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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘要
隨隨著現(xiàn)代社會(huì)文明的發(fā)展，叉車的使用越來(lái)越普遍，它已從過(guò)去的港口碼頭進(jìn)入了整個(gè)社會(huì)。本文主要介紹叉車整車的結(jié)構(gòu)、組成和性能分析，并對(duì)叉車工作裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，以額定負(fù)載為二噸小軸距彈性輪胎系列叉車的研制過(guò)程為基本參數(shù)，對(duì)叉車門架系統(tǒng)及各部件的構(gòu)造和規(guī)格要求分析，使貨物提升高度達(dá)到三米并使駕駛員的視野寬闊，做到人性化、安全化和美化外觀的目的。最后介紹了并進(jìn)行設(shè)計(jì)技術(shù)的具體實(shí)施過(guò)程，分析總結(jié)了設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用效果。從而達(dá)到設(shè)計(jì)方案與實(shí)際相結(jié)合的目的。
關(guān)鍵詞 叉車；工作裝置；門架系統(tǒng)；額定負(fù)載
abstract
With the development of modern civilization, the use of forklift trucks and more common, it's port from the past into the whole community. This paper describes forklift vehicle structure, composition and performance analysis, and design research forklift attachment to the rated load for two tons of small wheelbase flexible development process of the tire forklift series as the basic parameters of the system and the forklift mast parts of the structure and specifications, the goods and to enhance the height of the driver's field of vision of three meters wide, so humane, secure and beautify the appearance of the purpose. Finally, the design and implementation of specific technology, analyzes and summarizes the effect of the application of design experiments. So as to achieve the combination of design and practical purpose.
Keywords forklift; working device; door frame system; rated load
目錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1課題的背景 1
1.2 叉車技術(shù)的發(fā)展回顧及現(xiàn)狀 2
1.2.1 我國(guó)叉車現(xiàn)狀及形式分析 2
1.2.2 國(guó)外叉車技術(shù)的發(fā)展情況 3
1.3 未來(lái)叉車的發(fā)展趨勢(shì) 4
1.3.1 技術(shù)方面 4
1.3.2需求方面 6
1.4 本課題的設(shè)計(jì)目的與主要研究?jī)?nèi)容 7
1.4.1課題設(shè)計(jì)目的 7
1.4.2課題研究?jī)?nèi)容 7
第2章 總體設(shè)計(jì)方案 9
2.1 方案比較和設(shè)計(jì)選型 9
2.2 設(shè)計(jì)思路 9
2.3 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案 9
2.4 設(shè)計(jì)進(jìn)程安排 10
2.4.1調(diào)研階段 10
2.4.2各個(gè)模塊的研究分析階段 10
2.4.3設(shè)計(jì)階段 10
2.4.4總結(jié)階段 11
2.5總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
2.5.1機(jī)械結(jié)構(gòu) 11
2.5.2傳動(dòng)方面 12
2.5.3動(dòng)力方面 12
2.5.4電路和控制元件 13
第3章 參數(shù)及校核計(jì)算 14
3.1 叉車最大起升高度起重量的確定 14
3.1.1縱向堆垛穩(wěn)定性 14
3.1.2橫向堆垛穩(wěn)定性 15
3.2 各結(jié)構(gòu)的校核設(shè)計(jì)計(jì)算 19
3.2.1車假體的受力校核計(jì)算 19
第4章 電動(dòng)傳動(dòng) 23
4.1 電動(dòng)機(jī)功率大小的選定 23
4.1.1選擇直流電動(dòng)機(jī)的原因 23
4.1.2電機(jī)功率的選用 23
4.1.3蓄電池的有關(guān)說(shuō)明 25
4.2傳動(dòng)鏈的選用 26
4.2.1鏈條介紹及型號(hào)的選擇 26
4.2.2鏈條的受力驗(yàn)證 27
第5章 叉車總體布置 28
5.1總體設(shè)計(jì)的概述 28
5.2重心與整機(jī)性能的關(guān)系 29
5.3總體設(shè)計(jì)中涉及的整機(jī)特性 32
結(jié)論 37
致謝 39
參考文獻(xiàn) 40
附錄 41
___________________________________________________________________________________________
36
第1章 緒論
1.1課題的背景
現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，離不開物流的輸送，在車間在物流公司，叉車成為了主要的運(yùn)輸工具，因此對(duì)叉車的研究和設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)和工作有實(shí)際的意義、同時(shí)通過(guò)對(duì)叉車設(shè)計(jì)和研究鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
電動(dòng)叉車是以電力直流或交流為動(dòng)力實(shí)施裝卸、起重、搬運(yùn)、堆垛作業(yè)的車輛。八十年以來(lái), 由于電動(dòng)叉車具有易操作、作業(yè)靈活、安全、動(dòng)力利用率高、噪聲小, 對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn), 更適合于工礦企業(yè)作搬運(yùn)機(jī)械使用, 因而倍受人們重視, 得到了迅速發(fā)展。
電動(dòng)叉車由于其操縱控制簡(jiǎn)便、靈活外，操縱人員的操縱強(qiáng)度相對(duì)內(nèi)燃叉車而言要輕很多，其電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、加速控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)以及剎車系統(tǒng)都由電信號(hào)來(lái)控制，大大降低了操縱人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，這樣一來(lái)對(duì)于提高其工作效率以及工作的準(zhǔn)確性有非常大的幫助。且相對(duì)于內(nèi)燃叉車，電動(dòng)叉車的低噪音、無(wú)尾氣排放的優(yōu)勢(shì)也已得到許多用戶的認(rèn)可。
