《立体仓库机械结构的设计毕业论文设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《立体仓库机械结构的设计毕业论文设计（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、皖西学院本科毕业论文（设计）第 1 页 立体仓库机械结构的设计立体仓库机械结构的设计作 者李 帅指导教师宋诚生摘要：摘要：论文针对邮包分拣存取系统的特点，通过对立体仓库中堆垛机工作环境的分析，以及对堆垛机结构的力学分析与研究，得出了适合堆垛机的特殊结构的设计方法，并由此得出最优结构参数。论文主要完成了如下几个方面的工作：（1）利用经典力学的方法，对堆垛机进行了全面的力学分析，在此基础上又展开了包括堆垛机的静刚度、动刚度、立柱强度、整体稳定性、下横梁的强度等各方面的分析，还重点就货叉机构进行了受力分析和刚度分析。 （2）根据结构设计的合理性初步选择主要的结构参数，并进行校验，在校验中反复改进参数
2、的选择，使得所选参数能够满足设计要求。着重提出了适合存取分拣邮包的货叉运行机构，力求简单轻便并且能够很好的完成存取货物时的伸缩转向功能。 （3）由于堆垛机的结构设计的好坏直接影响堆垛机的运行性能，所以论文对堆垛机的结构进行了计算机辅助优化设计。利用UGNX 软件进行堆垛机的三维建模，以生动的视觉效果直观感受结构参数选择的合理性，完成了主要零部件的设计及总体装配的制图工作。根据邮政物流业的邮包尺寸与重量的现实情况，比较本文所设计的堆垛机结构的校验结果，可以看出本文设计的堆垛机完全可以胜任现实中的邮包自动化仓库中的分拣存取工作，而且结构轻便简单，易于加工。关键词关键词：机械设计； 堆垛机； 力学分
3、析； 计算机辅助设计Mechanical Design WarehouseAbstract: In this paper, by study of the features of the packet sorting system and the environment of the automated warehouse where the stacking crane works, an optimal design approach to the structure of the stacking crane and the optimal structural parameters w
4、ere obtained. This thesis has finished several aspects of work as follows: (1)The classical dynamic method was used to comprehensively analyze the machine, including stationary and dynamic inflexibility, intension, stability, etc. The fork was also analyzed especially. (2)The structural parameters w
5、ere elementarily chosen and checked by the rationality of structural design. The parameters were improved time after time during checking process in order to meet the demand of the design. The operating framework of the fork that fits packet sorting was proposed to make sure that the framework is si
6、mple and convenient and to accomplish the work successfully. (3)Since the structure of the machine directly affects its function, the optimal design was performed on the computer. Through making 3D model of the stacking crane by using of the UGNX software and observing the rationality of the paramet
7、ers by the vivid visual effects, the design of the main parts and the entire assemblage were accomplished.According to the reality of the sizes and weights 皖西学院本科毕业论文（设计）第 2 页 applied in postal packets logistics industry, the outcomes of the checking parameters meet the practical needs. The stacking
8、 crane that is designed in this thesis will be competent for the packet sorting work in reality and its structure is simple and is conveniently produced.Keywords: Mechanical design; Stacking crane; Dynamic analysis; Computer aided design引言引言立体仓库( Warehouse)是物料搬运、仓储科学的一门综合科学技术工程。它以高层立体货架为主要标志，以成套先进的搬
