948-叉車設(shè)計

948-叉車設(shè)計,叉車,設(shè)計 第 1 頁本設(shè)計已經(jīng)通過答辯，如果需要圖紙請聯(lián)系 QQ 251133408 另專業(yè)團隊代做畢業(yè)設(shè)計，質(zhì)量速度有保證1 緒論叉車是在工廠、倉庫、港口碼頭、機場或工地完成叉取、搬 、堆垛等作業(yè)的一種工程車輛。它體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊 、噪音低、污染小、造價低、操作靈活，可以在工作場地狹小的 間作業(yè)。隨著科技水平和文化意識的提升，現(xiàn)在的產(chǎn)品設(shè)計已經(jīng)從 能主義(形式追隨功能)轉(zhuǎn)向情感主義(形式追隨情感) ]。 件設(shè)計好的產(chǎn)品不僅要滿足用戶的生理需求，還要滿足心理的需求。隨著工業(yè)設(shè)計的不斷發(fā)展，曾經(jīng)以技術(shù)為主體的設(shè)計轉(zhuǎn)向以技術(shù)為客體，以用戶為中心的設(shè)計，運用工業(yè)設(shè)計的方法和技術(shù)成了人類專門研究的主題。對于叉車設(shè)計而言，在考慮各項功能、技術(shù)水平指標之外，車身的形態(tài)也越來越引起用戶和行業(yè)的注意。除了可靠、優(yōu)越的性能，舒適的人機操作界面，用以普遍對叉車的車身造型、線型風格、色彩觀感等視覺效果等都有更高的要求。如何使叉車生產(chǎn)企業(yè)跳出原有的重功能、輕形 設(shè)計的固有模式，適應(yīng)用戶不同的產(chǎn)品需求；如何迎接加入 WTO后外來產(chǎn)品對我國叉車生產(chǎn)企業(yè)的沖擊和影響；如何建立一個整合考慮功能技術(shù)、人機關(guān)系、形態(tài)的現(xiàn)代設(shè)計方法，是我造型設(shè)計新穎、色彩處理得當、人機關(guān)系協(xié)調(diào)、安能給人良好的視覺效果和宜人的生產(chǎn)條件，對美化環(huán)境、提高工效大有好處。 1.1 我國叉車外觀造型設(shè)計的現(xiàn)狀 我國叉車工業(yè)起步于 20 世紀五、六十年代。在原機械工業(yè)部的領(lǐng)導(dǎo)下，挑選國內(nèi)幾家企業(yè)的技術(shù)人員進行共同開發(fā)、聯(lián)合設(shè)計，然后以當時計劃經(jīng)濟的模式，根據(jù)叉車的不同型號(噸位)分配給各家企業(yè)進行制造生產(chǎn)。進入 20 世紀 80 年代后，計劃經(jīng)濟的束縛逐漸減輕，各家企業(yè)根據(jù)自身的技術(shù)、資源力量，在原來的型號基礎(chǔ)上向上、向下延伸，普遍建立起一套不同型號的產(chǎn)品系列，技術(shù)上主要以動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)作為核心。20 世紀 90 年代中后期，隨著國際上 Linder、Toyota 等大公司產(chǎn)品的進入，對我國的叉車制造行業(yè)形成了極大的沖擊。為了迎接挑戰(zhàn)，國內(nèi)企業(yè)在車身的鈑金工藝、動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、裝配加工工藝等領(lǐng)域投入了很大的技改力度，引進了大批數(shù)控加工設(shè)備和流水線，在技術(shù)、工藝上有了很大的提高。但是國內(nèi)企業(yè)在設(shè)計上相對滯后 ，主要以模仿日本企業(yè)的設(shè)計為主。 第 2 頁在模仿過程中，由于受到加工工藝的制約，總體效果差強人意 ，特別是在車身形態(tài)方面存在很多不足，主要表現(xiàn)在： (1)外觀形態(tài)仍采用呆板的直線，整體形式陳舊、臃腫，不符合現(xiàn)代的審美情趣； (2)結(jié)構(gòu)線型混亂，形體比例不協(xié)調(diào)，機構(gòu)外露多，布局零亂，松散 ，視覺穩(wěn)定性差； (3)極少考慮人機工程操作的舒適性和合理性； (4)色彩單一、陳舊，色調(diào)灰暗，缺少變化和統(tǒng)一 ，商標、標牌等附件的布局與整體不協(xié)調(diào)。 1.2 國際叉車外觀造型設(shè)計的現(xiàn)狀 20 世紀 80 年代，以林德(LINDER)叉車為代表的叉車生產(chǎn)企業(yè)在外形設(shè)計上大膽突破，追求流線型，講究藝術(shù)性，開始導(dǎo)入汽車的造型設(shè)計元素。在亞洲，日本各大公司在外形設(shè)計中也逐漸以圓弧曲線代替直線，注意造型的美觀流暢。同時，隨著工業(yè)的發(fā)展，部件的可靠性有了很大的提高，不用再過多地考慮維修的方便性，這樣就為將它們遮蓋起來創(chuàng)造了條件。叉車的部件除了必須布置在外面的操作系統(tǒng)、各種儀表、警告裝置外，其余部件均被車身包裹起來，給人—種整潔美觀的感覺。步入 21 世紀，國際叉車制造企業(yè)對形態(tài)更加重視，受汽車形態(tài)設(shè)計 新鋒銳 (New Edge)風格的影響，叉車形態(tài)在原流 線型的基礎(chǔ)上增加了一些堅挺的塊狀輪廓明顯的線條，流暢中彰顯力量、圓潤中蘊涵挺拔，叉車形態(tài)隨社會審美情趣的演變不斷地發(fā)展變化并成為叉車更新?lián)Q代的主要手段之一。2003 年世界叉車展覽會的 4 款叉車?？傮w而言，當今世界叉車形態(tài)設(shè)計的趨勢可以用 8個字概括：流線、遮蓋、高效、舒適。主要有以下特點： (1)采用系統(tǒng)設(shè)計的觀念，從 人 一機 一環(huán)境 整體來考慮叉車的設(shè)計；(2)全懸浮安全架，軸線上減輕振動，線型上使形態(tài)豐富； (3)弧線和直線相結(jié)合，線條流暢、簡練，極富動感活力； (4)人機界面設(shè)計合理，操作舒適、簡單； (5)采用鮮艷的顏色，色彩計劃豐富、大膽，視覺沖擊力。