普通的自動分揀機進行分揀，因此為了使大部分商品都能用機械進行自動分揀，可以采取二條措施：一是推行標準化包裝，使大部分商品的包裝符合國家標準；二是根據(jù)所分揀的大部分商品的統(tǒng)一的包裝特性定制特定的分揀機。
2.6物流分揀系統(tǒng)的分類
1）堆塊式（Pusher sorting system）
堆塊式分揀機由鏈板式輸送機和具有獨特形狀的滑塊在鏈板間左右滑動進行商品分揀的推塊等組成。推塊式分揀系統(tǒng)是由推塊式分揀機，供件機，分流機，信息采集系統(tǒng)，控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等組成。
a）可適應(yīng)不同大小、重量、形狀的各種不同商品；
b）分揀時輕柔、準確；
c）可向左、右兩側(cè)分揀，占地空間?。?
d）分揀時所需商品間隙小，分揀能力高達18000個/時；
e) 機身長，最長達110米，出口多。
圖2.6 滑塊式分揀系統(tǒng)
2）交叉帶式（Carbel Sorting）
由主驅(qū)動帶式輸送機和載有小型帶式輸送機的臺車(簡稱“小車”)聯(lián)接在一起，當“小車”移動到所規(guī)定的分揀位置時，轉(zhuǎn)動皮帶，完成把商品分揀送出的任務(wù)。因為主驅(qū)動帶式輸送機與“小車”上的帶式輸送機呈交叉狀，故稱交叉帶式分揀機。
主要優(yōu)點/性能參數(shù)
a）適宜于分揀各類小件商品，如食品、化妝品、衣物等。
b）分揀出口多，可左右兩側(cè)分揀。
c）分揀能力，一般達6000~7700個/時。
根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場的具體情況可分水平循環(huán)式或直行循環(huán)式。
3）斜導(dǎo)輪式（Line shaft Diverter）
當轉(zhuǎn)動著的斜導(dǎo)輪，在平行排列的主窄幅皮帶間隙中浮上、下降時，達到商品的分揀目的。
主要優(yōu)點/性能參數(shù)
a)對商品沖擊力小，分揀輕柔；
b）分揀快速準確；
c）適應(yīng)各類商品，只要是硬紙箱、塑料箱等平底面商品；
d）分揀出口數(shù)量多。
4）軌道臺車式分揀機（Pallet sorting system）
被分揀的物品放置在沿軌道運行的小車托盤上，當?shù)竭_分揀口時，臺車托盤傾斜30度，物品被分揀到指定的目的地。
主要優(yōu)點/性能參數(shù)
a）可三維立體布局，適應(yīng)作業(yè)工程需要。
b）可靠耐用，易維修保養(yǎng)。
c）適用于大批量產(chǎn)品的分揀，如報紙捆，米袋等。
5）搖臂式（Swing Arm Diverter）
被分揀的物品放置在鋼帶式或鏈板式輸送機上，當?shù)竭_分揀口時，搖臂轉(zhuǎn)動，物品沿搖臂桿斜面滑到指定的目的地
主要優(yōu)點/性能參數(shù)
結(jié)構(gòu)簡單，價格較低。
6）垂直式揀選系統(tǒng)（Vertecal Picking System）
垂直式揀選系統(tǒng)(又稱折板式垂直連續(xù)升降輸送系統(tǒng))是不同樓層間平面輸送系統(tǒng)的連接裝置。根據(jù)用途和結(jié)構(gòu)的不同，有從某樓層分揀輸送至某樓層；從某樓層分揀輸送至不同的各樓層；從某樓層分揀輸送至某樓層的不同出口方向。
3 小車上的輸送裝置（帶式輸送機）
3.1 帶式輸送機的分類
行走小車的主要構(gòu)件之一就是用于輸送快件的帶式輸送機。
帶式輸送機分類方法有多種，按運輸物料的輸送帶結(jié)構(gòu)可分成兩類，一類是普通型帶式輸送機，這類帶式輸送機在輸送帶運輸物料的過程中，上帶呈槽形，下帶呈平形，輸送帶有托輥托起，輸送帶外表幾何形狀均為平面；另外一類是特種結(jié)構(gòu)的帶式輸送機，各有各的輸送特點。
圖3.1 小車上的輸送機
3.2 帶式輸送機的結(jié)構(gòu)及布置方式
帶式輸送機又稱膠帶運輸機帶式輸送機主要由以下部件組成：頭架、驅(qū)動裝置、傳動滾筒、尾架、托輥、中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、安全保護裝置等。
電動機通過聯(lián)軸器、減速器帶動傳動滾筒轉(zhuǎn)動或其他驅(qū)動機構(gòu)，借助于滾筒或其他驅(qū)動機構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運動。
通用固定式輸送帶輸送機多采用單點驅(qū)動方式，即驅(qū)動裝置集中的安裝在輸送機長度的某一個位置處，一般放在機頭處。單點驅(qū)動方式按傳動滾筒的數(shù)目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅(qū)動。對每個滾筒的驅(qū)動又可分為單電動機驅(qū)動和多電動機驅(qū)動。單筒、單電動機驅(qū)動方式最簡單，在考慮驅(qū)動方式時應(yīng)是首選方式。帶式輸送機常見典型的布置方式如圖3.2所示。
3.3 輸送帶的分類
輸送帶又叫運輸帶，是用于皮帶輸送帶中起承載和運送物料作用的橡膠與纖維、金屬復(fù)合制品，或者是塑料和織物復(fù)合的制品。皮帶輸送機在農(nóng)業(yè)、工礦企業(yè)和交通運輸業(yè)中廣泛用于輸送各種固體塊狀和粉料狀物料或成件物品，輸送帶能連續(xù)化、高效率、大傾角運輸，輸送帶操作安全，輸送帶使用簡便，維修容易，運費低廉，并能縮短運輸距離， 降低工程造價，節(jié)省人力物力。
圖3.2 帶式輸送機典型布置方式
輸送帶是帶式輸送機的承載構(gòu)件，帶上的物料隨輸送帶一起運行，物料根據(jù)需要可以在輸送機的端部和中間部位卸下。為此在設(shè)計中需要選擇一條恰當?shù)妮斔蛶В酝瓿奢斔涂旒娜蝿?wù)。其分類如下
1）普通輸送帶
普通輸送帶，又稱普通棉帆布輸送帶，適用于短距離、載量中等條件下輸送物料，拉力比較低，承重有一定的限制。普通輸送帶廣泛用于建材、化工、煤炭、電力、冶金等部門，適用于常溫下輸送非腐蝕性的無尖刺的塊狀、粒狀、粉末的多種物料，如煤炭、焦炭、砂石、水泥等散物（料）或成件物品，輸送堆積密度為6.5~2.5t/m3的各種塊狀、粒狀、粉狀等松散狀物料，也可用于成體物品輸送。
圖3.3 普通輸送帶
2）尼龍輸送帶
尼龍輸送帶，其中間夾層帆布為尼龍帆布。 尼龍（NN）輸送帶具有帶體薄、強力高、耐沖擊，成槽性好，層間粘合力大，屈撓性優(yōu)異及使用壽命長等特點，適用于中長距離，較高載量，高速條件下輸送物料，廣泛用于礦山、煤場、化工、冶金、建筑、港口等部門。
尼龍輸送帶適用于常溫下輸送非腐蝕性的無尖刺的塊狀、粒狀、粉末的多種物料、如煤炭、焦炭、砂石、水泥等散物（料）或成件物品，輸送堆積密度為6.5~2.5t/m3的各種塊狀、粒狀、粉狀等松散狀物料，也可用于成體物品輸送。
特點：
a）帶體彈性好，耐沖擊，耐磨損。
b）屈撓性好，易于成槽。
c）不發(fā)生霉蝕。
其它輸送帶種類還有：防滑輸送帶、聚酯輸送帶、環(huán)形輸送帶、食品輸送帶、橡膠止水帶、聚酯輸送帶、阻燃輸送帶、波狀擋邊輸送帶等等，各有不同的特點與適用領(lǐng)域。但本次設(shè)計中所設(shè)計的帶式輸送機是一種小型機器，輸送帶的要求沒有那么嚴苛與復(fù)雜，因此從上述兩種輸送袋中進行選擇。
圖3.4 尼龍輸送帶
3.4 輸送帶的選擇
