毕业论文终稿-堆垛机伸缩货叉设计（送全套CAD图纸 资料打包）

下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图书分类号密级毕业设计论文堆垛机伸缩货叉设计STACKERTELESCOPICFORKDESIGN学生姓名殷录卿学院名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师张磊2008年6月02日徐州工程学院毕业设计论文I徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名日期年月日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名导师签名日期年月日日期年月日徐州工程学院毕业设计论文II摘要自动化立体仓库目前广泛应用于汽车、电子、医药、烟草、建材、邮电等许多行业，是实现物流系统合理化的关键，对加快物流速度、提高劳动生产率、降低生产成本都有重要意义。其中堆垛机又是自动化立体仓库中最重要的搬运、起重、堆垛设备,对立体仓库的出入库效率有重要影响。本文将注重研究双伸位堆垛机，它的使用不仅减少巷道占地，而且还减少了堆垛机台数。在相同面积条件下，大幅度提高了地面利用率和存取工作效率，同时能够为用户节约可观的投资。由于双伸位堆垛机的这个独特优势，它已得到迅速推广，并具有很大的市场空间。但与国外技术相比，目前我国堆垛机产品在技术参数、产品覆盖范围、技术稳定性和产业规模等方面均有差距。因此，本设计课题将从堆垛机的最主要的部分货叉展开研究，希望能进一步的提高堆垛机的工作效率及使用寿命。双伸位堆垛机采用了多级双伸位货叉，通过行程倍增实行大距离伸出，实现巷道内单边双排货架存取货物，但由于货叉悬臂加长，导致力矩相应增加，控制货叉的下挠量成为技术关键，同时也是技术难题。堆垛机伸缩货叉采用一种能使原动机动作行程增倍的双向驱动直线运动机构。为此，在方案设计中选择链条链轮组成的传动机构。根据货叉存物取货的双向伸缩行程要求，仅采用双层货叉行程增倍机构是不够的，还必须实现第3层货叉的行程增倍直线差动。但由于货叉悬臂加长，导致力矩相应增加，因此需要通过严格的理论计算和实际中的经验来控制货叉的下挠量。在这次设计过程中，将使用PRO/E建模，并进行运动仿真，其中主要建模的零件包括链轮、链条、齿轮、齿条、下叉、中叉、上叉等。难点在于各尺寸的确定及配合，和链传动的运动仿真。关键词货叉；PRO/E；挠性；仿真徐州工程学院毕业设计论文IIIABSTRACTAUTOMATEDWAREHOUSENOWWIDELYHAVEBEENUSEDINAUTOMOTIVE,ELECTRONIC,PHARMACEUTICAL,TOBACCO,BUILDINGMATERIALS,TELECOMMUNICATIONSANDOTHERINDUSTRIES,ITISTOACHIEVERATIONALIZATIONOFTHEKEYLOGISTICSSYSTEM,TOACCELERATETHEPACEOFLOGISTICS,IMPROVELABORPRODUCTIVITY,LOWERPRODUCTIONCOSTSHAVEIMPORTANTSIGNIFICANCEONESTACKERWAREHOUSEAUTOMATIONISTHEMOSTIMPORTANTOFHANDLING,LIFTINGANDSTACKINGEQUIPMENT,FORTHETHREEDIMENSIONALWAREHOUSETOHAVEANIMPORTANTIMPACTONTHEEFFICIENCYOFSTORAGE,THEPAPERWILLFOCUSONEXTENDINGDOUBLESTACKER,WHICHNOTONLYREDUCETHEUSEOFROADWAYLAND,BUTALSOREDUCETHENUMBEROFSTACKINGMACHINE,UNDERTHECONDITIONSINTHESAMEAREA,ASUBSTANTIALINCREASEACCESSANDUTILIZATIONOFTHEGROUNDWORKEFFICIENCY,WHILEUSERSCANSAVECONSIDERABLEINVESTMENTBECAUSEOFTHISUNIQUEADVANTAGEOFTHEEXTENDEDSTACKER,ITHASBEENTHERAPIDPROMOTION,ANDHASGREATMARKETSPACEHOWEVER,COMPAREDWITHFOREIGNTECHNOLOGY,CHINASSTACKERPRODUCTSINTHETECHNICALPARAMETERS,PRODUCTCOVERAGE,TECHNOLOGYSTEADILYANDTECHNOLOGYINDUSTRIESINSCALEOFTHEGAPTHEREFORE,THISISSUEWILLDESIGNTHEMOSTIMPORTANTPARTFORKSTUDY,HOPINGTOFURTHERIMPROVETHEEFFICIENCYOFSTACKERANDLIFETWOSIDESTACKERADOPTEDTHEMULTILEVELTWOSIDEFORK,THROUGHTHEIMPLEMENTATIONOFTHEGAPDOUBLEDTOACHIEVEWITHINTHEROADWAYUNILATERALDOUBLESHELFACCESSOFGOODS,BUTBECAUSEFORKCANTILEVERLONGER,RESULTINGINACORRESPONDINGINCREASEINTORQUE,UNDERTHECONTROLFORKTORSIONISNOTONLYAKEYTECHNOLOGY,BUTALSOTECHNICALDIFFICULTIESSTACKERTELESCOPICFORKCANADOPTAPROGRAMOFACTIONMOTIVATEDBYTWOWAYDRIVETIMESTHELINEARMOTIONAGENCIES,TOTHATEND,INPROGRAMDESIGNINTHECHOICEOFTHESPROCKETCHAINDRIVEMECHANISMACCORDINGFORKOFTHEPICKUPOFTWOWAYTELESCOPICTRIPREQUEST,ONLYADOUBLEDECKERFORKJOURNEYTIMESBYINSTITUTIONSISNOTENOUGH,WEMUSTALSOACHIEVETHETHREETIERFORKTRIPTIMESBYLINEARDIFFERENTIALHOWEVER,DUETOFORKCANTILEVERLONGER,RESULTINGINACORRESPONDINGINCREASEINTORQUE,ITNEEDSARIGOROUSTHEORETICALANDPRACTICALEXPERIENCETOTHENEXTCONTROLFORKOFTORSIONINTHEDESIGNPROCESS,ITISUSINGPRO/EMODELINGANDSIMULATIONEXERCISE,WHICHMAINLYINCLUDETHESPROCKETPARTSMODELING,THECHAIN,GEARS,RACK,UNDERTHEHIGHER,MIDDLE,LOWERFORKANDSOON,THEDIFFICULTYLIESINIDENTIFYANDCOPEWITHTHESIZE,ANDCHAINDRIVETHESIMULATIONKEYWORDSFORKPRO/EFLEXIBLESIMULATION徐州工程学院毕业设计论文I目录1绪论111自动化立体仓库在国民经济中的重要地位及堆垛机的意义1111自动化立体仓库1112自动化立体仓库的重要地位1113有轨巷道堆垛机的意义212课题研究的目的及意义313堆垛机及货叉的技术要求，研究内容32自动化立体仓库设计521自动化立体仓库总体规划时需要考虑的问题522自动化立体仓库总体规划6221高层货架6222巷道堆垛机6223输送系统6224托盘货箱6225自动控制系统7226库存信息管理系统723巷道堆垛机设计7231设计思路7232控制系统结构10233速度控制11234位置确定113货叉方案设计1331液压传动13311双杆活塞缸1332机械传动15321链传动15322齿轮齿条传动154零件设计1841电动机、减速器的选择18411电动机的选择18412减速器的选择1942货叉的力学计算21421货叉弯矩的计算21徐州工程学院毕业设计论文II422堆垛机货叉强度的计算22423货叉变形计算2343链轮链条传动计算26431链传动的优缺点26432链条链轮的确定2744单个螺栓联接的受力分析和强度计算30441货叉没展开时30442货叉展开时（极限位置）315零件建模仿真3551PRO/E零件建模仿真35511螺栓的设计过程35512螺母制作过程3852链条链轮的设计过程3953零件的装配4054链传动及总装图426NC代码4461NC代码简介4462中叉上的链条槽4463中叉上的孔52结论56致谢57参考文献58附录59英文原文59中文译文71买文档送全套图纸扣扣414951605徐州工程学院毕业设计论文III徐州工程学院毕业设计论文IV徐州工程学院毕业设计论文11绪论11自动化立体仓库在国民经济中的重要地位及堆垛机的意义111自动化立体仓库在现代物流系统中，自动化立体仓库是一个重要的组成部分，它是一种新型的仓储技术，自动化立体仓库又称为自动存储检索系统，它是物料搬运和仓储科学中的一门综合科学技术工程。它集机械、电子、计算机、通信、网络、传感器和自动控制等多种技术于一体，以搬运机械化、控制自动化、管理微机化、信息网络化为特征，成为现代化物流设计中产品生产与存储的枢纽。以自动化功能齐全的立体仓库取代传统的普通房式仓库己成为世界仓储建设发展的潮流。据不完全统计，美国拥有各种类型的自动化立体仓库20000多座，日本拥有38000多座，德国拥有10000多座，英国有4000多座，前苏联有1500多座。高度达40米以上的巨型立体仓库数量越来越多。我国进人80年代以来，一些交通运输部门，物资储存部门以及现代大中型企业对老式仓库进行了技术改造，开始采用自动化立体仓库，据不完全统计，目前我国拥有立体仓库500余座，其中高度在15米以上的大型立体仓库100多座。自动化仓库作为物流系统的一个枢纽和核心，是物流系统实现物流合理化的关键所在，在国民经济中有着举足轻重的地位。