单立柱巷道式堆垛机机械设计项目新版说明书.doc

攀枝花学院本科毕业设计（论文）

巷道式堆垛机机械部分设计

学生姓名： 余 威

学生学号： 10601197

院（系）： 机械工程学院

年级专业：级机械设计制造及其自动化

指导老师：陈新德 讲师

二〇一六年六月

摘 要

本文具体叙述了普遍应用在现代大中型企业中单立柱有轨巷道式堆垛机设计方案。文中对堆垛机分类，特点及其结构进行了具体叙述。堆垛机是自动化立体仓库中最关键起重堆垛设备，是伴随立体仓库出现而发展起来专用起重机。它能够在自动化立体仓库巷道中往返穿梭运行，将放置在巷道口货物存入指定货格，或从货格中取出货物运输到巷口。
设计关键关键包含：堆垛机机架、升降机构、行走机构、货叉伸缩机构和安全机构。文章在确定堆垛机总体设计方案前提下，再对各个机构进行受力分析和设计计算，最终进行必需相关校核并最终确定各个机构实际取值。
此次毕业设计利用多个起重机现代设计方法，尤其是利用计算机辅助设计（CAD）方法，在计算机上将堆垛机设计图纸CAD化，大大提升了设计效率，节省时间。

关键词： 自动化立体仓库；堆垛机；升降机构；行走机构；货叉伸缩机构；安全机构

ABSTERCT

This article has discussed the design of the single-pillar type of Narrow-Aisle Stacker Crane which has been universally used in modern most enterprises in detail. This article described the kinds of stakers, features and the structure in detail. Stacker cranes is the most important part of the automation three-dimensional storehouse among the take heavy crane pile up equipment, it can in the tunnel of automation cube in the shuttle operation of round trip, will locate in tunnel the goods of mouth stock goods shelf; or opposite take out the goods transit in goods shelf go to tunnel mouth.
The design focus mainly include: The stacker's rack, walk organization, fork telescoping mechanism and safe organization. Under the premise of overall design scheme of stacking crane, then for organization analyze by force condition calculate. Finally, check nuclear necessarily and definite every numerical.
This Graduation Design use many kinds of Modern Designs of the crane, especially to use the method of Computer-aided design(CAD),Stackers will be the design drawings of the CAD on the computer, which greatly improve the efficiency of the design and saving time.

Keywords: Automation three-dimensional storehouse Stacker Crane Movement organization Walk organization Fork telescoping mechanism Safe organization

目 录

摘 要 I
ABSTRACT II

1 引言 1
1.1 研究背景及意义 1
1..2 研究内容及设计思绪 2
1.2.1 关键设计内容 2
1.2.2设计要求 2
1.3 研究发展趋势 3
1.4 堆垛机所受载荷简化方法 3
2 堆垛机整体结构设计方案 5
2.1 堆垛机结构关键结构组成 5
2.2 单立柱有轨巷道式堆垛机特点 6
2.3 堆垛机控制装置 6
3堆垛机机架结构设计计算 9
3.1 堆垛机机架结构 9
3.1 机架立柱尺寸设计 9
3.2 机架上、下横梁设计 10
4堆垛机伸缩货叉机构设计计算 12
4.1 堆垛机伸缩货叉结构设计 12
4.1 货叉传动装置总体选型 12
4.2 货叉传动链轮，链条设计计算 12
4.3 堆垛机货叉静度和扰度计算 13
5堆垛机行走机构设计计算 16
5.1 堆垛机行走机构整体设计 16
5.1.1 驱动方法选择 16
5.1.2 车轮设计 16
5.1.3 电动机选择 16
5.1.4 减速器选择 17
5.1.5 制动器选择 17
5.2 轨道设计 17
5.3 行走机构电动机选择 18

5.4 堆垛机行走轮设计计算 18
5.5 行走机构减速器选择 19
5.6 行走机构联轴器选择 19
6 堆垛机升降机构设计 21
6.1 堆垛机升降机构整体设计 21
6.1.1 柔性件选择 21
6.1.2 卷筒选择 21
6.1.3 电动机选择 21
6.1.4减速器选择 22
6.1.5 制动器选择 24
6.2 升降机构零部件设计计算 25
6.1.1 钢丝绳计算 25
6.1.2 卷筒相关尺寸计算 25
6.2升降机构传动装置选择 26
6.2.1 电动机选择 26
6.2.2 减速器选择 27
7 堆垛机维修和保养及其操作规程 28
7.1 日常维护 28
7.2 检验内容 28
7.3 修理 28
7.4 适用范围  28
7.5管理内容 28
7.5.1操作规程 28
7.5.2 安全操作规程  30
参考文件 32
结论 33
致谢 34

