【正文】 定基準(zhǔn)面與立柱的角度。最后添加方程式 D1凸臺(tái) 拉伸 1短梁 .part=D3草圖 4。 3) 畫驅(qū)動(dòng)立柱 2的草圖 3，為了使立柱與橫梁完全定義，草圖與橫梁的關(guān)系預(yù)先計(jì)算好。 圖 312 螺栓、螺母、彈簧墊片整體圖 2021 屆畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 30 頁 共 44 頁 （ 10） 貨 架整體裝配圖 313。 2021 屆畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 28 頁 共 44 頁 圖 37 托盤支撐桿整體圖 （ 6） 貨架的托盤整體圖 38。 圖 31 立柱整體圖 圖 32 立柱局部大圖 （ 2） 貨架的 橫梁 整體圖 33 和局部大圖 34。 地腳螺釘根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，其直徑的選取不得小于 15mm，所以 ， 本文選 M20 的地腳螺釘，地腳螺栓 的預(yù)埋深度定為 18Omm。 如圖 215?？紤]當(dāng)前市場行情， 空心矩形鋼相較于 U 型鋼和 C 型鋼價(jià)格更合理，所以采用空心矩形鋼。 模擬條件 ：取 型鋼上左右端皆為鋼結(jié)，力邊界條件為圖所示的位置加載 。 Ｆ —— 橫梁豎向力 ／ 3KN。同時(shí)在本設(shè)計(jì)中，橫梁不受扭矩作用，故空心截面的性價(jià)比優(yōu)于實(shí)心的矩形和圓截面。因而合理的截面系數(shù)形狀應(yīng)該是截面面積 A越小，而抗彎截面系數(shù) W越大。 []? —— 梁的設(shè)計(jì)許可應(yīng)力 。主要通過因素（ 2） 來提 高 橫梁的彎曲剛度。 通過借助 ANSYS軟件的分析，選取 ? 鋼為立柱截面。利用 SolidWorks Simulation 進(jìn)行了模擬受力實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)同等荷載 (主要是軸向受壓條件 )下， ? 鋼受力情況優(yōu)于其它國標(biāo)類的型鋼(熱軋工字鋼 (GB/T7O6— 1998)、 H 型鋼 (GB/T11263— 1998)、冷彎不等邊角鋼(GB/T6723— 198冷彎等邊角鋼 GB/T6723— 1998))。 i —— 截面的 回轉(zhuǎn)半徑 。 Ａ —— 立柱橫截面面積 。開始計(jì)算時(shí)，可以不考慮2021 屆畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁 共 44 頁 軸力 p的作用，只根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件選取出抗彎截面系數(shù) W，其計(jì)算為 : max[]MW ?? （ ） 式中 ： W—— 立柱截面系數(shù) 。為了降低生產(chǎn)的成本，應(yīng)該采用同截面的立柱。 2 2 2 21 212 2 2 5 5 5 53 2 2 2 5 5 5 5 ) 5582 2 2 nm m mmF a bXlk N m?? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? （ ++ () 2 2 2 22 212 2 2 5 5(3 2 2 2 5 5 5 5 5 2 2 2 nm m mmF a bXlNm?? ? ?? ? ? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ??） () 解出 1X 和 2X 之后，可以用靜定平衡方程解出剪力。 F F F F F FX1 X2X3（a）X1=1X2=1X3=1（b）（c）（d） 圖 27力法求解示意圖 由于橫梁自重對(duì)于荷載較小，故可省略。 f —— 鋼材的抗拉、抗壓強(qiáng)度值 。其受力如圖 25所示 : 立柱橫梁貨物 貨物橫梁自重qMPP 圖 25 橫梁受力模型 本課題所設(shè)計(jì)的貨架總高為 18m，貨架比較高，所以計(jì)算時(shí)，必須考慮地震對(duì)它的影響。因此，立柱將受到軸向壓力和彎矩作用，不受扭矩和剪力。 5)地震作用 ： 按最大水平地震影響系數(shù)考慮水平地震作用的影響。 1)恒荷載 ： 貨架自重。查閱文獻(xiàn)、資料，參照國家和有關(guān)行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)范，盡可能全面地總結(jié)、歸納出貨架設(shè)計(jì)計(jì)算參考規(guī)范，并按上述參數(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。同時(shí)在一定程度上也受到貨架結(jié)構(gòu)造型的影響。 在相同承載力的情況下，薄壁型鋼貨架的重量約比熱軋型貨架輕 20%。 