1.3 叉車造型設(shè)計的幾個方面 ：叉車車身造型設(shè)計 現(xiàn)代叉車車身造型要求簡潔明快、線條流暢，以塊感的造型手法體現(xiàn)車身的力度感與堅實穩(wěn)重的量感。因此，設(shè)計時要注意整體性，避免使零件過分凌亂和松散；要精心規(guī)劃，將有關(guān)部件集中在一定的較規(guī)整的空間 第 3 頁范圍內(nèi)，分塊明確，簡潔完 。這樣可以增強叉車的整體感，使形體輪廓更加鮮明，更富于個性特色。 叉車造型色彩計劃 色彩是造型的重要因素 ，好的產(chǎn)品色彩設(shè)計能更美化產(chǎn)品，提高外觀質(zhì)量。叉車的色彩雖然依附于形體，但色彩比形 更具有感染力，能先于形體影響人的情感。設(shè)計叉車時，首先需要確定主色調(diào)，才能使機具顯得統(tǒng)一。即應(yīng)以一色為主，其它色彩為輔。主色調(diào)占大部分面積，其位置也多在注目之處，如門架、車身、平衡重等。叉車主色調(diào)的確定應(yīng)考慮有效地發(fā)揮產(chǎn)品的功能，同時為操作者創(chuàng)造協(xié)調(diào)的人機關(guān)系，給人以親切、舒適、輕松、愉悅的感覺，從中得到美的享 。 叉車車身緊湊，運轉(zhuǎn)靈活迅速，司機操縱動作頻繁而緊張。為了安全和引人注目，一般來說，主色調(diào)以明度較高的黃色、橙色為宜。黃色、橙色是目前國際工程機械的流行色。從國際發(fā)展趨勢來看，紅色、綠色最近也是被運用較多的顏色。叉車的色彩力求單純，一般 2—3 色為宜，色彩越簡潔越醒目，整體感越強。主色調(diào)確定之后，一般可施輔助色彩的部分有駕駛室安全框架、門架、貨叉和平衡重等。對于叉車來講，只能選定幾處，切不可面面俱到，用色過多，反而顯得雜亂。童雪駛室門架雖然著色面積不大，但位于機具中部特別醒目。設(shè)計者如為表現(xiàn)其牢固、堅實安全，可采用深鐵藍或黑色。對于中、小型叉車，為表現(xiàn)機具靈活機動，可采用明度較高的灰白、米黃、淺藍色等。 人機關(guān)系的協(xié)調(diào) 現(xiàn)代產(chǎn)品造型設(shè)計要求在滿足功能結(jié)構(gòu)要求和遵循造型形式美規(guī)律的同時必須符合人機工程學原則，滿足宜人性，才能高效、可靠、安全和舒適地操作【5]。過去人們總是關(guān)心技術(shù)的先進性，而較少關(guān)心人機工程因素，或者在設(shè)計完產(chǎn)品之后才對產(chǎn)品進行人機工程分析，滯后性強，最終的產(chǎn)品操作起來很不舒服，甚至帶來誤操作而引起事故。因此，在設(shè)計產(chǎn)品之前進行人機工程分析十分必要。叉車設(shè)計在考慮人機工程因素時，一般有以下幾個方面。 （1）駕駛空間 駕駛員的活動空間主要在司機室內(nèi)部，寬敞明亮的司機室擴大了駕駛員的視野，前后左右及司機室頂部都有寬大的玻璃，駕駛員可以方便地觀察到機器周圍的情況；較大的下部空間可以使駕駛員不至于因為空間的狹小導(dǎo)致腿部的疲勞，操作起來比較方便。為了適應(yīng)不同身高的駕駛員來操縱叉車，同一型號的叉車針對不同的駕駛員其主要部分都可以。因人而易 第 4 頁，根據(jù)可調(diào)性原則采用不同配置尺寸。例如：從司機座椅到前方的制動踏板、油門踏板之間的距離；從座椅靠背到操縱桿之間的距離；從方向盤到駕駛員之間的距離，方向盤的高度等。這樣就可以使那些身高 1．60—1．90m 之間的駕駛員在操縱叉車時都能感到非常舒適。（2） 駕駛舒適性駕駛員的駕駛舒適性除了與駕駛空間有關(guān)，還與座椅的設(shè)計密不可分。座椅的設(shè)計應(yīng)盡可能使乘客脊柱處于生理體位，保持正常的生理彎曲。駕駛環(huán)境不僅要求對座椅能進行前后調(diào)整、對靠背能進行角度調(diào)整，而且要求座持柔軟舒適、富有彈性，并配有減震裝置。因為叉車的前后懸掛都是剛性的結(jié)構(gòu)， 在整機上無減震裝置，易使駕駛員疲勞。為了彌補叉車結(jié)構(gòu)上的這一先天缺陷，必須在座椅上裝設(shè)減展裝置。據(jù)國外資料介紹 ，目前國外的有些叉車的座椅下面裝有減震油缸。 （3） 人機界面設(shè)計 此外，儀表板人機界面的設(shè)計也必須認真考究。造型漂亮的硬塑料面板的組合儀表，在國外叉車上已成發(fā)展趨勢。人機界面設(shè)計得好 ，可使人機之間傳遞交換信息暢通無阻，使人能迅速、正確識別并獲取機內(nèi)信息，人腦中樞處理后作出的操作能容易準確地發(fā)送給機具。因此，各種儀表很講究可讀性，有的用數(shù)字顯示，有的用指針或信號指示，在新近生產(chǎn)的叉車上，甚至設(shè)置了通訊聯(lián)絡(luò)裝宜，供駕駛員在叉車操作現(xiàn)場與計算機管理中心進行信息聯(lián)絡(luò)，以加強叉車的運行營理，提高作業(yè)效率。 另外，功能集成的操作區(qū)不僅縮短了手臂移動的距離，減少了操作力，而且還實現(xiàn)了精確的組合控制。駕駛員可以同時對叉車進行聯(lián)合操作(例如門架的起升和屬具的伸縮等)，這些組合控制是由電控和液控來完成的。 2l 世紀企業(yè)競爭的焦點是創(chuàng)新產(chǎn)品的競爭。對于產(chǎn)品生命周期來說，產(chǎn)品的外觀造型日益顯得重要。用工業(yè)設(shè)計的理論方法和技術(shù)來設(shè)計叉車，提高叉車使用的可靠性，駕駛的舒適性，造型的美觀性，正在成為我國叉車企業(yè)競爭的一大機遇。 1.4 叉車技術(shù)的發(fā)展趨勢叉車市場的激烈競爭促進了叉車技術(shù)的發(fā)展 ,現(xiàn)代叉車設(shè)計中正在大量地、不斷地應(yīng)用各種新技術(shù) ,提高產(chǎn)品的性能和品質(zhì) ,以滿足市場的需要。