1 引言

伴随世界经济连续发展和科学技术突飞猛进和经济全球化趋势加强，各国面临着前所未有机遇和挑战。在这种大形势之下，现代物流作为工业化进程中最为经济合理综合服务模式和管理技术已被越来越多企业所重视。伴随全球物流事业快速发展，物流系统深入改善和合理性对优化资源配置、提升企业生产率、降低生产成本起着至关关键作用。所以，自动化立体仓库系统也越来越受到青睐。其关键设备—巷道堆垛起重机则是代表自动化立体仓库标志，对立体仓库出入库效率相关键影响。自动化仓库是现代物流中关键组成部分，它是在不直接进行人工处理情况下自动存取物料系统，是现代工业社会发展高科技产物，对提升生产率、降低成本有着关键意义。在20世纪70年代早期，中国开始研究采取有轨巷道式堆垛机（简称堆垛机）立体仓库。1980年中国第一座自动化仓库在北京汽车制造厂投产，以后自动化仓库在中国得到了快速发展。本文从堆垛机应用特点入手，着重就堆垛机结构设计进行初步研究。
巷道式堆垛机是立体仓库关键物流设备，是伴随自动化立体仓库出现而发展起来专用起重机，它是仓库中使用最广泛物料搬运设备，也是物流仓库系统中最关键设备，其用途是在自动化立体仓库货架巷道上往返穿梭运行，讲在巷道口货物存入货格，或相反取出货格内货物运到巷道口。
早期堆垛机是在桥式起重机起重小车上悬挂一个门梁，利用货叉在立柱上上下运动及立柱旋转运动来搬运货物，通常称之为桥式堆垛机。1960年左右在美国出现了巷道式堆垛机，这种堆垛机在地面导轨上行走，利用货架上部导轨预防倾斜，或相反，在上部导轨上行走，利用地面导轨预防倾斜。伴随计算机控制技术和自动化立体仓库发展，堆垛机应用越来越广，技术性能越来越好，高度也越来越高，到1970年代实现了有货架支撑高度为40米堆垛机。堆垛机运行速度也不停提升，现在堆垛机水平运行速度也不停提升，最高达成200m/min（小载重量堆垛机已经达成300m/min），起升速度达成50m/min。

1.1 研究背景及意义
自动化立体仓库作为现代物流系统关键组成部分，是一个多层存放货物高架仓库系统。它是在不直接进行人工干预情况下由巷道堆垛机实现货物存放和取出，整个过程由计算机网络管理和自动控制系统完成。自动化立体仓库最早诞生在美国，进入20世纪80年代，在世界发展快速，使用范围包含几乎全部行业，它出现标志着现代工业技术步入了一个加速发展阶段。50年代，出现了司机操作巷道式起重机立体仓库。以后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到快速发展，并形成专门学科。60年代中期，日本开始兴建立体仓库，而且发展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化仓库最多国家。自动化仓库技术研究对优化资源配置、提升企业生产率，降低生产成本有着很关键意义。堆垛机是自动化立体仓库中最关键其重堆垛设备，它能够在仓库巷道中往返穿梭运行，将在巷道口货物存入货格，或从货格里取出货物运输到巷道口。
中国于1973年开始研制，据不完全统计，中国现在已建成300多座立体仓库。现在我过自动化仓库技术已实现了和其它信息决议系统集成，正在做智能控制和模糊控制研究工作。但同世界关键工业发达国家相比，存在着一定差距。总结经验，查找不足，勇于创新，不停交流改善，相信我们在该项技术研究上一定回取得突破性进展。1980年，中国在汽车、化工、电子、烟草等行业应用逐年增加。其中，最具代表性是中国龙头企业海尔集团国际物流立体仓库，该仓库高22米，拥有18056个标准托盘位，包含原材料和产品两大自动化物流系统，全部实现了现代物流自动化和智能化。近几年，中国计算机自控技术飞速发展，为中国自动化立体仓库发展提供了关键技术支持。自动化立体仓库不仅含有节省和减轻劳动强度、提升物流效率、降低储运损耗、降低流动资金等优势，而且在沟通物流信息、衔接产需、确保生产均匀、合理利用资源、进行科学贮备和生产经营决议方面发挥着独特作用，使大家能够真正享受到现代计算机技术应用和企业物流管理益处。

