摘 要

随着全球经济水平的发展，激发了物流等领域的快速发展，而在物流行业仓库发挥着越来越重要的作用。自动化立体仓库是在传统只具备存储功能的仓库上加以自动化的改造，将储存货物和自动存取货物的功能集于一体。大大提高了存储的效率，可以很大程度的提高生产率，降低生产成本，使得物流行业得以快速发展，同时也不同程度促进了各个行业的发展。

本文的对自动化立体仓库的结构设计进行说明。自动化立体仓库主要分为货架和堆垛机两大部分。其中货架结构并不复杂，本文着重进行了堆垛机的设计。堆垛机包括的以下几个组件：货叉组件、行走箱组件、升降传动机构组件、上导向架组件、天伦组件、升降架组件和轨道组件等。对堆垛机的各个组件进行结构的设计,尺寸的选取。内容包括：堆垛机总体运动方案分析并设计所需组件，对各个组件的结构进行具体结构设计和尺寸确定，并进行一定的计算。各个机构的设计首先从要实现的功能开始，进而进行结构设计。将所有堆垛机结构设计完成后，设计与之相匹配的货架。

关键词：自动化立体仓库；堆垛机；双立柱；物流；设计

Abstract

With the development of the global economic level, it has stimulated the rapid development of logistics and other fields, and has played an increasingly important role in the logistics industry warehouse. Automated warehouses are automated transformations in traditional warehouses that only have storage capabilities, combining the functions of storing goods and automatically accessing goods. The efficiency of storage is greatly improved, the productivity can be greatly improved, the production cost can be reduced, the logistics industry can be rapidly developed, and the development of various industries can be promoted to varying degrees.

This article describes the structural design of automated warehouses. Automated three-dimensional warehouses are mainly divided into two parts: shelves and stackers. The shelf structure is not complicated. This paper focuses on the design of the stacker crane. The stacker includes the following components: cargo fork assembly, walking box assembly, lift actuator assembly, upper guide frame assembly, sky wheel assembly, crane assembly, and track assembly. Various components will be selected stacker structural design. The contents include: analysis of the overall motion plan of the stacker crane and design of the required components, specific structural design and size determination of each component, and a certain calculation. The design of each agency begins with the functions to be realized and then the structural design. After designing all the stacker cranes, design their matching shelves.

Key Words：Automated Warehouse；Stacker；Double column；Logistics; Design

目录

第1章 绪 论 1

1.1研究背景及内容 1

1.1.1自动化立体仓库的简介和发展 1

1.1.2 自动化立体仓库的基本组成 2

1.2自动化立体仓库的优越性 3

1.3研究意义 4

第2章 堆垛机相关知识和货叉设计 5

2.1堆垛机的简介 5

2.2堆垛机的发展 5

2.3堆垛机结构设计综述 6

2.3.1堆垛机结构的组成和形式 6

2.4货叉设计综述 8

2.4.1货叉架壳体 9

2.4.2底座 10

2.4.3中叉 11

2.4.4上叉 12

2.4.5货叉伸缩运动方式说明 13

2.4.6货叉内轴承的寿命校核 13

第3章 堆垛机各组件设计 15

3.1轨道组件 15

3.2升降导柱组件 16

3.3升降架组件 17

3.4行走箱 18

3.5升降机构 20

3.6天伦组件 21

3.6设计计算校核 22

3.7本章小结 23

第4章 货架的设计 24

4.1自动化立体仓库货架的设计原则 24

4.1货架的确定 25

参考文献 27

致 谢 28

第1章 绪 论

在现代工业社会中，仓库的作用是存储工业生产中使用的原材料、半成品和产品等物品。随着科学技术的发展，存储物资早已不能局限于在地面上堆积物品，而对于仓库立体空间的规划使得立体仓库得以产生。随着计算机的产生和信息革命的爆发，工业生产朝着自动化的方向发展，立体仓库也不断改进从而获得自动化的控制系统。从而对于提高企业的生产率起到很大作用，也促进了整个社会的发展。

