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图书分类号：密级：毕业设计(论文) 堆垛机伸缩货叉设计Stacker Telescopic Fork Design学生姓名学院名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师6月02日摘要自动化立体仓库目前广泛应用于汽车、电子、医药、烟草、建材、邮电等许多行业，是实现物流系统合理化的关键，对加快物流速度、提高劳动生产率、降低生产成本都有重要意义。
其中堆垛机又是自动化立体仓库中最重要的搬运、起重、堆垛设备, 对立体仓库的出入库效率有重要影响。
本文将注重研究双伸位堆垛机，它的使用不仅减少巷道占地，而且还减少了堆垛机台数。
在相同面积条件下，大幅度提高了地面利用率和存取工作效率，同时能够为用户节约可观的投资。
由于双伸位堆垛机的这个独特优势，它已得到迅速推广，并具有很大的市场空间。
但与国外技术相比，目前我国堆垛机产品在技术参数、产品覆盖范围、技术稳定性和产业规模等方面均有差距。
因此，本设计课题将从堆垛机的最主要的部分——货叉展开研究，希望能进一步的提高堆垛机的工作效率及使用寿命。
双伸位堆垛机采用了多级双伸位货叉，通过行程倍增实行大距离伸出，实现巷道内单边双排货架存取货物，但由于货叉悬臂加长，导致力矩相应增加，控制货叉的下挠量成为技术关键，同时也是技术难题。
堆垛机伸缩货叉采用一种能使原动机动作行程增倍的双向驱动直线运动机构。
为此，在方案设计中选择链条链轮组成的传动机构。
根据货叉存物取货的双向伸缩行程要求，仅采用双层货叉行程增倍机构是不够的，还必须实现第3层货叉的行程增倍直线差动。
但由于货叉悬臂加长，导致力矩相应增加，因此需要通过严格的理论计算和实际中的经验来控制货叉的下挠量。
在这次设计过程中，将使用Pro/E建模，并进行运动仿真，其中主要建模的零件包括链轮、链条、齿轮、齿条、下叉、中叉、上叉等。
难点在于各尺寸的确定及配合，和链传动的运动仿真。
关键词：货叉；Pro/E；挠性；仿真AbstractAutomated Warehouse now widely have been used in automotive, electronic, pharmaceutical, tobacco, building materials, telecommunications and other industries,it is to achieve rationalization of the key logistics system, to accelerate the pace of logistics, improve labor productivity, lower production costs have important significance. One stacker warehouse automation is the most important of handling, lifting and stacking equipment, for the three-dimensional warehouse to have an important impact on the efficiency of storage, the paper will focus on extending double-stacker, which not only reduce the use of roadway Land, but also reduce the number of stacking machine, under the conditions in the same area, a substantial increase access and utilization of the ground work efficiency, while users can save considerable investment. Because of this unique advantage of the extended-stacker, it has been the rapid promotion, and has great market space. However, compared with foreign technology, China's Stacker products in the technical parameters, product coverage, technology steadily and technology industries in scale of the gap. Therefore, this issue will design the most important part - Fork study, hoping to further improve the efficiency of Stacker and life.Two-side-stacker adopted the multi-level two-side-Fork, through the implementation of the gap doubled to achieve within the roadway unilateral double shelf access of goods, but because fork cantilever longer, resulting in a corresponding increase in torque , under the control Fork torsion is not only a key technology, but also technical difficulties.Stacker telescopic Fork can adopt a program of action motivated by two-way drive times the linear motion agencies, to that end, in program design in the choice of the sprocket chain drive mechanism. According Fork of the pickup of two-way telescopic trip request, only a double-decker Fork journey times by institutions is not enough, we must also achieve the three-tier Fork trip times by linear differential. However, due to Fork cantilever longer, resulting in a corresponding increase in torque, it needs a rigorous theoretical and practical experience to the next control Fork of torsion.In the design process, it is using Pro / E modeling and simulation exercise, which mainly include the sprocket parts modeling, the chain, gears, rack, under the higher, middle, lower fork and so on, the difficulty lies in Identify and cope with the size, and chain drive the simulation.Key words:Fork Pro / E Flexible Simulation目录1．绪论 (1)1.1自动化立体仓库在国民经济中的重要地位及堆垛机的意义 (1)1.1.1自动化立体仓库 (1)1.1.2自动化立体仓库的重要地位 (1)1.1.3有轨巷道堆垛机的意义 (2)1.2课题研究的目的及意义 (3)1.3堆垛机及货叉的技术要求，研究内容 (3)2．自动化立体仓库设计 (5)2.1自动化立体仓库总体规划时需要考虑的问题 (5)2.2自动化立体仓库总体规划 (6)2.2.1高层货架 (6)2.2.2巷道堆垛机 (6)2.2.3输送系统 (6)2.2.4托盘(货箱) (6)2.2.5自动控制系统 (7)2.2.6库存信息管理系统 (7)2．3巷道堆垛机设计 (7)2.3.1设计思路 (7)2.3.2 控制系统结构 (10)2.3.3 速度控制 (11)2.3.4 位置确定 (11)3．货叉方案设计 (13)3.1液压传动 (13)3.1.1双杆活塞缸 (13)3.2机械传动 (15)3.2.1链传动 (15)3.2.2齿轮齿条传动 (15)4．零件设计 (18)4.1电动机、减速器的选择 (18)4.1.1电动机的选择 (18)4.1.2减速器的选择 (19)4.2货叉的力学计算 (21)4.2.1货叉弯矩的计算 (21)4.2.2堆垛机货叉强度的计算 (22)4.2.3货叉变形计算 (23)4．3链轮链条传动计算 (26)4.3.1链传动的优缺点 (26)4.3.2链条链轮的确定 (27)4.4单个螺栓联接的受力分析和强度计算 (30)4.4.1货叉没展开时 (30)4.4.2货叉展开时（极限位置） (31)5 零件建模仿真 (35)5.1Pro/E零件建模仿真 (35)5.1.1螺栓的设计过程 (35)5.1.2螺母制作过程 (38)5.2链条链轮的设计过程 (39)5.3零件的装配 (40)5.4链传动及总装图 (42)6. NC代码 (44)6.1NC代码简介 (44)6.2．中叉上的链条槽 (44)6.3.中叉上的孔 (52)结论 (56)致谢 (57)参考文献 (58)附录........................................................ 错误!未定义书签。
码垛机器人的机械结构设计毕业设计说明书毕业设计说明书（论文）论文题目：码垛机器人的机械结构设计系部：机械工程系专业：班级：学生姓名：学号：指导教师：2014年月日I摘要以码垛机器人本体为研究对象，通过分析其结构特点与性能参数，明确了设计的基本指标，为码垛机器人产品开发提供指标。
