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一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义
随着科技的进步，社会的发展，物流技术的应用日益广泛，以自动化立体仓库为代表的现代物流技术得到了长足的发展。
自动化立体仓库是指在不直接进行人工处理的情况下，自动地完成物品仓储和取出的系统，它以高层立体货架为主体，以堆垛机为主的搬运设备为基础，是集自动控制技术、通信技术、机电技术于一体的高效率，大容量储存设备。
堆垛机则是随着立体仓库出现并发展起来的专用起重机，物料堆垛机是专门用来堆码或提升货物的机械，主要运用于自动化立体仓库中，是整个立体仓库的核心设备，通过手动操作、半自动操作或全自动操作把货物从一处搬运到另一处。其由机架（上横梁、下横梁、立柱）、水平行走机构、提升机构、载货台、货叉及电器控制系统构成。是立体仓库最重要的起重运输设备，可大大提高自动化立体仓库空间面积和空间利用率，是自动化仓库的主要设备。
早期的堆垛机是在桥式起重机基础上发展起来，通过在起重车上悬挂一门架，利用货叉在立柱上运动旋转运输货物，称为桥式堆垛机。1960年左右在美国出现了巷道式堆垛机，这种堆垛机是在地面的导轨上行走，利用货架上部的导轨防止倾倒，或者相反，在上部导轨上行走，利用地面导轨防止倾倒随着立体仓库的发展，巷道式堆垛机逐渐替代了桥式堆垛机。随着现代社会计算机技术和微电子技术的日益发展，堆垛机的结构性能也有了较大的改变，承载能力大幅度加强，自动化性能大幅提高，应用更为广泛。化货架储存，合理的使用了存储空间，提高了空间利用率，使存储空间向高空发展。通过自动化技术，加速了了存储的处理和运行速度，提高了劳动生产率，降低了工作人员的劳动强度，减少了劳动力。自动化立库结合计算机的管理，能够充分保证先进先出的合理作业，防止物品的腐蚀、老化、使作业率明显提高。通过计算机联网和控制，能够准确的对各种存储物品信息进行管理，有效地提高了仓库的管理能力和存储能力，便于清点和盘库，合理安排库存，节约资金。由于自动化的应用，使各种危害人体的有毒，易爆，低温，黑暗，污染等特殊物品能够在保证人员安全的情况下得到合理安全的存储。
美国学者J.A.White将自动化立体仓库的发展分为五个阶段，人工仓储阶段、机械化仓储阶段、自动化仓储阶段、集成化仓储阶段和智能化仓储阶段。目前随着现代工业生产的发展，柔性制造系统Flexible Manufacturing System、计算机集成制造系统Computer Integrated Manufacturing System和工厂自动化Factory Automation在自动化仓库领域中广泛的应用，系统柔性化和灵活的传输设备是仓储自动化的趋势，智能化仓储虽然还处于初级发展阶段，但它将是未来自动化立体仓库主要的发展方向。现今国内外研究的主要现状是：
1，自动化程度不断提高，PLC技术在立体仓库中运用的比重不断增加。普遍性的使用扫描技术，使信息的传递速度和准确性得到提高。
2，大型自动化仓库不再是发展方向，为了适应发展趋势，规模小，反应快，用途广的中小型自动化仓库得到了发展，它结合先进的控制技术，应用到分段输送和按预定路线输送，保证了高度的柔性和生产率，满足现代工业实用性和安全性的要求。
3，堆垛机方面，不断改进并推出外形优化，性能更高的新型设备，通过不断提高的电子技术，机械技术和控制技术，使堆垛机具有更好的探索能力，更快的速度和更精准的定位。
4，货架采用了装配式结构，高层化，有利于批量生产，降低生产成本，提高精度，便于现场安装和调试。在高度较大的立体仓库中，分上下两层，分别使用巷道式堆垛机进行搬运作业的方法提高出入库能力。
