需要CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)穿梭車導(dǎo)軌換向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)英文題目系專業(yè)班級(jí)學(xué)生學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師1職稱指導(dǎo)教師2職稱聲明本人鄭重聲明所呈交的論文是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得研究結(jié)果。論文在引用他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果時(shí)，已經(jīng)作了明確的標(biāo)識(shí)；除此之外，論文中不包括其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，均為獨(dú)立完成。其它同志對本文所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表達(dá)了謝意。學(xué)生簽名_年月日導(dǎo)師1簽名_年月日導(dǎo)師2簽名_年月日1立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)穿梭車導(dǎo)軌換向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要自動(dòng)化立體倉庫具有占地小、容量大、周轉(zhuǎn)率強(qiáng)、準(zhǔn)確率高、自動(dòng)化程度高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在機(jī)械、冶金、煙草、電子、醫(yī)藥等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，成為現(xiàn)代物流業(yè)倉儲(chǔ)與配送不可缺少的重要組成部分。此情況下，需要一種用于兩條平行軌道切換的導(dǎo)軌換向的系統(tǒng)，包含換向提升機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)，通過提升機(jī)完成對小車的提升以及橫向和垂向的直角轉(zhuǎn)彎。本次設(shè)計(jì)首先根據(jù)設(shè)計(jì)功能及參數(shù)要求提出了多種設(shè)計(jì)方案；接著，通過對比分析確定了本次設(shè)計(jì)的穿梭車導(dǎo)軌換向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案采用升降旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)；然后，對各機(jī)構(gòu)中主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核；最后，采用AUTOCAD制圖軟件繪制了本系統(tǒng)的裝配圖及主要零件圖。通過本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用AUTOCAD軟件，本次設(shè)計(jì)代表了普通機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程，對今后的設(shè)計(jì)工作有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞穿梭車，導(dǎo)軌，換向系統(tǒng)，設(shè)計(jì)2DESIGNGUIDEREVERSINGSYSTEMSTRUCTUREOFSHUTTLECARSTEREOSTORAGESYSTEMABSTRACTAUTOMATEDWAREHOUSEISCOVERSANAREAOFSMALL,LARGECAPACITY,TURNOVERRATE,ACCURACYRATEHIGH,HIGHDEGREEOFAUTOMATION,ENVIRONMENTALADAPTATIONABILITYANDOTHERCHARACTERISTICS,INMACHINERY,METALLURGY,TOBACCO,ELECTRONICS,PHARMACEUTICALANDOTHERINDUSTRIESGETWIDELYUSED,HASBECOMEANIMPORTANTPARTOFMODERNLOGISTICSWAREHOUSINGANDDISTRIBUTIONCANNOTBEMISSINGINTHISCASE,NEEDAFORTWOPARALLELRAILSWITCHCOMMUTATINGGUIDINGRAILSYSTEM,INCLUDINGREVERSINGLIFTINGMECHANISM,AROTATIONCONTROLMECHANISM,THROUGHTHECOMPLETIONOFTHELIFTTHELIFTINGOFTHECARANDTHEHORIZONTALANDVERTICALTOTHERIGHTANGLETURNTHISDESIGNFIRSTACCORDINGTOTHEDESIGNFUNCTIONANDPARAMETERREQUIREMENTSPUTFORWARDSEVERALDESIGNSTHEN,THROUGHTHECOMPARATIVEANALYSISTODETERMINETHETHEDESIGNOFSHUTTLECARTRACKREVERSINGSYSTEMSTRUCTUREDESIGNSCHEMEADOPTSALIFTINGROTARYSTEERINGSYSTEMTHEN,ONTHEBODYINTHEMAINCOMPONENTSWEREDESIGNEDANDCHECKEDFINALLY,THEDRAWINGSOFTWAREAUTOCADTODRAWTHEASSEMBLYDRAWINGOFTHESYSTEMANDTHEMAINPARTSOFTHEMAPTHROUGHTHEDESIGN,THECONSOLIDATIONOFTHEUNIVERSITYOFTHEPROFESSIONALKNOWLEDGE,SUCHASMECHANICALPRINCIPLES,MECHANICALDESIGN,MECHANICSOFMATERIALS,TOLERANCEANDINTERCHANGEABILITYTHEORIES,MECHANICALDRAWING,ANDMASTERTHEDESIGNMETHODOFGENERALMACHINERYPRODUCTSANDBEABLETOSKILLFULLYUSEAUTOCADSOFTWARE,THISDESIGNREPRESENTSTHEGENERALPROCESSOFGENERALMECHANICALDESIGN,HAVECERTAINREFERENCEVALUEFORTHEDESIGNWORKINTHEFUTUREKEYWORDSSHUTTLE,GUIDERAIL,COMMUTATIONSYSTEM,DESIGN3目錄摘要1ABSTRACT2引言51緒論711穿梭車類型712穿梭車系統(tǒng)的構(gòu)成與結(jié)構(gòu)7121穿梭車系統(tǒng)的構(gòu)成7122穿梭車的結(jié)構(gòu)813國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10131傳統(tǒng)自動(dòng)化立體倉庫10132自動(dòng)小車存取系統(tǒng)11133穿梭車系統(tǒng)技術(shù)研究方向1214研究內(nèi)容與意義132總體方案設(shè)計(jì)1521設(shè)計(jì)要求15211功能要求15212參數(shù)要求1522方案分析15221方案一軌道轉(zhuǎn)彎15222方案二升降旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎1623方案確定與原理分析163升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1731升降電機(jī)的選擇17311電機(jī)類型介紹17312選擇電動(dòng)機(jī)類型19313電動(dòng)機(jī)容量的選擇19314電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇1932升降凸輪的設(shè)計(jì)20321凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述20322凸輪結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)2433鍵的選擇與校核2444旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2541選擇電機(jī)的選擇25411選擇電動(dòng)機(jī)類型25412電動(dòng)機(jī)容量的選擇25413電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇2542齒輪齒圈設(shè)計(jì)26421選精度等級(jí)、材料和齒數(shù)26422按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)26423按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)28424幾何尺寸計(jì)算2944鍵的選擇與校核305電氣控制系統(tǒng)3151穿梭車結(jié)構(gòu)組成3152穿梭車電機(jī)的選擇3153穿梭車電氣控制系統(tǒng)33531電氣控制系統(tǒng)組成33532系統(tǒng)通訊34533穿梭車定位與速度控制35534安全運(yùn)行控制3554換向系統(tǒng)控制系統(tǒng)36541驅(qū)動(dòng)芯片模塊36542電源模塊36543光電耦合器（TLP5214）37544電路的設(shè)計(jì)37結(jié)論39參考文獻(xiàn)40附錄41在學(xué)取得成果42致謝436118引言自動(dòng)化立體倉庫AUTOMATEDSTORAGEANDRETRIEVALSYSTEM，ASRS是信息技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)飛速發(fā)展的產(chǎn)物，是物流作業(yè)全流程中具有重要意義的節(jié)點(diǎn)?