毕业设计（论文）-自动化立体仓库系统设计-堆垛机以及货架系统等设计.docx

自动化立体仓库系统设计堆垛机，以及货架系统等设计DCSignOfAUtomatedWarehous。SyStCmStaCkCrandrackingSyStCnIdesign摘要随着物流运输行业的迅速发展，自动化立体仓库得到了十分广泛的使用。自动化立体仓库是利用自动化的货物搬运装置堆垛机来对货物进行入库工作和出库工作，它可以大大节省人力成本，实现自动控制。自动化立体仓库的最大特点是使用了智能控制技术，它主要是由巷道式堆垛机、觉架系统、自动控制系统、运辘设备等组成。在整个仓库中，货物的周转率大大的提升，因此，对自动化立体仓库的研究,对我国的物流运输行业的发展有着巨大的意义，更对我国的理论技术研究有着长远的作用.本文主要从自动化立体仓库中的固定货架系统设计和堆垛机的整车结构设计出发，研究的主要内容为下面几个部分：D介绍r国内外堆垛机的发展情况，分类和组成.2）收集资料，利用三维建模软件，画出堆垛机三维模型，对堆垛机进行了整体结构方案设计.包含r堆垛机动力机构、垂直升降机构、载货台及其货叉机构、堆垛机横向位移机构和堆垛机的横梁及立柱。3）对自动化立体仓库货架系统进行了设计，主要包括了确定立体仓库货架系统的结构形式，在确定了其结构形式之后，并对货架系统进行了强度、刚度和稳定性校核。4）对固定货架的货架托盘进行了设计，使得货物可以安全装载在托盘上。5）对自动化立体仓库内部整体结构进行了设计，确定了仓库的尺寸，要求满足所需要的货位。同时，各部分装置也应该布置合理，能够以高效率对货物进行存取。6）对堆垛机的各部分零件机构进行选里设计，保证各部分的结构强度满足工作要求，使得各部分在工作过程中可以合理的运行。7）对堆垛机的控制功能进行了分析，并对其作用功能、实现路径和要求做出了详细的说明。关-词：自动化立体仓库：堆垛机：立体货架：AbstractWiththerapiddeve1.opmentofthe1.ogisticsandthetransportationindustry,automatedwarehouseshavebeenwide1.yused.Automatedthree-dimensiona1.warehouseusesautomatedcargohand1.ingdevicestackertocarryoutcargoinandoutofthewarehouse,whichcangreat1.ysave1.aborcostsandrea1.izeautomaticcontro1.Thebiggestfeatureoftheautomatedthree-dimensiona1.warehouseistheuseofinte1.1.igentcontro1.techno1.ogy,whichismain1.ycomposedof1.anestackers,rackingsystems,automaticcontro1.systems,andtransportationequipment.Intheentirewarehouse,Iheturnoverrateofgoodshasbeengreat1.yimproved.Therefore,theresearchonautomatedwarehousesisofgreatsignificanceiothedeve1.opmentofnycoun(rj,'s1.ogisticsandtransportationindustry,andhasa1.ong-te11neffectonnyCOUmry'stheoretica1.andtechnica1.research.Thisartic1.emain1.ystartsfromhedesignofthefixedracksysteminheautomatedwarehouseandthestructuredesignofthestacker.Themaincontentoftheresearchisthefo1.1.owingparts:)Thedeve1.opment,CIasSifiCa1.iOnandcompositionofstackersathomeandabroadarcintroduced.2) Co1.1.ectdata,use3Dmode1.ingsoftwaretodrawa3Dmo<1.c1.ofthestacker,anddesigntheovera1.1.structureofthestacker.Itinc1.udesthepowermechanismofthestacker,thevertica1.1.iftingmechanism,the1.oadingp1.atformanditsforkmechanism,the1.atera1.disp1.acementmechanismofthestacker,andthebeamsandco1.umnsofthestacker.3) Theautomatedthree-dimensiona1.warehouserackingsystemisdesigned,whichmain1.yinc1.udesdeterminingthestructureofthethree-dimensiona1.warehouserackingsystem.Afterdeterminingitsstructure,therackingsystemischeckedforstrength,rigidityandstabi1.ity.4) Theshe1.fpa1.1.etofthefixedshe1.fisdesignedsothatthegoodscanbesafe1.y1.oadedonthepa1.1.et.5) 'I-eovera1.1.interna1.structureoftheautomatedthree-dimensiona1.warehousewasdesigned,thesizeofthewarehousewasdetermined,andtherequiredcargospacewasrequired.tthesametime,eachpartofthedeviceshou1.da1.sobereasonab1.yarrangedtobeab1.etoaccessthegoodswithhighefficiency.6) These1.ectionanddesignofeachpartmechanismofthestackerensureshattheStruciura1.strengthofeachpartmeetstheworkingrequirements,so(hateachpartcanoperatereasonab1.yduringheworkingprocess.7) T1.iecontro1.functionofthestackerisana1.yzed,anditsfunction,rea1.izationpathandrequirementsareexp1.ainedindetai1.Keywords:automatedwarehouse:stacker:three-dimensiona1.rack第一章缗论11.1课题研究背景及意义11.2自动化立体仓国堆垛机的分类及国内外发展现状21.3深超主要内杵4第二章自动化立体仓座系或设计之堆垛机总体方案设计62.1自动化立体仓库堆垛机的总体结构方案设计62.I.1自动化立体仓库系统设计之堆垛机工作原理62.1.2自动化立体仓诲系统设计之堆垛机总体设计62.1.3自动化立体仓库系统设计之推垛机动力机构设计72.1.4自动化立体仓库系统设计之堆垛机垂直升降机构设计72.1.5自动化立体仓底系统设计之堆垛机水平上料机构设计82.1.6自动化立体仓诲系统设计之堆次机横向位移机构设计921.7自动化立体仓库系统设计之堆垛机机架设计102.1.8整体方窠模盘102.2货架系统的结构设计122.3货架托盘的设计132.4自动化立体仓库内部整体结构的设计142.5本章小结16第三章自动化立体会座系统设计之堆城机机构设计173.I自动化立体仓库系统设计之堆垛机技术参数173.2垂直升降机构173.2.1电机选型计算173.2.2链设计计算183.2.3轴的计匏193.2.4轴承分类和寿命计尊203.3水平上料机的233.3.1电机选型计算233.3.2同步轮的计算243. 