根據(jù)自定設(shè)計(jì)流程，結(jié)合現(xiàn)有的一組設(shè)計(jì)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自用設(shè)計(jì)流程研究，并借助 SolidWorks 軟件建立貨架的實(shí)體模型。 側(cè)面因無堆垛的要求，故可采用斜桿鉸接的形式，以降低超靜定次數(shù)。 目前立體貨架大多采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 由于剛架自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得在設(shè)計(jì)立體貨架時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要考慮一些特殊的結(jié)構(gòu)因素。堆高機(jī)可提高地面空間使用率 30%，操作高度達(dá) 16 米多。是最簡單也是最廣泛使用的貨架。由開關(guān)或用小型電子計(jì)算機(jī)操縱。 (9)封閉式移動(dòng)貨架 2021 屆畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁 共 44 頁 封閉式移動(dòng)貨架當(dāng)不需要存取貨物時(shí)， 所有 貨架移動(dòng)到一起后，全部封閉，并可全部鎖住。其突出的優(yōu)點(diǎn)是提高了空間利用率，一組貨架只需一條通道，而固定型托盤貨架的一條通道，只服務(wù)于通道內(nèi)兩側(cè)的兩排貨架。閣樓上一般采用輕型小車或托盤牽引小車作業(yè)。 (4)貫通式貨架 貫通式貨架在同樣的空間內(nèi)比通常的托盤貨架幾乎多一倍的儲(chǔ)存能力，因?yàn)槿∠挥诟髋咆浖苤g的 巷道，將貨架合并在一起，使同一層、同一列的貨物互相貫通。 (3)重力式貨架 重力式貨架的每一個(gè)貨格就是一個(gè)具有一定坡度的存貨滑道。由滿足不同功能要求的各種不同形式的貨架所組成的多種多樣的自動(dòng)化、機(jī)械化倉庫，已成為倉儲(chǔ)系統(tǒng)以至整個(gè)物流系統(tǒng)或生產(chǎn)工藝流程中的重要環(huán)節(jié)。行間有供堆垛機(jī)械進(jìn)行作業(yè)運(yùn)行的巷道。 4） 貨架的載荷與工況分析 ： 參照基本規(guī)范第 3 條。 2021 屆畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁 共 44 頁 設(shè)計(jì)流程如下 ： 1） 貨架選型 ： 根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 條例規(guī)定 :在鋼結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件 及其連接中，不宜采用 ： 厚度小于 4mm 的鋼板 。 4) 構(gòu)件的基本設(shè)計(jì)規(guī)定 :按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)貨架結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)采用荷載設(shè)計(jì)值和強(qiáng)度設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算 ； 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)貨架結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值和容許變形進(jìn)行計(jì)算。承重結(jié)構(gòu)的鋼材通常宜采用《碳素結(jié)構(gòu)鋼》(GB700— 88)規(guī)定的 Q235 鋼和《低合金結(jié)構(gòu)鋼》 (GB1591— 88)規(guī)定的 16錳鋼。立體貨架參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)是非常有研究意義的課題，它使用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等手段，無論是對(duì)理論研究還是實(shí)際應(yīng)用，都是非常有價(jià)值的。 3）、用 VB 軟件 對(duì) SolidWorks 的二次開發(fā)技術(shù)，用 SolidWorks 建立物流倉儲(chǔ)設(shè)備立體貨架參數(shù)化模型，開發(fā)程序計(jì)算出各個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)所有零部件和總裝的參數(shù)化驅(qū)動(dòng)與工程圖生成。 (2)用模擬參數(shù)進(jìn)行橫梁式貨架設(shè)計(jì)，檢驗(yàn)自用設(shè)計(jì)規(guī)范和流程。