，F(xiàn)階段，大多數(shù)自動(dòng)化立體倉庫是由負(fù)責(zé)存儲(chǔ)貨物單元STOCKKEEPINGUNIT，SKU的幾層、十幾層乃至幾十層高層貨架系統(tǒng)和能在二維空間按歐式軌線高速運(yùn)行的堆垛機(jī)組成。自動(dòng)化立體倉庫具有占地小、容量大、周轉(zhuǎn)率強(qiáng)、準(zhǔn)確率高、自動(dòng)化程度高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在機(jī)械、冶金、煙草、電子、醫(yī)藥等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，成為現(xiàn)代物流業(yè)倉儲(chǔ)與配送不可缺少的重要組成部分。然而在傳統(tǒng)自動(dòng)化立體倉庫中，這種由堆垛機(jī)負(fù)責(zé)貨物存取的方式存在兩方面的不足。一方面是魯棒性不強(qiáng)，當(dāng)堆垛機(jī)發(fā)生敵障時(shí)，其所服務(wù)的巷道隨即處于癱瘓狀態(tài)，無法繼續(xù)進(jìn)行相應(yīng)的出入庫作業(yè)，且一般不存在備用設(shè)備，只能停機(jī)維修造成停工。另一方面是柔性不足，當(dāng)傳統(tǒng)堆垛機(jī)式的自動(dòng)化立體倉庫設(shè)計(jì)建造完成后，其出入庫能力隨之固定。隨著電子商務(wù)的發(fā)展和定制化服務(wù)的深入，產(chǎn)品生命周期不斷縮短，小批量、多批次、多品種、高時(shí)效特點(diǎn)的訂單不斷增多，使得現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)需求原則從“可靠性第一”逐漸轉(zhuǎn)變成“柔性第一”。此情況下，一種由負(fù)責(zé)水平運(yùn)動(dòng)的軌道導(dǎo)引車輛RAILGUIDEDVEHICLE，穿梭車和負(fù)責(zé)垂直運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)LIFT共同組成的新型倉儲(chǔ)系統(tǒng)一一自動(dòng)小車存取系統(tǒng)AUTONOMOUSVEHICLESTORAGEANDRETRIEVALSYSTEMS，AVSRS于2000年左右在歐洲、美國等地開始陸續(xù)投入使用。該系統(tǒng)融合了自動(dòng)導(dǎo)引車輛系統(tǒng)AUTOMATEDGUIDEDVEHICLE，穿梭車的柔性和傳統(tǒng)堆垛機(jī)式自動(dòng)化立體倉庫的高速出入能力，被認(rèn)為是自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展方向。在自動(dòng)小車存取系統(tǒng)中，其每一層貨架均有一輛或多輛軌道導(dǎo)引車輛，因此系統(tǒng)不會(huì)由于某輛車的故障而全線停機(jī)，使其柔性要遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)堆垛機(jī)式的自動(dòng)化立體倉庫。但是，自動(dòng)存取小車系統(tǒng)也存在著其相應(yīng)的弊端。一方面，該自動(dòng)小車存取系統(tǒng)更適用于標(biāo)準(zhǔn)托盤化的貨物倉儲(chǔ)，即單次出入的貨物單元內(nèi)存貨數(shù)量多，難以應(yīng)對以周轉(zhuǎn)箱為主要存儲(chǔ)單元的小規(guī)格、多頻次的存取需求；另一方面，每層貨架上均有一輛或多輛小車，對車輛管理系統(tǒng)的調(diào)度、控制、防堵塞等方面要求高，存在著控制系統(tǒng)繁復(fù)、成本巨大等問題。因此，上述原因也9限制自動(dòng)小車存取系統(tǒng)的大量應(yīng)用。為了解決上述難題，在自動(dòng)存取小車系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，另一種新興的簡化的自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這就是多層穿梭車倉儲(chǔ)系統(tǒng)MULTITIERSHUTTLEWAREHOUSINGSYSTEM，MSWS。該系統(tǒng)既很好的解決自動(dòng)存取小車系統(tǒng)難以適應(yīng)以周轉(zhuǎn)箱為主的小規(guī)格貨物高頻次存取問題，其簡潔的系統(tǒng)設(shè)計(jì)又能使控制調(diào)度系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)，降低信息管理系統(tǒng)與設(shè)備控制系統(tǒng)的開發(fā)難度以及設(shè)備調(diào)度過程中可能的出錯(cuò)率。隨著顧客的訂單日趨呈現(xiàn)多批次、小批量、多頻次的趨勢以及電子商務(wù)環(huán)境下對高效顧客訂單履行的迫切需求，物流行業(yè)對于倉儲(chǔ)配送的柔性化要求的日漸提高，該系統(tǒng)得到越來越多物流廠商的重視，并在醫(yī)藥、煙草等領(lǐng)域得到應(yīng)用，例如DEMATIC公司的MULTISHUTTLE2、KNAPP公司的OSRSHUTTLETM以及VANDERLANDE集團(tuán)的QUICKSTOREHDSSHUTTLESYSTEM等。雖然多層穿梭車倉儲(chǔ)系統(tǒng)在一些行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)得到了認(rèn)可和應(yīng)用，但是關(guān)于多層穿梭車倉儲(chǔ)系統(tǒng)的研究尚未深入。尤其是在儲(chǔ)位分配和任務(wù)調(diào)度方面，大多沿用傳統(tǒng)堆垛機(jī)式的自動(dòng)化立體倉庫的研究成果，沒有充分發(fā)揮多層穿梭車倉儲(chǔ)系統(tǒng)的優(yōu)勢和特點(diǎn)。因此，有必要對多層穿梭車倉儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行深入的分析，對其儲(chǔ)位分配和任務(wù)調(diào)度進(jìn)行研究，將該研究成果與實(shí)際工程項(xiàng)目相結(jié)合，以提高物流配送中心、倉儲(chǔ)中心的管理水平與服務(wù)質(zhì)量。101緒論11穿梭車類型近年來隨著物流行業(yè)的發(fā)展，穿梭車廣泛應(yīng)用于立體倉庫和日用百貨、醫(yī)藥、煙草以及瓶裝和盒裝產(chǎn)品等多種行業(yè)的生產(chǎn)中，并以其快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)而逐步獲得廣大用戶的認(rèn)可。目前，穿梭車的主要模式有直行穿梭車和環(huán)形穿梭車兩種。直行穿梭車通常為雙軌形式又稱往復(fù)式穿梭車，它在一段直線軌道上進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過直線路徑將物料從一個(gè)站點(diǎn)輸送到另一個(gè)站點(diǎn)，該模式的穿梭車具有系統(tǒng)簡單、設(shè)備少、占地面積小、輸送快捷等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是輸送能力有限，同時(shí)，系統(tǒng)的可靠性在很大程度上取決于單臺(tái)往復(fù)穿梭車的可靠性。環(huán)形穿梭車通常為單軌形式由往復(fù)式穿梭車發(fā)展而來，穿梭車軌道在平面內(nèi)呈閉環(huán)布置，穿梭車沿軌道單向運(yùn)行，該環(huán)形軌道可以同時(shí)運(yùn)行多臺(tái)穿梭車，但過多的穿梭車在一條閉環(huán)軌道上運(yùn)行也將會(huì)導(dǎo)致交通堵塞，致使穿梭車使用效率不高，形成穿梭車運(yùn)力的浪費(fèi)。12穿梭車系統(tǒng)的構(gòu)成與結(jié)構(gòu)121穿梭車系統(tǒng)的構(gòu)成穿梭車一般采用輪式驅(qū)動(dòng)，具有電動(dòng)車的特征。穿梭車小車能在地面控制系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度下，自動(dòng)搬運(yùn)貨物，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的物料傳送。因其具有靈活性、智能化等特點(diǎn)，能夠方便地重組系統(tǒng)，達(dá)到生產(chǎn)過程中的柔性化運(yùn)輸之目的。較之傳統(tǒng)的人工或半人工的物料輸送方式，穿梭車系統(tǒng)大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)性，提高了工作效率，在機(jī)械、電子、紡織、卷煙、醫(yī)療、食品、造紙等行業(yè)都可以發(fā)揮作用。國外的穿梭車系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)用水平都比較高，應(yīng)用范圍也很廣泛。國內(nèi)的應(yīng)用相對少一些，但是在各方面的共同努力下，國內(nèi)的穿梭車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平和應(yīng)用水平正在接近或趕超國際先進(jìn)水平。穿梭車系統(tǒng)由控制臺(tái)、通訊系統(tǒng)、地面導(dǎo)航系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、穿梭車和地面移載設(shè)備組成，如圖11所示。