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1、第七届全国机械创新设计大赛作品设计说明书作品名称：自动存取升降台设 计 者：王友运、周道裕、覃建觉、蒙显伟、钟培峰指导老师：黄燕钧、郭慧参赛单位 : 梧州学院目录第一章绪论 . 11.1 现代物流的定义 . 11.2 研究背景 . 11.3 国内外研究状态 . 11.4 研究意义 . 21.5 研究内容、拟解决的问题. 2第二章 总体设计方案分析 . 32.1 功能分解 . 32.2 整体设计方案 . 32.3 工作原理 . 42.4 工艺分析 . 5第三章 执行系统方案设计 . 63.1 机械手夹持装置的设计 . 63.2 机械手夹持装置主要参数 . 73.3 旋转装置的设计 . 73.4
2、旋转装置主要参数 . 7第四章 基于 Pro/E 零件三维建模与 AVR 编程 . 94.1 Pro/E简介 . 94.2 Pro/E零件三维建模 . 94.3 A VR 的相关编程 . 10 第五章作品设计的创新点 . 13 第六章 设计总结 . 14 参考文献 . 15 1 第一章绪论1.1 现代物流的定义物流是指根据实际需要，将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合，实现物品从供应地向接受地的实体流动过程。物流的概念主要有以下要点: （1）研究对象是贯穿流通领域和生产领域的一切物料流以及有关的信息流;而对其进行科学规划、 管理与控制， 使其高效率、
3、高效益地完成预定的服务目标则是物流研究的主要目的;物资由供给主体向需求主体转移(包含物资的废弃与还原)，创造时间价值和空间价值，并且创造部分形质效果，这是物流的作用。(2)物流活动包括运输、仓储、装卸搬运、包装、流通加工、配送、以及有关的信息活动等 ; (3)作为供应链的一个组成部分，物流在供应链管理与整合中起着非常重要的作用。1.2 研究背景随着经济全球化和信息技术的迅猛发展，被誉为 “ 第三利润源泉 ” 的现代物流业在世界范围内蓬勃兴起。我国物流业由于基础设施不完备，管理技术、水平、服务质量等方面比较落后， 加上物流教育起步较晚， 以及企业对物流认识不足等因素的限制，发展水平相对滞后。我国
4、加人WTO 后，企业为了提高服务质量、降低运作成本、 打造核心竞争力、 在国际和国内两个市场赢得竞争优势，对物流业的重视程度越来越高， 物流外包需求亦口益增加。 我国物流业迎来了前所未有的发展机遇， 有着巨大的市场潜力和十分广阔的发展前景。据专家估计， 在未来几年内，我国物流市场的发展空间至少在1 千亿元以上。现代物流在 21 世纪的飞速发展，特别是网购等小部件的快递数量之多，对仓库的作业提出了新的要求。 但是改造仓库为立体仓库花费的成本太高，从经济效益和解决问题的角度观察，应该改变仓库的存取工具。1.3 国内外研究状态目前，全世界最先进的物流自动存取的技术与装备还主要集中在欧洲、日本和美国等
5、发达国家或地区。 自改革开放以来， 我国在国际和国内市场的不断推动下，虽然也引进和采用了一些新先进的物流技术与设备，例如光机电信息一体化等新技术， 在一定程度上提高了物流流通效益，但是，随着信息革新的飞速发展和市场竞争的日益激烈，目前物流技术和设备正朝着大型化、节能化、标准化、系统化、智能化和高效化等方向发展。今后，对物流技术与装备的需求将更倾向2 于先进物流装备和物流技术集成化的物流系统。我国的在物流自动存取技术设备的创新和研发上面明显落后于西方发达国家，再加上我国对信息化和智能化机械设备的认知不足， 自动化存取服务管理手段较为单一独立，缺乏一套完整的管理方法与之配套、 行之有效的自动化存取
6、管理系统；目前有的物流企业连基本的仓库自动化还没实现， 可想而知更别说提供高级自动化操作系统。所以，目前在国内设计研发一台快捷、 轻巧而又安全、 可靠的自动化存取升降设备是十分有必要的，也具有极大的市场需求，更具有极高的经济和创新价值。1.4 研究意义物流是经济发展的命脉，象人体的血液一样，时刻支撑着人体的各种循环，维持着生命。工业企业的物流在物流学众多的研究领域中一直是被关注的焦点，这不仅是因为物流组织的好坏直接决定着企业生产过程是否能够顺利进行，并且决定着企业产品的价值和使用价值是否能够顺利实现，而且生产成本和流通成本最重要的一部分就是物流成本的费用。自动存取升降平台作为物流系统的一个枢纽
7、和核心，是物流系统实现物流合理化、信息化、快捷化、智能化的关键所在，在国民经济中有着举足轻重的地位。研究设计的自动存取升降机械设备，既减轻工人劳动程度，又提高了生产效率，具有重要的现实意义和广泛的市场前景。1.5 研究内容、拟解决的问题1、本课题的研究内容本论文研发的对象是自动存取升降平台的设计，通过结合工程材料、 机械创新设计教材、机械原理以及机械制造工艺及设备等参考书以及AutoCAD 、Pro/E等软件进行零件的二维、 三维产品数字化建模， 和进行功能的运动仿真。 主要从以下几个方面入手1).根据物流包装的不同规格，确定机械手夹持的尺寸，拟定动作路径图。2).分别对升降机构、夹持机构和旋
8、转机构进行结构设计。3).按照选择的电机以及机构的设计参数制定传动方案。4).画出自动存取升降台的工作流程图。2、拟解决的主要问题1）拟采用双丝杆传动、 双导轨导向方式来解决升降台的可控升降定位问题；2）拟采用两个齿轮啮合传动来解决机械手的可控旋转角度问题；3）拟采用手腕和手指处的舵机运动来解决机械手的可控定位夹持功能；4）软件辅助设计： 采用 Pro/E 模拟机构运动的仿真和采用AutoCAD 对部分非标准零件图的二维图设计。3 第二章总体设计方案分析2.1 功能分解自动存取升降台主要由自动升降平台、夹持机械手两大部分组成。（1）升降平台：自动升降平台是整个装置的一个重要组成部分，它的工作动
9、力源主要由两个同步的步进电机来控制，能够有效、 平稳、精确的实现对载物平台的步进升降功能， 进而轻便快速的实现对不同高度的储物柜中的货物进行存取的要求。（2）机械手：机械手主要实现对货物的准确定位和夹持功能。它的主要动力源来分别自于伺服电机和步进电机， 并且通过末端的手腕和手指处的舵机运动来抓取货物；再由两齿轮的啮合传动来实现机械手的旋转；最后通过手臂处丝杆传动将货物放入（取出）到指定的货架中。2.2 整体设计方案根据主要功能分析，本设计重要部件示意图如图2-1 所示。4 图 2-1 示意图2.3 工作原理本作品设计：（1）首先，通过控制两个同步并且功率适合的步进电机1 和 2 的转动来带动两个植入式丝杆1 和 2 的传动，使两丝杆能够实现协调同步的上升、下降和停止的功能，进而带动整个载物平台随其可控运动，完成对不同高度的存储物柜的精准定位，也为下一步机械手对货物的夹持做好的准备；（2）其次，通过伺服电机的带动丝杆3 的传动，实现对机械手在水平方向上直线往复运动；（3
