面向现代仓储物流的新型有轨自动化小车结构优化毕业设计论文

面向现代仓储物流的新型有轨自动化小车结构优化面向现代仓储物流的新型有轨自动化小车结构优化摘要随着经济全球化与工业自动化的发展，仓储物流在现代经济中扮演着越来愈重的角色。仓库的空间利用率、存取货物的快速化成为仓储研究的主要方向。通过高效的仓储活动，可以使企业在物流环节中节约成本，并且提高产值。为了达到这一目的，则需设计出更新型的仓储取货送货小车，研究出更合理的货物排布方式。有轨自动化小车具有智能化、柔性、自动化等特点，它是应用于现代化立体仓库的自动搬运设备。有轨自动化小车可以使货物在不同货位之间的运送更加灵活、高效。因此包括货架在内的整条输送系统的布局也更加紧凑、简捷，从而使得货物的输送效率得到了大大的提升。本课题从实际需求出发，并针对现代新型仓储物流的发展现状，开发具有方便存储货物，运行灵活，维护方便的有轨自动化小车。设计并改进优化小车运动（外车）及存取货（内车）机构，通过方案比较分析，实现设计优化，给出设计模型并进行动力学分析。关键词：存取货机构，结构优化，新型创新，动力学分析 THE STRUCTURE OPTIMIZATION OF AUTOMATIC VEHICLE FOR MODERN WAREHOUSING LOGISTICSABSTRACTWith the development of economic globalization and the development of industrial automation, warehousing logistics plays a more and more important role in modern economy. The space utilization rate of the warehouse and the fast storage of the goods are the main directions of the storage research. Through efficient warehousing activities, can make enterprises in the logistics link to save costs, and improve the output value. In order to achieve this goal, you need to design the update type storage pickup and delivery vehicle, a more reasonable arrangement of goods. The automatic shuttle system is an automatic handling device which is used in the modern three-dimensional warehouse, it has the characteristics of flexibility and automation. In the application of the rail automatic shuttle occasion, delivery of goods in different space between more flexible and agile. Transmission line layout is also more compact and simple, so that the transmission efficiency of the goods has been greatly improved. This topic for the development of modern intensive warehousing logistics status, and according to the actual needs of the development of a convenient storage of goods, flexible operation, convenient maintenance of the track automation car. Design and improve the optimization of the car (outside the car) and access to the goods (internal) mechanism, through the comparative analysis of the program, to achieve the design optimization, design model is given and the dynamic analysis. Key words: access goods， mechanism structure optimization， new innovation， dynamics analysis目 录1 绪论11.1 课题研究背景11.1.1 物流概述11.1.2 有轨自动化小车21.2 国内外的研究现状41.3 课题研究内容及意义51.3.1 课题的研究内容51.3.2 课题的研究意义61.4 本章小结62 新型有轨自动化小车结构优化72.1 有轨自动化小车的总体设计72.1.1 小车总体性能要求72.1.2 小车抓取机构设计与方案对比82.2 小车主要执行部件设计152.2.1 