小型堆垛机的设计与开发开题报告小型堆垛机的设计与开发开题报告 本科毕业设计开题报告 题 目: 小型堆垛机的设计与开发 院 (部): 机电工程学院 专 业: 机械工程及自动化 班 级: 机械085 姓 名: 牟晋勇 学 号: 2008071275 指导教师: 马爱梅 完成日期: 2012年4月8日 山东建筑大学毕业设计开题报告表 班级: 机械085 姓名: 牟晋勇 设计题小型堆垛机的设计与开发 目 一、 选题背景和意义 堆垛机是为了更好的提高效率，节省人力，在仓库用货叉搬运和堆垛货物的机器。小型堆垛机适用于比较小的仓库，体积...

  报告 本科毕业设计开题报告 题 目: 小型堆垛机的设计与开发 院 (部): 机电工程学院 专 业: 机械工程及自动化 班 级: 机械085 姓 名: 牟晋勇 学 号: 2008071275 指导教师: 马爱梅 完成日期: 2012年4月8日 山东建筑大学毕业设计开题报告表 班级: 机械085 姓名: 牟晋勇 设计题小型堆垛机的设计与开发 目 一、 选题背景和意义 堆垛机是为了更好的提高效率，节省人力，在仓库用货叉搬运和堆垛货物的机器。小型堆垛机适用于比较小的仓库，体积较小，占用的空间小，可提升搬运、堆垛的效率，降低企业的成本而且易于操作。 近年来，随着经济的发展和技术的进步，物流内涵的继续扩展，技术都在不断地改善和提高，企业物资仓储的手段在不断地改善，自动化立体仓库己成为当今公司发展的强劲趋势。缩短物流时间、节省物流费用、提高物流效率、使物流组织合理化是经济发达国家物流发展的共同特征，目前已拥有了现代化的物流业基础设施自动化立体仓库系统是现代物流系统的一个重要组成部分，大范围的应用于各行各业中。目前，它慢慢的变成了公司制作和管理信息化的标志之一。 自动化立体仓库是现代物流中的重要组成部分，它是在不直接进行人工处理的情况下自动存取物料的系统，是现代工业社会持续健康发展的高科技产物，对提高生产率、减少相关成本有着重要意义。在20世纪70年代初期，我国开始研究采用有轨巷道式堆垛机(简称堆垛机)的立体仓库。1980年我国第一座自动化立体仓库在北京汽车制造厂投产，从此自动化立体仓库在我国得到了迅速发展。 早期的堆垛机是在桥式起重机的起重小车上悬挂一个门架，利用货叉在立柱上的上下运动及立柱的旋转运动来搬运货物，通常称之为桥式堆垛机。1960年左右在美国出现了巷道堆垛机，这种堆垛机是在地面的导轨上行走，利用货架上部的导轨防止倾倒，或者相反，在上部导轨上行走，利用地面导轨防止倾倒，随着立体仓库的发展，巷道堆垛机逐渐替代了桥式堆垛机。在口本从1967年开始安装高度为25米高度的堆垛机。随着计算机控制技术和自动化立体仓库的发展，堆垛机的应用愈来愈普遍，技术性能慢慢的变好，高度也在持续不断的增加，到1970年实现了由货架支承的高度为40米的堆垛机。堆垛机的工作速度也逐步的提升，目前堆垛机水平工作速度最高达200m/min(小 载重量的堆垛机己达300m/min)，起升速度高达120m/min，货叉伸缩速度达50m/min。 但是在很多公司里，他们的仓库没那么大，他们根本就不必采用这些比较大的堆垛机，这样会增加他们的生产所带来的成本，这样看来设计一种机构简单、易于操作的小型堆垛机来满足这一些企业的需求就显得很重要。这样的话，我们设计的小型堆垛机是为了在搬运的过程中灵活性更好，更便利，对于提高搬运的效率，节省人力具备极其重大的意义。 二、 课题核心问题及难点 核心问题在于研究堆垛机的结构特点以及对于行路机构，升降机构，货叉的伸缩机构，并详细阐述每部分设计要点与设计过程。对堆垛机的每个部分的材料，连接方式，电机进行选取，对堆垛机的每个部分受力做多元化的分析。 设计的难点在于各种机构的选择，使之符合任务书所给定的参数，要设计合理的驱动装置、执行装置包含电动机型号的选择开使之合乎条件，各种数据的计算和校核等等。 三、