并依此为依据针对物流自动化行业中对箱包高速码垛的需求，并依据搬运机器人的性能要求，设计了一种四自由度的码垛机器人。
应用CERO2.0进行三维建模，并通过CERO2.0的机械设计分析模块，对其构建的三维模型的运动仿真。
结果表明，所设计机器人完全满足工业现场的需求。
关键词：码垛机器人机械设计CERO2.0运动分析AbstractIn this paper,the structure characteristics and performance indicators of palletizing robot body are an alyzed．It provides a reference for product development．In accordance with the requirement of robot palletizer in logistics automation technology，a universal robot palletizer was designed based on the functional requirement.Application CERO2.0 for 3 d modeling, and through the analysis of the mechanical design CERO2.0 module, the building of 3 d motion simulation of the model。
the experimental results show that the robot meets the objectives of the logistics automation requirements．Key Words：palletizing robot；machine design；cero2.0 motion analysisI目录绪论 (1)第1章码垛机器人现状研究 (2)1.1 引言 (2)1.2 结构分析 (2)1.3本体性能研究 (3)第2章码垛机器人的机械设计和电气控制 (6)2.1机械设计 (6)2.2电气控制系统 (13)第3章码垛机器人运动分析 (16)3.1 CERO2.0动态机构仿真简介 (16)3.2 CERO2.0机器人运动仿真 (20)致谢 (30)绪论随着21世纪工业及经济的蓬勃发展以及对产品精度的要求不断提高，机器人加工逐渐成为一种被普遍应用的加工方法，而码垛是物流自动化技术领域一门新兴技术，码垛按照一定模式，一件件堆成码垛，以便使单元化的码垛实现物料的搬运、存储、装卸运输等物流活动，随着工业化大生产规模的扩大，促使码垛自动化，以加快物流的速度，保护工人的安全和健康，同时也能获得整齐一致的物垛，减少物料的破损和浪费。
生产实习报告根据学校安排我于2009年5月5日到吉林市江北机械厂进行生产实习，这是一次难得的实践机会，而且实习的内容在很大程度上和毕业设计有关，因此认真对待这次实习就显得尤为重要。
生产实习是我们机械专业学习的一个重要环节，是将课堂上学到的理论知识与实际相结合的一个很好的机会，对强化我们所学到的知识和检测所学知识的掌握程度有很好的帮助。
为期两周的生产实习，我们先后去了热模具车间，机修车间，工模具车间，机加车间，热处理车间和电镀车间。
在实习当中，我们学到了许多课本上没有的知识，我想这对我们以后的工作将会起很大的作用。
一．工厂简介吉林江北机械制造有限责任公司坐落于美丽富饶的北国江城吉林省吉林市，公司始建于1949 年9 月，是国家一类大型企业，1996 年通过了ISO9001 、GB/T19002 系列质量体系认证，被评为档案管理目标认证国家一级单位，是吉林国防区域计量站，通过了国家和国防实验室认可，2003 年、2006 年分别被评为“吉林明星企业”。
50 多年来，经过几代江机人的艰苦创业，企业由小到大，取得了很大成绩，先后获得国家、部、省以上科技进步奖及发明奖65 项。
2003 年, 企业通过政策性调整，形成了以吉林江北机械制造有限责任公司为核心，以参控股的捷凯传动轴有限责任公司、江机实业发展有限责任公司、深圳市江机实业有限公司等11 个企业为成员单位的“江机集团”已全面步入正常运行轨道。
核心企业吉林江北机械制造有限责任公司拥有固定资产11.78 亿元，占地992 万平方米，其中工业建筑面积25 万平方米。
主要生产设备仪器2800 台（套），其中具有国际先进水平的设备仪器160 台（套）。
现有员工2879 人，其中高级技术人员200 余人，中级技术人员500 余人，并拥有一批高水平的专业技能人员。
公司现拥有国内领先的科研开发、机械加工、特种设备制造、表面处理、冲压、压铸、铸造、注塑、工模具制造等能力及完备的计量理化和试验检测手段。
本科毕业设计（论文）自动化立体仓库堆垛机设计DESIGN OF STACKER CRANE FOR AUTOMATIC WAREHOUSE20013年6月摘要有轨式巷道堆剁起重机是随着立体仓库的出现而发展起来的专用起重机，通常简称为堆剁机。
堆剁机是立体仓库中最重要的起重运输设备，是代表立体仓库特征的标志。
其主要用途是在高层货架仓库的巷道内沿轨道运行，将位于巷道口的货物存入货格，或是取出货格内的货物运送到巷道口，完成出入库作业。
20世纪70年代初期，我国开始研究采用巷道式堆剁机的立体仓库，不久便广泛应用于各行业和地区，有的已经形成系列化，据不完全统计，到目前已建成三百余座。
随着现代工业生产的发展，有轨巷道堆垛起重机的技术也在不断提高和完善。
世界主要工业国家都把着眼点放在开发性能可靠的新产品和采用高新技术上，更加注重实用性和安全性。
如今，自动化立体仓库及堆垛机已成为企业生产管理不可获缺的重要组成部分。
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。
关键词自动化立体仓库堆垛机结构设计AbstractTrack Tunnel-Stacker Crane is developed by a special crane with the emergence of three-dimensional warehouse, usually referred to as stacker crane. Stacker crane is the most important lifting and transportation equipment in a three-dimensional warehouse, and is one characteristic of three-dimensional warehouse. Its main use is orbit along the roadway in tunnel of high-rise warehouse, put the goods that be located at the mouth of the tunnel into the shelves, or take out goods and delivered to the tunnel mouth, complete the storage operations.At the early 70’s of 20th, China started to develop the three-dimensional warehouse with stacker crane, and soon have be widely used in various industries and regions，some have formed serialization. According to incomplete statistics, more than 300 warehouses have been completed now. With the development of modern industry, the technology of stacker crane is being improved. All the world's major industrial countries focus on the development of new products with reliable performance and the use of high-tech，and pay more attention to the practicality and safety. At present, automatic three-dimensional warehouse and stacker crane have become an important component of production management.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.Keywords Automatic Three-Dimensional Warehouse Stacker Crane Design of Structure目录第一章绪论 (1)1.1自动化立体仓库概述 (1)1.2自动化立体仓库的发展 (1)1.3发展自动化立体仓库的必要性 (2)1.4自动化立体仓库中的堆垛起重机 (4)1.5巷道式堆垛起重机的结构及设计要点 (5)1.5.1 机架 (5)1.5.2行走机构 (5)1.5.3提升机构 (5)1.5.4载货台及货叉 (5)1.5.5电器设备 (6)1.5.6安全保护装置 (6)第二章堆垛机机架的结构设计 (7)2.1 自动化立体仓库的结构尺寸及运行条件 (7)2.2 机架设计概述 (7)2.2.1机架设计应满足的一般要求 (7)2.2.2 机架的设计步骤 (7)2.3 上导轨设计 (9)2.3.1 导轨类型的确定 (9)2.3.2 导轨材料的确定 (9)2.3.3导轨截面形状的确定 (9)2.4 上横梁设计 (11)2.5 立柱设计 (14)2.6 下导轨设计 (19)2.6.1导轨类型的选择 (19)2.6.2滚动直线导轨副的结构与特点 (19)2.6.3 滚动直线导轨副的计算 (20)第三章行走机构的设计 (25)3.1 电动机的选择 (25)3.1.1选择电动机应综合考虑的问题 (25)3.1.2电动机的选择 (25)3.2 传动装置的设计 (26)3.2.1 传动方案的确定 (26)3.2.2 第一级减速齿轮副的计算 (28)3.2.3 第二级减速齿轮副的计算 (32)3.2.4 齿轮齿条副几何尺寸的确定及计算 (36)3.2.5 轴的计算 (37)3.3 行走机构结构图 (42)第四章提升机构的设计 (43)4.1 电动机的选择 (43)4.2 传动滚子链的设计计算 (43)4.2.1滚子链几何尺寸的计算 (43)4.2.2 滚子链静强度计算 (44)4.2.3 链轮几何尺寸计算 (45)4.3提升滚子链的设计计算 (47)4.3.1滚子链几何尺寸的计算 (47)4.3.2链轮几何尺寸的计算 (48)第五章载货台与货叉伸缩机构的设计 (49)5.1 电动机的选择 (49)5.2 传动机构的计算 (50)5.2.1 圆锥齿轮副的计算 (50)5.2.2 齿轮齿条副的计算 (53)5.2.3 传动轴的设计 (57)5.3导轨与叉板的设计 (59)5.3.1导轨的计算 (59)5.3.2 板件尺寸的确定 (60)5.4载货台结构图 (61)结论 (63)致谢 (65)参考文献 (66)附录Ⅰ毕业实习报告................................. 错误!未定义书签。