11待命站充電系統(tǒng)路徑AGV圖11穿梭車系統(tǒng)示意圖其中主控計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)穿梭車系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的聯(lián)系與管理，它根據(jù)現(xiàn)場的物料需求狀況向控制臺(tái)下達(dá)穿梭車的輸送任務(wù)。在穿梭車電池容量降到預(yù)定值后，充電系統(tǒng)給穿梭車自動(dòng)充電。地面移載設(shè)備一般采用滾道輸送機(jī)、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)等將物料從自動(dòng)化倉庫或工作現(xiàn)場自動(dòng)移載到穿梭車上，反之也可以將物料從穿梭車上移載下來并輸送到目的地。穿梭車、充電系統(tǒng)、地面移載設(shè)備等都可以根據(jù)實(shí)際需要及工作場地任意布置，這也體現(xiàn)了穿梭車在自動(dòng)化物流中的柔性特點(diǎn)。122穿梭車的結(jié)構(gòu)穿梭車由車載控制系統(tǒng)、車體系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、移載系統(tǒng)和安全與輔助系統(tǒng)組成。（1）車載控制系統(tǒng)地面移栽設(shè)備12車載控制系統(tǒng)是穿梭車的核心部分，一般由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、操作面板及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可采用PLC、單片機(jī)及工控機(jī)等。導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)航方式不同可分為電磁導(dǎo)航、磁條導(dǎo)航、激光導(dǎo)航和慣性導(dǎo)航等不同形式通過導(dǎo)航系統(tǒng)能使穿梭車確定其自身位置，并能沿正確的路徑行走。通訊系統(tǒng)是穿梭車和控制臺(tái)之間交換信息和命令的橋梁，由于無線電通訊具有不受障礙物阻擋的特點(diǎn)，一般在控制臺(tái)和穿梭車之間采用無線電通訊，而在穿梭車和移載設(shè)備之間為了定位精確采用光通訊操作面板的功能主要是在穿梭車調(diào)試時(shí)輸入指令，并顯示有關(guān)信息，通過RS232接口和計(jì)算機(jī)相連接。穿梭車上的能源為蓄電池，所以穿梭車的動(dòng)作執(zhí)行元件一般采用直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直流伺服電機(jī)等。（2）車體系統(tǒng)它包括底盤、車架、殼體和控制器、蓄電池安裝架等，是穿梭車的軀體，具有電動(dòng)車輛的結(jié)構(gòu)特征。（3）行走系統(tǒng)它一般由驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成形式有三輪、四輪、六輪及多輪等，三輪結(jié)構(gòu)一般采用前輪轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)，四輪或六輪一般采用雙輪驅(qū)動(dòng)、差速轉(zhuǎn)向或獨(dú)立轉(zhuǎn)向方式。（4）移載系統(tǒng)它是用來完成作業(yè)任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在不同的任務(wù)和場地環(huán)境下，可以選用不同的移載系統(tǒng)，常用的有滾道式、叉車式、機(jī)械手式等。（5）安全與輔助系統(tǒng)為了避免穿梭車在系統(tǒng)出故障或有人員經(jīng)過穿梭車工作路線時(shí)出現(xiàn)碰撞，穿梭車一般都帶有障礙物探測及避撞、警音、警視、緊急停止等裝置。另外，還有自動(dòng)充電等輔助裝置。（6）控制臺(tái)控制臺(tái)可以采用普通的IBMPC機(jī)，如條件惡劣時(shí)，也可采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，控制臺(tái)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接受主控計(jì)算機(jī)下達(dá)的穿梭車輸送任務(wù)，通過無線通訊系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各穿梭車的狀態(tài)信息。根據(jù)需求情況和當(dāng)前各穿梭車運(yùn)行情況，將調(diào)度命13令傳遞給選定的穿梭車。穿梭車完成一次運(yùn)輸任務(wù)后在待命站等待下次任務(wù)。如何高效地、快速地進(jìn)行多任務(wù)和多穿梭車的調(diào)度，以及復(fù)雜地形的避碰等一系列問題都需要軟件來完成。由于整個(gè)系統(tǒng)中各種智能設(shè)備都有各自的屬性，因此用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的C語言來編程是一個(gè)很好的選擇。在編程時(shí)要注意的是穿梭車系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，為了加快控制臺(tái)和穿梭車之間的無線通訊以及在此基礎(chǔ)上的穿梭車調(diào)度，編程中最好采用多線程的模式，使通訊和調(diào)度等各功能模塊互不影響，加快系統(tǒng)速度。（7）通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng)一方面接受監(jiān)控系統(tǒng)的命令，及時(shí)、準(zhǔn)確地傳送給其它各相應(yīng)的子系統(tǒng)，完成監(jiān)控系統(tǒng)所指定的動(dòng)作另一方面又接收各子系統(tǒng)的反饋信息，回送給監(jiān)控系統(tǒng)，作為監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)、管理、控制的依據(jù)。由于穿梭車位置不固定，且整個(gè)系統(tǒng)中設(shè)備較多，控制臺(tái)和穿梭車間的通訊最適宜用無線通訊的方式?？刂婆_(tái)和各穿梭車就組成了一點(diǎn)對多點(diǎn)的無線局域網(wǎng)，在設(shè)計(jì)過程中要注意兩個(gè)問題無線電的調(diào)制問題無線電通訊中，信號(hào)調(diào)制可以用調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式。在系統(tǒng)的工作環(huán)境中，電磁干擾較嚴(yán)重，調(diào)幅方式的信號(hào)頻率范圍大，易受干擾，而調(diào)頻信號(hào)頻率范圍很窄，很難受干擾，所以應(yīng)優(yōu)先考慮調(diào)頻方式。而且調(diào)幅方式的波特率比較低，一般都小于3200KBIT/S，調(diào)頻的波特率可以達(dá)到9600KBIT/S以上。通訊協(xié)議問題在通訊中，通訊的協(xié)議是一個(gè)重要問題。協(xié)議的制定要遵從既簡潔又可靠的原則。簡潔有效的協(xié)議可以減少控制器處理信號(hào)的時(shí)間，提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。（8）導(dǎo)航系統(tǒng)穿梭車導(dǎo)航系統(tǒng)的功能是保證穿梭車小車沿正確路徑行走，并保證一定行走精度。穿梭車的制導(dǎo)方式按有無導(dǎo)引路線分為三種一是有固定路線的方式二是半固定路線的方式，包括標(biāo)記跟蹤方式和磁力制導(dǎo)方式三是無路線方式，包括地面幫助制導(dǎo)方式、用地圖上的路線指令制導(dǎo)方式和在地圖上搜索最短路徑制導(dǎo)方式。1413國內(nèi)外研究現(xiàn)狀多層穿梭車倉儲(chǔ)系統(tǒng)作為一種新型自動(dòng)化立體倉庫，對其研究尚處于概念解釋和應(yīng)用介紹方面。考慮其與傳統(tǒng)堆垛機(jī)式的自動(dòng)化立體倉庫和自動(dòng)小車存取系統(tǒng)具有一定的傳承性和相似性，因此借鑒這兩種自動(dòng)化立體倉庫的相關(guān)研究成果，將對本文的研究有著極大的幫助。同時(shí)，在集裝箱碼頭的堆場管理領(lǐng)域，針對基于相似原理的堆場多車倉儲(chǔ)系統(tǒng)的研究也為本文研究提供了很大幫助。131傳統(tǒng)自動(dòng)化立體倉庫自動(dòng)化立體倉庫最早于二十世紀(jì)五六十年代出現(xiàn)在美國。其打破了傳統(tǒng)平面堆放的倉儲(chǔ)管理模式，有效地減少了倉庫占地面積，兼有高效率出入的特點(diǎn)，使其在世界各國得到了廣泛的應(yīng)用。在傳統(tǒng)自動(dòng)化立體倉庫的作業(yè)管理領(lǐng)域研究，大多集中在儲(chǔ)位分配和任務(wù)調(diào)度兩個(gè)方面。（1）儲(chǔ)位分配。倉儲(chǔ)管理的首要任務(wù)就是要對入庫貨物分配相應(yīng)的倉位，因此儲(chǔ)位分配一直是自動(dòng)化立體倉庫研究的熱點(diǎn)。首先，貨位管理有著不同的存儲(chǔ)策略，如共享存儲(chǔ)、定位存儲(chǔ)、分類存儲(chǔ)和隨機(jī)存儲(chǔ)等。其次，為了減少堆垛機(jī)完成貨物出入庫的行程時(shí)間，低周轉(zhuǎn)率貨物應(yīng)放在離IO站臺(tái)遠(yuǎn)的倉位，高周轉(zhuǎn)率貨物應(yīng)放在離IO站臺(tái)近的倉位。再次，為提高貨架安全性和穩(wěn)定性，重量大的貨物應(yīng)該放在低層，重量小的貨物應(yīng)該放在高層。