通常，一种产品要从原材料做成成品，再把成品作为商品，送到消费者手中，需经过两个基本物流环节前者是物流生产过程如加工流水线，自动生产线，后者是把商品送到消费者手中的物流流通过程。基于上述两个基本物流环节，目前立体仓库系统主要有两大应用领域其一是各种自动化生产线中的在线立体仓库系统如CIMS中的在线立库系统其二是各种物资配送中心如超市配货中心等。在制造业，其备件时间占整个加工和装配周期的近10。在加工过程中，原材料、备件及半成品的存贮及运输占大部分时间。在制造业中，材料的存贮及运输问题须引起国有企业的重视，因为现代化物料搬运系统将带来巨大的经济效益，主要表现在以下几个方面1节省空间2合理的生产组织3减少库存，节省流动资金4增加加工制造的柔性112自动化立体仓库的重要地位历史和现实己充分证明，使用自动化立体仓库能够产生巨大的社会效益和经济效益。徐州工程学院毕业设计论文2效益主要来自以下几方面高层货架存储由于使用高层货架存储货物，存储区可以大幅度地向高空发展，充分利用仓库地面和空间，因此节省了库存占地面积，提高了空间利用率。目前世界上最高的立体仓库己达。立体仓库单位面积的存储量是普通仓库的一倍。采用高层货架储存并结合计算机管理，可以实现货物的先入先出原则，防止货物的自然老化、变质、生锈或发霉。立体仓库也便于防止货物的丢失及损坏，对于防火防潮等大有好处。集装箱化的存储也利于防止货物搬运过程中的破损。自动存取使用机械和自动化设备，运行和处理速度快，提高了劳动生产率，降低操作人员的劳动强度。同时，能方便地纳入企业的物流系统，使企业物流更趋合理化。计算机控制能够始终准确无误地对各种信息进行存储和管理，减少了货物处理和信息处理过程中的差错。而人工管理则不能做到这一点。同时借助第二章自动化立体仓库概述于计算机管理还能有效地利用仓库储存能力，便于清点和盘库，合理减少库存，加快资金周转，节约流动资金。从而提高仓库的管理水平。如某汽车厂的仓库，在采用自动化仓库后，库存物资金额比过去降低了，节约资金数百万元自动化仓库的信息系统可以与企业的生产信息系统联网，实现企业信息管理的自动化。同时，由于使用自动化仓库，促进企业的科学管理，减少了浪费，保证均衡生产。从而也提高了操作人员素质和管理人员的水平。由于仓储信息管理及时准确，便于企业领导随时掌握库存情况，根据生产及市场情况及时对企业规划做出调整，提高了生产的应变能力和决策能力，同时会带动企业其他部门人员素质的提高，还有其他间接的社会效益，如提高装卸速度等。113有轨巷道堆垛机的意义在立体仓库中的搬运设备有高位叉车、工业机器人、桥式堆垛机和有轨式单双立柱堆垛机。有轨巷道式双立柱堆垛机由于效率高,高度可达3040M,便于实现无人操作,行走稳定,载货量大,噪声小,在目前的立体仓库中得到广泛应用。堆垛机是立体仓库中最重要的一种运输设备，是代表立体仓库特征的标志。其主要用途是在立体仓库的通道内运行，将位于巷道口的货物存入货格，或者将货位中的货物取出，运送到巷道口。堆垛机的分类方式有很多种，主要分类形式如下按照有无导轨，堆垛机可以分为有轨堆垛机和无轨堆垛机。有轨堆垛机是指堆垛机沿着巷道内的轨道运行无轨堆垛机又称高架叉车。在立体仓库中主要的作业设备为有轨巷道堆垛机，无轨巷道堆垛机和普通叉车。按照高度不同，堆垛机可以分为低层型，中层型和高层型。低层型堆垛机一般起升高度在以下，主要用于分体式高层货架仓库及简易立体仓库中层型堆垛机是指起升徐州工程学院毕业设计论文3高度在一之间高层型堆垛机是指起升高度在以上，主要用于一体式的高层货架仓库。图11按照驱动方式不同，堆垛机可以分为上部驱动，下部驱动和上下部相结合的驱动方式。按照自动化程度不同，堆垛机可分为手动，半自动，自动堆垛机。手动和半自动堆垛机上有司机室，自动堆垛机不带有司机室，采用自动控制装置进行控制，可以进行自动寻址，自动装卸货物。按照用途不同，堆垛机可以分为桥式堆垛机和巷道堆垛机。巷道堆垛机沿货架仓库巷道内的有轨运行，又称有轨巷道堆垛机。有轨巷道堆垛起重机简称为堆垛机。它是由叉车、桥式堆垛机演变而来的。桥式堆垛机由于桥架笨重因而运行速度受到很大的限制，它仅适用于出入库频率不高或存放长形原材料和笨重货物的仓库。其优点在于可以方便地为多个巷道服务。目前应用最广的是有轨巷道式堆垛机。巷道堆垛机使得作业高度提高采用货叉伸缩机构，使货叉可以伸缩，这样就可以使巷道宽度变窄，提高仓库的利用率巷道堆垛机一般采用半自动和自动控制装置，运行速度和生产效率都较高其只能在货架巷道内作业，因此要配备出入库装置机架除应满足一般起重机的强度和刚度要求以外，还有较高的制造与安装精度要求采用特殊形式的取物装置，常用多节伸缩货叉或货板各机构电气传动调速要求高，且要求制动平衡，采用安全保护装置，措施齐全。巷道堆垛机适用于各种高度的高层货架仓库，可以实现半自动，自动和远距离集中控制。巷道堆垛机的起重量是指被起升单元货物的重量包括托盘或货箱。根据使用要求，检选入库，出库方式的起重量取或单元化入库，出库方式的起重量一般为0255T。巷道堆垛机起重机的起升速度为6340M/MIN，运行速度为25180M/MIN，货叉伸缩速度为530M/MIN。12课题研究的目的及意义自动化立体仓库目前广泛应用于汽车、电子、医药、烟草、建材、邮电等许多行业，是实现物流系统合理化的关键，对加快物流速度、提高劳动生产率、降低生产成本都有重要意义。