立体仓库巷道式堆垛机设计方案
1 绪论
1.1 本课题研究的背景及意义
我国现在正处于工业化、城市化发展的高速期，未来一段时间内，土地资源和劳动力资源将会成为制约企业发展的瓶颈，鉴于此，建造立体仓库是未来企业发展趋势，自动化立体仓库是现代物流中的重要组成部分，是实现物流系统合理化的关键。它具有空间利用率高，便于实现自动化管理，实时自动结算库存货物种类和数量等许多优点，对加快物流速度、提高劳动生产率、降低生产成本很重要，已开始应用于汽车、电子、医药、烟草、建材、邮电等许多行业。
堆垛机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决定性影响，是立体仓库能否达到设计要求的关键设备之一。而我国在堆垛机制造技术上和世界发达国家有很大差距，鉴于我国未来物流业发展的广阔空间，堆垛机技术落后必将成为限制我国自动化立体仓库发展的瓶颈，使我国在国际物流业竞争中处于不利地位。鉴于以上因素，发展堆垛机技术有积极意义。
1.2 有轨巷道堆垛机的发展现状
有轨巷道堆垛起重机是随着立体仓库的出现而发展起来的专用起重机，通常简称为堆垛机。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，或者相反，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。据不完全统计，到目前已建成三百余座。堆垛机做为立体仓库中最重要的起重运输设备，也得到了较快的发展。
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。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。随着立体仓库的发展，巷道堆垛机逐渐替代了桥式堆垛机。
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可达200m/min，起升速度高达120m/min，货叉伸缩速度达50m/min。2004年国际物流综合展览会上推出的超高效能巷道堆垛机“H-V1”，走行速度500m/min，加减速0.5G，处理能力每小时500箱，实现了自动化立体仓库存取效率的飞跃。
80年代初期，巷道堆垛机的运行能力主要由机械的速度模式来决定，速度控制是将子母电机或变极电机进行复合，机械式地进行速度切换来控制高速、低速运行。因此，
最高行走速度不超过100m/min，最高升降速度不超过20m/min，在高速化上受到了制约。于是，在速度控制方面采用了直流电机的电压切换控制方式，使巷道堆垛机的最高行走速度达到125m/min，最高升降速度达到30m/min。但是，伴随高速化的另一个重要问题是停止，为了滑动停止就必须降到很低的速度。当进行速度切换时，由于急加减速而形成的或是由于制动停止而引起的冲击，诱发了机械的振动。
现代堆垛机多使用变频调速，速度控制更加平稳，解决了变速时的冲击问题，但是在堆垛机制动器抱闸停止时，也会产生冲击，在堆垛机机架较高的情况下，造成机架晃动，目前只能通过改善控制减小冲击，尚无更好的解决办法。
目前，我国巷道堆垛机的性能参数和可靠性有待进一步提高。国产堆垛机的质量相对国外堆垛机而言差距较大，为使国产堆垛机赶超国际水平，应加强自主研究和开发。
1.3 本课题设计任务及要求
此堆垛机用于机械加工工厂的毛坯、零件仓库，仓库货架总高度为10m，货物单元长、宽尺寸为1200x1000mm，额定负载800kg，最高行走速度120m/min，最高升降速度30m/min，最高货叉速度30m/min，首层货架高度600mm，负载单元器具为托盘或货箱，货叉数为双货叉，每小时出入库20次，平均工作周期3min。
本次毕业设计对堆垛机的机械结构进行设计，主要包括门架结构、行走机构、升降机构、货叉伸缩机构。设计出更合理堆垛机门架结构,在保证其强度及刚度条件下尽量减轻整机重量，同时，设计出能减轻堆垛机制动时晃动的辅助天轨制动装置和更加简单可靠的断绳保护装置。
2 堆垛机总体方案的确定
堆垛机工作于立体仓库货架之间，为节省空间，加大有限空间存货量，现代立体仓库货架间距做的很窄而高度很高。堆垛机在此环境下工作，决定其整体结构高而窄，为防止倾倒，将堆垛机行走轨道设计成上下双轨，下部地轨起支撑和引导作用，上部天轨可支持堆垛机直立行走，保证不发生倾倒事故。
高而窄的结构也造成堆垛机沿高度方向刚度不足，在起停过程中振动严重，会延长定位时间，影响效率，也会造成堆垛机定位不准确，无法正常工作。为减轻刚度不足造成的影响，堆垛机设计中要非常注意机构的动刚度。 2.1 有轨巷道堆垛机门架结构选型
按传统门架结构形式堆垛机可分为双立柱有轨巷道堆垛机和单立柱有轨巷道堆垛机：
(1)双立柱有轨巷道堆垛机
双立柱有轨巷道堆垛机由两根立柱、上横梁、下横梁和带货叉的载货台组成，立柱、上横梁和下横梁组成一个长方形的框架，一般称为机架。这种堆垛机的最大优点就是强度和刚性都比较好，能快速起、制动，并且运行平稳。一般用在起升高度较高、起重量较大和水平运行速度较高的立体仓库中，其缺点是自重较大。
(2)单立柱有轨巷道堆垛机
单立柱有轨巷道堆垛机的机架由一根立柱、下横梁和上横梁组成。立柱多采用型钢或焊接制作，立柱上附加导轨。整机重量较轻，消耗材料少，因此制造成本相对较低，但刚性稍差。由于载货台和货物对立柱有偏心作用，以及行走、制动时产生的水平惯性力作用，使单立柱有轨巷道堆垛机在使用上有较大的局限性。不适于起重量大和水平运行速度高的堆垛机。
通过对比分析，本设计中堆垛机应用于机械零件及毛坯的搬运，受力较大。单立柱堆垛机结构刚度小，设计大刚度门架较困难。且本设计针对加大仓库存货量的中型仓库，库高为10米，单立柱结构做到10米高，会显著提高成本，不够经济。故本设计采用双立柱有轨巷道堆垛机，这种堆垛机强度和刚性都比较好，能快速起、制动，并且运行平稳。用在起升高度较高、起重量较大
图2.2 单立柱有轨巷道堆垛机 图2.1 双立柱有轨巷道堆垛机
和水平运行速度较高的立体仓库中，符合本设计的任务要求。
2.2 货叉伸缩机构
2.2.1 货叉结构
货叉伸缩机构是堆垛机存取货物的执行机构，置于堆垛机载货台上，可以横向伸缩以便向两侧货格送入或取出货物。一般按叉子的数量分为单叉货叉，双叉货叉和多叉货叉，其中多叉货叉多用在特长货物的堆垛。
由于工作需要，堆垛机货叉在收回状态下的长度要小于巷道的宽度，但伸展后的长度却要大大长于巷道宽度。为了从结构上实现这个要求，必须采用多级伸缩式货叉，目前最常用的是3级直线差动式货叉。底叉固定在载货台上，动力装置安装在底叉上，通过传动机构驱动中叉相对底叉运动，中叉和上叉之间装有直线差动机构，使中叉相对底叉运动时，上叉相对中叉以2倍速运动，从而实现大距离伸叉的要求。
2.2.2 中叉板的驱动
中叉的运动是通过安装在底叉板或载货台上的电动机和传动机构驱动执行机构实现的，传动方案有齿轮齿条传动和链条传动。
1.齿轮齿条式伸缩叉
如图2.3，电动机及减速机构安装在载货台上，齿条固定在中间叉上，齿轮固定在载货台中部，驱动齿条从中点，向左或向右移动大约自身长度的的一半。前叉可以从中间叉的中点，在链条或钢丝绳驱动下向左或向右伸出比自身稍长的长度。
图2.3 齿轮齿条式伸缩叉伸缩机构
2.链条链轮式伸缩叉
如图2.4，固定叉安装在载货台上，固定货叉、中、上叉之间由链轮链条进行连接，电动机通过驱动链轮由链条带动中间叉运动，从固定叉中点向左或向右伸缩，在中叉向左或向右伸缩时，由另外两条链带动上叉以三倍速度伸缩。
图2.4 链条式货叉伸缩机构
分析以上两方案，链条式货叉伸缩机构采用链轮链条执行动作，链轮链条机构整体尺寸较大，由图中也可以看到，链条数较多，空间布置不便，容易造成链条间的干涉，传动中有一定的速度波动，货叉位置控制难以做到很精确，不利于检测。齿轮齿条式货叉伸缩机构采用齿轮齿条执行动作，速度平稳，结构简单紧凑，齿轮齿条耐用度高，减少维修辅助时间。鉴于以上优点，本设计采用齿轮齿条式货叉伸缩机。
2.3 起升机构
2.3.1 起升机构形式
起升机构通过支架用螺栓固定在立柱下端，本设计可参考方案有电动葫芦起升机构，卷扬机起升机构以及链条起升机构。
1.电动葫芦起升机构
钢丝绳由电动葫芦卷筒引出，通过上横梁的两个固定滑轮与载货台上的动滑轮连接，如图2.5.电动葫芦作为起升机构应用很广泛，但在调速方面，市场上目前暂无可调频调速的电动葫芦，需要专厂定制，且市场成
熟度不是很好，在一定程度上增加成本。由于
本设计中堆垛机对定位要求很高，电动葫芦由
于调速上的缺陷难以做到很精确定位，市场上
现有的产品升降速度也不能满足任务要求，故
不采用。
2.吊链式起升机构
采用链轮与链条起升，该形式在结构上由于升降电机装置上置，使堆垛机重心上移，增加了不稳定因素。链传动本身不稳定，工作中产生振动和脉动，且工作一段时间吊链伸长量超标(5%)，必须更换，增加了成本和辅助时间，对于高度较高的堆垛机设备不是最合理的选择，本设计不采用。
