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升降機構設計 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. . . . . . . . . . . . . . . . .32. 碼垛機簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3. 國內外碼垛機研究現狀. . . . . . . . . . . . . . . 5 4. 橋式碼垛機的性能及特點 . . . . . . . . . . . . 85. 課題研究的目的和意義. . . . . . . . . . . . . . 86. 參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1031.選題背景與意義隨著生產力大量的發(fā)展，生產規(guī)模進一步擴大和產品結構的優(yōu)化升級，客觀上要求作為工業(yè)企業(yè)物資供應基地的物資倉庫進行改建或擴建。但是由于現有的工業(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很難擴展了，因此只能充分挖掘倉庫的潛力，有效的利用現有的庫區(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。根據我國現有的實際情況，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)意識到了物流系統的提高與合理性對企業(yè)提高生產率，降低生產成本非常的重要。自動化立體倉庫是實現物流系統合理化的重要一步。它充分的、合理的利用了空間，有利于實現自動化管理，能夠實時的自動結算庫存貨物的種類及數量，也發(fā)揮了立體倉庫信息庫可以和中央計算機系統聯網運行的優(yōu)點。對加快物流的速度、提高生產率、降低生產成本都有著非常重要的意義，現在已經廣泛應用于汽車、機械、建材、電器等諸多領域。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計要求和體現其優(yōu)點的關鍵設備之一。2.碼垛機簡介自動化立體倉庫是現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，是現代工業(yè)社會發(fā)展的高科技產物，對提高生產率、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，從此自動化立體倉庫在我國得到了迅速發(fā)展。4碼垛機是自動化立體倉庫中的核心物流設備，是隨著自動化立體倉庫的出現而發(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備，也是物流倉儲系統的最重要設備，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和自動化立體倉庫的發(fā)展，碼垛機的應用越來越廣泛，技術性能越來越好，高度也在不斷增加，到 1970 年實現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構特點，像起重機一樣，具有橋架和回轉小車。橋架在倉庫上方運行，回轉小車在橋架上運行。同時，橋式碼垛機具有叉車的結構特點，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，保證工作的靈活性?；剞D小車根據需要可以來回運行，因此橋式堆可以服務與多條巷道。53.國內外碼垛機研究現狀 我國的運輸機械發(fā)展起步與 20 世紀 40 年代末，從改革開放前少數幾種水平落后的單機起，到 70 年代，在借鑒進口設備和技術的基礎上，運輸機械的生產發(fā)生了一個巨大的變化，大量填補國內空白的運輸機械問世，品種規(guī)格不斷增加，出現了大量專業(yè)的運輸機械生產企業(yè)，形成了一批專業(yè)化生產的骨干企業(yè)。許多研究機構著手研究運輸機械，大專院校也紛紛設立運輸專業(yè)，先后成立了全國性的協會，學會，標準化機構，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。在產品的技術水平和內在質量、性能等方面有了很大進步，從注重數量向注重質量和性能方面發(fā)展，產品的技術水平與國外先進水平的差距在縮小。目前，我國經過建國 50 多年來的不斷發(fā)展，新產品、新材料、新工藝不斷的出現，輸送機械的研制也取得了很大的進步。由于計算機技術的推廣應用，利用計算機進行輔助設計（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。由于自控技術和數顯技術的廣泛普及，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，自動地經兩條相互銜接的輸送帶，運送到庫房空間任意預定位置，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，取得了良好的效果。該機僅設有兩條輸運帶，懸掛式碼垛機與傳統的碼垛機比較，最大的差異是取消了橋式天車和一條輸6運帶，所以具有結構簡單、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的情況下自動地存儲和取出物流的系統。它是現代工業(yè)社會發(fā)展的高科技產物，對提高生產率、降低成本有著重要意義。近年來，隨著企業(yè)生產與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認識到物流系統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的貨物運送到巷道口。實現了搬運、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)，實現貨物的堆碼的自動化。初步構想的碼垛機器人實際上是“碼垛機械受臂”，因為它不設傳感器和自動行走機構，只具有抓放、回轉、平移和升降貨物的功能，是一臺非常簡單的固定式機器人。該機的主要結構除機架外，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，有許多成熟的經驗可供借鑒。機器人碼垛機是全自動化搬運碼垛設備，替代人工搬運碼垛，設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上能迅速提高公司的生產效率和產量，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。機器人碼垛機適應于化工、飲料、食品、啤酒、塑料、空調行業(yè)等生產企業(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。（4）橋式碼垛機是一種應用于固定跨距的場所作成件物堆垛的機械設備。橋式半自動碼垛機是現代化企業(yè)成品倉庫的主要作業(yè)機械，廣泛應用于糧食、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。7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、電器開關操作系統等部組成。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、攔包機轉彎機、橫輸送橋提升動力總成、操作平臺及電器系統等組成。其工作原理是貨物由撿拾小車，經上下斜輸送橋，再由攔包機轉彎機輸送到橫輸送橋上，最后由攔包小車使其到達預定位置。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 10－30m 跨度碼垛 25－50kg 的袋裝物品?？v觀世界各國碼垛機的發(fā)展的現狀，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”可以縮短設計周期，保證產品制造質量，便于管理和提高經濟效益。世界上許多國家，不僅重視產品的“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）實現產品的機電一體化。機械產品需要更新換代。在當今計算機技術、自控技術和數顯技術大發(fā)展的年代里，更新換代的重要標志是實現產品的機電一體化。在碼垛機上應用計算機技術，可以提高作業(yè)性能，增加安全性，以至實現無人自動操作。（3）人機工程學的應用。碼垛機一般應用在沉重、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，應該根據人機工程學的理論，設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，使設備發(fā)揮最大的效率。84. 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、結構緊湊、性能穩(wěn)定。2）、操作方便、運行可靠、生產效率高、降低工人勞動強度。3）、減輕勞動強度，改善生產經營環(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)已成為國民經濟支柱產業(yè)之一，其在國民經濟中所占比重和作用越來越重要，世界各國經濟發(fā)展歷程證明了這一點。改革開放以來，隨著市場經濟的發(fā)展，商品流通的增加，物質的不斷豐富，生活水平的提高，人們在追求商品外在質量提高的同時，主要還是追求商品內在質量提高，保證內在質量就需要快速的運輸來實現。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，在我國國民生產總值中已占到 10%以上，與經濟發(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)現代化具有舉足輕重的作用。它可以提高勞動生產率，改善生產環(huán)境，降低生產成本，減少環(huán)境污染，增加產品質量，提高產品的檔次，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濟效益。9世界主要工業(yè)國家都把著眼點放在開發(fā)性能可靠的新產品和采用高新技術上，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，我們應當看到和世界發(fā)達國家的差距，總結經驗，找出不足，打破傳統思路，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．機械設計手冊．北京: 化學工業(yè)出版社，2003[2] 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