1..2 研究内容及设计思绪
1.2.1 关键设计内容
（1）堆垛机机架设计计算；
（2）堆垛机货叉伸缩机构设计计算；
（3）堆垛机行走机构设计计算；
（4）堆垛机升降机构设计计算；
（5）堆垛机安全机构设计计算。
1.2.2设计要求
为使堆垛机能够正确、快速、安全、自动搬运货物出入库 ，必需满足以下设计要求：
(1)含有三维运动功效，即堆垛机沿巷道往返水平运动、载货台垂直运动、货叉沿货架方向伸缩运动；
(2)满足一定定位精度 ，反复定位精度误差不能超出10mm；
(3)含有安全保护方法；
(4)在满足强度、刚度和可靠性前提下，尽可能减小堆垛机各部　重量，以减小提升功率和行走时摩擦阻力;
(5)保护仓库环境，避免货物污染受损。

1.3 研究发展趋势
以品种多、数量少、频率高供给方法下物流环境为背景，对于自动化立体仓库效能提出了越来越高要求。早期堆垛机，在桥式起重机起重小车上悬挂一个门柱，利用货叉在立柱上上下运动及立柱旋转运动来搬运货物，通常称之为桥式堆垛机。但通常因为立柱高度限制，桥式堆垛机作业高度不能太高，而巷道堆垛机沿货架仓库巷道内轨道运行，使得作业高度提升。采取货叉伸缩结构，能够使巷道宽度变窄，提升自动化立体仓库利用率，它适适用于多种高度高层货架仓库，能够实现半自动、全自动和远距离高集中控制。
日本大福企业于1999年在巷道堆垛机主体高速化上下功夫，开发了AS21模式。AS21模式是以高效率动作为基础，在高效能化（缩短循环时间）方面引用一个概念，使巷道堆垛机高效能化技术得到了大幅度提升。

1.4 堆垛机所受载荷简化方法
堆垛机机架有立柱、上下梁组成，整机结构高而窄。堆垛机工作时，将受到载货台、货物铅垂作用，行走、制动和加减速水平惯性力作用和起吊时冲击载荷作用；一些特殊环境下，还要受到风力作用。堆垛机每完成一个工作循环，以上载荷将反复出现一次。因次，堆垛机所受是交替改变载荷。为了确保堆垛机安全可靠工作，其钢结构部分强度和刚度计算是必不可少。
在此，就堆垛机所受载荷简化基础方法作一一说明。
1)起重重量PL
实际起重重量包含货叉、附件重量和额定重量之和，用示。考虑到货物正常起吊时动载冲击作用，则设计起重重量=
式中，称为冲击系数，和堆垛机分类相关：(见表1-1)
Ⅰ类 =1. 1 Ⅱ类 =1.25 Ⅲ类 =1.4 Ⅳ类 =1.6
表1-1堆垛机分类
工作时间
载荷

长

中

短
轻
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
中
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
重
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
2)水平载荷
堆垛机沿水平方向加减速行走或制动时，其本身质量及起重质量肯定会产生和其加速度相关水平惯性力。即= 式中，称为动载荷系数，因为加速度不确定性，通常见额定速度v来确定。
水平行走时 =0.0005v
3）风力载荷
风力载荷SW为风压力q和受风面积乘机，即=qA
堆垛机工作时，风压力 q=1742.7
非工作状态，风压力 q=148.1 式中，h为吊具高度，单位取mm
4)起升冲击载荷
在正常情况下，起吊货物加速度可能很大，这时冲击载荷很大，设计时应另行考虑。
5）载荷状态
堆垛机工作时，其承载能力是上述多种载荷和自重不一样组合：
A 正常工作状态：M（+ +）
B 特殊工作状态：M（+ +）+
C 起升工作状态： + +
D 停止： +
以上各式中，M称为作业系数，和堆垛机分类相关：
Ⅰ类 M=1.0； Ⅱ类M=1.05； Ⅲ类M=1.1；Ⅳ类M=1.20