目前，市場(chǎng)上的叉車可以分為手動(dòng)叉車、內(nèi)燃叉車以及電動(dòng)叉車。集電子技術(shù)和機(jī)械制造技術(shù)于一體的電動(dòng)叉車，與內(nèi)燃叉車和手動(dòng)叉車相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。除了眾所周知的能量轉(zhuǎn)換效率高、噪聲小、無(wú)廢氣排放、控制方便等特點(diǎn)外，電動(dòng)叉車的使用和維護(hù)成本相對(duì)于內(nèi)燃叉車而言也具有很大的優(yōu)勢(shì)。就使用成本而言，電能的消耗成本比柴油或者液化石油氣的消耗成本低很多；操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)于內(nèi)燃叉車也大大降低。就維護(hù)成本而言，電動(dòng)叉車的維護(hù)保養(yǎng)周期比內(nèi)燃叉車長(zhǎng)兩到三倍、維護(hù)保養(yǎng)范圍更小、維護(hù)保養(yǎng)范圍更短、更換配件所需時(shí)間更短。另外，由于電動(dòng)叉車采用蓄電池供電技術(shù)，在電動(dòng)叉車的供電過(guò)程中，可以采用一定的方法對(duì)能量進(jìn)行回收，這將進(jìn)一步減少電動(dòng)叉車的使用成本。這些優(yōu)勢(shì)對(duì)于電動(dòng)叉車進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)份額具有積極意義。
另外，隨著微電子、電動(dòng)機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)以及控制技術(shù)的快速發(fā)展，電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)得到了很大提高，電動(dòng)叉車的使用效率和可靠性等技術(shù)指標(biāo)取得了突破性的進(jìn)展，這使得研發(fā)新一代的電動(dòng)叉車驅(qū)動(dòng)控制器成為必然。
1.2 叉車技術(shù)的發(fā)展回顧及現(xiàn)狀
1.2.1 我國(guó)叉車現(xiàn)狀及形式分析
根據(jù)中國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)工業(yè)車輛分會(huì)的數(shù)據(jù)分析顯示，我國(guó)2006年已達(dá)到22，874輛，與2005年相比較增長(zhǎng)了近38%。該數(shù)據(jù)已表明，電動(dòng)叉車將越來(lái)越受用戶的青睞，但是總體上來(lái)看電動(dòng)叉車的市場(chǎng)比例僅為21%。由此可見，電動(dòng)叉車的市場(chǎng)空間還很大。
我國(guó)電動(dòng)工業(yè)車輛雖然起步于一九五二年，但發(fā)展速度遠(yuǎn)落后于內(nèi)燃叉車，當(dāng)時(shí)的歸口管理和三電（蓄電池、電機(jī)、電控）的落后，制約了電動(dòng)工業(yè)車輛的發(fā)展。改革開放以來(lái)，由于生產(chǎn)過(guò)程的不斷自動(dòng)化，對(duì)物料搬運(yùn)不斷提出新的要求，叉車從主要用于露天作業(yè)場(chǎng)合，逐漸向倉(cāng)庫(kù)、車間及生產(chǎn)線上擴(kuò)展。在進(jìn)入室內(nèi)和半室內(nèi)作業(yè)較露天情況復(fù)雜，除無(wú)污染和低噪音需求外，還有通道的寬窄，較小的轉(zhuǎn)彎半徑，門限、貨架的高度、進(jìn)入電梯、地面樓板的承載重量、低溫、防爆和個(gè)別場(chǎng)合人員不能進(jìn)入等約束條件，這些都是內(nèi)燃叉車難以實(shí)現(xiàn)的，而以蓄電池---電機(jī)為主的電動(dòng)工業(yè)車輛就比較容易滿足這些復(fù)雜的條件，隨著電動(dòng)、蓄電池及充電裝置質(zhì)量的提高，電控技術(shù)的飛快發(fā)展，工業(yè)車輛行業(yè)整體技術(shù)水平的進(jìn)步，使電動(dòng)工業(yè)車輛的舒適性和可靠性大大提高，作業(yè)效率明顯提高，而維修費(fèi)用大大降低。
近幾年，我國(guó)電動(dòng)叉車行業(yè)發(fā)展快速，銷售收入不斷增長(zhǎng)，市場(chǎng)規(guī)模也隨之不斷擴(kuò)大。2003年，行業(yè)銷售收入超過(guò)100億元，增長(zhǎng)率達(dá)到了47.15%，為近七年銷售收入增長(zhǎng)之最；2006年，行業(yè)銷售收入達(dá)到了188.01億元，相比2000年，市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大了3.09倍。
從產(chǎn)業(yè)周期的角度來(lái)看，在全球范圍內(nèi)，電動(dòng)叉車產(chǎn)品和電動(dòng)叉車產(chǎn)業(yè)都處于成熟期。從國(guó)內(nèi)情況看，電動(dòng)叉車產(chǎn)品和電動(dòng)叉車行業(yè)尚處于發(fā)展期，產(chǎn)品技術(shù)仍需發(fā)展完善；產(chǎn)品使用范圍和使用量尚未得到足夠拓展；市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的產(chǎn)業(yè)調(diào)整仍處于自然階段；用戶使用意識(shí)和企業(yè)研發(fā)意識(shí)、能力還比較落后。因此，規(guī)范企業(yè)行為，提高行業(yè)質(zhì)量水平，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展壯大，從質(zhì)量監(jiān)督角度來(lái)說(shuō)，任重道遠(yuǎn)。
市場(chǎng)需求開始明顯增長(zhǎng)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速壯大。進(jìn)入1990年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)每年包括進(jìn)口叉車大約需要2.5萬(wàn)臺(tái)，99年以后需求量連年增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2003年將突破5萬(wàn)臺(tái)。其中：國(guó)內(nèi)企業(yè)銷量將達(dá)到33000臺(tái)以上，銷售收入將達(dá)到31億元以上；獨(dú)、合資企業(yè)產(chǎn)品銷量將達(dá)到10000臺(tái)以上，銷售額將突破12億；進(jìn)口量8000臺(tái)左右，金額12億人民幣左右。合計(jì)銷量將達(dá)51000臺(tái)以上，銷售收入將達(dá)55億元以上。顯然，在輪式工程機(jī)械中，從銷售收入看，叉車在我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)的地位僅次于裝載機(jī)和汽車起重機(jī)，處于第三位，并在近期將超過(guò)汽車起重機(jī)，而從銷售臺(tái)數(shù)看，它不久將超過(guò)裝載機(jī)而名列第一。
行業(yè)格局出現(xiàn)分化，并向良性方向發(fā)展。行業(yè)發(fā)展進(jìn)入90年代后期以來(lái)，開始出現(xiàn)明顯的分化，少數(shù)企業(yè)蒸蒸日上，而絕大多數(shù)企業(yè)則每況日下。在狀況不佳的企業(yè)中，少數(shù)企業(yè)是由于自身的個(gè)別原因，而多數(shù)企業(yè)則是由整個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的低下所致，另外一個(gè)重要原因就是眾多國(guó)際強(qiáng)勢(shì)制造商以獨(dú)、合資的形式落戶中國(guó)而給行業(yè)帶來(lái)強(qiáng)烈沖擊。到目前為止，原有的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)均仍在全部咬牙堅(jiān)持。從經(jīng)濟(jì)角度講，多數(shù)企業(yè)已喪失了存在價(jià)值；從社會(huì)角度講，這些企業(yè)更類似于社會(huì)救助機(jī)構(gòu)，這幾乎是他們存在的全部意義。中國(guó)叉車行業(yè)（國(guó)內(nèi)企業(yè)）的整體現(xiàn)狀隱約讓人們感到一絲苦澀，同時(shí)也讓人們感到欣慰、看到了希望：行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者已基本形成，行業(yè)結(jié)構(gòu)正在朝健康的方向發(fā)展，規(guī)模效益已在個(gè)別企業(yè)明顯體現(xiàn)出來(lái)，行業(yè)整體贏利能力已完全恢復(fù)。
1.2.2 國(guó)外叉車技術(shù)的發(fā)展情況
國(guó)外叉車發(fā)展較早，從美國(guó)克拉克公司于1932年向市場(chǎng)提供第一臺(tái)叉車起，至今已有70年歷史。進(jìn)入90年代以來(lái)，全世界大約有250多家叉車生產(chǎn)企業(yè)，主要的國(guó)家有德國(guó)、日本、美國(guó)、保加利亞和瑞典。亞洲主要有日本、韓國(guó)和中國(guó)。
1990年世界叉車產(chǎn)量達(dá)到55.8萬(wàn)臺(tái)，創(chuàng)歷史最高紀(jì)錄。其中德國(guó)19萬(wàn)臺(tái)、保加利亞5.8萬(wàn)臺(tái)、美國(guó)3.4萬(wàn)臺(tái)、瑞典1.1萬(wàn)臺(tái)、波蘭8000臺(tái)、捷克7000臺(tái);在亞洲日本16萬(wàn)臺(tái)、韓國(guó)2.7萬(wàn)臺(tái)、中國(guó)1.6萬(wàn)臺(tái)。從1990—2001年全球叉車的年總規(guī)模在55—60萬(wàn)臺(tái)。
世界叉車市場(chǎng)上電動(dòng)叉車呈上升趨勢(shì)，內(nèi)燃叉車略有下降，這與全球重視環(huán)保的因素有關(guān)。目前，國(guó)外對(duì)內(nèi)燃叉車正在推行環(huán)保治理，如采用歐I、歐II標(biāo)準(zhǔn)。近幾年日本叉車市場(chǎng)上電動(dòng)叉車、汽油叉車、柴油叉車的銷售量大約各占三分之一，歐洲國(guó)家電動(dòng)叉車所占比例達(dá)到50%左右。由于競(jìng)爭(zhēng)的加劇，同80年代相比，90年代以來(lái)世界叉車工業(yè)出現(xiàn)了銷售額增長(zhǎng)、盈利減少的反?，F(xiàn)象，為了改變這種狀況，叉車巨頭紛紛在發(fā)展中國(guó)家建廠，以便降低成本，維持盈利。
國(guó)際上生產(chǎn)叉車的廠家，排名前幾位的有林德、豐田、納科、永恒力、小松、TCM、力至優(yōu)等著名公司。林德叉車是世界上第一品牌叉車，該公司是世界上唯一將靜壓傳動(dòng)技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于叉車的制造商，產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)，質(zhì)量可靠，其銷售額一直遙遙領(lǐng)先，位居世界頂尖水平。林德叉車總的特點(diǎn)，8噸以下的產(chǎn)品其動(dòng)力形式有內(nèi)燃機(jī)和電瓶驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)形式有靜壓傳動(dòng)和電傳動(dòng);10噸以上的叉車則采用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)和液力傳動(dòng)。產(chǎn)品種類之繁多，技術(shù)水平之高超，令世界同行所贊嘆。豐田、納科、永恒力、小松、TCM、力至優(yōu)等公司的產(chǎn)品技術(shù)基本處于同一水平，但各家有各家技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特色。
1.3 未來(lái)叉車的發(fā)展趨勢(shì)
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，物流設(shè)備在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位和作用越來(lái)越明顯，叉車普及率越來(lái)高，叉車制造業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈。企業(yè)只有不斷地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新及探索，適時(shí)的將新產(chǎn)品推向市場(chǎng)，接受市場(chǎng)的考驗(yàn)，并不斷地進(jìn)行改進(jìn)，才能發(fā)展壯大并在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。未來(lái)叉車的發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在：
1.3.1 技術(shù)方面
更加注重人類功效學(xué)，一提高操縱舒適性。
研究表明，駕駛室內(nèi)壁的精巧布置有利于提高生產(chǎn)率，如果所有的控制都按照人機(jī)工程學(xué)進(jìn)行布置，司機(jī)操縱就更加舒適，更能集中精力工作。
在2000年漢諾威物流展覽會(huì)上，國(guó)際上各大公司競(jìng)相展示其未來(lái)型概念叉車。這些叉車雖然只是樣機(jī)模型，還未用于商業(yè)生產(chǎn)，但卻為未來(lái)叉車的設(shè)計(jì)指明了方向。
德國(guó)JUNGHEIRICH集團(tuán)展示的概念叉車，駕駛室可旋轉(zhuǎn)180°，可避免司機(jī)運(yùn)載較為龐大的貨物及倒車時(shí)扭轉(zhuǎn)身體而導(dǎo)致背部和頸部疲勞。駕駛室內(nèi)各種控制手柄皆布置在座椅扶手上，很容易操控，大大增加了司機(jī)作業(yè)的舒適程度。MANUELAYDT’S公司的概念叉車，門架位于駕駛室后面，行駛時(shí)司機(jī)可相對(duì)于所搬的貨物轉(zhuǎn)動(dòng)180°，一獲得最佳視野。FLERRIANCO
-ENEN’S公司的剪叉式叉車，司機(jī)始終與貨物保持在一個(gè)水平線上，這樣在堆放或取回貨物時(shí)，始終保持良好的視野。STILL公司的RXX概念叉車，采用航天升降液壓缸，取消了型鋼門架，給司機(jī)提供了良好的前方視野，可避免司機(jī)工作時(shí)因扭轉(zhuǎn)身體而產(chǎn)生的疲勞現(xiàn)象，提高了作業(yè)舒適性，安全性也得到了改善。MERFORD公司設(shè)計(jì)的司機(jī)座椅懸吊于天花板上，安全可調(diào)，大大提高了司機(jī)的作業(yè)舒適度。
1.綠色環(huán)保成為叉車工業(yè)追求的目標(biāo)
叉車分內(nèi)燃叉車和電動(dòng)叉車。內(nèi)燃叉車一發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，其功率強(qiáng)勁、適用范圍廣；缺點(diǎn)排放和噪聲污染較大，對(duì)人類健康危害較大。隨著人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，環(huán)保法制的出臺(tái)，排放少、噪聲小的叉車必然受到歡迎。電動(dòng)叉車以其零排放、噪聲小必將成為首選；天然氣、液化石油氣等燃料叉車也將會(huì)得到更近一步的發(fā)展。
有資料表明：目前國(guó)際電瓶叉車的產(chǎn)量已占叉車總量的40%（國(guó)內(nèi)則為10%~15%），在德國(guó)、意大利等西歐國(guó)家電瓶叉車的則高達(dá)65%，且有不斷上升的趨勢(shì)。
美國(guó)ALABAMA能源公司對(duì)選用電瓶叉車的客戶采取激勵(lì)措施，他們根據(jù)可維護(hù)使用電瓶叉車的新舊程度提供數(shù)量不等得補(bǔ)貼，極大的促進(jìn)了電瓶叉車的使用。
2.更強(qiáng)調(diào)叉車的安全性
隨著國(guó)際化程度的進(jìn)一步加快，工業(yè)企業(yè)除了不斷改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量、提高產(chǎn)品的舒適性等性能外，對(duì)產(chǎn)品的安全性也越來(lái)越重視。產(chǎn)品的安全性已經(jīng)成為企業(yè)邁向國(guó)際市場(chǎng)的一道門檻。
豐田7系列叉車堪稱安全叉車的典范。該叉車轉(zhuǎn)向迅速。效率高，穩(wěn)定性好，比普通叉車舒適，特別是該車裝有主動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)（SAS），可顯著降低叉車作業(yè)中諸如翻車等危險(xiǎn)。SAS采用一系列電子傳感器對(duì)叉車負(fù)荷、運(yùn)行速度、轉(zhuǎn)向角等參量進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)測(cè)得潛在危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，SAS即開始工作，以提高叉車橫向穩(wěn)定性，從而達(dá)到安全作業(yè)的目的。
叉車造型隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，方、尖外表正被流線圓弧形外觀所取代，這也有利于改善司機(jī)的視野，提高操作安全性。
3.采用交流電機(jī)、變頻調(diào)速是電瓶叉車的飛躍
近年來(lái)交流電機(jī)已引起叉車界極大的興趣。交流電機(jī)運(yùn)用于叉車具有以下顯著特點(diǎn)：
（1） 叉車運(yùn)行速度高，工作裝置起升速度大。
（2） 由于它采用高效控制器及具有再生制動(dòng)功能，因此，比傳統(tǒng)叉車節(jié)能30%以上。
（3） 全封閉電機(jī)、軸承及多盤制動(dòng)器免維護(hù)（無(wú)接觸器或碳刷）。
