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1、摘要摘要 本文详细介绍了基于 PLC 控制的自动化仓库的堆垛机设计，其中重点放在了行走机 构的设计、货叉伸缩机构的设计计算和 PLC 控制程序上。在进行行走机构的设计时，主 要是通过对行走机构的传动方案的选取，运行阻力所决定的行走电机的选取，由速比决 定的减速器的选取，以及制动装置夹轨器的选取等主要部件的选取来进行设计的，在根 据设计要求对各部件初步选型后，都进行了校核，保证了选择的合理性；货叉是堆垛机 存储和取出货物的主要工具，对其设计有较高要求，文中给出了比较详细的分析及计算 过程；PLC 程序的设计，有比较详细的流程，程序能够实现所要求的功能。在本文最后 部分，对该堆垛机的稳定性进行了较
2、为详细的讨论，保证了堆垛机工作时运行的平稳性。 本次设计的堆垛机性能良好、动作灵活、操作方便、 、维护简单方便，满足了生产的 需要。 关键词：关键词：PLC，堆垛机，机械，行走机构，稳定性，货叉，堆垛机，机械，行走机构，稳定性，货叉 Abstract This paper describes in detail the design of the stacking crane in stereoscopic warehouse controlled on the basis of PLC.In my design ,I focuses on the design of walking mech
3、anism、forks and the programs of PLC, at the beginning of design, firstly, I select the transmission of the walking mechanism, secondly, I choose the motor by the running resistance of the walking system. Once the motor is selected，the speed ratio between the motor and the running wheels is defined.
4、And the reducer is selected by the speed ratio. The other components such as brakes which are used to break when necessary can be selected by any commands of the system，so is the buffers，and so on. In according to the design requirements, the initial selected components must be conducted checks to e
5、nsure the justifiability of choice. Forks are the main tool of Stackers storage and removal of goods, there have higher requirements for its design, and this paper gives a more detail analysis and calculations. The design of programs of PLC,I provide the processes of the programs which meet the requ
6、irements of the design. In the last part of this paper, the stability of the crane is checked in more details of discussion to ensure the stacker cranes working stability. The design of the crane works out in good condition, action and flexible, convenient operation, low failure rate, maintenance， s
7、imple and convenient to meet the production needs. A suit system of stacker based on PLC, and realized the automatic control. Keywords:Keywords: PLCPLC，stackingstacking cranecrane，machinemachine，travelingtraveling mechanismmechanism，stability,forksstability,forks 目录目录 摘要摘要.I ABSTRACT .II 目录目录 1 第第 1
8、 章章 绪论绪论 3 1.1 课题研究的背景及内容3 1.1.1 课题的意义和价值4 1.1.2 自动化立体仓库的研究现状5 1.1.3 堆垛机的研究现状7 1.1.3.1 单立柱有轨巷道堆垛机的分类8 1.1.4 PLC的发展过程及现状9 1.1.5 本课题的研究目标及内容10 第第 2 章章 堆垛机的结构计算堆垛机的结构计算 12 2.1 堆垛机的主要参数及尺寸参数12 2.1.1 堆垛机的金属结构设计12 2.1.2 起重重量13 2.1.3 水平载荷13 2.1.4 载荷状态13 2.1.5 循环寿命14 第第 3 章章 水平运行机构设计方案水平运行机构设计方案 15 3.1 水平运动
