学生课程设计长虹电视立体仓库设计.doc

攀枝花学院学生课程设计（论文）题 目： 长虹电视立体仓库设计 学生姓名： 刘学强 学 号：201110603016所在院(系)： 机械工程学院 专 业： 工业工程 班 级： 2011级工业工程班 指 导 教 师： 蒲光华 职称： 老师 年 月 日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目长虹电视立体仓库设计1、课程设计的目的本课程设计的目的是通过引导学生运用本课程所学过的知识和方法对长虹电视立体仓库设计进行分析，并针对存在的问题进行优化设计，从而使学生能够掌握人机环境系统分析与设计的方法，完成“知识+实践=技能”的整个学习过程。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）课程设计的内容：（1）室内环境设计包含的内容；（2）室内环境设计的要求和原则；（3）长虹电视立体仓库设计介绍；（4）“中国达人秀”节目录制现场的环境设计存在的问题分析；（5）长虹电视立体仓库设计；（6）编写设计说明书并答辩。课程设计的要求：（1）要求1名学生独立完成；（2）整个课程设计的具体内容，由学生自行确定，最终编写长虹电视立体仓库设计说明书；（3）课程设计的结果必须做成电子文档，并且要有说明书使用的powerpoint文档。每个课程设计小组必须向全体同学和老师报告自己课程设计的结果，而全体同学都可以对其提出异议并开展讨论。3、主要参考文献1 郭伏，钱省三.人因工程学m.机械工业出版社.2007.2 吕志强.人机工程学m.机械工业出版社.2006.3 孙林岩，崔凯，孙林辉.人因工程m.科学出版社.2011.4 蒋祖华.工业工程专业课程设计指导m.机械工业出版社.2006.5 阮宝湘.人机工程学课程设计m.机械工业出版社.2005.4、课程设计工作进度计划（1）室内环境设计包含的内容；（1天）（2）室内环境设计的要求和原则；（1天）（3）长虹电视立体仓库设计的环境介绍；（1天）（4）长虹电视立体仓库设计存在的问题分析；（2天）（5）长虹电视立体仓库设计的优化设计；（3天）（6）编写设计说明书并答辩。（2天）总共10天指导教师（签字）日期年 月 日教研室意见：年 月 日学生（签字）： 接受任务时间： 年 月 日注：任务书由指导教师填写。课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名： 年月日攀枝花学院本科课程设计 摘要摘 要自动仓储系统是指不用人工直接处理，能自动存储和取出物料的系统。一个计算机管理的全自动立体仓库主要由货架、堆垛机、入出库输送机系统和计算机控制及管理系统等组成。自动化立体仓库作为现代物流系统的重要组成部分,是一种多层存放货物的高架仓库系统,它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存储和取出货物的系统。它是现代工业社会发展的高科技产物,对提高生产率、降低成本有着重要意义。本文主要讲述长虹电视立体仓库设计。关键字：自动化，立体，仓库，设计0攀枝花学院本科课程设计 目录目 录摘 要21 绪论41.1 自动立体化仓库的发展史41.2本课题研究发展趋势41.3本课题设计内容52 立体仓库的构成及理论支撑62.1 货架62.1.1 组合式货架62.1.2 重力式货架72.1.3 旋转式货架72.1.4 托盘82.2 堆垛机82.2.1 分类82.2.2 结构组成102.2.3 堆垛机分类113 长虹电视立体仓库设计133.1 货架的设计133.2 卷筒部件计算143.3 仓库整体设计154 总结17攀枝花学院本科课程设计 绪论1 绪论1.1 自动立体化仓库的发展史由于世界经济、现代科技的快速发展，物流产业成为经济发展中的新兴的一个服务部门。