交流電機(jī)的電壓有有利于高的發(fā)展趨勢(shì)，高電壓（72~80V）已在歐洲開始使用。在高電壓下工作時(shí)實(shí)際工作的電流卻很小，是叉車在工作中發(fā)熱更少、效率更高，完全克服了直流電機(jī)產(chǎn)生熱量多、效率低下、維護(hù)頻繁的缺點(diǎn)。另外快速充電技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，車載充電機(jī)將更多的運(yùn)用于叉車，使充電更方便，充電電流可以達(dá)到傳統(tǒng)充電電流的4倍以上，充電時(shí)間更短，效率更高。
4.維修性將得到充分體現(xiàn)
未來(lái)叉車的維修性、可操作性將更加容易，顯示、故障診斷系統(tǒng)將更加完善。如JUNGHEIRICH集團(tuán)公司生產(chǎn)的未來(lái)概念型叉車，整車裝備一種集成運(yùn)行記錄器，承擔(dān)著“黑匣子”的功能，可記錄車輛作業(yè)中的所有數(shù)據(jù)：行駛里程及起升、下降和停機(jī)的次數(shù)。一旦整機(jī)發(fā)生故障，儀表板上的電腦可通過(guò)無(wú)線通訊器連接到倉(cāng)儲(chǔ)管理計(jì)算機(jī)或作業(yè)管理器上，用雙向通訊頻道提供完整的數(shù)據(jù)；也可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與JUNGHEIRICH用戶服務(wù)部溝通，對(duì)車輛損壞情況進(jìn)行遠(yuǎn)距離的故障爭(zhēng)端和維修指導(dǎo)。
5.產(chǎn)品品種向?qū)I(yè)化、多品種方向發(fā)展
自打倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、大型超市的紛紛建立，刺激了對(duì)室內(nèi)搬運(yùn)機(jī)械需求的增長(zhǎng)。高性能電動(dòng)叉車、前移式叉車、窄巷道叉車等各類倉(cāng)儲(chǔ)叉車迅速發(fā)展。近期又出現(xiàn)了一種鉸鏈?zhǔn)讲孳?，它主要用于窄巷道?nèi)物料的搬運(yùn)，其生產(chǎn)效率高，能夠節(jié)省儲(chǔ)存空間、房屋費(fèi)用和工廠所需的設(shè)備數(shù)量等，因此有很好的發(fā)展前景。
德國(guó)JUNGHEIRICH集團(tuán)的未來(lái)型叉車，是一種利用前移式橋設(shè)計(jì)的新型叉車。這種前移式橋柔性的連接到門架上，起升載荷時(shí)前橋向前推，軸距增大，提高了車輛的穩(wěn)定性，前橋和門架的連接點(diǎn)較傳統(tǒng)的高些，這就在相同的門架傾斜角時(shí)軸距更大，橋荷分布更均勻，行駛特性更佳。
1.3.2需求方面
80年代前期，世界各國(guó)主要生產(chǎn)和使用上的以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的內(nèi)燃叉車，隨著石油的短缺和人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的提高，電動(dòng)叉車的使用日益受到人們的重視。在先進(jìn)的資本主義工業(yè)化國(guó)家的叉車市場(chǎng)，電動(dòng)叉車的地位越來(lái)越顯著。據(jù)有關(guān)報(bào)道，日本在1987年以前推出的叉車中，內(nèi)燃叉車占80%以上，而1988、1989兩年中下降到不足65%；相反，電動(dòng)叉車所占的比例卻從不足10%增長(zhǎng)到30%。目前小噸位電動(dòng)叉車在歐美市場(chǎng)占有率竟達(dá)60%左右，而且還有繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，大有替代內(nèi)燃叉車的趨勢(shì)。
1.需求總量逐年增加 叉車年需求量將在今后幾年達(dá)到8萬(wàn)臺(tái)左右；中檔叉車產(chǎn)品銷售量將猛增，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。
2.電動(dòng)叉車需求將迅速增加 電動(dòng)叉車的迅速發(fā)展主要得益于科技的進(jìn)步，產(chǎn)品外觀大都采用流線型設(shè)計(jì)，造型等價(jià)美觀；主要生產(chǎn)廠家實(shí)現(xiàn)了規(guī)模生產(chǎn)和零部件專業(yè)化生產(chǎn)及裝配流水線作業(yè)，加工精度、自動(dòng)化程度都提高了；在新材料、新工藝方面最重要的體現(xiàn)是晶體管控制器（SCR和MOS管）的應(yīng)用，它的出現(xiàn)使電動(dòng)叉車的使用性能得到很大的提高。從總體上說(shuō)，電動(dòng)叉車耐用性、可靠性和適用性都得到顯著提高，完全可以和內(nèi)燃叉車相抗衡。
3.物流熱和港口加大叉車需求 隨著國(guó)內(nèi)從政府到企業(yè)對(duì)物流的重視，物流業(yè)的逐步升溫，對(duì)叉車市場(chǎng)的需求也有較大的刺激作用。物流配送現(xiàn)代化對(duì)叉車的需求量較大，尤其是企業(yè)對(duì)物流作業(yè)效率越來(lái)越重視，以及中國(guó)港口物料搬運(yùn)的集裝運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，必將進(jìn)一步刺激叉車市場(chǎng)的需求。
4.叉車科技含量愈來(lái)愈高 高安全性、高可靠性和使用性能好的高水平產(chǎn)品，裝備先進(jìn)的電子技術(shù)的機(jī)電一體化的大型叉車，以及向通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的方向發(fā)展的變形產(chǎn)品等都是有發(fā)展前景的產(chǎn)品。
1.4 本課題的設(shè)計(jì)目的與主要研究?jī)?nèi)容
1.4.1課題設(shè)計(jì)目的
叉車具有通用性強(qiáng)、機(jī)動(dòng)靈活、活動(dòng)范圍大等特點(diǎn)，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中，各行各業(yè)對(duì)叉車的需求量逐年增加，市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮?，叉車行業(yè)具有廣闊的發(fā)展機(jī)遇和良好的投產(chǎn)前景。
手動(dòng)裝卸叉車是目前廣泛采用物料升降裝卸的工具，因此比機(jī)動(dòng)叉車具有靈活性大、使用輕便、成本低廉的優(yōu)越性，所以市場(chǎng)廣闊。但隨著市場(chǎng)的發(fā)展，人們希望降低勞動(dòng)強(qiáng)度，增加設(shè)備自動(dòng)化程度，于是我們?cè)谑謩?dòng)裝卸叉車的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)電動(dòng)裝卸叉車，實(shí)現(xiàn)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)效率、滿足市場(chǎng)的需求為目的。
我所設(shè)計(jì)的電動(dòng)叉車為載重兩噸的單級(jí)電動(dòng)叉車，此車在手動(dòng)裝卸叉車的基礎(chǔ)上安裝電機(jī)、電瓶以及控制面板、控制按鈕等設(shè)備，以降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)效率等目的。
1.4.2課題研究?jī)?nèi)容
叉車是物料搬運(yùn)作業(yè)的重要設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)物流機(jī)械化作業(yè)、減輕工人搬運(yùn)勞動(dòng)強(qiáng)度、提高作業(yè)效率的主要工具。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，各種各樣的大小企業(yè)如雨后春筍般拔地而起，而現(xiàn)在人們的工作一直朝著效率邁進(jìn)，在這些工業(yè)作業(yè)中少不了裝卸、搬運(yùn)、碼垛作業(yè)，還有現(xiàn)在的高消費(fèi)催生了物流這一行業(yè)，這正少不了叉車的協(xié)助。
電動(dòng)叉車具有能量轉(zhuǎn)換效率高、噪聲小、無(wú)尾氣排放、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，在車間、倉(cāng)庫(kù)、食品、制藥、微電子及儀器儀表等對(duì)環(huán)境要求較高的場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用，成為室內(nèi)物料搬運(yùn)的首選工具。