本次設(shè)計中的傳送帶是小型輸送帶，用于小車在運送貨物抵達目的地時的卸載快件。對比上述的2中輸送帶類型，初步?jīng)Q定選用尼龍輸送帶作為帶式輸送機的輸送帶。相比于普通輸送帶，我認為尼龍輸送帶更為符合設(shè)計中的需要，也更適合小型傳送裝置的要求。
尼龍輸送帶和普通棉布芯輸送帶相比具有強力高、彈性好、耐沖擊、自重輕、成槽性好等優(yōu)點。
圖3.5 運輸帶工作示意圖
3.6 帶式輸送機中的托輥和滾筒
自動流水線中皮帶輸送上使用的小型滾筒，一般都是平行托輥，因此本次設(shè)計中也選擇托輥作為帶式輸送機里的滾筒。
托輥是帶式輸送機的重要部件，種類多，數(shù)量大。它占了一臺帶式輸送機總成本的35%，產(chǎn)生了70%以上的阻力，因此托輥的質(zhì)量尤為重要。
托輥的作用是支撐輸送帶和物料重量。托輥運轉(zhuǎn)必須靈活可靠。減少輸送帶同托輥的摩擦力，對占輸送機總成本25%以上的輸送帶的壽命起著關(guān)鍵作用。雖然托輥在帶式輸送機中是一個較小部件，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但制造出高質(zhì)量的托輥并非易事。
判斷托輥好壞的標準有以下幾條：托輥徑向跳動量；托輥靈活度；軸向竄動量。
圖3.6 托輥
托輥的基本類型
托輥按其用途分類為調(diào)心托輥、緩沖托輥、槽形托輥、平行托輥。調(diào)心托輥的作用是糾正帶式輸送機的跑偏，通常輸送機的重載段上安裝回轉(zhuǎn)式槽形調(diào)心托輥，空載段上安裝平行調(diào)心托輥。緩沖托輥是根據(jù)實際情況應(yīng)用于機尾架上的，受料時，可以降低物料對皮帶的沖擊，有利于沿長皮帶的使用壽命。槽形托輥一般由兩個側(cè)托輥和一個平托輥組成，槽角度一般為30度，對于可拆卸式的帶式輸送機，槽形托輥的三個托輥互相鉸接在一起，故稱鉸接托輥。平行托輥一般為一個長輥，它安裝在承受壓力的下端故稱下托輥。
3.7 托輥的選擇
綜上所述，本次設(shè)計中將選擇平行調(diào)心托輥作為輸送機的托輥，用來防止皮帶跑偏，使得快件可以準確地被輸入、送出。托輥的材質(zhì)選擇尼龍的，其優(yōu)點如下：
1）尼龍托輥具有極高的耐磨性能，極低的磨擦系數(shù)，不易磨損皮帶；
2）尼龍托輥具有優(yōu)良的自潤滑性，不用注油，在惡劣條件下使用不易卡死；
3）尼龍托輥具有具有抗靜電，抗陰燃，耐老化，耐化學(xué)（酸、堿和有機溶劑）的腐蝕；
4）能承受反復(fù)沖擊、震動；
5）尼龍托輥使用環(huán)境溫度范圍為：－40℃～80℃；
6）機械性能優(yōu)異，重量輕，安裝方便，不用維修；
7）尼龍托輥嗓音低，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，壽命長（是金屬托輥壽命的3-5倍）
從各方面看來，都十分符合物流分揀系統(tǒng)所需的輸送條件。
圖3.7 尼龍托輥
3.8 帶式輸送機中的電機
3.8.1 電機綜述
電機（英文：Electric machinery，俗稱“馬達”）是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。在電路中用字母M表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機械的動力源。發(fā)電機在電路中用字母G表示。它的主要作用是利用機械能轉(zhuǎn)化為電能，目前最常用的是，利用熱能、水能等推動發(fā)電機轉(zhuǎn)子來發(fā)電。
圖3.8 微型直流電機
3.8.2 電機的分類
1）按工作電源種類劃分：可分為直流電機和交流電機。
a）直流電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分：無刷直流電動機和有刷直流電動機。
b）交流電機可劃分：單相電機和三相電機。
2）按結(jié)構(gòu)和工作原理可劃分：可分為直流電動機、異步電動機、同步電動機。
a）同步電機可劃分：永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。
b）異步電機可劃分：感應(yīng)電動機和交流換向器電動機。
3）按起動與運行方式可劃分：電容起動式單相異步電動機、電容運轉(zhuǎn)式單相異步電動機、電容起動運轉(zhuǎn)式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。
3.8.3 設(shè)計中輸送裝置電機的選擇
經(jīng)查閱相關(guān)資料后，初步選定傳動電機的類型為三相異步電動機。
三相異步電機是感應(yīng)電機的一種，定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場。通電啟動后，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場間存在著相對運動而感生電動勢和電流，即旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子存在相對轉(zhuǎn)速，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來，實現(xiàn)能量變換。
之所以選擇三相異步電動機，是因為其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格便宜，運行方便。雖然三相異步電動機功率因數(shù)滯后，輕載功率因數(shù)低，調(diào)速性能稍差，但在物流分揀輸送環(huán)節(jié)中，并無太大影響，因此選擇三相異步電動機。
圖3.9 Y系列三相異步電動機
4 小車的運動部件
4.1 電動機
在3.8.2中已有關(guān)于電機的介紹，因此這里直接選擇直流無刷電動機作為小車運動部件的驅(qū)動電機。
圖4.1 無刷直流電機
無刷直流電機由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。無刷電機是指無電刷和換向器（或集電環(huán)）的電機，又稱無換向器電機。早在上世紀誕生電機的時候，產(chǎn)生的實用性電機就是無刷形式，即交流鼠籠式異步電動機，這種電動機得到了廣泛的應(yīng)用。但是，異步電動機有許多無法克服的缺陷，以致電機技術(shù)發(fā)展緩慢。本世紀中葉誕生了晶體管，因而采用晶體管換向電路代替電刷與換向器的直流無刷電機就應(yīng)運而生了。這種新型無刷電機稱為電子換向式直流電機，它克服了第一代無刷電機的缺陷。
它有如下特點：
1） 可替代直流電機調(diào)速、變頻器+變頻電機調(diào)速、異步電機+減速機調(diào)速；
2） 具有傳統(tǒng)直流電機的優(yōu)點，同時又取消了碳刷、滑環(huán)結(jié)構(gòu)；
3） 可以低速大功率運行，可以省去減速機直接驅(qū)動大的負載；
4） 體積小、重量輕、出力大；
5） 轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異，中、低速轉(zhuǎn)矩性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流??；
6） 無級調(diào)速，調(diào)速范圍廣，過載能力強；
7） 軟啟軟停、制動特性好，可省去原有的機械制動或電磁制動裝置；
8） 效率高，電機本身沒有勵磁損耗和碳刷損耗，消除了多級減速耗，綜合節(jié)電率可達20%~60%。