2 堆垛机整体结构设计方案

参考中国外相关堆垛机厂家分类和型号，结合堆垛机具体工作环境，此次设计单立柱有轨巷道式堆垛机关键用于起重量在0.5t——1t之间，起升高度小于9米自动化立体仓库里，采取此设备便于实现仓库综合机械化、自动化。

2.1 堆垛机结构关键结构组成
堆垛机结构关键有三个机构组成，整体结构图(2-1)所表示：

1.水平行走机构 2,.下横梁 3.伸缩机构 4.立柱 5.拉升机构 6.上横梁
图2.1 单立柱堆垛机结构图
（1） 升降机构有电动机、制动器、减速器、卷筒、钢丝绳及防落安全装置组成。升降机构工作速度通常控制在15~25m/min，最高可达45m/min，设计时选择20m/min.
(2)水平行走机构有电动机、联轴器、制动器、减速器和行走轮组成。在其顶部设置导向轮沿固定在货架上弦上轨道导行。下轨道设置两个行走轮沿敷设在地面上单轨运行。为预防堆垛机出现脱轨或侧翻现象，在其车轮两侧装有侧面导向轮。行走机构工作速度依据巷道长度和物料出入库频率而定，正常工作速度控制在50~100m/min，最高可达成180m/min,设计时选择80m/min。本堆垛机将采取交流变频调速方法。(在交流异步电动机很多调速方法中,变频调速性能最好,调速范围大,稳定性好,运行效率高。
货叉伸缩机构是堆垛机取放物料装置，它有上叉、下叉、链条等组成。货叉伸缩机构工作速度控制在15m/min，最高可达30m/min，设计时选择10m/min。

2.2 单立柱有轨巷道式堆垛机特点
因为使用场所限制，本单立柱巷道式堆垛机在结构和性能方面含有以下多个特点：
（1）因为机架采取单立柱结构，整机重量小，结构紧凑，作业时，驾驶员视野很好，但因为载货台和货物对单立柱几何力矩作用可能会造成立柱扭曲和变形，使整机刚性较差。
（2）本堆垛机沿着巷道天地轨运行,其作业含有三个方向动作。水平行走为x-x方向，能把货物送到任意一列；垂直升降为z-z方向，能把货物提升到任意一层；货叉伸缩为y-y方向，能存取货物；
（3）金属结构件除应满足强度和刚度要求外，还要有较高制造和安装精度。
（4）采取专门叉取货物装置，常见多节伸缩货叉或货板机构。
（5）各电气传动机构应同时满足快速、平稳和正确要求。
（6）为确保人生和设备安全，堆垛机必需配置有硬件及软件安全保护装置， 控制系统应含有一系列连锁保护方法。另外，在电气柜上设置报警系统，当堆垛机出现故障或探测器发觉异常情况发出报警。

