摘 要

我国物流自动化行业虽然发展起步较慢，与欧美发达国家作对比依然存在诸多不足，但是近年来发展迅速，尤其在立体仓库这一领域。本文详细地论述了现在普遍应用在物流企业中的自动化立体仓库的设计方案。首先介绍了立体仓库的分类、特点及其构造。其次对货架、堆垛机进行具体设计。而堆垛机是随着立体仓库的发展而兴起来的专用起重机，并且是是自动化立体仓库中最重要的存储、堆垛设备，它可以将放置在巷道口的货物存入指定的货架，或者从货架中取出货物运送到巷口，并且自由往复运动于货仓之内。然而由于受到制造水平、经济水平等多方限制，导致我国自动化立体仓库的研究依旧有很多困难，稳定性不足是其最大软肋。

本次设计的要点主要有：自动化立体仓库中货架的设计、堆垛机设计、辅助机构的设计。文本在第二章确定堆垛机的总体设计方案的前提后，从第三章开始对货架、堆垛机等机构进行分析和设计计算。

最后通过ANSYS16.0对设计的货架与堆垛机进行必要的有限元分析，包括静力学与模态分析并最终确定各个的机构实际取值成了不可或缺的重要一环。本次的毕业设计运用了多种计算机手段，主要包括SolidWorks、CAD、ansys16等软件，运用计算机手段将设计图纸计算机化，使本次设计的效率极大提高。

关键词： 自动化立体仓库；堆垛机；升降机构；行走机构；货叉机构；

ABSTERCT

Although China's logistics automation industry has a slow start and still has many shortcomings compared with developed countries in Europe and the United States, it has developed rapidly in recent years, especially in the field of three-dimensional warehouse.This paper discusses in detail the design scheme of automatic three-dimensional warehouse which is widely used in modern large and medium-sized enterprises.In this paper, the classification, characteristics and structure of the three-dimensional warehouse are described in detail.Stacking machine is the most important storage and stacking equipment in automatic three-dimensional warehouse, which is a special crane rising with the development of three-dimensional warehouse.It can run back and forth in the roadway of an automated warehouse, storing goods placed at the end of the roadway into a designated shelf, or taking goods out of the shelf and transporting them to the exit.

This design mainly includes: shelf design, stacking machine frame structure, lifting mechanism, walking mechanism, cargo fork mechanism and auxiliary mechanism.On the premise of determining the overall design scheme of the stacking machine, the paper analyzes and calculates each mechanism.However, due to various restrictions, such as manufacturing, economic aspects lead to study on the automated multi-layered storehouse in China face to face with multiple bottleneck problem, one of the biggest impact is work process stability is poorer, severely restricted the efficiency of stacker.

Therefore, it is indispensable to carry out necessary finite element analysis and finally determine the actual value of each mechanism.The graduation design using a variety of modern design method of stacker, especially in using computer aided design (SolidWorks, CAD and ansys) method, the computer will shelves, stacking machine CAD design drawings, greatly improve the efficiency of the design, to save time.

Key words: Automatic3DWarehouse; Stackingmachine; Lifting mechanism; Walking mechanism; Pallet fork institution

目 录

中文摘要 I

ABSTERCT II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2立体仓库的工作原理 1

1.3 立体仓库系统作业控制流程 1

1.4.立体仓库的特点 2

1.5立体仓库的发展前景与趋势 2

第二章 总体方案设计 3

2.1 货架的总体设计 3

2.1.1 货架的选型 3

2.1.2 货架材料的选择 5

2.2堆垛机的总体设计 5

2.2.1 堆垛机的选型 5

2.3.2 单立柱堆垛机的构成 7

2.3 辅助系统的总体设计 8

2.3.1伸缩货叉的总体设计 8

2.3.2 托盘的总体设计 9

2.3.3 轨道的总体设计 9

第三章 详细设计 11

3.1货架的详细设计 11

3.1.1货架的形式与材料 11

3.2堆垛机的详细设计 12

3.2.1 堆垛机的机架结构设计 12

3.2.2 堆垛机行走机构的设计 13

3.2.3堆垛机升降机构的设计 15

3.3辅助设备的详细设计 20

3.3.1 轨道的设计 20

3.4 本章小结 20

第四章 有限元分析 22

4.1有限元方法的简介 22

4.2 堆垛机的分析 22

4.2.1模型的简化 22

4.2.2施加约束及载荷 23

4.2.3求解计算与结果分析 24

4.2货架的分析 25

4.2.1模型简化 25

4.2.2约束及载荷施加情况 27

4.2.3模态分析 29

4.3本章小结 31

第五章 总结与展望 32

5.1 经验总结 32

参考文献 33

致谢 34

第一章 绪论

1.1引言

随着经济全球化步伐迅速、稳定的发展,物流仓储业也出现了巨大变化，原本老旧低效的物流仓储行业满足不了日益增长的仓储需求，社会急需一种高效、便利的仓储手段来代替原先人工仓储的方式，此时，自动化立体仓库就应运而生。立体仓库是指可以自动地、没有人工干预的条件下完成物品存储和取出的系统。它的主体是各类高层立体货架，基础是堆垛机等成套搬运设备，是一种高效且大容量存储的机构。它融合了机电技术，自动控制技术等高兴科技实现了仓库功能的丰富，又小变大，从无到有。该仓储技术日趋成熟，对现代物流的发展具有重大的反哺意义。

1.2立体仓库的工作原理

立体仓库的工作原理主要包括了以下两个方面：

1. 货架的工作原理

作为仓库，首先应有仓储功能。因此货架就承担了存放货品的功能，建立仓库的意义在于仓储更多的货品，所以采用堆垛的方式显然比平铺在地上来得高效。当前大型物流仓库普遍会设立层数较高，架体较长的货架，如货位式货架最为常见。

1. 堆垛机的工作原理

堆垛系统是自动化立体仓库的心脏部分，此装置可以直接凸显出自动化的意义所在。

大部分堆垛机采用滚珠丝杠、滑杠以及普通丝杠作为主要传动机构，驱动方式大部分为伺服电机完成，使其能够满足行走、提升的要求。伸叉机构则是由一台直流电机来控制货叉的前后运动。当堆垛机平台移动到目的货架的位置时，可以通过货叉叉取放置于托盘上的货品。在此设计的立体仓库需要满足一下功能：

相关图片展示：