0059-某型自動垂直提升倉儲系統(tǒng)方案論證及關鍵零部件的設計【全套6張CAD圖】
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畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要
自動垂直提升倉儲系統(tǒng)是集光、機、電、微機控制、數(shù)據(jù)庫為一體的新型產(chǎn)品。自動垂直提升倉儲系統(tǒng)主要用于電子元器件、標準件、標準工具、數(shù)控機床刀柄和小型貨物的儲存和管理。具有外形美觀,占地面積小,存儲量大，存取操作方便,便于管理等特點。是一些具有一定經(jīng)濟實力的企業(yè)改造首選設備。自動化倉儲系統(tǒng)是由電腦控制處理設備，記憶物料存放的位置，利用自動化控制系統(tǒng)、自動存取臂與條形碼掃描設備，不需人工揀貨或上架，通過電腦控制可自動存取貨物的系統(tǒng)。其優(yōu)點為節(jié)省空間和人力，為提高作業(yè)效率。是一些具有一定經(jīng)濟實力的企業(yè)改造首選設備。
關鍵詞倉儲系統(tǒng) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)總體 垂直升降機構(gòu) 托盤組件 撥叉運動
畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要
Title
An automatic vertical storage systems to enhance the
Program and key components of the design argument
Abstract
Automatic vertical storage system upgrade is a light, mechanical, electrical, computer the database is one of the new product. Automatic vertical storage system is mainly used to enhance electronic components, standard parts, standard tool, numerical control machine tool holder and small cargo storage and management. Has beautiful shape, small size, storage capacity, access to convenient operation, easy management. Some with a certain economic strength of enterprise transformation device of choice into account. Automated warehousing system is computer-controlled processing equipment, memory storage location of materials, use of automatic control system, automatic access to arms and bar code scanning equipment, without manual picking or shelves, and through the computer control system of automatic access to the goods. The advantages of saving space and manpower, to improve operating efficiency. Some have a certain economic strength of first choice for business transformation.
Keywords Storage Systems Overall product structure Vertical lifting mechanism Pallet components Fork movement
第28 頁共28 頁
目錄
1 引言..................................................................2
2 現(xiàn)狀..................................................................2
3 發(fā)展趨勢..............................................................3
4 國內(nèi)外自動倉儲系統(tǒng)的研究..............................................3
4.1 國外自動倉儲系統(tǒng)的研究..............................................3
4.2 國內(nèi)自動倉儲系統(tǒng)的研究..............................................4
5 產(chǎn)品簡介..............................................................4
5.1 倉儲系統(tǒng)的主要功能..................................................4
5.2 自動垂直提升倉儲系統(tǒng)組成............................................5
6 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)總體..........................................................5
6.1 各機構(gòu)的動作順序....................................................5
6.1.1 取貨物............................................................5