自动化立体仓库堆垛机的设计引言概述：自动化立体仓库堆垛机是现代物流行业中的一项重要技术，它通过自动化设备实现对货物的存储、提取和堆垛等操作，提高了物流效率和减少了人力成本。
本文将详细介绍自动化立体仓库堆垛机的设计，包括机器人选择、系统布局、控制系统、安全保障和未来发展趋势等五个方面。
一、机器人选择1.1 机器人类型选择：根据堆垛机的具体需求和作业环境，可以选择不同类型的机器人，如单臂机器人、双臂机器人、伺服机器人等。
需要考虑机器人的承重能力、速度、精度和适应性等因素。
1.2 机器人导航系统：合理的导航系统对于机器人的自动化操作至关重要。
可以选择激光导航、视觉导航或者惯性导航等技术，确保机器人在仓库内准确导航和定位。
1.3 机器人控制系统：机器人的控制系统需要具备高效的运动控制和路径规划能力，可以选择PLC控制、PC控制或者嵌入式控制等方式，确保堆垛机的稳定运行和高效作业。
二、系统布局2.1 仓库结构设计：根据货物种类和存储需求，合理设计仓库结构，包括货架布局、货架高度和通道宽度等。
可以采用多层货架和自动提升机构，充分利用垂直空间，提高仓库的存储密度。
2.2 输送系统设计：设计合理的输送系统，包括输送线、输送机和升降机等设备，确保货物的顺畅流动和准确传递。
可以采用传送带、滚筒式输送机和电梯式升降机等设备，提高仓库的作业效率。
2.3 电力和网络布局：为了保证堆垛机的正常运行，需要合理布局电力和网络设备。
电力布局包括电源供应和配电系统设计，网络布局包括无线网络和有线网络的覆盖范围和信号强度等。
三、控制系统3.1 自动化控制系统：自动化立体仓库堆垛机的控制系统需要实现对机器人和输送设备的自动控制和协调。
可以采用PLC控制器和传感器等设备，实时监测和控制堆垛机的运行状态。
3.2 数据管理系统：通过数据管理系统，实现对仓库内货物的管理和追踪。
可以采用仓库管理系统（WMS）和物流信息系统（LIS）等软件，实现对货物的存储、提取和库存管理等功能。
优秀设计毕业设计[论文]题目：立体车库堆垛机结构设计学生姓名：学号：学部（系）：专业年级：指导教师：职称或学位：年月日目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (2)Key words (2)前言 (3)1. 绪论 (4)1.自动化立体仓库的起源与发展 (4)1.2 课题的提出及主要任务 (5)1.2.1 课题的提出 (5)1.2.2 课题的主要任务 (5)1.3 堆垛机的分类 (6)1.3.1 巷道式堆垛机的分类 (6)1.3.2 巷道式单立柱堆垛机 (6)1.3.3 双立柱巷道堆垛起重机 (7)1.3.4 桥式堆垛起重机 (7)1.4.1单立柱堆垛机的结构 (8)1.4.2 单立柱堆垛机的优点 (9)1.5 单立柱堆垛机的工作方式 (10)2.堆垛机的运动循环和各部分速度计算 (11)2.1 堆垛机的运动循环 (11)2.2 堆垛机各个部分运动速度计算 (11)2.2.1走行速度 (12)2.2.2升降速度 (13)2.2.3 货叉的伸缩速度 (13)2.2.4 额定数据表 (14)3. 堆垛机各部分的结构设计和力学分析 (14)3.1 堆垛机的外载荷计算 (14)3.2 沿巷道纵向平面受力分析 (19)3.3．1 单立柱堆垛机静态刚度分析 (20)3.3.2 弯矩放大系数 (23)3.3.3 立柱结构临界载荷 (24)3.4 堆垛机的设计计算 (26)3.4.1 主动行走轮直径的确定 (26)3.4.2 行走电动机的选用 (27)3.4．3 升降电动机的选用 (28)3.4.4 伸缩运动电动机的选用 (29)3.5 验算运行速度和实际所需功率 (29)结论 (30)参考文献 (32)【附表1】 (33)【附表2】 (34)致谢 (35)立体车库堆垛机结构设计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。
编号本科生毕业设计有轨式巷道堆垛机机械结构设计The Design of the Overall structure and walking mechanism of a stacker crane学生姓名专业学号指导教师学院2011年 06 月自动化立体仓库是物流中的重要组成部分，它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存储和取出物流的系统。
它是现代工业社会发展的高科技产物，对提高生产率、降低成本有着重要意义。
近年来，随着企业生产与管理的不断提高，越来越多的企业认识到物流系统的改善与合理性对企业的发展非常重要。
堆垛机是自动化立体仓库中最重要的起重堆垛设备，它能够在自动化立体的巷道中来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格；或者相反取出货格内的货物运送到巷道口。
本文详细论述了在现代大多数企业中普遍使用的双立柱堆垛机的设计方案，文章的重点放在其三个部件：升降机构、行走机构、货叉伸缩机构的设计上。
首先，提出各个机构的总体设计方案；其次，对各个机构的受力情况进行了分析并计算，然后估算初取值，再进行校核，最后确定各个实际值。
关键词自动化立体仓库堆垛机Automation three-dimensional storehouse is that thing flows important composition part, it is to stock and take out voluntarily under not directly carrying out the condition of artificial intervention the system that thing flows out . it is the high-tech outcome of modern industrial social development, for raise productivity and reduction cost have important meaning.In recent years, along with the unceasing raising of enterprise production and management, more and more enterprises know that thing flows out reasonability and the improvement of system, is very important for the development of enterprise . Stacker cranes is automation three-dimensional storehouse in most important take heavy crane pile up equipment, it can in the tunnel of automation cube in the shuttle operation of round trip, will locate in tunnel the goods of mouth stock goods shelf; or opposite take out the goods transit in goods shelf go to tunnel mouth.This paper has discussed the focal point of design scheme and article of the two pillar stacker crane of universal use in modern most enterprises in detail put , in thirdly parts: elevator Gou , walk organization and fork telescoping mechanism design , design a kind of tape the cranes safe organization of flexible installation design scheme. first, put forward the overall design scheme of every organization; secondly, for every organization analyse by force condition calculate , then estimation beginning take value, check nuclear, final definite every reality again worth.Keyword automation three-dimensional storehouse ;stacker cranes目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1研究的背景与内容 (1)1.1.1概述 (1)1.1.2有轨巷道堆垛机的发展现状及特点 (1)1.1.3有轨巷道堆垛机的类型 (2)1.1.4巷道堆垛机的特点 (5)1.2设计的目的和意义 (5)1.3设计的内容及要求 (5)1.4设计参数 (6)第2章总体设计方案的确定 (7)2.1堆垛机三维运动速度的确定 (7)2.2堆垛机各个部分的方案选择 (8)2.2.1堆垛机起升机构传动方式的选择 (8)2.2.2堆垛机行走机构传动方式的选择 (9)2.2.3堆垛机机架的设计 (9)2.2.4堆垛机货叉的设计 (9)2.2.5堆垛机安全方案的确定 (10)2.2.6堆垛机电控部分的设计 (11)2.3堆垛机的技术参数 (11)2.4堆垛机的技术要求 (12)第3章堆垛机起升机构的设计 (16)3.1起升机构的总体选型 (16)3.2卷筒的设计 (19)3.2.1卷筒部件计算 (19)3.2.2齿轮连接盘的计算 (23)3.3堆垛机行走机构的选型设计 (25)3.4堆垛机机架的选型设计 (27)3.5货叉传动装置的总体选型 (27)3.6货叉传动齿轮、齿条的计算 (28)3.7货叉传动链轮、链条的设计计算 (31)第4章堆垛机安全装置 (34)4.1防撞保护装置 (34)4.2钢丝绳断绳保护装置 (35)致谢 (1)参考文献 (1)附录一 (2)第1章绪论1.1 研究的背景与内容1.1.1概述随着生产力的发展, 生产规模的扩大和产品结构的调整, 客观上要求作为工业企业物资供应基地的物资仓库进行改建或扩建。