隨著人們對(duì)環(huán)境污染危害的深刻認(rèn)識(shí)，環(huán)保已成為世界共同關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，噪聲小、無(wú)廢氣排放的蓄電池叉車將成為市場(chǎng)的主流。另外，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)和大型超市的紛紛建立，也刺激了對(duì)室內(nèi)物料搬運(yùn)機(jī)械——電動(dòng)叉車的需求。目前，國(guó)際上電動(dòng)叉車的產(chǎn)量已占叉車總產(chǎn)量的40%以上，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，電動(dòng)叉車所占的比例達(dá)到60%；在中國(guó)，電動(dòng)叉車所占的比例為20%左右。電動(dòng)叉車現(xiàn)已突破原來(lái)只能用于小噸位作業(yè)的局限，逐步由室內(nèi)走向室外，市場(chǎng)需求逐年上升。
由于上述這些電動(dòng)叉車的許多優(yōu)點(diǎn)，從而使電動(dòng)叉車有著廣闊的發(fā)展前景。
第2章 總體設(shè)計(jì)方案
2.1 方案比較和設(shè)計(jì)選型
在選擇設(shè)計(jì)方案時(shí)我考慮了兩種叉車方案，一種是單級(jí)式電動(dòng)叉車，另一種是雙極式電動(dòng)叉車，這兩種叉車的作用和功能基本上都是一樣的，都具有靈活性大、使用輕便、勞動(dòng)強(qiáng)度低、設(shè)備自動(dòng)化程度較高等特點(diǎn)。
但是雙極電動(dòng)叉車與單級(jí)電動(dòng)叉車相比，有很多優(yōu)點(diǎn)，也有一些缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：由于雙極電動(dòng)叉車采用雙極叉車起升，在單向鏈條的作用下能達(dá)到雙倍的起升高度，一般能達(dá)到2.5~3米。在車間、倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)能將貨物堆放到一定高度，節(jié)省存儲(chǔ)空間，節(jié)約倉(cāng)儲(chǔ)開支等。缺點(diǎn)：與單級(jí)叉車相比，由于其高度而使得其結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些，自身重量要大，靈活性不如單級(jí)裝卸叉車。
綜合兩種叉車的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)，我選擇單極電動(dòng)叉車，因?yàn)閮煞N叉車起升原理是一樣的，其結(jié)構(gòu)也很相似，只要熟悉了單極電動(dòng)叉車的原理，雙級(jí)電動(dòng)叉車也就知道了，而在日常生活中，使用雙極叉車的并不比單級(jí)的多。單級(jí)叉車在工廠、車間、倉(cāng)庫(kù)、車站、碼頭等地的貨物裝卸、搬運(yùn)、碼垛作業(yè)中都很常用，而雙極叉車一般只用于要求一定高度的搬碼垛等，所以我選擇單極電動(dòng)叉車。
2.2 設(shè)計(jì)思路
本課題的目的在于實(shí)踐環(huán)節(jié)中，主要是針對(duì)應(yīng)用方面的設(shè)計(jì)和實(shí)用零件的選用等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有太深?yuàn)W的研究?jī)?nèi)容，也沒(méi)有太難的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要在于對(duì)實(shí)用型設(shè)備的校核、實(shí)用零件的計(jì)算選用等，比如如何選用電機(jī)、鏈條等，還有如何設(shè)計(jì)選用滾輪、油缸，在選用油缸過(guò)程中，需要查很多手冊(cè)查找參數(shù)，比如油缸內(nèi)徑、軸桿徑、原始長(zhǎng)度等。這樣就不會(huì)產(chǎn)生學(xué)到的知識(shí)用不上的情況，能夠?qū)W以致用，不但完成好了學(xué)習(xí)任務(wù)，而且還學(xué)到了一門技術(shù)，為以后就業(yè)打下更扎實(shí)的基礎(chǔ)。
2.3 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案
在正式設(shè)計(jì)前我根據(jù)課題制定了兩套設(shè)計(jì)方案，主要是針對(duì)設(shè)計(jì)單級(jí)還是雙極的問(wèn)題，以及在載重問(wèn)題的選擇。在指導(dǎo)老師的建議下，我現(xiàn)則了單級(jí)電動(dòng)叉車，因?yàn)檫@種型號(hào)的叉車在生活中應(yīng)用比較廣，大眾化。
整體設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)部分：機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)、動(dòng)力裝置、電器設(shè)備。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括各個(gè)裝備的由來(lái)、結(jié)構(gòu)、校核、用途等。
2.4 設(shè)計(jì)進(jìn)程安排
根據(jù)上述設(shè)計(jì)的方案，本項(xiàng)目的主要設(shè)計(jì)工作分為以下四個(gè)階段：
2.4.1調(diào)研階段
包括調(diào)查國(guó)內(nèi)外電動(dòng)叉車的發(fā)展情況，調(diào)研國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)、研究分析現(xiàn)有叉車的結(jié)構(gòu)性能，并進(jìn)行設(shè)計(jì)方案論證等，在此階段我主要對(duì)我所要進(jìn)行研究的單級(jí)電動(dòng)叉車進(jìn)行分析研究，初步明確了設(shè)計(jì)思路，并初步定下了設(shè)計(jì)方案。
2.4.2各個(gè)模塊的研究分析階段
本設(shè)計(jì)課題主要包括五個(gè)方面的內(nèi)容：叉車車體的整體設(shè)計(jì)與選材，電機(jī)的設(shè)計(jì)選擇，油泵的設(shè)計(jì)計(jì)算，鏈條的選用和叉車的整體布置。
此階段是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)定型階段，只有對(duì)初始方案的不斷修正，不斷改進(jìn)，才能在設(shè)計(jì)階段事半功倍，不致最后反工。在此階段，我通過(guò)不斷的對(duì)比單級(jí)叉車和雙極叉車的各種優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行比較和改進(jìn)。以及在電機(jī)的選用上，分析比較了在這種場(chǎng)合中使用交流電機(jī)好事直流電機(jī)，使用交流電機(jī)就不用在叉車上安裝電瓶?？墒堑媒?jīng)常充電，還得購(gòu)買電瓶，可是使用交流電的話，這會(huì)給使用帶來(lái)很大的不便，那樣要移動(dòng)多少距離就得要多長(zhǎng)的電線，而且還有安全危險(xiǎn)。在傳動(dòng)方面，比較了各種傳動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選用了鏈傳動(dòng)，因?yàn)樵诓孳嚪矫?，要求安全系?shù)比較高，不容出現(xiàn)一次事故。而且對(duì)鏈條的選用做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算選用。
2.4.3設(shè)計(jì)階段
在該階段，主要工作就是對(duì)已經(jīng)確定下來(lái)的各個(gè)模塊進(jìn)行適用性分析，主要考慮各個(gè)模塊的力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)性能，進(jìn)行剛度和強(qiáng)度校核，并確定各個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的具體尺寸和具體裝配方法，繪制出機(jī)械結(jié)構(gòu)零件圖、機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖、油泵結(jié)構(gòu)圖、液壓原理圖及電氣控制圖等，這是我們畢業(yè)設(shè)計(jì)中最重要的一部分內(nèi)容。
2.4.4總結(jié)階段
在設(shè)計(jì)的最后，要對(duì)自己所作的材料進(jìn)行整理，對(duì)自己所做過(guò)的研究進(jìn)行分析，完成畢業(yè)論文說(shuō)明書的撰寫，修改整理機(jī)械設(shè)計(jì)圖和電氣控制圖，對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析及適用性分析。
