20改ZYC自动化立体仓库堆垛机的总体结构及升降机构设计

北 京 邮 电 大 学 世 纪 学 院毕 业 设 计 (论 文 )题 目 自 动 化 立 体 仓 库 堆 垛 机 的总 体 结 构 及 行 走 机 构 的 设 计学 号 12050106学 生 姓 名 李 田专 业 名 称 机 械 工 程 及 自 动 化所 在 系 （ 院 ） 电 子 与 自 动 化指 导 教 师 窦 艳 涛2016 年 3 月 20 日北 京 邮 电 大 学 世 纪 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 诚 信 声 明本 人 声 明 所 呈 交 的 毕 业 设 计 （ 论 文 ） ， 题 目 自 动 化 立 体 库 堆 垛 机 总 体 结构 及 行 走 的 设 计 是 本 人 在 指 导 教 师 的 指 导 下 ， 独 立 进 行 研 究 工 作 所 取 得 的 成果 ， 除 了 文 中 特 别 加 以 标 注 和 致 谢 中 所 罗 列 的 内 容 以 外 ， 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 中不 包 含 其 他 人 已 经 发 表 或 撰 写 过 的 研 究 成 果 ， 也 不 包 含 为 获 得 北 京 邮 电 大 学 或其 他 教 育 机 构 的 学 位 或 证 书 而 使 用 过 的 材 料 。申 请 学 位 论 文 与 资 料 若 有 不 实 之 处 ， 本 人 承 担 一 切 相 关 责 任 。本 人 签 名 ： 日 期 ：毕 业 设 计 （ 论 文 ） 使 用 权 的 说 明本 人 完 全 了 解 北 京 邮 电 大 学 世 纪 学 院 有 关 保 管 、 使 用 论 文 的 规 定 ， 其 中 包 括 ： 学 校 有 权 保 管 、 并 向 有 关 部 门 送 交 学 位 论 文 的 原 件 与 复 印 件 ； 学 校 可 以采 用 影 印 、 缩 印 或 其 它 复 制 手 段 复 制 并 保 存 论 文 ； 学 校 可 允 许 论 文 被 查 阅 或借 阅 ； 学 校 可 以 学 术 交 流 为 目 的 ， 复 制 赠 送 和 交 换 学 位 论 文 ； 学 校 可 以公 布 学 位 论 文 的 全 部 或 部 分 内 容 。本 人 签 名 ： 日 期 ：指 导 教 师 签 名 ： 日 期 ：I题 目 自 动 化 立 体 仓 库 堆 垛 机 的 总 体 结 构 及 行 走 机 构 的 设 计摘 要近 些 年 来 立 体 库 在 快 速 的 发 展 ， 有 着 重 要 的 意 义 ， 本 文 里 简 介 了立 体 库 的 发 展 ， 堆 垛 机 详 细 的 分 类 。 并 且 在 符 合 设 计 要 求 的 情 况 下 ，通 过 分 类 来 设 计 堆 垛 机 的 结 构 。 计 算 来 得 出 行 走 机 构 的 数 据 。本 文 画 作 图 时 应 用 了 Solidworks 软 件 。 完 成 了 行 走 机 构 的 零 件 图 ，组 装 装 配 图 后 ， 完 成 行 走 机 构 的 爆 炸 视 图 ， 直 观 的 了 解 行 走 机 构 各 个 部 分 。对 行 走 机 构 整 体 进 行 了 整 体 渲 染 ， 使 整 个 机 构 更 加 真 实 。关 键 词 自 动 化 立 体 仓 库 堆 垛 机 行 走 机 构IITitle The overall structure of the automatic stereo warehouse stacker and the design of lifting mechanismAbstractIn recent years， auto-stereo storage is developing fastly.It has important meaning. In the treatise， I introduced the development of auto-stereo storage and the classifications of Stacker.By means of classifications designed the structure of Stacker.I computed resistance when Stacker is working.Then I computed