2.3 堆垛机控制装置
自动运行堆垛机控制系统必需含有行走控制、升降控制、位置控制、速度控制、货叉控制、安全保护功效、自我诊疗故障功效等多个控制功效。
(1)位置功效
位置控制就是确定堆垛机停止在作业位置功效。
自动化立体仓库通常全部采取高层货架结构，以X、Y、Z坐标表示货架行、列、段方向，用三维坐标表示货物位置。为了自动确定位置，也就是为了在某一位置发出减速指令使堆垛机减速，在要求位置发出停机信号，就必需检测现在位置。本设计中位置检测可由在个坐标轴上按一定间隔装设传感器来进行检测。
(2 )速度控制
速度控制包含对提升作业效率相关高速度,预防货物坍毁和不致于使堆垛机发生冲击加速度和减速度,和为便于高精度定位最终稳定微速度等速度控制。
(3) 货叉控制
依据堆垛机出库和入库作业,伸缩货叉向左侧或右侧进行叉取操作次序控制功效。
(4)全保护装置
堆垛机立柱高度达10米,载货台升降速度也达成20m/min,而载货台是沿堆垛机立柱导轨上下运行承载结构,上有货叉机构、驾驶室等。为了确保堆垛机正常工作,确保操作人员人身和货物安全,其上必需配置完善安全保护装置。本设计中设置以下多个保护装置:
1)货叉上、下限自动停止保护
在堆垛机货叉在进行升降运动时,不能超出导轨上端和下端极限。所以能够在上下端各设置一个限位开关来实现该功效。
2)载货台负荷限制
在载货台超载时,发出报警信号并切断起升机构动力.当载货台被托住,钢丝绳松弛时,也会发出停止运动报警信号并切断动力。所以可设置热继电器来作为检测装置,再安装一个蜂鸣器作为警报提醒。
3)驾驶室安全保护
为确保驾驶室里操作人员人身安全,驾驶室门安全是否很关键。可设置一个限位开关来检测为使堆垛机能够在轨道上平稳运行，所以必需依靠车轮来实现这一运动。
4)速度转换装置
当堆垛机走到轨道某一位置时应以高、中、低速 某一速度行进时,就需要经过速度装换装置来实现这一功效.本设计中能够设置一个靠近开关。
5)货叉保护装置
堆垛机在进行工作过程中,为了确保当货叉伸缩到一定位置时就回自动停止,可设置一个机械制动器来实现该功效。
6)载货台断绳保护装置
当钢丝发生绳断裂时,能够自动可靠将载货台停止,避免溜车或坠车事故发生.所以对这种安全保护装置设计要求是灵敏度高、作用可靠、冲击小、结构简单.本设计中采取连杆凸轮机构来实现这一功效要求。一旦钢丝绳断裂,弹簧经过连杆机构使凸轮卡在升降机构导轨里阻止载货台坠落.正常工作时,,提杆平衡载货台及其上货物质量,弹簧处于压缩状态,凸轮和升降机构导轨分离。该装置原理图2.2所表示.

图2.2 断绳保护装置

3 堆垛机机架结构设计计算

3.1 堆垛机机架结构
机架是堆垛机关键承载构件，关键由立柱和上、下横梁联接而成。通常有单柱式和矩形框架式。按支承方法，又可分为安装在货架上上部支承式和安装在地面上下部支承式。不管哪种型式全部带有伸缩货叉和人工驾驶室（有时也没有）。立柱上附加导轨，使载货台沿导轨上下升降，同时还能够靠地上和顶上导轨保持走行稳定和支持货叉伸出进行装卸作业时翻转弯矩。
在机架上安装有升降、走行等机械装置，和配置有电气控制开关、安全保护装置等。下部支承式集中放在机架下部。
因为载货台和货物对单立柱力矩作用，和走行时起动、制动及加减速产生水平惯性力作用，对立柱会产生动、静方面影响。机架在通道纵向发生挠曲，整个机架成为振动体，其柱端振动较大。一样，在通道直角方向，立柱因为货叉作业时弯矩作用而发生弯曲，使伸长伸缩叉前端挠度增大。当柱端振动和货叉前端挠度一超出极限，就成为堆垛机自动定位障碍，所以机架应满足足够强度和刚度要求。
此次设计中采取立柱下部支承式，采取优质钢材焊接而成牢靠结构。当拼装成型后必需调整立柱垂直度，以赔偿在货架顶部载货时造成立柱弹性变形。

3.2 机架立柱尺寸设计
堆垛机机架设计计算参数以下：
Q—载货台及其货物质量(1500kg)；
q—柱单位长度平均重量(60.6kg/m)；
L—立柱高度(12m)；
h—载荷离立柱距离(1m)；
E—弹性模量，（依材料而定）；
—许用应力；
b—截面长；
h—截面宽；
堆垛机立柱应含有足够强度和合适刚度，所以，为处理该类问题，本设计中按强度设计准则来设计截面尺寸。设计时，初取横截面长、宽之比为b：h=1：2，初选截面为2907.9矩形钢管(I=19014cm)作为立柱材料.堆垛机受力分析图（3.1）所表示。

图3.1 立柱受力分析图
图3.1所表示，立柱能够简化为简支梁来计算，立柱设计应满足强度设计准则：
= 式（3.1）
自重引发弯矩 Mq=q=60.061099=5.96KN.m
载荷Q引发弯矩 ==50KN.M
所以立柱中央截面总弯矩 M总= Mq+=5.95+50=55.95 KN.m
抗弯截面系数
W= = 式（3.2）
将（3.2）式带入（3.1）式得：
=109mm
h=2b218mm