2.5總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.5.1機(jī)械結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)主要包括車架、龍門架、貨叉三部分。這是叉車的支撐體，相當(dāng)于人的軀體、手和腳。下面分別介紹三部分的結(jié)構(gòu)和材料構(gòu)成。
車架：車架是叉車的支撐體，主要有壁厚為10的10號(hào)圓槽鋼焊接而成，地下安裝有四個(gè)車輪，前輪為100mm，后輪為280mm。在距離地面1000mm處有一U型扶手，用來(lái)推動(dòng)叉車時(shí)方便扶手。
龍門架：龍門架的作用是用來(lái)支撐貨叉，工作時(shí)龍門架與貨叉的后背相靠，上部用一根長(zhǎng)軸將兩貨叉固定在龍門架上。龍門架主要是由鋼板產(chǎn)、拼焊而成。其俯視結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示：
圖 2-1 龍門架俯視圖
貨叉：貨叉是托起貨物的構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，其材料為鍛造鋼。
圖2-2 貨叉及叉套
a) 眼環(huán)式貨叉 b) 鉤鉗式貨叉 c) 叉套
2.5.2傳動(dòng)方面
傳動(dòng)件主要有鏈條、油泵兩部分。鏈條采用并聯(lián)式的兩根鏈條并排吊著龍門架，另一端固定在叉車車架上，當(dāng)有本處于原始長(zhǎng)度時(shí)，油泵支撐在鏈條中間，鏈條與油泵桿之間用滾輪傳動(dòng)，如圖2-3所示：
圖2-3 傳動(dòng)示意圖
2.5.3動(dòng)力方面
動(dòng)力件主要是指泵站。這是叉車的心臟，為叉車提供動(dòng)力。由于叉車的運(yùn)動(dòng)特性，要求叉車的電源為移動(dòng)式的，泵站就必須選用低壓直流電機(jī)。在設(shè)計(jì)中電源我選用12V的低壓直流電源，泵站用型號(hào)為MEN1的12V低壓直流電機(jī)。
2.5.4電路和控制元件
在動(dòng)力方面已經(jīng)講到了電源用12V的低壓直流電源，在工作過(guò)程中，為了方便操作，就需要安裝必要的按鈕表盤。圖2-4是電動(dòng)叉車的接線圖：
圖2-4 接線示意圖
由上面的接線圖可知，在叉車的電器控制設(shè)備需要：電量顯示表、充電器、12V蓄電池、12V1.6KW直流電機(jī)、急停開關(guān)、上升和下降按鈕。
第3章 參數(shù)及校核計(jì)算
3.1 叉車最大起升高度起重量的確定
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，集裝箱運(yùn)輸?shù)娜找娣泵傲Ⅲw倉(cāng)儲(chǔ)的廣泛應(yīng)用，貨物的高層堆垛需要高起升的提升機(jī)械，叉車為了滿足不斷變化的社會(huì)需求，經(jīng)常要配置高起升門架，但由于起升高度的增加對(duì)叉車的穩(wěn)定性和起升油缸穩(wěn)定性帶來(lái)影響。所以，確定最大起升高度起重量應(yīng)從叉車縱向堆垛穩(wěn)定、橫向堆垛穩(wěn)定及起升缸的壓力桿穩(wěn)定三方面性能來(lái)綜合考慮。
3.1.1縱向堆垛穩(wěn)定性
為了能使叉車在最高起升高度安全可靠地堆放貨物，必須有一個(gè)合理的合成重心，建議在平坦場(chǎng)地、滿載起升至最大高度、車架垂直時(shí)、合成重心的高度與到起傾翻軸線的水平距離之比為7.5:1，縱向傾翻軸線為叉車前輪的接地線。如圖3-1所示：
圖3-1 叉車縱向堆垛穩(wěn)定性分析圖
（3-1）
（3-2）
式中 —叉車合成重心距前橋中心線的水平距離，cm
—叉車自重，Kg
—叉車自身重心距前橋中心線的水平距離，cm
—起升高度的起重量，Kg
—貨物重心距前橋中心線的水平距離，cm
—叉車合成重心距地面的垂直距離，cm
—叉車自身重心距地面的垂直距離，cm
—貨物重心距地面的垂直距離，cm
由式（3-1）、（3-2）得：
（3-3）
（3-4）
縱向堆垛穩(wěn)定性計(jì)算中取，，，，，，則：
3.1.2橫向堆垛穩(wěn)定性
跟縱向堆垛穩(wěn)定性一樣，橫向堆垛穩(wěn)定性也必須有一個(gè)合理的合成重心，建議在平坦場(chǎng)地、滿載起升至最大高度、車架后傾至最大角度時(shí)，合成重心到傾翻基準(zhǔn)平面垂直方向的距離與其到傾翻軸線水平方向的距離之比為6:1。對(duì)于叉車，橫向傾翻軸線根據(jù)其傾翻階段分別有兩條，即初始的前橋外側(cè)車輪的接地面積中心與后橋鉸軸中心的連線，到后階段的由于后橋擋塊的作用，轉(zhuǎn)變?yōu)榍皹蛲鈧?cè)車輪的接地面積中心與后橋同側(cè)車輪接地面積中心的連線。對(duì)于叉車計(jì)算來(lái)說(shuō)，特別是對(duì)滿載叉車，建議采用前階段的傾翻軸線為計(jì)算對(duì)象較為合理，且偏于安全。如圖3-2所示：
圖3-2 叉車橫向堆垛穩(wěn)定性分析圖
式中 —橫向傾翻軸線與叉車縱軸的夾角，（）
—叉車前輪距的一半，cm
—叉車軸距，cm
則
（3-5）
式中 —叉車合成重心至橫向傾翻軸線的水平距離，cm
—叉車合成重心至前橋中心線的水平距離，cm
—前輪靜力半徑， 0.95 r，cm
—叉車后傾最大角，（）
—后輪半徑，cm
為簡(jiǎn)化算式，設(shè)：
（3-6）
（3-7）
則
（3-8）
（3-9）
（3-10）
（3-11）
3.1.3起升缸壓桿穩(wěn)定性
隨著起升高度的增加，起升缸長(zhǎng)度的增加，其本身的壓桿穩(wěn)定性問(wèn)題越來(lái)越突出。因此，確定起重量時(shí)必須對(duì)其加以考慮，如圖3-3所示：
圖3-3 叉車起升缸壓桿穩(wěn)定性分析圖
（1）首先，需算出起升缸的臨界穩(wěn)定力。由于門架起升缸的穩(wěn)定性主要受縱向彎曲控制，建議按等截面桿、用歐拉公式計(jì)算：
（3-12）
式中
，
—長(zhǎng)度折算系數(shù)，可根據(jù)門架油缸支承狀況，取=1
—活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度，cm
（2）計(jì)算作用在活塞桿上的總載荷，其包括四個(gè)方面：鏈條活動(dòng)分支的拉力、鏈條固定分支的拉力、內(nèi)門架重量及門架處于垂直位置時(shí)內(nèi)外門架 間滾輪的摩擦阻力，則作用在一支活塞桿上的總載荷P為：
（3-13）
式中
（3）當(dāng)油缸負(fù)載力超過(guò)穩(wěn)定臨界力時(shí)，已不能維持原有軸線狀態(tài)下的平衡而喪失穩(wěn)定。所以，液壓缸的穩(wěn)定條件為：
（3-14）
式中 —穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取2～4，此處以取3來(lái)計(jì)算起重量Q:
（3-15）
將從上述3個(gè)方面所求的結(jié)果進(jìn)行比較，應(yīng)去其中最小值作為所要計(jì)算的叉車做大起升高度起重量。
,,,,,
,,
（3-16）
綜合上述計(jì)算，橫向堆垛穩(wěn)定裕度較大，縱向堆垛最不穩(wěn)定，這就要求車架的結(jié)構(gòu)性能要絕對(duì)的好，油缸壓桿穩(wěn)定也較為薄弱，所以最大起升高度的起重量應(yīng)確定為1696kg。由于機(jī)械校核可以有一定的活動(dòng)量，因?yàn)樵谟?jì)算時(shí)所給的安全系數(shù)一般比事實(shí)上要大很多，所以該車承載兩噸是符合要求的。
3.2 各結(jié)構(gòu)的校核設(shè)計(jì)計(jì)算
3.2.1車假體的受力校核計(jì)算
如圖3-4所示，車架體的受力可以簡(jiǎn)化為兩固定簡(jiǎn)支梁的受力分析：
圖3-4 車架受力分析圖
上圖中a=330mm,b=850mm,l=1180mm
由材料力學(xué)知識(shí)可算得：
A點(diǎn)的支反力為：
B點(diǎn)的支反力為：
AC段的剪力為：
BC段的剪力為：
梁的最大彎矩為：
則可畫出受力的彎矩剪力圖3-5、3-6：
A C B
M=4659N·m
圖3-5 車架受力彎矩圖
圖3-6 車架受力剪力圖
由上圖可知，在整個(gè)受力過(guò)程中，C點(diǎn)的受力最大，因此只要校核C點(diǎn)的受力情況，下面計(jì)算一下C點(diǎn)的最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力：
圖3-7為C點(diǎn)的拉壓受力情況圖：
圖3-7 車架截面拉壓受力圖
查閱《材料力學(xué)》附錄可得：，，
，且由上面算得，則：
