機電工程學院 畢業(yè)論文開題報告 論文題目: 半自動橋式碼垛機旋轉(zhuǎn)升降機構(gòu)設(shè)計 學生姓名： 學 號： 專業(yè)班級： 指導教師： 2 目 錄 1. 選題的背景與意義... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3 2. 碼垛機簡介... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3 3. 國內(nèi)外碼垛機研究現(xiàn)狀... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5 4. 橋式碼垛機的性能及特點 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8 5. 課題研究的目的和意義... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8 6. 參考文獻... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10 1. 選題背景與意義 隨著生產(chǎn)力大量的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模進一步擴大和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，客觀上要求作為工業(yè)企業(yè)物資供應(yīng)基地的物資倉庫進行改建或擴建。但是由于現(xiàn)有的工業(yè)企業(yè)的用地受到一定的限制，用來存放物資的倉庫用地已經(jīng)很難擴展了，因此只能充分挖掘倉庫的潛力，有效的利用現(xiàn)有的庫區(qū)面積，同時向空間擴展，以達到充分利用空間的目的。其主要的途徑是變單層庫房為多層庫房或立體庫房。我國自從80年代以來多層庫有了快速的發(fā)展，立體庫也有了一定的發(fā)展。根據(jù)我國現(xiàn)有的實際情況，從以后的發(fā)展趨勢來看，多層庫房和立體庫房都會繼續(xù)得到發(fā)展。同時隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高與進步，越來越多的企業(yè)意識到了物流系統(tǒng)的提高與合理性對企業(yè)提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本非常的重要。 自動化立體倉庫是實現(xiàn)物流系統(tǒng)合理化的重要一步。它充分的、合理的利用了空間，有利于實現(xiàn)自動化管理，能夠?qū)崟r的自動結(jié)算庫存貨物的種類及數(shù)量，也發(fā)揮了立體倉庫信息庫可以和中央計算機系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運行的優(yōu)點。對加快物流的速度、提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本都有著非常重要的意義，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車、機械、建材、電器等諸多領(lǐng)域。而橋式碼垛機對立體倉庫的效率有著非常重要的影響，是立體倉庫能否達到設(shè)計要求和體現(xiàn)其優(yōu)點的關(guān)鍵設(shè)備之一。 2. 碼垛機簡介 自動化立體倉庫是現(xiàn)代物流中的重要組成部分，它是在不直接進行人工處理的情況下自動存取物料的系統(tǒng)，是現(xiàn)代工業(yè)社會發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。在20世紀70年代初期，我國開始研究采用碼垛機的立體倉庫。1980年我國第一座自動化立體倉庫在北京汽車制造廠投產(chǎn)，從此自動化立體倉庫在我國得到了迅速發(fā)展。 碼垛機是自動化立體倉庫中的核心物流設(shè)備，是隨著自動化立體倉庫的出現(xiàn)而發(fā)展起來的專用起重機，它是倉庫中使用最廣泛的物料搬運設(shè)備，也是物流倉儲系統(tǒng)的最重要設(shè)備，其用途是在自動化立體倉庫的貨架巷道間來回穿梭運行，將位于巷道口的貨物存入貨格，或者相反取出貨格內(nèi)的貨物運送到巷道口 早期的碼垛機是在橋式起重機的起重小車上懸掛一個門架，利用貨叉在立柱上的上下運動及立柱的旋轉(zhuǎn)運動來搬運貨物，通常稱之為橋式碼垛機。