9、运设备为基础，以先进的计算机控制技术为主要手段，实现搬运、存取机械化、自动化，储存管理现代化的新型仓库1。堆垛机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，是立体仓库能否达到设计要求和体现其优点的关键设备之一。自动化立体仓库在现代物流系统中的作用是显而易见的，可将自动化仓库技术应用到邮包流通领域中，充分利用自动化仓库的优势和特点，实现邮包仓库信息管理自动化和邮包入出库作业的自动化，为提高邮包的流通效率发挥重要的作用。从对我国自动化立体仓库使用的行业分布情况分析，绝大多数自动化仓库还只是仅仅应用于工厂企业领域，而且，自动化程度不高。据作者的调研，目前国内还没
10、有应用于邮包流通领域的自动化立体仓库出现，而邮包自动化仓库有其自身的特点，如邮包无统一规格难以用一般机械手抓取方式实现，邮包出入库的控制算法复杂，邮包仓库信息管理系统有其自身的要求等。本文的主要任务是将自动化仓库技术应用到邮包流通领域中，结合邮包流通的特点，设计出适合邮政部门包裹自动分拣、储存的堆垛机。整个设计过程主要包括堆垛机结构的力学分析和设计，主要零部件的强度与刚度校核，堆垛机的整体稳定性的校核以及升降台和取货叉的结构设计与校核，在进行参数的合理选择校验后还要利用计算机进行辅助设计，即根据所设计的大致结构利用UGNX软件进行机械制图和优化，完成主要零部件的三维建模，并在此基础上完成堆垛机
11、整体结构的总装配图，包括三维建模图和二维投影图。在设计工作完成后总结堆垛机的改进和发展方向，提出自己对于堆垛机设计和应用的展望。1 1 自动化立体仓库堆垛机的力学分析和设计自动化立体仓库堆垛机的力学分析和设计1.11.1 单立柱堆垛机的结构单立柱堆垛机的结构如1-1图所示，单立柱堆垛机是由下横梁、立柱、和带货叉的载货台组成。以前大多数堆垛机的载货台上都设有司机室，装在下横梁上的行走轮在固定于地面上的单轨上行驶，立柱顶端装有水平导轮，它行走在安装于巷道顶部的工字钢上。下横梁用槽钢及钢板拼焊，其皖西学院本科毕业论文（设计）第 3 页 装有行驶机构、主、从动行走轮、水平导轮、安全机构、缓冲器、纵向定
12、位装置以及终端限位装置、供电、通信部件等。立柱为一抗扭曲的箱形结构(有带工字钢箱形结构和一般箱形结构)，立柱和下横梁是用螺栓联成一体的。立柱顶端除装有水平导轮外，还装有起升机构滑轮、松绳超载保护装置。在立柱下部，在载货台的另一侧，装有堆垛机控制柜和起升机构。图1-1 单立柱堆垛机示意图现今，越来越多的商家把注意力集中在了单立柱堆垛机上。单立柱堆垛机以其结构简单、重量轻巧著称，但其受力情况比较复杂，在设计时，必须对各个组成部分进行优化设计，避免自重过大。1.21.2 单立柱堆垛机的结构力学分析单立柱堆垛机的结构力学分析1.2.11.2.1 堆垛机外载荷计算堆垛机外载荷计算巷道堆垛机沿巷道内的地面
13、轨道运行，视为Y轴向运行，立柱上的载货台沿导轨升降，视为Z轴向运行，载货台的货叉对巷道两边货架进行存取作业，视为X轴向运行。图1-2是堆垛机正常作业的示意图。图中：1.立柱；2.货叉机构；3.载货台；4.导轨；5.地面导轨；6.提升机构；7.钢丝绳；8.滑轮；9.上部导轨。皖西学院本科毕业论文（设计）第 4 页 图1-2堆垛机正常作业示意图载荷处于最高位置时，立柱的受力状况最为不利、这时各部分的载荷位置及结构尺寸示于图1-3。参看图1-3，由力学平衡条件可求得载荷台滚轮对立柱导轨的作用力和提升总拉力。图1-3 载货台受力分析简图图中：Q-额定起重量，N；G台-载货台自重，N；G叉-货叉机构自重
14、，N；G 叉-伸出部分货叉自重，N；T-提升总拉力，N； L1 、 L2 、S、e-各种载荷作用位置, mm； P正、P侧-分别为导轨对正滚轮和侧滚轮的反作用力。（1）载货台滚轮压力由图1-3，M = 0 ,得正滚轮压力：(1-1)12=ePQGLG LTS正叉台由图1-3，M = 0，得侧滚轮压力：(1-2)0=LPQGS侧叉皖西学院本科毕业论文（设计）第 5 页 （2）总提升力由图1-3， ，得x0F (1-3)TQGG台叉（3）立柱顶部作用力图1-4 提升卷扬系统力学简图利用图1-4表示的堆垛机提升卷扬系统力学简图，由此确定立柱顶部上横梁上的作用力F，即立柱的轴向压力。a.a. 起升载荷
15、，(1-4)22WTQGG台叉式中为动力系数，一般可取=1.051.122b.b. 滚轮摩擦力，(1-5)f2fFPP正侧式中为滚动摩擦系数，钢制滚轮取 =0.08f fc.c. 提升绳张力，(1-6)f mWFS式中m为绕绳倍率，图中m =2；为提升系统效率2，可取=0.980.99d.d. 立柱顶部压力,(1-7)3FSGG滑上式中G滑与G上分别为顶部滑轮与上横梁的自重。通过以上分析可知，立柱在两个平面内分别承受外载荷的作用，但在XOZ 平面的力只有在堆垛机停稳、货叉伸出存、取货时才存在，所以，对立柱只进行YOZ 平面的受力分析。1.2.21.2.2 沿巷道纵向平面（即沿巷道纵向平面（即
16、YOZYOZ 平面）受力分析平面）受力分析当载货台满载位于最高位置，以最大加(减)速度起(制)动， 立柱受力处于最不利皖西学院本科毕业论文（设计）第 6 页 情况。此时的 YOZ 平面结构计算简图如图 1-5。图中 H 和 B 分别为堆垛机总高与走轮间距；为水平惯性力，h 为上滚轮距立柱顶端的距离，b1和 b2分别为立柱截面 X 方向中性轴到HP下横粱两支点(车轮中心线)的距离。图中的轴向压力 F 可用式(1-7)计算，立柱横向力矩用下式算：图 1-5 YOZ 平面内受力简图(1-8)MP S正正轮以公式（1-1）代入上式，则(1-9)12eMQGLG LT正叉台立柱横向力用下式计算：HP(1-10)HwPm as式中 a 是最大加速度， 为由各部分质量换算得出的等效质量 kg,等效质量 2m smm的计算公式如下2：3311 4hmmmmmmH hH H上滑台升柱式