9） 可靠性高，穩(wěn)定性好，適應(yīng)性強，維修與保養(yǎng)簡單；
10）耐顛簸震動，噪音低，震動小，運轉(zhuǎn)平滑，壽命長；
4.2 行走小車的傳動帶
在行走小車的設(shè)計中，除了輸送裝置用到了皮帶，還有小車本身的運動裝置也需要用到皮帶，用于連接小車驅(qū)動輪與電機，以及連接滾筒與電機，從而使小車能夠運動，使輸送帶能夠運行。
本次設(shè)計中選擇平帶作為傳動帶。平帶是傳動帶的一種，包括普通平帶、編織帶、復(fù)合平帶、高速帶等。
由于普通平帶過載能力較小，耐熱、油能力較差；編織帶有傳送功率小，易松弛的問題；高速帶的性能遠超出設(shè)計所需，因此，這里選擇復(fù)合平帶作為傳送帶。
圖4.2 平帶
4.3 小車運動導(dǎo)軌與輪子
關(guān)于小車運動中使用的導(dǎo)軌，準備采用類似于火車軌道的鋼軌結(jié)構(gòu)，將鋼軌環(huán)繞一圈形成環(huán)形軌道，完成從上包口到分揀口的鏈接。
本次設(shè)計中，所用鋼軌尺寸將遠小于真實的火車鋼軌，僅參考其模式。另外，因小車所需承載的物件質(zhì)量并不大，最多為40Kg，即使再加上小型的帶式輸送機質(zhì)量，也不需要采用軌枕來分攤壓力，因此設(shè)計中省去了軌枕部分。鋼軌界面如圖4.3所示：
圖4.3 鋼軌截面示意圖
小車的輪子初步定為4輪運動，其設(shè)計思路也借鑒火車的轉(zhuǎn)向架，但設(shè)計較之簡單很多，主要是采用其中的輪對組成，將其中一對輪對輪設(shè)計成主動輪，由無刷直流電機提供動力，傳動帶傳遞動力，而另一對即為從動輪。鋼輪應(yīng)也具有輪緣，用以導(dǎo)向和防止小車脫離軌道。
圖4.4 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)示意圖
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物流分揀系統(tǒng)的行走小車設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計說明書
物流分揀系統(tǒng)的行走小車設(shè)計
學(xué) 院
專 業(yè)
班級學(xué)號
學(xué) 生
指導(dǎo)教師
摘要
本課題中所研究的物流分揀系統(tǒng)是一種十分先進而高效的設(shè)備，它不但提高了物流分揀的效率、速度而且還提高了分揀工作的正確率。設(shè)計本課題的目的在于實現(xiàn)物流分揀的自動化，提高工作效率和準確率，節(jié)省人工的成本并降低作業(yè)成本。
設(shè)計中的行走小車，是物流分揀系統(tǒng)中快件傳送的一個環(huán)節(jié)，用于完成快件從上包機至分揀通道之間的傳輸工作。整個輸送過程是由程序控制的，從而達成了節(jié)省人工以及作業(yè)成本的目標。
關(guān)鍵詞：程序 高效 正確率 自動化 節(jié)省
目 錄
第一章 緒論··············································1
第二章 物流分揀系統(tǒng)·······································1
2.1物流分揀系統(tǒng)綜述······································1
2.2國內(nèi)外分揀系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢··························4
2.3物流分揀系統(tǒng)的組成····································7
2.4物流分揀系統(tǒng)的特點····································9
2.5物流分揀系統(tǒng)的適用條件································10
2.6物流分揀系統(tǒng)的分類····································11
第三章 方案的確定·······································14
3.1小車上的輸送裝置（帶式輸送機）························14
3.1.1帶式輸送機的分類·································14
3.2.2帶式輸送機的結(jié)構(gòu)及布置方式·······················15
3.1.3輸送帶的分類·····································15
3.1.4輸送帶的選擇·····································18
3.1.5帶式輸送機中的托輥和滾筒·························19
3.1.6托輥的選擇·······································20
3.2帶式輸送機中的電機····································21
3.2.1電機綜述·········································21
3.2.2電機的分類······································22
3.2.3設(shè)計中輸送裝置電機的選擇························22
3.3小車的運動部件·······································24
3.3.1電動機···········································24
3.3.2行走小車的傳動帶································24
3.3.3小車運動導(dǎo)軌與輪子······························25
第四章 零件的選型·······································26
4.1帶式輸送機的電機選型··································26
4.2小車運動部件的電機選型································27
第五章 致謝·············································30
參考文獻·················································31
第一章 緒論
自動分揀機是按照預(yù)先設(shè)定的計算機指令對物品進行分揀，并將分揀出的物品送達指定位置的機械。隨著激光掃描、ti9aoma及計算機控制技術(shù)的發(fā)展，自動分揀機在物流中的使用日益普遍。
被檢貨物經(jīng)由各種方式，如人工搬運、機械搬運、自動化搬運等送入分揀系統(tǒng)，經(jīng)合流后匯集到輸送裝置上。物品接受激光掃描儀對其條形碼的掃描，或通過其他自動識別的方式，如光學(xué)蚊子讀取裝置、聲音識別輸入裝置等方式，將分揀信息輸入計算機中央處理器中。計算機通過將所獲得的物品信息與預(yù)先設(shè)定的信息進行比較，將不同的被揀物品送到特定的分揀道口位置上，完成物品的分揀工作。分揀道口可暫時存放未被取走的物品。當分揀道口滿載時，由光電控制，阻止分揀物品再次進入分揀道口。
第二章 物流分揀系統(tǒng)
2.1 物流分揀系統(tǒng)綜述