6.1.2 存放貨物..........................................................6
6.2 主體................................................................6
6.3 垂直升降機構(gòu)........................................................6
6.4 水平存取機構(gòu)........................................................6
6.5 關開門機構(gòu)..........................................................7
6.6 托盤組件............................................................7
6.7 刀架組件............................................................7
6.8 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)總體設計中主要的難題和解決方法..............................7
6.8.1 撥叉運動的實現(xiàn)....................................................7
6.8.2 托盤組件的設計..................................................11
7 關鍵零部件的設計與校核..............................................12
7.1 鏈輪的設計與校核..................................................12
7.2 軸的設計與校核....................................................15
7.2.1 輸入軸的設計.....................................................15
7.2.2 輸入軸的校核.....................................................17
總結(jié)...................................................................25
致謝...................................................................26
參考文獻...............................................................27
1 引言
自動垂直提升倉儲系統(tǒng)是集光、機、電、微機控制、數(shù)據(jù)庫為一體的新型產(chǎn)品。自動垂直提升倉儲系統(tǒng)主要用于電子元器件、標準件、標準工具、數(shù)控機床刀柄和小型貨物的儲存和管理。具有外形美觀,占地面積小,存儲量大，存取操作方便,便于管理等特點。自動化倉儲系統(tǒng)是由電腦控制處理設備，記憶物料存放的位置，利用自動化控制系統(tǒng)、自動存取臂與條形碼掃描設備，不需人工揀貨或上架，通過電腦控制可自動存取貨物的系統(tǒng)。其優(yōu)點為節(jié)省空間和人力，為提高作業(yè)效率。是一些具有一定經(jīng)濟實力的企業(yè)改造首選設備。
2 現(xiàn)狀
當前我國自動化倉庫使用中存在的主要問題是利用率低、效果不明顯、規(guī)模不確定、優(yōu)勢不突出，使許多庫場資源閑置，特別是一些產(chǎn)品批量小而單一的生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)倉庫自動化，庫場設施設備資源閑置與重復配置矛盾突出。追究其原因主要是以下的幾個方面：
a.沒有做好倉庫建設和規(guī)劃的充分調(diào)查分析工作 這就使得自動化倉庫在建設前的設計和規(guī)劃中，存在著重大的決策問題。為了自動化而自動化，沒有對其必要性進行研究和分析，在建設完成之后才發(fā)現(xiàn)在實際的利用中對于自動化的要求很低，利用率很小。
b.對提高倉庫作業(yè)機械化、自動化的思想認識不足 由于認識不足，對配備的裝備不愿使用，思想觀念仍停留在人工作業(yè)的基礎上，對新型的自動化倉庫信心不足，并沒有把自動化倉儲放在一個重要的地位上，從而在思想上放棄了自動化倉儲的研究和使用。
c.由于外部因素和形勢的變化 收發(fā)任務的變化、作業(yè)量的變化、貨物種類的變化，但是倉庫設備和管理系統(tǒng)沒有跟著變化和升級，久而久之就失去了原有的市場，倉庫處于一種閑置狀態(tài)。
d.人員素質(zhì)跟不上 不注重機械操作人員和維修人員的培訓，操作維修人員缺乏，使現(xiàn)有裝備發(fā)揮不出應有的作用。在新建庫房設計時沒有考慮后續(xù)的維護和開發(fā)，限制著設備的使用、自動化水平的提高。安裝后，部分系統(tǒng)失靈損壞，配件和售后服務跟不上，維修十分困難。
3 發(fā)展趨勢
a.自動化程度不斷提高。近年來，采用可編程序控制器（PLC）和微機控制搬運設備的倉庫和采用計算機管理與PLC聯(lián)網(wǎng)控制的全自動化倉庫在倉庫中的比重不斷增加。日本1991年投產(chǎn)的1628座自動化倉庫中，64%是計算機管理和控制的全自動化倉庫。在生產(chǎn)企業(yè)，自動化倉庫作為全廠計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的一部分與全廠計算機系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的應用也日漸增多，成為今后的趨勢。
b.與工藝流程結(jié)合更為緊密。AS/RS自動化倉庫與生產(chǎn)企業(yè)的工藝流程密切結(jié)合，成為生產(chǎn)物流的一個組成部分，例如，柔性加工系統(tǒng)中的自動化倉庫就是一個典型例子。在配送中心，自動化倉庫與物品的揀選、配送相結(jié)合成為分配中心的一個組成部分。
