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1、目录目录 1. 课题背景01 1.1 研究背景 01 1.2 研究意义 01 2. 文献调研01 3. 课题目标03 4. 课题内容03 4.1 课题内容介绍 03 4.2 技术路线 03 4.3 可行性分析 04 4.4 关键技术介绍 04 5.与课题相关工作基础和条件 05 6. 日程安排05 参考文献06 1.课题背景：1.课题背景： 1.1 研究背景 在经济全球化和电子商务的双重推动下，物流业正在从传统物流向现代物流迅速转 型并成为当前物流业发展的必然趋势。 物流在现代经济生活中扮演者越来越重要的角色， 随 着经济的发展，物流的身影已经无处不在，已然成为“第三利润源泉”。当今经济的发展
2、离 不开物流，而物流技术与装备又是决定物流发展的关键。 物流产业的快速发展促使仓储设备呈现出了以下发展趋势：巨大化和高速化、实用化和 智能化、成套化和系统化以及节能“绿色化”。这样的发展趋势和转变必将实现真正意义上 的商流、物流和信息流的有机结合,达到三者的最优化,实现全面的系统的综合效果。 1.2 研究意义 当今经济的发展离不开物流业的支持，物流在经济发展中的作用必将得到进一步体现。 物流也的发展对物流技术和装备提出新的要求， 没有一流的现代信息技术和硬件装备的支持 物流业发展艰难。 自动化立体仓库是物流硬件设备的重要组成部分。 它具有空间利用率高、 便于实现自动 化管理、 实时自动结算库存
3、货物种类和数量、 立体仓库信息库可以和中央计算机系统联网运 行等许多优点，对加快物流速度、提高劳动生产率、降低生产成本都有重要意义。 堆垛机是自动化立体仓库中最重要的起重运输设备， 研制密集仓储环境下高速高效堆垛 机可以充分利用仓库面积和空间，提高劳动效率，提高仓库管理水平。 本文所提到的自动化立体仓库中的堆垛机柔性载货台， 在运载不同规格的货物时， 可以 适应性地改变载货台的结构， 完成货物的夹装。 能更加适应现在仓储物流中复杂多变的载货 环境。 2.文献调研：文献调研： 当前，世界经济仍处在国际金融危机后的深度调整期，我国经济发展步入“新常态”。 就物流业面临的形势来看， 正处于产业地位的
4、提升期、 现代物流服务体系的形成期和物流强 国的建设期。 到 2020 年，基本建立布局合理、技术先进、便捷高效、绿色环保、安全有序的现代物 流服务体系，是中长期规划提出的战略目标。中长期规划明确了物流业在国民经济 发展中的基础性、战略性地位，极大地提升了产业地位，也对物流业发展提出了新的更高要 求。随着科技的进步，社会的发展，物流技术的应用日益广泛，以自动化立体仓库为代表的 现代物流技术得到了长足的发展。20 自动化立体仓库的发展过程，可以分为五个阶段：人工仓储阶段、机械化仓储阶段、自 动化仓储阶段、 集成化仓储阶段和智能化仓储阶段。 智能化仓储是未来自动化立体仓库的主 要发展方向，随着现代
5、工业生产的发展，柔性制造系统、计算机集成制造系统和工厂自动化 在自动化仓库领域中广泛应用， 系统柔性化、 模块化和研究更加灵活的传输设备称为仓储自 动化的趋势。 2006 年，祁卓娅深入研究了机械产品的模块化设计方法。在深入研究、综述模块化设 计原理与方法的基础上， 建立了集成式的模块化设计的总体流程， 同时深入研究分析了各种 模块划分的方法，使模块化设计更具针对性、可操作性。21 德国施迈茨公司已经将模块化设计技术使用在了他们的真空装夹系统中。 模块化设计的 真空吸块不仅使工件的钻孔、 修边加工变得简单， 而且确保了加工时不破坏高精度的真空台 面。 2014 年，过晓颖在物流技术媒体-物流搜