分揀作業(yè)是物流配送中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它指的是依據(jù)顧客訂貨要求
或配送中心送貨計劃，迅速、準確地將商品從儲位或其他區(qū)域揀出，并按照一定方式進行分類、集中，等待配裝送貨的作業(yè)過程。分揀是配送中心作業(yè)中最繁鎖、工作量最大的環(huán)節(jié)，也是配送中心作業(yè)系統(tǒng)的核心。
如今，商品經(jīng)濟逐步深入，社會需求呈現(xiàn)出向小批量、多品種方向發(fā)展的趨勢，配送商品的種類和數(shù)量急劇增加，這使得分揀作業(yè)在配送中心作業(yè)的比重越來越大，而客戶對配送服務(wù)和質(zhì)量的要求也越來越高。分揀作業(yè)的速度和質(zhì)量直接關(guān)系到整個配送中心的信譽和服務(wù)水平，分揀系統(tǒng)的建設(shè)也成為配送中心非常重視的問題之一。
構(gòu)建分揀系統(tǒng)是一個復(fù)雜的過程。從規(guī)劃設(shè)計到實現(xiàn)，需要考慮很多因素。分揀系統(tǒng)與上游的倉儲系統(tǒng)以及下游的裝運送貨系統(tǒng)都有著緊密的聯(lián)系，所以還要考慮它們之間的銜接，解決好接口的問題。
建立分揀系統(tǒng)首先應(yīng)了解分揀作業(yè)的流程，明確系統(tǒng)需要完成的任務(wù)。就實際運作過程來看，分揀作業(yè)主要由生成揀選信息、行走或搬運、揀貨、分類和集中四個基本環(huán)節(jié)組成。其中: 揀選信息是分揀工作的指令，一般由顧客訂單或送貨單經(jīng)加工處理而成，以揀貨單或電子信號等形式存在; 行走搬運是分揀作業(yè)人員或機器直接接觸并拿取和移動貨物的過程。實現(xiàn)形式主要有三種，一是人員通過步行或搭乘運載工具到達貨物儲位; 二是貨物隨自動化貨架到達人員面前; 三是無人參與的物流分揀系統(tǒng)中完全由機械自動完成; 揀貨是按照揀選信息的指示抓取貨物并確認的過程，是分揀作業(yè)的核心，根據(jù)貨物體積、重量、出貨頻率等的不同分為手工、機械輔助及自動化設(shè)備等實現(xiàn)形式; 分類集中是必要時（如批量揀選
時）為了銜接出貨裝運作業(yè)而進行的再加工，在實際中也有人力分貨、機械輔助和自動分貨機等實現(xiàn)形式。
分揀作業(yè)流程是分揀系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程依據(jù)，合理利用機械、自動化設(shè)備，采用新技術(shù)可以節(jié)約作業(yè)時間、降低分揀錯誤率，也是構(gòu)建分揀系統(tǒng)的目標與關(guān)鍵。
分揀系統(tǒng)的發(fā)展概況
最初的分揀系統(tǒng)是完全基于人力的作業(yè)系統(tǒng)，通過人工搜索、搬運貨物來完成貨物的提取。在這種系統(tǒng)中，書面文件的制作和查找、人工搬運等浪費了巨大的人力物力，作業(yè)效率低下，顯然無法滿足現(xiàn)代化物流配送對速度和準確性的高要求。
圖2.1 物流分揀系統(tǒng)
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開始運用各種各樣的自動化機械設(shè)備，計算機控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。雖然在多數(shù)的分揀系統(tǒng)中，某些作業(yè)環(huán)節(jié)還需要有人工的參與，但作業(yè)強度已越來越小，完全由機械完成分揀作業(yè)的物流分揀系統(tǒng)也應(yīng)運而生。機械化、自動化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點與發(fā)展趨勢。
現(xiàn)代物流配送中，高科技的應(yīng)用為作業(yè)效率和質(zhì)量的提高提供了堅實的技術(shù)保證。現(xiàn)代化的分揀系統(tǒng)逐漸成為物流機械化系統(tǒng)、信息系統(tǒng)以及管理組織系統(tǒng)的有機組合。物流機械化系統(tǒng)主要是各種物流設(shè)備的有效組合和配置，信息系統(tǒng)是分揀信息和控制信息等流動的載體，管理組織系統(tǒng)負責(zé)設(shè)備、人員的調(diào)度，控制系統(tǒng)總體的運作模式。計算機控制技術(shù)、信息技術(shù)以及物流自動化機械成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的重要組成部分。
2.2 國內(nèi)外分揀系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢
縱觀國內(nèi)外分揀系統(tǒng)的應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，國外的物流配送中心傾向于采用自動化程度很高的分揀系統(tǒng)。而在我國，由于物流業(yè)起步晚，分揀系統(tǒng)中人工作業(yè)的比例也較高。
國外物流分揀系統(tǒng)的廣泛使用
以美國、日本及歐洲為代表的發(fā)達國家，在分揀系統(tǒng)的應(yīng)用上呈現(xiàn)出自動化程度越來越高的特點。物流分揀系統(tǒng)已成為發(fā)達國家大中型物流中心、配送中心或流通中心不可缺少的一部分。
圖2.2 物流分揀系統(tǒng)流水線
物流分揀系統(tǒng)（Automated Sorting System）是二戰(zhàn)后在美國、日本以及歐洲的大中型物流中心廣泛采用的一種分揀系統(tǒng)，參照郵局分揀信件自動化的經(jīng)驗配置而成。一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口四部分組成，它們通過計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個完整的分揀系統(tǒng)。其主要特點有三: 能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率極低，分揀作業(yè)基本實現(xiàn)無人化。物流分揀系統(tǒng)中人員的使用僅局限于進貨時的接貨、系統(tǒng)的控制、系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護等，這恰好適應(yīng)了國外企業(yè)對減少人員使用、減輕員工勞動強度、提高人員使用效率的要求，因此受到了他們的廣泛重視。
就國外進行配送業(yè)務(wù)的行業(yè)或企業(yè)來說，自動揀選系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥行業(yè)、化妝品制造等行業(yè)，如日本資生堂、花王、大木等株式會社; 自動分揀機作為物流分揀系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，因其每小時可達6,000-12,000箱的高分揀效率，在日本和歐洲也得到廣泛應(yīng)用: 日本的連鎖商業(yè)（如西友、日生協(xié)、高島屋等）和宅急便（大和、西濃、佐川等）均普遍使用自動分揀機; 在日本唱片中心，CD及錄像帶的新出版品也利用高端的機器人自動分揀機揀貨。