對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的和專用的機(jī)械零部件，其許用應(yīng)力與安全系數(shù)常常有比較成熟的推薦值。但對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)的或特殊的，或?qū)ζ潴w積或尺寸無(wú)嚴(yán)格限制的機(jī)械零部件，其許用應(yīng)力與安全系數(shù)S常需要設(shè)計(jì)者自己選取。
工作應(yīng)力與許用應(yīng)力的一半關(guān)系為
（3-17）
工作應(yīng)力 （3-18）
許用應(yīng)力 （3-19）
查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P1-113中的表1-1-89可知在汽車燈機(jī)械行業(yè)中帶載平穩(wěn)起動(dòng)時(shí)的載荷系數(shù)的值為1.2～1.5。此時(shí)取，
安全系數(shù)S應(yīng)當(dāng)綜合載荷確定的準(zhǔn)確程度、材料性能數(shù)據(jù)的可靠性、所用的合理性、加工裝配精度以及所設(shè)計(jì)的零部件的重要性等來(lái)確定。在這用部分系數(shù)法來(lái)進(jìn)行計(jì)算，它對(duì)安全系數(shù)有影響的因素分別用一個(gè)分系數(shù)、……表示，這部分系數(shù)的乘積極為安全系數(shù)：
… （3-20）
則安全系數(shù)為
已知車架的材料為Q235號(hào)鋼，則可知：
由上式可知
且已知
則 （3-21）
比較上式可知車架材料強(qiáng)度符合要求。
第4章 電動(dòng)傳動(dòng)
4.1 電動(dòng)機(jī)功率大小的選定
4.1.1選擇直流電動(dòng)機(jī)的原因
直流電動(dòng)機(jī)是將直流電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，還可以作其他特殊的用途。
直流電動(dòng)機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1） 優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)速范圍廣。
（2） 過(guò)載能力大，能承受頻繁的沖擊負(fù)載。
（3） 可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快帶起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。
（4） 能滿足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊要求等特點(diǎn)。其制造成本和維護(hù)工作量一般來(lái)說(shuō)雖比交流電動(dòng)機(jī)大，但交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能至今好不能與直流電動(dòng)機(jī)的相比，因而直流電動(dòng)機(jī)在需要廣調(diào)速的場(chǎng)合要求有特殊運(yùn)行性能的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，一直占有突出的地位，被廣泛應(yīng)用于冶金礦山、交通運(yùn)輸、紡織印染等工業(yè)。
直流發(fā)電機(jī)能提供無(wú)脈動(dòng)的電力，其輸出電壓便于精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)和控制，它的主要用途之一是作為某些重要的直流電動(dòng)機(jī)的電源，使其獲得較好的換向性能。它還能滿足直流和同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的不同要求，并可用于電化工業(yè)中作為電解、電鍍的低壓大電流直流電源。隨著可控硅整流電源的廣泛應(yīng)用和日益完善，及其在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的顯著優(yōu)點(diǎn)，一方面在許多領(lǐng)域中取代了直流發(fā)電機(jī)，另一方面卻進(jìn)一步擴(kuò)大了直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用范圍。但直流發(fā)電機(jī)在某些領(lǐng)域中如真空冶煉工業(yè)和無(wú)交流電網(wǎng)且又需要直流電源的場(chǎng)合等，仍由一定的重要性。
4.1.2電機(jī)功率的選用
本課題設(shè)計(jì)的電動(dòng)叉車為載重兩噸的單級(jí)叉車，由于使用兩根鏈條并聯(lián)使用，則每根鏈條上所受的拉力為一噸，根據(jù)
受力平衡可算得油缸的受力為F=39200N,
液壓缸所做的功為：W=FS(J) （4-1）
功率為： （4-2）
由于F=pA, ,代入上式得：
（4-3）
根據(jù)泵站與液壓缸之間的功率傳遞關(guān)系可得：
泵站功率為： （4-4）
液壓缸總功率由以下效率組成：
（1） 機(jī)械效率，由活塞及活塞桿密封處的摩擦阻力所造成的摩擦損失，在額定壓力下，通?？扇?
（2） 容積效率，由各密封件泄露所造成，如前述，通常取活塞密封為彈性材料時(shí)
（3） 作用力效率，當(dāng)排油直接回油箱時(shí)
（4） 液壓缸的總效率
選取泵站電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為：v=1500r/m，，排量為q=2.2cc/r，
則泵站的流量可算得為:
壓力強(qiáng)度為：
由以上公式可計(jì)算得泵站的功率為：
查閱主流電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表，我選用型號(hào)為MC2-V1B-F3-PG-MEN-T05
-F1(/F2)的直流電壓電動(dòng)機(jī)。其主要參數(shù)如下所示：
直流電動(dòng)叉車用泵站：
型 號(hào)：MC2-V1B-F3-PG-MEN-T05-F1(/F2)
技術(shù)參數(shù)：
電 機(jī)：12V 1.6KW DC
壓力范圍：50200bar
排 量：2.2cc/r
下降截流閥：3L/min
電磁閥電壓：12V DC
油 箱：5L
4.1.3蓄電池的有關(guān)說(shuō)明
在電動(dòng)叉車中，前面已經(jīng)提到，由于其運(yùn)動(dòng)特性，所以在選擇直流的同時(shí)，還要選擇電壓低的電機(jī)，在這我選用12V的電瓶作為電源。在這一并題一下蓄電池的使用與維護(hù)。
蓄電池的正確使用：配用硅整流發(fā)電機(jī)的叉車，蓄電池必須負(fù)極搭鐵，絕對(duì)不能弄錯(cuò)，否則會(huì)燒壞硅整流發(fā)電機(jī)的二極管而損壞發(fā)電機(jī)。蓄電池隔板有木板、塑料隔板和玻璃纖維隔板等，它安裝在正負(fù)極板之間，防止正負(fù)極板相碰而產(chǎn)生短路。電解液密度對(duì)蓄電池工作影響很大，當(dāng)密度增大時(shí)，電解液的冰點(diǎn)降低，解凍危險(xiǎn)減小，但密度多大，電解液粘度增大、滲透困難，且還會(huì)使木隔板加速炭化，極板硫化，縮短其壽命。使用時(shí)，可根據(jù)不同條件來(lái)選擇不同密度電解液。
蓄電池的維護(hù)：叉車蓄電池是一種可逆性的直流電源，可以反復(fù)充電、放電，所以成為二次電池。充電過(guò)程中實(shí)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能=儲(chǔ)存起來(lái)，放電過(guò)程則是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｐ铍姵刈詈媒?jīng)常處于充足電狀態(tài)，凡使用過(guò)的每月最好補(bǔ)充一次，存放期不宜過(guò)長(zhǎng)，避免長(zhǎng)期擱置。蓄電池的充電狀態(tài)可根據(jù)電解液密度和端電壓來(lái)判斷，用高率放電計(jì)測(cè)量蓄電池在大電流（接近起動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流）放電時(shí)的端電壓，可準(zhǔn)確判斷蓄電池的放電程度。一般技術(shù)良好的蓄電池，用高率放電計(jì)測(cè)量時(shí)，單格電壓應(yīng)在1.5V以上，并在5秒鐘內(nèi)保持平穩(wěn)，否則表示該單格電池放電過(guò)多或有故障，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充或更換。