4货架立柱的力学性能分析263.5 自动化立体仓座堆垛机的控制系统要求271 .5.1堆垛机控制功能应该满足的条件273 .5.2堆垛机位置认址方式273.6 本章小结29第四章结论与腰柒30A文献329.W38第一章绪论1.1 课题研究背景及意义随着科学技术的迅速发展，我国的国民经济水平提高，国民日常的消费水平提升，使得现代商品流通速度加快，商品流通的加快使得我国物流行业的发展步步向前。物流和仓库已经成为现阶段商业发展的重要组成部分，但是由于仓库较大，物件太多，仅仅靠人工劳动根本无法满足需求，为了提高在物流运输过程中货物运输的效率和质量，使得企业在新时代制造业更具有竞争力，因此需要设计款合理可林的自动化立体仓库系统，这个系统包含货架、堆垛机等。设计这个系统目的是要能够实现高痂量批量生产目的.本文设计款自动化立体仓库系统，能够改变传统人工操作低效率甚至不合理的自动化立体仓库堆垛机装置，该装置大大提升生产效率的同时还能够提高在货物运输过程中的成本，随着批址生产和堆垛机装置的广泛应用，因此在货物搬运环节的成本也施之降低。本文设计自动化立体仓库系统中的堆垛机装置,其主要功能就是通过将链条与滑筒相固定，电机驱动链条在链轮的张紧作用下移动实现堆垛机栽货台的垂直升降；通过带轮皮带将电机动力传递至传动齿轮，传动齿轮与齿条啮合驱动教货板在水平方向移动；通过电机驱动滚轮运转使堆垛机在侧轮的支承下在轨道上横向移动。假设在导轨方向上：设坐标轴为X,在垂直方向上：设坐标轴为Z,在教货板的运动方向上：设坐标轴为Y,本文设计的堆垛机装置在自动化立体仓阵中可以在这三个方向上进行位移，在堆垛机搬运货物的过程中，堆垛机可以在地轨上进行横向的位移，堆垛机上的载货台可以在垂直方向上进行垂直升降运动，同时，栽货台上的载货板可以进行伸缩运动，以实现将货架托就上的货物送入货架对应的货格当中。堆垛机可以通过在三个坐标轴方向上运动将货物送往指定货格，也实现了全自动功能，进而大大提升了搬运过程中的效率，降低劳动强度，提升高端制造业的竞争力，而且能够满足不同场合对自动化立体仓库堆垛机装置的需求。传统的能够实现自动分拣、抓取并能鲂垂直运行将货物送到不同高度的货架中的货格功能模式是人工操作，随着时代进步，逐步引进自动控制技术手段，通过计算机系统控制堆垛机的运动，以实现在自动化立体仓库中堆垛机自动存取搬运货物，大大解放劳动力。但是物流系统建设初期，自动控制技术并不成熟.只能实现半自动化生产，这种模式虽然提高生产效率和质量，但是依然不能满足人们需求，因此需要设计款能够提高效率和质量垂直式物流分拣装置，采取先进的控制功能手段，进而提升高端运输业的竞争力，持续创造社会效益。1.2 自动化立体仓库堆垛机的分类及国内外发展现状在自动化立体仓库当中，最主要的部分就是堆垛机，堆垛机在自动化立体仓库中负或将货物放置在货架托盘上，利用货叉或我宽板将托盘放置在对应货架具体的货格当中，以实现完整的货物搬运过程.同时，堆垛机性能的好坏可以用如下几个因素来衡量：水平运行速度、垂直运行速度、货叉或教货板的伸缩速度、堆垛机在工作过程中的运行稳定性、堆垛机的控制系统的控制精度与稳定性等，这些因崇的好坏都直接影响若在工作过程中堆垛机的工作效率。近年来，我国物潦运输业蓬勃发展，国内建立了不少的自动化立体仓库。其中，堆垛机也有许多种形式，当堆垛机按照其主要构件形成分类，可以分为单立柱堆垛机和双立柱堆垛机，其中单立柱堆垛机的通常用于提升高度小于或等T-21m的自动化立体仓库当中，双立柱堆垛机的强度、刚度和稳定性耍比单立柱堆垛机的好一点，敌双立柱堆垛机通常用于提升高度大于21m的自动化立体仓库当中。当堆垛机按照导轨限置分类时，可以将堆垛机分为直线导轨式和曲线导轨式，其中直线导轨式堆垛机一般是在直线导轨上做往复运动，曲线导轨式堆垛机一般是在曲线导轨或者直线导轨上做往复运动。"当按照堆垛机的规模大小进行分类时，可以分为低层型、中层型、高层型。低层型的高度往往在IOrn以下，中层型的高度一般在IOm到20Tn之间，20In之上的为高层型。到目前为止，自动化立体仓库技术在全世界范围内已经非常普及，不少物流、医药、食品、烟草等行业已经广泛的实用了自动化立体仓库技术来搬运储存货物，美国在上个世纪的60年代苜先推出了第一代自动化立体仓库，同时，人类苜次采用计值机进行控制自动化立体仓库在上个世纪70年代的初期，随后，经历了不断地发展，自动化立体仓库逐渐的发展到了亚洲大陆与欧洲大陆，在世界开始广泛的传播起来。