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关键词： 机械密封   微孔化   表面粗糙度   分形函数   摩擦学特性  

摘要： 机械密封是一种常见的旋转轴密封方式，相比传统的填料密封方式，机械密封具有密封性能好、使用寿命长、安装方便、维护成本低等优点，被应用于多种领域。利用表面织构技术来改善机械密封性能、延长使用寿命是当前学术界和企业界的研究热点。本文在科研项目的支撑下以圆形微孔化摩擦副密封环端面为研究对象，考虑表面粗糙度效应，针对密封环端面摩擦磨损问题，采用试验和数值模拟方法，研究了不同织构基体以及微观尺度下微孔对摩擦副端面摩擦磨损性能的影响，以达到改善摩擦副密封环摩擦磨损性能、增加其耐磨性的目的。主要进行了以下几个方面的研究:　　(1)对不同织构基体的摩擦副端面进行了摩擦磨损试验分析，探究了织构基体对摩擦磨损性能的影响。根据试验方案，加工制作了表面粗糙度Sa=0.2μm的摩擦副密封环，采用激光加工装置将密封环端面进行微孔化处理,进行了干摩擦和润滑摩擦状态下的摩擦磨损试验，通过摩擦磨损理论以及试验装置得到了各试件的摩擦系数、磨损率、温度幅值以及磨损形貌。通过对比分析各试件试验参数，确定了石墨/碳化钨配副下最优的织构基体。　　(2)摩擦副密封环端面的实际表面形貌具有高复杂性和随机性，考虑到分形函数的自仿射性特征更符合现实情况下的粗糙表面形貌，基于分形函数，确定了分形参数与二维、三维粗糙轮廓高度之间的关系，得到了分形维数是通过控制粗糙表面的致密度和光滑度来改变表面形貌的，特征尺度系数是通过改变粗糙轮廓高度幅值来改变表面形貌，同时，分析了其与表面粗糙度之间的定量关联。　　(3)将密封环端面的接触简化为光滑端面与粗糙端面的接触，碳化钨光滑表面开设微孔，基于分形理论建立了摩擦副密封环石墨端面表层微凸体接触模型，采用数值计算方法，研究了表面粗糙度Sa=0.2μm时，微孔对摩擦副密封环端面接触压力、摩擦温度和接触面积的影响;分析了 Sa=0.2μm、Sa=0.4μm、Sa=0.8μm不同表面粗糙度下摩擦副密封环端面接触面积、接触压力、摩擦温度以及动压特性;对不同表面粗糙度的摩擦副密封环端面进行了干摩擦以及润滑摩擦状态下的摩擦磨损试验，探究了表面粗糙度对摩擦磨损性能的影响。

关键词： 刷式密封   摩擦磨损   临界承压能力   Miner线性累积损伤   疲劳寿命  

摘要： 目前刷式密封在航空发动机和叶轮机械中得到越来越多的应用。随着航空发动机参数性能的不断提升,刷式密封工作环境越来越恶劣,苛刻的工况条件会使刷丝与刷丝、转子、后挡板间会产生较大的接触力与摩擦力,以及刷丝与不同转子涂层的配副,都会导致刷式密封出现刷丝磨损、疲劳断裂等问题,直接影响刷式密封的密封性能与使用寿命,因此开展刷式密封摩擦磨损特性与疲劳寿命研究具有重要意义。本文从理论、数值和实验三方面开展研究。在理论方面,研究了基于Archard的刷式密封粘着磨损理论、刷式密封临界承压能力理论和基于Miner线性累积损伤理论的刷式密封疲劳寿命;在数值方面,建立了考虑刷丝磨损的刷式密封摩擦磨损特性求解模型,研究了刷丝磨损对刷式密封泄漏流动特性的影响规律;运用ALE流固耦合数值方法建立刷式密封三维瞬态求解模型,分析了临界承压能力对刷丝变形的影响;建立刷式密封刷丝的疲劳寿命分析模型,研究了刷式密封刷丝的疲劳寿命。实验方面,设计搭建了刷式密封刷丝与涂层材料配副摩擦学性能实验装置,综合评价不同刷丝与涂层材料配副的摩擦学性能。研究结果表明:刷式密封在前挡板区域的压力和速度均未发生变化,经过刷丝束之后压力降低,越接近后挡板区域压力越低,且考虑刷丝磨损的压力变化不均匀,在后挡板和刷丝尖端区域均出现射流;未考虑刷丝磨损的泄漏量不会变化,考虑刷丝磨损的刷式密封泄漏量随着干涉量的增加而增加;在本文研究工况下,镍基刷丝的磨损率为0.015%～0.06%,钴基刷丝为0.0027%～0.008%,镍基刷丝的磨损率约为钴基刷丝的6倍,在保护转子表面涂层的前提条件下,当转子表面涂层为WC、ZrO、CrO、AlO时,镍基刷丝均要优于钴基刷丝;本文研究工况的基本型刷式密封临界承压能力约为0.25～0.30MPa,后挡板保护高度降低0.5mm的刷式密封和轴向增加5排刷丝的刷式密封临界承压能力相对于基本型增加了16.7%～20.0%,降低后挡板保护高度和增加刷丝轴向排数可以提高刷式密封临界承压能力;刷式密封易失效的区域主要为刷丝根部区域,其次为刷丝中间区域,改变刷丝的结构参数可以提高刷式密封刷丝的疲劳寿命,当刷式密封的刷丝直径为0.08mm～0.12mm,刷丝倾角为45°～55°,刷丝长度为8mm～12mm时为最佳的刷式密封刷丝疲劳寿命分析模型结构参数。