基于上述思想，常見的儲(chǔ)位分配原則有全周轉(zhuǎn)率、訂單體積指數(shù)CUBEPERORDERINDEX，COI、貨物重量、貨物體積、溫濕度要求等，其中HESKETTL41提出的訂單體積指數(shù)得到了廣泛的研究和應(yīng)用。（2）任務(wù)調(diào)度。在傳統(tǒng)自動(dòng)化立體倉庫中，堆垛機(jī)行駛在二維垂直平面內(nèi)，運(yùn)動(dòng)線路為兩點(diǎn)間的歐式距離，其任務(wù)調(diào)度的關(guān)鍵在于如何在最短的行駛距離內(nèi)遍歷所有的出入庫貨位。該思路與旅行商問題TRAVELINGSALESMANPROBLEM，TSP類似，因此傳統(tǒng)自動(dòng)化倉庫的任務(wù)調(diào)度研究大多基于旅行商問題進(jìn)行優(yōu)化和求解。LAWLER等最早將物流倉庫訂單揀選作業(yè)看作旅行商問題來進(jìn)行研究。進(jìn)而，以遺傳算法為代表的各類啟發(fā)式算法被應(yīng)用于求解自動(dòng)化立體倉庫內(nèi)的任務(wù)調(diào)度問題，如田國會(huì)等提出了多種調(diào)度規(guī)則，并利用遺傳算法及其改進(jìn)算法對其進(jìn)行對比分析。15132自動(dòng)小車存取系統(tǒng)美國倫斯勒理工學(xué)院的MALMBORG團(tuán)隊(duì)最早開始自動(dòng)小車存取系統(tǒng)的分析研究。現(xiàn)階段關(guān)于自動(dòng)小車存取系統(tǒng)的研究集中在建模分析、阻塞與死鎖、任務(wù)調(diào)度與設(shè)計(jì)指導(dǎo)三個(gè)方面。（1）建模分析。對自動(dòng)小車存取系統(tǒng)的建模分析始自MALMBORGT。他設(shè)計(jì)了一套概念化方法來分析貨架尺寸、倉儲(chǔ)策略和車輛配比等因素對該系統(tǒng)出入效率的影響對比單指令循環(huán)SINGLECOMMANDCYCLE和雙指令循環(huán)DUALCOMMANDCYCLE兩種作業(yè)模式下自動(dòng)小車存取系統(tǒng)的出入庫效率。在此基礎(chǔ)上，其科研團(tuán)隊(duì)開始使用不同的排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型來研究自動(dòng)小車存取系統(tǒng)。KUO基于隨機(jī)存儲(chǔ)和停在任務(wù)完成處的?？奎c(diǎn)策略POINTOFSERVICECOMPLETION，POSC，利用嵌入式排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型分析平均任務(wù)作業(yè)時(shí)間，其將礦輛軌道導(dǎo)引車和三臺(tái)升降機(jī)看做兩個(gè)子系統(tǒng)。對于軌道導(dǎo)引車輛子系統(tǒng)而言，車輛作為服務(wù)機(jī)構(gòu)，任務(wù)作為顧客，將其設(shè)計(jì)為MGV隊(duì)列；對于升降機(jī)子系統(tǒng)而言，升降機(jī)作為服務(wù)機(jī)構(gòu)，車輛作為顧客，將其設(shè)計(jì)為MGL隊(duì)列。通過迭代分析來估算車輛平均等待時(shí)間和升降機(jī)服務(wù)率等。相比而言，ZHANG提出了一種將出入庫任務(wù)看作顧客，自動(dòng)導(dǎo)引車輛和升降機(jī)看作一組并行服務(wù)機(jī)構(gòu)的隊(duì)列，進(jìn)而分析了系統(tǒng)效率。相較于前人所提出的開環(huán)排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)OPENQUEUINGNETWORKS，OQN，CAI和EKREN均提出利用半開放排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)SEMIOPENQUEUINGNETWORKS，SOQN來分析跨層作業(yè)的自動(dòng)小車存取系統(tǒng)。（2）阻塞與死鎖。自動(dòng)小車存取系統(tǒng)由多輛自動(dòng)導(dǎo)引車輛和升降機(jī)組成，存在著大量沖突點(diǎn)、阻塞點(diǎn)，易于出現(xiàn)死鎖問題。在此方面，我國廈門大學(xué)羅鍵團(tuán)隊(duì)開展了廣泛的研究。何善君在其博士論文中，利用雙重著色動(dòng)態(tài)賦時(shí)心護(hù)網(wǎng)分析自動(dòng)小車存取系統(tǒng)行為，建立了作業(yè)任務(wù)進(jìn)入系統(tǒng)、裝載、卸載、輸送等行為模型，并對其出入庫過程進(jìn)行可行性分析，最后利用有向圖和心刪網(wǎng)知識(shí)研究穿梭車環(huán)路死鎖控制。與此同時(shí)，吳長慶、陳火國也基于忍們網(wǎng)建模和死鎖控制提出了相應(yīng)優(yōu)化方法。（3）任務(wù)調(diào)度與設(shè)計(jì)指導(dǎo)。羅鍵引先后用遺傳算法、粒子群算法、模擬退火算法和量子粒子群算法等啟發(fā)式算法對自動(dòng)小車存取系統(tǒng)的貨位分配和升降機(jī)調(diào)度進(jìn)16行了優(yōu)化求解。齊昌盛基于旅行商模型對自動(dòng)小車存取系統(tǒng)的任務(wù)指派以及升降機(jī)、車輛配合問題進(jìn)入了深入研究。此外，F(xiàn)UKUNARI和MALMBORG從倉儲(chǔ)貨架形式、升降機(jī)數(shù)量、自動(dòng)導(dǎo)引車輛數(shù)量等方面對自動(dòng)小車存取系統(tǒng)和傳統(tǒng)堆垛機(jī)式的自動(dòng)化立體倉庫進(jìn)行了比較。他們考慮了15種情況，包括庫存容量從10，000到30，000，任務(wù)數(shù)量從每小時(shí)100個(gè)到每小時(shí)300個(gè)假設(shè)都是按照泊松分布到達(dá)。EKREN和HERAGU利用物流仿真軟件分析不同貨架組合形式并對不同系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，從而確定最優(yōu)解決方案。133穿梭車系統(tǒng)技術(shù)研究方向（1）導(dǎo)引技術(shù)八十、九十年代，正當(dāng)國內(nèi)的一些院校廠所致力基于埋線電磁導(dǎo)引技術(shù)并剛開始應(yīng)用，基于CCD的光學(xué)磁帶識(shí)別、周邊圖像識(shí)別導(dǎo)引技術(shù)停滯不前之時(shí)，美國則以汽車行業(yè)為代表，應(yīng)用推廣了基于陀螺導(dǎo)航的定位技術(shù)；瑞典的NDC公司則推出了基于激光反射測角定位技術(shù)。近年來，出現(xiàn)了激光測角與測距相結(jié)合的導(dǎo)引技術(shù)，其導(dǎo)引頭已經(jīng)商品化。導(dǎo)引技術(shù)的進(jìn)步，提高了行程路徑的柔性化，同時(shí)提高了停位精度，由10毫米，縮小至5毫米，乃致3毫米。GPS定位導(dǎo)航技術(shù)則在大型（最大可達(dá)40T）穿梭車上得到應(yīng)用。（2）移載技術(shù)針對不同應(yīng)用需求，出現(xiàn)了背輥式，背鏈?zhǔn)?，推挽式，牽引式，龍門式，側(cè)叉式、前叉式、后叉式、三向叉式、升降伸縮叉式等。由于移載技術(shù)，驅(qū)動(dòng)技術(shù)、電池技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了載重/自重比的大幅提高，由14提高到112，即同樣載重量，先進(jìn)車型自重下降為落后車型的1/4。使車輛移動(dòng)的能耗成倍降低，因而可以少裝電池，使穿梭車的自重、功耗形成良性循環(huán)。（3）電池技術(shù)由采用酸性電池，進(jìn)步到高能酸性電池，近年來，又開始采用高能堿性電池，提高環(huán)保性能，大幅提高了充、放電比，由充電時(shí)間/放電時(shí)間為11提高到112，大幅縮短了待機(jī)充電的時(shí)間。（4）智能化在企業(yè)物流自動(dòng)化技術(shù)中，現(xiàn)代穿梭車技術(shù)最具有智能化的特征，車載計(jì)算機(jī)的硬軟件功能日益強(qiáng)大不斷升級(jí)，使穿梭車及穿梭車系統(tǒng)具有從網(wǎng)絡(luò)、無線或紅外接收上位及客戶指令，自動(dòng)導(dǎo)引，自動(dòng)行駛，優(yōu)化路線，自動(dòng)作業(yè)，交通管理，車輛調(diào)度，安全避碰，自動(dòng)充電，自動(dòng)診斷，實(shí)現(xiàn)了穿梭車的智能化，信17息化，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、敏捷化、節(jié)能化、綠色化。現(xiàn)代穿梭車是24小時(shí)不知疲倦的聰明小車（僅在任務(wù)間隙時(shí)隨機(jī)進(jìn)行短時(shí)充電），能主動(dòng)、自序、有節(jié)拍按最安全、快捷的路線執(zhí)行作業(yè)。智能化的結(jié)果加上動(dòng)力強(qiáng)勁，行駛速度可達(dá)160米/分，反映在選用車輛臺(tái)數(shù)上成倍減少。14研究內(nèi)容與意義綜合國內(nèi)外研究文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，雖然多層穿梭車倉儲(chǔ)系統(tǒng)己經(jīng)開始投入實(shí)際生產(chǎn)與應(yīng)用，但是相應(yīng)理論研究尚未及時(shí)跟上。而傳統(tǒng)堆垛機(jī)式的自動(dòng)化立體倉庫的研究成果并不完全適應(yīng)于該新型倉儲(chǔ)系統(tǒng)，無法為自動(dòng)化立體倉庫設(shè)計(jì)與管理人員提供更多的研究成果以參考借鑒。本文以出庫任務(wù)完成為背景，分析單層作業(yè)的多層穿梭車倉儲(chǔ)系統(tǒng)TCMSWS任務(wù)作業(yè)完成時(shí)序特點(diǎn)，建立以并行流水線作業(yè)為基礎(chǔ)的作業(yè)時(shí)序模型，分析影響該系統(tǒng)出庫作業(yè)完成效率的關(guān)鍵因素。