图2.6吊链式起升机图2.5 电动葫芦起升机构
3.卷扬机起升机构
该机构可采用专业起重用调频调速电机，通过直连式或联轴器与减速器轴连接，输出轴上安装卷筒，卷筒是非标件，可根据具体起升高度自行设计。根据市场上现有堆垛机设备调查，目前市场上巷道堆垛机多采用这种升降装置，故本设计采用，其结构如图2.6。钢丝绳3缠绕在卷筒8上，由卷筒引出后通过上横梁的固定滑轮2与载货台上的动滑轮10连接，卷筒在电动机驱动下转动，通过控制电动机输出转速可以准确控制载货台位置。
1-机架 2-定滑轮 3-钢丝绳 4-电动机 5-支座 6-联轴器 7-减速器 8-卷筒
图2.6 卷扬机起升机构
2.3.2 卷扬机构的布置方案
卷扬机典型布置方案有3种，如图2.7。(a)图采用的是平行轴圆柱齿轮减速器，它将电动机和卷筒布置在减速器的同侧，这种布置型式结构最紧凑，整套机构外形尺寸最小。但它要求减速器的中心距具有一定的数值。 (b)图采用的也是平行轴圆柱齿轮减速器，它将电动机和卷筒布置在减速器的两侧，这种布置型式适用于减速器的中心距不够大，整套机构的宽度尺寸不受限制的情况。 (c)图采用的是直交轴的减速器，它是在整套机构的长度尺寸不受限制的情况下采用的一种布置型式。
图2.7 卷扬机布置形式
鉴于巷道堆垛机的工作环境限制，选择图(a)的布置形式，其结构紧凑，也便于安装。
2.3.3 安全机构
为了保证堆垛机正常工作，确保载货台上人员、货物的安全，当载货台工作中发生断绳事故时，必须自动可靠地将载货台及时停止，避免发生溜车或坠车事故因此，载货台必须装有安全机构。这种安全机构的设计要求是敏度高、作用可靠、冲击小、结构简单、安装方便等。
2.4 行走机构
行走机构是堆垛机水平运动的驱动机构，一般由电动机，联轴器，制动器，减速器和行走车轮组成。按运行机构所在位置的不同分为地面运行式和上部运行式，由于上部运行式堆垛机的天轨设计强度要求高，制造难度大，增加了仓库顶棚成本，行走驱动在顶部使堆垛机重心上移，增加不稳定因素，维修不便。行走驱动机构地面布置利用地轨支撑驱动轮，很容易保证刚度，成本较低，维修方便，结构合理。本设计采用地面驱动形式，主动轮和从动轮沿设在地面上的单轨运行，结构图如2.8所示。
图2.8 行走机构
堆垛机的顶部用两组水平轮固定在上横梁的工字钢导上，如图2.9。上横梁和立柱焊接在一起，下横梁用槽钢和钢板拼焊，行走驱动机构，主从动车轮，电器柜等都装在它的上面。
图2.9 天轨机构
行走机构驱动形式如图2.10，图a采用一般卧式减速器，减速器输出轴通过联轴器
连接驱动轮，整体尺寸较大。图b采用套装式减速器，减速器提供空心轴孔，驱动轮轴直接插入减速器空心轴孔中，车轮组安装时较简便，并能使运行机构整体布置紧凑。主动车轮通过键与轴连接，减速器底座用螺栓固定在下横梁一侧的底座上，输入侧通过电机连接盘与电机壳相连。同时可将车轮轴通过带偏心法兰依靠螺栓固定在下横梁端头两侧板上，利用带孔偏法兰心可调整被动车轮轮心与轨面距离，从而达到调整立柱对轨道的垂直度。
行走车轮在铺设于地面的单轨上行走，为防止走行轮行走中产生脱轨现象，本设计安装侧面导轮机构。在下横梁两端头部设置清轨器和聚氨脂缓冲器，减少碰撞时的冲击力。
(a) (b)
由于堆垛机的高窄结构，当堆垛机下部行走机构制动时，惯性力的作用会导致运动方向出现点头摆动。由于车体的摆动，在停车过程中会产生定位误差，既影响准确寻址定位，又会产生震动，增加噪音，造成机体的损伤。随着堆垛机运行速度的提高，制动带来的摆动幅度会越来越大，因此消除惯性、减小摆动显得尤为重要。此外，由于天轨与导轮之间存在间隙，又无夹紧定位，停车存取作业时，由上导轮间隙产生的角倾斜，加大了货叉作业时产生的下挠。要克服以上不足，堆垛机停车过程必须即制即停，并且保持足够的刚度，从而减小作业时产生振动，克服上部导轮间隙造成的倾斜，减小货叉的下挠，提高定位精度。
根据堆垛机运行停车制动产生点头摆动的机理分析，要有效避免点头摆动，必须实现堆垛机下部与上部同步制动。目前国内制造的有轨巷道堆垛机尚无同步制动装置。为解决堆垛机制动时的冲击问题，需要设计同步夹紧制动装置。
图2.10 行走机构驱动形式
3 货叉伸缩机构设计计算
3.1 直线差动机构设计 3.1.1 伸缩叉尺寸确定
根据使用要求，确定货叉长度为1000mm ，货叉伸出量为1100mm ，由结构特点初步设计货叉各段尺寸如下图3.1所示。
图3.1 货叉尺寸参数
a=650mm b=350mm c=200mm d=350mm e=100mm l 0=900mm l 1=550mm l 2=650mm l 3=1150mm 3.1.2 中叉速度确定
由图2.3可知，当中叉相对于底叉运动时，动滑轮和定滑轮构成动滑轮组。根据动滑轮的特点，当动滑轮以速度V 相对于定滑轮运动时，也就是中叉板相对于底叉板运动速度为V 时，动滑轮与上叉板之间的钢绳就会以近似于2V 的速度相对于动滑轮运动，从而带动上叉板以近似于2V 的速度相对于中叉板运动，实现了速度和行程的倍增，最终上叉板相对于底板实现3倍速的运动。货叉的伸叉速度为V ，则中叉的运行速度
min /103/303/'m V V ===
3.2 各叉导向轴承径向载荷计算
各叉板在相互运动时，应保持稳定的导向支撑连接关系，本设计采用滚动轴承和凹槽组成的滚动副。货叉在长度方向有2个支撑点，能形成悬臂支撑关系，可以承受载荷。图3.2给出了货叉最大伸展状态时各叉板之间的连接支撑关系，此时各支撑点处的径向载荷为最大。
1.固定叉
2.中叉
3.上叉
4.滑轮1
5.滚轮
6.绳索
7.滑轮2
图3.2 货叉支撑结构
如图3.2所示，货物和活动叉板部分的当量载荷为Q ，为最大载荷的1.25倍，根据静力平衡关系可以求得导向轴承B 、C 、D 、E 处的径向载荷分别为
()()N 1082.1350/1003502009800/4?=++?=++=b e d c Q F B ()()N 108.2350/1003502003509800/4?=+++?=+++=b e d c b Q F C
N 2800350/1009800/=?==d Qe F D
()()N 1026.1350/10019800/14?=+?=+=d e Q F E
对于支撑点数大于2的情况，考虑到凹槽加工误差的因素，可以仍按靠近货物端的2个点来计算，结果偏安全。实际结构中，导向轴承为沿叉两侧对称布置，因此导向轴承的径向载荷
()()E D C B E D C B F F F F F F F F K F ，，，，，，?==75.05.0max [7]
式中K 为载荷均衡系数，与加工和装配精度有关，一般取K=1.5～1.7。 使中叉运动的驱动力
()b e d c b fQ F /222+++=
()N 923350/200700400350980002.0=+++??=
式中f 为滚动轴承摩擦阻力系数，f=0.02 3.3 中叉驱动机构的设计
机构形式见图2.3，采用渐开线直齿圆柱齿轮和齿条传动，小齿轮直接安装在减速电机的输出轴上，根据结构布置和强度分析确定小齿轮分度圆直径为d1 =63mm
则
(1)小齿轮转速
min /r 5110001
1=?=
d V
n π (2)小齿轮(减速电机输出轴)转矩
m N 7.2851
6010
92355.96055.99550111?=???===
n FV n P T 确定减速电机的输出扭矩T 和输出转速n 。减速电机输出转速为1n ，输出扭矩
m N T T ?==
=
8.2996
.07
.281
η
电机功率Kw n T P 16.09550/11==η 式中，η为总传动效率。
减速器采用型号R17，输出转速54r/min ，输入功率0.18kw ，最大扭矩30N.m 电动机选择Y801-4，额定功率0.55kw ，额定转速1390r/min 。 3.4 伸缩货叉的挠度与强度 3.4.1 前叉的受力分析
载荷W 在d 区间产生的反力有3P 、4P ，在E 点的倾斜角为1i ，扰度为1δ,受力分析如图3.3所示。
图3.3 前叉受力变形图
由x d
eW
M =
，当d x =时，有 N mm eW M ??=÷??==5max 109.428.91000100
其中W 为单个货叉受力，W 按载重增加25%作为试验载荷。
由[]3
W M =≥δδ得：[]3
6
5max 306.310160109.4cm M W =??=≥δ 设计货叉的抗弯截面系数应大于3cm 06.3 上叉设计如下：材料为Q235
图3.4 上叉截面尺寸
由于上叉跨度短，在支撑附近有很大载荷，故进行弯曲切应力强度校核。 中性轴以上部分截面对中性轴静矩
()()()32
2
00*
0.72544.14525.244.145110222cm t x t t x Ht S z
=÷-??+-??=-+??? ?