关键词： 全彩色3D打印   混色机构   螺杆结构   销钉混合单元   仿真计算  

摘要： 3D打印技术作为增材制造技术的重要应用,随着增材制造技术的不断发展与完善,单色或者两色的3D打印机不能满足用户需求,越来越多的用户需要全彩色的3D打印机。本课题在对增材制造中熔融沉积型3D打印调研的基础上,针对全彩色FDM 3D打印技术中的关键技术——混色螺杆参数和螺杆构型、销钉混合单元等结构进行研究分析,主要研究内容如下:(1)针对注塑机所用的挤出螺杆结构进行了分析研究,借鉴了挤出螺杆加料段、熔融段和计量段三部分结构特点。结合所设计的全彩色FDM 3D打印机混色螺杆的结构特点,将螺杆机构设置为熔融段和计量段。建立了熔体流动平板模型,综合考虑了正流、逆流、横流以及漏流对混色比例精度的影响,通过计算确定了相应的混色螺杆结构参数。(2)在分析现有混色方法基础上,确定采用销钉混合单元作为混色螺杆的混色部分。为确定可靠高效的混色效果,针对圆形、菱形、正方形以及椭圆销钉混色结构进行了建模分析。根据升力系数和阻力系数对混合效果的影响,通过分析流体通过不同形状销钉时的阻力系数和升力系数值,确定了椭圆销钉有利于液体之间的混合。同时进一步建模仿真分析了混合单元之间的空径比、层距、混合单元短长轴比等因素对混合效果的影响,进一步确定了保证可靠混合的混合部分相应的结构参数。(3)在以上研究的基础上,建立全彩色FDM 3D打印混色螺杆整体模型,结合五种不同颜色丝材进料方式及混色螺杆结构建立混色流场计算机仿真模型。首先对六层混色单元组的仿真模型进行了液液两相流的流场计算,计算结果表明,其混色效果能够达到相应的要求。在多相流分析基础上,针对混色螺杆在混色过程中所受负载进行了流固耦合力学分析,结果表明,针对于六层混色单元组的混色螺杆,其部分区域应力过大。同时分析了其所受负载转矩,较大。(4)针对六层混色单元组混色螺杆存在的问题,设计了五层混色单元组的螺杆结构并进行了建模分析。分析结果表明,其混色效果可以达到要求。在多相流分析基础上,进行了流固耦合力学分析,计算分析结果表明,其应力小于相应许用强度。确定了五层混合单元的混色螺杆。同时计算了负载转矩,也较大。并根据实际的负载转矩将混色系统进行了改进,在原来步进电机直驱的基础上增加了减速机,增大了输出转矩,能够满足系统要求。(5)在研究基础上,设计了混色系统,并组装了实验台。通过实验发现,五层混色单元组的混色螺杆机构可以工作,说明输出转矩符合要求。同时利用所搭建的实验台进行了四组不同颜色模型色块的3D打印,通过对所打印的模块颜色信息进行照相提取,通过对同一色块上的不同位置采集10个点的颜色信息,计算这十个点R、G、B相互间的极差,结果表明3D打印出的四个色块模型上各点上颜色基本一致,说明了混色系统的有效性。