一方面，利用開環(huán)排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型，分析多層穿梭車倉儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)備問等待時(shí)間和空閑狀態(tài)，利用蟻群聚類算法確定儲(chǔ)區(qū)劃分，再將儲(chǔ)區(qū)并按照一定原則在二維平面內(nèi)排列組合，最后在實(shí)例分析中驗(yàn)證結(jié)果。另一方面，建立起多層穿梭車倉儲(chǔ)系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度優(yōu)化的多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，利用基于PARETO最優(yōu)解的帶精英策略的非支配排序遺傳算法NSGAII確定一個(gè)固定時(shí)間窗內(nèi)的任務(wù)排序。本文研究能夠豐富多層穿梭車倉儲(chǔ)系統(tǒng)的理論研究，為倉儲(chǔ)管理人員和設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行儲(chǔ)位分配和任務(wù)調(diào)度時(shí)提供理論依據(jù)，從而有效的提高多層穿梭車倉儲(chǔ)系統(tǒng)的牢間利用率和出入庫效率。182總體方案設(shè)計(jì)21設(shè)計(jì)要求211功能要求完成立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)穿梭車導(dǎo)軌換向系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)通過升降機(jī)完成對小車的升降以及橫向和垂向的直角轉(zhuǎn)彎，主要用于兩條平行軌道的切換。212參數(shù)要求穿梭車參數(shù)（托盤12001000）技術(shù)指標(biāo)數(shù)值溫度范圍（C）升降高度（MM）自由高度（車身高）（MM）小車長度（含防撞塊）（MM）小車寬度（含車輪導(dǎo)向）（MM）小車自重（KG）額定負(fù)荷（KG）空載速度（M/MIN）滿載速度M/MIN有效工作時(shí)間H10C45C；0C35C（冷庫）451761100950240KG1500KG4560M/MIN3550M/MIN8H（冷庫6H）22方案分析221方案一軌道轉(zhuǎn)彎如下圖所示采用兩直行軌道間增設(shè)弧線轉(zhuǎn)彎軌道進(jìn)行轉(zhuǎn)彎。圖21方案一軌道轉(zhuǎn)彎19222方案二升降旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎如下圖所示采用由升降機(jī)構(gòu)加旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成的升降旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)。圖22方案而升降旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎23方案確定與原理分析方案一優(yōu)缺點(diǎn)采用兩直行軌道間增設(shè)弧線轉(zhuǎn)彎軌道進(jìn)行轉(zhuǎn)彎的方式結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但是局限性較強(qiáng)，當(dāng)載貨較重、堆貨較高或者轉(zhuǎn)彎角度過大、轉(zhuǎn)彎速度過大時(shí)都容易引起穿梭車側(cè)翻，損壞貨物。方案二優(yōu)缺點(diǎn)采用由升降機(jī)構(gòu)加旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成的升降旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高，但是適用范圍廣，不受貨物重量、堆貨高度、轉(zhuǎn)彎角度和速度影響，并且只需修改程序就可實(shí)現(xiàn)任意角度的轉(zhuǎn)彎。經(jīng)過對比分析，此次我們選定方案二，即采用由升降機(jī)構(gòu)加旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成的升降旋式轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)，其原理為穿梭車進(jìn)入到升降選擇平臺(tái)后，首先升降機(jī)構(gòu)受到指令，在升降電機(jī)帶動(dòng)下，升降齒輪沿安裝于門架上的兩側(cè)齒條上升；接著，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)收到指令，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)下，蝸桿帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，而渦輪與升降旋轉(zhuǎn)平臺(tái)連接于一體，因此升降旋轉(zhuǎn)平臺(tái)會(huì)隨渦輪一同旋轉(zhuǎn)到與相應(yīng)軌道對齊；隨后，升降機(jī)構(gòu)再次收到指令，在升降電機(jī)帶動(dòng)下，升降齒輪沿安裝于門架上的兩側(cè)齒條下降；然后，穿梭車收到指令駛向下一直行軌道；最后，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)再次收到指令，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)下，蝸桿帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，升降旋轉(zhuǎn)平臺(tái)也隨渦輪一同旋轉(zhuǎn)到初始位置。就這樣，一個(gè)工作循環(huán)完成。203升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)31升降電機(jī)的選擇311電機(jī)類型介紹電氣傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、電源裝置和電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)三部分組成。經(jīng)常使用的電動(dòng)機(jī)類型可以分為常用的電動(dòng)機(jī)類型及各類電動(dòng)機(jī)的比較如下（1）籠型電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、耐用、可靠、易維護(hù)、價(jià)格低、特性硬，但起動(dòng)和調(diào)速性能差，起動(dòng)時(shí)的功率因數(shù)低（025左右），一般無調(diào)速要求的機(jī)械應(yīng)廣泛采用。在變頻電源供電的情況下可變頻調(diào)速。變極多速電動(dòng)機(jī)，可分級(jí)調(diào)速，但體積大，價(jià)格較貴。（2）繞線型電動(dòng)機(jī)因有滑環(huán)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修麻煩，價(jià)格比較貴。但由于它的起動(dòng)力矩大，起動(dòng)時(shí)的功率因數(shù)高，且可進(jìn)行小范圍的速度調(diào)節(jié)，控制設(shè)備也簡單，故適用于電網(wǎng)容量小，起動(dòng)次數(shù)多的機(jī)械，如起重機(jī)上的機(jī)械設(shè)備。此外，繞線型電動(dòng)機(jī)也用于需要軟化特性的機(jī)械，如帶飛輪的剪斷機(jī)等。繞線型電動(dòng)機(jī)的自然機(jī)械特性和表達(dá)式與籠型機(jī)相同。（3）同步電動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)速輸出，功率因數(shù)可調(diào)，價(jià)格貴，一般只在不需要調(diào)速的高電壓、大容量的機(jī)械上采用，以改善并提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，如鼓風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)及水泵等設(shè)備。但是，近年來，隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，高電壓、大容量的同步機(jī)已廣泛用于冷、熱軋機(jī)的主傳動(dòng)上，其優(yōu)點(diǎn)是21功率因數(shù)高，效率高，因此需要的變頻裝置的容量小。能有效的抑制電樞反應(yīng)，承受沖擊的能力強(qiáng)和運(yùn)行穩(wěn)定性高。由于轉(zhuǎn)子側(cè)為直流勵(lì)磁，有可能使定子和轉(zhuǎn)子間的氣隙做大，利于電機(jī)制造。此外，大功率異步機(jī)還必須面對轉(zhuǎn)子撓度、軸承精度而引起的定子和轉(zhuǎn)子間的相擦問題，較小的氣隙對制造或維修都帶來較大困難。同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，具有較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和靜態(tài)精度。大容量同步機(jī)的定子重量和轉(zhuǎn)子重量比異步機(jī)輕。以同步機(jī)的定子重量和轉(zhuǎn)子重量為100，則異步機(jī)的定子重量和轉(zhuǎn)子重量則為116和109，因此，同步機(jī)外形尺寸小。