随着现代化大生产的发展,企业在提高加工制造设备加工能力的同时,也在不断的挖掘生产物流潜力,以提高生产系统的总体效益。自动化立体仓库的应用使得企业的生产物流速度大大提高,而堆垛机作为自动化立体仓库的核心物流设备,其工作效率的高低直接影响着自动化立体仓库的运行效率和经济效益。本文以昆船的TD115型单立柱有轨巷道式堆垛机作为研究对象。将此型号的堆垛机作为一个多体系统加以分析,研究并明确堆垛机高速运动时候各因素的因果关系及内在联系,从而保证高速状态下堆垛机的正常运行。研究过程中,采用有限元方法对堆垛机的金属机架(立柱和下横梁)进行了全面的结构分析,包括堆垛机静刚度、动刚度、强度、模态和疲劳极限五个方面。并通过经验公式法和有限元法的对比分析,验证有限元方法的可靠性。运用多体系统运动学、动力学和刚体接触动力学的方法对堆垛机的动态特性进行了仿真分析。完成了堆垛机运动学和动力学模型的构建。利用动力学模型仿真分析了堆垛机的三种常见的工作情况——启动加速、自由滑行和刹车制动,以及两种紧急状况——后轮抱死和与缓冲块碰撞。三种工作情况的分析结果显示,堆垛机的行走轮和轨道能够提供足够的摩擦力使得堆垛机能够正常工作。两种紧急情况的分析结果表明,堆垛机能够安全的运行。利用带有柔性体立柱的动力学模型研究了立柱在堆垛机加、减速时摆动的成因及这些因素的内在联系,并提出了利用基于三次曲线的加速度控制方法来减小立柱的摆动。目前,堆垛机的研究还停留在结构分析的层次上,对于动态仿真的方法还极少涉及。本文将多体系统仿真的概念首次引入堆垛机的动态研究问题中,以一种全新的思路和方法去研究堆垛机的动态问题。通过在计算机上进行模拟,在设计阶段就能够发现堆垛机工作性能和安全性等问题,并寻找这些问题的诱因或内在关系以获得解决问题的方法。