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1. 绪论11. 绪论近年来，随着企业生产与管理的不断提高，越来越多的企业认识到物流系统的改善与合理性对企业提高生产率、降低成本非常重要。
堆垛机是自动化立体仓库中最重要的起重堆垛设备。
本文着重就堆垛机的结构设计进行初步研究。
研究背景及内容1. 1. 1 有轨巷道堆垛机的发展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，是现代工业社会发展的高科技产物，对提高生产率、降低成本有着重要意义。
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。
巷道堆垛机是自动化立体仓库中的核心物流设备，是随着自动化立体仓库的出现而发展起来的专用起重机，它是仓库中使用最广泛的物料搬运设备，也是物流仓储系统的最重要设备，其用途是在自动化立体仓库的货架巷道间来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格，或者相反取出货格内的货物运送到巷道口[2]。
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[3]。
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[[4]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，堆垛机的应用越来越广泛，技术性能越来越好，高度也在不断增加，到1970 年实现了由货架支承的高度为40 米的堆垛机。
堆垛机的运行速度也不断提高，目前堆垛机水平运行速度最高达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 。
机电工毕业设计说明书设计题目: 载物码垛机设计学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2012 年 5 月19 日目次1 前言 (1)1．1课题的背景 (1)1.2课题的意义 (1)1.3课题的设计目的 (2)1. 4课题的主要设计内容 (2)2 设计进度安排和任务书 (3)2.1设计进度安排 (3)2.2设计任务分析 (3)2.2.1本次毕业设计的任务 (3)2.2.2码垛机的技术要求 (4)2.2.3尺寸及动力分析 (4)3 设计方案的确定 (5)3.1总体方案的论证和选定 (5)3.2主要部件方案的确定 (7)3.2.1水平方向的移动方案 (7)3.2.2竖直方向的移动方案 (8)3.2.3绕竖直方向的转动方案 (8)3.2.4实现载物交错放置的方案确定 (8)4 设计计算书 (9)4.1齿轮传动的设计计算 (9)4.1.1.驱动齿轮传动的电动机的选择 (9)4.1.2.选定齿轮材料，类型，齿数及精度等级.......... 错误!未定义书签。
4.1.3.按齿根弯曲强度设计.......................................... 错误!未定义书签。
4.1.4.计算大小齿轮的几何尺寸参数.......................... 错误!未定义书签。
4.2 丝杠的设计与校核 (6)4.2.1，螺杆和螺母材料的选择.................................... 错误!未定义书签。
4.2.2.螺杆螺纹数据的初步设计与校核...................... 错误!未定义书签。
4.2.3.螺母的参数选择及设计校核.............................. 错误!未定义书签。
4.3 驱动丝杠螺母传动的齿轮的设计与校核 (19)4.3.1驱动齿轮的电动机的选择 (19)4.3.2.选定齿轮材料，类型，齿数及精度等级 (19)4.3.3按齿根弯曲强度设计 (19)4.3.4计算大小齿轮的几何尺寸参数........................... 错误!未定义书签。
![毕业设计(论文)-基于plc的堆垛机控制系统设计[管理资料]](https://uimg.taocdn.com/2b7613090242a8956aece449.webp)
基于PLC的堆垛机控制系统设计摘要在现代的物流仓储系统中，自动化立体仓库应用日益广泛。
而堆垛机是立体仓库的关键组成部分，堆垛机性能的优劣对整个立体仓库的运行起到至关重要的作用，所以设计与开发自动化程度较高的堆垛机控制系统成为当前立体仓库的发展趋势，开展与此有关的研究具有重要的理论和应用价值。
本文基于现代物流技术的应用和发展要求，介绍自动化立体仓库的应用及其功能和作用，结合现代科技的发展，着重研究自动化立体仓库堆垛机控制系统的控制技术。
本文详细阐述了本控制系统的设计思想，以及整个系统的硬件实现和软件设计。
论文依据立体仓库的有关设计参数，对堆垛机电气控制的硬件系统进行了设计，为了提高堆垛机的性能，本文采用了转速、位置反馈的双闭环控制，以满足系统的调速要求。
系统的水平认址采用激光测距传感器定位，垂直认址采用光电开关和认址片组合定位。
变频调速系统由S7-200PLC及其扩展模块EM235通过变频器MM440控制交流电动机，采用光电编码器反馈转速信号，实现转速闭环控制。
货叉伸叉系统由S7-200PLC通过步进电动机驱动器SH-20403控制二相混合式步进电动机。
根据系统的控制要求进行了PLC、变频器、电机和电机驱动器的选型，并给出了系统的硬件接线图，然后利用西门子的编程软件step7设计了堆垛机控制程序。
关键词自动化立体仓库，堆垛机，PLCStacker control system design based on PLCAbstractIn modern logistics warehousing systems, automated storage is increasingly widespread. And stackers are the key equipments, performance of the stacker plays an important role. This paper introduces application and performance of automated High-rise Warehouse basing on application and development requirement of modern logistics techniques. And puts emphasis on the researching of control techniques in automated High-rise Warehouse stacker combining modern science and techniques. This paper elaborated on the design of the system of control, as well as the implementation of the system's hardware and the design of the software.Based on the parameter related to the automated storage, this paper presented the hardware system of stacker electrical control. Speed of the stacker was the basic. In order to improve the performance of the stacker, the system adopts the speed, position, double feedback control. The horizontal recognize addresses of system using laser rangefinder sensor positioning, and vertical recognition using photoelectric switches and address piece combination addressing. Speed-adjusted system by S7-200PLC and its extension module EM235 through transducer MM440 control ac motor. Goods fork system is by S7-200PLC binary system through stepping motor driver SH - 20403 control two-phase hybrid stepping motor. According to the requirements of the control system, this paper