6、索上提出，物流装备柔性化是物流柔性化的重 要组成部分。物流装备柔性化体现为物流装备自身的多用途性、接口的可转换性，以及多种 装备动态多重组合的便捷性等等。 要实现物流装备柔性化， 物流设施、 设备和装具的标准化、 单元化、模块化是非常重要和必要的。22 堆垛机是随着立体仓库的出现并发展起来的专用起重机， 是立体仓库最重要的起重运输 设备，是代表立体仓库的特征标志。而载货台是堆垛机的重要组成部分，随着立式仓库巷道 堆垛机迅速发展，目前已不仅限于要求堆垛机快速，制造坚固，装潢考究，人们对立式仓库 的高效性及多功能性正提出越来越高的要求。 应用于工业生产的立体仓库，一般用来配送规格、制式相同的半成品
7、或者装配件，其堆 垛机的装夹机构的结构往往固定，柔性程度较低。在装夹的货物规格发生改变时，堆垛机便 无法正常工作，装夹机构必须进行相应的改造。一种装夹结构只能对应一种规格货物，造成 了大量重复设计和人力物力的浪费。 郭环和禹永伟论述了自动化立体仓库中有轨巷道式堆垛机的结构和特点。 这种堆垛机由 运行机构、起升机构、载货台、货叉、电气设备、安全保护装置组成。这种堆垛机的起重量 可以达到1t，起升高度在8-20m之间。堆垛机的货叉结构主要由电机减速器、链轮、链条、 齿轮、齿条、下叉、中叉、上叉轴承等组成。货叉电机通过链轮链条带动齿轮旋转，齿轮带 动齿条及中叉运动， 同时中叉中的链条通过链条带动上叉
8、沿着中叉中的工字形导轨运动。 这 种伸缩式的货叉，尺寸规格都相对固定，两叉的间距固定，必须配合相匹配的木栈板，只能 用于货物规格固定不变的仓储环境。23 杨宏、 江进国提出的一种堆垛机结构与之前提到的堆垛机的结构类似。 为了保证货叉伸 缩到位， 保证准确存取货物， 在货叉上装有机械定位装置 （双相阻挡器） 和电气定位开关 （极 限感受块和接近开关） 组成的双重定位保护装置。 但该堆垛机依然没有解决柔性不足的问题。 文章指出，各种新技术的出现必将推动立体仓库正在朝着智能化、柔性化的方向发展。24 而且随着近几年智能手机的普及以及电子商务的快速发展， 网上购物成为人们的一种习 惯，快递行业也蓬勃发
9、展。人们购买的货物，制式规格差别都很大，传统的堆垛机，已经无 法适应这种运输环境，发展柔性载货台势在必行。 本课题的研究目的， 就是要改进自动化立体仓库中的堆垛机柔性载货台， 使其更加适应 现在仓储物流中复杂多变的载货环境， 在运载不同规格的货物时， 可以适应性地改变载货台 的结构，完成货物的装夹，进而提高自动化立体仓库的运行效率。 3.课题目标3.课题目标 （1）设计用于仓储货架的堆垛机，完成堆垛机载货台及货叉机构、机架的设计； （2）建立堆垛机的三维模型，对堆垛机的货叉、机架等进行有限元分析，完成堆垛机的 优化设计； （3）探究堆垛机如何能及时、准确地把尺寸规格不同的货物自动送到指定位置，
10、并完成 堆垛机工作的运动仿真。 4.课题内容4.课题内容 4.1 课题内容介绍 分析、论述目前堆垛机堆垛的原理、方法，堆垛机的设计思路，探讨各种解决途径。论 述本设计采用的方法、原理及可行性，进行结构设计、运动学计算和强度计算。绘制三维模 型，分析载货台可靠性影响因素，对载货台进行有限元分析和结构优化。分析堆垛机如何能 及时、准确地把尺寸规格不同的货物运送到指定位置，并使用三维设计软件进行运动仿真。 4.2 技术路线 4.3 可行性分析 自己熟练掌握 SolidWorks 以及 ANSYS 软件的操作。 经过自己查阅资料、 进行文献调研， 已经对这项课题有了大致了解。另外，在有导师的指导，以及