同时，在我国国内，自动化立体仓库技术从国外传播过来到我国自主研发经历了多个阶段。在上个世纪的70年代初期，我国的郑州纺织厂首先建立起了第代自动化立体仓库，这个立体仓储系统许多功能还不是特别的先进，工作过程中采用人工驾会的方式来操作作业，同时，货物存储也必须依旅人来手工的方式进行记忆，仓库采用的控制系统时继电罂控制系统。在工作的过程中，由于技术不完善，这种自动化立体仓库的工作效率低，产生的噪音也非常的大。在上个世纪的90年代初期，我国建立了第二代自动化立体仓库，这种仓库使用/可编程控制器，即P1.C技术来控制自动化立体仓阵中的堆垛机，同时在工作的过程中，用计算:机作为辅助装理，用来进行监控.但是当时的技术水平也有不少的缺陷，系统的控制精度低，抗干扰能力弱，在堆垛机的运行过程中有时会发生一定的故障，甚至是燧痪的状况。在上个世纪末，第三代自动化立体仓底开始新兴起来，巷道式双立柱堆垛机发展起来，采用了先进的认址方式，仓库现场使用了总线的方法，但是20世纪末计算机技术并不是很先进，以至于整个系统的响应时间特别长，这样一来，自动化立体仓库的工作效率变会大大的降低，在21世纪之初，第四代自动化立体仓库开始新兴起来，这种自动化立体仓库的技术已经相对成熟，无论是堆垛机的结构或者系统的控制稳定性和控制精度，都有了很大的提升。高效率、高速度、高精度、高稳定性成为其显著的特点。如今，自动化立体仓库还会不断地发展，目前自动化立体仓库的发展方向是仓库的自动化程度不断地在提升，少量的人力就可以满足对整个仓库的控制，传感与检验技术、伺服脉动技术、精密机械技术在仓库中都广泛使用，这些先进的技术，为自动化立体仓库的高效积定工作提供了强有力的保障。1.3 课题主要内容本课题通过给定的立体仓库中的几种参数，以货物最大外形尺寸（宽>nn×jmmX长mm）：500×500×400,存储货物每件质量最大为300kg,并且自动化立体仓库有5000个货位进行设计研究。根据手册对自动化立体仓库进行整体结构的设计，在设计完成之后，还要设计出合理的货架系统，并且选用合理规格的货架托就，最后设计出满足工作条件的堆垛机。选择和研究设计方案能够降低生产成本和提高工作效率。设计自动化立体仓库中堆垛机装置能够满足实际生产需要进而提升国民幸福指数。通过关篌零部件选型和重要结构设计计算，设计一款成熟可靠的自动化立体仓库中堆垛机装置，其主要功能为了实现能够实现自动分拣、抓取并能够垂直运行将货物送到不同高度的货架功能。为此要设计个结构索凌，生产效率和质显符合要求的堆垛机装置。设计一款货架托盘，以最大货物外形尺寸为边界，同时以货物爆大质量为极限，通过选取合适的托盘材料和外形结构设计出个合理的货架托盘，要求其能够在工作过程中正常的承载宽物。同时设计出个具有5000个货位的自动化立体仓库货架系统，要求其满足足够货位的同时，还要满足定的强度、刚度和稳定性。最后对堆垛机的控制功能进行分析，要求其能够正常存放货物。设计出来这些装置之后，利用：维建模软件对各部分进行：.维建模“本设计的研究思路：1.查阅相关文献资料，/解自动化立体仓库堆垛机装理国内外发展情况，充分认识该装置对实际生产的重要意义，结合所学机械设计和机械原理知识，初步制定研究思路，确保设计堆垛机装置能够满足实际需要.>2 .根据所学机械原理相关知识，设计和选取合理的传动原理，并制定整个装置的设计方案，使得堆垛机装巴能够满足预期的FI标功能和实际工况。3 .为了保证堆垛机装置结构紧凑，运行稳定可靠，对关键零部件、重要结构进行设计计算，尽量使用更为经济合理的设计方案。4 .通过上述设计可得出更优设冲方案、传动原理以及关键零部件和IR要结构，通过三维软件对臼动化立体仓库堆垛机装出进行建模不断优化设计方案，确保所设计的机构能够符合工况和实际需求。5 .根据自动化立体仓库手册设计出合理的货架托盘，要求其的尺寸大小比货物的最大外形尺寸大，同时满足强度要求。6 .根据所学材料力学相关知识，设计出合理的自动化立体仓库货架系统，要求货架满足定的货位，并且在确定好觉架系统的结构形式后，对货架进行强度校核、刚度校核和稳定性校核。确保贪架可以正常承载货物。