其中堆垛机又是自动化立体仓库中最重要的搬运、起重、堆垛设备,对立体仓库的出入库效率有重要影响,本文将注重研究双伸位堆垛机，它的使用不仅减少巷道占地，而且还减少了堆垛机台数，在相同面积条件下，大幅度提高了地面利用率和存取工作效率，同时能够为用户节约可观的投资。由于双伸位堆垛机的这个独特优势，它已得到迅速推广，并具有很大的市场空间。但与国外技术相比，目前我国堆垛机产品在技术参数、产品覆盖范围、技术稳定性和产业规模等方面均有差距。因此，本设计课题将从堆垛机的最主要的部分货叉展开研究，希望能进一步的提高堆垛机的工作效率及使徐州工程学院毕业设计论文4用寿命。13堆垛机及货叉的技术要求，研究内容在自动化立体仓库中,堆垛机的运行不是一个独立的单一系统,它受到多种因素的制约,是一个动态变化的多因素系统,它不仅涉及到自身各项技术参数的改变与综合性能的提高,还涉及其它相对独立因素的制约,需要多项技术的创新和改进,更需要新技术的支持。总体上来讲,堆垛机控制从功能上需要以下几部分1三维动作控制控制堆垛机在水平、垂直、左右方向的运行2位置控制控制堆垛机以适合的速度运行并精确的定位在货格或入出库口处否则就可能取错货物、碰坏货架、货物等,严重时会损坏堆垛机本身。因此位置控制技术就成为堆垛机控制系统中最关键的一种。3保护功能为了确保堆垛机安全可靠的运行,以下的保护功能在设计中是必须考虑到的提供各种电气和机械保护,保证堆垛机在高速、频繁的运行和取送货过程中不会发生事故4人机界面通过HMI或其它输入和显示设备,提供本机或遥控操作及向操作人员提供堆垛机的各种状态信息。5通讯功能在自动化立体仓库系统中,为了实现设备的自动运行,堆垛机与上位机或其它仓库设备需要进行频繁的信息交换。由于堆垛机是在巷道中运行,其通讯大都采用无线方式或通过供电滑触线的载波通讯方式。其中载波通讯易受电力线杂波等干扰,所以除弯道堆垛机外不宜采用在无线通讯方式中,红外通讯稳定性好,不受干扰,是目前应用最多的方式。在一座立体仓库中,往往有多台堆垛机和其它自动化设备,它们都需要与上位机或与其它设备进行通讯,系统通讯结构也有多种方案。堆垛机作为自动化立体仓库的心脏部分。其优越性必须通过堆垛机才能充分体现出来。为此，堆垛机必须有严格的技术要求1堆垛机的正常工作条件1堆垛机正常工作的环境温度范围为540，在24H内平均温度不超过35。在40的温度条件下，相对湿度不超过50。温度较低时相对湿度可以高一些。2堆垛机工作环境的污染等级应在国家规定范围之内。3供电电网进线电源为频率是50HZ、电压是380V的三相交流电，电压波动的。允许偏差为10。2堆垛机用的金属结构件的材质根据货叉存物取货的双向伸缩行程要求，仅采用双层货叉行程增倍机构是不够的，还必须实现第3层货叉的行程增倍直线差动。但由于货叉悬臂加长，导致力矩相应增加，因此需要通过严格的理论计算和实际中的经验来控制货叉的下挠量。徐州工程学院毕业设计论文52自动化立体仓库设计对于仓库的设计，不是越大越好，也不是越先进越好，而是要综合各方面的指标限制，在满足使用目的功能的前提下全面来衡量，一般来说，评价一个立体仓库有如下指标降低费用、充分利用空间、对需求作出快速响应、扩充或更改的可能性、提高供应水平、提高作业效率等。21自动化立体仓库总体规划时需要考虑的问题在确定自动化立体仓库总体规划方案时主要考虑三部分，一是货架系统，主要是创造一个固态环境，为研究堆垛机及测试定位寻址提供基础条件；二是堆垛机系统，目的是采用精简的安装系统、合理运行方式，模拟显示运输存取货物，三是堆垛机控制系统，采用驱动自动化立体库系统各设备的自动控制系统。自动化立体仓库设计步骤如下图21图21调研是设计的基础，为了使设计方案为最佳，应该调研分析各种必要的资料，比如将要进行存放的货物品种、特征、外形及尺寸，单件重量；模拟传送的各种货物的出库频率、出库量等。对这些数据进行分析处理，再根据分析结果为依据即可进行仓库的规划与设计。选择仓库类型时，要根据出入库频率，对是否采用全自动、立体化进行判断；在形式上是采用整体式还是分离式；在货架构造上是采用单元货叉式、贯通式、旋转式还是旋臂式仓库，以此来决定总体框架。本文仅讨论单元货叉式仓库的设计方法。在确定主要参数时，主要对以下参数进行确定；货架数目及尺寸、堆垛机设计尺寸、堆垛机平均作业循环时间、仓库的出入能力、采用的寻址及其控制方式等，这是自动化仓库总体设计的总要内容。对于控制方案和管理系统方案的设计，总要是考虑用两级或三级控制系统，还是采徐州工程学院毕业设计论文6用现场总线技术，以及仓库管理和控制软件及其算法的确定。计算机仿真分析，是利用专业的仿真软件，建立方案的工艺模型并模拟系统的运行情况，得到准确的流量和使用效率分析报告，并根据仿真的结果对原设计方案进行修改，以达到最优的方案。22自动化立体仓库总体规划221高层货架货架是自动化立体仓库系统实现货物立体存放的主要支撑结构，作为仓库不可或缺的组成部分，其性能直接影响仓库及其设备的使用目前高层货架主要有焊接式和组合式2种形式，而组合式货架因其制造运输、表面处理、现场组装等优势，逐渐得到越来越广泛的应用。货架的排、列、层数的多少，决定了仓储的密度；目前世界上最高的立体仓库高度已达50M，单位面积的储存量可达75TM2货架设计时需要对基础的承载能力及不平度提出明确要求，而且应考虑货架施工的条件，通常将天轨、地轨的安装一并进行，并以地轨作为施工基准满载状态下的横梁挠度是检验货架的一个重要指标此外，考虑到仓库的消防需要，应为仓库预留消防空间。