关键词： 行星齿轮箱   均布式齿面磨损   动力学建模   故障特征提取   早期故障诊断   故障退化趋势预测  

摘要： 行星齿轮箱广泛应用于车辆、飞行器、风电机组等大型复杂机械设备的动力传递系统中。复杂的结构和低速重载的恶劣工作环境导致其故障率高且难以识别。均布式齿面磨损故障作为一种渐发性齿轮故障具有显著的潜在危害性。本文从动力学角度出发,围绕均布式齿面磨损故障对行星齿轮箱内部激励影响、故障动力学建模、早期故障诊断、故障退化趋势预测等方面进行深入研究。为行星齿轮箱故障动力学建模和相关故障诊断技术研究提供坚实的理论基础和有效的技术手段。本文的主要创新性研究工作内容如下: (1)基于Archard方程建立考虑行星轮数量对磨损影响的行星齿轮箱均布式齿面磨损厚度计算模型,研究均布式齿面磨损故障对行星齿轮箱内部激励的影响。从加工角度出发,利用圆弧和直线代替加工中形成的长幅外摆线和长幅内摆线,基于弦齿厚方程推导出用于齿廓描述的三段线齿廓方程,基于三段线齿廓方程建立行星齿轮箱齿面磨损时变啮合刚度计算模型;考虑磨损对齿侧间隙的影响,基于齿侧间隙函数计算磨损啮合相对位移;基于齿廓误差函数计算磨损啮合误差。最后通过实例计算证明了理论分析的正确性。 (2)基于集总参数法建立考虑磨损时变啮合刚度、磨损啮合相对位移和磨损啮合误差的行星齿轮箱均布式齿面磨损故障动力学模型。分析太阳轮、内齿圈、行星轮、行星架等系统关键构件的加速度、角速度、运动周期、构件间相对位移等运动学特性,建立运动微分方程;构造考虑信号传递衰减和行星轮通过效应的合成啮合振动信号模型。最后,以行星轮均布式齿面磨损故障为例,通过对比分析仿真信号和实验信号,验证故障动力学建模和合成啮合振动信号模型的准确性,为故障诊断和故障退化趋势预测奠定坚实的仿真数据基础。 (3)针对行星齿轮箱均布式齿面磨损故障特征微弱不易提取的问题,提出一种基于多通道优选最大相关峭度解卷积和故障特征能量比的早期故障诊断方法。首先,利用提出的多通道优选最大相关峭度解卷积算法进行故障特征提取;然后,对故障特征频率进行包络解调,并利用带通滤波技术自动截取频域信号;最后,通过计算信号的故障特征能量比实现早期故障诊断。本文以行星轮均布式齿面磨损故障为例,利用仿真信号验证故障特征提取算法的鲁棒性,同时通过实验验证所提早期故障诊断方法的有效性。 (4)针对实测数据不完备情况下行星齿轮箱均布式齿面磨损故障退化趋势难以预测的问题,提出一种基于仿真数据驱动和导数动态频率规整的行星齿轮箱均布式齿面磨损故障退化趋势预测方法。首先,基于前述的故障动力学模型、合成啮合振动信号模型和故障特征提取算法获取全寿命周期仿真振动信号;然后,利用提出的导数动态频率规整算法计算故障信号与健康信号之间的欧式距离,实现故障退化趋势预测;最后,以行星轮均布式齿面磨损故障为例,通过实验验证提出故障退化趋势预测方法的有效性。