c.儲存貨物品種多樣化。大到長6m以上、重4~10t的鋼板、鋼管等長大件，小到電子元器件，還有專門用作汽車儲存的高架倉庫等均已出現(xiàn)。
d.提高倉庫出入庫周轉(zhuǎn)率。除管理因素外，技術(shù)上主要是提高物料搬運設備的工作速度。巷道堆垛起重機的起升速度已達90m/min，運行速度240m/min，貨叉伸縮速度達30m/min，在有的高度較大的高架倉庫中，采用上、下2層分別用巷道堆垛機進行搬運作業(yè)的方法提高出入庫能力。
e.提高倉庫運轉(zhuǎn)的可靠性與安全性，降低噪聲。在自動控制與信息傳輸中采用高可靠性的硬、軟件，增強抗干擾能力；采用自動消防系統(tǒng)，貨架涂刷耐火涂層；開發(fā)新的更可靠的檢測與認址器件；采用低噪聲車輪和傳動元件等。
f.開發(fā)可供實用的揀選自動化設備和系統(tǒng)。在揀選作業(yè)自動化方面正加緊研究開發(fā)，但尚未真正達到能可靠地實用的階段。目前，提高揀選作業(yè)自動化程度的途徑主要仍限于計算機指導揀選，包括優(yōu)選作業(yè)路線、自動認址、提示揀選品種和數(shù)量等等，而揀選動作大多仍由人工完成。
當前，如何合理規(guī)劃和設計自動化立體倉庫，如何實現(xiàn)倉庫與生產(chǎn)系統(tǒng)或配送系統(tǒng)的高效聯(lián)接，已經(jīng)成為21世紀的重要研究課題。
4 國內(nèi)外自動倉儲系統(tǒng)的研究
4.1 國外自動倉儲系統(tǒng)的研究
自動倉儲系統(tǒng)AS/RS的出現(xiàn)和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)以后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。50年代初，美國出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機的倉庫，50年代末60年代初出現(xiàn)了司機操作的巷道式堆垛起重機，1963年美國首先在倉庫業(yè)務中采用計算機控制，建立了第一座計算機控制的高架倉庫。此后，AS/RS在美國和歐洲得到迅速發(fā)展。60年代中期以后，日本開始興建高架倉庫，而且發(fā)展速度越來越快，成為當今世界上擁有高架倉庫數(shù)量最多的國家。
4.2 國內(nèi)自動倉儲系統(tǒng)的研究
我國對自動化倉儲系統(tǒng)及其專用的物流搬運設備的研究開發(fā)開始得并不晚，早在1963年就開發(fā)試制成功了第一臺橋式堆垛起重機。70年代中期，我國開始開發(fā)研究采用巷道式堆垛起重機和高架叉車的高架倉庫。1980年，我國第1座自行研制完成的自動化高架倉庫投產(chǎn)。以后，高架倉庫在我國得到了迅速的發(fā)展。目前我國已建成的立體倉庫約有300余座，分布在汽車、化工、電子、機械、煙草、軍隊后勤等各行業(yè)和部門。目前國內(nèi)對自動化倉儲系統(tǒng)的需要不斷增加，自動化倉儲系統(tǒng)的建設在我國方興未艾。
5.產(chǎn)品簡介
自動垂直提升倉儲系統(tǒng)是集光、機、電、微機控制、數(shù)據(jù)庫為一體的新型產(chǎn)品。自動垂直提升倉儲系統(tǒng)主要用于電子元器件、標準件、標準工具、數(shù)控機床刀柄和小型貨物的儲存和管理。具有外形美觀,占地面積小,存儲量大，存取操作方便,便于管理等特點。是一些具有一定經(jīng)濟實力的企業(yè)改造首選設備。
5.1倉儲系統(tǒng)的主要功能
a.存取功能：自動垂直提升倉儲系統(tǒng)可以按操作者要求存取貨物，完成貨物的存取動作。
b.記憶功能：自動垂直提升倉儲系統(tǒng)具有一定的記憶功能（貨物的存放位置，貨物的型號規(guī)格、貨物的數(shù)量等）。
c.識別功能：自動垂直提升倉儲系統(tǒng)能自動測量貨物的高度，并根據(jù)貨物的高度自動調(diào)整托盤的擺放間隔。
d.自動保護功能：自動垂直提升倉儲系統(tǒng)具有安全保護、過載保護、失電保護等功能。
e.數(shù)據(jù)庫管理：自動垂直提升倉儲系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)的存儲和處理功能。
5.2 自動垂直提升倉儲系統(tǒng)組成
自動垂直提升倉儲系統(tǒng)主要由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)總體、電氣總體、軟件總體、外接電腦及打印機組成。
6.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)總體
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)總體由11種部件、60種組件、252種專用零件（鈑金零件132種）組成。主要結(jié)構(gòu)部件有主體、垂直升降機構(gòu)、水平存取機構(gòu)、關開門機構(gòu) 、托盤組件、刀架組件、操作面板、存取附件。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)總體承擔倉儲系統(tǒng)主要機構(gòu)運動、貨物儲存、結(jié)構(gòu)連接的功能。
6.1各機構(gòu)的動作順序
6.1.1.取貨物
當操作者需要貨物時，首先在電腦中查詢該貨物在倉儲系統(tǒng)中的具體位置（托盤編號），在電腦或操作面板上發(fā)出指令（取該貨物所在托盤），垂直升降機構(gòu)中電機1啟動，通過同步帶和同步帶輪將水平存取機構(gòu)處于所取托盤相應位置，垂直升降機構(gòu)中電機1停止，水平存取機構(gòu)中的電機2啟動，通過鏈輪、鏈條和和拔叉平面運動將托盤從主體上拖到水平存取機構(gòu)上，電機2停止；再次啟動垂直升降機構(gòu)中電機1啟動將水平存取機構(gòu)處于與門相應的位置，電機1停止；啟動關開門機構(gòu)中的電機3將門打開；再次啟動水平存取機構(gòu)中電機2，將托盤從水平存取機構(gòu)上推到取貨窗口，再次啟動關開門機構(gòu)中的電機3將門關閉。操作者從取貨窗口的托盤上取出相應的貨物。各機構(gòu)的動作順序均由傳感器和軟件控制。
6.1.2存放貨物
存放貨物各機構(gòu)的動作順序與a.取貨物相反。貨物放入托盤，經(jīng)窗口進入水平存取機構(gòu)時，測高光幕自動測量貨物的高度，軟件系統(tǒng)根據(jù)所測的貨物高度自動調(diào)整托盤的存放間距。