然而，盡管物流分揀系統(tǒng)有非常多的優(yōu)點，但因其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟條件，在發(fā)達國家，物流中心、配送中心或流通中心不用物流分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。其主要原因有兩點:
1）一次性投資巨大，先期投入回收慢。系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜，投資和運營成本相當高，需要可靠的貨源作保證，也許只有大型生產(chǎn)企業(yè)或?qū)I(yè)物流公司才有能力投資，小企業(yè)則無能為力。
2） 系統(tǒng)對商品外包裝要求高。為使大部分商品都能用機械進行自動分揀，需要采取諸如推行標準化包裝、根據(jù)分揀商品統(tǒng)一的包裝特性定制分揀機等二次措施。但要讓所有商品的供應(yīng)商都執(zhí)行國家的包裝標準是很困難的，定制分揀機又會使硬件成本上升，且越是特別的通用性就越差。
因此，除物流揀選系統(tǒng)外，國外配送中心對于計算機輔助揀選系統(tǒng)的利用也相當普遍。在流通領(lǐng)域，特別是連鎖超市、便利店的配送中心都廣泛使用電子標簽、RF等計算機輔助揀選系統(tǒng)。
國內(nèi)研發(fā)適合自己的分揀系統(tǒng)和技術(shù)
與整個物流業(yè)的大環(huán)境相似，我國在分揀系統(tǒng)和技術(shù)方面相對發(fā)達國家還比較落后，人工作業(yè)的情況仍比較普遍，電子標簽、RF技術(shù)等輔助揀選系統(tǒng)的生產(chǎn)和使用還不多，物流揀選系統(tǒng)更是寥寥無幾?？偟膩碚f，我國分揀系統(tǒng)的應(yīng)用呈現(xiàn)出集約化程度低、自動化系統(tǒng)和設(shè)備應(yīng)用范圍不廣泛的特點。
圖2.3 傳統(tǒng)的人工分揀
阻礙自動化揀選系統(tǒng)發(fā)展的因素有很多，有些則是與我國整個物流業(yè)存在的問題相一致的。物流標準化就是我國物流業(yè)長期關(guān)注的一個問題。商品的條碼化、包裝的標準化等是自動化揀選系統(tǒng)得以順利運行的保證，而在我國，由于商品包裝箱（指運輸包裝）上基本沒有印刷條碼，商業(yè)系統(tǒng)至今尚沒有認真研究過運用自動分揀機。另外，由于一個公司或企業(yè)往往無法左右整個行業(yè)的進展，一些大企業(yè)傾向于開發(fā)適合自己業(yè)務(wù)特點的系統(tǒng)，這又進一步造成了實際中接口的障礙。自動化設(shè)備和系統(tǒng)的價格問題也是另一個阻礙因素，小企業(yè)一般無力購進高價設(shè)備。
如今，國際競爭日益加劇，為了發(fā)展我國物流業(yè)，國內(nèi)的許多企業(yè)和政府部門也在做更大的努力，也已取得了一定的成效。例如，隨著科技的日新月異，國內(nèi)的一些物流配送中心也開始結(jié)合自身特點、采用高技術(shù)含量的設(shè)備和系統(tǒng)來提高分揀配送效率。采用電子標簽揀選系統(tǒng)，使用電子標簽設(shè)備，大幅度提高了分揀作業(yè)速度、降低了揀貨出錯率。
隨著對物流業(yè)的重視，國內(nèi)一些物流設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)在分揀設(shè)備的生產(chǎn)制造上也取得了一定的進展。電子標簽揀選系統(tǒng)，除具備電子標簽揀選系統(tǒng)的一般優(yōu)點之外，還具有彈性控制揀貨作業(yè)流程、即時現(xiàn)場監(jiān)控、緊急訂單處理和缺貨通知等強大的功能。
在物流揀選技術(shù)和系統(tǒng)方面，物流分揀技術(shù)在20世紀70年代被引入國內(nèi)，我國的郵政系統(tǒng)最早并已多年使用自動分揀設(shè)備，并在長期的實踐中不斷創(chuàng)新、不斷進步。例如，郵電部相關(guān)部門相繼開發(fā)和研制出具國際水平的CORE-NT物流分揀系統(tǒng)，性價比很高的扁平郵件高速物流分揀系統(tǒng); 上海郵政通用技術(shù)設(shè)備公司研制成功了速遞郵件網(wǎng)絡(luò)化物流分揀系統(tǒng)等。
雖然在郵政系統(tǒng)外的其它行業(yè)，國內(nèi)對物流分揀系統(tǒng)的使用還非常少，但有關(guān)部門和企業(yè)正在為此做出不懈的努力?？梢钥隙ǎS著物流大環(huán)境的逐步改善，物流分揀系統(tǒng)在我國流通領(lǐng)域一定會大有用武之地。
2.3物流分揀系統(tǒng)的組成
物流分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。 控制裝置的作用是識別、接收和處理分揀信號，根據(jù)分揀信號的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達地點或按貨主的類別對商品進行自動分類。這些分揀需求可以通過不同方式，如可通過條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測、語音識別、高度檢測及形狀識別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去，根據(jù)對這些分揀信號判斷，來決定某一種商品該進入哪一個分揀道口。
圖2.4 配送中心出口示意圖
分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指示，當具有相同分揀信號的商品經(jīng)過該裝置時，該裝置動作，使改變在輸送裝置上的運行方向進入其它輸送機或進入分揀道口。分類裝置的種類很多，一般有推出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種，不同的裝置對分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。
輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機，其主要作用是使待分揀商品貫通過控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側(cè)，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機（或主傳送帶）以便進行后續(xù)作業(yè)。
分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機（或主傳送帶）進入集貨區(qū)域的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成滑道，使商品從主輸送裝置滑向集貨站臺，在那里由工作人員將該道口的所有商品集中后或是入庫儲存，或是組配裝車并進行配送作業(yè)。
以上四部分裝置通過計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個完整的物流分揀系統(tǒng)。
圖2.5 分揀流水線
2.4物流分揀系統(tǒng)的特點
物流分揀系統(tǒng)主要有以下特點：