第二章自动化立体仓库系统设计之堆垛机总体方案设计2.1 自动化立体仓库堆垛机的总体结构方案设计2.1.1 自动化立体仓库系统设计之堆垛机工作原理通过分析了自动化立体仓库中堆垛机的机械原理及其工作原理，设计了自动化立体仓库系统中的堆垛机，其由电机、链和链轮、导轮、轴和轴承、带轮皮带、齿轮齿条、滚轮、减速器、驱动滚轮、侧轮和轨道等零部件组成，通过部机器就能完成对物料的水平运输、垂直升降和上料下料功能，满足了在空间中堆垛机的三个直线运动方向的自由度.本文选择电动机作为动力装置，通过将链条与滑简相固定，电机驱动链条在链轮的张索作用下移动实现堆垛机载货台的垂直升降：通过带轮皮带将电机动力传递至传动齿轮，传动齿轮与齿条啮合驱动载货板在水平方向移动：通过电机驱动滚轮运转使堆垛机在侧轮的支承下在轨道上横向移动。假设在导轨方向上：设坐标轴为X,在垂直方向上：设坐标轴为2,在载货板的运动方向上：设坐标轴为Y,通过分析所设计出的堆垛机，此堆垛机在三个坐标轴方向上都可以进行位移运动，即满足了设计目的。在立体仓库中堆垛机通过货架托盘可以将货物送往货架指定的货格当中，在上述机构的相互配合下实现自动化立体仓库中堆垛机的各项功能。2.1.2 自动化立体仓率系统设计之堆垛机总体设计为了能够实现自动化立体仓库中堆垛机的各项功能，将其组成机构主要分为三个部分，动力产生部分、动力传递及执行部分和支撵结构部分，各部分相互配合以实现装巴的各项功能。上述结构方案包括四部分，第一部分为堆探机动力机构、第二部分为堆垛机垂直升降机构，即堆垛机载货台部分，此部分包含了载货板，货架托盘放置在载货板上，堆垛机通过载货板来装卸货物，实现自动存取功能。第三部分为堆垛机横向位移机构，最后一部分为堆垛机的机架。同时，在堆垛机的动力装包选择上,选用电机作为动力装电。堆垛机的垂直升降机构，通过将链条与滑筒相固定，电机驱动跳条在链轮的张紧作用卜移动实现载货台机构的垂直升降。堆垛机载货台上载货板机构，通过带轮皮带将电机动力传递至传动齿轮，传动齿轮与齿条啮合骈动载货板在水平方向移动。堆垛机的横向位移机构，通过电机朝动滚轮运转使堆垛机在侧轮的支承下在轨道上横向移动。堆垛机的机架，通过型钢和钢板焊接在一起提供了个稳定的运行平台，兼顾了操作方便，设计机架装置,保证整体设计平程高效。在工作运行过程中，通过立柱与懂梁的支撑.堆垛机可以平粒高效的运行。2.1.3 自动化立体仓库系统设计之堆蝶机动力机构设计动力机构的作用是为整套机械装置提供生产运行的动力，因此动力机构设计选型是否介理决定着机械袋置能否按计划完成设计目标。目前在机械系统中常用的动力主要有柒油机、汽油机、电动机、液压马达和一些新能源动力机等.根据自动化立体仓库堆垛机的设计方案和结构特性，综合考虑设备的后期维护和使用成本等因素，堆垛机的动力源采用电机较为合适.即在堆垛机的工作过程中，通过电动机来传输动力，使堆垛机可以在X、丫、Z三个方向上进行位移，从而将货架托盘上的货物送到预定的货位当中，完成货物运输的任务.2.1.4 自动化立体仓库系统设计之堆垛机垂直升降机构设计本次设计的堆垛机垂直升降机构主要由电机、链和链轮、导轮、轴和轴承等组成，其作用是通过招链条与滑筒相固定，电机驱动链条在链轮的张紧作用下移动实现堆垛机载货台的垂直升降。以实现堆垛机在垂直方向上的位移运动，设计的自动化立体仓库堆垛机垂直升降机构如图2.1所示。S2.1自动化立体仓座堆燃机垂直升降机构2.1.5 自动化立体仓摩系统设计之堆垛机水平上料机构设计堆垛机水平上料机构又称为堆垛机的载货台，载货台上又包含了载货板，其作用是通过电机驱动堆垛机的垂直升降机构，使敕货台运动到确定的位置，利用载货板将托盘上的货物送到货架中对应的货位当中。自幼化立体仓库堆垛机水平上料机构主要由电机、带轮皮带、齿轮齿条、滚轮和导轨等组成，其作用是通过带轮皮带将电机动力传递至传动齿轮，传动齿轮与齿条岫合驱动载货板在水平方向移动。设计的自动化立体仓库系统设计之堆垛机水平上料机构如图2.2所示。图22自动化立体仓庠堆螺机水平上料机构2.1.6 自动化立体仓庠系统设计之堆垛机横向位移机构设计自动化立体仓库堆垛机横向位移机构主要由电机、减速器、驱动滚轮、侧轮和轨道等组成，其作用是通过电机驱动滚轮运转使堆球机在恻轮的支承卜.在轨道上横向移动。以实现堆垛机的向前向后运动。在运行的过程中，可以通过减速器将电机的输出转矩减小，以实现堆垛机在行进过程中的平稳，保证堆垛机工作安全，可兆性强。