222巷道堆垛机在自动化立体仓库的物流输送过程中，堆垛机实现货物在各出入库端到货格的搬运。基本功能包括动作控制，有水平，垂直及货叉的左右动作。位置控制，以合适的速度运行并精确定位在货位或出入库台。通讯功能，与上位机通讯和与仓库其他设备之间的通讯。保护功能，提供各种电气和机械的保护。人机界面，通过触摸屏或者控制面板，提供本机状态或者进行遥控操作。巷道堆垛机通过安全滑触线供电，在巷道内进行水平往复直线、垂直升降、货叉左右伸缩叉取等一系列协调动作，实现存储单元货物在巷道端口和指定货位问的出、入库作业按结构形式它可分为单立柱和双立柱2种基本形式；按服务方式可分为直道、弯道和转移车3种基本形式巷道堆垛机的动作由行走、起升、货叉伸缩等机构来实现；通过参考目标位置确保精确定位，同时载货台上装有各种检测器和安全装置，保证巷道机能高速、精确、安全地在货架中存取货物单元目前，货叉多采用3节指形叉机构，特殊的可以做成5节，实现巷道内单边双排货架存取货物。223输送系统立体库的主要外围设备，负责将货物运送到巷道端口或从巷道端口将货物移走常见的有辊道输送机、链条输送机、升降台、分配车、提升机、皮带机等；近年AGV系统即自动导向小车也较好地用于输送系统，根据其导向方式可分为感应式导向小车和激光导徐州工程学院毕业设计论文7向小车。224托盘货箱用于承载货物的器具，有钢、塑料、木制托盘，其中木托盘具有较高的性能价格比。225自动控制系统驱动自动化立体库系统各设备的自动控制系统该系统除了作为完整的系统独立运行外还预留和上级管理系统及仓库内部其他管理系统的接口。目前，立体仓库自动控制方式有集中控制、分离式控制和分布式控制3种。分布式控制是目前国际发展的主要方向，大型立体仓库通常采用三级计算机分布式控制系统；三级控制系统是由管理级、中间控制级和直接控制级组成的。管理级对仓库进行在线和离线管理；中间控制级对通讯、流程进行控制，并进行实时图像显示；直接控制级是由PLC可编程序控制器、微处理器组成的控制系统，对各设备进行单机自动操作。可编程控制器PLC的主要特点有软硬件功能强大，其内部具有很多功能，如时序、计数器、主控继电器、各种寄存器等，能够方便的实现延时、锁存、比较、跳转和强制I/O等功能。不仅可以进行逻辑运算、算术运算、数据转换、以及顺序控制，还可以实现模拟运算、显示、监控、打印及报表生成等功能，并具有完备的输入输出系统。使用维护方便，PLC不需要像计算机控制那样在输入输出接口上做大量的工作，PLC的输入输出接口是已经做好的，可以直接与现场设备相连的接口。PLC控制系统的维护也很简单，只要利用其自诊断功能和监控功能，就可以迅速查找到故障并及时排除。运行稳定可靠，由于PLC采用了微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路完成，同时还采用了屏蔽、滤波、隔离等抗干扰措施，所以其平均无故障时间在2万小时以上。设计施工周期短，PLC采用面向控制过程和面向问题的梯形图语言编程方法，既继承了传统控制线路清晰直观的优点，又符合电气技术人员的习惯，易于编程和修改调试，十分灵活方便。同时接线简单，只需将输入信号的设备与输入端子连接，输出端子连接执行元件即可。226库存信息管理系统也称中央计算机管理系统，是全自动化立体库系统的核心。目前，典型的自动化立体库系统均采用大型的数据库系统如SQL、ORACLE、SYBASE等构筑典型的客户机服务器体系，可以与其他系统如ERP系统等联网或集成23巷道堆垛机设计徐州工程学院毕业设计论文8作为自动化立体仓库的核心设备，巷道堆垛机发挥着不可替代的作用，本节将就巷道堆垛机的设计思路、结构和控制部分进行探讨。231设计思路为使堆垛机能够准确、快速、安全、自动搬运货物出入库,必须满足以下设计要求1具备三维运动功能,即堆垛机沿巷道来回运动、载货台垂直运动、货叉沿货架方向双向伸缩2满足一定的定位精度,重复定位精度误差不能超过10MM3具备安全保护措施4在满足强度、刚度和可靠性的前提下,尽量减小堆垛机各部分的重量,以减小提升功率和行走时的摩擦阻力（5保护仓库环境,避免货物污染受损。图22堆垛机在自动化立体仓库中的位置1巷道2货架3天轨4堆垛机5计算机控制台6地轨7出入库货台8货物单元根据以上设计思路，巷道堆垛机的结构见下图23所示图23堆垛机结构徐州工程学院毕业设计论文9堆垛机由金属结构、起升机构、运行机构、货叉伸缩机构、载货台、司机房、电器控制柜等几大部件组成，其特点如下1机架机架是由上横梁、左右立柱和下横梁构成的长方形框架,主要用于承载。为了便于安装零件和减轻堆垛机重量,上、下横梁用槽钢制作,立柱用方钢制作。上横梁上设有天轨阻挡器和缓冲器,下横梁上设有地轨阻挡器。如果堆垛机的高度很高、起重量较大、运行速度较快，立柱最好由圆管制成。上横粱及下横粱一般由槽钢及钢板焊接而成。堆垛机的机架沿天轨运行，为防止框架倾倒，在上横粱上装有导向轮。天轨一般由角钢、糟钢或热轧H型钢制成。2钢丝绳起升机构起升机构主要由电机减速器、驱动链轮、驱动链条、升降链轮、升降链条、配重块等组成。升降链条与载货台相连接，它与升降链轮、上下横粱的链轮及载货台组成封闭结构。