completed the selection of PLC，frequency converter, the motor and its controller. And presents the system hardware hookup. Then use the software of Siemens step7 designs the stacker control procedures.Key Words: Automated Storage and Retrieval System，Stacker，PLC目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)本课题设计的背景和意义 (1) (1) (3)第2章系统控制方案的确定 (4)自动化立体仓库的概述 (4)自动化立体仓库的组成 (4)自动化立体仓库的优点 (5)自动化立体仓库的发展 (6)堆垛机概述 (6)堆垛机的发展 (7)堆垛机技术的研究现状 (7)第3章堆垛机控制系统的硬件设计 (9)控制技术要求和系统总体设计 (9)堆垛机位置控制 (11)定位控制 (11)认址检测方式 (12)认址方式确认 (13)堆垛机速度曲线分析 (15)PLC及资源配置 (15)S7-200系列PLC概述 (16)CPU型号选择 (17)PLC模块选型 (18)堆垛机变频调速系统设计 (19)变频器的选型 (20)水平方向变频调速系统设计 (22)垂直方向变频调速系统设计 (23)堆垛机货叉控制系统设计 (25)安全检测传感器的应用 (27)元器件的选型 (27)通信方案的确定 (28)输入输出点分配 (30)本章小节 (31)第4章堆垛机控制程序设计 (32)堆垛机自检和复位/归位程序 (34)堆垛机自检程序 (34)堆垛机复位/归位程序 (35)自动方式下的堆垛机运行控制 (36)列向运行PLC程序实现 (36)行向运行PLC程序实现 (39)货叉伸缩控制PLC程序实现 (40)手动方式下的堆垛机运行控制 (43)本章小节 (45)总结 (46)参考文献 (47)致谢 (48)第1章绪论本课题设计的背景和意义自动化立体仓库是物流中的重要组成部分，它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存储和取出物流的系统。
摘要随着信息科学技术的迅速发展和经济发展的全球化，企业管理经营模式和社会生产制造模式都在不断的变革。
物流运输行业的关注度越来越高，自动化立体仓库是这些行业中的核心部分，它取代了传统搬运货物的方式，实现无需耗费人员体力和时间的物流管理，对提高生产率、降低制造成本有着重要意义。
在物流行业的不断发展背景下，对自动化立体仓库的需求越来越大，并且对他的功能和性能要求也在不断提高，而堆垛机以及其控制系统是自动化立体仓库的核心部分，因此它的设计研究和创新变革直接影响了物流行业的发展趋势、企业生产效率和经济效益。
堆垛机在正常工作的情况下有三个方向的运动，包括水平方向的横向运动、竖直方向上的纵向移动和货叉机构的伸缩运动，通过三个不同功率的减速电机作为驱动。
设计时首先对堆垛结构建模，然后对上下横梁、立柱和货叉机构的强度和刚度的计算校核，以及对紧固件、连接件、轴承等标准件的选择。
在控制系统方面，主要的控制方案是实现堆垛机的三个方向的运动，通过定位与操作实现货物的存入取出。
同时为了保证可靠性和操作性，控制系统中包含了自动操作和手动操作两个部分。
本课题中堆垛机及控制系统设计主要是对堆垛机的机械结构，材料选取，运行方案以及对控制方式的研究，培养我们对机械设计和电气设计的综合能力，结合现实生产和所学的基础知识加以分析优化，最后完成所要求的设计任务，并叙写设计说明书，运用计算机绘画相关部件结构和电气接线图，提高学生的综合设计能力。
关键词：堆垛机，自动化仓库，物流ABSTRACTWith the rapid development of globalization, information science and technology and economic development, business management business model, manufacturing model, and the changing social production. We pay more attention to the logistics and transportation industry,the core part of the automated warehouse, these industries, which replaces the traditional cargo handling, no logistics management personnel strength and time-consuming, increase productivity and reduce production costs significance. Automated warehouse, functional and performance requirements in the context of the continuous development of the logistics industry, demand is also rising, stackers, as well as its control system is the core part of the automated warehouse, so the design research and innovation and change logistics industry development trends, productivity and economic efficiency.Stacker in the case of normal work in three directions of movement, lateral movement, including the horizontal direction of longitudinal movement in the vertical direction and fork institutions telescopic movement, as driven by three different power geared motors. The design of first stacking structure modeling, and then check on the calculation of the strength and stiffness of the upper and lower beams, columns and fork, as well as fasteners, connectors, bearings and other standard parts selection. Control systems, the main control program is the movement of the three directions of the stacker, remove the positioning and operation of cargo deposited. Meanwhile, in order to ensure reliability and operational control system contains two parts of the automatic operation and manual operation.Stacker and its control system design in this subject is mainly the mechanical structure of the stacker, material selection, run the program, and control mode, to develop our mechanical design and electrical design, combined with the actual production and the basics of optimization analysis, the final completion design tasks, narrative design specifications, using computer graphics components of the structure and electrical wiring diagram to improve students' design capabilities.Key words:stacking cranestacking crane, Automated warehouse, Logistics目录1绪论 (1)1.1 研究背景及内容 (1)1.2 堆垛机的结构设计概述 (2)1.3 堆垛机所受载荷的简化方法 (3)2堆垛机立柱和上下梁设计计算 (5)2.1 门架的弯矩和扰度 (6)2.2 设计数据计算和校核 (10)3堆垛机伸缩货叉机构的设计计算 (13)3.1 货叉的扰度与强度 (13)3.2 货叉各参数的选择 (18)3.3 货叉内部零件的选取与校核 (18)3.4 货叉装置中的减速电机的选取 (20)4堆垛机行走机构的设计计算 (22)4.1 堆垛机走行轮的设计计算及其校核 (22)4.2 行走装置的SEW减速电机的选取 (23)5堆垛机升降机构的设计计算 (24)5.1 升降机构零部件的设计计算 (24)5.2 升降机构的卷扬机构的设计 (24)5.3 升降机构链传动设计 (24)6堆垛机控制部分设计 (26)6.1 堆垛机的工作过程分析 (26)6.2 堆垛机位置控制 (27)6.3 控制方案的比较选择 (30)6.4 PLC的选型 (31)7总结 (35)参考文献 (36)致谢.......................................... 错误!未定义书签。
哈尔滨理工大学毕业设计题目：自动化立体仓库双轨道堆垛机控制系统设计院、系：自动化学院、自动化系*名：***指导教师：**系主任：王海英2012年06月20日哈尔滨理工大学学士学位论文哈尔滨理工大学毕业设计（论文）任务书哈尔滨理工大学学士学位论文自动化立体仓库双轨道堆垛机控制系统设计摘要在现代的物流仓储系统中，自动化立体仓库应用日益广泛。