3.3 机架上、下横梁设计
设计时初选槽钢(高*腿长*腰厚)，截面面积=28.83,单位长度重量=22.63kg/m, I=8360，q=22.637kg/m
对其进行刚度校核，上、下横梁应满足刚度设计准则

——许用转角；
将上、下横梁简化为简支梁进行计算

满足刚度要求，所以最终确定选择槽钢。

4 堆垛机伸缩货叉机构设计计算

4.1 堆垛机伸缩货叉结构设计
伸缩货叉是堆垛机存取货物实施机构，本设计中采取了2层伸缩式机构。关键由固定叉、上叉、链条、链轮等组成。

1.下叉 2 .固定轮 3.张紧轮 4.驱动轮 5.固定轮 6.链条
图4.1 货叉结构图
固定叉1侧面装轴承固定在载货台台架上，其上安装有固定链轮2和原驱动4，在电机驱动下，带动电机上驱动链轮5使得上叉在链条传动下向前伸出，其中链条固定在上叉，行成闭合链条，带动上叉伸缩运动。

4.2 货叉传动装置总体选型
取运行阻力系数W=0.85,于是
=WG=0.85×5000=8500N
式中 G为运作货物重力
取机构总效率=0.9.则刚运行静功率为=
故选电机型号为EI801-4电磁制动三项异步电机，额定功率为0.55kw。转速为390r/min。

4.3 货叉传动链轮，链条设计计算
（1）选择链轮齿数
小链轮齿数，取21；
大链轮齿数,==121=21；
在货叉传动系统中，增速或减速，所以上式中传动比为1
链轮选择40cr合金调质刚为材料进行制造，淬火温度为850，以降低脆性。链轮结构采取整体式，链轮齿型按GB1244-8要求制造。
（2）选定链节数
初选中心距=40p，则链节数为==80+21=101
取=100节
（3）确定链节距p
工况系数=1,链轮齿数=0.92，多排链系数=1，所以链条额定功率
选择链条型号为08A单排链，抗拉载荷13.8KN，链节距p=12.7mm。中心距=40p=4012.7=500mm
（4）确定中心距
理论中心距a=

（5）中心距降低许，取为91mm
实际中心距=a-=501.65-91=401mm
链轮关键尺寸计算以下：
分度圆直径d=；
齿顶圆直径=p（0.54+cot）=12.7(0.54+cot)=91mm；
齿根圆直径=d-=85-7.95=77.05mm,取77mm。

4.4 堆垛机货叉静度和扰度计算
货叉机构受理分析在许可范围内对计算工况合适简化，假设堆垛机在运行过程中立柱不发生变形，依据货叉支撑结构，以下图：

1. 下叉板 2 从动链轮1（下叉） 3. 张紧轮 4. 电机（主动轮） 5. 从动轮2
6. 上叉板 图4.2 货叉结构简图
依据货叉结构简图，作货叉受力分析图，以下图4.2

图4.3 货叉受力分析图
图中a、b、c为额定间尺寸分别为50cm、18cm、40cm，设、、是材料弹性模量,、、分别为A、B、C支反力，Q为货物载荷。
上叉板扰度计算
货叉在货物作用下在上叉板处和c处产生支反力，上叉板受力和变形以下图4.3所
图4.4 上叉板受力图
虚线表示变形，由上土可知，上叉板B、C支点及力转角微分方程和扰度方程分别为
N N
=== &=
当=b时，=0，&=0，所以
=0.54 =1.86
下叉板扰度计算

图4.5 下叉板受力图
载荷Q在b段产生作用反力为，在c点产生倾角，产生扰度
求得 =2941 N =10294 N
=0.4 =2.5
所以 =0.94 =4.36
货叉在叉取货时最大扰度通常要求不超出5mm，依据以上式子可知，货叉结构设计扰度符合要求