能連續(xù)、大批量地分揀貨物 由于采用大生產(chǎn)中使用的流水線自動作業(yè)方式，物流分揀系統(tǒng)不受氣候、時間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運行，同時由于物流分揀系統(tǒng)單位時間分揀件數(shù)多，因此物流分揀系統(tǒng)的分揀能力是人工分揀系統(tǒng)可以連續(xù)運行100個小時以上，每小時可分揀7000件包裝商品，如用人工則每小時只能分揀150件左右，同時分揀人員也不能在這種勞動強度下連續(xù)工作8小時。
分揀誤差率極低 物流分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機制，如果采用人工鍵盤或語音識別方式輸入，則誤差率在3%以上，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼的印刷本身有差錯，否則不會出錯。因此，目前物流分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來識別貨物。
分揀作業(yè)基本實現(xiàn)無人化 國外建立物流分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工員的勞動強度，提高人員的使用效率，因此物流分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無人化。分揀作業(yè)本身并不需要使用人員，人員的使用僅局限于以下工作：
（1） 送貨車輛抵達物流分揀線的進貨端時，由人工接貨。
（2） 由人工控制分揀系統(tǒng)的運行。
（3） 分揀線末端由人工將分揀出來的貨物進行集載、裝車。
（4） 物流分揀系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護。
如美國一公司配送中心面積為10萬平方米左右，每天可分揀近40萬件商品，僅使用400名左右員工，這其中部分人員都在從事上述（1）、（3）、（4）項工作，物流分揀線作到了無人化作業(yè)。
2.5物流分揀系統(tǒng)的適用條件
投資大
物流分揀系統(tǒng)本身需要建設(shè)短則40~50米，長則150~200米的機械傳輸線，還有配套的機電一體化控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大，動輒2萬平方米以上，而且一般物流分揀系統(tǒng)都建在自動主體倉庫中，這樣就要建3~4層樓高的立體倉庫，庫內(nèi)需要配備各種自動化的搬運設(shè)施，這絲毫不亞于建立一個現(xiàn)代化工廠所需要的硬件投資。這種巨額的先期投入要花10~20年才能收回，如果沒有可靠的貨源作保證，則有可能系統(tǒng)大都由大型生產(chǎn)企業(yè)或大型專業(yè)物流公司投資，小企業(yè)無力進行此項投資。
要求高
物流分揀機只適于分揀底部平坦且具有剛性的包裝規(guī)則的商品。袋裝商品、包裝底部柔軟且凹凸不平、包裝容易變形、易破損、超長、超薄、超重、超高、不能傾覆的商品不能使用普通的自動分揀機進行分揀，因此為了使大部分商品都能用機械進行自動分揀，可以采取二條措施：一是推行標準化包裝，使大部分商品的包裝符合國家標準；二是根據(jù)所分揀的大部分商品的統(tǒng)一的包裝特性定制特定的分揀機。
2.6物流分揀系統(tǒng)的分類
1）堆塊式（Pusher sorting system）
堆塊式分揀機由鏈板式輸送機和具有獨特形狀的滑塊在鏈板間左右滑動進行商品分揀的推塊等組成。推塊式分揀系統(tǒng)是由推塊式分揀機，供件機，分流機，信息采集系統(tǒng)，控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等組成。
a）可適應(yīng)不同大小、重量、形狀的各種不同商品；
b）分揀時輕柔、準確；
c）可向左、右兩側(cè)分揀，占地空間小；
d）分揀時所需商品間隙小，分揀能力高達18000個/時；
e) 機身長，最長達110米，出口多。
圖2.6 滑塊式分揀系統(tǒng)
2）交叉帶式（Carbel Sorting）
由主驅(qū)動帶式輸送機和載有小型帶式輸送機的臺車(簡稱“小車”)聯(lián)接在一起，當“小車”移動到所規(guī)定的分揀位置時，轉(zhuǎn)動皮帶，完成把商品分揀送出的任務(wù)。因為主驅(qū)動帶式輸送機與“小車”上的帶式輸送機呈交叉狀，故稱交叉帶式分揀機。
主要優(yōu)點/性能參數(shù)
a）適宜于分揀各類小件商品，如食品、化妝品、衣物等。
b）分揀出口多，可左右兩側(cè)分揀。
c）分揀能力，一般達6000~7700個/時。
根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場的具體情況可分水平循環(huán)式或直行循環(huán)式。
3）斜導(dǎo)輪式（Line shaft Diverter）
當轉(zhuǎn)動著的斜導(dǎo)輪，在平行排列的主窄幅皮帶間隙中浮上、下降時，達到商品的分揀目的。
主要優(yōu)點/性能參數(shù)
a)對商品沖擊力小，分揀輕柔；
b）分揀快速準確；
c）適應(yīng)各類商品，只要是硬紙箱、塑料箱等平底面商品；
d）分揀出口數(shù)量多。
4）軌道臺車式分揀機（Pallet sorting system）
被分揀的物品放置在沿軌道運行的小車托盤上，當?shù)竭_分揀口時，臺車托盤傾斜30度，物品被分揀到指定的目的地。
主要優(yōu)點/性能參數(shù)
a）可三維立體布局，適應(yīng)作業(yè)工程需要。
b）可靠耐用，易維修保養(yǎng)。
c）適用于大批量產(chǎn)品的分揀，如報紙捆，米袋等。
5）搖臂式（Swing Arm Diverter）
被分揀的物品放置在鋼帶式或鏈板式輸送機上，當?shù)竭_分揀口時，搖臂轉(zhuǎn)動，物品沿搖臂桿斜面滑到指定的目的地
主要優(yōu)點/性能參數(shù)
結(jié)構(gòu)簡單，價格較低。
6）垂直式揀選系統(tǒng)（Vertecal Picking System）
垂直式揀選系統(tǒng)(又稱折板式垂直連續(xù)升降輸送系統(tǒng))是不同樓層間平面輸送系統(tǒng)的連接裝置。根據(jù)用途和結(jié)構(gòu)的不同，有從某樓層分揀輸送至某樓層；從某樓層分揀輸送至不同的各樓層；從某樓層分揀輸送至某樓層的不同出口方向。
第三章 方案的確定
3.1 小車上的輸送裝置（帶式輸送機）
3.1.1帶式輸送機的分類
行走小車的主要構(gòu)件之一就是用于輸送快件的帶式輸送機。
帶式輸送機分類方法有多種，按運輸物料的輸送帶結(jié)構(gòu)可分成兩類，一類是普通型帶式輸送機，這類帶式輸送機在輸送帶運輸物料的過程中，上帶呈槽形，下帶呈平形，輸送帶有托輥托起，輸送帶外表幾何形狀均為平面；另外一類是特種結(jié)構(gòu)的帶式輸送機，各有各的輸送特點。
圖3.1 小車上的輸送機
3.1.2 帶式輸送機的結(jié)構(gòu)及布置方式
帶式輸送機又稱膠帶運輸機帶式輸送機主要由以下部件組成：頭架、驅(qū)動裝置、傳動滾筒、尾架、托輥、中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、安全保護裝置等。
電動機通過聯(lián)軸器、減速器帶動傳動滾筒轉(zhuǎn)動或其他驅(qū)動機構(gòu)，借助于滾筒或其他驅(qū)動機構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運動。