6.2主體
主體是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)總體的主要結(jié)構(gòu)組件，是用來固定運動機構(gòu)和儲存貨物的,外形尺寸2180x2310x3950。
主體采用框架式結(jié)構(gòu)，用八根帶底座和調(diào)節(jié)螺栓的立柱為骨架,用背板,面板和導軌等鈑金件將其連成一體,底座是整個倉儲系統(tǒng)的支點,調(diào)節(jié)螺栓用于調(diào)節(jié)整個產(chǎn)品的垂直和平行。主體中的結(jié)構(gòu)件大部份為鈑金件，外表結(jié)構(gòu)件采用鍍鋅鋼板表面子靜電噴塑(立柱B12中海(鐵)藍GSB05-1426-2001,其它GY09冰灰GSB05-1426-2001)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)件采用表面鍍鋅鋼板切口浸清漆處理。導軌零件采用不銹鋼冷軋鋼板。各結(jié)構(gòu)件之間采用鍍鋅純化螺栓和螺釘連接。主體結(jié)構(gòu)內(nèi)有存放托盤組件的導軌（水平導軌，在水平導軌內(nèi)托盤組件呈抽屜式疊加放置）、引導水平存取機構(gòu)上下運動導軌（垂直導軌）、引導開關門運動的導軌、控制水平存取機構(gòu)制上下運動距離的上下限位組件、計數(shù)光尺。
6.3垂直升降機構(gòu)
垂直升降機構(gòu)由底座、電動機+減速器pk06-18.29-2.2/4p-M5-J2、傳動軸、和兩組主動同步帶輪、同步帶(50x14x3.5)、從動同步帶輪組成。電動機的功率為2.2KW、1400rpm，同步帶輪的轉(zhuǎn)速為78rpm。電動機、減速器、傳動軸、主動同步帶安裝在底座上，底座固定在主體的下方。從動同步帶固定在主體的上方，主從同步帶輪用同步帶連接，同步帶的兩端固定在水平存取機構(gòu)兩端的左右側(cè)板組件的夾緊器上。通過電動機的正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)水平存取機構(gòu)的上下移動，固定在主體上的限位組件限制水平存取機構(gòu)的上下極限位置。
6.4水平存取機構(gòu)
水平存取機構(gòu)由電動機+減速器（SFK04-23.2-0.75/4P-M1-J2）左右側(cè)板組件、護板組件、支架組件、撥叉組件和夾緊器組件組成。電動機的功率為0.75KW，轉(zhuǎn)速為1400rpm，經(jīng)減速器后的轉(zhuǎn)速為69rpm。動作的實現(xiàn)：動力經(jīng)減速器、軸傳到鏈輪組，經(jīng)鏈條使固定在鏈條四組拔桿作平面運動。利用鏈條的正、反向運動時拔桿的不同運動軌跡完成托盤存放和取出動作。整個水平存取機構(gòu)由垂直升降機構(gòu)的同步帶拖動沿主體上的導軌作上下運動。水平存取機構(gòu)的運動距離，由安裝在水平存取機構(gòu)上的光電開關和固定在主體的光尺來控制。
6.5關開門機構(gòu)
關開門機構(gòu)由電動機（100W 1/8 HPx4p）、轉(zhuǎn)動軸、門組件、導軌、限位開關和兩組主從同步帶輪、同步帶組成。上下門組件分別固定在同步帶不同邊，當同步帶運動時，門組件沿著導軌作相向運動，實現(xiàn)開關門動作。電動機（100W 1/8 HPx4p）是三相齒輪減速電機，可進行變頻調(diào)速，改變關開門的速度。
6.6托盤組件
托盤組件是倉儲系統(tǒng)存放物品、存取物品的主要零件。采用2mm鍍鋅鋼板折彎鉚接而成，零件切口表面浸清漆處理。單件托盤設計載重為200Kg。
6.7刀架組件
刀架組件是倉儲系統(tǒng)改為數(shù)控機床刀具庫的主要組件. 由托盤支架、刀柄套組成。其刀柄套結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)用戶的刀柄規(guī)格設計。托盤支架由鋼板折彎焊接、表面靜電噴塑而成。
6.8產(chǎn)品結(jié)構(gòu)總體設計中主要的難題和解決方法
6.8.1撥叉運動的實現(xiàn)
撥叉的運動軌跡是水平存取機構(gòu)能否實現(xiàn)存取動作，也是倉儲系統(tǒng)能否實現(xiàn)存取功能的關鍵。經(jīng)分析我們將撥叉的運動分為三部份：a.撥叉插入托盤組件導槽,到推或拉托盤組件前;b.撥叉推或拉托盤組件到停止推或拉動作;c. 撥叉停止推或拉托盤組件到撥叉脫離托盤組件導槽。a、c兩部撥叉作平面運動；b撥叉作平面移動。（因撥叉脫離托盤組件導槽到插入托盤組件導槽，撥叉的運動不起作用）
經(jīng)反復推敲和計算，我們將撥叉下圖一形狀。水平存取機構(gòu)的兩端支架組件設計為圖二所示形狀。由圖三可以看出，連接撥叉的雙排滾子鏈一、二是同節(jié)距等長的，且同步運動。雙排滾子鏈一、二分別固定在尺寸與距離完全相同鏈輪組上，兩鏈輪組在Z方向相差100MM。撥叉上兩銷孔分別與雙排滾子鏈一、二連接（活動連接）為消除制造誤差的影響，撥叉上中間的孔為腰形孔。當雙排滾子鏈一、二作同步正反向運動時，撥叉I、II分別上a、b、c三步動作，以完成機構(gòu)的存取功能。
圖一 撥叉
圖二 支架組件三維示意圖
圖三 支架組件
6.8.2托盤組件的設計
托盤組件是倉儲系統(tǒng)存放物品、存取物品的主要組件。單件托盤必需承受一定的重量。托盤組件設計成圖四所示形狀。托盤采用2mm鍍鋅鋼板折彎而成，其形狀見圖五所示，四角與支架（厚度3MM）用鉚接連成一體，為減少與導軌的磨擦和燥音，在支架上外套用聚乙烯注塑成形的護套零件切口表面浸清漆處理。單件托盤設計載重為200Kg。
圖四 托盤組件
圖五 托盤
7 關鍵零部件的設計與校核
7.1 鏈輪的設計與校核
1 選擇鏈輪的齒數(shù)
小鏈輪的齒數(shù) z = 23
大鏈輪的齒數(shù) z = 108
傳動比 = = 4.7
2 初定中心距
取 = 20p
3 確定鏈節(jié)數(shù)
參考文獻[16]92頁，由式（5-6）得，
（1-1）
=
= 114.7
故取 = 114(偶數(shù))。
4 計算功率P
由F = 7500 N得， = F v = 7500N = 5 kw
參考文獻[16]93頁，查表5.6得， = 1.3，
參考文獻[16]94頁，查表5.7得， = 1.23，
