双铝合金立柱堆垛机结构的力学性能研究
双立柱巷道堆垛机的设计
目录设计总说明 (I)INTRODUCTION (II)第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 研究内容 (2)1.3 堆垛机各机构的总体方案设计概述 (3)1.3.1 堆垛机的设计要求和技术指标 (3)1.3.2 方案选择 (5)1.3.2.1 门架方案选择 (5)1.3.2.2 伸缩机构方案选择 (5)1.3.2.3 行走机构方案选择 (5)第二章堆垛机门架的结构设计计算 (7)2.1 门架机构特点 (7)2.2 门架的弯矩和扰度 (7)2.2.1 水平载荷产生的弯距 (8)2.2.2 行走走车轮的反力产生的弯距 (10)2.2.3 有叉取作业产生的弯矩 (11)2.3 设计数据计算校核 (11)2.3.1 框架结构的设计数据如下： (12)2.3.2 各部分的弯矩 (12)2.3.3 结构构件的弯曲应力 (14)第三章堆垛机伸缩货叉机构的设计计算 (15)3.1 齿轮齿条直线差动机构工作原理 (15)3.2 货叉的基本结构 (15)3.3 货叉机构的受力分析 (16)3.4 伸缩货叉的扰度的计算 (16)3.4.1 上叉板挠度计算: (17)3.1.2 中叉板挠度计算 (18)3.1.3 下叉板挠度计算 (19)3.5 货叉各参数的选择 (20)3.6 货叉相关零件的选取与校核 (21)3.6.1 伸缩行走轴承的选取校核 (22)3.6.2 齿轮齿条与链轮链条的选取校核 (22)3.6.3 电动机与联轴器的选取校核 (23)3.6.4 齿轮强度校核 (23)第四章堆垛机行走机构的设计计算 (26)4.1 堆垛机行走轮的设计计算 (26)4.2 行走装置的电机与减速器的选取 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)设计总说明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货物的系统。
它是现代工业社会发展的高科技产物，对提高生产率、降低成本有着重要的意义。
双铝合金双立柱堆垛机结构设计
双铝合金双立柱堆垛机结构设计
其次，在双立柱堆垛机的结构设计中，需要考虑到运动系统的设计。
这包括双立柱的运动轨迹、传动系统、导向装置等方面。
双立柱堆垛机通常需要在垂直方向上进行精确的定位和移动，因此运动系统的设计需要具有高精度、低噪音和稳定性。
另外，安全性是双立柱堆垛机结构设计中至关重要的一点。
设计时需要考虑到防护装置、紧急停止装置、限位装置等安全措施，以确保在堆垛机运行过程中能够及时发现并避免意外情况发生，保障操作人员和设备的安全。
此外，双立柱堆垛机的结构设计还需要考虑到维护保养的便利性。
合理的结构设计能够使得设备的维护保养更加方便快捷，降低维护成本，延长设备的使用寿命。
总的来说，双铝合金双立柱堆垛机结构设计需要综合考虑承重能力、运动系统、安全性和维护保养便利性等多个方面，以确保设备的性能稳定、安全可靠，并且具有较长的使用寿命。
有轨巷道式堆垛机机械结构的研究
有轨巷道式堆垛机机械结构的研究有轨巷道式堆垛机机械结构的研究引言：随着物流行业的快速发展，堆垛机在仓储装卸作业中起着关键作用。
有轨巷道式堆垛机（AS/RS）是一种高度自动化的设备，可以实现自动化存储和检索货物。
机械结构是有轨巷道式堆垛机的核心部分，对于其运行稳定性、效率和安全性具有重要影响。
本文将探讨有轨巷道式堆垛机机械结构的研究现状，并对其发展趋势进行展望。
一、有轨巷道式堆垛机机械结构的现状1.1 单立柱型结构单立柱型结构是最常见的有轨巷道式堆垛机结构之一。
其具有结构简单、制造成本低等优点，但存在载荷能力有限、受力不均匀等缺点。
1.2 双立柱型结构双立柱型结构通过增加立柱数量提高了堆垛机的稳定性和工作效率。
其适用于大型堆垛机和高负载情况，但制造和安装难度较大。
1.3 桁架型结构桁架型结构是一种近年来较为流行的有轨巷道式堆垛机机械结构。
其具有结构刚性好、自重轻、稳定性高等优点，适用于高速堆垛机和大跨径情况。
二、有轨巷道式堆垛机机械结构的优化与改进2.1 结构刚性的优化有轨巷道式堆垛机在高速运行时，机械振动和变形会对其运行稳定性产生不利影响。
为了提高结构刚性，可以通过增加支撑点、加强关键节点等方式进行优化。
同时，在结构设计中采用优化算法进行优化，以求得更优的结构刚性。
2.2 堆垛机轨道的设计与改进堆垛机轨道是承载并导向堆垛机运动的重要部分。
为了提高堆垛机的稳定性和运行效率，可以采用闭合型轨道结构，增加辅助导向装置，使得堆垛机在运动过程中更加平稳。
2.3 悬臂结构的优化悬臂结构是堆垛机的重要组成部分，直接影响到其抓取货物的能力和稳定性。
通过对悬臂结构的优化，可以提高其刚性和强度，增加载荷能力和工作效率。
三、有轨巷道式堆垛机机械结构的发展趋势3.1 智能化随着信息技术的不断发展，有轨巷道式堆垛机逐渐向智能化方向发展。