货叉结构及功能152.2.2 转台的结构优化182.3 小车功能及性能分析182.3.1 小车功能分析182.3.2 小车性能分析192.4 仓储方案创新思路192.5 本章小结203 有轨自动化小车的ABAQUS运动学仿真213.1 ABAQUS简介213.2 ABAQUS小车仿真模型的建立213.3 ABAQUS仿真主要操作步骤223.4 自动化小车系统仿真及结果253.5 原因分析及设计改进293.6 本章小结294 结论及展望304.1 工作结论304.2 不足与展望31参考文献32致谢34译文及原文35V 面向现代仓储物流的新型有轨自动化小车结构优化1 绪论1.1 课题研究背景1.1.1 物流概述物流是以仓储为中心的一个现代化概念，作为现代化新型服务产业，物流具有无限的发展潜力和空间。随着现代物流业发展水平的提升，物流正日益受到各国的重视。在国际上，物流被认为是国民经济发展的动脉，被视为继原材料、劳动力之外的“第三方利润源泉”。在中国，物流行业的发展起步晚，但发展速度正日益加快，这对于增强企业竞争力、优化资源配置、提高经济运行质量、推动国民经济持续良好发展具有十分重要的意义1。在物流的所有环节中，仓储无疑是最基础的。随着现代化物流的发展，单凭依靠人工手动操作和依靠叉车等设备进行存取货的仓储模式已经过时。为了研究出更高的存储效率和更高的空间利用率，增强仓储能力，实现货物搬运、存取的智能化和自动化，各国纷纷提出新的课题，并进行研究。因此，研究出更高效和密集的仓储模式已变的十分必要。现代化仓储由立体货架、智能搬运设备和计算机管理与控制系统等组成。其中，智能搬运设备作为物流操作的执行部分，其智能化和自动化程度直接影响着现代化仓储物流的效率。传统的搬运设备包括：输送带、升降机、叉车、堆垛机等等。虽然具有一定的自动化能力，但依然不能满足新的仓储模式的需求。图1-1 电动堆垛车（盖式货叉）为了满足这一需求，面向现代化仓储物流的自动化小车的研究得到越来越多的关注。自动化小车不仅具有高度的灵活性，而且能够兼顾智能化和自动化的双重要求，是智能搬运装备发展的新方向，也因此成为物流领域内比较热门的研究课题。本文就以此背景对有轨自动化小车结构进行设计和优化，从而实现存取货安全、平稳、快速。为新型有轨自动化小车的应用做好前期准备。1.1.2 有轨自动化小车有轨自动化小车（RGV-Rail Guided Vehicle，以下简称 RGV）又被称作穿梭车，在现代化物流系统中广泛应用于立体仓库，作为其主要输送设备。随着工业4.0的不断推进，目前柔性制造系统(简称FMS:F1exible Manufacture System)以及工厂自动化(简称FA)计算机集成系统(简称CIMS)技术的发展，被越来越多的人关注。现代化穿梭车集自动化和智能化于一体，可以通过半自动或全自动控制，进行往复运动，不断接收物料，将物料存入立体仓库，并且将所需物料运出仓库等一系列动作。其主要应用于现代自动化物流系统中高速、高效的仓储模式。有轨自动化小车主要由控制系统、运输机构、存取货机构组成。在控制方面，通过编程让其完美穿梭于立体货架，智能化控制其按照最高效的路径运行。在运输方面，运输机构的设计约束了它穿梭于货架的最大效率，并且也是保证安全性的基础。与它们相比，存取货机构作为最直接执行部分，它的设计比较灵活，但优化起来也比较难，不仅要考虑货物的信息，还要满足噪声、安全性、平稳性的需求，而且要考虑成本和效率。有轨自动化小车的优势如下：有轨自动化小车相对于传统的物料输送机有很多优点，可以从以下几个方面体现出来:(1) 有轨自动化小车是集自动化和智能于一体的现代化产品，它可以根据仓储系统的要求，设定高效的调度原则来取送各物料输送带上的货物，并且可以随时更改新的指令。(2) 有轨自动化小车的结构更加灵活，对于现代仓储的存取货需求，可以完美的适应各种货架，实现高效的作业。(3) 有轨自动化小车在性能等方面也比传统物料输送有优势，因为可以通过不同结构来完成作业，相比传统成熟的结构，它的发挥空间更大。有轨自动化小车的基本功能主要有以下几点：(1) 水平、竖直平稳快速的行走。(2) 精确定位，并确定存物料的方位，然后以适当的速度到达目的地。(3) 全方位通讯功能：与上位机以及地面输送系统之间的通讯。(4) 在电气和机械方面的防护功能。(5) 人机界面，通过触摸屏或操作面板输入信号，并反馈运动状态。有轨自动化小车的结构主要由车架、运行驱动、升降、存取货等装置组成。车架作为承载其他结构的主体，主要由钣金焊接而成。行走驱动装置主要由传动轴、驱动轮和驱动电机等机构组成。行走驱动装置主要在导轨上依靠摩擦力行走，在运送物料的时候，需要保证一定的承重，需要特殊的材料以延长轮子的使用寿命，并且在转向时也要有一定的灵活度，在做升降运动时保持稳定性。升降装置主要由传动轴、升降轮、升降带及升降电机组成。考虑到升降的速度与平稳，升降带不可以用普通的钢丝绳。对于存取货装置，一般存在于内车，其材料不可以过重，但是要有一定的硬度。并且，对于不同的场合有不同的形式。主要认址装置是RGV小车出入库以及存取货时的定位信号装置，为了让RGV小车达到一定的定位精度、安全性以及运行平稳性，这里首选激光认址装置。RGV小车的电气控制系统主要有：主控器PLC一套，这里采用西门子S7-313C型PLC，用来对RGV小车的全部动作和通讯进行控制；可充电电池一个，为了给无线RGV小车的电气控制系统提供电源；行走直流电机一台，用来驱动RGV小车在轨道上水平行走；无线通讯控制器一个，用来操作RGV小车的具体动作，在此