而堆垛机是立体仓库的关键组成部分，堆垛机性能的优劣对整个立体仓库的运行起到至关重要的作用，所以设计与开发自动化程度较高的堆垛机控制系统成为当前立体仓库的发展趋势，开展与此有关的研究具有重要的理论和应用价值。
对提高生产率、降低成本有着重要意义。
近些年来，越来越多的企业在企业生产与管理的不断提高中慢慢的认识到物流系统的改善与合理性对企业的发展非常重要。
在自动化立体仓库中堆垛机是非常重要的起重堆垛设备，它能够在自动化立体的巷道中来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格；或者相反取出货格内的货物运送到巷道口。
本设计详细论述了双轨道堆垛机控制系统设计的方案。
设计的重点放在三个部分：升降机构、行走机构、货叉伸缩机构的PLC控制上。
首先，我们提出了各个机构的总体设计方案以及其在系统运行中的相关原理；其次，在整个控制系统中我们以三菱FX2N系列PLC作为核心控制元件，从而对变频器进行速度控制，通过认址挡板和计数器来实现在取货和存货中对各个货格地址的认定，当PLC接受到键盘输入的命令后，则开始进行相应的工作，以完成货物的存取功能；最后，为了保证整个控制系统运行的稳定性和可靠性，我们还采用了限位开关对其进行限位保护。
关键词可编程控制器；堆垛机；变频器；认址- I哈尔滨理工大学学士学位论文The Control System Design of Double Track Stacker in Automatic Stereoscopic WarehouseAbstractIn modern logistics warehousing systems, automated storage is increasingly widespread. Hay stackers are the key equipment, Performance of the stacker plays an important role. Design and Development of a higher degree of automation Stacker Control System become Warehouse trend of development, Therefore related research has important theory and application value. To improve productivity, reduce costs of great significance.In recent years, more and more enterprises release that it is very important to improve the rationality of the development of enterprises in enterprise production and management which continue to improve slowly. stacking crane is a very important lifting and stacking apparatus in stereoscopic warehouse, it can tunnel back and forth on automatic three-dimensional, it can deposited the goods in the prices of goods which located in the lane crossing; or take out the goods from shelf delivery to the roadway crossing.This design was discussed the system design program in detail which in most enterprises generally use about stacking crane. Our design focus on three parts: elevating mechanism, running mechanism, fork telescoping mechanism control. First, we put forward the overall design scheme of every organization and its operation theory in the system; secondly, we select and design the hardware about this system ,including indeed the searching address system, the mode selection of PLC ,the mode selection of frequency transformer, the selection of motor and the way of selection about how to control the frequency transformer by PLC. we use Mitsubishi FX2N series PLC as the core control element in the whole control system, and we can make speed control to a frequency transformer, we can get the realization of the collection and inventory of all goods cell by addressing baffle and counter, when PLC receive keyboard input command, begin corresponding work, in order to complete the- II哈尔滨理工大学学士学位论文procedure of stacking crane and mode selection of hardware on this control system we have designed flow chart about three-direction motion of stacking crane, deposited and take out the goods, addressing confirm and speed control and then we have designed the process of this control system.Keywords programmable control; stacker; frequency transformer; addressing confirm- III哈尔滨理工大学学士学位论文目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (6)1.1 自动化立体仓库的定义 (6)1.2 自动化立体仓库的特点 (6)1.3 堆垛机的发展及其研究现状 (7)1.4 本课程的研究目标及内容 (7)1.4.1 研究目标 (7)1.4.2 研究的内容 (8)第2章堆垛机运行系统机械结构的确定 (9)2.1 堆垛机的结构 (9)2.2 堆垛机的运行功能分析 (9)2.3 行走机构模块 (10)2.4 起升机构模块 (10)2.5 载货台模块 (10)2.5.1 模块的结构 (10)2.5.2 关于载货台的安全保护措施 (10)2.6 载货台保护装置 (11)2.6.1 滑楔式安全防坠器 (11)2.6.2 偏心轮式安全防坠器 (11)2.6.3 销式安全防坠器 (11)2.6.4 安全防坠器总体方案的确定 (11)2.7 货叉机构模块 (12)2.8 本章小结 (12)第3章堆垛机控制系统的硬件设计 (13)3.1 堆垛机的位置检测 (13)3.2 光电传感器 (15)3.3 变频器的选择 (16)3.3.1 变频器的结构及工作原理 (16)3.3.2 变频器的分类 (17)3.3.3 PLC概述 (18)3.3.4 PLC的选型 (19)3.3.5 PLC对变频器的控制 (21)3.3.6 通讯方案的确定 (23)3.3.7 PLC原理图 (24)哈尔滨理工大学学士学位论文第4章堆垛机控制软件设计 (25)4.1 货架格局 (25)4.2 控制面板 (26)4.3 堆垛机控制流程图 (27)4.3.1 入库控制流程图 (27)4.3.2 出库控制流程图 (28)4.4 I/O分配表 (29)4.5 堆垛机控制系统部分程序分析 (29)4.6 本章小结 (34)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录A (38)附录B (44)附录C (47)哈尔滨理工大学学士学位论文第1章绪论随着经济全球化和信息技术的迅速发展，企业生产资料的获取与产品营销范围日趋扩大，社会生产、物资流通，商品交易及其管理方式正在并将继续发生深刻的变革。
前言发展物流技术不仅仅是人们关注的话题，更主要的是已变成人们脚踏实地的行动。
物流技术的发展离不开物流设备等基础设施的发展，应该说阻碍物流技术进步的不是软件问题，而更多反映在基础硬件的问题。
自动化立体【1。
现代化大生产，越仓库作为物资流通中的关键单元，担负着重要的作用】来越促使工业生产社会化、专业化、集中化的发展趋势，生产的高度机械化,自动化必然要求物资的供应分发及时、迅速、准确。
这就促使立体仓库技术得到迅速的发展。
现代物流技术对企业的发展起到很大的促进作用，而自动化立体仓库是现代物流系统中的一个最重要的部分，它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存储和取出物流的系统。
它是现代工业社会发展的高科技产物，对提高生产率、降低成本有着重要意义。
近年来，随着企业生产与管理的不断提高，越来越多的企业认识到物流系统的改善与合理性对企业的发展非常重要。
自动化立体仓库是整个物流系统的基础，是整个物流系统能否快速、准确流通的基石。