通过引入自动识别、无线通信等技术，提高堆垛机的自动化程度和智能化水平，进一步提升其效率和安全性。
双立柱式堆垛机结构分析
备 。巷道 堆垛 机作 为 自动 化 立 体仓 库 不 可 或 缺 的 搬运 主机 ，其 整 体性 能 的 优 劣直 接 影 响 着 自动 化
立体仓库的运行水平。双立柱堆垛机以其强度好 、
刚度 大以及 适 用 场 合 多 等 优 点越 来 越 多 的应 用 于 工 程 。堆垛机 金属 结 构是 堆 垛 机 的 主要 受 力 部件 。 本 文 以某规 格 的双 立 柱堆 垛 机 金 属 结 构 为 研 究 对 象 ，通 过对 其 金 属 结 构 进 行 力 学 分 析 ，并 与 有 限
关 键 词 ：双 立柱 堆垛 机 ； ． Ｗｏ ｒ 类 号 ：Ｔ Ｈ ２ ４ ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ １— ０ ７ ８ ５（ ２ ０ １ ６ ）１ ２— ０ ０ ６ ７— ０ ４
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ，ｈ ｉ ｇ ｈ — ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ・ ｉ ｒ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｃ ｋ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ ｏ ｆ ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ ｓ ｔ ａ ｃ ｋ ｅ ｒ ｓ ．Ｔ ｏ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｗ ｉ ｔ ｈ ｓ ｕ ｃ ｈ
图 １ 堆垛机三维示意 图
１ ． １ 结构计 算模 型简 化
双 立柱 堆垛 机 金 属 结 构 是 框 架 式 结 构 ，主 要
变 形部 分 为 两 个 立 柱 ，将 两 立 柱 与 上 横 梁 视 为 一 体 。下 横 梁 在 运 行 方 向 的变 形 较 小 ，对 整 体 变 形
影 响较 小 ，为 了便 于 计 算 ，不 考 虑 下 横 梁 。上 横 梁 与 立 柱 均 为 长 度 方 向尺 寸 远 大 于 宽 度 与 厚 度 方
关于堆垛机单双立柱特点的简单介绍
运行机构是堆垛机水平运动的驱动机构。驱动单元采用德国SEW的电机减速机（还有部分采用的是德国DEMAG电机减速机），性能安全可靠。上横梁通过立柱连接于运行机构，并通过导向轮抱紧货架的天轨，从而实现了堆垛机在库内能沿着轨道行进，对货物进行存取和拣选作业。在运行机构上还安装了SICK的激光测距，保证了不同货位的停准精度。
库内的堆垛机具备一套完整的电气控制系统，以控制堆垛机的正常工作。设备电源来源于货架顶端或底端固定的滑触线，三相五线制，交流380V，50Hz。
堆垛机控制系统分三种工作方式，即手动、单机自动、联机自动。
手动方式：工作人员站在电气柜前的踏板上，可以操作堆垛机随意停在巷道内的任意位置。手动控制主要用于堆垛机调试阶段或自动控制出故障时应急使用；
单机自动方式：工作人员在操作面板上设定命令后，即可启动堆垛机，使其自动完成物品的存取工作；
联机自动：堆垛机接收管理机发给的命令，收到命令后，按命令自动进行作业。
有轨巷道堆垛机由金属结构（包括上、下横梁及立柱）、载货台、运行机构、起升机构、货叉机构、限速防坠装置、过载松绳装置、电气控制装置等部件组成。
（见运行机构照片。）
1.7过载及松绳保护装置
过载及松绳保护装置由碟形弹簧、轴、撞尺、开关等元件组成。它的主要作用是：当载货台上的货物重量超过额定起重量的25%时，或载货台上的重量低于空载重量的75%时，撞尺均与开关接触发出信号，通过程序判断即时停止起升电机的运行，保证设备安全。
1.8电气装置
电气装置由电气控制柜、行程开关、滑触线集电器、光电开关、撞尺、激光测距以及红外通信装置等组成。电气控制柜装设在立柱背面下横梁上。在控制柜的正面装有自动操作面板。行程开关分别装在下横梁、立柱等位置，其作用是控制堆垛机起升上下极限位置及强迫换速；运行强迫换速及前后极限位置。光电开关装在载货台上，作用是探测货格内、载货台上、或出入库输送机上有无货物，以免堆垛机误操作或双重入库。载货台上有多个微动开关用来确定叉体伸缩位置。激光测距配合起升和运行电机用于起升和运行定位，红外通信装置作用是接收监控机发出的信号，使堆垛机接受指令并完成自动作业，同时反馈堆垛机的工作状况。
基于ANSYS的堆垛机结构力学分析
基于ANSYS的堆垛机结构力学分析