通用固定式輸送帶輸送機多采用單點驅(qū)動方式，即驅(qū)動裝置集中的安裝在輸送機長度的某一個位置處，一般放在機頭處。單點驅(qū)動方式按傳動滾筒的數(shù)目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅(qū)動。對每個滾筒的驅(qū)動又可分為單電動機驅(qū)動和多電動機驅(qū)動。單筒、單電動機驅(qū)動方式最簡單，在考慮驅(qū)動方式時應(yīng)是首選方式。帶式輸送機常見典型的布置方式如圖3.2所示。
3.1.3 輸送帶的分類
輸送帶又叫運輸帶，是用于皮帶輸送帶中起承載和運送物料作用的橡膠與纖維、金屬復(fù)合制品，或者是塑料和織物復(fù)合的制品。皮帶輸送機在農(nóng)業(yè)、工礦企業(yè)和交通運輸業(yè)中廣泛用于輸送各種固體塊狀和粉料狀物料或成件物品，輸送帶能連續(xù)化、高效率、大傾角運輸，輸送帶操作安全，輸送帶使用簡便，維修容易，運費低廉，并能縮短運輸距離， 降低工程造價，節(jié)省人力物力。
圖3.2 帶式輸送機典型布置方式
輸送帶是帶式輸送機的承載構(gòu)件，帶上的物料隨輸送帶一起運行，物料根據(jù)需要可以在輸送機的端部和中間部位卸下。為此在設(shè)計中需要選擇一條恰當?shù)妮斔蛶В酝瓿奢斔涂旒娜蝿?wù)。其分類如下
1）普通輸送帶
普通輸送帶，又稱普通棉帆布輸送帶，適用于短距離、載量中等條件下輸送物料，拉力比較低，承重有一定的限制。普通輸送帶廣泛用于建材、化工、煤炭、電力、冶金等部門，適用于常溫下輸送非腐蝕性的無尖刺的塊狀、粒狀、粉末的多種物料，如煤炭、焦炭、砂石、水泥等散物（料）或成件物品，輸送堆積密度為6.5~2.5t/m3的各種塊狀、粒狀、粉狀等松散狀物料，也可用于成體物品輸送。
圖3.3 普通輸送帶
2）尼龍輸送帶
尼龍輸送帶，其中間夾層帆布為尼龍帆布。 尼龍（NN）輸送帶具有帶體薄、強力高、耐沖擊，成槽性好，層間粘合力大，屈撓性優(yōu)異及使用壽命長等特點，適用于中長距離，較高載量，高速條件下輸送物料，廣泛用于礦山、煤場、化工、冶金、建筑、港口等部門。
尼龍輸送帶適用于常溫下輸送非腐蝕性的無尖刺的塊狀、粒狀、粉末的多種物料、如煤炭、焦炭、砂石、水泥等散物（料）或成件物品，輸送堆積密度為6.5~2.5t/m3的各種塊狀、粒狀、粉狀等松散狀物料，也可用于成體物品輸送。
特點：
a）帶體彈性好，耐沖擊，耐磨損。
b）屈撓性好，易于成槽。
c）不發(fā)生霉蝕。
其它輸送帶種類還有：防滑輸送帶、聚酯輸送帶、環(huán)形輸送帶、食品輸送帶、橡膠止水帶、聚酯輸送帶、阻燃輸送帶、波狀擋邊輸送帶等等，各有不同的特點與適用領(lǐng)域。但本次設(shè)計中所設(shè)計的帶式輸送機是一種小型機器，輸送帶的要求沒有那么嚴苛與復(fù)雜，因此從上述兩種輸送袋中進行選擇。
圖3.4 尼龍輸送帶
3.1.4 輸送帶的選擇
本次設(shè)計中的傳送帶是小型輸送帶，用于小車在運送貨物抵達目的地時的卸載快件。對比上述的2中輸送帶類型，初步?jīng)Q定選用尼龍輸送帶作為帶式輸送機的輸送帶。相比于普通輸送帶，我認為尼龍輸送帶更為符合設(shè)計中的需要，也更適合小型傳送裝置的要求。
尼龍輸送帶和普通棉布芯輸送帶相比具有強力高、彈性好、耐沖擊、自重輕、成槽性好等優(yōu)點。
圖3.5 運輸帶工作示意圖
3.1.5 帶式輸送機中的托輥和滾筒
自動流水線中皮帶輸送上使用的小型滾筒，一般都是平行托輥，因此本次設(shè)計中也選擇托輥作為帶式輸送機里的滾筒。
托輥是帶式輸送機的重要部件，種類多，數(shù)量大。它占了一臺帶式輸送機總成本的35%，產(chǎn)生了70%以上的阻力，因此托輥的質(zhì)量尤為重要。
托輥的作用是支撐輸送帶和物料重量。托輥運轉(zhuǎn)必須靈活可靠。減少輸送帶同托輥的摩擦力，對占輸送機總成本25%以上的輸送帶的壽命起著關(guān)鍵作用。雖然托輥在帶式輸送機中是一個較小部件，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但制造出高質(zhì)量的托輥并非易事。
判斷托輥好壞的標準有以下幾條：托輥徑向跳動量；托輥靈活度；軸向竄動量。
圖3.6 托輥
托輥的基本類型
托輥按其用途分類為調(diào)心托輥、緩沖托輥、槽形托輥、平行托輥。調(diào)心托輥的作用是糾正帶式輸送機的跑偏，通常輸送機的重載段上安裝回轉(zhuǎn)式槽形調(diào)心托輥，空載段上安裝平行調(diào)心托輥。緩沖托輥是根據(jù)實際情況應(yīng)用于機尾架上的，受料時，可以降低物料對皮帶的沖擊，有利于沿長皮帶的使用壽命。槽形托輥一般由兩個側(cè)托輥和一個平托輥組成，槽角度一般為30度，對于可拆卸式的帶式輸送機，槽形托輥的三個托輥互相鉸接在一起，故稱鉸接托輥。平行托輥一般為一個長輥，它安裝在承受壓力的下端故稱下托輥。
3.1.6 托輥的選擇
綜上所述，本次設(shè)計中將選擇平行調(diào)心托輥作為輸送機的托輥，用來防止皮帶跑偏，使得快件可以準確地被輸入、送出。托輥的材質(zhì)選擇尼龍的，其優(yōu)點如下：
1）尼龍托輥具有極高的耐磨性能，極低的磨擦系數(shù)，不易磨損皮帶；
2）尼龍托輥具有優(yōu)良的自潤滑性，不用注油，在惡劣條件下使用不易卡死；
3）尼龍托輥具有具有抗靜電，抗陰燃，耐老化，耐化學(xué)（酸、堿和有機溶劑）的腐蝕；
4）能承受反復(fù)沖擊、震動；
5）尼龍托輥使用環(huán)境溫度范圍為：－40℃～80℃；
6）機械性能優(yōu)異，重量輕，安裝方便，不用維修；
7）尼龍托輥嗓音低，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，壽命長（是金屬托輥壽命的3-5倍）
從各方面看來，都十分符合物流分揀系統(tǒng)所需的輸送條件。
圖3.7 尼龍托輥
3.2 帶式輸送機中的電機
3.2.1 電機綜述
電機（英文：Electric machinery，俗稱“馬達”）是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。在電路中用字母M表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機械的動力源。發(fā)電機在電路中用字母G表示。它的主要作用是利用機械能轉(zhuǎn)化為電能，目前最常用的是，利用熱能、水能等推動發(fā)電機轉(zhuǎn)子來發(fā)電。
圖3.8 微型直流電機
3.2.2 電機的分類
1）按工作電源種類劃分：可分為直流電機和交流電機。
a）直流電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分：無刷直流電動機和有刷直流電動機。
b）交流電機可劃分：單相電機和三相電機。
2）按結(jié)構(gòu)和工作原理可劃分：可分為直流電動機、異步電動機、同步電動機。
a）同步電機可劃分：永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。
b）異步電機可劃分：感應(yīng)電動機和交流換向器電動機。
3）按起動與運行方式可劃分：電容起動式單相異步電動機、電容運轉(zhuǎn)式單相異步電動機、電容起動運轉(zhuǎn)式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。
