摘要：现代化的仓储系统，仓储数字化，存取自动化，操作简便化，安装快捷，是目前各企业仓储的主要诉求。各种智能仓储，立体仓库，自动化仓库也应运而生。利用现有成熟的计算机网络和射频识别技术对仓库产品的入库、存放、调拨、出库、盘点、检索、发货等环节进行管理。将货物以托盘或包装箱为基本数字化管理单位，即托盘或包装箱上嵌入（粘贴）一个电子标签，实现大批量货物的精确数字化管理已经越来越被人所熟知。进而从事立体仓储系统开发和生产的企业也越来越多，本文从机械设计的角度出发，针对自动上下料系统的驱动机构以及相应的驱动动力系统进行计算选型，希望对广大的从业者有所帮助。
关键词：立体仓储、数字化库房、自动上下料、智能仓库、动力系统。
说明：本文主要介绍的是自动上下料机构的动力选型，对机构设计不做讨论，通过相关的机械设计，上下料小车分为3个直线传动系统。第一部分为平移机构，是整个设备的底座，采用直线导轨承重导向，齿轮齿套驱动，行程是覆盖整个仓储的长度方向。第二部分是垂直升降机构，采用梯形丝杠传动，行程覆盖整个行程的高度方向。第三部分为推出机构，主要功能是将物料放入库位或者将库中的塑料取出。这里要说明一下，库位采用一次入另一次出的结构。库中间会有物料留存。
一、各轴的参数简化如下：
1、推出机构：
物料总重：600kg,物料和库位的摩擦系数0.2.
行程：400mm
速度：200mm/s
机构采用链轮链条驱动机构。
2、垂直提升机构：
梯形丝杠：直径40，导程10.长度5米，行程4m,
提升负载重量：150kg；
速度：4m/min
3、底座平移机构：
驱动方式：齿轮齿条
负载重量：300kg
行程：25m
速度：25米/min
二、各轴的计算选型
（一）、推出机构：
1、链轮节圆直径：D=100mm   （根据机械设计得到的参数）
2、加速度：由于速度：V=0.2m/s   加速时间取0.2s
a=0.2/0.2=1m/s^2
3、链轮所需推力
F=μMg+Ma=0.2*600*10+600*1=1800N   （g=10m/s^2）
4、链轮所需扭矩
T=F*D/2000=1800*100/2000=90Nm
5、链轮转速n=60*V/π/D=60*200/3.14/100=39rpm
6、转动惯量：J=MD^2/4=600*10*10/4=15000Kg.cm^2
初步选定3000转电机 　　减速比3000/39=76
留取速度余量选取减速比i=50
电机所需扭矩 90/50/0.85=2.12Nm
伺服电机可以控制10倍自身转子惯量
电机转子惯量需求 J1=15000/50/50/10=0.6Kg.cm^2
7、推荐选型：
选择伺服ECMA-C11010RS   额定转速3000rpm  额定扭矩3.18Nm  转子惯量2.65Kg.cm^2
卓蓝减速机：AF115-50-K3-22
（二）、垂直提升机构
负载M=150Kg   行程S=4000mm  丝杆长度L=5000mm  丝杆型号Tr4010  T形丝杆
1、速度V=4m/min=67mm/s=0.067m/s
系统摩擦取μ=0.1 　　加速时间取0.1s
2、加速度a=0.067/0.1=0.67m.s^2
3、丝杆垂直提升力F=Mg+Mgμ+Ma=150*10+150*10*0.1+150*0.67=1751N
4、丝杆所需扭矩T=F*P/(2π*0.35)=1751*10/(2*3.14*0.35)=8000Nmm=8Nm
梯形丝杠的传动效率：0.35
5、丝杆转速：n=4000/10=400rpm
6、核算丝杠的转速：
丝杆在两端固定情况下
Nc=2.71*10^8*Mf*dr/Lt^2　　
丝杠根径：dr=35单位：mm
安装系数：Mf  Mf=1 （固定+固定）   Mf=0.689 （固定+支撑）   Mf=0.157 （固定+自由）
轴承间距：Lt  单位：mm
丝杆临界转速Nc=2.71*10^8*1*35/4500^2=468rpm
使用转速468*0.8=374rpm  
由于丝杆型号和长度决定  建议丝杆转速不超过374rpm，建议降低垂直升降速度为3.74m/min。
7、系统惯量
 
图一
根据图一，系统的惯量为:J=102(kg.cm^2)
预设减速机的减速比为：i=5，则等下惯量：J1=102/5^2=4.08Nm.
需要电机的扭矩为：T电机=8/5=1.6Nm
推荐伺服电机：ECMA-C10807-SS  额定转速 3000rpm  额定扭矩 2.39Nm  电机转子惯量：1.13(kg.cm^2)
卓蓝减速机：AF090-5-K3-19
龙创联轴器：LC-C-055R-22B-25B
推荐丝杠支撑座：FK30 
（三）、底座平移机构
1、速度V=25m/min=417mm/s
系统摩擦取μ=0.1
假设加速时间0.2　　
2、加速度a=0.471/0.2=2.36ms^2
3、水平推力F=Mgμ+Ma=1007N
4、试选择斜齿轮
模式m=3  齿数z=20   节圆直径d=63.66
YYC齿轮型号：CHMH 030 20 1
5、齿轮扭矩T=1007*63.66/2000=32Nm
啮合扭矩381Nm
校核齿轮系数 381/32=11.9   一般选择系数大于5 可以保证安全使用  所选齿轮齿条满足要求
6、齿轮转速n1=25000/63.66/3.14=125rpm
7、惯量J=Md^2/4=3040 Kgcm^2
8、计算减速比，试选3000转电机
减速比3000/125=24
留取速度余量选择减速比i=20
电机可以控制10倍转子惯量
电机所需惯量3040/20/20/10=0.76Kgcm^2
电机所需扭矩32/20/0.85=1.88Nm
选择电机ECMA-C10807RS　　　　  
选择减速机：AF090-20-K3-19　　　　 
YYC齿轮：CHMH 030 20 1　　　　　　
YYC齿条：CHTMH0310  
成都海科技术部