5 堆垛机行走机构设计计算

5.1 堆垛机行走机构整体设计
要满足堆垛机能够在自动化立体仓库货架巷道里往返穿梭运行，实现货物存取要求，需要设计行走机构。关键包含：电动机、减速器、制动器、行走车轮。
5.1.1 驱动方法选择
方案一：地面驱动式
行走机构安装在下横梁上，行走轨道铺设在地面上，堆垛机靠下部车轮支承和驱动，上部导向轮用以预防堆垛机倾倒或摆动。这种驱动方法优点在于：驱动装置因为装在下横梁上，轻易保养维护，使用方便。起重范围大，应用比较广泛，适合于多种高度立体仓库。
方案二：上部驱动式
该驱动方法又可分为悬挂式和支承式两种结构形式。行走机构安装在堆垛机门架上部，在地面上也没有导轨，使门架下部导轨以一定间隙夹持在导轨两侧，从而预防堆垛机运行时产生摆动和倾斜，其升降装置也安装在门架上部。这种驱动方法优点在于：在设计机架（即：金属结构）时，可不考虑横向弯曲强度，钢结构自重能够减轻，加减速时惯性和摆动小，稳定静止所需时间就短。不过因为行走、升降等驱动装置全部安装在堆垛机上部，保养、检验和维修必需在高空作业，既不方便也不安全，而且立体仓库屋顶要负担堆垛机全部移动载荷重，从而增加了屋顶结构和货架重量。
综合以上两种方案对比，结合设计题目标要求，本设计中驱动型式采取“下部支承地面驱动型”。
5.1.2 车轮设计
为使堆垛机能够在轨道上平稳运行，所以必需依靠车轮来实现这一运动。
通常，车轮形式有带轮缘和无轮缘两种。因为本设计中将采取货叉作业，这么将会产生啃轨现象。严重时使车轮和轨道猛烈磨损，而且大大增加附加载荷，使堆垛机运行扭摆。发出响声，影响其正常工作，甚至出现开不动和脱轨现象。所以，在设计中，在下轨道上设置圆柱形（无轮缘）车轮（设计2个行走轮），并在下轨道侧面安装2个侧面导向轮。上轨道设置2个有轮缘车轮作为导向轮，从而确保堆垛机安全稳定运行。
5.1.3 电动机选择
本设计中，行走机构电动机确定选择许可有较大振动和冲击，转动惯量小，过载能力大YZR系列绕线型起重用三相异步电动机

5.1.4 减速器选择
从堆垛机本身工作场所考虑，本设计最终确定选择展开式一级圆柱齿轮减速器
5.1.5 制动器选择
堆垛机在运行过程中，为了满足能够减速停车要求，需要在运行机构中设置一个制动器方便控制制动力矩大小，从而实现其功效。同时考虑堆垛机能平稳工作，本设计中确定选择盘式常开式制动器。在走行方面制动转矩值大小通常为电机额定转矩100%即可。

5.2 轨道设计
本设计采取地面驱动式，需要设计上、下轨道来支承起堆垛机全部自重，并能使堆垛机在其上顺利运行。现在，常见轨道关键有以下三种：起重机钢轨、铁路钢轨和方钢。综合堆垛机具体工作场所和性能要求（刚度强度要求），并进行市场调查进行成本考虑，上轨道可采取工字钢，其含有良好抗弯强度，常选择含C、Mn较高钢材轧制而成（经典型材U71Mn）。下轨道可采取铁路钢轨中轻轨，常选择一般碳素结构钢镇静钢和半镇静钢。其顶部做成凸状，底部含有一定宽度，含有良好抗弯强度。
本设计采取地面驱动式（前面已作介绍，具体内容见2.5.1），需要设计上、下轨道来支承起堆垛机全部自重，并能使堆垛机在其上顺利运行。现在，常见轨道关键有以下三种：起重机钢轨、铁路钢轨和方钢。综合堆垛机具体工作场所和性能要求（刚度强度要求），并进行市场调查进行成本考虑，上轨道可采取工字钢，其含有良好抗弯强度，常选择含C、Mn较高钢材轧制而成（经典型材U71Mn）。下轨道可采取铁路钢轨中轻轨，常选择一般碳素结构钢镇静钢和半镇静钢。其顶部做成凸状，底部含有一定宽度，含有良好抗弯强度。
堆垛机轨道安装好坏直接影响到堆垛机运行质量。常见安装方法有：
压板固定法、钩形螺杆固定、焊接和螺栓联用固定。轨道接头采取焊接方法，其次序是由下而上，先轨底后轨腰、轨头，逐层逐道进行堆焊，最终修补周围。焊接时应注意以下问题：
1）在施焊前，固定钢轨接头时，2根钢轨端头之间所留间隙是上宽下窄，以轨底间隙为准，通常控制在15—18mm之间。
2）当钢轨端头焊接完成后，应采取热处理来消除其应力，能够用气焊喷嘴围绕轨头、轨腰、轨底反复进行加热。