自动化立体仓库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,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,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、起重的堆垛设备,对立体仓库的出入库效率有重要影响,是立体仓库能否达到设计要求和体现其优点的关键设备之一。
因此研究堆垛机的机械结构,既有非常重要的实际意义。
体现堆垛机性能高低的指标,主要有运行速度、平稳性、振动与噪音、认址精度、起升高度、货叉速度等。
目前,我国堆垛机多数还停留在20世纪70年代的水平,其性能指标较低,运行速度一般为80-160转/分,起升速度、货叉速度保持在6-25米/分,另外,由于整机刚度低,无隔振减振措施,因而运行振动大,平稳性差。
本文通过对双立柱堆垛机结构的设计和力学分析研究,得出了适合堆垛机的特殊结构的优化设计方法。
具体内容包括:1、提出立体仓库的双立柱堆垛机结构的设计方案,并且利用Pro/E软件对双立柱堆垛机系统进行建模。
2、利用Pro-E的建模功能,建立堆垛机的三维几何模型,然后导入有限元分析功能软件ANSYS,建立堆垛机整机的有限元模型,分析堆垛机在受载时的变形
与应力分布,确定合适的边界条件,进行有限元分析,并对分析结果进行后处理。
本文的研究重点在于:把机械静力学和动力学原理应用于堆垛机进行分析研究;
利用ANSYS软件对堆垛机进行了分析,为开发高速堆垛机提供了有利的理论依据。
双立柱巷道物流堆垛起重机设计
摘要随着世界经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，现代物流作为现代经济的重要组成部分和工业化进程中最为经济合理的综合服务模式，正在全球范围内得以迅速发展。
自动化立体仓库作为现代物流系统的重要组成部分，是一种多层存放货物的高架仓库系统，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。
本文以设计了一台能在仓库中运输、堆取货物的机械设备——双立柱式巷道堆垛起重机，并着重分析了其升降机构、伸叉机构、行走机构等机构的工作原理，并对各机构进行分析设计、选取与尺寸计算。
内容包括：总体运动方案设计和结构分析、起升机构的设计、伸叉机构设计、行走机构设计、机体支架设计及其他装置设计等内容。
各机构以电机的选取入手，通过对钢丝绳、卷筒、链轮链条、皮带轮皮带的工作性能的分析设计计算与选取，从而设计合适的双立柱式巷道堆垛机起重机的机架，进而设计一台性能完备的双立柱式巷道堆垛起重机。
关键词：双立柱；自动化仓库；巷道；物流；堆垛起重机；设计ABSTRACTAlong with continuously develop of the science technology and world economy, modern logistics which are an important part in the modern economy and a most economic reasonable comprehensive service mode in the process of industrialization, develops quickly in the global scope. Automated three-dimensional storehouse as an important composition part in logistics, is one kind of multilayered depositing cargo high structure warehouse systems. It dose not directly carries on the manual intervention in the situation automatically to save and to take out the system which the thing flows. It is the high tech product out of the development of modern industry society, which have the vital significance to enhance the productivity and reduce the cost.This paper is taking designing a machine named double pillar alley Stacking Crane of engaging in piling things or transportation in storehouse. It analyses it’s hoisting mechanism, stretch fork mechanism , walk mechanism, working principle, and it’s aimed at each