9、机构总体方案的确定15 3.2 水平运行机构具体布置的主要问题15 3.3 机构的布置形式15 3.4 堆垛机设计计算16 3.4.1 主动行走轮直径的确定16 3.4.2 运行阻力计算16 3.4.3 行走电动机功率的计算17 3.4.4 电动机的发热校验18 3.4.5 减速器的选择18 3.4.6 各轴的转速计算18 3.4.7 各轴的输入功率计算19 3.4.8 各轴的转矩计算19 3.5 齿轮的设计与计算19 3.5.1 齿轮的材料选择19 3.5.2 齿轮的计算19 3.5.3 齿轮的应力工作循环次数计算19 3.5.4 齿轮传动的计算载荷20 3.5.5 齿根弯曲疲劳强度计算20
10、 3.5.6 齿面的接触疲劳强度计算21 3.6 夹轨器的选择22 3.6.1 主要技术参数22 3.6.2 结构特点22 3.6.2.1 结构简图以及基本参数如下23 3.7 轨道及车轮24 3.7.1 轨道24 3.7.2 车轮24 3.7.2.1 车轮载荷的计算24 3.7.2.2 车轮直径的确定24 3.7.3 车轮的载荷验核25 3.7.4带传动的设计的主要数据.26 3.7.5轴承的选择.28 3.8 中心轴的确定及校核29 3.8.1 轴的校核29 3.8.2 各种力作用下的各轴的强度校核30 第第 4 章章 堆垛机稳定性计算堆垛机稳定性计算 33 4.1 堆垛机的稳定性分析33
11、 4.2 运行中立柱挠度的计算33 4.2.1 立柱的相关计算33 4.2.2 堆垛机外载荷计算 8 .33 4.2.2.1 单立柱堆垛机静态刚度分析36 4.2.2.2 单立柱堆垛机动刚度计算37 4.2.3 堆垛机结构强度计算39 4.2.4 整体结构稳定性的计算40 第第 5 章章 堆垛机货叉伸缩机构的计算堆垛机货叉伸缩机构的计算 41 5.1 堆垛机货叉的结构41 5.2 货叉的设计计算41 5.2.1 货叉机构的受力分析41 5.2.2 货叉挠度的计算42 5.3货叉电机的计算45 5.4双联齿轮的确定45 第第 6 章章 堆垛机升降机构的计算堆垛机升降机构的计算 46 6.1 电机
12、的选取46 6.2 减速器的选用46 6.3 卷筒的计算46 6.4 钢丝绳的选用46 第第 7 章章 PLC 的程序设计的程序设计 .47 参考文献参考文献 52 致谢致谢 53 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 课题研究的背景及内容课题研究的背景及内容 随着经济全球化和信息技术的迅速发展，企业生产资料的获取与产品营销范围日趋 扩大，社会生产、物资流通，商品交易及其管理方式正在并将继续发生深刻的变革与 此相适应，被普遍认为企业在降低物质消耗、提高劳动生产率以外的“第三利润源”的 现代物流业正在全世界范围内广泛兴起。迈向2l世纪的物流技术，不仅是企业战略的。 商务物流”，而且是向整个社会实现物
13、资供给的“社会物流” 自动化仓库简称高架仓库。一般是指采用几层、十几层乃至几十层高的货架用于储 存单元货物，并用相应的搬运设备进行货物入，出库作业的仓库。由于这类仓库能充分 利用空间储存货物，故常形象地将其称为“立体仓库” 近年来随着我国经济的快速发展和对外联系得日益密切，物流研究受到了产学界的 高度重视。先进的生产制造模式、市场多元化的需求、产品生产周期的缩短以及供应链 的快速发反应、生产制造的全球化等特点使得物流活动在时间和空间上更加广泛和频繁。 同时物流服务业也在蓬勃发展之中，各地专业化的物流中心、物流企业大量诞生电子 商务对传统物流业产生了巨大的冲击和影响，在此环境下，要求包括货物中转
14、和配送在 内的物流活动反应速度越来越快，前置时间越来越短，周转次数越来越多。 现代化要求越来越促使工业生产社会化、专业化、集成化。立体仓库的出现与发展， 是与工业、科技发展相适应的。自动立体仓库，是由计算机控制的机电一体化系统，尤 其具有优化的仓库管理和自动化操作。它由计算机控制立体仓库的堆垛机来操纵存货、 取货、加减速过程及认址的控制，使货物能自动化出入库，再经传输机械将货物传送到 场地或从场地存入立体仓库；同时对立体仓库的仓储物流数据进行计算机管理。生产的 高度机械化，自动化必然要求物资的筹措供应分发及时、迅速、准确。这就促使立体仓 库技术得到迅速的发展，并已成为工厂设计中高科技的一个象征
15、它具有信息处理、系 统监控、系统控制、系统管理、信息反馈、物流数据采集及跟踪管理系统等主要功能， 同时可以根据用户的特殊要求来设置其他功能 自动化立体仓库系统的使用要求是：短(要求作业周期短)、频(出入库频繁)、快(系 统响应快)、强(控制实时性强)为了提高仓库作业的自动化管理水平，越来越多的立体 仓库普遍运用了计算机控制的自动化立体仓库系统，这一系统的仓库布置和设计，与使 用机械化操作的设施是一样的，不同之处在于所有的程序由计算机指导和监控。 只需在上位机输入目的货格的坐标，就可以进行观摩和作业，由上位机控制PLC，实 现自动化控制。本文是在此背景下，设计立体库堆垛机及其控制系统，旨在深入探
16、索新 的控制和管理技术，深入研究和优化自动化仓库堆垛机控制问题，为物流仓储作业提供 各方面应用的实验环境。 1.1.11.1.1 课题的意义和价值课题的意义和价值 国内外其它行业采用自动化仓库的情况己经充分证明，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。这些效益主要表现在以下几个方面： (1)高层货架存储由于使用高层货架，存储区可以大幅度地向空间扩展，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。 (2)自动存取自动化立体仓库使用机械和自动化设备，运行和处理速度快，提高了作 业效率 (3)计算机控制与管理计算机能够准确无误地对仓库的各种信息进行存储和管理，降 低了操作人员的劳动强度，从而提高仓库的管理水平 (4)作业效率明显提高能充分保证“先进先出”的合理作业原则。由于计算机管理、 自动作业，可以方便地实施货位和帐目的科学管理，改善库存结构，避免盲目压货，并 改善劳动环境。 (5)节约费用随着经济的高速发展，我国有关行业开始重视立体库的研究，对于促进 传统观念的转变、提高现代化物流意识，形成新型的商品流通产业等