当电机减速机通过驱动链轮带动升降链轮旋转，升降链轮再通过升降链条带动载货台上下运动。起升机构用以驱动载货台上升及下降。采用变频调速控制的减速电机，可使上升及下降速度实现无级调速，减小机械冲击，便于载货台的准确定位。钢绳式曳引起升机构大大地减小了起升电机功率和减速机体积，降低了运行费用。采用直联式减速电机，起升曳引轮安装于减速机伸出轴上，结构紧凑，工作可靠。3运行机构运行机构主要由电机减速器、行走车轮、导向轮等组成。在堆垛机下横梁的下面装有2个车轮，车轮一般由铸钢制成。在每个车轮的侧面有两个导向轮，以保证堆垛机能够在地轨上正常行驶。轴装式电机减速器装在前面构车轮上，它带动堆垛机在地轨上运行，当切断电机电源时，电机能够自动制动，使堆垛机停止在立体库的巷道中。为了保证堆垛机平稳运行,在上横梁上装有天轨导向轮。4货叉伸缩机构货叉伸缩机构是堆垛机中最主要的部分，可以向堆垛机左右两侧伸叉作业，主要由电机减速器、链连接装置（或者齿轮传动等，根据选用的方案来定）、叉板、活动导轨、固定导轨、辊轮轴承和一些定位装置组成。为了使货叉伸缩到位,保证准确存、取货物,在货叉上装有机械定位装置双向阻挡器和电气定位感应开关极限感受块和接近开关组成的双重定位报护装置。另外,还有检测货叉是否回到原位的中位感应条和接近开关。关于伸缩货叉的相关内容，在下一章将详细介绍。5载货台载货台是堆垛机承接货物并进行升降运动的部件，是由垂直吊架和水平结构两部分徐州工程学院毕业设计论文10牢固地焊接成型的结构件，其上装置货叉伸缩机构、松绳过载和断绳安全装置、升降动滑轮、升降导向轮和侧向导轮。载货台主要由扁通、钢板焊接而成,主要用于安装货叉和一些安全保护装置。为了保证载货台平稳上下运行,在它的每个侧面装有沿立柱的4个导向轮和2个顶轮。6电气设备及控制主要包括电力拖动、信号传输和堆垛机控制。在电气拖动方面目前主要采用交流变频调速及交流变极调速，电力拖动要同时满足快速、平稳和准确三方面的要求。堆垛机采用滑触线供电由于用供电滑触线载波通讯易受电力杂波等干扰,所以采用抗干扰性好的红外通信方式与计算机等仓库设备进行信息交换。堆垛机运行特点是必须精确定位和准确认址,否则就会取错货物,碰坏货物、货架,严重时会损坏堆垛机本身。堆垛机的位置控制采用绝对认址方式,用激光测距仪通过测量堆垛机到基点的距离和事先储存在PLC中的数据进行比较来确定堆垛机当前位置,成本较高,但可靠性很高。7安全保护装置堆垛机是一种起重机械，它要在又高又窄的巷道内高速运行。为了保护人身、设备和货物的安全,堆垛机必须具有完善的安全保护措施1堆垛机在行走、载货台升降和货叉伸缩终端处都设有机械和电气限位装置。终端极限限位保护。堆垛机在行走、升降和伸缩货叉的终端都设有限位保护装置。2联锁保护堆垛机在行走与升降时，货叉伸缩电路切断；相反货叉伸缩时，行走与升降电路切断。3正位虚实检测控制只有堆垛机在垂直和水平方向停准时，货叉才能伸缩。堆垛机到某货格入库，在伸叉存入货物前，需要先探测货格内有无货物，以防止双重入库，造成事故。探测器可以是反射式光电开关，当货格内有货物时则停止送货，同时发出“双重入库”报警信号。4货物检测载货台上设有货物超高、超长和超宽检测装置。在货物进入载货台时,当检测到货物超过设定高度、长度或宽度时,堆垛机便停止运行并报警。一般允许误差为3040MM,检测元件采用对射或反射式光电传感器。5断电保护如载货台升降过程中忽然断电,则通过提升电机制动使载货台停在当前位置,不会掉落下来。6载货台断链保护提升链条通过压簧与载货台相连,当链条由于长时间使用或意外原因忽然断裂时,弹簧弹开链条,检测装置检测到链条时,便驱动相应装置使载货台停在当前位置,不至于掉下来,同时整个堆垛机停止运行。232控制系统结构徐州工程学院毕业设计论文11堆垛机的行列行走和升降台运动采用了交流电动机变频调速，配有电磁制动器，由光字盘显示运行状态。组成结构如图24图24233速度控制为保证堆垛机运行中精确定位和工作效率，要对堆垛机的运动速度进行控制。根据实际需要，设计多档速度运行方式。速度控制主要是对列、层行走电机进行控制。以列速度控制为例说明速度控制的方法巷道口最底层为第1列第0层，设运行过程中距目的货位的距离位置定位计数器当前值为S个货格，控制算法如下30M/INS615V2/I0S，如果目的位置和初始位置之差小于6则一开始就用中速起动。如果目的位置和初始位置之差小于2，则用低速起动初始位置为0。234位置确定正确可靠地存取货箱，准确地认址定位是关键。认址方法如下在巷道地基上相对于每列货格安装一固定的认址片挡板，在堆垛机底部安装4个光电开关GDI和GD2与GD3和GD4随堆垛机一起前后运动，每经过一列货格，光电开关通过认址档板发出一脉冲信号到PLC，从而达到列认址目的同样，在堆垛机立柱上相对干每一层安装一认址片，在其升降台安装光电开关GD5和GD6随升降台一起上下运动，达到层认址的目的。光电开关的脉冲输人信号作为PLC内部认址计数器的计数信号，计数器的当前值作为速度控制的依据。当堆垛机到达目的货格即计数器的计数值计到零时，发出停车信号使其停止运行。升降台上的光电开关GD3又用PLC内部的计数器接收光电脉冲，升降台每经过一层，计数器减1计数，从而达到层方向认址的目的。徐州工程学院毕业设计论文12堆垛机对其定位精度要求是很高的。