mechanism to design, select , and size’s calculate of double post alley stacking crane. Overall sport scheme’s design and analyze of structure, the design of hoisting mechanism , stretch fork’s mechanism design , walk mechanism’s design, organism frame design and other installation designs. Each mechanism with generator select to start, through calculating and selecting of the character of service of wire rope, reel, sprocket chain and the ship leather belt of leather belt to analyze and design, so to design the suitable frame of double pillar alley stacking crane, and then to design a double pillar alley stacker of complete natural capacityKeyword: Double Pillar; Automated Three-dimensional Storehouse; Alley; Logistics;Stacking Crane; Design第1章绪论随着世界经济的持续发展和科学技术的突飞猛进以及经济全球化的趋势的加强，各国面临着前所未有的机遇和挑战。
双立柱式堆垛机的设计与加工研究
双立柱式堆垛机的设计与加工研究摘要：现代堆垛机正朝着多样化、高速化和高层化的方向发展。
为了适应这种发展趋势，越来越多的企业更倾向于采用双立柱结构的堆垛机。
双立柱结构更适用于大尺寸货物、大砘位、高速运行、高度在15米以上的立体库中。
文中通过对一种双立柱式堆垛机结构进行传统力学计算研究与有限元分析以及对试验数据进行分析对比，探索了一种双立柱式堆垛机的结构分析方法，为双立柱堆垛机的设计提供了参考。
关键词：双立柱堆垛机；水平运行噪音；框架变形量；引言：巷道堆垛机作为自动化立体仓库不可或缺的搬运主机，其整体性能的优劣直接影响着自动化立体仓库的运行性能。
双立柱堆垛机以其强度好、刚度大以及适用场合多等优点越来越多的应用于仓储工程。
堆垛机主体框架结构是堆垛机的主要受力部件，本文以某规格的双立柱堆垛机主体框架结构为研究对象，通过对其结构的力学分析，并结合有限元分析结果及现场试验数据进行分析对比，说明力学分析方法的合理性。
1.设计阶段1.1 堆垛机的构成一台龙门框架式堆垛机主要由以下几大部分组成∶堆垛机主体框架机构、驱动机构、载货台机构、货叉机构、导轨及其它附件等。
其中堆垛机主体框架机构是由左立柱，右立柱（如果高度在12米以上，各立柱还会采用法兰联接方式加长，会分为左上立柱、左下立柱、右上立柱、右下立柱等），下横梁、上横梁组成，各组件之间采用高强度螺栓与法兰方式进行联接，形成一个矩形的堆垛机主体框架结构[1]。
为便于说明如何控制堆垛机的堆垛机主体框架的变形量，先介绍堆垛机的大体结构。
如下图 1所示∶图 1 堆垛机的大体结构下部由两个行走轮在地轨上行走与导向，堆垛机上部则由导轮与安装在货架上的天轨来导向。
堆垛机通过在巷道前后行走（X轴方向）与载货台在堆垛机主体框架间的上下升降（Y轴方向），再加上货叉的伸缩运行（Z轴方向），而实现对两侧货架上的托盘货物取放，并与库端的输送机配合，达到货物出入库的目的。
由上图的结构示意图可知，行走轮在地轨上运行、载货台在框架内升降是否平稳流畅，框架形变是否在控制范围，直接关系到货叉把货物送到货架上时位置是否正确、设备运行的噪音与寿命是否在设计范围等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
D轮 =35cm， K附 =1.5，经计算得 P摩 = 944.6N 。 2.3 铝合金立柱受力分析
堆垛机的载货台结构运行到上极限点，并以一定 的加速度运行时，堆垛机的立柱将会处于强度和变形最 危险的时刻。如果将堆垛机在匀加速时间段划分成无数 连续的小段，则在每一个小段内，堆垛机的立柱和横梁 受到的力是不变的，且在各个时间段之间，载荷没有发 生变化。由于立柱产生的最大变形必然会出现在这些小 的时间段中，且各时间段的边界条件相同，所以只需要 分析整个框架在受到重力和加速度共同作用下的变形即 便可求立柱的各处节点应力和变形。