?-=
[]Mpa Mpa t I S F z s 100115
.024.310.7109.4233*
max max =<=????=??=ττ满足弯曲切应力强度。
d EI eWx
EI M dx d 332
2-=-=δ 032
2i d EI eWx dx d i +-==δ
00336δδ++-=x i d
EI eWx
0=δ, 00=δ ,有3
06EI eWd
i =
当d x =时
3
16EI eWd
i =
()mm l l EI eWd
5.010
4.3110200360035049001003431331-=???????-=--
=δ
3.4.2 中间叉受力分析
图3.5 中间叉总体受力变形图
因载荷W 的作用，在b 间产生反力1P 、2P ，设c 点的倾角为2i ,扰度为2δ
x b
Wl x P M 2
1=
= 当b x =时，mm N Wl M ??=?==62max 102.36504900 设计选择矩形空心型钢，由[]2
W M
=
≥δδ得 []
3346max
220100.2160
102.3cm mm M W =?=?=≥
δ
由此选择型钢尺寸如图3.6。
b EI x Wl EI M
dx
d 2222
2-=-=δ 02222i b EI x Wl dx d i +-==δ
002326δδ++-=x i b EI x Wl
因b x =时，0=δ, 00=δ 则2
206EI b
Wl i =
求b x =时的倾斜角
2
223EI b
Wl i -
= mm l EI b Wl 4.31057.1201020021150
350650490034
33222-=???????-=?-
=δ 图3.6 中间叉截面
根据图3.7
图3.7 中间叉前端受力变形图
把b 段作为刚性，c 点作为固定端考虑，并设由于W 在中叉产生的反力为3P 和4P ，而由这些反力作用在叉子前端产生的扰度为3δ和4δ，则
()x P d x P M 43+--=
W d e
P =
3 ()W d
d e P +=4 ()[]
3
3340
2
2261d x P x P EI dx EI M x x
---=-=??
δ 在1l x =时
()()}
{()()[
]
mm d l e l d e d EI W 72.03501057.120102006350550100550350100490064
33
3313
123-=?????--?+?-=--+-=δ其次22202
4)()([2x d e d x e d EI W
dx EI M i x ++--?-=-=?] 当1l x =时，()()[]
212
1242l d e d l e d
EI W i ++--?-= 所以
()()()[]
()mm l l i 3.25501150350
1057.12010200255035010035055010049004
32
2
1344-=-??????++-?-?-=-?=δ因此，设载货台和立柱为刚性时，伸缩货叉工作的总扰度为
mm 92.63.272.04.35.04321=+++=+++=?δδδδ
4 堆垛机升降机构的设计计算
4.1 升降机构零部件的设计计算
（1）起重钢丝绳（以最大静载荷计算） 钢丝绳最大拉力
N a g Q a P S Q 600098
.028
.912002max =??==
=
ηη Q P —堆垛机最大起升载荷 a —起升滑轮组倍率 η—滑轮组总效率
钢丝绳破段拉力
N nS S b 4max 100.360005?=?==
n —安全系数，取5
根据破段拉力选择钢丝绳：钢绳6x19 B 类同向 d=8mm [4] （2）滑轮选择
根据起升钢丝绳直径确定滑轮尺寸，滑轮为标准件，滑轮轮径D 与钢绳直径d 比：
25/≥d D
选取滑轮的轴径d=50mm ，轮径D=200mm （3）卷筒选择
采用单层绕线卷筒，卷筒直径mm hd D D 200825min =?==≥
min D —钢绳中心计算的卷筒最小直径
d —钢绳直径 h —起升系数（中级）
为缩短卷筒长度，选取卷筒的直径为D=250mm ，钢绳中心计算的卷筒直径为1D =263mm 卷筒绕线长度
()()mm Z D Ha t L 4202263.0/2101082/23010=+?????=+=-ππ
H —堆垛机最大起升高度 t —绳槽节距 0Z —附加安全圈数 卷筒总长度mm L L L L Z 55080504202210=++=++=
1L —固定绳头长度，取25mm 2L —工艺长度，取80mm 。
（4）制动器
制动器的制动力矩m N ia
D P M Q B ?=?????==862
7.122263
.08.9120088
.06.121βη
β—制动安全系数，取1.6i —卷筒至制动器轴传动比 η—传动效率
制动器选择制动力矩m N ?100 4.2 升降机构的电机减速器的选取
考虑电机在一个工作周期内工作时间最长的情况，即载货台由低端将货物送到最高层然后返回，速度图简化如下：
有速度图和负载情况求出的电机负载图为
负载持续率%20%100=?++=
∑∑∑T
t t t Fc b
s st
等效功率()kw t
t t Ca t P t P t P P s
b
st
b b s
s st
st dx 8.631
575.0106.13
22
2=+??=
++++=
∑∑∑∑∑∑
Ca —起动恶化系数，查得0.75 把等效功率转化为N Fc =25%的功率
kw F F P P cN CR dx
dx 1.625
20
8.615=?== 电动机选择：
电动机YZR160M1-6型，额定功率6.3KW ，额定转数921r/min 卷筒转速min /6.7226
.030
2/1r D av n w =??=
=ππ
电动机至卷筒传动比为7.126
.729210===
w n n i
5 堆垛机行走机构的设计计算
5.1 主动行走轮直径的确定
行走轮用球墨铸铁，钢轨选用30Kg/m 型轻轨 由最大接触应力公式
MPa E E b F H 282111
2
2
2
121max =-+-=
μμρ
πσ 式中， F —最大轮压，17500N ； b —轮与轨道接触线长，60mm ；
21,E E —分别为行走轮与钢轨弹性模量，1E =162GPa ,2E =210GPa ；
21,μμ—分别为行走轮与钢轨泊松比，1μ=0.29 2μ=0.3；
ρ—行走轮半径，选择150mm
铸铁的抗压强度[][]
MPa S P B
P 3205.2/800===
σσ 取车轮直径为mm D 300= 5.2 运行阻力计算 (1)有轨巷道堆垛机的运行时的静阻力 有轨巷道堆垛机沿轨道直线运行时，行走轮与轨道之间以及行走轮与轴承之间，都存在着摩擦阻力。为了简化计算，假定全部载荷作用在一个行走轮上，其受力情况如图5.1所示。 由弯矩平衡条件得： Nf d N M +=2μ及 f W D M 2 = 考虑其它阻力的附加阻力，乘以一个系数0K 即 02K D f D d N W f ?? ? ??+ =μ 式中 M —驱动力矩(MPa)； N —堆垛机的额定起重量和自重之和(N)； f —行走轮滚动摩阻系数； D 、d —分别为车轮直径和轴径(mm)； 图5.1 行走轮受力 μ—轴承摩擦系数。 由[2]P119查得： 滚动阻力系数 mm f 05.0=，轴承摩擦系数02.0=μ，附加阻力系数0.2=K ，代入上式中： ()N W f 35005.027002.0300 2 105.34=?+???= 当有轨巷道堆垛机在室内运行时，风阻力和轨道斜坡阻力较小，经常忽略不计；所以有轨巷道堆垛机的静阻力等于其摩擦阻力。 于是计算得到满载时的运行阻力为350N 。 5.3 行走电动机功率的计算 有轨巷道堆垛机的运行机构的电动机的功率，是根据堆垛机满载稳定运行时的静阻力进行计算。按照运行静阻力、运行速度计算机构的静功率。静功率(kw)的计算公式为 KW V W P f L 7.01000 60120 3501000 60=??= ?= f W —运行机构稳定运行时的静阻(N)； V —堆垛机的运行速度(m/min)取120m/min 计算； 查[14]表31-27选用电动机Y100L2-4,转速1430r/min,质量38kg 5.4 减速器的选择 车轮的转数：min /1273 .0120 /'r D V n =?= =ππ 机构传动比：2.11127/1430/'===n n i 根据传动比初选择减速器型号为：FA37，输出转速128r/min ，传动比11.08，输入功率3kw 。 F 系列斜齿轮硬齿面减速机具有体积小、传递扭矩大的特点；传动效率高，耗能低，性能优越。 5.5 验算起动时间 电动机起动时间S t ，是根据电动机的平均起动力矩sav M ，减去电动机轴上静阻力矩 1M 后，将剩余力矩克服堆垛机起动过程中的惯性阻力矩计算，所以起动时间由下式确 定： ()()[] []S E Q sav S t GD Z i D G P M ZM n t ≤??? ?????++-=2 2112.1~1.1)(375η（[2]P123式4-78） 式中[]s t -许用起动时间，对堆垛机取[]s 8~5=s t ； 1M -电动机轴上的静阻力矩()m N ?； sav M -电动机的平均起动力矩()m N ?； Z -驱动电机数，取1=Z ； 对于Y 型电机()()m st sav M M M +=5.0~45.0，计算得m N M sav ?=45~6.40 ()()s t s 2.8067.02.1~1.196.02.113.0105.35.445375143024=?? ?? ???+???-?