在国际上，物流产业成为了国民经济发展的动脉，其发展的程度成为一个国家的现代化程度以及综合锅里的重要标志之一。在我们国家，由于市场经济的不断深入，单纯依赖商流而赚取利润的机会将会变少。因此，企业需要将目标转向物流。在20世纪六、七十年代，一些发达国家都开始重视仓储管理。立体仓库一般是指采用几层、十几、几十层的货架储存单元货物，用相应的物料搬运设备进行货物的出、入库操作。因为这类仓库能充分的利用空间存储货物，所以将它称为立体仓库。我国立体仓库与物料搬运的研究也并不是很晚，1973年开始研究立体仓库，1980年就有立体仓库应用于实践。自动化立体仓库有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，已经成为了企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术。自动化立体仓库的主要优点如下：(1)仓库作业实现机械化和自动化。(2)采用高层货架、立体储存，能有效地利用空间，减少占地面积，降低土地购置费用。(3)采用托盘或货箱储存货物，货物的破损率显著降低。(4)货位集中，便于控制与管理，特别是使用电子计算机，不但能够实现作业过程的自动控制，而且能够进行信息处理。1.2本课题研究发展趋势由于自动化立体仓库的广泛应用、计算机技术和网络技术的发展，使得立体仓库的发展十分迅速，其发展的趋势主要有3点：1.立体仓库向柔性化发展。随着柔性化的普及，自动化立体仓库的储运作业也将向柔性化发展。国外已经开始出现一批可拆卸的和移动式的仓库结构。2.立体仓库作业管理自动化水平逐步提高。具体来说，就是在要求的时间内、在准确的地点、按准确的顺序与方法、提供准确的品种及数量的货物。3.立体仓库中智能技术将会取得应用。人工智能技术的发展，推动了自动化技术向其高级阶段-智能化方向发展。1.3本课题设计内容自动化立体仓库的主体由货架、巷道式堆垛起重机、入(出)库工作台和自动运进(出)及操作控制系统组成。堆垛机是立体仓库的关键部件，负责全部货物的入库承运作业，可实现三个自由度的运动。该系统通过传感器采集信号，plc控制程序，可以实现对步进电机和直流电机较复杂的速度与位置控制规模。在入库作业时，当检测传感器检测到零位平台上有货物，那么起动机械手，将零位平台上的货物放到指定的库位上。在出库操作时，启动机械手，到达指定库位，将指定库位上的货物取出放到零位平台。机械手在执行每次的去放任务，都会自动回到零位，等待下一条指令。论文中机械手可以进行三个维度的变化，就是可以进行前进、后退，上、下，左、右的变化。为了系统的安全，在各个限位处都装有超限位保护开关，每个库位都有检测装置，判断库位是否已有货物，禁止双重入库和空的取操作。0攀枝花学院本科课程设计 立体仓库的构成及理论支撑2 立体仓库的构成及理论支撑2.1 货架货架分为组合式货架、重力式货架、旋转式货架。2.1.1 组合式货架（1） 托盘货架。托盘伙计是存放装有货物托盘的货架。托盘货架多为钢材结构，也可用钢筋混凝土结构，可做单排型连接，也可做双排型连接。其尺寸的大小根据仓库的大小及托盘尺寸的大小而定。采用托盘货架，每一个托盘占一个货位。较高的托盘货架可用叉车存取货物。托盘货架克实现机械化装卸作业，便于单元化存取，库容利用率高，可提高劳动生产率，实现高效率的存取作业，便于实现计算机的管理和控制。（2） 悬臂式长形货架。悬臂式长形货架又称悬臂架。它由3-4个塔形悬臂和主梁相连而成。这种货架分单面和双面两种。悬臂架用金属材料制造，为防止材料碰伤或产生刻痕，可以在金属悬臂上垫上木质存垫，也可以用橡胶带保护。悬臂式的尺寸不定，一般根据所放长形材料的尺寸大小而定期尺寸。悬臂式货架为边开式货架的一种，其特点是可在架子两边存放货物，但可用人力存取操作，重型悬架用于存放长条型金属货架。