比如列定位，要求堆垛机能停在目的列货格的中心线上，误差不超过2MM。否则，由于误差的积累，在货叉存取货箱时易碰到货架或发生其他事故。但是发出停车信号后，堆垛机由于惯性还会滑行一点，这样，光靠计数认址很难达到精确定位的目的。为此我们把认址结构片做成如下形式。用1号光电开关作为认址计数开关，计数到零时发出停车信号，然后再利用1号和2号开关作精确定位。如果1号2号开关同时有信号，说明已停准如果只2号开关有信号，说明己超过，点动堆垛机回退，再检测比较如果只1号开关有信号，说明还未到中心点，点动堆垛机前进，再检测比较这样达到准确定位的目的。徐州工程学院毕业设计论文133货叉方案设计存取货装置是堆垛机的特殊工作机构。其中，伸叉机构装在载货台上，载货台在辊轮的支承下沿立柱上的导轨做垂直行走方向的运动（起重），垂直于起重行走平面的方向为伸叉的方向。一般情况下，要求堆垛机货叉完全伸出后，起长度约为原来长度的2倍以上在货叉伸缩过程中应平稳、灵活。为了保证足够的硬度和强度，上叉、中叉和下叉的叉体硬度须达到225255HB。在堆垛机组装后，货叉在水平面内其中心线对运行轨道的垂直度公差值X为1MM图31堆垛机组装后，货叉上平面对起升导轨的垂直公差度Y为1MM，货叉的上平面的高低差应不大于2MM。图32这里讨论的是载货的货叉插入货架中的部分，应以厚度尽量薄，同时叉前端的挠度控制在最小，作为设计的目标。下面将就各种传动方案进行比较31液压传动311双杆活塞缸徐州工程学院毕业设计论文14如下图33所示，缸筒固定的双杆活塞缸。它的进、出油口布置在缸筒两端，两活塞杆的直径是相等的，因此，当工作压力和输入流量不变时，两个方向上输出的推力和速度是相等，其值见式31，32。F1F2（P1P2）A（P1P2）D2D2式3M4M112QV4QDD2（）式32式中A活塞的有效工作面积D，D活塞直径，活塞杆直径；Q输入流量P1，P2缸进口压力，出口压力；，缸的机械效率，容积效率MV这种安装形式使工作台的移动范围约为活塞有效行程的3倍，但占地面积大，适用于小型设备。图33液压传动有以下优点在同等的体积下液压装置能比电气装置产生出更多的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出3040倍。在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的转向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时每分钟可达500次，实现往复直线运动时每分钟可达1000次。液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达2000），它还可以在运行徐州工程学院毕业设计论文15的过程中进行调速。液压传动易于实现自动化，这是因为它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制的缘故。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，接受远程控制。液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑，使用寿命较长由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。但在有如上优点的同时，缺点不容忽视液压传动不能保证严格的传动比，这是由液压油液的可压缩性、泄露等原因造成的。液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄露损失等），长距离传动时更是如此。液压传动对油温的变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度下工作。为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而且对油液的污染比较敏感。液压传动要求有单独的能源。液压传动出现故障时不宜找出原因。32机械传动321链传动链传动主要是由主、从动链轮组成，链轮上的齿与链节的啮合传递运动和动力。将采用的传动方案如图34徐州工程学院毕业设计论文16图34链传动的优点是可以在两轴中心距较远的情况下传递运动和动力。能在低速，重载和高温条件下及尘土大的情况下工作。能够保证准确的传动比，传递功率较大，并且作用在轴上的力较小。传动效率高。缺点是链条的铰链磨损后，使节距变大造成脱节。安装和维护要求较高。322齿轮齿条传动图35所示为1个双联齿轮和2个齿条组成的直线差动机构，在图35中假设齿条1为固定齿条，齿条2为从动齿条，双联齿轮的齿轮3的分度圆直径D1大于齿轮4的分度圆直径D2，当滚动的双联齿轮的齿轮3沿固定齿条1滚动时，由齿轮4驱动的从动齿条2将以与双联齿轮中心运动相反的方向水平移动。其相对运动的距离L（D1D2）N式中N双联齿轮转过的圈数按此计算公式，当双联齿轮D1D2时，不论双联齿轮转过的圈数为多少，齿条1与齿条2走过的相对距离为0。图35齿轮齿条直线查动机构1固定齿条2从动齿条34双联齿轮根据货叉存物取货的双向伸缩行程要求，仅采用双层货叉行程增倍机构是不够的，还必须实现第3层货叉的行程增倍直线差动。