= 启动时间超出许用起动时间0.2s ，考虑到起动时间过短产生过大晃动影响，可以认为此起动时间合格。 5.6 制动时间计算 堆垛机制动时，制动时间的取决于制动器选择是否合理，由下式计算制动时间 ()()[] ??? ??? ??++-=2 122'1B 1B 2.1~1.1)(375B E Q i GD Z i D G P M ZM n t η 式中B M -制动器制动力矩()m N ?； Z -制动器数，取1=Z ； '1M -制动轴上的静阻力矩()m N ?； m N W i D M B ?=???== 5.43502 .11296 .03.022'1η； B i 1-电动机轴与制动器轴之间的传动比； 2B i -制动器轴与行走轮轴之间的传动比； η-传动总效率，取0.96； D -车轮直径； []B t -对于堆垛机的许用制动时间与行走距离及停车精度有关，取[]s 8~5=B t () ()[] 22241067.02.1~1.12.11/96.03.0105.35.43751430 ??+????-= B B M t 由[]s 8~5=≤B B t t 得，m N M B ?=16~9.22 制动器选择规格制动力矩m N ?20，制动时间5.9s 6 堆垛机金属结构设计 双立柱机架由两根立柱和上下横梁组成一个平面框架，具有良好的整体刚度，在门架上安装卷扬，走行等机械装置，由于走行起动，停止及加速减数时产生的惯性力，门架在通道的纵向发生挠曲，整个门架成为振动体，其柱端振动较大。同样，在通道的垂直方向，立柱由于货叉作业时的弯矩作用而发生弯曲，使伸长的伸缩叉的前端挠度增大，影响正常定位。为防止柱端振动和挠度超限而影响定位，需对门架结构进行分析计算。 堆垛机门架的设计计算参数： 上下梁（槽钢22a ，上、下各两根） 立柱（槽钢22a ，两根组焊成立柱） 上梁及附件质量Kg Q 3501= 货台、货物、附件总质量Kg Q 12002= 卷扬装置的质量Kg Q 4003= 立柱的单位长度的平均质量m kg q /50= 作用在门架上的惯性力： 上梁及附件N Q H 68635096.111=?==β 货台、货物、附件 N Q H 2352120096.122=?==β 卷扬装置N Q H 78440096.133=?==β (β为加速减速时的加速度, 2/96.1s m =β) 下梁中心线到1Q -3Q 的重心高度m h m h m h 1,9,10321=== 立柱的中心距m l 2= 立柱AB 、DC 的断面惯性矩414780cm I = 上下梁BC 、AD 的断面惯性矩44780cm I = 立柱的刚度311178.41000/4780/cm h I K === 上下梁的刚度39.23200/4780/cm l I K === 刚度比578.4/9.23/1===K K n 纵弹性模量GPa E 210= θ—上梁与下梁端部的偏转角 R —因构件两端变位产生的节点位移 图6.1 作用于框架结构的惯性力 大学本科生课程设计 《仓储自动化技术与设备课程设计》 姓名 000 学号 000000000 院系机械工程 专业物流工程 指导老师 00000 设计说明书提交时间： 2012 年 01月 9日 目录 第一章绪论............................................... - 1 - 第二章设计分析............................................. - 2 - 2.1 设计背景............................................ - 2 - 2.2 设计要求............................................ - 2 - 第三章系统建模............................................. - 4 - 3.1 托盘选择............................................ - 4 - 3.2 货架尺寸设计........................................ - 8 - 3.2.1货架高度设计.................................. - 8 - 3.2.2货架跨度设计.................................. - 9 - 3.2.3 货架列数、排数设计............................ - 9 - 3.3 货架利用率计算..................................... - 10 - 3.4 柱间距............................................. - 11 - 3.5 钢材选型及校核..................................... - 11 - 3.6 堆垛机选型......................................... - 13 - 3.6.1 堆垛机工作量计算................................. - 13 - 3.6.2 堆垛机选型................................... - 14 - 第四章系统选择............................................ - 16 - 4.1 地面强度验算....................................... - 16 - 4.1.1 货架的基本参数............................... - 16 - 4.1.2 地面强度..................................... - 16 - 4.2 存储区布局......................................... - 16 - 第五章总结.............................................. - 18 - 参考文献................................................... - 19 - 附录1 ..................................................... - 20 - 附录2 ..................................................... - 25 - 第1章数据仓库建设 1.1数据仓库总体架构 专家系统接收增购项目车辆TCMS或其他子系统通过车地通信传输的实时或离线数据，经过一系列综合诊断分析，以各种报表图形或信息推送的形式向用户展示分析结果。针对诊断出的车辆故障将给出专家建议处理措施，为车辆的故障根因修复提供必要的支持。 根据专家系统数据仓库建设目标，结合系统数据业务规，包括数据采集频率、数据采集量等相关因素，设计专家系统数据仓库架构如下： 数据仓库架构从层次结构上分为数据采集、数据存、数据分析、数据服务等几个方面的容： 数据采集：负责从各业务自系统中汇集信息数据，系统支撑Kafka、Storm、Flume 及传统的ETL采集工具。 数据存储：本系统提供Hdfs、Hbase及RDBMS相结合的存储模式，支持海量数据的分布式存储。 数据分析：数据仓库体系支持传统的OLAP分析及基于Spark常规机器学习算法。 数据服务总线：数据系统提供数据服务总线服务，实现对数据资源的统一管理和调度，并对外提供数据服务。 1.2数据采集 专家系统数据仓库数据采集包括两个部分容：外部数据汇集、部各层数据的提取与加载。外部数据汇集是指从TCMS、车载子系统等外部信息系统汇集数据到专家数据仓库的操作型存储层（ODS）；部各层数据的提取与加载是指数据仓库各存储层间的数据提取、转换与加载。 1.2.1外部数据汇集 专家数据仓库数据源包括列车监控与检测系统（TCMS）、车载子系统等相关子系统，数据采集的容分为实时数据采集和定时数据采集两大类，实时数据采集主要对于各项检测指标数据；非实时采集包括日检修数据等。 根据项目信息汇集要求，列车指标信息采集具有采集数据量大，采集频率高的特点，考虑到系统后期的扩展，因此在数据数据采集方面，要求采集体系支持高吞吐量、高频率、海量数据采集，同时系统应该灵活可配置，可根据业务的需要进行灵活配置横向扩展。 本方案在数据采集架构采用Flume+Kafka+Storm的组合架构，采用Flume和ETL 工具作为Kafka的Producer，采用Storm作为Kafka的Consumer，Storm可实现对海量数据的实时处理，及时对问题指标进行预警。具体采集系统技术结构图如下: 自动化立体仓库设计方案 第1章绪论 1.1 引言 当前世界经济发展的两大趋势是全球化和市场化。集扮流、信息流和资金流于一身的物流配送中心，在全球化和市场化的时代里，进一步促进了世界经济与贸易的发展。代表21世纪国林物流先进技术的物流配送中心的特征是自动化、计算机化、信．息化、两络化、智笼化、柔性化、电子商务化、标准化和社会化。自动化立体仓库在现代化的物流配送中心中起到了重大的作用，可以说没有自动化立体仓库就没有现代化的物流系统。在全球化和市场化的国际经济活动中，流通是联系生产和消费的纽带。只有通过商品流通才能体现出商品的价值及其使用价值，流通是国民经济运行的大动脉。自动化立体仓库加速了商品流通，减少了商品损坏，降低了流通成本，节约了土地面积、人力和财力。此外，它还提高了库存周转率、经营灵活性和工作效率。它以最快速度、最低价格和最佳服务来满足用户需求，从而获得最大利益。 我国加入WTO之后，加速了工业化和现代化的建设．