為了解決這些問題，本文采用基于對(duì)象的分析方法，通過研究常見貨架形式的組成部件和共同特性，運(yùn)用三維參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品系列設(shè)計(jì)。如何在滿足需求的前提下選擇安全、經(jīng)濟(jì)的貨架類型是設(shè)計(jì)者和使用者共同面臨的問題 [3]。由于技術(shù)設(shè)備落后和經(jīng)費(fèi)不足等原因，我國自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展速度遠(yuǎn)趕不上實(shí)際需要。 而在國內(nèi)，貨架的規(guī)范化和數(shù)字化設(shè)計(jì)與研究起步比較晚，我國于 1974 年在鄭州紡織機(jī)械廠建成第一座自動(dòng)化立體倉庫至今，己有上千座自動(dòng)化立體倉庫建成投入運(yùn)營，這些倉庫使用在機(jī)器制造業(yè)、電器制造業(yè)、航空港、輕工和化工企業(yè)、商儲(chǔ)業(yè)、軍需部門等 。 自動(dòng)化立體倉庫的出現(xiàn)和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)以后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。2021 屆畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1 頁 共 44 頁 第一章 緒論 本課題的 研究背景、 目的及研究意義 本課題的研究背景 自動(dòng)化立體倉庫 (AS/RSAutomated Storage and Retrieval System)產(chǎn)生于 60 年代的美國，到現(xiàn)在為止大致經(jīng)歷了機(jī)械式立庫系統(tǒng)、自動(dòng)化立庫系統(tǒng)、集成化立庫系統(tǒng)、智能型立庫系統(tǒng)四代的發(fā)展歷程，并逐漸向第五代“ 3I (Inteligent 智能化，Integrated 集成化， Information 信息化 )立體庫系統(tǒng)過渡。此外，還配有自動(dòng)安全消防監(jiān)控系統(tǒng)，它是機(jī)電一體化和現(xiàn)代信息技術(shù)在物資流通領(lǐng)域應(yīng)用的一個(gè)重要分支 [1]。國外貨架的設(shè)計(jì)和制造過程己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)范化和數(shù)字化，像國際上著名公司 ABB、 Comas、 KUKA、 BOSCH、 NDC、SWISSLOG 等都是機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線及物流與倉儲(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備的集成供應(yīng)商。與發(fā)達(dá)國家比，我國在自動(dòng)化程度、信息處理、可靠性等方面還有很大的差距，所以一些大型的工程往往被國外廠商所承攬。 本課題的研究意義 目前常見的貨架類型有許多種，每種貨架都有其特定的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用范圍，其結(jié)構(gòu)精度和承載能力都有嚴(yán)格的要求。③貨架設(shè)計(jì)結(jié)果幾乎全為工程二維平面圖，雖然不影響設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，但是不能更好地體現(xiàn)貨架的三維設(shè)計(jì)效果，造成銷售人員和客戶的溝通困難 [4]。 2021 屆畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁 共 44 頁 擬采用的研究 手段 ： 本課題主要研究內(nèi)容和研究方法如下 : (l)研究、分析、整理現(xiàn)行貨架設(shè)計(jì)規(guī)范，形成可行的自用設(shè)計(jì)規(guī)范和流程。本專題主要利用 SOLIDWORKS 軟件的三維建模 功能，建立貨架的實(shí)體模型，實(shí)現(xiàn)模型驅(qū)動(dòng)。但是從數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造在自動(dòng)化立體倉庫和貨架設(shè)計(jì)與制造的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)來看，多數(shù)科學(xué)文獻(xiàn)、學(xué)術(shù)刊物里對(duì)貨架的 研究都還停留在局部范圍，沒有對(duì)貨架進(jìn)行系統(tǒng)的研究，目前仍未形成一套完善的體系。 2) 材料選擇 :鋼貨架承重結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)根據(jù)其重要性、荷載特征、連接方法、使用環(huán)境等具體情況選擇其鋼號(hào)和材質(zhì)。