但是，同步機(jī)多一套勵(lì)磁系統(tǒng)，控制系統(tǒng)復(fù)雜，需增設(shè)轉(zhuǎn)子位置檢測環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)也比異步機(jī)復(fù)雜。（4）直流電動(dòng)機(jī)他激電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能好、范圍寬，適用于各種負(fù)載特性的需要，但比交流電動(dòng)機(jī)的價(jià)格貴、維護(hù)復(fù)雜，且需要直流電源，因此，只在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的條件下方可使用。串激電動(dòng)機(jī)的的特點(diǎn)是起動(dòng)力矩大、過載能力強(qiáng)、特性軟，適用于牽引機(jī)械上。復(fù)激電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過載能力均比并勵(lì)電動(dòng)機(jī)大，但調(diào)速范圍小。接成積復(fù)激時(shí)，適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，負(fù)載具有強(qiáng)烈變化的設(shè)備。因此，電動(dòng)機(jī)的類型選擇，應(yīng)符合下列規(guī)定（GB5005593第222條）（1）機(jī)械對起動(dòng)、調(diào)速及制動(dòng)無特殊要求時(shí)，應(yīng)采用籠型電動(dòng)機(jī)，但功率較大且連續(xù)工作的機(jī)械，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)上合理時(shí)，宜采用同步電動(dòng)機(jī)；（2）符合下列情況之一時(shí)，宜采用繞線式電動(dòng)機(jī)重載起動(dòng)的機(jī)械，選用籠型電動(dòng)機(jī)不能滿足起動(dòng)要求或加大功率不合理時(shí)；調(diào)速范圍不大的機(jī)械，且低速運(yùn)行時(shí)間較短時(shí)。（3）機(jī)械對起動(dòng)、調(diào)速及制動(dòng)有特殊要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)的類型及其調(diào)速方式應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。在交流電動(dòng)機(jī)不能滿足機(jī)械要求的特性時(shí)，宜采用直流電動(dòng)機(jī)。交流電源消失后必須工作的應(yīng)急機(jī)組，亦可采用直流電動(dòng)機(jī)。變負(fù)載運(yùn)行的風(fēng)機(jī)和泵類機(jī)械，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)上合理時(shí)，應(yīng)采用調(diào)速裝置，并應(yīng)22選用相應(yīng)類型的電動(dòng)機(jī)。312選擇電動(dòng)機(jī)類型電動(dòng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)部件。因?yàn)槭覂?nèi)工作，運(yùn)動(dòng)載荷平穩(wěn)，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。313電動(dòng)機(jī)容量的選擇1）運(yùn)輸機(jī)所需要的功率為P0KWVFP其中由于小車自重240KG，額定負(fù)荷1500KG故取F17400N；升降高度45MM，設(shè)定所需升降時(shí)間15S，故有V30MM/S003M/S得520137401KWVFP2）電動(dòng)機(jī)的輸出功率為0P0KWP電動(dòng)機(jī)至偏心輪的傳動(dòng)效率，取803）電動(dòng)機(jī)所需功率為KPW6530820因有輕微震動(dòng)，電動(dòng)機(jī)額定功率只需略大于即可，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊MP0表191選取電動(dòng)機(jī)額定功率為075KW。314電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇偏心輪工作轉(zhuǎn)速由于偏心輪只需轉(zhuǎn)180（半圈）即可，MIN/45RNW電磁調(diào)速電機(jī)傳動(dòng)比為301I所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的推薦值為23MIN/13504RINW符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000、1500R/MIN。綜合考慮傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟(jì)性，選用同步轉(zhuǎn)速1000R/MIN的電機(jī)。型號(hào)為Y80M4，滿載轉(zhuǎn)速，功率075。IN/910RNMKW32升降凸輪的設(shè)計(jì)321凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述凸輪是一種具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它通過與從動(dòng)件的高副接觸，在運(yùn)動(dòng)時(shí)可以使從動(dòng)件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期運(yùn)動(dòng)。在第4章介紹中，我們已經(jīng)看到。凸輪機(jī)構(gòu)在各種機(jī)械中有大量的應(yīng)用。即使在現(xiàn)代化程度很高的自動(dòng)機(jī)械中，凸輪機(jī)構(gòu)的作用也是不可替代的。凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三部分組成，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，就可以使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在自動(dòng)機(jī)械中，凸輪機(jī)構(gòu)常與其它機(jī)構(gòu)組合使用，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，揚(yáng)長避短。由于凸輪機(jī)構(gòu)是高副機(jī)構(gòu)，易于磨損；磨損后會(huì)影響運(yùn)動(dòng)規(guī)律的準(zhǔn)確性，因此只適用于傳遞動(dòng)力不大的場合。凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是保證從動(dòng)件按照設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是凸輪設(shè)計(jì)的前提。（1）平面凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程和運(yùn)動(dòng)參數(shù)圖128A為一對心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件移動(dòng)導(dǎo)路至凸輪旋轉(zhuǎn)中心的偏距為E。以凸輪輪廓的最小向徑RB為半徑所作的圓稱為基圓，RB為基圓半徑，凸輪以等角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖示位置，尖頂與A點(diǎn)接觸，A點(diǎn)是基圓與開始上升的輪廓曲線的交點(diǎn)，此時(shí)，從動(dòng)件的尖頂離凸輪軸最近。凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，向徑增大，從動(dòng)件被凸輪輪廓推向上，到達(dá)向徑最大的B點(diǎn)時(shí)，從動(dòng)件距凸輪軸心最遠(yuǎn)，這一過程稱為推程。與之對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角0稱為推程運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件上升的最大位移H稱為行程。當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過S時(shí)，由于輪廓BC段為一向徑不變的圓弧，從動(dòng)件停留在最遠(yuǎn)處不動(dòng)，此過程稱為遠(yuǎn)停程，對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角S稱為遠(yuǎn)停程角。當(dāng)凸輪又繼續(xù)轉(zhuǎn)過0角時(shí)，凸輪向徑由24最大減至RB，從動(dòng)件從最遠(yuǎn)處回到基圓上的D點(diǎn)，此過程稱為回程，對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角0稱為回程運(yùn)動(dòng)角。當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過S角時(shí)，由于輪廓DA段為向徑不變的基圓圓弧，從動(dòng)件繼續(xù)停在距軸心最近處不動(dòng)，此過程稱為近停程，對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角S稱為近停程角。此時(shí)，0S0S2，凸輪剛好轉(zhuǎn)過一圈，機(jī)構(gòu)完成一個(gè)工作循環(huán)，從動(dòng)件則完成一個(gè)“升停降?！