參考文獻[16]94頁，查表5.8得， = 1.04（經(jīng)線性插值），
參考文獻[16]94頁，查表5.9得， = 1.7（雙排），
參考文獻[16]93頁，由式（5.8）得，
P = （1-2）
=
= 3 kw
5 選定鏈條型號，確定鏈節(jié)距p
根據(jù)，P，參考文獻[16]91頁，查圖5.10得，
選雙排12A型滾子鏈，p = 19.05 mm。
6 驗算鏈速
參考文獻[16]88頁，由式（5-1）得，
v = （1-3）
=
= 0.35 m/s
7 確定中心距a
a = 20p = = 381 mm
8 計算對軸的壓力
參考文獻[16]95頁，由式（5-10）得，
（1-4）
=
= 17142.86 N
9 結(jié)構(gòu)設計
由于 = 139.9 mm, = 654.98 mm
故鏈輪選用實心式，零件圖如圖六所示。
圖六 鏈輪零件圖
7.2 軸的設計與校核
7.2.1 輸入軸的設計
1）、最小軸徑的確定
輸入軸結(jié)構(gòu)，如圖七所示。
圖七 輸入軸
45鋼調(diào)質(zhì)處理，參考文獻[16]292頁，查表11.3 確定軸的C值，取C = 105
得 （1-5）
=
= 17.86 mm
因為軸段裝鏈輪的直徑為最小直徑，故取50mm
2）、確定軸的運動和動力參數(shù)
參考文獻[18]98-99頁，查表11-9得，
（8級精度），（一對），
故
3）、確定各段軸的直徑
a.左端安裝雙排滾子鏈輪，其直徑為50mm，長度為59 mm；
右端安裝雙排滾子鏈輪，其直徑也為50mm，長度也為29 mm；
b.軸承需要通過軸肩來定位，其直徑為44mm，長度為16 mm；
c.整個軸需要通過一對軸承來支撐，軸承的內(nèi)徑也就是軸的直徑為40mm，安裝軸承的長度為30 mm；
d. 為了防止軸承的軸向移動，軸承外部需要安裝軸承端蓋，安裝軸承端蓋段軸的直徑為36mm，長度為78 mm。
7.2.2 輸入軸的校核
1）、求軸上載荷
a.計算鏈輪受力
鏈輪的分度圓直徑 mm
參考文獻[16]125頁，由式（6-16）得，
圓周力 （1-6a）
徑向力 （1-6b）
直齒圓柱齒輪沒有軸向力
b.求鏈輪受力
鏈輪包角，滾子鏈初拉力
鏈輪對軸的壓力
c. 求支反力
左右支點間距離：
鏈輪距左支點距離：
鏈輪距右支點距離：
左支點水平面支反力：，
右支點水平面支反力：，
左支點垂直面支反力：，
右支點垂直面支反力：，
2）、繪制彎矩圖和扭矩圖
截面A處水平面彎矩：
截面A處垂直面彎矩：
截面A處合成彎矩：
軸的彎矩和扭矩圖如圖八所示：
3）、彎扭合成強度校核
通常只校核軸上受最大彎矩和扭矩的截面強度，也就是危險截面A的強度。
截面A處計算彎矩：考慮啟動、停機的影響，扭矩為脈動循環(huán)變應力，取
參考文獻[17]149頁，由式（11-58）得，
（1-7）
=
=
截面A處計算應力：
強度校核：45鋼調(diào)質(zhì)處理，參考文獻[16]288頁，查表11.2得，
，彎扭合成強度滿足要求
4）、疲勞強度安全系數(shù)校核
a.確定危險截面
截面A處應力最大，但由于配合及鍵槽引起的應力集中在該軸段的兩端，故不必校核。
截面Ⅱ處應力接近最大，應力集中，為危險截面，截面Ⅱ的左右兩側(cè)均需校核。
圖八 軸的彎矩和扭矩圖
b.截面Ⅱ的左側(cè)強度校核
抗彎截面系數(shù)：
抗扭截面系數(shù)：
截面Ⅱ左側(cè)的彎矩：
截面上的彎曲應力：
截面上的扭轉(zhuǎn)切應力：
平均應力：彎曲正應力為對稱循環(huán)彎應力，
扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，
即 ，
應力幅： ，
，
材料的力學性能：45鋼調(diào)質(zhì)，參考文獻[16]288頁，查表11.2，
得 ，，
軸肩理論應力集中系數(shù)：，
參考文獻[16]427頁，查附表1.6，并經(jīng)線性插值計算得，
，
材料的敏性系數(shù)：r = 2.0 mm,
參考文獻[16]29頁，查圖2.8并經(jīng)線性插值，
得 ，
有效應力集中系數(shù)：
尺寸及截面形狀系數(shù)：由h = 5 mm,d = 40mm，
參考文獻[16]30頁，查圖2.9得，
扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)：由D = 40 mm,
參考文獻[16]30頁，查圖2.10得，
表面質(zhì)量系數(shù)：軸按磨削加工，由，
參考文獻[16]31頁，查圖2.12得，
表面強化系數(shù)：軸未經(jīng)過表面強化處理
疲勞強度綜合影響系數(shù)：
等效系數(shù)：45鋼：取,
僅有彎曲正應力時的計算安全系數(shù)：
僅有扭轉(zhuǎn)切應力時的計算安全系數(shù)：
彎扭聯(lián)合作用下的計算安全系數(shù)：
設計安全系數(shù)：材料均勻，載荷與應力計算準確時：取S = 1.5
疲勞強度安全系數(shù)校核：
, 故左側(cè)疲勞強度合格
c.截面Ⅱ的右側(cè)強度校核
抗彎截面系數(shù)：
抗扭截面系數(shù)：
截面Ⅱ左側(cè)的彎矩：
截面上的彎曲應力：
截面上的扭轉(zhuǎn)切應力：
平均應力：彎曲正應力為對稱循環(huán)彎應力，
扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，
即 ，
應力幅： ，
，
材料的力學性能：45鋼調(diào)質(zhì)，參考文獻[16]288頁，查表11.2得，
， ，
軸肩理論應力集中系數(shù)： ，
參考文獻[16]427頁，查附表1.6，并經(jīng)線性插值計算得，
，
及值： = 3， = 0.8 = 0.8 * 3 = 2.4
疲勞強度綜合影響系數(shù)：
僅有彎曲正應力時的計算安全系數(shù)：
僅有扭轉(zhuǎn)切應力時的計算安全系數(shù)：
彎扭聯(lián)合作用下的計算安全系數(shù)：
設計安全系數(shù)： 取S = 1.5
疲勞強度安全系數(shù)校核：，故右側(cè)疲勞強度合格
5）、靜強度安全系數(shù)校核
該設備無過大的瞬時過載和嚴重的應力循環(huán)不對稱，無需靜強度校核。
承結(jié)構(gòu)和剛性主軸軸承是相似的。
6）、繪制軸的零件工作圖
軸的零件工作圖如零件圖所示，其余軸的設計與校核，與此類似，不再重復計算。