设计的自动化立体仓库堆垛机横向位移机构如图2.3所示。图23自动化立体仓率堆垛机横向位移机构2.1.7 自动化立体仓库系统设计之堆垛机机架设计堆垛机的机架部分包含了横梁和堆垛机的立柱.它形成r堆垛机的整体结构，使堆垛机上的各部分装置连接在一块，成为一个整体部分，在运输货物的过程中，承载大部分的外力，因此，堆垛机的横梁和立柱确保了运输过程中的平稳性和安全性，它是本设计的一个重耍板块。机架作为本装置亚要的组成部分，其主要作用是为了承载本装置的各零部件以及提供合理的安装接口。因此在设计机架的时候要考虑自动化立体仓库堆垛机在完成货物的水平和垂直运输过程中需要关注的亚点和难点问题，保证装置平稳运行，因此机架对于本装置而言也较为重要。机架材质考虑到自动化立体仓库堆垛机的使用场景，通常采用型钢和钢板钢焊接成骨架，该材质符合经济成本要求，而且其强度和刚度都能够满足设计要求，最重要是便于安装、固定和后期维护。各机构通过螺栓安装在机架上，这样设计方案可以有助于调整各机构的间距，只需要通过调整螺栓位身就可以保证各机构连接的质量，这样既安全可靠;，又经济实患，还符合设计要求。2.1.8 整体方案模型完成各机构的设计后，并结合悠体装盥的设计方案，利用三维软件将各机构进行装配，最终完成自动化立体仓库堆垛机的三维模型建立。在整体装配建模过程中，必然会出现局部设计不合理造成无法装配的情况，要及时对不合理部分进行修改，优化整体设计方案，更好的完成装置三维模型的装配，如图2.4所示。此图为堆垛机设计完成之后的总装图。图2.4整机三维模型2.2 货架系统的结构设计在自动化立体仓库中，除r堆垛机以外，立体仓库中货架是其重要的组成部分.立体货架系统在仓库中承担着重要的作用，它被用来存储货物，当堆垛机用货架托盘装就完成货物之后，通过运输将货架托盘及货物运送到货架中的货格当中。货架系统的设计是否合理直接影响到整个立体仓库的工作效率，在确定货架系统的结构形式之后，还要对货架系统的强度、刚度、和稳定性进行校核，以确保固定货架在满载的状态下可以正常的工作。因此，设计出的货架系统应该能保证自动化立体仓库的工作效率与货架系统本身的安全性,自动化立体仓库中货架系统主要由如卜.几部分组成：立柱、横架、纵架、地脚组成，如卜.图所示为立体货架中其中一个货格的示意图：1货累立柱2横架3-比ffiI-街架托点5地Wi图25货架示意图在上图所示的货架示诲图中，货架立柱承担了主要的重量，由于立体仓库可能出现地面不平整的情况，因此，将货架立柱底部装上了地脚，以获得平稳。其中，一个货格由4根货架立柱组成，货格中的横架和纵架又将货架立柱连接起来，纵架在货架系统中不仅仅起到了提升货架整体的强度与稳定性，也作为货架托盘的我体，具仃重要的作用。同时，本设计要求具仃5000个货位，在此货架系统中，每一组货架有500个货位，自动化立体仓库将布置10组货架，每组货架一竖列有5个货格，一组货架将有100竖列，故仓库货架系统的容量设计符合了设计要求（5×100×10）.货架系统中立柱部分的材料选用Q235冷弯方形空心型钢材，其规格为100X6。每个优格的尺寸为750X750X825（长MnX宽MnX高ran）,纵架的形状为长方体形状,它的尺寸为50×60×750（长MX宽InmX高mm）,在设计时，根据自动化立体仓库设计规范JBT9018-2011,将货架托盘与货架立柱之间招有定的间隙，以便于在工作过程中方便装卸货物。货架的整体高度为3.5m,每一组货架的长度为62m.2.3 货架托盘的设计在自动化立体仓库中，入库的货物外形尺J可能会各不相同，若分别用不同的货架托盘来装载货物会造成成本的大量浪费，而且极其不合理。因此，为了保证运输成本，本自动化立体仓库采用的货架托盘采用统一的型号。由于托盘的材料各式各样，在本设计中，统一选择信合金来作为本仓库中货架托盘的材料，以便于保证其在工作过程中安全可靠。设计货架托盘主要由面板、底部支探、通孔组成,如下图所示为本设计中货架托盘的示意图：S2.6货柒托盘上图所示为本自动化立体仓库中使用的货架托盘。本货架托盘采用单面型，即只有一个面用来承重,就是货架托盘的面板.面板上用来装我货物，面板具有一定的厚度，它的厚度为10mm。