叉車設(shè)計人性化人性化的概念在當今的叉車設(shè)計中無處不在 ,尤其是在歐洲車型上得到了最充分的體現(xiàn)。 第 5 頁a.充分考慮舒適性經(jīng)驗表明 ,疲勞駕駛是最容易造成事故的 ,而舒適寬松的駕駛環(huán)境 ,則能有效提高叉車的作業(yè)效率。大多數(shù)歐洲廠商對此投入了大量的研究 ,并且不斷改進。叉車設(shè)計者對人的關(guān)懷滲透到各個細節(jié)。外觀簡潔而駕駛空間寬敞 ,懸浮式座椅的高度、前后位置、靠背角度都可以調(diào)節(jié) ,還可以根據(jù)駕駛員體重設(shè)定緩沖 ,長時間操作也不會疲勞。方向盤直徑經(jīng)過嚴格的計算與測試 ,其角度與高度也可根據(jù)駕駛員的身材不同而自由調(diào)整。研究表明 ,駕駛室內(nèi)壁的精巧布置有利于提高生產(chǎn)率。如果所有的控制都能按人機工程學進行布置 ,駕駛員操縱就更加舒適 ,更能集中精力工作?，F(xiàn)代叉車駕駛室的每一個設(shè)計細節(jié)都充分考慮了工作效率和安全性 ,更符合人機工程學原理。操作空間加大 ,使操作者的手、腳、腿、頭、背部有更大的活動空間 ,如 Crown 的 FC4000 系列相對于 FC3000 系列而言 ,頭部空間增加 61 mm,肩部間隙加大 240 mm,膝蓋空間加大 90 mm。座椅和方向盤均可在 3 個自由度范圍內(nèi)根據(jù)司機身高、體重和習慣任意調(diào)節(jié)。座椅為全懸浮式和司機約束座椅 (OSR) ,座椅右側(cè)有帶襯墊的可調(diào)手臂托架 ,托架前端布置有電氣控制式集成液壓操作桿或指尖操作桿。儀表盤置于方向盤下方 ,隨方向盤擺動。喇叭、燈開關(guān)、緊急斷電開關(guān)等操作手柄和按鈕集中置于托架或儀表盤上,操作和控制更加方便。Linde、Still 等公司的駕駛室可根據(jù)用戶要求向左或向右轉(zhuǎn)動 45°,便于短距離倒車。這一系列措施可確保每一位司機工作在最佳位置。德國 Jungheirich 集團公司展示的概念叉車 ,駕駛室可轉(zhuǎn)動 180°,可避免司機在運載較為龐大的貨物及倒車時扭轉(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 ,大大提高了司機作業(yè)的舒適程度。ManuelAydt 公司的概念叉車 ,門架位于駕駛室后面,行駛時司機可相對于所搬運的貨物轉(zhuǎn)動 180°,以獲得最佳視野。Flerian Coenen’s 公司的剪叉式叉車 ,司機始終與貨物保持在一個水平線上 ,這樣在堆放或取回貨物時 ,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 ,給司機提供了良好的前方視野 ,可避免司機工作時因扭轉(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。各叉車公司不斷優(yōu)化改進叉車人機界面 ,使操縱簡便省力、迅速準確 ,充分發(fā)揮人機效能。例如,配備醒目的數(shù)字化儀表、報警裝置 ,實現(xiàn)工況的在線監(jiān)控;采用浮動駕駛室(可移動、升降) ,使操縱者獲得全方位視野;以集中手柄控制替代多個手柄控制 ,電控替代手控;逐漸將電子監(jiān)測器和高度顯 第 6 頁示器作為高升程叉車的標準配置等。b.允許個性化設(shè)置性能參數(shù)不同的駕駛員有不同的操作習慣 ,不同的場地環(huán)境也有不同的要求 ,叉車設(shè)計允許駕駛員根據(jù)自己的駕駛習慣或者場地條件設(shè)定個性化的運行參數(shù) ,如最大行駛速度、加速度、制動靈敏度等 ,如果駕駛員是一個有活力的年輕人 ,他可以設(shè)置高加速、快剎車 ,體驗動感十足的工作;如果駕駛員是個沉穩(wěn)的中年人 ,他可以設(shè)置慢加速 ,緩剎車 ,那么在整個駕駛過程中 ,都會感覺十分舒適 ,不會有急起動、急剎車的振動。符合每一個叉車駕駛者的駕駛習慣的叉車 ,就像一件量身定制的衣服 ,能夠適合每個駕駛員的具體情況。c.充分考慮安全可靠性與可維護性保證叉車駕駛員的安全一直是設(shè)計人員重點考慮的問題。除停車、行車制動等基本安全措施外 ,通過配備功能齊全的監(jiān)控系統(tǒng)、動力制動系統(tǒng)、防側(cè)翻系統(tǒng) ,以及采用電控、液壓、機械 3 套獨立制動系統(tǒng) ,可大大提高叉車整車的安全可靠性。同時 ,電子技術(shù)的發(fā)展與運用 ,使對叉車安全性研究向智能化方向發(fā)展?，F(xiàn)代叉車車身普遍采用流線型設(shè)計 ,外形柔美和諧;轉(zhuǎn)向輪采用高承載能力的小直徑寬基輪胎 ,重心低 ,穩(wěn)定性好;無級變速運行平穩(wěn)、起升調(diào)速使操作更平穩(wěn)、安全;可調(diào)節(jié)的座椅、全液壓動力轉(zhuǎn)向、萬向節(jié)連接不僅可以使方向盤根據(jù)操作者的需求前后調(diào)節(jié) ,而且可避免因路面不平通過車體震動操作者手臂 ,降低疲勞 ,操作更安全、舒適。采用先進的液晶信息管理系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的儀表盤 ,最新的巡航控制技術(shù)與彎道控制技術(shù) ,在斜坡上自動感應(yīng)剎車 ,防止重力下滑 ,在轉(zhuǎn)彎時也會根據(jù)彎角與速度自動計算并減速 ,極好地保證了側(cè)向平衡 ,防止側(cè)翻。隨著國際化進程的進一步加快 ,工業(yè)企業(yè)除了不斷改進產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品的舒適性等性能外 ,對產(chǎn)品的安全性也越來越重視 ,產(chǎn)品的安全性已經(jīng)成為企業(yè)邁向國際市場的一道門檻。