钡倪\(yùn)動(dòng)循環(huán)。25上述過程可以用從動(dòng)件的位移曲線來描述。以從動(dòng)件的位移S為縱坐標(biāo)，對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)，將凸輪轉(zhuǎn)角或達(dá)出來的圖形稱為從動(dòng)件的位移線圖，如圖128B所示。26從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過程中，其位移S、速度V、加速度A隨時(shí)間T（或凸輪轉(zhuǎn)角）的變化規(guī)律，稱為從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。由此可見，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全取決于凸輪的輪廓形狀。工程中，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律通常是由凸輪的使用要求確定的。因此，根據(jù)實(shí)際要求的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律所設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，完全能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的生產(chǎn)要求。（2）從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律有等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律等。等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律度有突變，其加速度和慣性力在理論上為無窮大，致使凸輪機(jī)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊、噪聲和磨損，這種沖擊為剛性沖擊。因此，等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律只適用于低速、輕載的場合。等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在一個(gè)行程H中，前半行程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半行程作等減速運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。通常加速度和減速度的絕對值相等，其運(yùn)動(dòng)線圖如圖31所示。圖3127圖33圖32由運(yùn)動(dòng)線圖可知，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度在A、B、C三處存在有限的突變，因而會(huì)在機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生有限的沖擊，這種沖擊稱為柔性沖擊。與等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律相比，其沖擊程度大為減小。因此，等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于中速、中載的場合。簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律（余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律）當(dāng)一質(zhì)點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在該圓直徑上投影的運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為簡諧運(yùn)動(dòng)。因其加速度運(yùn)動(dòng)曲線為余弦曲線故也稱余弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖如圖33所示。由加速度線圖可知，此運(yùn)動(dòng)規(guī)律在行程的始末兩點(diǎn)加速度存在有限突變，故也存在柔性沖擊，只適用于中速場合。但當(dāng)從動(dòng)件作無停歇的升降升連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則得到連續(xù)的余弦曲線，柔性沖擊被消除，這種情況下可用于高速場合。擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律（正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律）當(dāng)一圓沿縱軸作勻速純滾動(dòng)時(shí)，圓周上某定點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)軌跡為一擺線，而定點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)時(shí)在縱軸上投影的運(yùn)動(dòng)規(guī)律即為擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因其加速度按正弦曲線變化，故又稱正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖。從動(dòng)件按正弦加速度規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，在全行程中無速度和加速度的突變，因此不產(chǎn)生沖擊，適用于高速場合。了解從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，便于我們在凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)機(jī)器的工作要求進(jìn)行合理選擇。322凸輪結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)采用AUTOCAD匹配設(shè)計(jì)得到凸輪結(jié)構(gòu)尺寸如下圖示28圖34凸輪結(jié)構(gòu)尺寸33鍵的選擇與校核電機(jī)軸軸徑為24MM此處選用平鍵聯(lián)接，尺寸為，鍵長為28MM108BHM鍵的工作長度2810LLBM鍵的工作高度4K可得鍵聯(lián)接許用比壓21250/PN237048TPDKL故該平鍵合適294旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)41選擇電機(jī)的選擇411選擇電動(dòng)機(jī)類型電動(dòng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)部件。因?yàn)槭覂?nèi)工作，運(yùn)動(dòng)載荷平穩(wěn)，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。412電動(dòng)機(jī)容量的選擇1）運(yùn)輸機(jī)所需要的功率為P950KWTNP其中設(shè)定轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)矩T290NM，轉(zhuǎn)速N45M/S得852592KW2）電動(dòng)機(jī)的輸出功率為0P0KWPP電動(dòng)機(jī)至鼓輪軸的傳動(dòng)裝置總效率。取V帶傳動(dòng)效率，圓柱齒輪傳動(dòng)效率，軸承效率，960198029803聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率，電動(dòng)機(jī)至鼓輪軸的傳動(dòng)裝置總效率為45908323213）電動(dòng)機(jī)所需功率為KWPW358900因有輕微震動(dòng)，電動(dòng)機(jī)額定功率只需略大于即可，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊MP0表191選取電動(dòng)機(jī)額定功率為4KW。413電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)速30由于轉(zhuǎn)彎只需轉(zhuǎn)90（1/4圈）即可，則MIN/45RNW減速齒圈推薦的傳動(dòng)比為301I所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的推薦值為MIN/13504RINW符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000R/MIN。綜合考慮傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟(jì)性，選用同步轉(zhuǎn)速1000R/MIN的電機(jī)。型號(hào)為Y112M4，滿載轉(zhuǎn)速，功率4。IN/960RNMKW42齒輪齒圈設(shè)計(jì)421選精度等級(jí)、材料和齒數(shù)采用7級(jí)精度由表61選擇小齒輪材料為40CR（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。