关键词： 柱塞泵   滑靴副   微织构   有限元   摩擦磨损  

摘要： 随着工业的不断发展,柱塞泵由于其结构简单、可靠性高、流量可调节、高效率等特点,被广泛应用于化工、制药、食品、石油等行业的流体输送和压力加注等方向。柱塞泵关键摩擦副的失效会导致泵性能下降、噪音增大、泄漏量增加等问题,最终影响整个系统的工作效率和使用寿命。轴向柱塞泵中的摩擦副有滑靴副、柱塞副和配流副三种,滑靴副是由滑靴底面和斜盘上表面组成的平面副,其中滑靴副最容易发生摩擦磨损,导致部件失效。由于柱塞泵处于高压、高速、变应力等复杂多变的工况中,在柱塞泵启停时,由于供油不足、转速较低,难以达到润滑状态,可能会导致滑靴与斜盘直接接触,从而产生摩擦和磨损。通过在斜盘表面加入微织构,并设计微织构的形状和尺寸,以及优化微观织构的分布位置和排列方式,可以实现对摩擦副性能的有效调控,从而实现降低磨损、减少能耗、提高使用寿命和效率等目的。本文针对铜合金材料的滑靴和45#钢斜盘组成的滑靴副模型,通过采用栓（铜合金）-盘（45#钢）模型进行摩擦磨损试验,得到摩擦系数和磨损量,再结合有限元软件ABAQUS对滑靴副的温度场和应力场进行研究。主要研究内容和结果内容如下:（1）利用激光打标机在45#钢表面制备无织构、圆形织构、三角形织构、正方形织构四种织构,研究了不同形状微织构对摩擦磨损性能的影响。结果发现织构能够提高摩擦（副）表面的摩擦性能,具体表现在可以降低磨损量,减小摩擦系数。正方形织构的摩擦系数曲线最低且稳定,对上试样的磨损量最小为2.74×10-3mm3,相对于无织构磨损量降低了40.95%。（2）以正方形织构为研究对象,研究其在不同载荷、不同转速、不同间距下的表面的摩擦磨损性能。结果发现:正方形微织构在高转速（1500r/min）和低转速（500r/min）下表现出优良的摩擦学性能,能够保持较低的摩擦系数。中转速（1000r/min）下的摩擦系数最大,变化波动较大,随着转速的增加,栓表面的磨损量也逐渐增加;研究了低载荷（5N）、中载荷（10N）和高载荷（15N）三种载荷下正方形微织构对摩擦副表面摩擦磨损的影响,结果发现:随着载荷的不断增加,摩擦系数降低,波动范围逐渐变小且变得更加稳定,但对栓表面造成磨损加剧;研究了0.1mm、0.2mm、0.3mm三种间距正方形织构对摩擦磨损的影响,结果发现:随着间距的减小,摩擦系数逐渐减小且稳定,间距为0.1mm的正方形织构对栓的磨损量也最小。（3）在油润滑条件下,无织构和有织构的摩擦系数相差较小。随着时间的增加,有织构的表面摩擦系数能够很快进入稳定状态。正方形微织构摩擦副表面能够更快更好地形成稳定的油膜,达到理想的润滑效果,进而表现出减少摩擦量的效果。（4）利用有限元软件ABAQUS,模拟了不同形状和间距微织构对柱塞泵滑靴副模型的影响,研究了织构对斜盘温度场和应力场的影响。结果显示:有织构表面的最高温度要低于无织构表面,说明织构对摩擦（副）表面的温度具有一定的影响,可以降低摩擦（副）表面的温度,间距0.1mm的正方形织构在摩擦后期散热效果最好。在滑靴副的有限元应力场中,由于织构的加入减小了接触表面面积,使得滑靴在斜盘表面的应力增加。同时,织构的边缘效应、切削作用、热应力会对应力分布产生显著的影响,合理的织构能够减小斜盘表面的应力。

关键词： 架空导线   微风振动   微动磨损   损伤机制   有限元  

摘要： 配电网架空线路是确保提供优质电力最直接、最关键的环节,配电线路故障中,接续金具的故障率占比最高,微风振动诱发接续金具的微动损伤对其电接触性能有着显著的影响,开展接续金具微动损伤的研究对提高架空配电线路的运行可靠性、延长接续线夹的使用寿命具有重要意义。并沟线夹作为接续金具的一种,在配网架空线路中的应用极为广泛,本文基于自主研发的线夹-导线系统微风振动诱发微动磨损试验台,以并沟线夹为主要研究对象,探究其在微风振动下的磨损特性,并结合接触电阻的变化探究并沟线夹-导线系统电接触性能的变化规律及失效机理,利用Ansys有限元软件对架空配电线路中的线夹-导线系统进行了建模仿真研究,得出线夹-导线系统应力分布特性及易损伤区域。主要研究工作和结论如下: 微风振动条件下,线夹-导线系统的微动磨损会受到多种复杂因素的影响,本文通过改变试验过程中的基本试验参数(安装扭矩、振动幅值、电流载荷、循环次数等),研究了各参数变量对线夹-导线系统电接触微动磨损性能的影响规律。并且通过对接触损伤区域的宏观、微观及成分分析,观测到磨损区域存在磨损、剥落、氧化、裂纹、材料转移等行为,对不同损伤区域的形貌特征、产生原因等进行了深入研究,揭示了线夹-导线系统在微风振动条件下的微动磨损机理。 开展了架空导线微动磨损特性及其影响行为研究,通过改变试验过程中的支线线径,研究了线径对线夹-导线系统电接触微动磨损性能的影响规律以及不同线径条件下的微动损伤特征。通过对不同循环次数下导线微动损伤区域进行宏观、微观与成分分析,研究了导线的微动磨损特性,并根据磨损斑的形貌特征划分出不同的微动区域。通过对不同导线的疲劳断面进行对比及三维形貌分析,探究了导线疲劳断裂特征、机理以及微动损伤对导线疲劳断股的影响。 对架空配电线路的线夹-导线系统进行了精确的建模,并利用Ansys有限元软件开展了线夹-导线系统静力学与接触力学研究,计算出静态预张力与不同预紧力作用下线夹与导线间以及导线股间接触应力的分布情况,并结合相关试验结果,分析诱发导线损伤与疲劳失效的主要因素,得出线夹-导线系统的易损伤区域,为减小微动损伤与疲劳提供参考与指导。