power of electromotor.When I drew graphic model， I used a software. It is named Solidworks.I complete the part drawing of the running gear. After assembly drawing, I completion of the walking mechanism of the explosion view.I understanded intuitively of the various parts of the running gear. I rendered the overall running gear. Making the whole organization more real.KeywordsThe automated multi-layered storehouse stacker running gearIII目 录1.前 言 .11.1 立 体 化 自 动 仓 库 的 国 内 外 发 展 现 状 .11.2 研 究 的 主 要 内 容 .21.3 立 体 化 自 动 仓 库 的 设 计 目 的 及 意 义 .22.立 体 库 的 整 体 结 构 设 计 方 案 .42.1 立 体 自 动 化 仓 库 的 分 类 .42.2 堆 垛 机 的 分 类 .62.3 堆 垛 机 的 工 作 原 理 .82.4 堆 垛 机 的 货 叉 机 构 .82.5 堆 垛 机 的 升 降 机 构 .102.5.1 堆 垛 机 的 升 降 机 构 的 分 类 .102.5.2 堆 垛 机 的 升 降 机 构 链 传 动 的 特 点 .102.6 堆 垛 机 整 体 防 护 .112.7 堆 垛 机 整 体 机 构 的 设 计 .123.堆 垛 机 行 走 机 构 的 设 计 .133.1 堆 垛 机 行 走 机 构 的 方 案 设 计 .133.2 堆 垛 机 行 走 机 构 的 计 算 .143.3 SOLIDWORKS 软 件 介 绍 .143.4 三 维 爆 炸 图 及 渲 染 后 的 行 走 机 构 .163.5 渲 染 软 件 介 绍 KEYSHOT .173.6 三 维 零 件 及 装 配 体 展 示 .184.结 论 .20致 谢 .21参 考 文 献 .24北 京 邮 电 大 学 世 纪 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）11.前 言自 动 化 立 体 仓 库 是 自 动 化 立 体 仓 库 是 不 是 直 接 进 行 人 工 处 理 的 情 况 下 能 自动 存 取 出 货 物 的 系 统 ， 广 泛 应 用 于 机 械 、 家 电 、 邮 电 、 医 院 等 行 业 。 自 动 化 立体 库 也 称 为 立 库 、 高 层 货 架 仓 库 、 自 动 存 储 ， 是 一 种 用 高 层 立 体 货 架 （ 托 盘 系统 ） 存 储 物 资 ， 利 用 计 算 机 系 统 进 行 控 制 管 理 ， 利 用 自 动 控 制 堆 垛 机 及 运 输 车金 行 存 取 作 业 的 仓 库 。 自 动 化 立 体 仓 库 能 自 动 、 严 格 、 准 确 、 迅 速 地 对 物 料 进行 搬 运 、 存 储 、 和 拣 取 。 和 普 通 的 仓 库 相 比 ， 自 动 化 立 体 仓 库 的 优 点 主 要 有 三个 方 面 ， 高 层 货 架 存 储 、 自 动 存 取 和 计 算 机 控 制 。 随 着 科 技 的 发 展 ， 这 三 个 方面 优 点 体 现 的 越 来 越 明 显 ， 使 得 经 济 效 益 越 来 越 大 ， 而 经 济 效 益 就 是 一 个 物 流企 业 最 为 重 要 的 东 西 之 一 ， 使 得 立 体 库 的 发 展 尤 为 重 要 。 而 巷 道 堆 垛 机 是 高层 货 架 仓 库 的 主 要 起 重 设 备 ， 它 对 整 个 仓 库 系 统 的 出 入 库 频 率 起 决 定 性 作 用 。它 也 是 整 个 立 体 自 动 化 仓 库 的 核 心 。 根 据 这 次 的 设 计 要 求 ， 我 设 计 了 符 合 要 求的 行 走 机 构 ， 在 性 能 达 到 要 求 的 况 下 ， 实 现 经 济 最 大 化 ， 因 为 每 个 企 业 重 要 的就 是 要 有 经 济 利 润 ， 如 果 失 去 了 这 点 设 计 的 东 西 就 是 去 的 它 的 价 值 。