貨架結(jié)構(gòu)應(yīng)按上列荷載效應(yīng)的最不利組合設(shè)計(jì)。 貨架相對(duì)應(yīng)的托盤，尺寸要求長 25O0mm 寬 1500mm 高 100mm。 2） 貨架材料的選取 ： 參照基本規(guī)范第２條 3） 確定整體尺寸 ： 參照基本規(guī)范之第 2條。 貨架簡介與選型 貨架簡介 貨架布局一般為矩陣網(wǎng)狀閣式，成單行式或多行式。 貨架的類型簡介 (l)立體貨架 倉庫的儲(chǔ)存方式自平面儲(chǔ)存向高層化立體儲(chǔ)存發(fā)展以來，貨架即成為立體倉庫的主體。其側(cè)面間隙，考慮在原始位置貨物的停放精度，堆垛機(jī)的停位精度，堆垛機(jī)及貨架的安裝精度等 ； 貨物支承的寬度必須大于側(cè) 面間2021 屆畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁 共 44 頁 隙，免得貨物一側(cè)處于無支承狀態(tài)。為減少貨箱與貨架之間的摩擦力，在存貨滑道上設(shè)有輥?zhàn)踊驖L輪。閣樓樓板上一般可放輕泡及中小件貨物或儲(chǔ)存期長的貨物，可用叉車、輸送帶、提升機(jī)、升降臺(tái)提升貨物。每排貨架 有一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由裝置于貨架下的滾輪沿鋪設(shè)于地面上的軌道移動(dòng)。貨架的前后設(shè)有安全分線開關(guān)，一遇障礙物整個(gè)貨架立即停止。貨架沿著由兩個(gè)直線段和兩個(gè)曲線段組成的環(huán)形軌道運(yùn)行。 橫梁式貨架的介紹 橫梁式貨架是最流行、最經(jīng)濟(jì)的一種貨架形式、安全方便，適合各種倉庫，直接存取貨物。機(jī)械設(shè)備要求 ： 反平衡式叉車或堆高機(jī)。 貨架選型分析 桁架和剛架是工程中典型的兩種結(jié)構(gòu)，他們的基本區(qū)別是 ： 桁架的所有結(jié)點(diǎn)雖然都是鉸接點(diǎn)，但由于桿布置方面的原因，也能保持幾何不變性 ； 剛架則不同，它是通過剛結(jié)點(diǎn)來維持幾何不變性的。為了保持貨架之間的穩(wěn)定性，可以在貨架之間加背撐 (立柱背撐 )，采用剛結(jié)。同時(shí)，斜桿鉸接形式使桿件截面設(shè)計(jì)趨于簡單，若采用超靜定結(jié)構(gòu)，只有預(yù)先假定截面尺寸才能求出內(nèi)力，然后 再根據(jù)內(nèi)力重新設(shè)計(jì)桿件截面，若設(shè)計(jì)截面與假定截面相差過大，則需要重新計(jì)算。根據(jù)材料用途，同時(shí)經(jīng)過市場調(diào)研，發(fā)覺大多2021 屆畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁 共 44 頁 生產(chǎn)廠商采用的材料為 Q235，貨架由立柱、橫梁、腹桿和背撐等組成，主要承受垂直方向重力荷載，對(duì)心部要求不高，參考《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（ GB70O— 88），故本設(shè)計(jì)選 Q235 為貨架材料。對(duì)于給定尺寸的貨物單元，貨位尺寸取決于單元四周需要留出空隙的大小。 另外貨架相對(duì)應(yīng)的托盤，尺寸要求長 25O0mm 寬 1500mm 高 100mm 分析比較各類貨架特點(diǎn)，以橫梁式貨架為參考，按照上述參數(shù)進(jìn)行貨架總體布局設(shè)計(jì)。其結(jié)構(gòu)形狀如下圖 22 所示 : 2021 屆畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁 共 44 頁 圖 22 橫梁式 貨架的結(jié)構(gòu)簡圖 貨架載荷與工況分析 依據(jù)《貨架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ CECS23:90）的 條，貨架上的載荷可以分為恒載荷、貨架活載荷、豎向沖擊載荷、水平載荷、以及風(fēng)載、屋面活載荷 (或雪載 )和地震作用。 4)水平荷載 ： 堆垛機(jī)傳至貨架結(jié)構(gòu)的最大靜荷載和最大動(dòng)荷載。 立柱的受力情況 [5][6] 立柱主要是軸向受壓，力學(xué)模型為如下圖 23: 2021 屆畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 11 頁 共 44 頁 立柱橫梁貨物 貨物 貨物 貨物PM 圖 23 立柱受力情況 由于貨物不直接加載在立柱上，而是加載在橫梁上。 圖 24 斜拉桿的受力 2021 屆畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁 共 44 頁 橫梁的受力情況 橫梁受到托盤上面貨物的直接荷載，為受