自動(dòng)化立體倉庫堆垛機(jī)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、<p>　　一、綜述本課題國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義</p><p>　　隨著科技的進(jìn)步，社會(huì)的發(fā)展，物流技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，以自動(dòng)化立體倉庫為代表的現(xiàn)代物流技術(shù)得到了長足的發(fā)展。</p><p>　　自動(dòng)化立體倉庫是指在不直接進(jìn)行人工處理的情況下，自動(dòng)地完成物品倉儲(chǔ)和取出的系統(tǒng)，它以高層立體貨架為主題，以堆垛機(jī)為首的搬運(yùn)設(shè)備為基礎(chǔ)，是集自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)電技術(shù)

2、于一體的高效率，大容量儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)。</p><p>　　堆垛機(jī)則是隨著立體倉庫出現(xiàn)并發(fā)展起來的專用起重機(jī)，是立體倉庫最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備，可大大提高空間面積和空間利用率，是自動(dòng)化倉庫的主要設(shè)備，是代表立體倉庫的特征標(biāo)志。</p><p>　　早起的堆垛機(jī)是在橋式起重機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來，通過在起重車上懸掛一門架，利用貨叉在立柱上運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)輸貨物，稱為橋式堆垛機(jī)。1960年左右在美國出現(xiàn)了巷道式堆

3、垛機(jī)，這種堆垛機(jī)是在地面的導(dǎo)軌上行走，利用貨架上部的導(dǎo)軌防止傾倒，或者相反，在上部導(dǎo)軌上行走，利用地面導(dǎo)軌防止傾倒隨著立體倉庫的發(fā)展，巷道式堆垛機(jī)逐漸替代了橋式堆垛機(jī)。隨著現(xiàn)代社會(huì)計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的日益發(fā)展，堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)性能也有了較大的改變，承載能力大幅度加強(qiáng)，自動(dòng)化性能更加提高，應(yīng)用更為廣泛。</p><p>　　自動(dòng)化立體倉庫的使用能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。通過高層化貨架儲(chǔ)存，合理的使用了存儲(chǔ)空

4、間，提高了空間利用率，使存儲(chǔ)空間向高空發(fā)展；通過自動(dòng)化技術(shù)，加速了了存儲(chǔ)的處理和運(yùn)行速度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了勞動(dòng)力；自動(dòng)化立體倉庫結(jié)合計(jì)算機(jī)的管理，能夠充分保證先進(jìn)先出的合理作業(yè)，防止物品的腐蝕，老化，使作業(yè)效率明顯提高；結(jié)合通過計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和控制，能夠準(zhǔn)確的對(duì)各種存儲(chǔ)物品信息進(jìn)行管理，有效地提高了倉庫的管理能力和存儲(chǔ)能力，便于清點(diǎn)和盤庫，合理安排庫存，節(jié)約資金；由于自動(dòng)化的應(yīng)用，使各種危害人體的有毒，易爆

5、，低溫，黑暗，污染等特殊物品能夠在保證人員安全的情況下得到合理安全的存儲(chǔ)。</p><p>　　美國學(xué)者J.A.White將自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展分為五個(gè)階段，人工倉儲(chǔ)階段。機(jī)械化倉儲(chǔ)階段、自動(dòng)化倉儲(chǔ)階段、集成化倉儲(chǔ)階段和智能化倉儲(chǔ)階段。目前隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufact

6、uring System）和工廠自動(dòng)化（Factory Automation）在自動(dòng)化倉庫領(lǐng)域中廣泛的應(yīng)用，系統(tǒng)柔性化和靈活的傳輸設(shè)備是倉儲(chǔ)自動(dòng)化的趨勢(shì)，智能化倉儲(chǔ)雖然還處于初級(jí)發(fā)展階段，但它將是未來自動(dòng)化立體倉庫主要的發(fā)展方向。</p><p>　　現(xiàn)今國內(nèi)外研究的主要現(xiàn)狀是：</p><p>　　自動(dòng)化程度不斷提高，PLC技術(shù)在立體倉庫中運(yùn)用的比重不斷增加。普遍性的使用掃描技術(shù)，使信息

7、的傳遞速度和準(zhǔn)確性得到提高。</p><p>　　大型自動(dòng)化倉庫不再是發(fā)展方向，為了適應(yīng)發(fā)展趨勢(shì)，規(guī)模小，反應(yīng)快，用途廣的中小型自動(dòng)化倉庫得到了發(fā)展，它結(jié)合先進(jìn)的控制技術(shù)，應(yīng)用到分段輸送和按預(yù)定路線輸送，保證了高度的柔性和生產(chǎn)率，滿足現(xiàn)代工業(yè)實(shí)用性和安全性的要求</p><p>　　堆垛機(jī)方面，不斷改進(jìn)并推出外形優(yōu)化，性能更高的新型設(shè)備，通過不斷提高的電子技術(shù)，機(jī)械技術(shù)和控制技術(shù)，使堆垛機(jī)

8、具有更好的探索能力，更快的速度和更精準(zhǔn)的定位。</p><p>　　貨架采用了裝配式結(jié)構(gòu)，高層化，有利于批量生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，提高精度，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試。在高度較大的立體倉庫中，分上下兩層，分別使用巷道式堆垛機(jī)進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)的方法提高出入庫能力。</p><p>　　通過計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)倉庫與堆垛機(jī)等搬運(yùn)設(shè)備，倉庫與倉庫之間的聯(lián)網(wǎng)，有效地對(duì)了解堆垛機(jī)等的狀態(tài)，合理性的進(jìn)行物流管理。&

9、lt;/p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高，人工智能技術(shù)專家系統(tǒng)（Expert System）在自動(dòng)化倉庫的應(yīng)用日益增多，使自動(dòng)化立體倉庫更加智能化。</p><p>　　二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 </p><p>　　本課題的主要任務(wù)是在已有研究成果的基礎(chǔ)上對(duì)自動(dòng)化立體倉庫堆垛機(jī)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和基本電控線路的設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)今的研究成果，巷道式堆垛機(jī)

10、按照結(jié)構(gòu)，支撐方式和運(yùn)行方式進(jìn)行劃分，因此，選擇設(shè)計(jì)的堆垛機(jī)應(yīng)從這三方面進(jìn)行考慮。按照運(yùn)行方式可分為直線型有軌巷道式堆垛機(jī)和曲線型有軌巷道式堆垛機(jī)，按支撐方式可以分為懸掛型有軌巷道式堆垛機(jī)和地面支撐型有軌巷道式堆垛機(jī)。按機(jī)械結(jié)構(gòu)劃分可分為雙立柱有軌巷道式堆垛機(jī)和單立柱有軌巷道式堆垛機(jī)。由于直線型相對(duì)于曲線形可以實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行，能夠滿足高頻率出入庫的立體倉庫作業(yè)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡單，因此在運(yùn)行方式上選擇直線型；在支撐方式上地面支撐型與懸掛型相

11、比較，需要考慮立柱主要軌道平面內(nèi)的彎曲強(qiáng)度，但是由于驅(qū)動(dòng)裝置均在下橫梁上，容易保養(yǎng)和維護(hù)，因此支撐方式上選擇地面軌道式支撐。在機(jī)械結(jié)構(gòu)上雙立柱有軌巷道堆垛機(jī)由兩根立柱、上橫梁、下橫梁和帶貨叉的載貨臺(tái)組成，立柱、上橫梁和下橫梁組成機(jī)架。這種堆垛機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)就是強(qiáng)度和剛性都比較好，能快速起、制動(dòng)，并且運(yùn)行平穩(wěn)。一般用在起升高度較高、起重量較大和水平運(yùn)行速度較高的立體倉庫中，其缺點(diǎn)是自重較大。單立柱有軌巷道堆垛機(jī)的機(jī)架由一根立柱</p&

12、gt;<p>　　為使堆垛機(jī)能夠準(zhǔn)確、快速、安全、自動(dòng)搬運(yùn)貨物出入庫，設(shè)計(jì)的基本要求為：</p><p>　　具有三維運(yùn)動(dòng)功能，堆垛機(jī)能夠沿著軌道來回運(yùn)動(dòng)，載貨臺(tái)垂直升降，貨叉可以沿著貨架方向雙向收縮；</p><p>　　滿足一定的定位精度，重復(fù)定位精度誤差不超過10mm；</p><p>　　對(duì)堆垛機(jī)立柱、上下橫梁，要按照自重的最輕原則，結(jié)構(gòu)要簡單

13、，減輕堆垛機(jī)整體重量，以減小提升功率和行走的摩擦阻力；</p><p>　　所設(shè)計(jì)的堆垛機(jī)要具有保護(hù)措施，保證堆垛機(jī)安全；</p><p>　　保護(hù)倉庫環(huán)境，避免貨物受損。</p><p>　　因此在堆垛機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中要解決的問題有：</p><p>　　分析堆垛機(jī)堆垛的原理和方法，確定堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)基本思路；</p><

14、p>　　進(jìn)行堆垛機(jī)各結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算；</p><p>　　設(shè)計(jì)堆垛機(jī)的基本電氣系統(tǒng)，識(shí)別控制系統(tǒng)；</p><p>　　繪制堆垛機(jī)的總裝圖、零件圖和控制電氣原理圖。</p><p>　　三、研究步驟、方法及措施 </p><p>　　對(duì)于第二節(jié)中提到的問題，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行分析規(guī)劃：</p><p>　

15、　1，收集資料。通過對(duì)現(xiàn)今國內(nèi)外對(duì)自動(dòng)化立體倉庫堆垛機(jī)研究入手，收集各種關(guān)于堆垛機(jī)的資料，重點(diǎn)對(duì)同類研究雙立柱有軌巷道式堆垛機(jī)的資料論文進(jìn)行收集、匯總。以研究各類堆垛機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)為主，進(jìn)行參考。</p><p>　　2，結(jié)合所收集的各種資料，對(duì)堆垛機(jī)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，需要考慮具體的堆垛機(jī)各部件的剛度、強(qiáng)度、自重等。需要考慮快速啟動(dòng)、制動(dòng)還有運(yùn)行過程中的慣性等。其中需要考慮的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算包括：雙立柱的設(shè)計(jì)