叉車方、尖外表正被流線圓弧形外觀所取代 ,改善了司機的視野 ,提高了操作安全性。如豐田 7 系列叉車裝有主動穩(wěn)定系統(tǒng) (SAS) , SAS 采用一系列電子傳感器對叉車負荷、運行速度、轉(zhuǎn)向角等參數(shù)進行測量 ,當測得潛在危險狀態(tài)時 , SAS 即開始工作 ,以提高叉車的橫向穩(wěn)定性 ,從而達到安全作業(yè)的目的。外觀造型轎車化近年來 ,無論是國內(nèi)廠商還是國外公司 ,皆推出了外觀造型令人注目 第 7 頁的新車型 ,體現(xiàn)了叉車造型轎車化的發(fā)展趨勢 ,即流線型、大圓弧過渡加之明快協(xié)調(diào)的色彩搭配 ,叉車的護頂架、車身、配重及各種裝飾件融為一體 ,考慮美學效果 ,制作精良 ,更容易受到客戶的青睞。一般來說 ,國際著名的叉車公司在推出新一代叉車之前 ,都會根據(jù)自己產(chǎn)品的一貫風格和顏色 ,經(jīng)過模型制作、外觀工業(yè)造型、油漆顏色選取等過程 ,才會進入產(chǎn)品功能設(shè)計。在表面質(zhì)量上 ,對黑色金屬進行侵蝕處理后噴漆 ,更容易獲得高的表面質(zhì)量。如意大利 Cesab 公司采用了高壓靜電噴涂工藝 ,將自動控制的噴槍噴出的粉末 ,以 10kV 靜電的形式噴向部件表面 ,再經(jīng)過干燥爐干燥處理 ,最后形成了比濕法噴涂高得多的表面質(zhì)量 ,有類似于桔皮樣的顆粒效果 ,形成了自己的特色。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展 ,虛擬樣機設(shè)計、三維實體造型成形等先進設(shè)計手段和先進制造技術(shù)的運用使叉車造型越來越具有新意和特色。產(chǎn)品專業(yè)化、系列化、多樣化系列化是叉車發(fā)展的重要趨勢。國外著名大公司逐步實現(xiàn)其產(chǎn)品專業(yè)化、系列化。與此同時 ,叉車產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。叉車產(chǎn)品的特點是科技含量高、研制與生產(chǎn)周期較長、投資大、市場容量有限、市場競爭主要集中在少數(shù)幾家公司。各廠家皆以產(chǎn)品種類、系列的多樣化去充分適應(yīng)不同用戶、不同工作對象和不同工作環(huán)境的需要 ,并不斷推出新結(jié)構(gòu)、新車型 ,以多品種、小批量滿足用戶的個性化要求。自動倉儲系統(tǒng)、大型超市的紛紛建立 ,刺激了對室內(nèi)搬運機械需求的增長。高性能電動叉車、前移式叉車、窄巷道叉車等各類倉儲叉車得到迅速發(fā)展為了盡可能地用機器作業(yè)替代人力勞動 ,提高生產(chǎn)效率 ,適應(yīng)城市狹窄施工場所以及在貨棧、碼頭、倉庫、艙位、農(nóng)舍、建筑物層內(nèi)和地下工程作業(yè)環(huán)境的使用要求 ,小型叉車及微型叉車得到了較快的發(fā)展還出現(xiàn)了一種鉸接式叉車 ,它主要用于窄巷道內(nèi)物料的搬運。另一方面 ,叉車通用性也在提高 ,這樣可使用戶在不增加投資的前提下充分發(fā)揮設(shè)備的效能 ,完成更多的工作。集裝箱叉車也得到了發(fā)展。目前 ,集裝箱搬運與堆垛設(shè)備的主要生產(chǎn)商集中在歐洲 ,如瑞典的 Kalmar、SMV,意大利的 Belotti、CVS、Fantuzzi,法國的 PPM,芬蘭的 SISU Valmet,德國的 Linde 等。國內(nèi)生產(chǎn)集裝箱叉車的僅有 1 家 ,主要依賴進口。集裝箱叉車仍是所有集裝箱港口、碼頭、中轉(zhuǎn)站搬運與堆垛空箱必不可少的設(shè)備 ,且堆垛層數(shù)有不斷增加的趨勢。節(jié)能和環(huán)保化環(huán)保要求推動了動力技術(shù)的發(fā)展。電動叉車具有能量轉(zhuǎn)換效率高、無 第 8 頁廢氣排放、噪聲小等突出優(yōu)點 ,是室內(nèi)物料搬運的首選工具 ,但其受蓄電池容量限制 ,功率小 ,作業(yè)時間短。目前國內(nèi)外均在不斷改進鉛酸蓄電池技術(shù) ,通過提高材料純度等使其在復(fù)充電次數(shù)、容量和電效率方面有了很大提高。由于技術(shù)的進步 ,電動叉車現(xiàn)已突破只能用于小噸位作業(yè)的局限性。目前國際上電動叉車的產(chǎn)量已占叉車總量的 40%( 國內(nèi)為 10%～15% ),在德國、意大利等一些西歐國家 ,電動叉車比例高達 65%。近年來 ,隨著企業(yè)廠內(nèi)物流叉車應(yīng)用范圍的擴大和環(huán)境保護、勞動安全衛(wèi)生要求的提高 ,對廢氣凈化、作業(yè)視野、車輛的振動與噪聲以及易燃易爆場所的防爆等問題日益受到重視 ,相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范亦日益完善?，F(xiàn)代叉車車身系統(tǒng)采用懸浮裝置 ,先進的雙懸浮系統(tǒng)使整車的振動、噪聲都減小到最低水平 ,符合國家優(yōu)等產(chǎn)品標準 ,未來叉車將廣泛采用電子燃燒噴射和共軌技術(shù)。發(fā)動機尾氣催化、凈化技術(shù)的發(fā)展 ,將有效降低有害氣體和微粒的排放。液化石油氣( LPG) 、壓縮天然氣 (CNG) 等燃料叉車及混合動力叉車將進一步發(fā)展。新型蓄電池燃料電池在各大公司的共同努力下 ,克服價格方面的劣勢 ,已批量進入市場。據(jù)報載 ,目前全球汽車巨人正聯(lián)合致力于電動叉車的研究 ,電動汽車的動力、傳動、控制、安全等技術(shù)在叉車上的應(yīng)用 ,將會使電動叉車整機性能有一個質(zhì)的飛躍。機電液一體化高可靠性、性能優(yōu)越的產(chǎn)品 ,以及裝備先進電子技術(shù)的機電一體化產(chǎn)品的市場前景看好。