本 文 从 设 计 需 求 出 发 介 绍 了 自 动 化 立 体 库 堆 垛 机 和 行 走 机 构 。 同 时 也 对升 降 机 构 和 货 叉 机 构 有 了 一 定 的 了 解 。 通 过 查 找 堆 垛 机 的 分 类 ， 分 析 堆 垛 机 的分 类 ， 进 行 了 行 走 机 构 的 设 计 。 通 过 查 找 资 料 和 已 学 过 的 知 识 ， 根 据 设 计 需 求算 出 行 走 机 构 所 需 的 电 机 和 减 速 器 。 通 过 学 习 和 使 用 Solidworks 软 件 ， 完 成了 行 走 部 分 的 三 维 装 配 图 。 并 且 通 过 软 件 制 作 了 爆 炸 视 图 ， 以 便 更 加 直 观 的 了解 行 走 机 构 的 内 部 结 构 ， 之 后 对 行 走 机 构 进 行 了 仿 真 渲 染 。1.1 立 体 化 自 动 仓 库 的 国 内 外 发 展 现 状在 1963 年 美 国 在 立 体 仓 库 中 充 公 运 用 到 了 计 算 机 技 术 ， 建 成 了 地 球 上 第 一个 自 动 化 立 体 仓 库 ， 随 后 被 全 世 界 广 泛 应 用 ， 在 20 世 纪 80 年 代 初 期 ， 全 世界 已 经 有 4000 多 座 自 动 化 立 体 仓 库 ， 日 本 欧 洲 美 国 等 国 家 最 多 。 我 国 第 一 个 立体 仓 库 建 于 1974 年 ， 在 1977 年 有 第 一 个 立 体 自 动 化 仓 库 ， 随 着 不 断 发 展 ， 我国 在 自 动 化 立 体 库 上 开 始 应 用 计 算 机 系 统 ， 大 量 提 高 了 工 作 的 效 率 ， 各 种 技 术也 开 始 应 用 。 从 此 我 国 自 动 化 立 体 仓 库 开 始 飞 速 发 展 。 立 体 自 动 化 仓 库 的 发 展可 以 分 为 五 个 阶 段 ， 这 五 个 发 展 阶 段 也 反 映 了 堆 垛 机 的 发 展 过 程 。 人 工 仓 储 阶段 ， 仓 库 中 的 运 输 ， 存 储 ， 管 理 和 控 制 主 要 由 人 工 实 现 ， 优 点 是 可 以 直 观 和北 京 邮 电 大 学 世 纪 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）2实 时 ， 堆 垛 机 也 主 要 靠 人 工 完 成 。 机 械 化 仓 储 阶 段 ， 已 经 运 用 了 大 量 机 械 化 设备 ， 但 还 是 需 要 人 工 的 操 作 ， 大 量 减 轻 了 人 力 的 消 耗 ， 而 且 机 械 化 满 足 了 人 们对 搬 运 高 度 精 度 重 量 等 性 能 的 要 求 。 自 动 化 仓 储 阶 段 ， 堆 垛 机 的 发 展 已 经 相 当完 善 ， 实 现 了 机 械 自 动 一 体 化 ， 堆 垛 机 的 自 动 化 节 省 了 大 量 的 人 力 费 用 。 最 后两 个 阶 段 是 集 成 自 动 化 仓 储 阶 段 好 和 智 能 自 动 化 仓 储 阶 段 ， 这 两 个 阶 段 主 要 是系 统 上 的 发 展 ， 让 堆 垛 机 和 自 动 化 库 成 为 一 个 整 体 ， 更 加 效 率 的 完 成 工 作 。1.2 研 究 的 主 要 内 容小 型 自 动 化 立 体 仓 库 巷 道 堆 垛 机 水 平 走 行 机 构 的 方 案 选 择 ， 以 及 传 动 系 统 的设 计 计 算 。 分 析 小 型 自 动 仓 库 的 工 作 模 式 ， 研 究 堆 垛 机 运 行 方 式 、 整 体 结 构 及工 作 原 理 ， 对 堆 垛 机 的 走 行 机 构 进 行 分 析 ， 根 据 货 物 的 出 入 库 动 作 ， 分 析 堆 垛机 控 制 流 程 ， 设 计 堆 垛 机 完 成 货 物 出 入 库 时 水 平 方 向 的 走 行 动 作 。研 究 走 行 机 构 的 工 作 模 式 ， 分 析 其 装 配 及 结 构 ， 对 走 行 机 构 的 主 要 部 件 进 行动 力 学 计 算 ， 根 据 工 作 参 数 进 行 结 构 设 计 和 校 核 ， 选 择 合 适 的 电 机 、 减 速 器 ，设 计 走 行 轮 、 导 向 轮 、 支 架 等 部 件 ， 并 且 设 计 行 走 机 构 整 体 框 架 ， 使 得 各 项 设计 内 容 符 合 设 计 的 要 求 ， 并 且 实 现 经 济 效 益 。 