11、科研基地的支持，完成这项课 题是完全可行的。 4.4 关键技术介绍 模块化设计技术 模块化设计是对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、 不同规格的产品进行功能 分析，划分并设计一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的产品，以满足市场的 不同需求的现代设计方法。 新产品的设计过程不再是传统的自下而上的基于规则和经验知识 的过程，而是采用自上而下的任务驱动的方式。采用规划好、标准化或易于变型的零部件模 块可以降低成本，提高速度。 模块化设计技术有两项关键： a.模块标准化 它是指模块结构标准化，尤其是模块接口标准化。模块化设计所依赖的是模块的组合， 即联接或啮合，又称为接口。显然，为了保
12、证不同功能模块的组合和相同功能模块的互换， 模块应具有可组合性和可互换性两个特征， 而这两个特征主要体现在接口上， 必须提高其标 准化、通用化、规格化的程度。例如，具有相同功能、不同性能的单元一定要具有相同的安 装基面和相同的安装尺寸，才能保证模块的有效组合。 b.模块的划分 模块化设计的原则是力求以少数模块组成尽可能多的产品，并在满足要求的基础上使 产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉，且模块结构应尽量简单、规范，模块间的联 系尽可能简单。划分前必须对系统进行仔细的、系统的功能分析和结构分析，并要注意以下 各点： l）模块在整个系统中的作用及其更换的可能性和必要性。 2）保持模块在功能及
13、结构方面有一定的独立性和完整性。 3）模块间的接合要素要便于联接与分离。 4）模块的划分不能影响系统的主要功能。 有限元分析技术 有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。 它将求解域看成是由许多称为有 限元的小的互连子链组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解 这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是 近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有 限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。有限 元分析可分成三个阶段，前置处理、计算求解和后置处理。前置处理是
14、建立有限元模型，完 成单元网格划分： 后置处理则是采集处理分析结果， 使用户能简便提取信息， 了解计算结果。 (3)结构优化技术 结构优化设计即在给定约束条件下，以现代数学、现代力学的理论与数值方法为基础， 以电子计算机为工具，按某种目标(如重量最轻、成本最低、刚度最大等)求出最好的设计方 案。结构优化设计能最合理地利用材料的性能，使结构内部各单元得到最好的协调，并具有 规范所规定的安全度。 结构优化技术有两个要点： a.必须将实际问题加以数学描述，形成数学模型； b.选用适当的一种最优化数值方法和计算程序进行求解。 5.与课题相关工作基础和条件5.与课题相关工作基础和条件 1.学院：东华大学
15、机械工程学院 东华大学机械工程学院成立于 1999 年，具有悠久的办学历史。近几年，该院教师先后 承担和完成了一批国家“863”高技术研究发展计划项目、国家自然科学基金项目、国家和 省部市级重点攻关项目和企业合作科研项目。 一些成果先后获得国家发明奖、 国家科技进步 奖和上海市科技进步奖， 一些成果获国内外发明专利。 机械学院在纺织机械、 先进制造技术、 机电一体化和工业设计等方面已形成特色， 在国内外具有一定影响。 东华大学与上海精星仓 储设备有限公司共同研发的 RGV 等装置，已推向市场，并获得上海市科技进步奖。 2.合作企业：上海精星仓储设备工程研究中心 上海精星仓储设备工程研究中心隶属于上海精星仓储设备工程有限公司， 公司的前身为上 海金星货架厂，创建于 1989 年，是专业从事自动化立体仓库货架、工业用组合式货架等仓 储物流设备的设计、制