（3） 驶入式货架。驶入式货架采用钢制结构，钢柱上一定位置有向外伸出的水平突出构件。当托盘送入时，突出的构件将托盘底部的两个边托住，使托盘本事起架子衡量作用，当架子没有放托盘货物时，货架正面便成了无衡量状态，这时就形成了若干通道，可方便叉车出入等车辆作业。这种货架的特点是叉车直接是叉车直接驶入货架进行作业，叉车与架子的正面成垂直方向驶入，在最内部设有托盘的位置卸放托盘直至装满，取货时再从外向内部的正面驶入。这样，可提高库容量及空间利用率，但从另一方面看，很难实现先进先出。因此，每一项道只宜保管同一品种货物，此种货架只适用于保管少品种、大批量以及不受保管时间限制的货物。驶入式货架是高密度存放货物的重要货架，库容利用率可达90%以上。（4） 货架的刚度和精度。作为一种承重机构，货架必须具有足够的强度和稳定性，以保证在正常工作条件下和在特殊的非工作条件下，都不至于破坏，同时，作为一种设备，高层货架还必须具有一定的精度和在最大工作载荷下的有限弹性形变，对于自动和半自动控制的立体仓库，货架精度更是仓库成败的决定因素之一。（5） 自动和半自动控制的立体仓库对货架的精度要求是相当高的，包括货架片的垂直度、牛腿的位置精度和水平度等。为了达到设计的要求，有必要对说设计的货架进行力学计算。目前货架设计常采用刚度假设，即认为地基在货架和货物作用下不会产生弹性变形。此种处理使设计计算大为简化，但与实际结构的力学特性相差甚远。弹性基础梁的假设可用于货架设计，将钢筋混凝土层视为弹性梁或板，其下的土层视为等效弹簧，这样可同时考虑土层与混凝土的影响，能较好地反映实际情况。2.1.2 重力式货架重力式货架有两类。一类是储存整批纸箱包装商品，另一类是储存托盘商品，储存纸箱包装商品的重力式货架比较简单，由多种并列的坤道传送带所组成，商品上架及取出使用人力、储存托盘商品的重力式货架一般为1-2层，每格货架没设置重力滚道两条。滚道由左右两组辊轮、导轨和缓冲装置组成。其坡度一般为1.5%-3.5%，滚道长度一般可存放5-12只托盘，每个托盘载质量为500-1500kg。商品进库存放时，用叉车从货架后面将托盘送入货格，托盘依靠本身重力滚道向前滑行，也可采用电磁阀控制托盘定位。取货时，则用叉车从货架前面托盘取出。重力式货架的优点是：能减少保证货物的先进先出，它是一种高密集型的货架储存系统，空间利用率极高，比普通通道托盘货架的通道面积大大节省，进出货时叉车或向导堆垛机行程最短，能使货架的货位空缺降至最少。2.1.3 旋转式货架旋转式货架设有电力驱动装置。货架沿着由两个直线段和两个曲线段组成的环形轨道运行，由开关或用小型电子计算机操作。存取货物时，货物所在货格编号由控制盘按钮输入，该货格则以最近的距离自动旋转至拣货点停止。拣货路线短，拣货效率则可以提高。旋转式货架的货格样式很多，一般有提篮状、盆状、盘状等，可根据所存货物的种类、形态、大小、规格等不同要求选择。货格可以由硬纸板、塑料板制成，也可以是金属架子。透明塑料密封盒则适用于储存电子元件等有防尘要求的货物。旋转式货架适用于小物品的存取，尤其对于多品种的货物更为方便，它储存密度大、货架间不设通道、易管理、投资少，由于操作人员位置固定，故可采用局部通风和照明来改善工作条件，并且节约了大量能源。如果仓库的空间利用不作为主要问题，而从便于拣货和库存管理的目的出发，那么就是显出旋转式货架的优越性了。旋转式货架分为繁体旋转式和分层旋转式。其中繁体旋转式又分为水平旋转式和垂直旋转式。可根据具体要求进行选择。2.1.4 托盘我们把一个标准的货物或容器称作单元负载。货物的载体可以是托盘，托板、专用集装箱、专用堆放架、硬纸板箱等。货箱或托盘，其基本功能是装物料，同时还应便于叉车和堆垛机的插曲和存放。托盘多为钢制、木质或塑料制成，托板一般由金属制成，滑板由波状纤维或塑料制成，是将单元货物拉倒滑板上，专用堆放架由钢材或木料制成，可盛放专用件或特殊形状的物品，硬纸板箱盛放相对密度较小的物品。