以倉儲發(fā)展為依托 ,發(fā)展新品種 ,特別是前移式叉車和堆垛車產(chǎn)品。計算機技術(shù)在電動叉車上逐步得到推廣應(yīng)用 ,并納入信息化控制。無人駕駛叉車適用于有毒或特殊環(huán)境的需要 ,具有較大的發(fā)展空間。a.節(jié)能和機電液一體化高新技術(shù)的應(yīng)用微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 ,對提高叉車業(yè)整體水平 ,實現(xiàn)復(fù)合功能 ,以及保證整機及系統(tǒng)的安全性和自動化水平的作用將更加明顯 ,使電子與機械、電子與液壓的結(jié)合更加密切實現(xiàn)以微處理器為核心的機電液一體化是未來叉車控制系統(tǒng)發(fā)展的主方向 ,即以微處理器為核心 ,控制由局部控制向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 ,使整車保持最佳工作狀態(tài) ,實現(xiàn)叉車的智能化作業(yè)。對于電動車輛 ,傳統(tǒng)的電阻調(diào)速控制器已被淘汰 ,而新型 Mosfet 晶體管因其門極驅(qū)動電流小 ,并聯(lián)控制特性好 ,且有軟硬件自動保護和硬件自診斷功能等優(yōu)點 ,得到廣泛應(yīng)用。串勵控制器和他勵控制器仍是市場的主導(dǎo)產(chǎn)品。交流控制技術(shù)將進一步發(fā)展。隨著交流調(diào)速控制系統(tǒng)成本的降低與閉式交流電機技術(shù)的成熟 ,交流電機叉車將會因其功率 第 9 頁大、維護性能好而取代直流電機叉車。采用電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比可節(jié)能 25%,它可根據(jù)叉車的使用工況 ,適時控制電機轉(zhuǎn)速 ,是叉車節(jié)能降噪的有效措施。b.制動系統(tǒng)向電子化方向發(fā)展現(xiàn)代叉車一般配有 3 套獨立的制動系統(tǒng):作用于驅(qū)動輪和承載輪的踏板液壓制動;電子或機械式駐車制動;再生制動。再生制動的原理是 ,叉車在下坡、停車、前進 /后退轉(zhuǎn)換過程中的動能不是僅僅消耗在機械制動器上 ,而是通過控制器將電動機變成發(fā)電機 ,給蓄電池再充電。這種制動系統(tǒng)延長了每次充電后的工作時間 ,一般可延長 5%～10%, 同時減少了機械制動器的磨損 ,降低了使用成本 ,對于頻繁起制動的叉車來說尤為重要。為了減少制動沖擊 ,增強適用性 ,要求傳動系統(tǒng)的制動力矩可調(diào) ,從而促進了可調(diào)力矩電磁制動器的發(fā)展?？烧{(diào)力矩制動器由 1 個彈簧加壓制動器和電子控制裝置———力矩控制器組成 ,這種機電一體化的制動系統(tǒng)在實現(xiàn)制動力矩可調(diào)功能的同時 ,還可以通過力矩控制器對制動器的磨損進行監(jiān)測 ,使系統(tǒng)的可靠性提高 ,降低運行維護成本。此外 ,這種可調(diào)力矩制動器還可以設(shè)置 CAN 總線接口 ,以實現(xiàn)對制動器的遠程診斷、控制和對制動控制的網(wǎng)絡(luò)化操作。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向電子化邁進。傳統(tǒng)的蓄電池叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用機械轉(zhuǎn)向或液壓助力轉(zhuǎn)向。機械轉(zhuǎn)向的缺點是操縱力大 ,操作者易疲勞;液壓助力轉(zhuǎn)向的缺點是浪費能量。采用電子轉(zhuǎn)向不僅操縱力小 ,而且比液壓助力轉(zhuǎn)向節(jié)能約 25%。目前 ,電子動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有 2 種 :一種為位置反饋電子動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (Jungheinrich 公司、安徽叉車集團公司的產(chǎn)品);另一種為扭矩反饋電子動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) Linde 公司(TCM 公司的產(chǎn)品) 。c.先進完善的電氣系統(tǒng)現(xiàn)代電動叉車均配有先進完善的電氣系統(tǒng) ,包括行走、起升、轉(zhuǎn)向控制器、DC - DC 變換器和車載充電器等。行走電機從 DC 串勵向 DC 他勵并進一步向 AC 交流方向發(fā)展。加速器從碳膜電阻型有磨損式向霍爾型無磨損式發(fā)展。儀表盤上配置有各具特色的組合儀表面板 ,它采用大屏幕點陣式液晶顯示和 LED 管 ,實時顯示叉車狀況 ,包括放電顯示、工作計時、電機溫度、故障診斷等多種信息。隨著電子技術(shù)的發(fā)展 ,電動叉車的控制器日趨完善。DC 他勵控制器的特點是 ,可實現(xiàn)傳統(tǒng)串勵電控無法實現(xiàn)的坡道防下滑功能 ,電瓶、電機工作電流的脈動大大減少 ,空載和滿載均能實現(xiàn)最大車速。他勵電控取消了 3 個接觸器 (換向、旁路、再生 ) ,從根本上解決了接 第 10 頁觸器易拉弧、故障多的問題 ,大大減少了維護工作量 ,降低了使用維修費用。AC 交流控制器的特點是 ,低速時恒轉(zhuǎn)矩控制 ,高速時恒功率控制 ,在低速段有電壓補償功能 ,使得爬坡和起動性能更好 ,加之 AC 電機有速度反饋功能 ,因此操作靈敏度高 ,動力控制精確。同時 AC 電機不使用觸點和碳刷 ,維修更簡易。上述先進的控制器都可以通過 CAN 總線和其它元件通信。