论文总字数：26352字

摘 要

自动化立体仓库，也叫自动化立体仓储，利用立体仓库设备可实现仓库高层合理化，存取自动化，操作简便化。堆垛机是整个自动化立体仓库的核心设备，通过手动操作，半自动操作和全自动操作实现把货物从一处搬运到另一处。它由机架（上横梁，下横梁，立柱），水平行走机构，载货台，货叉及电气控制系统构成。

本文从实际问题出发，以现有设备为依托，先确定出堆垛机的总体结构及各部分的结构草图，然后运用理论力学、材料力学、机械设计、制造技术等专业知识，并查阅相关设计手册，对其机械部分进行了详细的设计计算，包括：机架、行走机构、提升机构、载货台和货叉伸缩机构。设计过程中，以实现堆垛机的机械性能为目的，在满足其强度、刚度、运行稳定性等要求的前提下，综合考虑结构的合理性和所选材料的经济性，力求达到高质量、低成本。

关键词：物料仓库 堆垛机 总体设计 三维建模

Design and 3D Building Models of The Stacking Machine For The Automatic

Warehouse

Abstract

Automated multi-layered storehouse, which also is called for automated warehouse, using three-dimensional warehouse equipment can realize warehouse top rationalization, which could be stored and accessed automaticly,compared with operated easily. Stacking machine is the core of the whole automated warehouse equipment, through manual, semiautomatic operation and automatic operation to put the goods from one place to another place in handling. It is composed of (beam in beam, support), the mobile mechanism, bills, level platform, goods fork and electrical control system structure.

This paper starts from the practical problems, and bases on existing equipments. Firstly confirm the overall structure of stacker crane and the draft of parts of the structure. Then use Theoretical Mechanics, Material Mechanics, Machine Design and Manufacturing Technology, and according to relevant design manuals, elaborates on its machinery parts, including: Rack, Running Mechanism, Lifting Mechanism, Loading Stations and Telescopic Fork Mechanism. In the design process, considering the rationality of structure and the economy of the selected materials in order to achieve the mechanical properties of stacker and request of strength, stiffness, running stability, attempt to reach the aim of high-quality, low-cost.

Key Words:Automatic Warehouse;Stacker;Overall Design;3D Building Models

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 自动化立体仓库的概念 1

1.1.1 自动化立体仓库的特点 1

1.1.2 自动化立体仓库的发展现状 2

1.1.3 研究自动化立体仓库的目的与意义 4

1.2 自动化立体仓库的组成 5

1.2.1 货架 5

1.2.2 巷道堆垛起重机 5

1.2.3 托盘(货箱) 6

1.2.4 自动控制系统 6

1.3 要研究和解决的问题 7

1.3.1 货物单元的形式和货搁设计 7

第二章 500×90型物料仓库堆垛机总体设计 8

2.1 货架 8

2.1.1 货架概述 8

2.1.2 货架的分类 8

2.1.3 仓库货架的作用 11

2.1.4 仓库货架使用技术 11

2.1.5 仓库货架的设计 12

2.2 堆垛机 12

2.2.1 垂直方向的运动 13

2.2.2 水平方向的运动 15

2.2.3 存取货物方向的运动 15

2.2.4 货叉伸缩机构绕Z轴的旋转运动 15

第三章 伸缩机构 17

3.1 齿轮轴的设计 17

3.1.1齿轮选择： 17

3.1.2 齿条选择 18

3.1.3 计算齿轮几何尺寸 19

3.1.4 校核齿面接触疲劳强度 19

3.2 步进电机的选择 20

3.3 轴系部件的设计 21

3.3.1深沟球轴承的选择 22

3.3.2键的选用 22

3.4 其他零部件的选用 23

第四章 行走机构 24

4.1 选择电动机 24

4.2 传动机构设计 25

4.2.1齿轮齿条的设计 25

4.2.2锥齿轮的设计 27

4.3 轴系部件的设计 30

4.3.1轴的设计 30

4.3.2键的设计 33

4.4其他零部件尺寸及选用 34

第五章 Pro-Engineer的应用 37

5.1 Pro-E简介 37

5.1.1 Pro/ENGINEER概述 37

5.1.2 Pro/ENGINEER 的特点 37

5.1.3 Pro/ENGINEER重要核心设计思想 38

5.1.4 Pro/ENGINEER Wildfire基本功能 39

5.2 行走机构的三维建模与运动仿真 39

5.2.1 锥齿轮的建模 40

5.2.2 直齿轮轴的三维建模 43

5.2.3 行走机构的装配 45

5.3 伸缩机构的三维建模与运动仿真 48

5.3.1 主要零件建模方法分析 48

5.3.2 齿轮齿条的三维建模 49

5.3.3 联轴器的建模 50

5.3.4上轴承盖 51

5.3.5 伸缩机构的装配 52

第六章 总结与展望 56

参考文献 57

致 谢 59

第一章 引 言

1.1 自动化立体仓库的概念

自动化立体仓库也称为立库、高层货架仓库、自动仓储,它是一种用高层立体货架(托盘系统)储存物资，用电子计算机控制管理和用自动控制堆垛运输车进行存取作业的仓库。仓库的功能从单纯地进行物资的储存保管，发展到担负物资的接收、分类、计量、包装、分拣配送、存档等多种功能。这有助于实现高效率物流和大容量储藏，能适应现代化生产和商品流通的需要。

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