物流配送中心和自动化立体仓库的需求量越来越大．它必将为国民经济的腾飞做出巨大的贡献。 基于这一现状提出了本课题。 自动化立体仓库由计算机控制系统、高层货架、堆垛机、输送机一和周边机械等构成，它是现代化物流配送中心的关键设备系统。 1.2 特点及其研发意义 物流系统中的自动化立体仓为又称立库、高层货架仓库、自动仓储要SA/RS，是以高层立体货架（托盘系统）储存物资，用电子计算机控制管理和自动控制堆垛运输车进行存取作业的仓库。仓库的功能从单纯地进行物资的储存保管，发展到担负物资的接受、分类、计量、包装、分拣、配送、存档等多种功能，实现高效率物流和大容量存储，以满足现代化生产和商品流通的需要。 近年来，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建设的主旋律。而交通事业发展的最终目的，就是使物资能够迅速流通，促进经济的发展。在现代社会中， 1.数据仓库概述 经过多年IT的建设，信息对于XXX 的日常管理已经日益重要，并逐渐成为重要的信息资产，信息资产的管理已经成为日常管理中一个非常重要的环节。如何管理和利用好XXX 内部纷繁的数据也越来越成为信息管理的一项重要工作。 在过去相当一段时间内，XXX 业务系统的构建主要围绕着业务的数据展开，应用的构建多是自下而上构建，主要以满足某个部门的业务功能为主，我们称之为业务处理的时代。这样的构建方式造成了一个个分立的应用，分立的应用导致了一个个的静态竖井。由于数据从属于应用，缺乏XXX 全局的单一视图，形成了一个个信息孤岛，分立的系统之间缺乏沟通，同样数据的孤岛导致只能获得片面的信息，而不是全局的单一视图。存储这些信息的载体可能是各种异构或同构的关系型数据库，也有可能是XML 、EXCEL 等文件。因此，构建新一代的一体化平台提上了日程并最终促成全域数据的管理方式，目的是覆盖XXX 各个环节的关键业务数据，完善元数据管理，形成全局的数据字典、业务数据规范和统一的业务指标含义，能够灵活的获取XXX 业务数据的单一视图（需要保证数据的一致性、完整性、准确性和及时性）。数据的交换和共享主要发生在上下级组织机构之间或同级的不同部门之间。最终，这些数据可以为部队分析、决策支持（多维分析、即席查询、数据挖掘）等应用提供更及时、准确、有效的支持。 数据仓库的目标是实现跨系统数据共享，解决信息孤岛，提升数据质量，辅助决策分析，提供统一的数据服务。同时，数据仓库的构建也面临着各种挑战，比如信息整合在技术上的复杂度、信息整合的管理成本、数据资源的获取、信息整合的实施周期以及整合项目的风险等。 （OA自动化）巷道堆垛类自动化立体车库 第1章绪论 1.1课题的来源、目的及意义 近年来，随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车的数量不断增加。截至2003年底，我国个人汽车保有量为12427672辆。其中，个人轿车4890387辆，比2002年增加1462441辆，增长率为42.7%。但与此同时，汽车停车场地的增长却不能与之同步，汽车泊位与汽车数量严重比例失调，由此带来停车难，违章停车，停车管理困难等一系列问题。 机械式立体停车设备又名立体车库，它占地空间小，并且可以最大限度的利用空间，安全方便，是解决城市用地紧张，缓解停车难的一个有效手段。国家记委已明确机械立体停车设备及城市立体停车场为国家重点支持的产业。1998年1月1日起执行的《国家记委6号令》把机械式立体车库和立体停车场列入“国家重点鼓励发展的产业，产品和技术”。国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资项目给予免征进口税”。上述措施为我国立体车库产业的成长 提供了良好的条件，也为我国解决城市停车问题提供了机会。可以预见：立体车库具有广阔的市场前景。 研究的目的就是开发一套实用，安全有效的垂直升降式停车设备，并进行相应的扩展研究。 本项目的研究与开发，为21世纪初期的城市交通系统提供实用的，具有自主知识产权，国产化城市停车技术和装备，对缓解城市用地紧张，解决城市停车难的问题具有重要意义。 1.2机械式立体停车库的概述 使用车辆之外其他具有动力的搬运器，完成车辆的停放，存贮的整套设备，称为机械停车库。以立体形式停放，存储车辆的机械设备叫机械式立体停车库。它包含了当前机械，光学，电子，液压，磁控技术领域的成熟先进技术，是一种技术密集型的光机电一体化设备。 在中华人民共和国机械行业标准JB/T8713-1998：机械式停车设备类别、形式、基本参数要目中，对机械式停车设备进行了划分， 自动化立体库规划和设计方案 1、库场的选择，规划与设计 库场的选择和布置对于仓储系统的基建投资，物流费用，劳动条件，生产管理，环境保护等都有重要的意义，因此我们需首要考虑。其次就是确定库场各部分相关位置，并画出平面布置图。 2、确定仓库形式，作业方式和机械设备参数 立体仓库的形式有很多种，一般多用单元货格形式。根据工艺要求确定作业方式，选择或设计合适的物流搬运设备，确定他们的参数。 品种单一或品种较少：单元货格式仓库 特殊要求的货物：冷藏，防潮，恒温仓库 自动化立体仓库使用的机械设备有很多种，一般包括巷道堆垛机，连续输送机，高层货架和自动导向车。设计师需要根据仓库的规模，货物的品种，出入库频率选择最合适的机械设备进行设计。 3、确定货物单元形式及规格 根据调查和统计结果，并综合考虑多种因素，确定合理的单元形式及规格。对于那种形状和尺寸比较特殊或者很重的货物，可以单独处理。 货物单元尽量采用标准推荐的尺寸，以便于与其他物料搬运和运输机具相匹配。 货格尺寸取决于在货物单元四周需留出的净空尺寸和货架构件的尺寸。 4、确定库容量，合理规划库房面积 和其他面积的分配 库容量是指同一时间仓库可容纳的货物单元数，这对自动化立体仓库是一个非常重要的参数。由于在库存周期会受到许多来自外界因素的影响，所以在设计的过程中应合理安排货架区与缓存区之间的容纳面积关系。 由于总面积是一定的，所以在设计立体仓库的时候，应将办公，实验的面积与库房面积相结合，从而减少许多不必要的投入和麻烦。 5、自动化立体仓库的布置 （1）U型布置 特点：物流路线合理，进出口码头资源可以充分利用，便于越库作业，便于扩展。 适用类型：工业制造行业居多，如汽车零部件库和家电企业零部件库。 （2）直径穿越式布置 特点：非常适合纯粹的越库作业，便于解决高峰时同时进出货库作业。 适用类型：产品品种较为单一的成品库，如电子产品，香烟和医药行业的成品库。 （3）模块化干线布置 特点：可满足多种功能，适合多样化的产品存放。 适用类型：综合类的商品分拨中心，如大型商超物流中心。 6、自动化立体仓库的控制方式和管理方式，以及人员与设备的匹配 不管自动化立体仓库的自动化程度有多高，具体操作时仍需要一定的人力劳动，因此在选择员工的时候，既要保证质量，也要确保数量。人员不够会造成仓库的效率降低，太多又会浪费。由于自动化立体仓库采用了大量的先进化设备，因此需要对员工进行培训，以此来将智能仓库的使用效率达到最大效果。 人员和设备投入可以考虑以下因素： 人员投入：仓库管理和操作岗位，系统处理岗位等，高峰低谷时人员该如何配置； 在国家质量监督检验检疫总局颁布的《特种设备目录》中，将立体车库分为九大类，具体是：升降横移类、简易升降类、垂直循环类、水平循环类、多层循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和汽车专用升降机。 升降横移类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类，这4种类型的车库都是最典型的、市场上最多采用的、市场占有率最高的、最适合大型化发展的。 同时，选择库型时也要注意库容量、停放车辆规格、存车时间、车位周转率、管理收费方式、土地价格、土地面积、设备投资及回报等方面。 1.升降横移式 整机特点： 有效利用空间，提高空间利用率达数倍。 存取车快捷便利，独特跨梁设计，车辆出入无障碍。 采用PLC控制，自动化程度高。 环保节能，低噪音。 人机界面好，多种操作方式可选配，操作简便。 2.垂直循环式 整机特点： 省地：在58㎡的地方建起大型垂直循环类机械停车库，可容纳34辆轿车或24辆面包车。 方便：使用PLC自动调车，一次按键即可完成存取车。 迅速：调车时间短，取车快速。 灵活：可设置在地面上或半地上半地下，可独立或附设在建筑物内，还可多台组合。 经济：可省去购置土地的大量费用，有利于合理规划和优化设计。 省电：一般不需要强制通风，无大面积照明，耗电量仅为普通地下车库的35%。 3.简易升降式 整机特点： 一个车位泊两台车。(最适宜多车型家庭用) 构造简单实用，无需特殊地面基础要求。适合装置于工厂、别墅、住宅停车场。 可任意迁移，搬迁安装容易或根据地面情况，独立及多台设备。 备有专用锁匙开关，防止外人开动设备。 车板防下滑保险装置。 4.垂直升降式整机特点：占地少，容车量大，高层设计最高能够达到平均一辆车仅占一平方米的空间。 可同时提供多车位进出口，等待时间短。 智能化程度高，可预约存取车及空车位导向。 绿色环保车库，利用车库外形的空隙空间可以进行绿化，使车库变成一个立体的绿化体，有利于美化城市和环境。智能化控制，操作简单方便。 5.平面移动式 整机特点： 每层的车台和升降机分别动作，提高了车辆的出入库速度，可自由利用地下空间，停车规模可达到数千台。 部分区域发生故障时，不影响其他区域的正常运行，因此使用更加方便；采用以车辆驾驶员为中心的设计方法，提高了舒适性。 采取多重保险措施，安全性能卓越；通过计算机和触屏界面进行综合管理，可全面监视设备的运行状况，并且操作简单 6.巷道堆垛式 整机特点： 可设置于地上或地下，充分利用有效空间。载车板的升降和行走同时运行，存取车方便快捷。