（1） 当 a = 1m / s2 时， 水 平 驱 动 力 F=ma+P 摩 =6711.6N；载货台冲击力：= F1 m= 1a 500N；上横梁冲击力： F2 = m2 × a = 1061N ；单根立柱冲击力： F3 = m3 × a = 1051N 。
（2） 当 a = 2m / s2 时， 水 平 驱 动 力 F = ma + P摩 = 12478.6N ； 载 货 台 冲 击 力：= F1 m= 1a 1000N ； 上 横 梁 冲 击 力： F2 = m2 × a = 2122N ； 单 根 立 柱 冲 击 力： F3 = m3 × a = 2102N 。
经过前期的设计、选材和建模，获得了堆垛机的 主要结构参数，如表 1 所示。
序号 1 2 3 4 5 6
表 1 堆垛机主要结构参数
项目 上横梁质量 下横梁质量 单根立柱质量 载货台（含货物）质量 堆垛机本体总重质量 本体总高度
规格 1061 2104 1051 500 5767 22600
单位 kg kg kg kg kg mm
式中， P滚 为堆垛机滚动运行阻力，N； P摩 为堆垛 机运行摩擦阻力，N； P坡 为堆垛机在有坡度轨道上运行 时须克服由堆垛机重量分力引起的阻力，N； P风 为室 外堆垛机运行时由风载荷引起的阻力，N。
中国设备工程 2018.01（上）223
Research and Exploration 研究与探索·探讨与创新
关键词：铝合金；立柱 ；堆垛机；结构；力学性能 中图分类号：TH246 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2018）01（上）-0223-03
巷道式堆垛机是自动化立体仓库最主要的取货搬运 设备，是实现物资流动的载体，它在高层货架巷道中往复 穿梭，将货物存入或取出，从而完成仓储与物流的任务。 它具有空间利用率高、便于实现自动化管理、提高劳动生 产率等优点，目前已应用于多个行业。为了实现物流的更 高效率，必须提高堆垛机的出入库频率和存取货速度，然 而堆垛机运行速度的提升对堆垛机的结构设计和综合力学 性能提出了更高要求。为了提高结构稳定性，设计者不得 不加大安全系数，采用冗余的高强度钢结构设计，既浪费 材料，又牺牲了能耗。因此研究堆垛机使用铝合金立柱的 力学性能，解决其节省材料和减重的目的，对于解决物流 节点高效运作的瓶颈问题，具有重要的意义。
由于堆垛机在室内水平行走， P坡 与 P风 可以忽略不 计，即 P滚 = P摩
其中， P摩= G × f0 ； f0 = (2K + ud ) / D轮 × K附 式中，G 为堆垛机自重，kg； f0 为摩擦阻力系数； K 为滚动摩擦系数；µ 为轴承摩擦系数；d 为轴承内径， cm； D轮 为车轮直径，cm； K附 为附加摩擦阻力系数。 其 中，G=5767kg，K=0.06，μ=0.015，d =10cm，
China 中国 Plant 设备
Engineering 工程
双铝合金立柱堆垛机结构的力学性能研究
卢永 1，李继平 2 （1. 沈源自瑞晟智能装备有限公司，辽宁 沈阳 11010； 2. 沈阳建筑大学城市建设学院，辽宁 沈阳 110167）
摘要：基于理论力学和材料力学的相关理论，对采用铝合金立柱的堆垛机本体结构进行受力分析，并进行了强度和刚 度的计算。运用 SolidWorks 与 Workbench 进行协同设计与分析，得到堆垛机在加速或减速的工况下强度和刚度的分析结果。 结果表明双铝合金立柱堆垛机的机架处于安全状态，其强度和刚度满足工程设计要求；双立柱堆垛机的立柱采用铝合金材质， 达到了减重降耗的目的，在堆垛机综合力学性能满足的情况下，运行加速度可以实现较大提升，物流周转效率得到提高。
1 双铝合金立柱巷道式堆垛机设计及主要结构 参数的确定
1.1 双铝合金立柱堆垛机设计 根据总体方案及物流节拍的需求，进行堆垛机的
设计，本体结构主要由金属结构、载货台、水平运行机 构、起升机构、货叉伸缩机构、起升导向轮装置、安全 保护装置和电气装置等部件组成，其中堆垛机的双立柱 采用铝合金材料。堆垛机总体结构组成如图 1 所示。 1.2 双铝合金立柱堆垛机主要结构参数
2.1 载荷分析 堆垛机立柱的变形主要发生在堆垛机运行方向与
垂直方向组成的平面内，引起变形最主要的载荷为各部 件的自重（质量分布）和水平惯性力 Pi ，对这些力在水 平方向和垂直方向进行分解，堆垛机的垂直载荷根据自 重来确定，作用在框架结构上的水平惯性力由正常情况 下产生的最大驱动力来确定。
即 Pi = miamax ， 式中， Pi 为最大水平惯性力； mi 为第 i 个部件的质 量； amax 为堆垛机最大运行加速度。 2.2 堆垛机滚动运行阻力计算
1. 上部导轮装置 2. 上横梁 3. 铝合金立柱 4. 超速保护 装置 5. 起升机构 6. 操作台 7. 电气控制柜 8. 水平运
行机构 9. 下横梁 10. 起升导向轮装置 11. 载货台 12. 伸缩货叉机构 13. 过载松绳保护装置 图 1 有轨巷道堆垛机结构图
2 双铝合金立柱巷道式堆垛机框架结构力学理 论分析