摘要
随着现代物流行业的快速发展，自动化立体仓库（AS/RS）作为高效存储与检索系统的重要组成部分，正逐渐成为物流中心的核心设备。巷道式堆垛起重机（堆垛机）作为自动化立体仓库中的关键搬运设备，其性能直接影响到仓库的整体运行效率和服务质量。然而，相较于国际先进水平，我国堆垛机在运行速度、平稳性、振动和噪声控制等方面仍存在显著差距，难以满足日益增长的物流需求。因此，提升堆垛机的机械结构性能，开发高效、稳定的物料传送装置，成为当前物流装备领域的重要研究方向。
本文旨在设计并实现一种适用于立体仓库的高效物料传送装置，重点围绕堆垛机的机械结构设计、驱动电机选型、力学分析及控制系统设计展开。首先，通过对比分析国内外堆垛机技术现状，明确了设计目标和技术参数。随后，详细阐述了堆垛机的总体方案设计，包括底架、立柱、升降载货台、行走机构、升降机构及控制装置等关键部件的结构与功能。在驱动电机选型方面，根据堆垛机运行特点，选用了交流伺服电机以满足高精度定位需求。通过力学分析及计算，验证了设计的合理性和可靠性。最后，基于西门子S7-200 SMART PLC设计了控制系统，实现了堆垛机的自动化、智能化控制，提高了立体仓库的物料搬运效率和管理水平。
关键词：立体仓库；物料传送装置；PLC控制；智慧物流
目录
第1章 引 言 3
1.1 课题研究背景 3
1.2 堆垛机的分类 4
1.3 堆垛机的组成 5
1.4 主要研究内容 6
第2章 总体方案设计 7
2.1 设计参数 7
2.2主要装置 7
2.2.1底架 7
2.2.2立柱 7
2.2.3升降载货台 7
2.2.4 行走机构 8
2.2.5升降机构 8
2.2.6堆垛机的控制装置 8
2.3 本章小结 9
第3章 堆垛机各机构驱动电机的选用 10
3.1 行走机构功率确定及电机选择 10
3.1.1 轨道的确定 10
3.1.2 主动轮直径的确定 10
3.1.3 行走驱动电机功率计算 11
3.2 提升机构功率确定及电机选择 12
3.2.1 提升功率计算 12
3.3 本章小结 13
第4章 堆垛机各部分的力学分析及计算 14
4.1 提升机构钢丝绳的选择计算 14
4.2 堆垛机载荷分析与计算 14
4.2.1 结构模型简化 14
4.2.2 载荷简化 15
4.3 上横梁的强度计算 17
4.4 立柱的强度计算 19
4.5 立柱的静刚度计算 22
4.5.2 扰度f2的计算 23
4.5.3 扰度f3的计算 23
4.5.4 扰度f4的计算 23
4.6 主动轮轴的设计及校核 24
4.6.1 轴的材料选择和结构图 24
4.6.2 计算主动轮轴上的功率、转速、转矩 25
4.6.3 初定轴的最小直径 25
4.6.4 轴的结构尺寸确定 26
4.6.5 轴的强度校核 26
4.7 轴承的选择及校核 28
第5章 控制系统设计 30
5.1 控制器选型 30
5.2 I/O地址分配 30
5.3 梯形图编写 31
第6章 总结与展望 32
6.1 研究内容总结 32
6.2 研究展望 32
参考文献 33
致 谢 34
附录一 PLC程序 35
说明书
三维模型
CAD图纸
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