CAN 總線技術(shù)的應(yīng)用 ,使得叉車電氣系統(tǒng)所有元件的通訊變得方便、快捷、可靠 ,故障診斷可由電腦檢測記錄 ,電氣連接線少。新型電氣元件的裝備提升了電動叉車的整車性能 ,使得電動叉車朝著高起升、高速度、高爬坡性能高安全性方向發(fā)展。特別是最近幾年 ,國際大公司競相推出高性能的全 AC 驅(qū)動叉車 ,行駛速度可達到 17 km /h,爬坡度可達到 20%,達到同噸位內(nèi)燃車的水平。預(yù)計在未來 3～5 年內(nèi) ,AC 叉車將會超過 DC 叉車而占據(jù)電動叉車的主流市場。d.電瓶叉車采用交流電機、變頻調(diào)速近來交流電機已引起叉車界極大的興趣。交流電機運用于叉車具有以下顯著特點:一是叉車運行速度高 ,工作裝置起升速度高;二是由于它采用高效控制器及具有再生制動功能 ,因此 ,比傳統(tǒng)叉車節(jié)能 30%以上;三是全封閉電機、軸承及多盤制動器免維護(無接觸器或碳刷) 。交流電機的電壓有越來越高的發(fā)展趨勢 ,高電壓 (72～80 V) 已在歐洲開始使用。在高電壓下工作時 ,實際工作的電流很小 ,叉車在工作中發(fā)熱更少、效率更高 ,完全克服了直流電機產(chǎn)生熱量多、效率低下、維護頻繁的缺點。快速充電技術(shù)的發(fā)展日趨成熟 ,車載充電機將更多地運用于叉車 ,使充電更方便 ,充電電流可達到傳統(tǒng)充電電流的 4 倍以上 ,充電時間更短 ,效率更高。采用交流電控可以提高生產(chǎn)率 ,加速快 ,可提高車輛行駛速度和門架起升速度 ,且高速行駛時輸出轉(zhuǎn)矩大。在同樣工況下能耗小 ,可以延長蓄電池組單班使用時間。國外知名叉車公司均已推出了交流蓄電池叉車產(chǎn)品。采用交流電機、變頻調(diào)速使電瓶叉車的性能有了質(zhì)的飛躍。杭州叉車有限公司采用 DC 他勵、AC 交流控制器、EHPS 動力轉(zhuǎn)向等先進技術(shù) ,外觀造型與轎車相媲美的新一代電動叉車 ,已經(jīng)陸續(xù)投放市場 ,深受國內(nèi)外用戶青睞。智能化和集成化a.電腦控制動力轉(zhuǎn)向現(xiàn)代叉車普遍采用電氣動力轉(zhuǎn)向(EPS )和電氣液壓動力轉(zhuǎn)向(EHPS) 。 第 11 頁這 2 種轉(zhuǎn)向均由電腦控制。Linde、Jungheinrich、BT、Still 公司的前移式叉車裝備了 EPS,由輸入軸、輸出軸、轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向電機和傳感器等組成。在方向柱下裝有 1 個固態(tài)邏輯單元 (電子傳感器) ,它可以檢測轉(zhuǎn)向角的差值 ,并將其輸入到電氣控制系統(tǒng)中來控制轉(zhuǎn)向電機 ,使其與轉(zhuǎn)向力成正比。當方向盤不轉(zhuǎn)動時 ,轉(zhuǎn)向電機不工作 ,而傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向電機一直旋轉(zhuǎn) ,噪聲和能耗較大 ,容易造成電機和齒輪泵的磨損。方向盤轉(zhuǎn)動時 ,車輪的轉(zhuǎn)向角度通過轉(zhuǎn)向傳感器同步反饋給控制器 ,自動補償并修正定位 ,使叉車的轉(zhuǎn)向操作更為精確 ,實現(xiàn)了方向盤的自動精確定位。b.液壓泵電機控制器的應(yīng)用液壓泵電機控制器可以控制電機實現(xiàn)門架起升 /前進 /后退等動作的無級調(diào)速 ,還可以設(shè)定電機轉(zhuǎn)速 ,以控制貨叉傾斜 /側(cè)移速度。采用液壓泵電機控制器可以節(jié)約 25%的能量 ,延長蓄電池組單班使用時間 ,降低液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量。TCM、安徽叉車集團公司等的蓄電池叉車均采用了液壓泵電機控制器。c.門架下降采用負載勢能回收技術(shù)門架下降采用負載勢能回收技術(shù)可實現(xiàn)門架下降的無級調(diào)速 ,還可節(jié)約 5%的能量。負載勢能回收的原理是 ,門架下降時 ,液壓泵變成液壓馬達 ,電動機變?yōu)榘l(fā)電機 ,將負載的勢能轉(zhuǎn)化為電能對蓄電池進行充電 ,以達到節(jié)能的目的。d.操縱系統(tǒng)向集成化方向發(fā)展隨著操作人員對操縱舒適性的要求越來越高,集成化操縱成為發(fā)展趨勢。所謂集成化操縱 ,就是用一個操縱手柄完成蓄電池叉車的所有控制動作:叉車前進 /后退、門架前移 /后退、門架上升 /下降、貨叉前傾 /后傾、貨叉左側(cè)移 /右側(cè)移。1.5 叉車在特殊條件下的應(yīng)用叉車是重要的物料搬運設(shè)備，其工作狀態(tài)的安全性也是非常重要的。在一些特殊條件下，叉車的使用應(yīng)注意如下幾個方面。 新車走合期的使用 新車或大修后叉車的使用壽命及其工作 的可靠性，除與制造及修理質(zhì)量有關(guān)外 ，還與 走合期的正確使用和保養(yǎng)有著密切關(guān)系。因此，叉車的操作必須按照走合期的規(guī)定執(zhí)行。還應(yīng)根據(jù)季節(jié)、環(huán)境、車型的不同，正確選用燃油和機油。 a.新叉車使用注意事項 出廠的新叉車，均經(jīng)過嚴格的出廠檢驗。 但在儲運過程中，叉車的各 第 12 頁零部件可能發(fā)生 松動與損傷，因此在使用前，先對叉車內(nèi)外清潔，再進行下列項目的檢查。 ①叉車各機械聯(lián)接件的緊固情況，特別是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車輪及輪胎、起升機構(gòu)等聯(lián)接螺栓及鎖緊裝置是否緊固與正確。 ②叉車各部件管路和接頭，特別是液壓系統(tǒng)和行車制動器的總泵、輪缸有無滲漏現(xiàn)象。 ③叉車及發(fā)動機或電機的潤滑狀況。 ④各電氣件的接頭、線路及電氣儀表等是否完好，能否正常工作，蓄電池電解液的液面高度和相對密度是否符合規(guī)定。 ⑤檢查輪胎氣壓是否合乎規(guī)定要求。 b.新叉車走合期的要求 ①新叉車的走合期為行駛里程 500kin，若無里程表顯示，走合期也可定為 4 個月或使 用時間 500h。②發(fā)動機的運動零部件因配合較緊，在走合期內(nèi)怠速可調(diào)整得略高些，可為 500～ 600r／rain。汽油機可調(diào)整化油器怠速調(diào)整螺釘；柴油叉車應(yīng)避免在抖振較大時運轉(zhuǎn)。 ③內(nèi)燃叉車應(yīng)檢查發(fā)動機和噴油泵內(nèi)機油的質(zhì)和量。在走合期后可更換一次機油。 ④新叉車工作 30 小時后，應(yīng)檢查變矩器、變速箱、動力換擋變速箱、驅(qū)動橋、制動鼓、直流電機等是否產(chǎn)生高熱和雜音。 ⑤新叉車在工作 250 小時后，應(yīng)將汽缸蓋螺栓及前后車輪輪轂螺母按規(guī)定力矩和順序旋緊一次。 走合期滿，要認真清洗發(fā)動機、驅(qū)動橋、變速箱、轉(zhuǎn)向器和油箱，重新更換潤滑脂，嚴格按換油工藝更換液壓系統(tǒng)液壓油。此外，還要檢查各部件緊固情況、皮帶松緊度、蓄電池電解液液面高度和密度、制動總泵液面高度、離合器踏板和制動踏板的自由行程等。檢查確認各部位良好后，方可投入正常使用。 嚴寒地區(qū)叉車的使用 嚴寒地區(qū)氣溫低，潤滑油粘度較大，燃油氣化性能差，發(fā)動機啟動困難。進入嚴寒季節(jié)前，做好叉車的換季保養(yǎng)工作，重點是要更換發(fā)動機和液壓系統(tǒng)的油液，調(diào)整電解液密 度，放凈冷卻水，加注防凍液等。改善發(fā)動機的低溫啟動性能，常用的方法是用熱水預(yù)熱發(fā)動機；柴油發(fā)動機還可加裝啟動預(yù)熱裝置。經(jīng)常清洗油箱、濾清器和油管，防止有水結(jié)冰 。 當叉車停機時間較長時，應(yīng)間斷地啟動發(fā)動機，使冷卻水保持一定溫 第 13 頁度。停車時，應(yīng)選擇干燥、朝陽、避風的地點，以防發(fā)動機溫度下降過快。炎熱地區(qū)叉車的使用 酷暑季節(jié)，天氣炎熱，容易產(chǎn)生水箱“開鍋” 、燃油系統(tǒng)“氣阻” 、蓄電池電解液消耗過快、液壓制動因皮腕膨脹變形而失靈、輪胎氣壓升高等問題。 駕駛員在夏季作業(yè)時要注意：進入夏季前，并按規(guī)定加注夏季用的潤滑油。清洗水道，清除冷卻系統(tǒng)中的水垢，檢查散熱器工作狀況及風扇皮帶的松緊度。作業(yè)中，隨時注意發(fā)動機溫度，經(jīng)常檢查和補充冷卻水。停車休息時，盡量靠近陰涼處，并打開發(fā)動機蓋通風散熱，如冷卻水沸騰時，不宜立即熄火和急于添加冷水。應(yīng)使發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)，待溫度稍下降后，再熄火補充冷水。適當降低限額電壓，以減小充電電流。經(jīng)常檢查電解液液面高度，使之保持高出極板 l0～l5mmo 在危險環(huán)境叉車的使用 在有易燃氣體和粉塵的危險區(qū)域內(nèi)作業(yè),一旦出現(xiàn)火源，其后果不堪設(shè)想。 《機動工業(yè)車輛安全規(guī)范》明確規(guī)定，在易燃、易爆環(huán)境中作業(yè)的車輛必須獲得在此環(huán)境中作業(yè)的許可證方可進行作業(yè)。目前國內(nèi)還沒有為在潛在的可燃性氣體環(huán)境中使用機動車輛而專門制定安全標準及法規(guī)。但在危險環(huán)境中使用的叉車必須遵守我國有關(guān)的防爆安全法規(guī)。 叉車安全設(shè)施 叉車基本安全設(shè)施包括超載起升保護、最大下降速度控制、護頂架、制動與坡道停車以及零部件的安全要求。 1、零部件的安全要求。使用貨叉進行裝卸作業(yè)時，在額定起重量時應(yīng)保證貨物或托盤中心至叉面的距離不超過載荷中心距值，在貨物或托盤中心至叉面的距離大于載荷中心時，應(yīng)按叉車載荷曲線降低起重量。貨又是專用工具，應(yīng)檢查叉與叉面的變形角度，防止貨叉直角誤差超過 l。或者貨叉端部變形超過 10～20 珊 n，以免達到一定起升高度時貨物會從貨叉上滑出，損傷貨物或誤傷人員。使用中應(yīng)經(jīng)常檢查兩鏈條松緊的一致性與鏈片有無損壞、開裂。 2、超載起升保護。當起重量超載 25％時，多路換向閥中的安全閥發(fā)揮作用，顯示起升速度下降或起升動作失靈，發(fā)給操作員超載的信號。 3、最大下降速度控制。為了提高裝卸效率 ，叉車起升速度增大，但滿載下降速度也增大，下降速度過大是危險的。一般下降速度不應(yīng)超過 30m／~ 。叉車液壓系統(tǒng)都裝有下 降限速閥，既控制滿載下降速度不超過 第 14 頁30rdmiIl，又防止起升油缸的高壓橡膠軟管突然爆破時，起升在一定高度的載荷不會連同貨叉一起突然落下。 4、制動和坡道停車按叉車的運行速度在滿載和無載狀態(tài)分為兩種制動距離。檢查叉車制動距離的同時，也要查看左右兩輪胎制動的一致性，以防輪胎單邊制動。坡道停車檢查多以停車制動器(手制動器)的靈敏性來表示，通常規(guī)定以坡道的坡度值為停車要求來檢驗手制動器，以表示叉車的停車安全性。5、護頂架。叉車護頂架是防止貨物突然落下砸傷司機的一種保護設(shè)施。對護頂架的具體要求是，在制造廠中，叉車必須按起重量分級進行規(guī)定的靜態(tài)和動態(tài)試驗，不允許有 lOmm 的永久變形，護頂架上部的開 口尺寸(寬度與長度)都應(yīng)小于 160mm。叉車在日常使用過程中，護頂架縱橫梁的永久變形不應(yīng)大于 lOmm，不允許有裂縫存在，這樣才能保證司機的操作安全。 