1.1研究背景及内容

自动化立体仓库随着全球化进程而产生发展并逐步被完善，促进了整个经济社会的快速发展。尤其是进入二十一世纪以来，互联网发展迅猛，网上购物从最初的小众群体已经变得十分普及，一些互联网网购公司的产生发展与壮大也刺激了物流业的发展。在此过程中对仓储物流的就提出了进一步的要求。随着工业信息化的发展，各个行业都在努力提高自身的自动化程度，降低人工劳动成本，提高生产效率，因此对于自动化立体仓库的设计就显得越来越重要。不仅要优化货架的存储方案设计，提高货架的空间利用率，高效的自动化立体仓库还能很大程度的减少企业的流动资金积压的问题。设计一个优秀的自动化立体仓库控制系统对于整个生产过程的生产效率提高起到很大作用，对于企业的管理人员实时了解企业的运营状况，做出即时高效运营状态调整，使得企业的收益达到最大化。自动化立体仓库的控制系统与整个工厂的总控系统相连接的情况下，可以实时调整生产线的生产状态，更是柔性制造系统和打造符合客户个性化需求的生产系统的不可获取的一部分。

1.1.1自动化立体仓库的简介和发展

自动化立体仓库的产生于第二次世界大战之后的产业和科学技术发展时期。五十年代，美国的工厂生产研制出了具有桥式堆垛起重机的自动化立体仓库，成为自动化立体仓库发展过程中具有代表性的事件。上世纪五六十年代的自动化立体仓库开始产生了有司机操作的巷道式立体仓库堆垛机，这相比于以前的桥式堆垛起重机有一定程度上的进步，但仍然有很大的可以改进程度的空间。到上世纪六七十年代，随着计算机科学的兴起，带动着自动化立体仓库实现了快速的发展，大大减少了使用人力的场所，降低了生产成本。六十年代开始，随着日本经济的快速发展，日本国内工业生产值不断提高，日本开始重视自动化立体仓库领域的研发投入，很大程度的促进了自动化立体仓库的发展，到目前为止日本拥有自动化立体仓库的数量在全球范围内也是名列前茅。

我国在自动化立体仓库领域的研究起步并不算晚，在1963年由机械部北京起重运输机械研究所带头研制，成功制造出了我国第一台桥式堆垛起重机。与1973年第一座由计算机控制的自动化立体仓库研制成功，成为我国自动化立体仓库发展史上具有里程碑式的事件。新世纪以来，随着信息革命的发展，计算机运算水平不断提高，企业也急需提高物料存储的自动化程度，因此对自动化立体仓库的发展提出了更高要求。企业的管理人员通过自动化立体仓库的控制系统能够实时了解到工厂的仓储容量，根据生产线上的生产任务相结合，进一步提高企业进行决策的能力。近期随着网购及物流业的兴起，各大物流公司积极研发更加高效及时的更加智能的自动化立体仓库，以抢占市场先机，在促进物流业发展的同时也大大提高了人民的物质生活的水平。

现在自动化立体仓库的应用范围已经十分广泛，例如一些大型的网购平台在一些大城市周边回建有自己的大型仓储中心，以实现客户下单后在最短的时间内收到货物。这就对仓储空间的管理提出了一些挑战，如何提高存入与取出的协调，并对市场的变动产生快速的相应，成为自动化立体仓库研究的热点内容之一。

1.1.2 自动化立体仓库的基本组成

自动化立体仓库由堆垛机和货架两大部分构成，其中货架是用以存储货物，货架由钢架结构组成，良好的货架设计可以提高仓库的空间利用率，在与堆垛机结构相配合的情况下，优化其结构和堆垛机的合作关系，可以提高自动化立体仓库的存取效率。

另一主要装置为堆垛机，是自动化立体仓库的核心装置，整个仓库的货物的出入库效率的提升主要靠堆垛机来实现。根据其控制方式可以分为手动控制、半自动控制和全自动控制。本次设计的堆垛机为全自动控制，主要设计堆垛机的硬件结构。堆垛机包括以下几个组件：货叉组件、行走箱组件、升降传动机构组件、上导向架组件、天伦组件、升降架组件和轨道组件等。本次设计通过对各个组件要实现的功能进行分析，设计相应的结构。其结构如图1.1所示。

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