还 要 了 解 物 流 自 动 化 技 术 ， 了 解自 动 化 立 体 仓 库 的 工 作 模 式 及 工 作 过 程 ， 掌 握 堆 垛 机 的 运 行 方 式 及 结 构 。 完 成走 行 机 构 的 装 配 图 设 计 ， 使 水 平 走 行 机 构 的 强 度 、 刚 度 和 稳 定 性 符 合 工 程 要 求 ，完 成 走 行 机 构 的 结 构 设 计 及 CAD 制 图 。 完 成 走 形 机 构 的 CAD 装 配 图 ， 完 成 毕业 设 计 论 文 。1.3 立 体 化 自 动 仓 库 的 设 计 目 的 及 意 义现 在 立 体 化 自 动 仓 库 越 来 越 普 遍 ， 已 经 成 为 发 展 中 不 可 缺 少 的 一 部 分 ， 能 给企 业 带 来 巨 大 的 利 益 。 而 堆 垛 机 就 是 立 体 自 动 化 仓 库 的 核 心 ， 设 计 一 个 好 的 堆垛 机 可 以 ， 可 以 直 接 提 高 立 体 化 自 动 仓 库 的 运 行 效 率 ， 而 且 设 计 的 堆 垛 机 必 须要 符 合 设 计 的 要 求 。 在 我 所 做 的 堆 垛 机 行 走 机 构 中 ， 就 得 考 虑 设 计 的 参 数 ， 由于 各 项 参 数 性 能 要 求 很 低 ， 所 以 在 性 能 符 合 标 准 的 情 况 下 ， 设 计 时 以 经 济 效 益优 先 ， 从 而 完 成 设 计 的 要 求 ， 并 且 建 造 的 费 用 最 低 ， 使 得 利 益 达 到 最 大 化 。堆 垛 机 主 要 由 金 属 结 构 、 起 升 机 构 、 运 行 机 构 、 带 货 叉 伸 缩 机 构 的 载 货 台 、电 气 控 制 装 置 和 安 全 保 护 装 置 组 成 。 我 主 要 负 责 行 走 机 构 的 设 计 。分 析 小 型 自 动 仓 库 的 工 作 模 式 ， 研 究 堆 垛 机 运 行 方 式 、 整 体 结 构 及 工 作 原 理 ，北 京 邮 电 大 学 世 纪 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）3对 堆 垛 机 的 走 行 机 构 进 行 分 析 ， 根 据 货 物 的 出 入 库 动 作 ， 分 析 堆 垛 机 控 制 流 程 ，设 计 堆 垛 机 完 成 货 物 出 入 库 时 水 平 方 向 的 走 行 动 作 。货 物 尺 寸 LWH： 400300148； 堆 垛 机 的 最 大 起 升 重 量 ： 15kg； 行走 速 度 ： 25m/min； 堆 垛 机 高 ： 2900mm北 京 邮 电 大 学 世 纪 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）42.立 体 库 的 整 体 结 构 设 计 方 案2.1 立 体 自 动 化 仓 库 的 分 类1 并 可 根 据 货 架 高 度 的 不 同 ， 还 可 细 分 为 低 层 立 体 仓 库 （ 15 米 以 上 ） 、 中层 立 体 仓 库 （ 5 15 米 ） 及 高 层 立 体 仓 库 （ 5 米 以 下 ） 。由 于 高 层 仓 库 成 本 太 高 ， 对 机 械 和 设 备 的 需 求 比 较 特 殊 ， 且 安 装 难 度 与 其 他较 大 相 比 ， 因 此 相 对 较 少 ； 底 层 为 旧 库 的 改 造 ， 是 旧 库 技 术 水 平 的 提 高 和 快 速方 法 的 能 力 ； 现 在 中 层 立 体 仓 库 是 比 较 多 的 。2 单 位 货 物 仓 库 的 格 式 ， 作 为 一 种 标 准 格 式 的 一 般 相 对 其 他 更 为 优 秀 的 立 体仓 库 ， 特 别 是 每 一 个 货 架 是 由 同 一 尺 寸 的 商 品 价 格 ， 商 品 的 价 格 在 开 放 式 货 架 。走 廊 和 装 载 的 皮 卡 机 运 行 在 走 廊 和 左 ， 右 两 侧 的货 架 访 问 工 作 。 将 货 物 储 存 在 智 能 网 中 ， 为 每 一 个 单 位 的 货 物 或 货 物 组 合 的 组合 。