关键词： 刀具磨损   状态识别   退化趋势   残差多特征注意力   评估系统  

摘要： 数控机床智能化是推动高质量发展的必然要求,是实现制造强国的重中之重。刀具作为数控机床的关键部件,其磨损状态不仅直接影响产品的表面质量和加工精度,还间接影响企业的生产效率与加工成本。因此,刀具磨损状态识别和退化趋势预测研究对提高产品质量降低生产成本具有重要意义。针对刀具磨损状态难以识别和退化趋势难以预测的问题,本文以数控机床铣刀磨损的力传感器信号为研究对象,提出了基于残差多特征注意力卷积网络的刀具磨损状态识别方法和基于PPRMS和循环神经网络的刀具磨损退化趋势预测方法,并搭建了一套刀具磨损状态评估系统,为刀具磨损状态的精准识别和退化趋势的准确预测提供了支持。本文的主要研究内容包括以下四方面:(1)论述了刀具磨损形态、磨损原因及影响因素、磨损的过程、磨钝的标准以及耐用度,揭示刀具磨损失效机理。对刀具磨损的力信号和振动信号进行特征分析,并对原始刀具磨损信号进行了数据预处理,根据时域、频域、时频域信号处理方法分析了刀具磨损数据特征,为刀具磨损状态识别和退化趋势预测研究奠定了理论基础。(2)针对强背景噪声下刀具不同磨损状态识别难的问题,提出了基于残差多特征注意力卷积网络的刀具磨损状态识别方法。所提方法通过结合Res Net的跨层连接抑制网络加深过程中出现梯度爆炸的特点和SENet网络通道注意力特点,搭建了残差多特征注意力卷积网络模型,实现了强噪声下刀具磨损状态的准确识别,通过不同方法的对比实验验证,结果表明了所提方法的优越性。(3)针对数控机床的刀具加工过程中噪声干扰大、磨损特征微弱导致其寿命退化趋势难以预测的问题,提出了一种基于PPRMS和循环神经网络的刀具磨损退化趋势预测方法。为抑制传感器采集数据过程中随机噪声的干扰,采用峰峰值计算刀具寿命状态数据的幅值波动性大小,并利用高斯4σ准则剔除原始数据中的异常值;采用均方根计算刀具的健康因子,结合Bi-LSTM和Bi-GRU网络搭建了刀具磨损退化趋势预测网络模型,实现了刀具磨损状态的健康评估。通过与单一的循环神经网络模型对比实验分析,证明了所提方法的优越性。(4)依托于柔性智能制造实验室平台和智能制造MES系统,开发了一套刀具磨损状态评估系统,该系统以前后端关键技术为基础,以刀具磨损状态识别和刀具退化趋势预测算法为核心,通过Socket通信技术和Web Socket通信协议实现了设备与客户端、客户端与服务器间的信息交互,实现了刀具磨损状态识别和退化趋势预测模型的在线训练。