全封闭式管理，安全可靠，保障人、车安全。 通过升降机、行走台车及横移装置输送载车板实现存取车操作，整个过程全自动完成。 固定式升降机+各层行走台车的配置形式，可实现多个人同时存取车。 升降横移式立体车库简述 关键词:立体车库控制系统 PLC 人机界面 升降横移式立体车库简述1 第一章绪论2 1.1课题研究背景及意义2 1.2自动化立体车库主要结构组成及类型3 1.2.1 升降横移式3 1.2.2 巷道堆垛式4 1.2.3垂直提升式5 1.2.4垂直循环式5 1.3升降横移式车库简况6 1.4本报告主要完成任务7 第二章智能立体车库总体方案设计8 2.1系统功能要求8 2.2系统重要组成部分9 2.2.1控制部分10 2.2.2 升降和横移传动部分10 2.2.3钢结构框架11 2.2.4载车板11 2.2.5安全防护部分12 第三章升降横移式立体车库存取车原理与操作流程13 3.1存取车原理13 3.2控制系统方案的确定15 3.2.1电气控制方案的确定15 3.2.2电气控制系统的整体框架16 第四章升降横移式立体车库控制系统硬件设计18 4.1控制系统功能概述18 4.2 升降横移装置的驱动方式及电机的选择20 4.2.1驱动方式的选择20 4.2.2 电机的选择21 4.3变频器选择22 第五章控制系统软件设计23 5.1程序设计原则23 5.2 PLC程序编制原则与程序设计流程24 5.3 上位机的监控26 第一章绪论 1.1课题研究背景及意义 随着我国经济的飞速发展、汽车拥有率的迅速上升，城市停车难问题不断恶化，而作为解决城市停车难的有效措施——立体车库，以其占地面积少、停车率高、布置灵活等优点，越来越受到人们的青睐。智能立化体车库以其操作方便、安全可靠、高效低耗等优点，正受到在国内外的关注。 机械式立体停车设备顺应市场经济的发展，在市场需求的迫切影响下应运而生了，这一新生型设备一改传统的停车场单层平面停放方法，向空中或地下发展，这在用地紧张，车多位少的状况下，将车辆多层存放。在日本等国土面积小，汽车数量众多的国家，立体停车设备已经占据了70％的绝对优势地位，但在我国，目前机械式车位所占的比例仅为2％至3％，有关专家预测，立体停车设备将会成为未来中国停车场的主流。专家指出，其实自助式停车场每平方M造价达2000元，一部车位建筑面积约为35平方M－50平方M，因此一个车位的造价约需数万元。但如果把自助停车位的空间充分利用，可以建造2—3层的立体停车位，这样一来，每个停车位的造价将大大缩减，不仅可以减少成本，而车位却可以翻一翻。从长远看，无论是投资还是经营，立体停车场都有着广阔的市场前景。 同时机械式立体停车设备还有更为明显的优势特点：一是占地面积约为平面停车场的1／2－1／25，空间利用率大大提高；二是 清华大学 机械设计综合实践[堆垛式立体车库设计说明书] [搬运小车设计第一部分] 系别：机械系 专业：机械工程及其自动化 班级：机械XX班 姓名： XXX 指导教师：XXX老师 201X年X月XX日 摘要 随着经济的高速发展，人民生活水平的不断提高，城市居民私有车辆的拥有量也在不断增加，然而城市土地资源紧缺，用地紧张，从而由此引发了“停车难”等一系列社会问题，严重影响了城市的建设与发展，并给城市居民生活带来不便，不利于社会的和谐稳定发展。 为解决由于“停车难”引发的一系列社会问题，多种技术集成的机械式立体车库的修建显得越来越重要。本文以堆垛式三维立体车库为研究对象，从车库的升降机构、横移机构、搬运机构等几个方面展开研究。 首先，本文阐述了堆垛式立体车库的总体结构，介绍了主体钢架、升降机构、横移机构等组成部分的结构及运行原理，在分析了车库的关键结构部件行走小车种类，以往行走小车的结构及运行特点后，设计了两种液压式行走小车，重点介绍了其各自的结构特点、运动过程及其运行原理，并通过对比选择了其中一种行走小车进行详细设计。 本文的特点在于，除了传统地介绍车库的基本结构，本文还着重详细地介绍了部分核心机构的具体校核、选材、选型，并用Solidworks软件和AutoCAD软件详细绘制了三维图、装配图和零件图，真正地把立体车库从纸面上搬到了生产实际当中。 关键词：堆垛式立体车库；行走小车；叉梳式；二级同轴式减速箱；三级行星齿轮减速器 目录 1. 设计任务书............................................ 错误!未定义书签。设计背景............................................... 错误!未定义书签。 设计指标.............................................. 错误!未定义书签。 设计任务与要求........................................ 错误!未定义书签。 2. 引言.................................................. 错误!未定义书签。 任务的目的和意义 ...................................... 错误!未定义书签。 相关技术的发展现状 .................................... 错误!未定义书签。 立体车库方案汇总 立体车库设计方案 一、项目背景 随着改革开放的不断深入，中国经济的迅速发展，中国城市居民经济条件的日益改进，私人轿车的数量大大增加，致使在人口集中的城市里，在繁华的街道小车停车位的严重不足，使得停车难问题日趋严重，国内汽车产业的快速发展使城市汽车容量迅速增加，停车位在数量和布局上已不能满足和适应现实的需要，更不适应现代化城市的发展要求。城市住宅区和公共设施建设规模的不断扩大要求建立大量配套停车设施，然而城市用地日趋紧张直接限制了停车设施建设大量占地。已有的住宅区怎样改造补充车位、新开发的项目如何设计并提供车位、公共建筑怎样合理利用现有车位，总之停车已经成为房地产开发项目、政府各部门以及社会各界普遍关注和亟待解决的问题。 中国现有的住宅小区停车的主要方式是场地停车，即在小区道路内或空地上划定车位，大多为见缝插针，将绿地或公共道路改成了车位，影响了小区居民的出行和休息。 当前中国城市停车的主要类型还是大型公共停车库，规模大，占地面积较大，建设资金大，停放车辆多，主要应用于车辆停放的密集区如商业中心区、大型的车站等，这都需要有较大的 建设地面和空间。现在还没有应用于城市住宅小区的立体车库来解决私人汽车的停放问题. 为了解决住宅小区内的停车问题，只能利用小区内较小的面积，建立中小型机械式立体车库，占地面积少，存放的车辆多，而且能使住户存取车辆时，既便捷又安全可靠。垂直循环式机械立体停车库以其土地利用率和空间利用率高，使用操作简单、灵活，安全可靠，适应性强等诸多优点，是解决大城市住宅小区停车问题的主要发展方向。 二、需求分析 1、立体车库分类： 2、（1）升降横移式立体车库（图2-1） 图2-1 升降横移式立体车库 一、巷道堆垛式立体停车场介绍 / 二、排队模型的确定 A/B/N/FCFS A表示顾客到达规律；B表示服务水平分布。N表示服务台数目。FCFS表示先来先到。 A：一般而言,到达时间服从泊松分布，如有具体的到达数据，可根据数据确定到达交通流的各类指标。确定方法，见附录一：入库交通流分布模型确定。 B：注意，B应当为服务时间分布，即，排队的两辆车接受服务的时间间隔分布函数；而不是内部停放时间分布。对于B的分布，论文中主要以定长分布或负指数分布为主。若从简分析，关键要解决的问题就是，B所对应的参数（即服务效率）该如何确定。 如果A、B对应的参数都已经确定，对于M/M/N模型，可参考附录二，得出评价指标值。对于N个M/M/1模型，可参考附录三，应注意，混合排队比独立排队具有显著的优越性。即，能采用M/M/N的，就不要采用N个M/M/1。 三、 服务时间的确定 对于巷道堆垛式立体停车场而言，一辆车从车主停放到相应位置至系统最终停车完毕的整个过程所需时间可分为三部分，即升降机升降、台车存取、堆垛机垂直水平移动。计算公式为： {}2020max ,T t t t i i t j j =++--层列存升降台 其中： ()00,i j ——转换层位置坐标； ()22,i j ——堆垛机即将到达的泊车位坐标； t 层——速度一定，堆垛机从一层移动到相邻一层的时间（s ） ； t 列——速度一定，堆垛机从一列移动到相邻一列的时间（s ） ； （采用MAX 的原因是因为堆垛机可以同时水平和竖直移动。） 可见，对于同一停车系统的每一辆车而言，其服务时间不是相同的，而是与它的起点坐标和终点坐标直接相关。即，上公式中，主要是最后一项是可变的。 因此问题转化为，对于每一辆到达的车，停车场系统如何来确定其的泊车位坐标。这即问题的核心所在，许多论文都有提及与研究，叫做立体停车场的存取策略。 四、 存取策略 巷道堆垛式立体车库的存取策略主要包括：存车优先、分区存取、原地待命、随机存取、交叉存取、取车优先、自调整。 存车优先策略：堆垛机完成存取操作后，回到转换层处待命，下辆车到来后可以直接存入，无需等待。优点：若某时间段内连续存车的顾客数量较多，并且车辆到达的时间间隔大于每次存车的服务时间时，就可以大大减少顾客的等待时间。缺点：每次完成存车操作后，堆垛机要回到转换层，增加了堆垛机的行程，同时也增加了能耗。 取车优先策略：堆垛机完成存车操作后，在原地待命；完成取车操作后，回到原取车位待命。有取车命令时，堆垛机直接从该车位运行至指定的取车位。优点：收到取车命令后，堆垛机可以从原取车位直接运行至指定车位，在一定程度上节约了顾客的等待时间；缺点：当取车完成后，堆垛机还需回到原取车位等待，增加了堆垛机的运行行程，能耗增加。 随机存取策略：指堆垛机按照存取指令，随机的对车辆进行存放，系统按照一般路径搜索的方法，分配车位。 