1、 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
2、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
3、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 II Title The overall s
4、tructure of the automatic stereo warehouse stacker and the design of lifting mechanism Abstract In 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 clas
5、sifications 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 walkin
6、g 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 gear III 目录 1.前言 .1 1.1 立体化自动仓库的国内外发展现状 .1 1.2 研究的主要内容 .
7、2 1.3 立体化自动仓库的设计目的及意义 .2 2.立体库的整体结构 设计方案 .4 2.1 立体自动化仓库的分类 .4 2.2 堆垛机的分类 .6 2.3 堆垛机的工作原理 .8 2.4 堆垛机的货叉机构 .8 2.5 堆垛机的升降机构 .9 2.5.1 堆垛机的升降机构的分类 .9 2.5.2 堆垛机的升降机构链传动的特点 . 10 2.6 堆垛机整体防护 . 11 2.7 堆垛机整体机构的设计 . 12 3.堆垛机行走机构的设计 . 13 3.1 堆垛机行走机构的方案设计 . 13 3.2 堆垛机行走机构的计算 . 14 3.3 SOLIDW ORKS 软件介绍 . 14 3.4 三维
8、爆炸图及渲染后的行走机构 . 16 3.5 渲染软件介绍 KEYSHOT. 17 3.6 三维零件及装配体展示 . 18 4.结论 . 20 致谢 . 221 参考文献 . 224 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 1 1.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
9、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
10、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
11、 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
12、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
13、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
14、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、整体结构及工作原北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 3 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。 货物尺寸 LW
15、H ： 400 300 148；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） 4 2.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
16、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
17、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
18、， 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。这是仓库的北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文） 5 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
19、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 存人同种 的 物资，
20、 所以 存货 的 种类 非常 有限，进行存储 的灵活度也大大提高 。 由于渠道宽度，相同的长度，每种货物的存储容量大致相同，或双重的差异，所以往往出现一些渠道的位置是不够的，和其他渠道有额外的货物空间，将出现之间的不平衡状态，也将减少利用 率 。这 种仓库 的技术要求 相对于其他的较高 ， 对 设备制造及仓库建筑的精密度 、 托盘和集装箱船的单位要求较高 ，要防止重力滑动中的卡死，一旦 发生 卡死 现象 ， 故障将会带来巨大的麻烦，难以解决 。这种仓库结构是 采用 钢结构， 成本自然而然贵很高，带来很大的不利 。这种仓库的适用领域： 在拥挤地区的工厂或 者 流通仓库的储备库 里 ， 利用 减少
21、 使用 占地面积 ，从而 提高储存量。 通常用 做配送中心的拣选仓库， 特别 其是成单元件的自动拣选系统 。 常 用于站台 的 发货仓库，发货端于站台之上， 装车速度可以大幅度提高 ，从而 减少装车 的 距离。 4 条型货架立体仓库 里的 货架 ， 每层都 具有 伸出支臂， 主要利用 侧式叉车来进行货物的存放 ，用于存放 的货物有， 条型、筒型货 物 。 立体仓库中所用的叉车有三种，一种是高起升高度叉车，一种是前移式叉车，一种是侧式叉车。后两种叉车也需要有一定的起升高度。地面承重 是叉车的主要支撑方式 ，不是固定设施，因而 机动性相对较好 。 但是叉车也有它的缺点，它的宽度很宽 ，且最大起升高度一般不 会 超过 6 米，因此，只适用于中、
