毕业设计 小型立体仓库设计

毕业设计说明书

小型立体仓库设计

1 绪论

1.1 课题的背景

物流自古以来就伴随着人类社会共同向前发展，成为人们生活中不可缺少的组成部分，是现代科学技术与工业发展相结合的产物。仅年来，我国为了发展经济，各地都在大力发展交通，海、路、空并举，进行大规模的基本项目的投资建设，成为现代化经济发展的主旋律。而交通事业发展的最终目的，就是使物质能够迅速流通，促进经济的发展。在现代社会中，物质流通领域的供应链在信息、网络的冲击下发生了根本的改变，依靠传统的流通方式已经不能满足时代的需要，而仓库又成为各个交通枢纽上的结点，仓库设备的发展必须跟时代的步伐，为了满足现代社会的商品需求、管理与流通，立体仓库营运而生，并在现代物流中起着重要作用，且随着社会的需要，向自动化、智能化发展。

1.2 国内外研究状况

立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。50年代初，美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50年代末60年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科。60年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来

越快，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。

我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚，1963年研制成第一台桥式堆垛起重机（机械部北京起重运输机械研究所），1973年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库（高15米，机械部起重所负责），该库1980年投入运行。到2003年为止，我国自动化立体仓库数量已超过200座。

据美国ADL公司调查，1988年世界自动化仓库和运输设备的市场容量约为20亿美元，到了1995年市场规模为35亿美元。21世纪自动化仓库和搬运设备市场已达70亿，比1995年提高了一倍。又据日本通产省在1990年对日本国内的自动化立体仓库市场调查结果为549亿日元，到了1995年，日本自动化立体仓库的市场容量增加到752亿日元，2000年达到1030亿日元。依此推算，未来自动化立体仓库市场容量增长可达65%。

自动化立体仓库在国内大中城市发展前景看好。上海市已经把发展立体仓库和立体仓库事业作为上海的五大支柱产业之一。

仓库物流业的发展是一个及其复杂的动态产业。而流通领域的革命是通过物流设备完成的，并将新的的业种和技术引入了现代社会，成为一门新兴产业，对提高产、供、销的效率和效益起着关键性的作用。在这个系统中包含着经济指标。技术先进性和科学。运用自然科学中的数学逻辑推理与计算，对系统进行模型化、模拟化、仿真分析和优化设计，使集“物流、商流、资金流和信息流”于一身的物流配送系统，在经济发展中得到延伸。

目前，我国的物流产业与美国、日本、德国等发达国家的差距相当大。所以，为了提高我国整体物流业的实力，同时为国家经济建设充分发挥强大的作用，通过道路交通的发展带动仓库物流技术，以仓库设备及技术的提高带动机械制造业的发展，建立良好的物流系统，使其越来越多地发挥出强大生命力，在国家经济建设中发挥出越来越重要的作用。

相信在不久的将来，随着国家经济建设步伐的加快，自动化搬运和仓库设备的完善，计算机及信息网络技术的普及，人们意识的提高，集自动化、计算机和信息化管理的物流网络系统必将大大发展，以物流发展起来的网络系统将发挥出巨大的力量。

1.3课题研究内容

本次设计对象为一个五行六列，共30个仓位的小型立体仓库。要求仓库堆垛机能够实现3维运动、自动定位；上下运动采用钢丝绳提升机构；左右运动采用上下轨道导向支撑。且主要为机械部分设计，包括货架和堆垛机。

2 设计方案对比

立体仓库组成主要为货架、堆垛机和电气控制部分。货架和堆垛机根据使用场合和实际需要其结构和实现方式而不同，我们应根据实际需要，进行方案对比加以选择。2.1 货架方案对比

本次设计对象是一个配有有轨堆垛机的、能够自动定位的、单排的小型立体仓库，因此可供选择的货架结构大概有三种，一贯通式货架，二悬臂式货架，三牛腿式货架。

（1）贯通式货架这种货架的优点是具有高密度存储能力，于一般货架相比，其容量可加倍，高度可达10m，不会压损货品。与其他高密度系统相比，其投资成本相对较低，能很好地适用存储季节性货物。缺点是无法不移动其他托盘而拣取所需托盘，取货时只能由外向内顺序取，且此货位尺寸会影响有轨堆垛机的框架尺寸。由此可见此货架不太适合本次设计。

（2）悬臂式货架悬臂式货是由若干塔式悬臂和纵梁构成，根据悬臂上放置物品大小、重量、长短，可以是单面悬臂，也可为双面悬臂，悬臂一般用金属构件。架适合存放长料货物和不规则货物.前伸的悬臂具有结构轻巧，载重能力好，并且对存放不规则的或是长度较为特殊的物料时，能大幅提高仓库的利用率和工作的效率。增加了搁板后，特别适合空间小，高度低的库房，管理方便，视野宽阔，与普通搁板式货架相比，利用率更高。此结构货架适合本设计。

（3）牛腿式货架牛腿式货架主要用于自动化仓库中。此类货架系统所使用的托

盘承载能力强，刚性好，如托盘承载很小可取消横梁，或货格较小而不用横梁，直接用塑料箱等置于牛腿之上，由堆垛机对货物进行自动存取作业。此货架适合本设计。

悬臂式货架与牛腿是货架相比，前者通常用于大型、重型货物，所用设备为侧向叉车、起重机等；后者比较适合轻型货物，通常于堆垛机配用，且我国早期的自动化立体仓库一般都采用牛腿式，这这方面技术较成熟。故此，本设计货架采用牛腿式。为了减少货架日后的为何工作量，货架通过焊接连接。

2.2 堆垛机方案对比

有轨巷道堆垛起重机通常称为巷道堆垛其中机，简称堆垛机，是自动化立体仓库中重要的货物存取设备之一。堆垛机的起重量一般在2t以下，特殊需要的可达10t以上，使用高度在10~25m之间，高者已达50m。本次设计的堆垛机要求：上下运动采用钢丝绳提升机构；左右运动采用上下轨道导向支撑。且其按功能分，可分为三个组成部分：起升机、存取机构和行走机构。

（1）起升机构起升机构是用于驱动载货台升降运动的机构，通过支架用螺栓固定在立柱下端、下端或中部。通常的起升机构的方式有：电动葫芦起升机构和卷扬机起升机构。

电动葫芦起升机构通常用于重型或中型起重，而本次设计的堆垛机的载货重量不超过50kg，不适合采用电动葫芦起重机构。故选用卷扬机起升机构。

卷扬机起升机构的可采用放置位置有两种：一放置在中部，二放置在上端。考虑到如果把卷扬机构放置在中部会影响存取机构的尺寸设计，因此决定把卷扬机起升机构放置在上端，通过微电机直接驱动卷筒提升载货台。

（2）存取机构通过查阅相关资料并进行筛选，得到两种可供选择的存取机构。一三节伸缩式货叉机构（如图2.1），二钢丝绳拉伸式货叉结构（如图2.2）。

1) 后叉也即固定叉，安装在载货台上，中间叉在齿轮齿条的驱动下，从中间叉的中点，向左向右移动大约自身长度的一半。前叉可从中间叉的某一固定点向左或向右伸出中间叉二倍的长度。

2)钢丝绳拉伸式货叉结构如图2.2所示，通过电机的正反转拉动连接着货叉的钢丝绳，从而实现货叉的向左向右运动。