選小齒輪齒數(shù)201Z大齒輪齒數(shù)取40I2Z422按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即3211HEDTTZUTKD1）確定公式各計(jì)算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)6TK（2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩MNT5812（3）小齒輪相對兩支承非對稱分布，選取齒寬系數(shù)80D（4）由表63查得材料的彈性影響系數(shù)2/189MPAZE（5）由圖614按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H601LIM31大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPAH502LIM（6）由式611計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)8110798319460HJLNN782357（7）由圖616查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)901NZ9802NZ（8）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)為S1，由式1012得MPASZHN5706950LIM13982LI2（9）計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值TD1HMDT5783920658132231計(jì)算圓周速度VSNVT/174106計(jì)算齒寬BMDT3581計(jì)算齒寬與齒高之比B/H模數(shù)ZMTNT92071齒高653/4/2HBNT計(jì)算載荷系數(shù)K32根據(jù)，7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù)SMV/051051VK假設(shè)，由表查得NBFKTA/H由于載荷中等振動(dòng)，由表52查得使用系數(shù)251A由表查得31查得28FK故載荷系數(shù)706130512HVAK（10）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得MDTT896/758/331（11）計(jì)算模數(shù)ZM920/1423按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為321FSDNYZKT（1）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值由圖615查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限MPAFE501大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限382由圖616查得彎曲疲勞壽命系數(shù)901NZ2N計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)為S13，由式1012得MPASZFENF2346509133MPASZFENF9268310922計(jì)算載荷系數(shù)6815FVAK（2）查取齒形系數(shù)由表64查得821FAY27FA（3）查取應(yīng)力校正系數(shù)由表64查得51SA742SA（4）計(jì)算大小齒輪的，并比較FSAY01468992687533421FSAFY大齒輪的數(shù)據(jù)大（5）設(shè)計(jì)計(jì)算MM620148926058133對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)M大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)262MM，圓整取標(biāo)準(zhǔn)值M30MM并按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑D82591算出小齒輪齒數(shù)取403/1MZ201Z大齒輪齒數(shù)取202I2424幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑MZDM1203462（2）計(jì)算中心距MDA5702/6102/1234（3）計(jì)算齒寬寬度取MDB3601MB40512序號(hào)名稱符號(hào)計(jì)算公式及參數(shù)選擇1齒數(shù)Z20，4002模數(shù)M3MM3分度圓直徑21D120,64齒頂高AHM35齒根高F756全齒高67頂隙C08齒頂圓直徑21DM194,9齒根圓直徑43F5710中心距A044鍵的選擇與校核電機(jī)軸軸徑為24MM此處選用平鍵聯(lián)接，尺寸為，鍵長為28MM108BHM鍵的工作長度2810LLBM鍵的工作高度4K可得鍵聯(lián)接許用比壓21250/PN237048TPDKL故該平鍵合適355電氣控制系統(tǒng)軌道式導(dǎo)引車（RAILGUIDEVEHICLE，穿梭車）具有動(dòng)態(tài)移載、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、成本低等特點(diǎn)，在自動(dòng)化倉庫系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。目前穿梭車按運(yùn)動(dòng)方式不同可分為環(huán)形軌道式和直線往復(fù)式。一般地，環(huán)形軌道式穿梭車系統(tǒng)效率高且可多車同時(shí)工作，軌道多采用鋁合金，相對成本較高；直線軌道式穿梭車系統(tǒng)通常為單車單軌，通常采用鋼軌為軌道，成本較低。隨著PLC控制、分布式現(xiàn)場總線、矢量變頻調(diào)速、激光測距定位等技術(shù)的引入，使得穿梭車能夠?qū)崿F(xiàn)精確絕對認(rèn)址與平滑調(diào)速，從而提升了穿梭車的起動(dòng)、運(yùn)行與制動(dòng)性能，確保了整個(gè)物流系統(tǒng)的可靠、平穩(wěn)與高效。51穿梭車結(jié)構(gòu)組成直線軌道式穿梭車系統(tǒng)通常為單車單軌，穿梭車的硬件組成主要包括行走機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、叉取機(jī)構(gòu)，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。行走電機(jī)通過驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)車輪，使穿梭車在下導(dǎo)軌上做水平行走；提升電機(jī)通過凸輪帶動(dòng)載貨臺(tái)做垂直升降；載貨臺(tái)上的貨叉電機(jī)驅(qū)動(dòng)貨叉左右伸縮。圖51穿梭車結(jié)構(gòu)組成52穿梭車電機(jī)的選擇自動(dòng)引導(dǎo)車是電動(dòng)車的一種，而電機(jī)是電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)源，提供給整車提供動(dòng)力。目前常用的電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有三種36第一種是直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，20世紀(jì)90年代前的電動(dòng)汽車幾乎全是直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。直流電機(jī)木身效率低，體積和質(zhì)量大，換向器和電刷限制了它轉(zhuǎn)速的提高，其最高轉(zhuǎn)速為60008000R/MIN。但出于其缺點(diǎn)目前除了小型車外，電動(dòng)車很少采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。第二種是感應(yīng)電機(jī)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的新技術(shù)，目前尚處于發(fā)展完善階段。電機(jī)一般采用轉(zhuǎn)子鼠籠結(jié)構(gòu)的三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。電機(jī)控制器采用矢量控制的變頻調(diào)速方式。其具有效率高、體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)簡單，免維護(hù)、易于冷卻和壽命長等優(yōu)點(diǎn)，該系統(tǒng)調(diào)速范圍寬，而且能實(shí)現(xiàn)低速恒轉(zhuǎn)矩，高速恒功率運(yùn)轉(zhuǎn)，但交流電機(jī)控制器成本較高。目前，世界上眾多著名的電動(dòng)汽車中，多數(shù)采用感應(yīng)電機(jī)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。第三種是永磁同步電機(jī)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中永磁同步電機(jī)包括無刷直流電機(jī)和三相永磁同步電機(jī)，而永磁同步電機(jī)和無刷直流電機(jī)相比，永磁同步電機(jī)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率較高，體積最小，質(zhì)量最小，也無直流電機(jī)的換向器和電刷等缺點(diǎn)。但該類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)永磁材料成本較高，只在小功率的電動(dòng)汽車中得到一定的應(yīng)用。但永磁同步電機(jī)是最有希望的高性能電機(jī)，是電動(dòng)汽車電機(jī)的發(fā)展方向。出于直流電機(jī)本身具有控制系統(tǒng)簡單，調(diào)速方便，不需逆變裝置等優(yōu)點(diǎn)，并且本課題設(shè)計(jì)的穿梭車不需要工作在高速大功率之上，因此，在本文仍采