總結(jié)
為期近五個月的畢業(yè)設計已接近尾聲，在這五個月的時間里，我結(jié)合自己的設計課題和任務書的要求，首先進行了觀察，做好了記錄，對所設計的內(nèi)容有了感性認識，為畢業(yè)設計奠定了堅實的基礎。同時，我還針對自動垂直提升倉儲系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)與主傳動部分的結(jié)構(gòu)進行了文獻檢索，了解了自動垂直提升倉儲系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，并制定了設計方案和具體的進度計劃。
按照設計進度安排，我先是邊畫總裝圖，邊計算，然后繪制零件圖，確定其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，同時還要反過來修改總裝圖，以期能實現(xiàn)各個零件的裝配，變成一臺能正常工作的機器。
通過以上工作的完成，我對機構(gòu)部分的全過程有了清醒而直觀的認識，了解了自動垂直提升倉儲系統(tǒng)的工作原理，對軸、鏈輪等主要零件的設計及精度的確定具備了一定的經(jīng)驗知識，能夠?qū)鲃又薪?jīng)常出現(xiàn)的問題提出合理的解決方法，能夠正確地選取標準零件的結(jié)構(gòu)及尺寸等等。在機構(gòu)設計中，精度要求的確定是非常重要的，要綜合考慮尺寸精度及配合要求，特別是軸與軸承等配合精度要求高的部件，其精度確定的合理與否將影響到傳動的效果，從而對產(chǎn)品的使用性能、使用壽命及企業(yè)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生很大的影響。由于知識水平及實踐經(jīng)驗的缺乏，在設計過程中，尚存在許多不足之處，尤其是鏈輪及減速器的體積、效果等方面，有待以后的工作、學習中改進。
致 謝
為期近5個月的畢業(yè)設計生活快結(jié)束了,回頭看看自己在這幾個月內(nèi)走過的路,有付出也有收獲,學到了平時在課本上所學不到的東西，同時也接觸了好多新知識，總的來說非常有意義的。
我的畢業(yè)設計一直是在我的導師教授的悉心指導下進行的。季老師治學態(tài)度嚴謹，學識淵博，為人和藹可親。季老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從開題報告到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。并且在整個畢業(yè)設計過程中，季老師不斷對我得到的結(jié)論進行總結(jié)，并提出新的問題，使得我的畢業(yè)設計課題能夠深入地進行下去，也使我接觸到了許多理論和實際上的新問題，使我做了許多有益的思考。季老師在機械設計方面具有豐富的實踐經(jīng)驗，對我的畢業(yè)設計工作給予了很多的指導和幫助，使我能夠?qū)⒗碚撝械慕Y(jié)果與實際相結(jié)合。另外，他對待問題的嚴謹作風也給我留下了深刻的印象。我第一次這么系統(tǒng)的做一個課題，難免遇到許多比較低級的問題，季老師卻都極其耐心地予以解答，在此表示誠摯的感謝和由衷的敬意。此外，我還要感謝我的許多同學在整個過程中的幫助和配合。非常感謝你們給予我的幫助，使我順利的完成我的畢業(yè)設計。
通過畢業(yè)設計，使我對機械設計這門課程有了更深刻的理解。讓我將所學到的知識進行了一次系統(tǒng)地總結(jié)與檢查，特別是工程制圖、機械原理、機械設計等一些專業(yè)基礎知識，進行了一次系統(tǒng)地復習，對于各方面知識之間的聯(lián)系有了深刻的體會。同時也深深感到自己掌握的知識與實際需要還有距離，還需在今后進一步學習和實踐。在其他方面也有不少收獲，這次畢業(yè)設計使我養(yǎng)成了一絲不茍的工作態(tài)度。以前做作業(yè)時總是坐在椅子上也不會安下心來，想問題不謹慎。現(xiàn)在我可以連續(xù)幾天畫圖而不停止，心理很平靜，一點急噪的情緒都沒有，這可能是做畢業(yè)設計給我留下的最寶貴的東西，這將對我以后的學習、工作大有裨益。
參考文獻
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[18] 王旭，王積萍.機械設計課程設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.
開題報告
設計(論文)題目：
某型自動垂直提升倉儲系統(tǒng)方案論證
及關鍵零部件的設計
2010年 1 月 10 日
開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；
3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）；
4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
1．結(jié)合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫
2000字左右的文獻綜述：
文 獻 綜 述
摘要 自動化垂直提升倉儲系統(tǒng)（自動存取系統(tǒng)，Automated Storage/Retrieval System, AS/RS）是由主體、垂直升降機構(gòu)、水平存取機構(gòu)、開關門機構(gòu)、托盤組件、操作面板、存取附件、控制系統(tǒng)及周邊設備組成的自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)能充分利用存儲空間，通過電腦可實現(xiàn)設備的自動控制，以先入后出的原則，迅速準確的處理物品，合理的進行庫存管理及資料處理，通過持續(xù)地檢查過期或過長時間庫存的物品，防止不良庫存，提高管理效能。
關鍵詞 自動化倉儲系統(tǒng) 撥叉運動 托盤
1 序言
自動化倉儲系統(tǒng)是由電腦控制處理設備，記憶物料存放的位置，利用自動化控制系統(tǒng)、自動存取臂與條形碼掃描設備，不需人工揀貨或上架，通過電腦控制可自動存取貨物的系統(tǒng)。其優(yōu)點為節(jié)省空間和人力，為提高作業(yè)效率。
2 現(xiàn)狀