在自动化立体仓库之前，仓库的存储主要利用人工来搬运，这种仓储方式的效率是非常的低，由于仓库的高度低仓库的库存量在同一建筑面积情况下利用率低，工人劳动强度高;而且仓库的管理比较复杂，货物分类复杂。
【2。
自动化而自动化立体仓库可以解决上述的问题，还可以节省仓储的成本】立体仓库是现代物流的代表技术，具备提升物流管理水平、提高作业效率、与ERP系统接口、节省占地等诸多优点。
自动化立体仓库以巷道堆垛起得机为主、并结合入出库周边设备来进行作业的一种仓库。
自动货立体具有存储量大存储效率高、空间利用率高、自动化和信息化水平高等优点，越来越得到人们的广泛认同和普遍使用。
我国在自动化立体仓库这方面起步较慢，但是发展速度很快，目前与欧美西方先进国家水平日益接近，很多企业也认识到自动化立体仓库对企业的生存的重要性，利用自动化立体仓库的计算机功能能够获取市场的第一信息，对企业【3。
的决策起到举足轻重的重用】第一章概述自动化立体仓库随着经济的快速发展，当前世界经济向着全球化和市场化前进。
自动化立体仓库堆垛机的设计引言概述：自动化立体仓库堆垛机是一种高效、智能的物流设备，能够在仓库中自动完成货物的存储和取货任务。
本文将从设计的角度，详细介绍自动化立体仓库堆垛机的五个部分：机械结构设计、控制系统设计、传感器设计、安全系统设计和能源管理系统设计。
一、机械结构设计1.1 堆垛机的框架设计堆垛机的框架设计是整个机械结构设计的基础。
需要考虑的因素包括承重能力、稳定性和结构刚度等。
设计师应根据仓库的尺寸和货物的重量来确定框架的尺寸和材料，以确保堆垛机在运行过程中能够稳定地承载货物。
1.2 升降机构设计升降机构是堆垛机的核心部分，它能够实现货物的垂直运动。
在设计升降机构时，需要考虑到升降速度、承重能力和运动平稳性等因素。
合理选择升降机构的驱动方式和传动装置，可以提高堆垛机的工作效率和运动精度。
1.3 桁架设计桁架是堆垛机的横梁结构，承载着货物的运输和堆垛任务。
桁架设计需要考虑到承重能力、刚度和稳定性等因素。
合理选择桁架的材料和结构形式，可以提高堆垛机的运输能力和工作稳定性。
二、控制系统设计2.1 控制算法设计堆垛机的控制算法设计是实现自动化操作的关键。
设计师需要根据仓库的布局和货物的存储方式，确定堆垛机的路径规划算法和堆垛操作算法。
合理设计控制算法，可以提高堆垛机的工作效率和运动精度。
2.2 控制器设计控制器是堆垛机的核心设备，负责接收和处理传感器的信号，并控制堆垛机的运动。
设计师需要选择适合的控制器类型和通信协议，以确保堆垛机的控制系统能够稳定可靠地工作。
2.3 人机界面设计人机界面是堆垛机与操作人员进行交互的界面。
设计师需要考虑到操作人员的使用习惯和操作需求，设计直观、易用的人机界面。
合理设计人机界面，可以提高操作人员的工作效率和操作精度。
三、传感器设计3.1 路径检测传感器设计路径检测传感器用于检测堆垛机的运动路径，以确保堆垛机能够准确地行驶到指定位置。
设计师需要选择合适的传感器类型和安装位置，以提高路径检测的准确性和稳定性。
堆垛机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解堆垛机的基本结构、工作原理及操作流程。
2. 学生能够掌握堆垛机在物流仓储中的应用及其优势。
3. 学生能够了解堆垛机相关安全知识及维护保养要点。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立操作堆垛机完成货物堆垛任务。
2. 学生能够分析堆垛机在工作中出现的问题，并提出合理的解决方案。
3. 学生能够通过团队合作，完成堆垛机操作与调试任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物流仓储行业的兴趣，提高其职业认知。
2. 培养学生严谨、细致的工作态度，强化安全意识。
3. 培养学生团队协作精神，提高沟通与表达能力。
本课程针对高年级学生，结合堆垛机在物流仓储领域的实际应用，注重理论与实践相结合。
通过本课程的学习，使学生掌握堆垛机的操作技能，提高其在实际工作中的问题解决能力，同时培养学生的职业素养和团队协作精神。
为实现课程目标，将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 堆垛机基础知识- 堆垛机的定义、分类及其应用场景- 堆垛机的基本结构及工作原理2. 堆垛机的操作与使用- 堆垛机的操作流程及注意事项- 货物堆垛方法及技巧- 堆垛机操作安全知识及应急预案3. 堆垛机的维护与保养- 堆垛机日常检查与维护方法- 常见故障排除及维修技巧- 堆垛机使用寿命延长策略4. 堆垛机在物流仓储中的应用- 堆垛机在仓储作业中的作用- 堆垛机与其他物流设备的协同作业- 堆垛机在提高仓储效率及降低成本方面的优势本教学内容根据课程目标，结合课本内容进行选择和组织，确保教学内容的科学性和系统性。
教学大纲明确教学内容安排和进度，使学生在掌握堆垛机基础知识的同时，学会操作、维护及在物流仓储中的应用。
教学内容涵盖堆垛机操作、维护保养、应用等方面，旨在提高学生的实际操作能力和问题解决能力。
三、教学方法1. 讲授法：- 对于堆垛机的基本概念、工作原理等理论知识，采用讲授法进行教学，使学生在短时间内掌握堆垛机的基本知识。
题目：堆垛机设计（机械部分）专业：机械设计制造及其自动化学生：（签名）指导教师：（签名）摘要本文主要是有轨堆垛机的机械部分设计，包含堆垛机的行走机构、升降机构、伸缩机构的设计，其中重点放在了行走机构的设计上。
根据比较选择了单立柱堆垛机，在进行机构的设计时，根据电机确定机构的总体结构，再由运行阻力计算行走电机的功率，进而确定电机型号。
本设计升降轨道采用双柱型轨道，结构简单工艺性好，货叉伸缩机构借鉴了抽屉轨道的原理。
根据设计要求对各主要部件初步选型后再对部件进行强度的校核，来保证选择的合理性。
在本文最后部分，对该堆垛机的刚性和稳定性进行了较为详细的分析，从而保证了堆垛机工作时运行的平稳性和可靠性。
关键词：有轨堆垛机，行走机构，双柱型轨道Subject:The Design of the mechanical structure of a Stacker CraneAbstractThis paper describes the design of the mechanical structure , including the walking、lifting、stretch outing and draw backing mechanism of a stacker crane, in my design work I focus on the design of the walking mechanisms. According to the comparison we choice the single pillar stacker , In the design of the mechanism ,we according to he motor institutions determine the general structure of a stacker crane, Then cording the resistance to calculation traveling motor power and determine the motor model. Tracking the movement double column type orbit. Structure is simple and good in usability. The goods for the expansion institutions fork drawer the principle of orbit. According to the design requirements of the main components of preliminary selection, then to parts of checking intensity. to ensure that the choice of rationality . In the last part of this paper , the stacker strength and stability for a more detailed analysis , so as to ensure the smoothness of work stacker slide may run and reliability .Keywords: stacker crane, walking mechanism, double column type orbit目录1 绪论 (1)1.1有轨巷道堆垛机的发展： (1)1.2有轨巷道堆垛机的类型： (2)1.3有轨巷道堆垛起重机的发展趋势和研究意义： (3)2 堆垛机的结构设计 (5)2.1堆垛机的总体结构： (5)2.2起重重量 (5)2.3水平载荷 (6)2.4载荷状态 (6)2.5循环寿命 (6)3 行走机构设计方案 (8)3.1行走机构总体方案的确定 (8)3.2行走运行机构布置的主要问题 (8)3.3行走机构功率的确定于电机的选择 (9)3.3.1轨道及车轮 (9)3.3.2车轮踏面的疲劳强度校核 (9)3.3.2 主动行走轮直径的确定 (11)3.3.3 运行阻力计算 (12)3.4行走轮主轴的设计计算 (15)3.4.1 同步带传动设计计算 (15)3.4.2轴的设计计 (18)4 堆垛机伸缩机构设计 (22)4.1伸缩机构的方案确定 (22)4.2货叉传动装置的选型 (22)4.3货叉传动齿轮、齿条的计算 (23)5 升降机构的设计 (28)5.1升降机构的总体选型 (28)5.1.1定机构的工作级别 (28)5.1.2计算钢丝绳最大静拉力并选择钢丝绳 (28)5.1.3确定最小的卷绕直径 (29)5.1.4选择电动机并验算制动力矩 (30)5.2卷筒的设计 (31)6 堆垛机稳定性计算 (1)6.1堆垛机稳定性分析 (1)6.2运行中立柱挠度的计算 (1)6.2.1 立柱的相关计算 (1)6.2.2堆垛机外载荷计算 (1)6.2.2 堆垛机静态刚度的分析 (4)6.2.3 堆垛机结构强度计算 (6)6.2.4 整体稳定性计算 (7)结论 (8)致谢 (9)参考文献 (10)1 绪论我们熟知的轨巷道堆垛机是随着立体化仓库的发展而发展起来的专用起型重机，通常我们称之简称为：堆垛机。