关键词： 聚氨酯   形状记忆聚合物   液晶   摩擦   磨损   环氧树脂  

摘要： 形状记忆聚合物（SMP）,是一种具有初始形状的制品在一定的条件下改变其初始条件并固定后,通过外部环境条件（光、热、磁、溶剂等）刺激又可恢复其初始形状的一类聚合物。因其具有变形、变模量、及能量储存于一体的特点,在驱动及智能材料方面具有广阔的应用前景。聚氨酯具有高的拉伸强度、优良的弹性及耐磨性因此广泛用作动密封材料。但是摩擦热聚集易造成聚氨酯材料的密封失效、密封压力较低等问题严重影响了聚氨酯的应用范围。设计制备高强度的形状记忆聚氨酯材料,利用其形变及对应的能量转换有望解决摩擦热导致的摩擦失效问题。因此本论文设计了两类形状记忆聚氨酯材料,通过构筑聚氨酯分子结构,一方面优化聚氨酯材料的自润滑性能,结合形状记忆性能调控其摩擦学性能;另一方面通过调整形状记忆聚氨酯的转变温度和力学性能,从力学性能方面调控材料的摩擦学性能。通过构建分子结构与力学性能以及形状记忆性能之间的关系,揭示聚合物链段结构、交联度、软硬段含量等对聚氨酯力学性能、形状记忆性能、摩擦学性能的调控,为形状记忆聚氨酯材料的发展及其应用提供新的思路。本论文的主要研究内容如下:（1）通过在聚氨酯材料中引入刚性的介晶单元（BP6）,调控形状记忆聚氨酯材料的微观结构,从而实现力学性能、热力学性能、形状记忆性能的调控。此外利用介晶单元的自润滑特性及形状记忆性能改善聚氨酯材料的摩擦学性能。（2）通过构筑环氧树脂-聚氨酯互穿聚合物网络结构（IPN）调控形状记忆聚氨酯的转变温度和力学性能。研究IPN交联密度对形状记忆聚氨酯的形状记忆性能及摩擦学性能的调控机理,发展了一种新型形状记忆聚合物润滑材料。

关键词： 加工面   密封面   配合面   粗糙度   附着力   锈蚀   喷漆  

摘要： 由于标准、图纸和工艺对零件加工面要求可不涂漆，导致出现工程机械零件加工表面涂装设计与实际不符，工艺流程不合理，装机后补涂缺少涂装工艺和涂层质量差等问题。为此，从工艺、设计等方面对工程机械加工面进行分类，并对密封面、摩擦面、紧配合面、高精度配合面等不同种类加工面是否涂装进行了分析，从而明确对加工面是否喷漆。最后对机械加工面喷漆的图纸设计、工艺流程以及涂装工艺等进行了探讨。

关键词： 立体仓库   机械系统   结构设计   仿真模型  

摘要： JK公司是国内先进的汽车生产企业之一，目前企业急剧扩大的生产规模与现有的仓储模式产生了矛盾，人工+叉车的作业模式已无法满足仓库库容量和作业效率的需求，企业亟需通过仓库改造完成向自动化、智能化存储的转型升级。本文以在JK公司仓库现状调研中发现的问题，在综合分析托盘式立体仓库研究现状的基础上，为JK公司量身设计一套四向穿梭车式立体仓库机械系统，充分利用仓库高度空间，提高仓库库容量和作业效率。　　首先，进行了JK公司立体仓库系统整体规划。确定了仓库规划目标，依据托盘货物尺寸确定了货架的参数，规划了立体仓库机械系统的主要设备，基于四向穿梭车式立体仓库方案绘制了JK立体仓库的平面布局图，并阐述了作业流程。　　其次，研究了四向穿梭车机械系统方案。分析了四向穿梭车的设计要求和功能组成，根据设计要求确定了行走系统采用两个方向运动共用一套电机-减速器系统的方案，进行了详细结构设计，并对驱动部件和关键部件进行了选型和校核;对换向系统进行了方案分析,确定采用联动凸轮换向方案，解决了四向穿梭车换向系统能耗高的难题，并进行了结构设计和运动学仿真分析;对顶升系统进行了方案分析，确定采用曲柄连杆-平行四边形组合机构式顶升方案，并进行了结构设计和运动学仿真分析;根据功能要求完成了四向穿梭车控制系统硬件和电源系统的选型。　　再次，研究了往复式提升机机械系统方案。分析了提升机的设计要求和总体方案，确定采用链条升降和链式输送机水平输送方案;对机架、升降驱动机构、载货台、配重机构进行了结构设计;对安全钳进行了方案分析，确定采用楔块渐进式安全钳，对安全钳不同工况下所需制动力和可靠性进行了分析计算，并对结构进行了详细设计;基于有限元分析法完成了轿架和安全钳的静力学仿真，结果表明，轿架和安全钳的强度及刚度性能满足设计要求。　　最后，进行了JK公司四向穿梭车式立体仓库仿真。利用***软件对JK立体仓库建立仿真模型，完成了立体仓库整体布局的搭建、模型参数设置以及任务创建，通过模拟运行得到了仿真数据，结果表明，四向穿梭车式立体仓库库容量增大了1.125倍，作业效率提高了约35％。　　本文设计的四向穿梭车式立体仓库与JK公司原布局仓库相比，提高了仓库库容量和作业效率，对其他类似企业的仓库改造有一定的参考价值。