16、計(jì)算，行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，升降機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，貨叉的設(shè)計(jì)計(jì)算，安全機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，軌道的強(qiáng)度計(jì)算。設(shè)計(jì)要滿足堆垛機(jī)快速定位快速移動(dòng)的要求。</p><p>　　3，堆垛機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)好后，運(yùn)用Solidworks2010進(jìn)行3D實(shí)體造型設(shè)計(jì)。其中包括機(jī)立柱、上橫梁、下橫梁、電機(jī)減速器、行走車輪，導(dǎo)向輪、驅(qū)動(dòng)鏈輪鏈條、升降鏈輪鏈條、配重塊。保護(hù)機(jī)構(gòu)等。并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，修改問題因素。</p><p>

17、;　　4，運(yùn)用Solidworks2010繪制工程圖，零件圖，徒手繪制零件圖，用CAD繪制電氣原理圖，寫設(shè)計(jì)說明書。</p><p><b>　　四、研究工作進(jìn)度 </b></p><p>　　第一周：了解課題，收集資料和參考文獻(xiàn)</p><p>　　第二周：整理資料，完成文獻(xiàn)綜述</p><p>　　第三周：初步確定設(shè)

18、計(jì)方案，撰寫開題報(bào)告</p><p>　　第四周：進(jìn)行堆垛機(jī)初步模擬、仿真，制作PPT</p><p>　　第五周：按結(jié)構(gòu)分解堆垛機(jī)，計(jì)算各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　第六周：通過參數(shù)確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、軸承等標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)</p><p>　　第七周：用solidworks設(shè)計(jì)并繪制結(jié)構(gòu)的三維圖（機(jī)架機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)）</p>&

19、lt;p>　　第八周：用solidworks設(shè)計(jì)并繪制結(jié)構(gòu)的三維圖（升降機(jī)構(gòu)，貨叉機(jī)構(gòu)，安全機(jī)構(gòu)）</p><p>　　第九周：校核各機(jī)構(gòu)參數(shù)，檢測(cè)方案</p><p>　　第十周：用solidworks對(duì)結(jié)構(gòu)三維圖進(jìn)行裝配，制作PPT</p><p>　　第十一周：用solidworks對(duì)堆垛機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，繪制堆垛機(jī)裝配圖（電腦繪制）</p>

20、<p>　　第十二周：繪制堆垛機(jī)零件圖（電腦繪制）</p><p>　　第十三周：繪制堆垛機(jī)零件圖（手繪）</p><p>　　第十四周：設(shè)計(jì)并繪制堆垛機(jī)電氣原理圖，了解有限元分析</p><p>　　第十五周：對(duì)升降機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)等重要機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析</p><p>　　第十六周：編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</p>&

21、lt;p>　　第十七周：制作PPT，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯</p><p><b>　　五、主要參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 李堅(jiān).單立柱有軌巷道式堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)及多體系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析.重慶.重慶大學(xué).2006</p><p>　　[2] 徐灝，邱宣懷等編。機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，第五卷。機(jī)械工業(yè)出版社，1992機(jī)器人設(shè)計(jì)圖冊(cè)。機(jī)械工業(yè)出版社，

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23、　　[6] 周耀輝.立體倉庫電控系統(tǒng)研究.哈爾濱.哈爾濱工程大學(xué).2006</p><p>　　[7] 陳月婷.自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與研究.濟(jì)南.濟(jì)南大學(xué).2008</p><p>　　[8] 馮占營.基于PLC的自動(dòng)化立體倉庫運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì).山東.山東大學(xué).2008</p><p>　　[9] 尹國明.自動(dòng)化立體倉庫實(shí)驗(yàn)臺(tái)堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究.山

24、東.山東大學(xué).2006</p><p>　　[10]劉昌祺 董良.自動(dòng)化立體倉庫的設(shè)計(jì).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2004</p><p>　　[11] Goetschalckx, M,/Ratliff,H.D.(1990) ,shared storage policies based on the Duration stay of unit loads ,in management scie

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26、t policy in a Man-on-board automated storage/retrieval system ,journal of production research ,30,10,S.2281-2292.</p><p>　　[14] Product gu ides o fM SC [ R] . ADAMS docum en tation,</p><p>　　MSC

27、, 2002.</p><p>　　[15] C onnon D F, Prad ier H. Ra il ro lling contact fatigue</p><p>　　research by the European Ra ilResearch Institute[ J].</p><p>　　W ear, 1996, 19( 1): 1- 13.<

28、/p><p><b>　　六、指導(dǎo)教師意見 </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師簽字： </b></p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　七、系級(jí)教學(xué)單位審核意見：</p><p>　　審查結(jié)果： □ 通過 □