从货物与货架的几何关系中可知，货箱尺寸是货架设计的基础数据。货物引起货箱的扰度应小于一定的尺度，否则会影响货叉插曲货物。2.2 堆垛机2.2.1 分类巷道式堆垛起重机通常按金属结构型式、起重机运行支撑方式和取货作业方式进行分类，如表2-1所示。表2-1 巷道式堆垛起重机分类与用途分类特点用途按结构型式分类单立柱型1. 金属结构由一根立柱和上、下横梁组成2. 自重较轻。但刚性较差一般用于起重量2t以下，起升高度不大于16cm的仓库双立柱型1. 金属结构由两根立柱和上、下横梁组成一个刚性框架2. 刚性好，自重较单立柱大1. 适用于各种起升高度的仓库2. 起重量可达5t或更大3. 适用于高速运行，快速起制动按支撑方式分类地面支撑型1. 支撑只地面轨道上，用下部车轮支撑和驱动2. 上部设水平导向轮3. 运行机构布置在下部1. 适用于各种起重量和起升高度的仓库2. 用途最广悬柱型1. 仓库屋架下装设轨道，起重机悬挂于轨道下运行2. 仓库货架下部设导轨，起重机下部设水平导向轮靠在导轨上，防止摆动过大3. 运行机构设在起重机上部1. 适用于起重机和起升高度均较小的仓库2. 使用很少3. 便于转移巷道货架支撑型1. 巷道两侧货格顶部敷设轨道，起重机支撑在两侧轨道上运行2. 仓库货架下部设导轨，起重机下部设水平导向轨靠在导轨上，防止摆动过大3. 在运行机构设在起重机上部1. 适用于起重量和起升高度均小的仓库2. 使用最少按取货作业方式分类单元型1. 以整个货物单元出、入库2. 起重机载货台需备有插取货物的装置3. 自动控制时，机上无司机1. 适用于整个货物单元出入库的作业，或者货到人的拣选作业2. 使用最广泛拣选型1. 堆垛机上设司机室，由司机从货物单元中拣选一部分货物出库2. 载货台上可以不设插曲装置，直接由司机手工操作取货1. 适用于人到货的拣选作业2. 大多为手动与半自动控制2.2.2 结构组成（1） 运行机构。在堆垛机的小横梁上装有运行驱动机构和在轨道地轨上运行的车轮。按运行机构所在的位置不同可以分为地面驱动式，顶部驱动式和总部驱动式等几种。其中，地面驱动式使用最广泛。这种方式一般用两个或四个承重轮，沿地面上的轨道运行。在堆垛机顶部有两组水平轮沿天轨导向。如果堆垛机车轮与金属结构通过垂直小邹铰接，堆垛机可以走弯道，从一个巷道转移到另一个巷道去工作。顶部驱动式堆垛机又可分为支撑式和悬挂式两组，前者支撑在天轨上运行，堆垛机底部有两组水平导向轨。悬挂式堆垛机则悬挂在位于巷道上方的支撑梁上运行。（2） 载货台及取货机构。载货台是货物单元承接装置，通过钢丝绳或链条与起升机构连接。载货台可沿立柱导轨上下升降。取货装置安装在载货台上。有司机室的堆垛机，其司机室也一般装在载货台上，随载货台一起升降。对只需要拣选一部分货物的拣选式堆垛机，则载货台上不设取货装置，只有平台供放置容器只用。（3） 提升机构。堆垛机的起升机构由电动机，制动器，减速机，以及柔性件组成。常用的柔性件有钢丝绳和起重链等。卷扬机通过钢丝绳牵引载荷台作升降运动。除了一般的齿轮减速机外，由于需要较大的减速比，因而也经常见到使用蜗轮干减速。在堆垛机上，为了尽量使起升机构尺寸紧凑，常使用带制动器的电机。2.2.3 堆垛机分类它是一种完成单元货物入库到货格和从货格中取出的操作设备，是整个自动化立体仓库的核心设备。它通过手动操作、半自动操作或全自动操作把货物从一处搬运到另一处。它由机架（上横梁、下横梁、立柱）、水平行走机构、提升机构、载货台、货叉及电气控制系统构成。巷道式堆垛起重机专用于高架仓库。采用这种起重机的仓库高度已达45米左右。起重机在货架之间的巷道内运行，主要用于搬运装在托盘上或货箱内的单元货物；也可开到相应的货格前，由机上人员按出库要求拣选货物出库。巷道式堆垛起重机专用于高架仓库。