1960年左右在美國出現(xiàn)了巷道碼垛機，這種碼垛機是在地面的導軌上行走，利用貨架上部的導軌防止傾倒，或者相反，在上部導軌上行走，利用地面導軌防止傾倒，隨著立體倉庫的發(fā)展，巷道碼垛機逐漸替代了橋式碼垛機。在口本從1967年開始安裝高度為25米高度的碼垛機。隨著計算機控制技術(shù)和自動化立體倉庫的發(fā)展，碼垛機的應(yīng)用越來越廣泛，技術(shù)性能越來越好，高度也在不斷增加，到1970年實現(xiàn)了由貨架支承的高度為40米的碼垛機。碼垛機的運行速度也不斷提高，目前碼垛機水平運行速度最高達200m/min(小載重量的碼垛機己達300m/min)，起升速度高達120m/min，貨叉伸縮速度達50m/min 。 橋式碼垛機具有起重機和叉車的雙重結(jié)構(gòu)特點，像起重機一樣，具有橋架和回轉(zhuǎn)小車。橋架在倉庫上方運行，回轉(zhuǎn)小車在橋架上運行。同時，橋式碼垛機具有叉車的結(jié)構(gòu)特點，即具有固定式或可伸縮式的立柱，立柱上裝有貨叉或者其他取物裝置。貨架和倉庫頂棚之間需要有一定的空間，保證橋架的正常運行。立柱可以回轉(zhuǎn)，保證工作的靈活性?；剞D(zhuǎn)小車根據(jù)需要可以來回運行，因此橋式堆可以服務(wù)與多條巷道。 3.國內(nèi)外碼垛機研究現(xiàn)狀 我國的運輸機械發(fā)展起步與20世紀40年代末，從改革開放前少數(shù)幾種水平落后的單機起，到70年代，在借鑒進口設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上，運輸機械的生產(chǎn)發(fā)生了一個巨大的變化，大量填補國內(nèi)空白的運輸機械問世，品種規(guī)格不斷增加，出現(xiàn)了大量專業(yè)的運輸機械生產(chǎn)企業(yè)，形成了一批專業(yè)化生產(chǎn)的骨干企業(yè)。許多研究機構(gòu)著手研究運輸機械，大專院校也紛紛設(shè)立運輸專業(yè)，先后成立了全國性的協(xié)會，學會，標準化機構(gòu)，出版了各種專業(yè)期刊，形成了一個獨立的運輸行業(yè)部門，也是原機械工業(yè)部管理的14個大行業(yè)之一。進入20世紀80年代，除繼續(xù)增加新品種外。在產(chǎn)品的技術(shù)水平和內(nèi)在質(zhì)量、性能等方面有了很大進步，從注重數(shù)量向注重質(zhì)量和性能方面發(fā)展，產(chǎn)品的技術(shù)水平與國外先進水平的差距在縮小。 目前，我國經(jīng)過建國50多年來的不斷發(fā)展，新產(chǎn)品、新材料、新工藝不斷的出現(xiàn)，輸送機械的研制也取得了很大的進步。由于計算機技術(shù)的推廣應(yīng)用，利用計算機進行輔助設(shè)計（CAD）和輔助制造（CAM），使輸送機的整機布置更趨優(yōu)化，基本零件更加緊湊耐用。由于自控技術(shù)和數(shù)顯技術(shù)的廣泛普及，使運輸機的控制和安全保護裝置大為改善，保證了操作的安全性和可靠性。 其中，碼垛機就是運輸機中重要的一種。碼垛機的形式多種多樣，按軌道所處位置，可分為“天車式”和“地車式”。按自動化和機械水平的差異，可分為“全自動”和“半自動”。全自動碼垛機可以用不同的自動裝置控制，例如：天津某廠研制的全自動式為天車式，采用繼電器程序控制；北京某場研制的全自動式為地車式，采用電腦程序控制。 碼垛機的品種有懸掛式碼垛機、自動化立體倉庫碼垛機、碼垛機器人、橋式碼垛機等。 （1）懸掛式碼垛機是將包裝好的貨物，自動地經(jīng)兩條相互銜接的輸送帶，運送到庫房空間任意預(yù)定位置，最后需用人工碼好。在貨物運送堆碼作業(yè)中，輸送帶和碼垛機只是實現(xiàn)了運送的自動化，堆碼工作仍需由人工操作。但其突破了沿用多年的半自動碼垛機須有3條輸運帶的傳統(tǒng)，取得了良好的效果。該機僅設(shè)有兩條輸運帶，懸掛式碼垛機與傳統(tǒng)的碼垛機比較，最大的差異是取消了橋式天車和一條輸運帶，所以具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、節(jié)省電耗和維修簡便等優(yōu)點，特別使用于跨度小的倉庫。 （2）自動化立體倉庫碼垛機是自動化立體倉庫中最重要的碼垛設(shè)備。自動化立體倉庫是物流中的重要組成部分，它是在不直接進行人工干預(yù)的情況下自動地存儲和取出物流的系統(tǒng)。它是現(xiàn)代工業(yè)社會發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認識到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)的發(fā)展非常重要。