5.3 行走机构电动机选择
行走机构电动机所需功率为可按下式计算：
（KW） 式（5.1）
式中 —行走阻力；
v—行走机构运行速度；
—行走机构总效率，通常可取0.85-0.95
由上式可知，现须确定行走阻力大小，可按下式计算：
（N） 式（5.2）
式中 —堆垛机额定起重量和自重之和；
—轴承摩擦系数，查表选择0.1；
f—车轮滚动阻力系数，查表选择0.3；
D—车轮直径；
d—轴径；
—阻力摩擦系数，查表选择1.5；
将相关数据带入式（5.2）中，算得：=0 N，并将其结果带入式（5.1），最终算得所需电动机功率P=29KW，所以选择型号为YZR225M—6，转速为957r/min,额定功率为34KW，效率为90%且3490%=30.6，可选。安装代号选择1M1003，国际基准机座号为160M。

5.4 堆垛机行走轮设计计算
行走轮有主动轮和从动轮1个，采取轮轴直接连接驱动方法。
行走轮许可载重量等各参数间有下列关系式：
P=KD（B-2r）（kg） 式（5.3）
K=（kg/cm） 式（5.4）
式中，P—许可载重量（kg）；
D—车轮踏面直径（cm）；
B—钢轨宽（cm）；
r—钢轨头部圆角半径（cm）；
K—许用应力系数（kg/cm）；
v—走行速度（m/min）；
—许用应力（球墨铸铁许用应力为50kg/cm,即5MPa）。
首先确定B=6.4cm，r=0.2cm, k=50 kg/cm, v=80m/min
则 K===36.3（kg/cm）
P= 1500kg
将以上数据带入式（5.3），式（5.4）中算得：D=8.5cm
行走轮轮压关键依据疲惫计算轮压选择，其计算公式为：
= 式（5.5）
式中，—疲惫计算轮压（N）；
—工作时最大许可载重量（N）；
—正常工作时最小轮压（N）；
又依据车轮直径计算公式：
式（5.6）
式中，转速系数；
—工作等级系数；
—接触应力常数；
首先确定 =6.0,=0.82,=1.25,l=30mm，代入式（5.5），式（5.6）
中算得：D=350mm
车轮转速为：
=212.3r/min
车轮轴径为d=14mm，为满足选择适宜轴承，取d=15mm
轴上轴承选择型号为6202，基础尺寸为：d=15mm，D=35mm，B=11mm

5.5 行走机构减速器选择
行走机构中减速器可依据机构传动比从标准中选择。
行走机构传动比由下式确定：
式（5.7）
式中 —电动机额定转速；
—车轮转速；
代入相关数据到式（5.7）中算得：=4.48
可选择减速器标准型号为ZDY160（低速级中心距为160）。

5.6 行走机构联轴器选择
联轴器具体规格依据载荷情况、计算转矩、轴直径和工作转速来选择。计算转矩有下式确定：
式（5.8）
==
工作情况系数取2.3,则2.3289=664.7
由设计手册选择弹性柱销联轴器TL8。它许用转矩为 ，半联轴器材料为钢时，许用转速为3000r/min。

6 堆垛机升降机构设计

6.1 堆垛机升降机构整体设计
为了使堆垛机上货物存取机构做升降运动，需要设计一个升降机构，用以满足该功效要求。起升机构关键包含：电动机、减速器、制动器、卷筒、柔性件、导轨组成。起升机构运转是经过减速装置使卷筒转动，使柔性件卷入卷筒，柔性件机经过架立柱顶部定滑轮和载货台相连，所以柔性件牵引载货台上升，当抵达指定货格位置时，制动器动作，使载货台平稳、正确地停住。
6.1.1 柔性件选择
在堆垛机起升机构里需要靠柔性件来来起吊货物。现在，起重机常见柔性件关键有钢丝绳和链条。钢丝绳和链条相比，其优点在于：强度高、承载能力大，