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
Abstract
Automated Warehouse now widely have been used in automotive, electronic, pharmaceutical, tobacco, building materials, telecommunications and other industries,it is to achieve rationalization of the key logistics system, to accelerate the pace of logistics, improve labor productivity, lower production costs have important significance. One stacker warehouse automation is the most important of handling, lifting and stacking equipment, for the three-dimensional warehouse to have an important impact on the efficiency of storage, the paper will focus on extending double-stacker, which not only reduce the use of roadway Land, but also reduce the number of stacking machine, under the conditions in the same area, a substantial increase access and utilization of the ground work efficiency, while users can save considerable investment. Because of this unique advantage of the extended-stacker, it has been the rapid promotion, and has great market space. However, compared with foreign technology, China's Stacker products in the technical parameters, product coverage, technology steadily and technology industries in scale of the gap. Therefore, this issue will design the most important part - Fork study, hoping to further improve the efficiency of Stacker and life.
Two-side-stacker adopted the multi-level two-side-Fork, through the implementation of the gap doubled to achieve within the roadway unilateral double shelf access of goods, but because fork cantilever longer, resulting in a corresponding increase in torque , under the control Fork torsion is not only a key technology, but also technical difficulties.
Stacker telescopic Fork can adopt a program of action motivated by two-way drive times the linear motion agencies, to that end, in program design in the choice of the sprocket chain drive mechanism. According Fork of the pickup of two-way telescopic trip request, only a double-decker Fork journey times by institutions is not enough, we must also achieve the three-tier Fork trip times by linear differential. However, due to Fork cantilever longer, resulting in a corresponding increase in torque, it needs a rigorous theoretical and practical experience to the next control Fork of torsion.
In the design process, it is using Pro / E modeling and simulation exercise, which mainly include the sprocket parts modeling, the chain, gears, rack, under the higher, middle, lower fork and so on, the difficulty lies in Identify and cope with the size, and chain drive the simulation.
Key words: Fork Pro / E Flexible Simulation
目 录
1．绪论 1
1.1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 1
1.1.1自动化立体仓库 1
1.1.2自动化立体仓库的重要地位 1
1.1.3有轨巷道堆垛机的意义 2
1.2课题研究的目的及意义 3
1.3堆垛机及货叉的技术要求，研究内容 3
2．自动化立体仓库设计 5
2.1自动化立体仓库总体规划时需要考虑的问题 5
2.2自动化立体仓库总体规划 6
2.2.1高层货架 6
2.2.2巷道堆垛机 6
2.2.3输送系统 6
2.2.4托盘(货箱) 6
2.2.5自动控制系统 7
2.2.6库存信息管理系统 7
2．3巷道堆垛机设计 7
2.3.1设计思路 7
2.3.2 控制系统结构 10
2.3.3 速度控制 11
2.3.4 位置确定 11
3．货叉方案设计 13
3.1液压传动 13
3.1.1双杆活塞缸 13
3.2机械传动 15
3.2.1链传动 15
3.2.2齿轮齿条传动 15
4．零件设计 18
4.1电动机、减速器的选择 18
4.1.1电动机的选择 18
4.1.2减速器的选择 19
4.2货叉的力学计算 21
4.2.1货叉弯矩的计算 21
4.2.2堆垛机货叉强度的计算 22
4.2.3货叉变形计算 23
4．3链轮链条传动计算 26
4.3.1链传动的优缺点 26
4.3.2链条链轮的确定 27
4.4单个螺栓联接的受力分析和强度计算 30
4.4.1货叉没展开时 30
4.4.2货叉展开时（极限位置） 31
5 零件建模仿真 35
5.1Pro/E零件建模仿真 35
5.1.1螺栓的设计过程 35
5.1.2螺母制作过程 38
5.2链条链轮的设计过程 39
5.3零件的装配 40
5.4链传动及总装图 42
6. NC代码 44
6.1NC代码简介 44
6.2．中叉上的链条槽 44
6.3.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
1．绪论
1.1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
1.1.1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
1.1.2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。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。
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