3.2.3 設(shè)計中輸送裝置電機的選擇
經(jīng)查閱相關(guān)資料后，初步選定傳動電機的類型為無刷直流電動機。
無刷直流電機由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。無刷電機是指無電刷和換向器（或集電環(huán)）的電機，又稱無換向器電機。早在上世紀誕生電機的時候，產(chǎn)生的實用性電機就是無刷形式，即交流鼠籠式異步電動機，這種電動機得到了廣泛的應(yīng)用。但是，異步電動機有許多無法克服的缺陷，以致電機技術(shù)發(fā)展緩慢。本世紀中葉誕生了晶體管，因而采用晶體管換向電路代替電刷與換向器的直流無刷電機就應(yīng)運而生了。這種新型無刷電機稱為電子換向式直流電機，它克服了第一代無刷電機的缺陷。
它有如下特點：
1） 可替代直流電機調(diào)速、變頻器+變頻電機調(diào)速、異步電機+減速機調(diào)速；
2） 具有傳統(tǒng)直流電機的優(yōu)點，同時又取消了碳刷、滑環(huán)結(jié)構(gòu)；
3） 可以低速大功率運行，可以省去減速機直接驅(qū)動大的負載；
4） 體積小、重量輕、出力大；
5） 轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異，中、低速轉(zhuǎn)矩性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小；
6） 無級調(diào)速，調(diào)速范圍廣，過載能力強；
7） 軟啟軟停、制動特性好，可省去原有的機械制動或電磁制動裝置；
8） 效率高，電機本身沒有勵磁損耗和碳刷損耗，消除了多級減速耗，綜合節(jié)電率可達20%~60%。
9） 可靠性高，穩(wěn)定性好，適應(yīng)性強，維修與保養(yǎng)簡單；
10）耐顛簸震動，噪音低，震動小，運轉(zhuǎn)平滑，壽命長；
圖3.9 無刷直流電機
3.3 小車的運動部件
3.3.1 電動機
在3.8.2中已有關(guān)于電機的介紹，因此這里直接選擇直流無刷電動機作為小車運動部件的驅(qū)動電機。
3.3.2 行走小車的傳動帶
在行走小車的設(shè)計中，除了輸送裝置用到了皮帶，還有小車本身的運動裝置也需要用到皮帶，用于連接小車驅(qū)動輪與電機，以及連接滾筒與電機，從而使小車能夠運動，使輸送帶能夠運行。
本次設(shè)計中選擇平帶作為傳動帶。平帶是傳動帶的一種，包括普通平帶、編織帶、復(fù)合平帶、高速帶等。
由于普通平帶過載能力較小，耐熱、油能力較差；編織帶有傳送功率小，易松弛的問題；高速帶的性能遠超出設(shè)計所需，因此，這里選擇復(fù)合平帶作為傳送帶。
圖4.2 平帶
3.3.3 小車運動導(dǎo)軌與輪子
關(guān)于小車運動中使用的導(dǎo)軌，準備采用類似于火車軌道的鋼軌結(jié)構(gòu)，將鋼軌環(huán)繞一圈形成環(huán)形軌道，完成從上包口到分揀口的鏈接。
本次設(shè)計中，所用鋼軌尺寸將遠小于真實的火車鋼軌，僅參考其模式。另外，因小車所需承載的物件質(zhì)量并不大，最多為40Kg，即使再加上小型的帶式輸送機質(zhì)量，也不需要采用軌枕來分攤壓力，因此設(shè)計中省去了軌枕部分。鋼軌界面如圖4.3所示：
圖4.3 鋼軌截面示意圖
小車的輪子初步定為4輪運動，其設(shè)計思路也借鑒火車的轉(zhuǎn)向架，但設(shè)計較之簡單很多，主要是采用其中的輪對組成，將其中一對輪對輪設(shè)計成主動輪，由無刷直流電機提供動力，傳動帶傳遞動力，而另一對即為從動輪。鋼輪應(yīng)也具有輪緣，用以導(dǎo)向和防止小車脫離軌道。
圖4.4 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)示意圖
第四章 零部件的選型
4.1帶式輸送機的電機選型
電動機輸出的轉(zhuǎn)矩主要是客服負載慣量，只要加速到同步轉(zhuǎn)速后，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩只用來客服摩擦轉(zhuǎn)矩。因此負載轉(zhuǎn)矩最大時應(yīng)是啟動的瞬間。
設(shè)電動機啟動的時刻t=0，電機的角速度ω=0，從零加速到同步轉(zhuǎn)速時是勻加速運動，加速時間是0.2s，穩(wěn)定速度是2π/s，則啟動時的等效轉(zhuǎn)矩為：
M=J·=5.23×10-5·n·J
式中J——負載的轉(zhuǎn)動慣量（g·cm）
n——電動機的同步轉(zhuǎn)速（r/min）
設(shè)物體質(zhì)量m=40kg，輥輪轉(zhuǎn)速n=40r/min,輥輪半徑r=2.5cm
J物=m物r2=40×2.52=250000g/cm2
物重 W=40kg×9.8N/kg=392N
摩擦力 F`=μW=0.045×392=17.64N
物體作用在2個輥筒上，所以實際摩擦力
F=F`=×17.64N=8.82N
m輥≈500g
J輥=mr2=500××2.52=1562.5g·cm2
電動機應(yīng)提供的轉(zhuǎn)矩為
M=5.25×10-5·n·（J物+ J輥）+F·r
=5.25×10-5×40×（250000+1562.5）+8.82×2.5=550N·cm
20×0.1
1000×0.83
假設(shè)工作阻力為20N
則輥筒所需功率PW== =2.4W
需要電動機的功率Pd===2.8W
4.2小車運動部件的電機選型
P=Fvk/η 1）
式中P——電機功率（W）
F——牽引力（N）
k——常數(shù)（一般為1.2-2倍）
η——傳動效率（一般為0.8）
v——速度（m/s）
在勻速運動時，牽引力F等于小車在軌道上運動時的摩擦力，F(xiàn)=μG，μ是摩擦系數(shù)，與輪子和導(dǎo)軌的狀態(tài)有關(guān)。
啟動過程中，小車從靜止加速到最高速，還需要另一個加速的力，F(xiàn)=ma，m是小車和負載的總質(zhì)量，a是加速度，要求加速時間越短，a越大，F(xiàn)也越大。
所以牽引力還要加上這一部分。可以把上面考慮摩擦力計算出的功率乘以一個系數(shù)k（可取1.2-2倍）作為總功率。k越大，加速能力越強。
牽引力F=μG 2）
式中G——重力（N）
重力G=mg
式中m——為小車與負載的總重量（kg）
設(shè)小車與負載中100kg，g=9.8N/kg
G=mg=100kg×9.8N/kg=980N 3）
查表得有滾珠軸承的料車-鋼軌之間的摩擦系數(shù)μ=0.09
將3）帶入2）得
F=μG=980×0.09=88.2N 4）
將4）帶入1）得
P=Fvk/η=88.2×0.6×2/0.8=132.3W
致謝
設(shè)計工作基本結(jié)束。在設(shè)計過程中，我的到了許多老師的悉心指導(dǎo)。在方案的確定、和可行性討論中，為我提供了不少參考意見，幫我分析思路，開拓視野。對于設(shè)計中的一些細節(jié)問題，我的到了很多同學(xué)的熱心幫助，本設(shè)計能順利完成和周圍同學(xué)的幫助是分不開的。
在這里，謹向曾經(jīng)幫助過我的老師和同學(xué)們致以深深的謝意。也感謝教過我的學(xué)校老師們，每一位老師的悉心教導(dǎo)都是我完成這篇論文的基礎(chǔ)。最后，感謝各位答辯的老師們。
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