5，通过计算机联网技术，实现仓库与堆垛机等搬运设备，仓库与仓库之间的联网，适时掌握了堆垛机等的状态，确保合理性的进行物流管理。
6，随着计算机技术的不断提高，人工智能技术专家系统Expert System在自动化仓库的应用日益增多，使自动化立体仓库更加智能化。
二、主要研究内容
本课题的主要任务是在已有研究成果的基础上对物料堆垛机进行机械结构的设计。根据现今的研究成果，巷道式堆垛机按照结构，支撑方式和运行方式进行划分，因此，选择设计的堆垛机应从这三方面进行考虑。按照运行方式可分为直线型有轨巷道式堆垛机和曲线型有轨巷道式堆垛机，按支撑方式可以分为悬挂型有轨巷道式堆垛机和地面支撑型有轨巷道式堆垛机。按机械结构划分可分为双立柱有轨巷道式堆垛机和单立柱有轨巷道式堆垛机。
为使堆垛机能够准确、快速、安全、自动搬运货物出入库，设计的基本要求为：
1、具有三维运动功能，堆垛机能够沿着轨道来回运动，载货台垂直升降，货叉可以沿着货架方向双向收缩。
2、对堆垛机立柱、上下横梁，要按照自重的最轻原则，结构要简单，减轻堆垛机整体重量，以减小提升功率和行走的摩擦阻力。
3、 所设计的堆垛机要具有保护措施，保证堆垛机使用安全。
4、保护仓库环境，避免货物受损。
因此在堆垛机机械设计过程中要解决的问题有：
1、了解各类堆垛机的功能，分析堆垛机堆垛的原理和方法，熟悉其设计方法，确定设计方案
2、堆垛机总体结构设计及相关分析计算。
3、堆垛机各个零部件的设计。
4、堆垛机零部件图及装配图的绘制。
三、研究步骤及方法
1，收集资料。通过对现今国内外对自动化立体仓库堆垛机研究入手，收集各种关于堆垛机的资料，重点对双立柱有轨巷道式堆垛机的资料论文进行收集、汇总。研究各类堆垛机的机械结构。
2，结合所收集的各种资料，对堆垛机机械结构进行设计，计算等，需要考虑具体的堆垛机各部件的刚度、强度、自重等。
3，对设计计算的结果进行分析，绘制部分零部件图及总装配图。
四、论文提纲
第一部分：绪论 （介绍物料堆垛机的研究意义、作用、结构特点及工作原理）
第二部分：堆垛机的结构分析 （根据现有各种堆垛机结构分析确定研究方向）
第三部分： 堆垛机的总体设计（通过对各类堆垛机结构的分析，确定设计方案及设计流程，对各结构部分计算及校核 ——绘制零件图和装配图）总结
参考文献
五、工作进度
1、第1周—第5周，仔细阅读相关书籍，熟悉堆垛机的相关设计过程，根据给定的工作条件制定设计方案，形成开题报告。
2、第6周—第8周，完成初步计算，确定方案，计算主参数。
3、第9周—第11周，完成传动系统的设计、计算、校核。
4、第12周—第15周，完成装配图和主要零件图的绘制。
5、第16周，整理计算说明书。
六、存在的问题及拟采取的解决措施
在物料堆垛机设计中，需要了解，掌握现有各类物料堆垛机的结构、功能，并且在设计中要进行大量的计算查表等工作。怎样才能设计出符合要求的物料堆垛机？解决措施如下：
(1) 为了解，掌握现有各类物料堆垛机的结构、功能，可以到图书馆查阅与物料堆垛机设计的相关书籍和期刊，还可以在网上浏览最新的有关物料堆垛机的文献资料。
(2) 再一次认真学习专业课知识，进一步掌握机械设计方法，以及掌握计算方面的知识。
(3) 加强对绘图软件和手工绘图的学习，为绘制零部件图和装配图作准备。
参考文献
[1] 郭环,禹永伟. 自动化立体仓库中堆垛机的设计[J]. 物流技术, 2002, 77-78.
[5] 机械设计手册编委会 .机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,2004..
[10] 濮良贵，纪名刚等.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2006.
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