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摘 要

随着时代的进步，物联网已成为人们生活中最重要一部分，针对物流业的快速发展，自动化立体仓库运用的范围更为广泛，相关的技术设备成为研究的重点。本文的论文题目是：100公斤级立体仓库的机械设计。整篇文章包含以下方面的内容：

1. 对自动化立体仓库进行详细地介绍，简单介绍了立体仓库如今的发展状况和未来的趋势，阐述本文研究立体仓库的意义。
2. 设置工况条件，对自动化立体仓库的货架、堆垛机、辅助系统进行结构的总体设计，说明主要参数。
3. 对货架、堆垛机进行详细的分析计算，包括验算堆垛机各个机构的刚度、强度，是否满足设计条件。
4. 用Solidworks软件对堆垛机的机架进行机构简化和三维模型建立，然后导入ANSYS软件中进行机架的静力学分析和模态分析，检验是否满足设计标准。

本文设计的堆垛机符合设计标准，运行良好，满足堆垛机的性能要求。

关键词：立体仓库，货架，堆垛机，ANSYS

Abstract

With the progress of the times, the Internet of things has been the most significant part of human's life. Considering the rapid development of the logistics industry, the scope of the application of the automated warehouse is more extensive, and the related technology and equipment have become the focus of the research.This paper mainly designs the mechanical structure of the 100 kilogram automated three-dimensional warehouse, mainly including:

1.Introduce the automated warehouse, analyze the development and trend of the three-dimensional warehouse, and expound the significance of studying the three-dimensional warehouse.

2.Set the working conditions, design the overall structure of the storage rack, stocker and supporting system of the automated warehouse ,and then define the main parameters.

3.Detail analysis and calculation of storage rack and stacker, including checking the stiffness and strength of each stacker, and checking whether the design conditions are satisfied.

4. Use Solidworks software to model the frame of the stacker , and the static analysis and modal analysis of the stacker frame are carried out by ANSYS software to verify whether the design standards are met.

The stacker designed in this paper meets the design standard and runs well, it meets the performance requirements .

Key words: Warehouse; Storage rack; Stacker; ANSYS

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 自动化立体仓库的基本概念 1

1.2 自动化立体仓库的特点 1

1.3 自动化立体仓库的发展过程 2

1.4 课题研究的意义 3

第二章 堆垛机机械结构的总体设计方案 5

2.1 仓库货架的总体设计方案 5

2.2 堆垛机的总体设计方案 5

2.2.1 堆垛机机架结构总体设计 6

2.2.2 水平行走机构 7

2.2.3 垂直升降机构 8

2.2.4 叉伸缩点位运动 8

2.3 载物台结构设计 9

2.4 安全保护装置的设计 10

第三章 堆垛机机械结构的详细设计 13

3.1 货架的设计 13

3.1.1 货架单元格尺寸的确定 13

3.1.2 货架尺寸的确定 14

3.2 堆垛机的设计 14

3.2.1 堆垛机的机架结构设计及计算 15

3.2.2 堆垛机水平行走机构的设计及计算 16

3.2.3 堆垛机伸缩货叉机构的设计及计算 20

第四章 堆垛机机械结构的有限元分析 22

4.1 有限元法介绍 22

4.1.1 有限元的静态分析 22

4.1.2 有限元的动态分析 23

4.1.3 有限元分析的特点 23

4.2 ANSYS软件介绍 24

4.3 ANSYS软件静态分析 24

4.4 HyperMesh软件介绍 25

4.5 堆垛机机架模型的建立 25

4.6 堆垛机机架的有限元分析 26

4.6.1 堆垛机机架的静力分析 26

4.6.2 堆垛机机架的模态分析 32

第五章 小结 35

参考文献 36

致谢 37

绪论

自动化立体仓库的基本概念

把货物存入仓库空间并用计算机操控和管理的仓库被称为自动化仓库。在自动化立体仓库里，堆垛机行走至货物存放点，用货叉来进行货物存取作业，高层货架存放货物的仓库。^[1]

计算机控制系统、自动存取设备、高层货架是立体仓库的组成部分。高层货架因为高度较高，存储空间较大，可以有效利用空间的扩展性,使货物有更大的空间可以存储,并且一格格货架有序排列，便可以使货物更尽然有序地存储,这样便可以更高效地分类管理和存储货物，给存储作业带来很大的便捷;自动存取设备如货叉,它的用途是存取货物,货物的存取需要耗费时间，所以必须保证自动存取设备的工作效率,才能总体节省时间，进而最大限度地节省存取作业的时间，提高整个立体仓库的运行效率;计算机控制系统是受人为控制的，一方面使用计算机系统可以节省很大一部分人力资源,另一方面管理人员可以监管和控制整个仓库并且计算机系统可以有效地规划货物的存取作业。^[2]自动化立体仓库各个环节的因素相互制约、互相作用，其构成非常复杂,所以完全建立一个自动化立体仓库之前，最为关键的就是弄透各个组成部分的性质以及如何互相作用的原理。

自动化立体仓库的特点

自动化立体仓库是通过堆垛机存取货物，它代替了人为搬运,一方面节约了劳动力资源给商家节省了成本,另一方面自动化的替代提高了工作效率。管理人员可以使用计算机管理系统的界面,在网上直接可以发布任务、统计货物数量、操纵堆垛机对货物进行入库出库作业,提高了工作效率，使整个操作流程更简洁快捷。

与非自动化的立体仓库相比,自动化立体仓库有以下几条优点:^[4]

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