  (或文献概要) 堆垛机分为桥式堆垛起重机和巷道式堆垛起重机(又称巷道式起重机)两种。巷道式堆垛起重机又分为单巷道式堆垛机和双巷道式堆垛机。 ?桥式堆垛起重机[1] 图1桥式起重机 如图1所示，在桥式起重机的基础上结合叉车的特点发展起来的一种自动式堆货的机器.在从起重小车悬垂下来的刚性立柱上有可升降的货叉，立柱可绕垂直中心线转动，因此货架间需要的巷道宽度比叉车作业时所需要的小。这种起重机支承在两侧高架轨道上运行，除一般单元货物外还可堆运长物件。起重量和跨度较小时也可在悬挂在屋架下面的轨道上运行，这时它的起重小车可以过渡到邻跨的另一台悬挂式堆垛起重机上。立柱可以是单节的或多节伸缩式的。单节立柱结构相对比较简单、较轻，但不能跨越货垛和其他障碍物，一般适用于有货架的仓库。多节伸缩式的一般有2,4节立柱，可以跨越货垛，因此也可用于使单元货物直接堆码成垛的无架仓库。起重机可以在地面控制，也可在随货叉一起升降的司机室内控制。额定起重量一般为0.5,5吨，有的可达20吨，大多数都用在高度在12米以下、跨度在20米以内的仓库。 桥式堆垛机，包括两端均固定连接有大车的双梁、横桥输送机、左立柱、右立柱和主带转弯装置，左立柱的上端和右立柱的上端分别固定连接在双梁的两端，横桥输送机上装有托架，托架分别与左立柱和右立柱滑动或滚动配合，主带转弯装置固定连接在双梁的一端部，横桥输送机上具有挡包小车，双梁上装有提升装置，提升装置传动连接托架，使托架能沿左立柱和右立柱上下移动，横桥输送机的一端还铰接有可伸缩的斜桥输送机，可伸缩的斜桥输送机的另一端铰接在主带转弯装置上。本实用新型能够增加横桥输送机上下移动行程且能增加堆垛高度。 ?巷道式堆垛起重机 专用于高架仓库，采用这种起重机的仓库高度可达45米左右。起重机在货架之间的巷道内运行，大多数都用在搬运装在托盘上或货箱内的单元货物;也可开到相应的货格前，由机上人员按出库要求拣选货物出库。巷道式堆垛起重机由起升机构、运行机构、货台司机室和机架等组成.起升机构采用钢丝绳或链条提升。机架有一根或两根立柱，货台沿立柱升降。货台上的货叉可以伸向巷道两侧的货格存取物品，巷道宽度比货物或起重机宽度大15,20厘米。起重量一般在2吨以下,最大达10吨。起升速度为15,25米/分，有的可达50米/分。起重机工作速度为60,100米/分，最大达180米/分。货叉伸缩速度为5,15米/分,最大已达到30米/分。 1.1单立柱有轨巷道堆垛机 图2单立柱有轨巷道堆垛机 图3单立柱有轨巷道堆垛机 如图2，图3所示单立柱有轨巷道堆垛机的机架由一根立柱、下横梁和上横梁组成。立柱多采用型钢或焊接制作，立柱上附加导轨。整机重量较轻，消耗材料少，因此制造成本相比来说较低，但刚性稍差。由于载货台和货物对立柱有偏心作用，以及行走、制动时产生的水平惯性力作用，使单立柱有轨巷道堆垛机在使用上有较大的局限性。不适于起重量大和水平工作速度高的堆垛机。单立柱堆垛机的起升结构，普遍采用钢丝绳传动，由电机减速机驱动卷筒转动，通过钢丝绳牵引载货台沿立柱或起升导轨作升降运动。对于钢丝绳传动，传动和布置相对容易，但定位准确性稍差。 堆垛机主要由下横梁、载货台、货叉机构、立柱、上横梁、水平运行机构、起升机构、电控柜、安全保护设施和电气控制管理系统等几大部分所组成[2] 。 (1)整体的结构 堆垛机整体的结构主要由上横梁、立柱、下横梁和控制柜支座组成。上、下横梁是由钢板和型钢焊接成箱形结构，截面性能好，下横梁上两侧的运行轮轴孔在落地镗铣床一次装夹加工完成，确保了主、被动轮轴线的平行，来提升了整机运行平稳性;立柱是由方钢管制作，在方钢管两侧一次焊接两条扁钢导轨(材质16Mn)，导轨表明上进行硬化处理，耐磨性好。在焊接中采用了具有特殊装置的自动焊接技术，有效克服了整体结构的变形;上横梁焊于立柱之上，立柱与下横梁通过法兰定位，用高强度螺栓连接，整个整体的结构具有重量轻、抗扭、抗弯、刚度大、强度高等特点。 (2)载货台 载货台是通过起升机构的动力牵引做上下垂直运动的部件，由垂直框架和水平框架焊接成的L形结构，垂直框架用于安装起升导轮和一些安全保护设施。水平框架采用无缝钢管制成，完全能满足载货的要求。 (3)水平运行机构 水平运行机构是由动力驱动和主被动轮组组成，用于整个设备巷道方向的运行。我们选用了德国SEW公司的螺旋伞齿轮直交轴电机减速机直接驱动车轮，质量可靠、维护方便、噪声低。 (4)起升机构 起升机构是由驱动电机、卷筒、滑动组和钢丝绳组成，用于提升载货台做垂直运动。我们选用德国SEW公司的螺旋伞齿轮直交轴电机减速机直接驱动卷筒，钢丝绳带动载货台上下运动。 (5)货叉机构 货叉伸缩机构是由动力驱动和上、中、下三叉组成的一个机构，用于垂直于巷道方向的存取货物运动。下叉固定于载货台上，三叉之间通过链条传动做直线差动式伸缩。货叉驱动电机选用SEW的电机减速机。 (6)导轮装置 堆垛机共采用了上下水平导轮和起升导轮三组导轮装置，上下水平导轮分别安装在上下横梁上，用于导向堆垛机沿巷道方向做水平运动。起升导轮安装于载货台上，沿立柱导轨上下运动，导向载货台的垂直运动，同时通过导轮支撑荷重，并传递给主体结构。三组导轮装置均由NUTD系列滚轮轴承和偏心轴组成，可以方便地调整间隙、拆装、注油等，同时NUTD系列滚轮轴承具有很高的承载能力，特别是对于受力的起升导轮性能极佳。 1.2双立柱有轨巷道堆垛机 图4双立柱有轨巷道堆垛机[3] 如图4所示，双立柱有轨巷道堆垛机由两根立柱、上横梁、下横梁和带货叉的载货台组成，立柱、上横梁和下横梁组成一个长方形的框架，一般称为机架。立柱形式有方管和圆管两种，方管可兼作起升导轨，圆管需要附加起升导轨。这种堆垛机的最大优点就是强度和刚性都比较好，能快速起、制动，并且运行平稳。一般用在起升高度较高、起重量较大和水平运行速度较高的仓库中，缺点是自重较大。 按支承方式分类，有轨巷道堆垛机分为悬挂型和地面支承型。 2.1悬挂型有轨巷道堆垛机 悬挂型有轨巷道堆垛机悬挂在巷道上方的轨道上运行，其运行机构安装在堆垛机门架的上部。如图5所示，在地面铺设导轨，使门架下部的导向轮以一定的间隙夹在导轨的两侧，从而防止堆垛机运行时产生摆动和倾刹。悬挂式堆垛机有如下优点:在设计门架时，可以不考虑横向的弯曲强度，钢结构的自重可以减轻，加减速时的惯性摆动小，稳定所需的时间短;其缺点是维修和检查不方便。 图5悬挂型有轨巷道堆垛机 2.2地面支承型有轨巷道堆垛机 如图6所示，堆垛机的运行轨道铺设在地面上，堆垛机用下部行走轮支承和驱动，上部导向轮用来防止堆垛机倾倒或摆动。和悬挂型有轨巷道堆垛机相比，这种堆垛机的立柱主要考虑轨道平面内的弯曲强度，因此，需要加大立柱在行走方向截面的惯性矩。由于驱动装置均装在下横梁上，容易保养和维修。 图6地面支承型有轨巷道堆垛机 按其运行轨迹形式不同，分为直线运行型堆垛机和曲线直线运行型堆垛机 直线运行型堆垛机只能在巷道内直线轨道上运行，不能自行转换巷道。只能通过其他输送设备转换巷道，直线运行型堆垛机可以实现高速运行，能够很好的满足出入库频率较高的立体仓库作业，应用最为广泛。 3.2曲线运行型堆垛机 曲线运行型堆垛机行走轮与下横梁是通过垂直轴铰接的，能够在环形或其他曲线轨道上运行，不通过其他输送设备便可以从一个巷道自行转移到另一个巷道。曲线运行型堆垛机在使用上有局限性，只适用于出入库频率较低的立体仓库。 参考文献 [1] 桥式起重机[2]李飞飞 有轨堆垛机整体及行走机构设计 西安工业大学 [3] 双立柱有轨巷道堆垛机 ;tn=baiduimage&ct=201326592&lm=-1 [4]JB-T_5319.1-91_有轨巷道堆垛起重机 [5]郭环 禹永伟 自动化立体仓库中的堆垛机设计 论文 2002.3(114):76-78 四、