为此,在中间货叉2端设置有2个可转动的链轮，这2个链轮相当于滑轮组的2个动滑轮，如图36C所示，与左端链轮啮合的链条分别固定在上下货叉的右端，与右端链轮啮合的链条分别固定在上下货叉的左端。与齿轮齿条传动时的速度、行程增倍机构原理相同，当中间货叉5水平移动时，通过链轮链条传动，上叉8就以中间货叉2倍的速度与行程沿滚轮中心移动方向水平移动。这样,当双向液压缸驱动活塞杆且滚动齿轮4水平行走16固定货叉长度的行程时，中间货叉5相对固定货叉1水平移动13的固定货叉长度行程；而上叉8相对中间货叉5水平移动了23的固定货叉长度行程；相对固定货叉1水平移动了1个固定货叉长度行程，最终满足了货叉伸缩行程的动作要求。同时，为了最大限度地缩小货叉机构的结构尺寸，双向液压缸的液压泵站徐州工程学院毕业设计论文17设置在巷道转运小车上。3层货叉直线差动机构的结构特点（见图36B）在上叉的全部行程中，中间货叉5相对下叉5行走13行程；上叉8相对中间货叉5行走23行程，上叉与中间货叉之间、中间货叉与下叉之间均有合适的导向接触面长度，保证了3层货叉伸出时的相对刚度要求。同时，3层货叉相对运动时，采用了滚轮与滚道的纯滚动摩擦，最大限度地减小了工作摩擦阻力。加上滚道镶条和滚轮偏心轴的调整手段，可最大限度减小3层货叉间运动间隙，这些都间接保障了机构的运动精度和运动灵活性。最重要的是，3层货叉采用了齿轮齿条组成的直线差动行程增倍机构，能使双向驱动液压缸用固定货叉自身长度的13行程，满足上层货叉双向伸缩固定货叉自身长度的工作要求。图36三层直线差动货叉结构及工作原理示意图1固定叉2链轮3双向液压缸4滚动齿轮5中间货叉6中间叉滚轮7链条8上叉9上叉滚轮在货叉装置中齿轮齿条都有一定的要求，齿轮的精度都不得低于GB10095中887级，齿条的精度不得低于GB10096中8级。在上述结构中齿轮传动的优点是能保证瞬时传动比恒定，平稳性高，传递运动准确可靠。传递的功率和速度范围较大。结构紧凑，工作可靠，可实现较大的传动比。传动效率高，使用寿命长。但缺点是制造，安装要求较高。通过以上比较可发现，链传动较另两个性价比高，且更结构简单，效率高，适合大规模批量生产。徐州工程学院毕业设计论文184零件设计41电动机、减速器的选择411电动机的选择4111选用电动机时应考虑以下各项问题1在机械与电气方面对反复起动停止的操作都应有充分的耐久性2应完全适合负载的速度一转矩特性，特别是起动转矩应有余裕3速度的可控性良好4惯性矩应小，体积小而重量轻5输出轴的转数应适宜于减速装置的结构6应有可靠的外壳保护结构。4112货叉电机的选择计算已知条件行走速度V58M/MIN00967M/S,滚动摩擦系数003,货叉可动部分重力W2000N,行走阻力RWW2210N,动力传动效率09齿轮减速电机09链条081。最高时速时需要动力PRV/21000967/0810025KW，为保证货叉在安全环境下正常工作,选择货叉电机功率为045KW。由于鼠笼形电动机具有很多直流电动机无可比拟的优点机构简单，价格低廉，单机容量大，对环境的要求不苛刻且维护方便，所以占电动机总数的比例很大，因而它的调速方法和控制技术，毫无疑问将成为电动机驱动控制的关键技术，而变频器和鼠笼形电动机的结合，便是通常交流电动机调速系统的最佳选择。这个系统具有显著的节能效果、高控制精度和宽调速范围以及简单的维护和使用和易于实现自动控制和过程控制等优异性能，所以倍受青睐。变级多速三相异步电动机YD90L，结构特征自扇冷却、封闭式结构，能防止灰尘、水滴大量进入电机内部。它的主要用途作一般用途的驱动源，即用于驱动对启动性能、调速性能及转差率无特殊要求的机器和设备；亦可用灰尘较多、水土飞溅的场所。表41电机的主要性能数据电机型号功率/KW转速质量/KGYD90L04575025徐州工程学院毕业设计论文19通过查询“机械设计手册”（软件版）V30”，查得具体技术数据如下图41图41412减速器的选择4121减速器型号的确定减速器是一种有封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮蜗杆传动所组成的独立部件，常用于动力机与工作机作为减速的传动装置。由于减速器机构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠。使用维护简单，并可成批生产，故在现代机器中应用很广。目前国内使用的堆垛机，采用电动机制动器外齿轮减速器车轮的传动方式。由于减速器传动比大，需要多级减速，使得整个减速器机构体积大，重量大，噪音大，效率低。因此本文采用了一种新的运行机构，用异步电动机直接带动少齿差减速器。少齿差行星齿轮传动具有以下优点1加工方便、制造成本较低。渐开线少齿差传动的特点是用普通的渐开线齿轮刀具和齿轮机床就可以加工齿轮，不需要特殊的刀具与专用设备，材料也可采用普通齿轮材料2传动比范围大，单级传动比为101000以上。3结构形式多应用范围广。由于其输入轴与输出轴可在同一轴线上，也可以不在同一轴线上，所以能适应各种机械的需要。4结构紧凑、体积小、重量轻。由于采用内啮合行星传动，所以结构紧凑；当传动比相等时，与同功率的普通圆柱齿轮减速器相比，体积和重量均可减少1/323。5效率高。当传动比为10200时，效