當前我國自動化倉庫使用中存在的主要問題是利用率低、效果不明顯、規(guī)模不確定、優(yōu)勢不突出，使許多庫場資源閑置，特別是一些產(chǎn)品批量小而單一的生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)倉庫自動化，庫場設施設備資源閑置與重復配置矛盾突出。追究其原因主要是以下的幾個方面：
?。玻薄]有做好倉庫建設和規(guī)劃的充分調(diào)查分析工作 這就使得自動化倉庫在建設前的設計和規(guī)劃中，存在著重大的決策問題。為了自動化而自動化，沒有對其必要性進行研究和分析，在建設完成之后才發(fā)現(xiàn)在實際的利用中對于自動化的要求很低，利用率很小。
２．２ 對提高倉庫作業(yè)機械化、自動化的思想認識不足 由于認識不足，對配備的裝備不愿使用，思想觀念仍停留在人工作業(yè)的基礎上，對新型的自動化倉庫信心不足，并沒有把自動化倉儲放在一個重要的地位上，從而在思想上放棄了自動化倉儲的研究和使用。
２．３ 由于外部因素和形勢的變化 收發(fā)任務的變化、作業(yè)量的變化、貨物種類的變化，但是倉庫設備和管理系統(tǒng)沒有跟著變化和升級，久而久之就失去了原有的市場，倉庫處于一種閑置狀態(tài)。
２．４ 人員素質(zhì)跟不上 不注重機械操作人員和維修人員的培訓，操作維修人員缺乏，使現(xiàn)有裝備發(fā)揮不出應有的作用。在新建庫房設計時沒有考慮后續(xù)的維護和開發(fā)，限制著設備的使用、自動化水平的提高。安裝后，部分系統(tǒng)失靈損壞，配件和售后服務跟不上，維修十分困難。
3 發(fā)展趨勢
３．１ 自動化程度不斷提高。近年來，采用可編程序控制器（PLC）和微機控制搬運設備的倉庫和采用計算機管理與PLC聯(lián)網(wǎng)控制的全自動化倉庫在倉庫中的比重不斷增加。日本1991年投產(chǎn)的1628座自動化倉庫中，64%是計算機管理和控制的全自動化倉庫。在生產(chǎn)企業(yè)，自動化倉庫作為全廠計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的一部分與全廠計算機系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的應用也日漸增多，成為今后的趨勢。
３．２ 與工藝流程結(jié)合更為緊密。AS/RS自動化倉庫與生產(chǎn)企業(yè)的工藝流程密切結(jié)合，成為生產(chǎn)物流的一個組成部分，例如，柔性加工系統(tǒng)中的自動化倉庫就是一個典型例子。在配送中心，自動化倉庫與物品的揀選、配送相結(jié)合成為分配中心的一個組成部分。
?。常场Υ尕浳锲贩N多樣化。大到長6m以上、重4~10t的鋼板、鋼管等長大件，小到電子元器件，還有專門用作汽車儲存的高架倉庫等均已出現(xiàn)。
?。常础√岣邆}庫出入庫周轉(zhuǎn)率。除管理因素外，技術(shù)上主要是提高物料搬運設備的工作速度。巷道堆垛起重機的起升速度已達90m/min，運行速度240m/min，貨叉伸縮速度達30m/min，在有的高度較大的高架倉庫中，采用上、下2層分別用巷道堆垛機進行搬運作業(yè)的方法提高出入庫能力。
?。常怠√岣邆}庫運轉(zhuǎn)的可靠性與安全性，降低噪聲。在自動控制與信息傳輸中采用高可靠性的硬、軟件，增強抗干擾能力；采用自動消防系統(tǒng)，貨架涂刷耐火涂層；開發(fā)新的更可靠的檢測與認址器件；采用低噪聲車輪和傳動元件等。
?。常丁￠_發(fā)可供實用的揀選自動化設備和系統(tǒng)。在揀選作業(yè)自動化方面正加緊研究開發(fā)，但尚未真正達到能可靠地實用的階段。目前，提高揀選作業(yè)自動化程度的途徑主要仍限于計算機指導揀選，包括優(yōu)選作業(yè)路線、自動認址、提示揀選品種和數(shù)量等等，而揀選動作大多仍由人工完成。
當前，如何合理規(guī)劃和設計自動化立體倉庫，如何實現(xiàn)倉庫與生產(chǎn)系統(tǒng)或配送系統(tǒng)的高效聯(lián)接，已經(jīng)成為21世紀的重要研究課題。
4 國內(nèi)外自動倉儲系統(tǒng)的研究
4.1 國外自動倉儲系統(tǒng)的研究
自動倉儲系統(tǒng)AS/RS的出現(xiàn)和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)以后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。50年代初，美國出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機的倉庫，50年代末60年代初出現(xiàn)了司機操作的巷道式堆垛起重機，1963年美國首先在倉庫業(yè)務中采用計算機控制，建立了第一座計算機控制的高架倉庫。此后，AS/RS在美國和歐洲得到迅速發(fā)展。60年代中期以后，日本開始興建高架倉庫，而且發(fā)展速度越來越快，成為當今世界上擁有高架倉庫數(shù)量最多的國家。
4.2 國內(nèi)自動倉儲系統(tǒng)的研究
我國對自動化倉儲系統(tǒng)及其專用的物流搬運設備的研究開發(fā)開始得并不晚，早在1963年就開發(fā)試制成功了第一臺橋式堆垛起重機。70年代中期，我國開始開發(fā)研究采用巷道式堆垛起重機和高架叉車的高架倉庫。1980年，我國第1座自行研制完成的自動化高架倉庫投產(chǎn)。以后，高架倉庫在我國得到了迅速的發(fā)展。目前我國已建成的立體倉庫約有300余座，分布在汽車、化工、電子、機械、煙草、軍隊后勤等各行業(yè)和部門。目前國內(nèi)對自動化倉儲系統(tǒng)的需要不斷增加，自動化倉儲系統(tǒng)的建設在我國方興未艾。
5 設計中主要的難題和解決方法
５．１ 產(chǎn)品的總體設計
（１） 產(chǎn)品的總體設計是課題設計的一個難點，它關系到整個系統(tǒng)的性能及所占空間的大小，外形的美觀性?？傮w設計涉及到部件、組件和專用零件比較多。本階段對設計的成敗起關鍵是作用。在這一階段中也充分地表現(xiàn)出設計工作有多個方案的特點。產(chǎn)品功能的分析，就是對設計任務書提出的產(chǎn)品功能中必須達到要求，最低要求及希望達到的要求進行綜合分析，即這些功能能否實現(xiàn)，多向功能間有無矛盾，相互間能否替代等，最后確定出功能參數(shù)，作為進一步設計的依據(jù)。著這一步驟種，要恰當處理需要與可能、理想與現(xiàn)實、發(fā)展與目標等之間的矛盾問題。