采用这种起重机的仓库高度已达45米左右。起重机在货架之间的巷道内运行，主要用于搬运装在托盘上或货箱内的单元货物；也可开到相应的货格前，由机上人员按出库要求拣选货物出库。 有轨巷道堆垛机又叫巷道堆垛起重机，是自动化立体仓库中最重要的搬运设备，它是随着立体仓库的出现而发展起来的专用起重机，专用于立体仓库。有轨巷道式堆垛机一般由机架、驾驶室、起升装置、载货台、运行机构、电气装置、存取货机构、安全保护装置等组成。无轨巷道堆垛机。托盘单元型：由货叉进行托盘货物的堆垛作业，驾驶室可固定或同货叉一同升降；拣选型：无货叉作业机构，驾驶室随作业平台升降，由司机对两侧高层货架内的物料进行拣选作业。起升高度较高、视线好。又称高架叉车或三向堆垛叉车，即叉车向运行方向两侧进行堆垛作业时，车体不需要作直角转向，而使前部的门架或货叉作直角转向和侧移；高架叉车的起升高度比普通叉车要高，一般在6m左右，最高可达13m。（1）双立柱巷道堆垛机：机架由两根立柱和上横梁、下横梁组成一个长方形框架，最大优点就是强度和刚性都比较好，运行平稳。一般对于起重高度较高、起重量较大和水平运行速度高的立体仓库堆垛机多采用双立柱结构。（2）单立柱巷道堆垛机：机架由一根立柱和下横梁组成。整机重量较轻，消耗材料少，制造成本相对较低，但刚性稍差。由于载货台及货物对立柱的偏心作用，以及行走、制动时产生的水平惯性力作用，使单立柱堆垛机在使用上有局限性。不适用于起重重量大和水平运行速度高的项目。攀枝花学院本科课程设计 长虹电视立体仓库设计3 长虹电视立体仓库设计3.1 货架的设计1 确定货格的尺寸我们以26寸长虹液晶电视为参照设计货格。26寸电视长为609.8mm,约为610mm，高为357.8mm，约为360mm。由此，我们可以计算出一个货格的大小，长l=620mm，宽b=370mm，高h=130mm。由此尺寸设计货格。 图3.1 货格的俯视图2 确定货架的层数假设仓库的高度为40m，则可以计算出货架的层数=仓库的高度/1个货格的高度=40/1.3=30.769，因层数必须为整数，故取层数为30层3 确定货架的列数假设仓库的长度（不包括柱子的长度）为120m，则可以计算出货架的列数=仓库的长度/1个货格的长度=120/1.2=100列。4 确定货架的排数根据题目要求需设计货位数6万个左右，及以上求出的仓库的排数=总的货位数/（货架的层数列数）=60000/（30100）=20排。5 确定巷道的个数由货架的排数为20排，为了最大限度的节省占地面积，可以确定出巷道的个数为10个。6 仓库面积的计算基于以上的数据，可以算出仓库所需的长度和宽度分别如下：因为货架的列数为100列，故需要101个柱子，由此可以得出所需柱子的总长度为1010.05；仓库的长=货架的长度（不包括柱子的长度）+柱子的总长度=1.2+1010.05=125.05（m）；仓库的宽=货格的宽度排数+巷道宽度巷道数=1.220+1.410=1424=38（m）故可以得出仓库的面积=仓库的长仓库的宽=125.0538=4751.9m2由此可以知道设计出来的仓库面积大小为4751.9m2，高度为40m。图3.2 仓库立体图3.2 卷筒部件计算卷筒名义直径d=140mm，螺旋节距t=7mm，卷筒长度l=200mm，壁厚10mm，钢丝绳最大静拉力ns1502max（1）卷筒心轴计算轴的材料为45号钢，调质处理。图3.3 卷筒心轴的支点位置3.3 仓库整体设计1、收货指仓库从原材料供应方或生产车间接收各种材料或半成品，供工厂生产或加工装配之用。运输车辆到达站台升降平台升降为车辆和站台搭桥装卸机械装卸检查货物的品名和数量以及货物的完好状态，确认货物完好后方可入库存放2、存货 将卸下的货物存放到自动化系统规定的位置，一般是存放到高层货架上。可按货物的种类、大小和包装形式等分区存放。随着移动货架和自动