分区存取策略：根据车辆存放时间的长短，分别存放在不同的泊车位区域，一般情况下，存放时间长的放置在离转换层较远的区域，存放时间短的放置在离转换层较近的区域，VIP 客户单独存放。这样可以根据车辆存放时间有效的利用转换层附近的最佳停车位，减少顾客等待时间，这也是分区存取和随机存取的最 XX银行 EDW/数据仓库项目方案 目录 第一章系统总体架构................................................................. ５1.1总体架构设计概述............................................................... ５ 1.1.1总体架构的设计框架 ..................................................... ５ 1.1.2总体架构的设计原则 ..................................................... ６ 1.1.3总体架构的设计特点 ..................................................... ７1.2EDW执行架构.................................................................... ７ 1.2.1执行架构概述............................................................... ８ 1.2.2执行架构设计原则 ........................................................ ８ 1.2.3执行架构框架............................................................... ９1.3EDW逻辑架构................................................................. １８ 1.3.1逻辑架构框架............................................................ １８ 1.3.2数据处理流程............................................................ ２７1.4EDW运维架构................................................................. ２８ 1.4.1运维架构概述............................................................ ２８ 1.4.2运维架构的逻辑框架 .................................................. ３０1.5EDW数据架构................................................................. ３６ 1.5.1数据架构设计原则 ..................................................... ３６ 巷道堆垛类自动化立体车库 第 1 章绪论 1.1课题的来源、目的及意义 近年来，随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车的数量不断增加。截至2003年底，我国个人汽车保有量为12427672辆。其中，个人轿车4890387辆，比2002年增加1462441辆，增长率为42.7%。但与此同时，汽车停车场地的增长却不能与之同步，汽车泊位与汽车数量严重比例失调，由此带来停车难，违章停车，停车管理困难等一系列问题。 机械式立体停车设备又名立体车库，它占地空间小，并且可以最大限度的利用空间，安全方便，是解决城市用地紧张，缓解停车难的一个有效手段。国家记委已明确机械立体停车设备及城市立体停车场为国家重点支持的产业。1998年1月1日起执行的《国家记委6号令》把机械式立体车库和立体停车场列入“国家重点鼓励发展的产业，产品和技术”。国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资项目给予免征进口税”。上述措施为我国立体车库产业的成长提供了良好的条件，也为我国解决城市停车问题提供了机会。可以预见：立体车库具有广阔的市场前景。 研究的目的就是开发一套实用，安全有效的垂直升降式停车设备，并进行相应的扩展研究。 本项目的研究与开发，为21世纪初期的城市交通系统提供实用的，具有自主知识产权，国产化城市停车技术和装备，对缓解城市用地紧张，解决城市停车难的问题具有重要意义。 1.2机械式立体停车库的概述 使用车辆之外其他具有动力的搬运器，完成车辆的停放，存贮的整套设备，称为机械停车库。以立体形式停放，存储车辆的机械设备叫机械式立体停车库。它包含了当前机械，光学，电子，液压，磁控技术领域的成熟先进技术，是一种技术密集型的光机电一体化设备。 在中华人民共和国机械行业标准JB/T 8713-1998 ：机械式停车设备类别、形式、基本参数要目中，对机械式停车设备进行了划分，其类别代号如下： 升降横移类，代号为SH，是指通过设备的垂直升降和水平横移进行移动，实现车辆存取功能的停车设备。 垂直循环类，代号为CX，是指通过搬运器在垂直平面内做连续的循环移动，来实现车辆存取功能的停车设备。 水平循环类，代号为SX，是指搬运器在水平平面内排列成2列或2列以上连续循环列尖转换移动，实现车辆存取功能的停车设备。 多层循环类，代号为DX，是指车辆搬运器在垂直平面内排成2层或2层以上做连续移动，两端有升降机构进行循环层间转换移动，实现车辆存取的停车设备。 平面移动类，代号为PY，是指存车位与搬运器在同一水平面内，通过搬运器在水平面内做往复移动，实现车辆存取功能的停车设备。 巷道堆垛类，代号为XD，是指存车位在巷道一边或两边多层布置，通过搬运器在巷道内做水平，垂直或水平垂直复合运动，实现车辆的存取功能的停车设备。 垂直升降类，代号为CS，是指停车位分布在井道周围，通过升 设计-巷道式自动化立体车库升降部分—毕业设计(论文) 88 第1章绪论 1.1课题的来源，目的及意义 近年来，随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车的数量不断增加。截至2003年底，我国个人汽车保有量为12427672辆。其中，个人轿车4890387辆，比2002年增加1462441辆，增长率为42.7%。但与此同时，汽车停车场地的增长却不能与之同步，汽车泊位与汽车数量严重比例失调，由此带来停车难，违章停车，停车管理困难等一系列问题。 机械式立体停车设备又名立体车库，它占地空间小，并且可以最大限度的利用空间，安全方便，是解决城市用地紧张，缓解停车难的一个有效手段。国家记委已明确机械立体停车设备及城市立体停车场为国家重点支持的产业。1998年1月1日起执行的《国家记委6号令》把机械式立体车库和立体停车场列入“国家重点鼓励发展的产业，产品和技术”。国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资项目给予免征进口税”。上述措施为我国立体车库产业的成长提供了良好的条件，也为我国解决城市停车问题提供了机会。可以预见：立体车库具有广阔的市场前景。 研究的目的就是开发一套实用，安全有效的垂直升降式停车设备，并进行相应的扩展研究。 本项目的研究与开发，为21世纪初期的城市交通系统提供实用的，具有自主知识产权，国产化城市停车技术和装备，对缓解城市用地紧张，解决城市停车难的问题具有重要意义。 1.2 巷道堆垛式自动化立体车库概述 车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30~40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。 机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％-90％， 河北省工商银行 数据仓库系统建设方案 建 议 书 北京世纪明日网络科技有限公司 二零零零年三月 河北省工商银行数据仓库系统建设方案 目录 第一章前言 1.1数据仓库发展史 1.2竞争日趋激烈的金融市场 1.3中国专业银行面临的挑战 1.4中国专业银行实施数据仓库的意义 1.5中国专业银行实施数据仓库已具备的条件 第二章数据仓库总体概述 2.1 数据仓库基础 2.2 数据仓库技术概述 2.3 一个可扩展数据仓库的基本框架 2.4 一个数据仓库实施流程 第三章系统体系结构设计 3.1系统设计指导思想 3.2 方案总体框架图 3.3 系统体系结构设计 3.4 系统方案的组成 第四章银行数据仓库的建设 4.1 面向应用的OLTP系统和面向主题的OLAP系统 4.2 个性化服务的定义 4.3 业务探索/业务发掘 4.4 建立市场客户信息基础 4.5 利用数据仓库实现的基本模块 4.6 更高层次的开发应用 4.7 综合信息发布 第五章方案实施建议 5.1 开发模式 5.2 组织机构 5.3 项目实施进程 5.4 项目进度计划 第六章产品报价 6.1 软件产品报价 6.2 硬件产品报价 6.3 项目开发实施费用 第一章前言 1.1 数据仓库发展史 相对于许多行业而言，信息处理技术还是一门新兴的技术，但是其发展速度却几乎是最快的。随着计算机硬件技术的飞速发展，软件技术也是日新月异。 许多企业和机构已经建立了相对完善的OLTP（联机事物处理）系统。