  论证 总体方案设计 本小型堆垛机主要包括升降机构、旋转机构和推送机构组成。 旋转机构由电机带动小锥齿轮2带动大大齿轮3转动，通过两个锥齿轮，两个直齿轮实现两级变速，结构简单，易于实现。 推送机构可以采用液压传动、带传动、齿轮齿条传动和链传动等等来实现，但是考虑到本次设计的使小型的堆垛机，带传动的精度不高而且易于打滑; 链传动需要的链条较长，使结构较复杂; 齿轮齿条能轻松实现但是造价较高; 综合考虑本小型堆垛机采用液压缸传动最为合适，结构相对比较简单，占用的体积小，易于实现，结构如图7所示。 图7 小型堆垛机 1 电机 2 小锥齿轮 3 大锥齿轮 4 液压缸 5直线周 实习，完成实习报告。 6-7周 查阅机器人的有关的资料，国内外研究现状，熟悉相关设计标准、规范等，完成外文

  、文献综述，完成开题报告的撰写。 8-9周 初步设计阶段，进行设计的具体方案的比较、论证、完成设计草图的绘制。 10-11周 设计阶段，完成给定任务的机器人的设计和主要尺寸参数的计算。 12-13周 设计绘图阶段，完成给定任务的机器人装配图和零部件图的设计与绘图。 14-15周 完成所有图纸的绘制，撰写毕业设计说明书。 16周 撰写毕业设计说明书，整理资料、准备答辩。 六、指导教师意见 签字: 年 月 日 七、教研室(或开题审查小组)意见 签字: 年 月 日

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