自動化立體倉庫碼垛機是重要的碼垛設(shè)備，它能夠在自動化立體的巷道中來回穿梭運行，將位于巷道口的貨物存入貨格；或者相反取出貨格內(nèi)的貨物運送到巷道口。實現(xiàn)了搬運、存儲、取貨的全自動化,降低了工人的工作強度 ，提高了生產(chǎn)效率。 （3）碼垛機器人是為擺脫重體力勞動的碼垛作業(yè)而研制的，專用的“碼垛機器人”和碼垛機配套作業(yè)，實現(xiàn)貨物的堆碼的自動化。初步構(gòu)想的碼垛機器人實際上是“碼垛機械受臂”，因為它不設(shè)傳感器和自動行走機構(gòu)，只具有抓放、回轉(zhuǎn)、平移和升降貨物的功能，是一臺非常簡單的固定式機器人。該機的主要結(jié)構(gòu)除機架外，主要部件僅有專用夾持器，3-4個自由度的操作機構(gòu)和電子程序控制裝置。目前國際上搬運機器人的發(fā)展已趨于成熟，有許多成熟的經(jīng)驗可供借鑒。 機器人碼垛機是全自動化搬運碼垛設(shè)備，替代人工搬運碼垛，設(shè)備采用先進的電腦一體化控制。機器人碼垛機只需定位抓起點和擺放點，兩點之間的軌道全由電腦控制，兩點直線運動，定位十分準確。 機器人碼垛機在生產(chǎn)上能迅速提高公司的生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，同時能減少人工搬運造成的出錯；機器人碼垛機可24小時作業(yè)，效率高，減少工人的勞動強度同時節(jié)省人力資源成本，達到減員增效。機器人碼垛機適應(yīng)于化工、飲料、食品、啤酒、塑料、空調(diào)行業(yè)等生產(chǎn)企業(yè)；對各種紙箱、袋裝、罐裝、啤酒箱、瓶裝等各種形狀的包裝成品都適應(yīng)。 （4）橋式碼垛機是一種應(yīng)用于固定跨距的場所作成件物堆垛的機械設(shè)備。橋式半自動碼垛機是現(xiàn)代化企業(yè)成品倉庫的主要作業(yè)機械，廣泛應(yīng)用于糧食、面粉、飼料、食鹽以及化肥、水泥等行業(yè)成品庫堆包碼垛之用，具有操作方便、運行可靠、生產(chǎn)效率高、降低工人勞動強度等優(yōu)點，橋式碼垛機又可分為天軌式橋式碼垛機和地軌式橋式碼垛機。 天軌式橋式碼垛機依靠大車及主皮帶機上的攔包機縱向移動(即沿廠房軌道方向的移動) 、橫輸送橋及固定攔包機的隨行走小車橫向移動,斜輸送橋的角度變化使物件運送到指定的地點。該機由以下幾個部分組成:橫架、橫輸送橋、斜輸送橋、攔包機及相配的溜槽、電器開關(guān)操作系統(tǒng)等部組成。橫架是由兩根箱形主梁、兩根箱形端梁以及兩端的大車行走機構(gòu)所組成。每根主梁之端部與端糧剛性的連接在一起，橫輸送橋設(shè)置在其中一箱形主梁上部，行走小車在兩主梁間的軌道上行走，形成包件運動流程:主皮帶機上運行的包件通過攔包機及溜槽導向至橫輸送橋上，同樣繼續(xù)運行的包件再通過固定攔包機將包件轉(zhuǎn)彎至斜輸送上，最后由人工進行堆放，大車的縱向行走、小車橫向移動及斜橋的角度變化使包件運送至三維空間的每一點。該碼垛機是將處于高處的成件貨物堆碼成垛。 地軌式橋式碼垛機是由撿拾小車、上下斜輸送橋、斜橋支架、行走體、立柱、橫輸送橋、攔包機轉(zhuǎn)彎機、橫輸送橋提升動力總成、操作平臺及電器系統(tǒng)等組成。其工作原理是貨物由撿拾小車，經(jīng)上下斜輸送橋，再由攔包機轉(zhuǎn)彎機輸送到橫輸送橋上，最后由攔包小車使其到達預(yù)定位置。半自動地軌式碼垛機需由人工最后將貨物碼好。該垛機適應(yīng)10－30m跨度碼垛25－50kg的袋裝物品。 縱觀世界各國碼垛機的發(fā)展的現(xiàn)狀，對今后的動向，可歸納如下： （1）重視“三化”，逐步采用國際標準。所謂“三化”，是指碼垛機的標準化、系列化和通用化。貫徹“三化”可以縮短設(shè)計周期，保證產(chǎn)品制造質(zhì)量，便于管理和提高經(jīng)濟效益。世界上許多國家，不僅重視產(chǎn)品的“三化”工作，而且非常注意采用國際標準（ISO）。有的國家甚至廢除本國標準而直接采用國際標準，其目的是為了促進商品的國際交流。 （2）實現(xiàn)產(chǎn)品的機電一體化。機械產(chǎn)品需要更新?lián)Q代。在當今計算機技術(shù)、自控技術(shù)和數(shù)顯技術(shù)大發(fā)展的年代里，更新?lián)Q代的重要標志是實現(xiàn)產(chǎn)品的機電一體化。在碼垛機上應(yīng)用計算機技術(shù)，可以提高作業(yè)性能，增加安全性，以至實現(xiàn)無人自動操作。 （3）人機工程學的應(yīng)用。碼垛機一般應(yīng)用在沉重、忙碌、環(huán)境比較差的場合。為了減少人員的作業(yè)強度，保證持久旺盛的體力和注意力，應(yīng)該根據(jù)人機工程學的理論，設(shè)計導動裝置和人員輔助裝置，改善振動與噪聲的影響，以使最少、最合理的投資，獲得最佳的使用效果，使設(shè)備發(fā)揮最大的效率。 4. 橋式碼垛機的性能及特點 橋式碼垛機適用范圍：用于淀粉、面粉、大米、食鹽、飼料、水泥、化肥、化工原料等產(chǎn)品的成品庫堆包碼垛，可用于袋裝物件的一次搬運、二次搬運，可有效提高企業(yè)整體競爭實力，是現(xiàn)代化企業(yè)成品倉庫的必備作業(yè)機械。 橋式碼垛機功能特點： 1）、造型美觀、結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定。 2）、操作方便、運行可靠、生產(chǎn)效率高、降低工人勞動強度。 3）、減輕勞動強度，改善生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境，減少人為因素的損失，提高企業(yè)管理水平。 5. 課題研究的目的和意義 隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，市場競爭日趨激烈，在機械制造中，運輸工業(yè)已成為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一，其在國民經(jīng)濟中所占比重和作用越來越重要，世界各國經(jīng)濟發(fā)展歷程證明了這一點。改革開放以來，隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，商品流通的增加，物質(zhì)的不斷豐富，生活水平的提高，人們在追求商品外在質(zhì)量提高的同時，主要還是追求商品內(nèi)在質(zhì)量提高，保證內(nèi)在質(zhì)量就需要快速的運輸來實現(xiàn)。近年來人們的消費需求的擴大，運輸工業(yè)隨之迅速發(fā)展，在我國國民生產(chǎn)總值中已占到10%以上，與經(jīng)濟發(fā)達國家的差距正在逐步縮小。 運輸機械在運輸工業(yè)中的地位十分重要，對運輸工業(yè)現(xiàn)代化具有舉足輕重的作用。它可以提高勞動生產(chǎn)率，改善生產(chǎn)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，增加產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品的檔次，增加附加值從而增加市場競爭力，帶來更大的社會效益和經(jīng)濟效益。 世界主要工業(yè)國家都把著眼點放在開發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用高新技術(shù)上，更加注重實用性和安全性。碼垛機的需求量越來越多,如何降低控制成本,保證質(zhì)量,提高碼垛場地高度,寬度的利用率,提高碼垛機碼垛速度及降低人工勞動強度,研制一種重量輕、功耗小、自動化水平高,碼垛效率高的橋式碼垛機是很有必要的。 在垛機方面，我們應(yīng)當看到和世界發(fā)達國家的差距，總結(jié)經(jīng)驗，找出不足，打破傳統(tǒng)思路，推出新的外形和更高性能的垛機。相信通過我們的不斷努力，必能設(shè)計出高速、安全、可靠性能高的堆垛機，為增強我國綜合國力，為我國填補一分科技空白。 6. 參考文獻 [1] 成大先．機械設(shè)計手冊．北京: 化學工業(yè)出版社，2003 [2] 《運輸機械設(shè)計選用手冊》編輯委員會編．運輸機械設(shè)計選用手冊．北京：化學工業(yè)出版社，1999 [3] 濮良貴，紀名剛．機械設(shè)計．北京: 高等教育出版社，2002 [4] 楊黎明，黃凱，李恩至．機械零件設(shè)計手冊．北京: 國防工業(yè)出版社， 1990 [5] 劉鴻文．材料力學．北京: 高等教育出版社，1992 [6] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院．實用機械設(shè)計手冊．北京: 中國農(nóng)業(yè)機械出版社，1984 [7] Juvinall R.C．Engineering Considerations of Stress, Strain and Strength．New York: McGrawHill，1967 10