在 立 体 库 里 两 排 为 一 个 组 货 架 ， 组 间 留 有 过 道 同 行 。 因 此 货 架 与 货 架 的 通道 有 很 多 ， 导 致 立 体 自 动 化 仓 库 空 间 利 用 率 很 低 ， 将 近 达 到 60%。联 合 自 动 化 仓 库 由 于 它 独 有 的 特 点 ， 在 起 重 作 业 得 到 了 巨 大 的 应 用 。 也就 是 说 ， 在 中 、 上 部 通 常 是 沿 轨 道 行 车 ， 即 能 在 一 个 狭 窄 的 巷 道 工 作 ， 低 层 仓库 和 中 间 仓 ， 相 对 较 低 的 高 度 一 般 由 叉 车 或 叉 车 操 作 ， 以 减 少 转 弯 时 的 通 道 宽度 ， 叉 车 不 能 从 通 道 前 操 作 ， 并 采 取 侧 叉 式 叉 车 工 作 。3 贯 通 式 立 体 仓 库 ， 同 时 也 被 叫 做 流 动 型 货 架 仓 库 ， 贯 通 式 立 体 仓 库 是 密集 型 仓 库 的 种 ， 这 种 仓 库 货 架 间 ， 没 有 足 够 间 隔 ， 不 保 留 通 道 ， 所 有 货 架都 是 紧 靠 在 一 起 ， 所 有 货 架 行 成 了 一 个 货 架 的 组 合 整 体 。 这 种 货 架 特 点 在 于 ，每 层 货 架 的 每 一 列 纵 向 贯 通 ， 象 一 条 条 的 隧 道 ， 隧 道 中 可 以 按 顺 序 放 入 所 存放 货 物 单 元 ， 从 而 让 货 物 单 元 排 成 一 列 。 货 架 结 构 是 一 端 高 ， 另 一 端 相 对 比较 低 ， 使 贯 通 的 通 道 与 地 面 有 一 定 的 角 度 。 在 每 层 货 架 底 部 安 装 滑 道 、 辊 道 ，或 在 货 物 单 元 底 部 安 装 行 走 轮 ， 从 而 货 物 单 元 可 在 其 自 身 重 力 作 用 下 ， 可 着沿 坡 道 高 的 一 段 ， 自 动 向 低 的 一 端 运 动 。 如 果 单 元 货 物 容 器 具 有 自 动 行 运 行机 构 设 计 ， 或 货 架 中 安 装 相 应 机 构 ， 货 架 同 样 可 以 在 水 平 安 装 ， 而 不 用 坡 度安 装 。这 种 模 式 的 操 作 是 从 高 端 的 货 架 架 上 提 供 单 位 商 品 ， 货 物 的 单 位 自 动 向 低 端北 京 邮 电 大 学 世 纪 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）5移 动 ， 从 低 端 的 开 始 。 或 是 由 运 行 机 制 驱 动 的 运 动 ， 到 另 一 边 。 这 是 仓 库 的主 要 优 点 ：这 种 货 架 有 着 一 个 重 要 的 特 点 ， 就 是 排 列 节 凑 ， 大 量 节 约 了 自 动 化 立 体 仓库 的 使 用 面 积 ， 因 此 立 体 自 动 化 仓 库 的 面 积 利 用 率 得 到 了 大 幅 度 的 提 高 ， 可 以高 达 将 近 90%， 大 大 节 约 了 企 业 的 成 本 ， 提 高 企 业 的 经 济 效 益 。 在 高 的 一 端和 低 的 一 端 进 行 作 业 ， 可 以 大 大 节 省 子 设 备 和 机 械 运 行 的 能 源 消 耗 。 这 种 仓库 必 须 严 格 实 行 货 物 的 先 进 先 出 原 则 ， 可 以 有 效 阻 止 呆 滞 货 存 在 的 情 况 。 货架 内 有 着 很 多 货 物 单 元 ， 但 是 它 们 有 着 自 己 的 托 盘 和 起 到 保 护 作 用 的 货 箱 ，不 需 堆 码 ， 因 此 大 量 的 避 免 货 物 的 损 失 。 在 每 个 货 架 内 ， 货 格 的 通 道 里 陈 列着 不 同 的 货 物 ， 所 以 很 少 发 生 平 常 仓 库 内 出 现 的 ， 不 同 货 格 混 存 时 常 见 的 混 杂 、混 乱 等 事 故 。 多 品 种 、 多 规 格 、 小 批 量 、 多 批 次 的 货 物 仓 储 和 规 划 ， 为 有 序 的采 购 和 装 运 。 仓 库 内 的 物 品 规 划 整 齐 ， 使 得 无 人 自 动 操 作 和 电 子 计 算 机 管 理的 优 点 得 到 最 大 的 放 大 。 这 种 货 架 主 要 缺 点 是 ：每 一 通 道 中 仅 仅 可 以