在面板上挖了8个通孔，通孔主要是用来减轻面板的质量，以便减轻货架系统的压力，同时，通孔也减少了货架托盘的材料，节约了材料成本。在面板的底部是货架托盘的底部支撑，底部支撑用来支探托盘上的货物.此货架托盘面板为个正方形.它的尺寸为700X700（长MX宽mm）。货架托盘质量为60kg。货架托盘的底部支撑为长方体形状，它的尺寸为700X40X80（长三X宽mmX高ran），故在货架托盘装上固定货架中的货格中时，在货架托盘的左右两侧分别与货架立柱之间会留有25mm的间隙，当货架托盘装上了最大外形尺寸的货物时，货架托盘与货物在固定货架中的货格中总共会占据58On1.m的高度，与货格顶部会空出来245mm的高度。在自动化立体仓库中，堆垛机从初始位置开始，将货物装载在货架托盘上然后堆垛机利用其上的货叉载货板机构将货架托盘提升起来，在货架之外货叉进行伸缩，当堆垛机运行到/目标货位时，货叉载货板开始伸向固定货架对应的货格当中，将货架托盘放置在优格当中，最终货物和货架托盘一同被堆垛机上的货叉载货板机构送上目标货位，栽货板又伸缩向堆垛机原本的位置.问到r最初的起点位置，这样下来，堆垛机的一个工作循环完成，以此往熨，通过堆垛机的运行，货物随着货架托就不断地被运往固定货架中的货格当中，至豆工作，大大的节省了人力与物力。2.4 自动化立体仓库内部整体结构的设计在上述过程中，设计出了完整的堆垛机整车结构，因为双立柱堆垛机在结构强度和稳定性方面性能比单立柱堆垛机要更好，因此，在本立体仓库中采用了双立柱巷道式堆垛机,因为在本设计中固定货架的高度不离，为5.25m,堆垛机的高度与固定货架的高度相接近。因此，在本设计中,不用安装天轨装置以增加堆垛机的稳定性，只采用地轨即可满足货物运输的要求，堆垛机的两根立柱用45号钢材横梁连接起来即可。同时，在自动化立体仓库中安装/滚筒输送线，其目的是在货物装上堆垛机之前，货物装在/货架托盘上之后，可以利用滚筒输送线将货架托盘及货物送往每条堆垛机地物的初始位置,这样一来可以大大减少人力物力，提高了仓库货物的入库与出库的效率。自动化立体仓库的内部包含了滚筒输送线、货架系统、堆垛机、地轨等，各个部分只有合理的布置，才能达到最高的工作效率。如卜图所示为本设计中的自动化立体仓库的俯视图：图2.7自动化立体仓床内部鳖体结构图在如图所示的自动化立体仓库中，仓库的尺寸为120×30×9（长11X宽mX高m）,共有IO排货架，每一排货架的容量是500个货位。在每一条轨道上放置了一台堆垛机，本仓库中共配置了5辆堆垛机，堆垛机通过其上的货叉载货板机构的伸缩运动将货物送到它在右两边的固定货架当中，将货物送到货格中，货又缩回，堆垛机乂回到了滚简输送线进行取货。该自动化立体仓库的工作流程是:货物进入到自动化立体仓库，首先会存放在货物待转区，入库时货物会被装在货架托盘上，在货物装好之后便会放在滚筒输送线上，由滚动输送线运送到仓库区域，到达仓库区域之后，堆垛机利用货叉我货板将货物随货架托盘取下，通过地轨送往到固定党架中对应的货格当中,这便是完整的个入库工作过程，在货物出库时，其工作方式与货物入库时的工作方式正好相反，这两个工作过程是自动化立体仓库主要进行的作业。2.5 本章小结在本章中，首先对本自动化立体仓库中的搬运装理堆垛机进行J'结构设计，包含了堆垛机动力机构部分设计、堆垛机教货台部分的设计、堆垛机水平运行机构的设计、堆垛机垂直升降机构的设计和堆垛机机架的设计.在设计完成r堆垛机的整车结构之后，确定了货架系统的结构形式，设计出的货架满足了砂定的货位，同时设计出了与固定货架配套的货架托盘，用以承栽货物。在最后，设计了本自动化立体仓库的内部结构，合理的布巴货架系统与堆垛机，使得整体可以按照预定的工作模式进行正常工作。第三章自动化立体仓库系统设计之堆垛机机构设计3.1 自动化立体仓库系统设计之堆垛机技术参数立体仓库容出：SoOo个货位：存储货物用件侦量：不大于300¼g件：货物最大外形尺寸（宽mmXmmX长mm）：5×500X400：货物外包奘材料：瓦楞纸箱、木板箱：出入库能力：叁4件/m1.n。3.2 垂亶升降机构垂直升降机构是堆垛机传递动力的部分，此部分需耍选用合理的原动机（如内燃机、电动机、液压马达、气压马达等）与传动机构，比较上述四种原动机的类型，电动机的构造简单，并且它的种类和型号广泛，便选型，同时电机满足不同类型机械的工作耍求，液压马达对环境的影响大，会产生漏油现象影响工作效率的同时还会影响机械运动精度，气压马达工作的稳定性差，在工作过程中会产生噪声。