（２）確定參數(shù)后，即可提出可能的解決的辦法，亦即提出可能采用的方案。尋求方案時，可按原動部分、傳動部分及執(zhí)行部分分別進行討論。在設計階段，要正確地處理好借鑒與創(chuàng)新的關系，同類產(chǎn)品成功的先例應當借鑒，原先薄弱的環(huán)節(jié)及不符合現(xiàn)有任務要求的部分應當加以改進，既要積極創(chuàng)新，反對保守和照搬原有設計。
（３）技術(shù)設計階段的目標是生產(chǎn)總裝配草圖及部件裝配草圖。通過確定出各部件及其零件的外形及基本尺寸，包括各部件之間的連接，零、部件的外形及基本尺寸。最后用CAD、Proe 繪圖軟件繪制零件的工作圖、部件裝配圖和總裝配圖。
５．２ 撥叉運動的設計
撥叉運動軌跡是水平存取機構(gòu)能否實現(xiàn)存取動作，也是倉儲系統(tǒng)能否實現(xiàn)存取功能的關鍵。水平存取機構(gòu)由電動機+減速器左右側(cè)板組件、護板組件、支架組件、撥叉組件和夾緊器組件組成。撥叉上兩銷孔分別與雙排滾子鏈連接（活動連接）為消除制造誤差的影響，可以設計撥叉上中間的孔為腰形孔。
５．３ 托盤組件的設計
托盤組件是倉儲系統(tǒng)存放物品、存取物品的主要組件。單件托盤必需承受一定的重量。但是這是托盤容易與導軌產(chǎn)生一定的摩擦和噪音，影響貨物的運行速度和質(zhì)量。為減少與導軌的磨擦和燥音，在支架外套上用聚乙烯注塑成形的護套，零件切口表面浸清漆處理。
6 結(jié)束語
隨著我國工業(yè)化水平的不斷發(fā)展與提高，自動垂直提升倉儲系統(tǒng)在國民經(jīng)濟各領域的應用將越來越廣泛，市場前景廣闊。本文所論述的自動垂直提升倉儲系統(tǒng)是 一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它將人工智能技術(shù)融合到自動化制造系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)具有智能特征。在其他領域內(nèi)，如化工、電子、汽車、冶金、國防、食品、衛(wèi)生等，也能滿足物料運輸倉庫需求，它可以構(gòu)建一種全自動化、高柔性、宜人化、信息化的現(xiàn)代化生產(chǎn)、工作環(huán)境。
參考文獻
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[15] 趙國良，姜仁鋒.自適應控制技術(shù)與應用［J］.北京：人民交通出版社，2003.
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
一、本畢業(yè)設計課題應達到的目的與預期目標
通過對自動化垂直提升倉儲系統(tǒng)的課程設計和學習，應該掌握基本的機械設計原理，對自動化控制技術(shù)有更深刻的理解和應用水平，進一步理解所學的理論知識及具體運用這些知識，鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，達到理論結(jié)合實際的目的。為畢業(yè)后的工作打下一個良好的基礎。
二、研究手段
通過對參考文獻的閱讀和學習，針對任務書要求，從以下幾個步驟進行設計：
1．首先，收集一些關于自動垂直提升倉儲系統(tǒng)的相關知識，對這些知識加以總結(jié)和分析，了解自動垂直提升倉儲系統(tǒng)的基本知識，為下面的課題開展做好準備。
2．其次，以NM801自動垂直提升倉儲系統(tǒng)為基礎，提出并分析所要設計的倉儲系統(tǒng)的主要功能
3．而后，討論并論證自動垂直提升倉儲系統(tǒng)組成
4．根據(jù)資料提出垂直升降機構(gòu)的設計方法，分析并論證
5．根據(jù)資料提出水平存取機構(gòu)的設計方法，分析并論證
6．用Proe軟件及機械設計原理的知識設計出支架組件的三維視圖并分析可行性
7．用CAD軟件設計出撥叉的零件圖
8．用CAD軟件設計出刀架托盤的組件及托盤零件
9．最后通過自己的體會，結(jié)合已有的資料做好總體的設計方案
畢 業(yè) 設 計（論 文）開題報告
5．本畢業(yè)設計（論文）課題工作進度計劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2010年
3月22日 ~ 3 月28日
3月29日 ~ 4月4日
4月5日 ~ 5月30日
6月1日 ~ 6月 20日
6月23日 ~ 6月27日
熟悉畢業(yè)設計要求。查閱資料，完成外文資料翻譯工作
整理出有用資料，開題報告及文獻綜合
提出基本方案，支架組件和托盤組件的三維原理設計與重要零件設計（出圖）
文檔整理，撰寫畢業(yè)設計說明書，完成答辯所需要的 PPT.
論文答辯
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
指導教師意見：
1．對“文獻綜述”的評語：
作者通過檢索大量文獻，對國內(nèi)外自動化倉儲系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢有了一定的 了解，對如何設計產(chǎn)品系統(tǒng)也 有了一定的 認識，對實現(xiàn)本課題所達到的目標也做了一定的 準備，并對將要用到的一些技術(shù)手段做了必要的 知識準備。 說明作者對完成本課題準備工作基本完成，可以按要求進行下一 階段的工作。
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結(jié)果的預測：
自動化倉儲系統(tǒng)是集光、機、電、微機控制、數(shù)據(jù)庫為一體的新型產(chǎn)品，涉及到的 知識比較多，特別是開展總體設計，需要較多的知識儲備和較寬的知識面，難度較大。希望作者通過這個課題的 聯(lián)系，學到更多的 知識，當然，作者應該主要根據(jù)本專業(yè)的知識儲備出發(fā)，緊緊圍繞本專業(yè)的特點，在討論總體方案的前提下，主要完成該系統(tǒng)中主要系統(tǒng)的裝配樣圖設計和相關零部件設計。
從開題報告來看，作者已經(jīng)基本具備開展下一階段工作的基本條件，可以開題。
指導教師： 季春明
2010 年 04 月 02 日
所在專業(yè)審查意見：
負責人：
年 月 日
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