常見儲(chǔ)存蓄電池早期損壞多發(fā)生在冬夏兩季。冬季氣溫低，蓄電池中電解液擴(kuò)散或流動(dòng)遲緩，因而其效率降低，顯得電力不足。若起動(dòng)困難而連續(xù)使用，蓄電池快速放電，由此導(dǎo)致電壓下降、容量降低、極板損壞。夏天氣候干燥，電解液蒸發(fā)，而且消耗過(guò)快，如果加之發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)的過(guò)高，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)過(guò)充電。過(guò)充電電流越大、時(shí)間越長(zhǎng)，電解液消耗量越大，液面高度下降越快，液面過(guò)低，使極板上部暴露在空氣中而產(chǎn)生氧化。因此需要做到勤檢查、勤調(diào)整、勤維護(hù)，才能保持蓄電池的良好技術(shù)狀況。
在叉車使用中，對(duì)蓄電池的要求較高，必須定期強(qiáng)制維護(hù)，檢修時(shí)必須嚴(yán)格遵守工藝規(guī)范；使用時(shí)應(yīng)注意放電電流不能過(guò)大，以免極板彎曲活性物質(zhì)脫落，使容量降低，電壓下降而產(chǎn)生早期損壞。發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)器應(yīng)按規(guī)定調(diào)整，不能隨意將電壓調(diào)高，以免隔板受到腐蝕，縮短其使用壽命。
4.2傳動(dòng)鏈的選用
4.2.1鏈條介紹及型號(hào)的選擇
鏈條式現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)的重要元素，它具有以下優(yōu)點(diǎn)所以才被廣泛使
1）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)靈活，工作安全可靠。
2）鏈條鏈輪間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在給定的彎曲半徑范圍內(nèi)，不會(huì)產(chǎn)生彎矩和扭轉(zhuǎn)變形。
3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕巧，節(jié)省傳動(dòng)空間，易拆裝，易維修。
4）造型新型，外形美觀。
套筒滾子鏈由外鏈板1、內(nèi)鏈板2、銷軸3、套筒4和滾子5等組成。其結(jié)構(gòu)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，其規(guī)格、基本參數(shù)和尺寸見《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，套筒滾子鏈分A、B兩個(gè)系列，A系列用于高速和重要傳動(dòng)，B系列用于一般傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)一般適用于傳遞功率小于100KW，傳動(dòng)比I≤7，鏈速v≤15m/s。圖4-1為鏈條示意圖：
圖4-1 鏈條示意圖
設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)的原始數(shù)據(jù)，一般式傳動(dòng)的用途，工作情況原動(dòng)機(jī)類型，傳遞的功率和鏈輪轉(zhuǎn)速以下及傳動(dòng)的空間尺寸要求等。按傳動(dòng)失效形式不同，設(shè)計(jì)計(jì)算分為v＞0.6m/s的中、高速鏈傳動(dòng)。按功率曲線計(jì)算和v＜0.6m/s的低速鏈傳動(dòng)按靜強(qiáng)度計(jì)算。
對(duì)v＜0.6m/s 的低速鏈傳動(dòng)，鏈條的主要失效形式為過(guò)載時(shí)拉斷破壞。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)已知條件，初選鏈條型號(hào)，然后按抗拉靜力強(qiáng)度條件計(jì)算安全系數(shù)
（4-6）
在這根據(jù)鏈條設(shè)計(jì)的條件初定鏈條型號(hào)為16A,基本參數(shù)和尺寸如圖4-3和表4-1所示：
圖4-3 鏈條結(jié)構(gòu)尺寸示意圖
表4-1 選用鏈條的結(jié)構(gòu)尺寸
4.2.2鏈條的受力驗(yàn)證
鏈條所受最大負(fù)重為2噸，因而初步選用型號(hào)為16A的鏈條，其結(jié)構(gòu)師采用并聯(lián)的方式并行兩根相同的鏈條，每根鏈條上的受力為1噸。
按抗拉靜強(qiáng)度條件安全系數(shù)
（4-7）
式中：Q-極限拉伸載荷，由上表得Q=56.7KN
根據(jù)《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P187，由表9-3差得鏈條傳動(dòng)在一般工程機(jī)械中為中等沖擊，工作情況系數(shù)
（4-8）
在2噸電動(dòng)叉車中，m約為1噸，取0.6m/s，R取30mm，則：
S=4.5512＞4且S＜8，所以選擇16A型號(hào)的鏈條合適。
第5章 叉車總體布置
5.1總體設(shè)計(jì)的概述
方案設(shè)計(jì)的任務(wù)，是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求及調(diào)查的結(jié)果來(lái)確定整機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，主要的整機(jī)性能和外形尺寸，以及主要的配套件（如發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓件、輪胎等）并進(jìn)行初步計(jì)算，最后要論證其可行性。
技術(shù)設(shè)計(jì)的任務(wù)，是按方案設(shè)計(jì)所給的性能參數(shù)和控制尺寸及各配套件，對(duì)各主要系統(tǒng)及總成繪制更詳細(xì)的構(gòu)造圖，并作進(jìn)一步的工藝探討與設(shè)計(jì)計(jì)算。實(shí)際上也是進(jìn)一步論證總的方案是否完全可行。在一些情況下，就現(xiàn)在又條件確實(shí)無(wú)法達(dá)到方案所定的要求是，可以靠了靠其修改原方案給定的結(jié)構(gòu)形式與參數(shù)，但必須經(jīng)過(guò)一定手續(xù)。經(jīng)審查通過(guò)的技術(shù)設(shè)計(jì)，包括其構(gòu)造與參數(shù)和主要尺寸，就是施工圖設(shè)計(jì)的依據(jù)。
施工圖設(shè)計(jì)的任務(wù)，是根據(jù)方案設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)定的各項(xiàng)要求來(lái)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
包括設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)的零部件的圖紙，選用標(biāo)準(zhǔn)的零部件和配套件以及計(jì)算說(shuō)明書與有關(guān)文件。
5.2重心與整機(jī)性能的關(guān)系
所謂整機(jī)設(shè)計(jì)，一般地說(shuō)就是方案設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要問(wèn)題，如牽引特性，制動(dòng)特性，穩(wěn)定性、通過(guò)性、舒適性等。
重心位置對(duì)叉車的主要性能:牽引特性、制動(dòng)特性及穩(wěn)定性等都有重大影響，而且在設(shè)計(jì)之初，計(jì)算中和試驗(yàn)都必須使用。
叉車的自重及其位置對(duì)于一些舊有車型的改進(jìn)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，可以方便地取得，而且比較準(zhǔn)確可靠，但對(duì)一臺(tái)新車設(shè)計(jì)就缺少這些資料，為此不得不根據(jù)與之相近的其它車型的資料來(lái)估計(jì)，但更多的是借助于公式計(jì)算。
（5-1）
=
=17800N
式中
上式是一句承載叉車后橋負(fù)擔(dān)總重力的10%而導(dǎo)得的。作為估計(jì)我們可認(rèn)為是在靜立狀態(tài)。如圖5-1所示，不難根據(jù)力矩平衡條件導(dǎo)得
圖5-1 預(yù)定重心位置
上述自重重量及重心位置是估計(jì)用的。在設(shè)計(jì)進(jìn)行到一定階段。有了各總成或部件的細(xì)致構(gòu)造，取得其計(jì)算重量，可進(jìn)行各種整機(jī)性能校核。這時(shí)不能再用估計(jì)值，而應(yīng)使用其計(jì)算值。計(jì)算方法如下，以靜立情況為例，如圖5-2所示
圖5-2 重心位置確定
其自重重力G為
（5-2）
式中 ~—各部件或總成的重力
n—被劃分成的部件或總成總數(shù)
重心的水平位置，即距前軸的距離