内燃机使用汽油或柴油作为燃料，结构更杂，对零件的加工精度要求高，驱动效率低，因此，选用电动机作为垂直升降机构的原动机。在传动机构类型的选择上，由于链传动适用于低速歪我的工作环境，同时在传动过程中，无整体打滑现象，并且链传动无弹性滑动，因此，链传动的传动效率商，所以选用链传动作为传动机构。3.2.1 电机选型计算本文选用电机作为整个装置动力源，因此电机性能直接决定整个装置的运行情况.选用电机既要价格合理，降低整个装置成本，也要能够提高足够的动力，保证整个装置稳定运行：也不能选用动力远大于所需的电机，这样会造成性能过剩，而且价格昂诳，不符合设计理念。因此选择电机时，不能考虑雎一指标，要考虑多种因素，也要考虑工作环境，找一个性价比最高的电机。计算电机功率：P=Fv考虑本装理的整体结构，本装置需要承受重髭为350KG,需要载荷为3500N,其运行速度v=0.6ms,因此P=Fv=3500X0.6=2KXW该机构的传动效率是°9P="=生2=2333.33卬Ih09本装置连接链传动，链轮的直径为65mm则转速为:176.38min60v60×0.6n=Xd3.14x0.065根据上述计算和论述，号虑到工作环境和实际需求，考虑设计余员，本装置选取功率为3KW电机，其转速为2880rmin,型号为Y1.oO1.-2。3.2.2 链设计计算链传动原理和皮带类似，通过链轮带动链条实现动力传动，因此链传动也适合较大中心距工作环境，但是链传动屈于挠性传动。链传动适用于环境较为恶劣的工作环境。和带传动相比，链传动工作平稳可靠;，因为链没有弹性，因此没有打滑现象：链传动传动效率较高，通常为=°95O98,链轮也不会因为张累承载额外载荷。和齿轮相比，链传动合适较大中心距的工作环境，但是缺点也较为明显，一是徒条容易磨损，这样就会出现振动和噪声的情况，导致工作时，装置声音过大，严重情况易产出跳齿现象；二是链传动的传动比不稳定，因此链传动通常计.算瞬时传动比和瞬时链速。而且本装置结构和工作环境，采用链传动更为合适。1.本装置根据设计需要和实际工况，选用滚了钱,选择链轮的材料为如口，其热处理方式为淬火、回火，热处理后的硬度为40到50HRC"同时,在使用优质徒条中，40Cr是一种重要的链轮。设计琏条链轮减速比为1.链轮齿数为19(Z=Z1=Z2),其转速为176rmin,查相关机械知识手册和图表可知，选用链条型号05B,节距P=8mm,符合相关要求。计算链轮的功率,其计算公式如下:P=3×0.95KW=2.85KW.计算功率"KN=IX3=3KW2.链节数4中心距%=(3050)P根据设计要求斯=38p计算链节数：4=争专七=*+管+蠢誓节为了避免使用过渡链节，将链节数1.=93节园整为100节链长1.：I(XX)100X8I(XX)=0.8。书g一宥)+J(空)2-8(望加=酎93-3)+J(93-藁尸/厘力=304“42V22,平均链速:V-P.n.p19×176×8,60x100060XI(XX)60I(XX)-=nS=0.45"s式中：Z1.一一小链轮的齿数n1.小链轮的转速P-节距根据平均链速查阅手册润滑范用选择图选择润滑方式为人工定期润滑3.2.3 轴的计算选取轴的材料为经过调质处理的15钢，设定最小轴径尺寸A3由机械设计手册轴设计取126p一轴所传递的功率，iI算为3kV。n轴最低转速，为60rmim,本装置轴的强度会因为采用联轴器和推连接而大大降低，为了保证轴的强度，在设计的时候考虑设计余量，即轴的直径要略大于计知直径，这样在装身在特殊环境和工况下，也能保证轴的使用寿命，进而保证装置的稳定运行，因此轴的直径要比计算出的数值略大，取整得52m,I1.最小轴径段的长度为75mm其余轴段的轴彳仝为150m,长度为225mm。由于平犍连接对中性好，装卸方便并口结构简单，因此轴与链轮之间通过平键连接。通过查表取轴端倒角为C2.如下图3-1所示的本文设计制造轴部件的结构示意图.H3-1轴3.2.4 轴承分类和寿命计算D.轴承分类轴承作为一个标准件，广泛应用在机械制造业中作为一个连接件，根据设计特点和实际工况，不同装置采用不同类型和型号的轴承，滑动轴承和滚动轴承是在现代机械产品中