隨著全球數(shù)字化、智能化變革的到來,物流倉儲領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了井噴式發(fā)展。智能倉儲裝備系統(tǒng)憑借其低能耗、高集成、節(jié)約土地和人力成本等優(yōu)勢,為物流倉儲領(lǐng)域的發(fā)展提供了積極的推進(jìn)作用。堆垛機作為智能倉儲裝備系統(tǒng)中的核心裝備,其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與可靠性將決定物流倉儲系統(tǒng)的運行效率與經(jīng)濟(jì)效益。本文根據(jù)自動化倉庫的空間布局和存儲要求,提出了單立柱重載堆垛機的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,對所設(shè)計的堆垛機進(jìn)行了力學(xué)性能、運動特性、碰撞安全研究,并在此基礎(chǔ)上對單立柱重載堆垛機進(jìn)行輕量化設(shè)計,有效改善了堆垛機設(shè)計中普遍存在的材料冗余、結(jié)構(gòu)笨重等問題。本文的主要研究工作如下:1、根據(jù)堆垛機的工作環(huán)境和作業(yè)要求,擬定關(guān)鍵部件及整機的結(jié)構(gòu)方案,借助三維設(shè)計軟件完成實體建模和虛擬裝配。在進(jìn)行必要簡化的基礎(chǔ)上,基于力學(xué)理論,建立了立柱和下橫梁結(jié)構(gòu)在靜止和加速運行工況下的撓曲線方程。運用有限元分析方法,研究堆垛機金屬機架的剛度、強度問題。對比理論分析法和有限元法計算結(jié)果,驗證有限元方法的可靠性。2、基于虛擬樣機平臺建立堆垛機多體動力學(xué)模型,運用多體系統(tǒng)運動學(xué)、動力學(xué)及碰撞理論研究堆垛機動態(tài)性能。通過求解堆垛機多體系統(tǒng)運動學(xué)問題,可快速檢驗?zāi)Ｐ图翱刂坪瘮?shù)的正確性,為動力學(xué)分析提供應(yīng)用基礎(chǔ)。在堆垛機運動控制方面,討論不同速度控制曲線對堆垛機作業(yè)效率和運行平穩(wěn)性的影響。仿真結(jié)果表明,S型速度控制曲線可以有效地削弱堆垛機運行中的沖擊和振動,運行效率高、平穩(wěn)性好。通過分析堆垛機高速撞向緩沖塊后的動態(tài)行為,進(jìn)行堆垛機碰撞安全問題研究,為提高堆垛機安全性能提供參考。3、從堆垛機輕量化設(shè)計研究出發(fā),充分發(fā)揮分節(jié)立柱的特點與優(yōu)勢,探討了立柱尺寸參數(shù)對輕量化設(shè)計的影響。在此基礎(chǔ)上,以立柱質(zhì)量最小為優(yōu)化目標(biāo),采用遺傳算法優(yōu)化了立柱結(jié)構(gòu),獲得最優(yōu)尺寸方案。仿真分析優(yōu)化后立柱結(jié)構(gòu)的低階固有頻率、結(jié)構(gòu)剛度及整機運動學(xué)性能,與輕量化前進(jìn)行對比。結(jié)果顯示,輕量化后立柱減重29.3%,輕量化效果明顯且能夠滿足堆垛機使用要求。立柱結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計方法提高了材料利用率,降低生產(chǎn)成本,在一定程度上實現(xiàn)了堆垛機輕量化設(shè)計問題,對同類型的輕量化設(shè)計具有借鑒意義。
【學(xué)位單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH246
【部分圖文】：

15 年發(fā)布了“中國制造 2025”國家戰(zhàn)略計劃，全力推動我國制造業(yè)高展[1]。作為“中國制造 2025”的重要組成部分，智能倉儲裝備系統(tǒng)因其各個行業(yè)的寵兒，而智能倉儲裝備領(lǐng)域的相關(guān)企業(yè)也如雨后春筍般涌出統(tǒng)倉儲，現(xiàn)代智能倉儲在立體倉庫中集成了大量工業(yè)機器人、各類自動搬運車（AGV）以及巷道堆垛機等智能設(shè)備，融合了云計算、物聯(lián)網(wǎng)等，是具有一定的感知力、判斷力以及自動操作能力的智慧工廠[4-5]。我國的工業(yè)生產(chǎn)由自動化向智能化大步邁進(jìn)，對生產(chǎn)過程中涉及的原物流、成品倉儲等環(huán)節(jié)提出了更高要求。自動化立體倉庫 AS/RS（Aut Retrieval System）是智能倉儲裝備領(lǐng)域中的重要組成部分，也是物流裝標(biāo)志之一[6]。很多工業(yè)大國，特別是德國、日本，他們的立體倉庫不僅發(fā)展非常迅速，日本在 1986 年所建成的各類立體倉庫數(shù)量就已經(jīng)達(dá)到7]。在土地資源愈發(fā)稀缺的今天，如何將有限的土地進(jìn)行最大限度的利公司努力追求的目標(biāo)。自動化立體倉庫的出現(xiàn)實現(xiàn)了存儲空間使用率通倉庫相比，一般智能化立體倉庫可以節(jié)省土地達(dá)到 60%以上，大幅度，因此，智能倉儲裝備系統(tǒng)得益于這些優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。

堆垛機主要在存儲貨架的窄巷道內(nèi)進(jìn)行物料存儲作業(yè)，是物流倉儲領(lǐng)域里應(yīng)用最泛的物料搬運設(shè)備，也是現(xiàn)代化立體倉庫的標(biāo)志性倉儲設(shè)備之一[8]。作為現(xiàn)代物流的核心存儲裝備，堆垛機和其他物流裝備搭配應(yīng)用，將貨物存入立體倉庫的指定貨者按照指令將貨位中的貨物取出，主要負(fù)責(zé)物流運轉(zhuǎn)中心貨物的出庫、入庫以及整存等作業(yè)任務(wù)[9]。根據(jù)巷道堆垛機的功能要求其大致結(jié)構(gòu)類型有如圖 1-2 所示的幾(a) 直軌型堆垛機 (b) 彎軌型堆垛機

會出現(xiàn)打滑現(xiàn)步帶驅(qū)動利用同步帶的嚙合原理，避免打滑現(xiàn)象，不直接驅(qū)動行走輪。可避免摩擦傳動中常見的打滑情況，提高運行加速度。水平加速度可達(dá) 2 m/s2。帶是柔性體，需張緊，張緊力不易竄齒；張緊力強，縮短帶壽緊輪驅(qū)動電機和減速器驅(qū)動一組與的夾緊輪；通過夾緊裝置實時調(diào)整夾緊輪和地軌間的壓力，以提供合適的摩擦驅(qū)動力。夾緊輪的包覆材料及輪軌間的夾緊力均可調(diào)；通過調(diào)整可獲得較大摩擦力，提高水平行走加速度。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修養(yǎng)困難。夾緊力整需要實驗數(shù)庫支持。于本課題中所設(shè)計的堆垛機運行速度不高、負(fù)載屬于較大，水平行走擬采驅(qū)動方式，結(jié)構(gòu)如圖 2-2 所示。從動輪下橫梁

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本文編號：2827606