随着时间的推移，这些系统中积累了大量的历史数据，其中蕴含了许多重要的信息。通过对这些历史数据的分析和综合处理，可以找到那些对企业发展至关重要的业务信息，从而帮助有关主管和业务部门作出更加合理的决策。70年代中期出现的MIS（管理信息系统）实际上就是在这种背景下产生的。 但MIS具有极大的局限性。首先，它是按预先定义好的流程对数 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 毕业设计说明书题目：巷道堆垛类自动化立体车库设计 二级学院（直属学部）： 专业：班级： 学生姓名：学号： 指导教师姓名：职称： 评阅教师姓名：职称： 2014 年05月 常州工学院毕业设计 摘要 近年来，随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车的数量不断增加。但与此同时，汽车停车场地的增长却不能与之同步，汽车泊位与汽车数量严重比例失调，由此带来停车难，违章停车，停车管理困难等一系列问题。由此，自动化立体车库便应运而生了。 本篇论文论述了我在做大学本科工学学士毕业设计期间所从事的设计课题——自动化立体停车设备的设计过程。 目前社会上有很多成熟技术的停车设备比如：升降横移类；垂直循环类；水平循环类；平面移动类；巷道堆垛类；垂直升降类；简易升降类。通过对这些车库类型特点的比较与分析，我最终选择了巷道堆垛类作为设计的车库类型。 论文以研究工作的进展顺序为序，分章、节逐一论述了课题的来源，目的及意义，设计过程，在设计中遇到的问题与难点及其解决方法与措施。在设计过程部分，详细论述了设备总体结构设计、横移传动系统设计、运输传动系统设计、存取车结构设计、控制系统设计和安全防护设计。 关键词：立体停车设备结构设计控制系统 PLC 安全性 巷道堆垛类自动化立体车库设计 目录 第1章绪论 (1) 1.1课题的来源、目的及意义 (1) 1.2机械式立体停车库的概述 (1) 1.2.1机械式停车设备的分类 (1) 1.2.2几种机械停车设备的特点及比较 (2) 1.3自动化立体车库的控制系统 (3) 1.3.1自动收费管理系统 (3) 1.3.2自动存取车系统 (3) 1.3.3远程诊断系统 (3) 1.3.4自动道闸 (3) 1.3.5监控安保系统 (3) 1.4国内外研究现状 (3) 1.5研究的主要内容 (4) 1.6课题的主要技术指标 (5) 第2章立体车库总体结构的研究及设计 (6) 2.1机械立体车库的总体方案确定 (6) 2.2传动机构的主要参数 (7) 2.3升降驱动系统 (7) 2.4车辆存取方式 (8) 2.5巷道堆垛式立体停车系统的控制系统 (10) 第3章机械系统传动设计 (11) 3.1传动链和链轮的选择 (11) 3.2链的设计计算 (11) 3.3链轮的设计计算 (13) 3.3.1设计链论尺寸 (13) 3.3.2确定链论结构 (17) 3.4滚子链的静强度计算 (18) 3.5链条的使用寿命计算 (19) 3.6链条的耐磨工作能力计算 (20) 3.7存取机构电机与减速机 (21) 3.7.1横移机构电机 (21) 3.7.2微横移机构电机 (22) 3.7.3选用减速机 (22) 3.7.4存取机构中联轴器的选择 (22) 3.8轴承的选择 (22) 自动化立体仓库设计方案 1 物流中心总体规划 国际物流中心的业务对象涉及纺织、家电、通讯、机械等行业,要求仓储系统具有较大的柔性。为提高土地的利用率,国际物流中心仓储系统以自动化立体库为主体,同时考虑货柜式货架、立式旋转货架、平库结合的规划设计方案,以适应不同货物存储的需求。 国际物流中心基地根据发展需要建设自动化立体仓库。自动化立体仓库设计规模为占地面积１２０0０平方米,20个巷道，层数18，共计64800个标准货位。 表1 库区规划一览表 104 国 道 ２基础数据 根据物流中心业务的特点,提供每天2４小时服务,但考虑到出入库的频率，设计中按每天20小时计算。 物流中心年工作日为35０天。 货物存放周期按6天计算。 货品规格见下列各表。 方案一:入库及出库在同一平面，巷道方向及仓库长度方向平行。入出库方式采用电平叉车和辊道工艺，入库时采用叉车――积放输送机方式，叉车将货物单元运到输送机,再由输送机将货物送至立体库端部入库台,然后由堆垛机将货物单元从输送机上取走送入货位，出库时反方向运行。 方案二:货物单元作业采取在巷道一端入库，另一端出库的方式。 入库时采用――积放输送机方式，自动导引小车将货物单元运到输送机,再由输送机将货物送至立体库端部入库台,然后由堆垛机将货物单元从输送机上取走送入货位。出库时由堆垛机将货物从货位取出,送至出库端,由穿梭小车将货物送至出库作业出口。 3自动化立体库设计计算 3.１托盘设计 根据主要货品的规格并考虑托盘统一,设计托盘尺寸为(长x宽x 高):１2０0x10０0x150． 考虑存放货品的柔性,货物托盘的最大高度设计为１２80、113０和98０． 货物托盘的最大重量为:36０.实际设计设备(堆垛机及输送机等）的能力为4００。 3．2库存能力及设备配置 1)设计库存能力计算如下: 货架采用双货位方式，货架宽度为1100，每个货格长度为260０，货格高度分别为1200、13５0和1500。 货架排数：10（巷道数为５个,巷道方向及仓库长度平行） 货架列数:34列(*2) 货架层数:16层(1200货架5层、1３50货架５层和1500货架5层,及17００货架1层) 总货位数：１６*68*１０＝１088０个货位。 数据仓库建设步骤 1.系统分析，确定主题 确定一下几个因素： 操作出现的频率，即业务部门每隔多长时间做一次查询分析。 在系统中需要保存多久的数据，是一年、两年还是五年、十年 用户查询数据的主要方式，如在时间维度上是按照自然年，还是财政年。 用户所能接受的响应时间是多长、是几秒钟，还是几小时。 2.选择满足数据仓库系统要求的软件平台 选择合适的软件平台，包括数据库、建模工具、分析工具等。有许多因素要考虑，如系统对数据量、响应时间、分析功能的要求等，以下是一些公认的选择标准： 厂商的背景和支持能力，能否提供全方位的技术支持和咨询服务。 数据库对大数据量（TB级）的支持能力。 数据库是否支持并行操作。 能否提供数据仓库的建模工具，是否支持对元数据的管理。 能否提供支持大数据量的数据加载、转换、传输工具（ETT）。 能否提供完整的决策支持工具集，满足数据仓库中各类用户的需要。 3.建立数据仓库的逻辑模型 具体步骤如下： 1)确定建立数据仓库逻辑模型的基本方法。 2)基于主题视图，把主题视图中的数据定义转到逻辑数据模型中。 3)识别主题之间的关系。 4)分解多对多的关系。 5)用范式理论检验逻辑数据模型。 6)由用户审核逻辑数据模型。 4.逻辑数据模型转化为数据仓库数据模型 具体步骤如下： 1)删除非战略性数据：数据仓库模型中不需要包含逻辑数据模型中的全部数据项，某些用于操作 处理的数据项要删除。 2)增加时间主键：数据仓库中的数据一定是时间的快照，因此必须增加时间主键。 3)增加派生数据：对于用户经常需要分析的数据，或者为了提高性能，可以增加派生数据。 4)加入不同级别粒度的汇总数据：数据粒度代表数据细化程度，粒度越大，数据的汇总程度越高。 粒度是数据仓库设计的一个重要因素，它直接影响到驻留在数据仓库中的数据量和可以执行的 查询类型。显然，粒度级别越低，则支持的查询越多；反之，能支持的查询就有限。 5.数据仓库数据模型优化 数据仓库设计时，性能是一项主要考虑因素。在数据仓库建成后，也需要经常对其性能进行监控，并随着需求和数据量的变更进行调整。 优化数据仓库设计的主要方法是： 合并不同的数据表。 通过增加汇总表避免数据的动态汇总。 通过冗余字段减少表连接的数量，不要超过3~5个。 用ID代码而不是描述信息作为键值。 对数据表做分区。 6.数据清洗转换和传输 由于业务系统所使用的软硬件平台不同，编码方法不同，业务系统中的数据在加载到数据仓库之前，必须进行数据的清洗和转换，保证数据仓库中数据的一致性。 在设计数据仓库的数据加载方案时，必须考虑以下几项要求： 加载方案必须能够支持访问不同的数据库和文件系统。 数据的清洗、转换和传输必须满足时间要求，能够在规定的时间范围内完成。 支持各种转换方法，各种转换方法可以构成一个工作流。 支持增量加载，只把自上一次加载以来变化的数据加载到数据仓库。 7.开发数据仓库的分析应用 建立数据仓库的最终目的是为业务部门提供决策支持能力，必须为业务部门选择合适的工具实现其对数据仓库中的数据进行分析的要求。 信息部门所选择的开发工具必须能够： 满足用户的全部分析功能要求。数据仓库中的用户包括了企业中各个业务部门，他们的业务不同，要求的分析功能也不同。如有的用户只是简单的分析报表，有些用户则要求做预 测和趋势分析。 提供灵活的表现方式。分析的结果必须能够以直观、灵活的方式表现，支持复杂的图表。 使用方式上，可以是客户机/服务器方式，也可以是浏览器方式。 事实上，没有一种工具能够满足数据仓库的全部分析功能需求，一个完整的数据仓库系统的功能可能是由多种工具来实现，因此必须考虑多个工具之间的接口和集成性问题，对于用户来说，希望看到的是一致的界面。 8.数据仓库的管理立体仓库设计
数据仓库建设方案详细
自动化立体仓库设计方案
数据仓库建设方案84099
(OA自动化)巷道堆垛类自动化立体车库
自动化立体库规划和设计方案
立体车库类型
升降横移式立体车库评测报告
堆垛式立体车库设计说明书
立体车库方案汇总
巷道堆垛式立体停车场
EDW数据仓库项目方案
巷道堆垛类自动化立体车库
设计-巷道式自动化立体车库升降部分—毕业设计(论文)
数据仓库系统建设方案详细
巷道堆垛类自动化立体车库设计
自动化立体仓库详细设计方案
数据仓库建设步骤