摘要本文详细介绍了型钢堆垛机的整体设计理论和整个堆垛过程，其中重点介绍了翻转机构的设计。
主要包括了翻转机构的轴、齿轮、液压缸的整体设计，其中还有轴承的选取，联轴器的选取和校核。
本次设计的型钢自动堆垛机性能良好、动作灵活、操作方便、故障率低、维护简单方便，满足了生产的需要关键字：型钢堆垛机；机械；液压；齿轮AbstractThis article introduced Steel bar stacker Overall design theory and entire piles up the process in detail, and introduced the design of Turnover mechanism emphasis. In this paper, there has mainly included the entire design of the axis, the gear, hydraulic cylinder of turnover mechanism, and in that there were also including bearing's selection and shaft coupling's selection and examination.This profiled bar automate profiled bar stow machine has good capability, movement is agility, operating is simple; the frequency of trouble is small, maintenance is simple, and could meet the need of teaching and learningKey words：Steel bar stacker；Machinery；Hydraulic pressure；Gear目录摘要 ................................................................................... 错误！未定义书签。
Abstract ............................................................................ 错误！未定义书签。
第1章 概述 (1)第2章 型钢堆垛机总体设计 (3)2.1 型钢堆垛机的设计参数 (3)2.2 堆垛机的工艺流程 (4)2.3 堆垛机平面示意图 (4)2.4 堆垛机的结构设计 (5)2.5 堆垛机总体尺寸 (5)2.6 传动系统的选择 (5)2.7 翻转机构的基本设计 (7)2.8 升降机构的基本设计 (7)第3章 翻转机构 (8)3.1翻转机构液压缸的设计 (8)3.1.1液压缸的类型 (8)3.1.2基本参数设计 (8)3.1.3液压缸的结构设计与校核 (13)3.1.4液压缸的稳定性和活塞杆的强度验算 (15)3.2齿轮的设计 (16)3.2.1 选择齿轮精度等级，材料，热处理方式及齿数 (17)3.2.2齿轮的基本参数 (17)3.2.3小齿轮的基本尺寸计算 (18)3.2.4 轮齿所受的圆周力t F ，径向力r F ，法向载荷n F 的计算 (19)3.2.5 齿根弯曲疲劳强度校核 (19)3.3 扇形齿轮的设计 (20)3.3.1扇形齿轮的形状设计 (20)3.3.2 扇形齿轮的基本数据 (20)3.3.3 扇形齿轮的模数 (21)3.3.4扇形齿轮的基本尺寸计算 (21)3.3.5 齿根弯曲疲劳强度校核 (22)3.3.6 齿轮接触强度校核 (22)3.4（Ⅰ）轴的设计 (23)3.4.1（Ⅰ）轴的结构工艺性 (24)3.4.2（Ⅰ）轴的材料 (24)3.4.3小齿轮轴上的受力 (24)3.4.4 计算轴的最小直径 (25)3.4.5 确定轴的各段尺寸和长度 (26)3.4.6联轴器的选择 (26)3.4.7轴上零件的轴向定位 (27)3.4.8确定轴上的圆角和倒角的尺寸 (27)3.4.9确定轴上的载荷 (27)3.5（Ⅱ）轴的设计 (30)3.5.1 轴的结构工艺性 (30)3.5.2轴的材料 (30)3.5.3计算Ⅱ轴的转矩 (30)3.5.4大扇形齿轮轴上的受力 (30)3.5.5计算轴的最小直径 (31)3.5.6确定轴的各段尺寸和长度 (32)3.5.7轴上零件的轴向定位 (32)3.5.8确定轴上的圆角和倒角的尺寸 (32)3.5.9确定轴上的载荷 (33)3.5.10平键的校核 (36)第4章经济性分析 (37)第5章结论 (38)参考文献 (39)致谢 (40)第1章概述本文针对国内传统的型钢生产线一般都没有专门的自动堆垛设备。
随着市场经济对型钢产品要求的提高，传统型钢生产的型钢堆垛已成为当前迫切需要进行的技术改造之一。
不管是采用人工堆垛、半机械化堆垛还是全自动堆垛，首先要进行型钢的垛型设计。
本此设计的型钢堆垛机是一种用于对成型钢材自动打捆的设备。
机械部分由单传辊道、拨钢机构、移钢机构、分组机构、定位机构、平移机构、翻转机构和垛台升降及压紧机构等8个子机构，和PLC控制部分组成的成型钢材自动打捆生产线。
它的主要优点在于实现了整个生产线的自动控制，从而提高堆垛机的堆垛效率，这也是现今钢材堆垛打捆和以后发展的趋势。
它不仅仅克服了过去人工堆垛的生产效率低、打捆质量差、成本高、工作环境危险等缺点，更重要的是型钢的堆垛打捆成为了整个轧钢生产线发展的阻碍，在很大程度上阻碍了钢材生产线的效率的提高，对整个生产效率的提高有很大的影响。
本此设计的型钢堆垛机在一定程度上实现了自动化，很好的消除了这个障碍，对型钢生产线技术的进一步发展做了铺垫。
型钢堆垛机能够实现自动堆垛打捆，对改善工人的劳动状况尤其是减轻工人的劳动强度、提高型钢的包装质量、提高轧钢生产线的生产效率、增强钢材市场的竞争能力、提高经济效益和社会效益创造了良好的条件。
型钢堆垛机的制造成本较低，这对任何企业来说都是一个很重要的参考依据。
目前，世界上堆垛机的发展已经很成熟了。
已发展形成了各种类型的小型车间用的标准堆垛机主要有两大类，磁性和非磁性堆垛机。
一类是磁性堆垛机。
轧件由装有可调磁性的翻转臂和输送小车进行一车堆垛，并且层与层之间是面对面或背对背交替放置的。
该系统主要运用于中型型钢堆垛。
全部由计算机自动操作。
钢材堆垛后，由平立辊道输送到打捆区，平立辊道的宽度是可调的，以避免料垛散落。
另一类是非磁性堆垛机。
轧制由两套液压一机械机构控制的机械手进层层堆垛其动作类似于人手。
可夹持并移送钢材，将钢材层面对面或背对背的进行堆放，主要适用于中小断面型钢，可避免料层中钢材在堆垛臂失磁时散落。
形成不正确的料捆成形状非磁性堆垛机即纯机械堆垛机的显著特点就是无故障的处理双层型钢的能力，故其机械效率可提高一倍。
本次设计的堆垛机属于第一类磁性堆垛机，通过在移钢机构和翻转机构上安装堆垛电磁铁来实现槽钢的交替堆放。
堆垛方式是槽钢：6根/层，4层（如图1-1），每层分为正反两排。
角钢是每层5根，6层，每层也分为正反两排一排槽口向下3根，另一排槽口向上3根（如图1—2）。
由于槽钢和角钢的结构不同要在不改变堆垛机结构条件下实现不同钢的堆垛就需要在PLC程序上加以变化。
这也是PLC自动控制的优点，这里主要根据槽钢进行设计和编程。
型钢规格为20槽钢，定尺长度范围8～10米。
槽钢角钢图1-2角钢堆垛方式第2章 型钢堆垛机总体设计型钢堆垛机的总体设计是设计人员在根据工厂所需要的成型钢材堆垛机，对堆垛机作出的初步的、总体的设计。
堆垛机总体设计主要包括：确定型钢堆垛机的工艺流程、型钢堆垛机平面示意图的初步确定、主要机构的简单结构设计、总体尺寸的确定、堆垛机驱动装置的确定和控制系统的设计。
2.1 型钢堆垛机的设计参数⑴堆垛机堆垛的型钢为：20槽钢，根据（GB 707—88）结构参数图2-1：图2-1槽钢参数线密度为25.777/kg m σ=线；型钢长度为8～10m 。
⑵堆垛速度约为4分钟／捆；⑶班垛能力为450～470吨/班；⑷堆垛成捆的型钢作到一头齐，符合国家堆垛包括标准GB2101－89；本型钢堆垛机堆垛方式是槽钢是6根/层，每层分为上下正反两排如图2-2，堆垛的型钢型号为20槽钢,定尺长度范围8～10米。
图2-2槽钢堆垛方式槽钢2)工艺参数1)G=25.7777*10*3=773.31Kg2）电磁铁306*4=1224 Kg3）电磁铁边距轴心L=10654）其它重为200Kg4）传递的扭距T=532.5*10*（773.31+1224+200）=11700.675N/m2.2 堆垛机的工艺流程轧制好的钢材经单传辊道输送到型钢堆垛机上，再由拨钢机构将钢材拨到移钢机构的链条上，然后由移钢机构将钢材输送到定位机构，中途有分组机构将钢材分为3根一组，分好组的钢材到定位机构后被精确的定位后，再由平移机构送至垛台上，下一组分好组的钢材被定位机构定位后，经由翻转机构旋转180送至垛台上，垛台上的钢材排成了形如图2-2所示的排放形式。
然后垛台下降相应的高度，使下一轮堆垛的钢材和这一次的高度相等。
经过4次循环后，垛台上的钢材就排成了6根/层，共4层的形状。
然后由压紧机构把钢材压紧，到此堆垛过程结束，再由垛台输送辊道将堆垛号的钢材输送出去。
型钢堆垛机按这个顺序再进行下一轮的堆垛。
2.3 堆垛机平面示意图根据现场要求、堆垛机的工艺流程和其他同类设备初步确定型钢堆垛机的结构分布如图2—3所示。
该型钢堆垛机相当于简单的流水生产线，槽钢进入单传辊道依次通过拨钢机构、移钢机构、分组机构、定位机构、平移机构（或翻转机构）最后到垛台升降机构及压紧机构最后结束堆垛任务。
图2-3 堆垛机结构分布图2.4 堆垛机的结构设计根据上述工艺过程和图2—3可得，该设备由以下主要机构组成：单传辊道、拨钢机构、移钢机构、分组机构（槽钢分组机构）、定位机构、平移机构、翻转机构和垛台升降机构及压紧机构。
2.5 堆垛机总体尺寸由现场的技术要求和同类设备可以初步确定堆垛机的总体尺寸约为：长×宽×高=⨯⨯。
mm mm mm12600730031002.6 传动系统的选择传动机构通常分为机械传动、电器传动和流体传动。
机械传动是最初的传动方式也是最重要的传动方式之一，它是在电动机等动力源的驱动下通过一定的机械式传动机构（齿轮机构、带传动和链传动等）得到期望的运动参数。
流体传动是以流体为工作介质进行能量替换、传递和控制的传动。