第 15 頁2 叉車設(shè)計的總體方案畢業(yè)設(shè)計是本科教學的一個重要教學環(huán)節(jié)，是學完技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課以后的一個專業(yè)課程內(nèi)容的綜合設(shè)計。叉車的設(shè)計正是通過具體設(shè)計來提高學生的機構(gòu)分析與綜合能力、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力、機電液一體化系統(tǒng)設(shè)計能力，掌握實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的設(shè)計方法有效途徑。通過這一教學環(huán)節(jié)要求達到：（1）通過設(shè)計，把有關(guān)課程（機構(gòu)分析與綜合、機械原理、機械設(shè)計、液壓與氣動技術(shù)等）中所獲得的理論知識在實際中綜合地加以運用，使這些知識得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識和生產(chǎn)密切的結(jié)合起來。因此，叉車設(shè)計是有關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課以后的綜合性的專業(yè)課程設(shè)計。（2）叉車設(shè)計是機械工程及自動化專業(yè)的學生一次比較完整的機電一體化整機設(shè)計。通過設(shè)計，培養(yǎng)學生獨立的機械整機設(shè)計的能力，樹立正確的設(shè)計思想，掌握機電一體化機械產(chǎn)品設(shè)計的基本方法和步驟,為自動化機械設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。（3）通過設(shè)計，使學生能熟練的應(yīng)用有關(guān)參考資料、計算圖表、手冊、圖冊和規(guī)范；熟悉有關(guān)國家標準和部頒標準，以完成一個工程技術(shù)人員在機械整體設(shè)計方面所必須具備的基本技能訓練。（4）煤礦生產(chǎn)的需要。2.1 設(shè)計總體方案確定2.1.1 方案的制定原則此次畢業(yè)設(shè)計的題目是叉車的設(shè)計。作為一次整機的設(shè)計，對各方面都有明確的原則要求。(1)　設(shè)計出的整機叉車要能夠在控制系統(tǒng)的控制驅(qū)動下，準確實現(xiàn)預(yù) 第 16 頁定動作，完成設(shè)計任務(wù)；(2)　設(shè)計出的整機叉車結(jié)構(gòu)尺寸要合理，要具有良好的工藝性，方便制造，方便安裝。要留有合理的空間，以便各種控制線路或是液壓油路的鋪設(shè)；(3)　設(shè)計出的整機叉車在最大負載情況下要能夠符合強度要求。并且，為了提高其抗瞬間振蕩沖擊的能力，應(yīng)留有一定的強度和功率余度。原則是固定的大框架，在設(shè)計過程中，還應(yīng)在遵循大框架的前提下，做一些靈活的變動，以達到設(shè)計的良好工藝性、高效性，積極應(yīng)用各種優(yōu)化設(shè)計方法。2.1.2　設(shè)計方案的規(guī)劃一、叉車運動方式的選擇叉車，不僅要求能夠順利的實現(xiàn)動作，而且還要求這種有目的的動作能夠有耗時短、動作迅速，效率高，能耗小的特點。所以，在設(shè)計叉車的時候，我們就要根據(jù)現(xiàn)場的實際使用需求來最優(yōu)化的選擇它的動作實現(xiàn)方案。本設(shè)計中的叉車，在實際生產(chǎn)中主要要求實現(xiàn)的任務(wù)是：在工廠、倉庫、港口碼頭、機場或工地完成叉取、搬 、堆垛等作業(yè)的一種工程車輛。在綜合考慮了各種方案后，我選擇了以下方案：(1)　貨叉實現(xiàn)叉取、搬 、堆垛等工作；(2)　起升液壓缸實現(xiàn)貨叉的上升 /下降；(3)　傾斜液壓缸實現(xiàn)貨叉前傾 /后傾；(4) 控制部分實現(xiàn)整機的操作控制；(5) 液壓傳動系統(tǒng)實現(xiàn)動力的傳遞和轉(zhuǎn)換。二、叉車驅(qū)動方式的選擇設(shè)計叉車時，選擇哪一類驅(qū)動系統(tǒng)，要根據(jù)叉車的作業(yè)要求、叉車的性能規(guī)范、控制功能、維護的復(fù)雜程度、運動的功耗、性能與價格比以及現(xiàn)有條件等綜合因素加以考慮。在注意各類驅(qū)動系統(tǒng)特點的基礎(chǔ)上，綜合上述各因素，充分論證其合理性、可行性、經(jīng)濟性以及可靠性后進行最終的選擇。工業(yè)機械較之其他如教育、醫(yī)療或科研等其他用處機械，顯示出的主要特點就是輸出功率大，需承受載荷重。因此，在本次設(shè)計如此定位的情況下，選擇了液壓傳動方式。相比較其他的傳動方式，如電動、氣動、機械傳動等方式，液壓傳動方式有著自己獨有的優(yōu)點：　　　　　　　　　　　　　　　　　(1)　液壓傳動能在運行中實線無級調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍比較大， 第 17 頁可達 100：1～2000：1。(2)　在同等功率的情況下，液壓傳動方式裝置的體積小，重量輕，慣性小，結(jié)構(gòu)緊湊（如液壓馬達的重量只有同功率奠基重量的 10～20％） ，而且能傳遞較大的力或轉(zhuǎn)矩；(3)　液壓傳動工作比較平穩(wěn)，反映快沖擊小，能高速啟動、制動和換向。液壓傳動裝置的換向頻率，回轉(zhuǎn)運動每分鐘可達 500 次，往復(fù)直線運動可達 400～1000 次；(4)　液壓傳動裝置的控制、調(diào)節(jié)比較簡單，操縱比較方便、省力，易于實現(xiàn)自動化，與電氣控制配合使用，能實現(xiàn)復(fù)雜的順序動作和遠程控制；(5)　液壓傳動裝置易于實現(xiàn)過載保護，系統(tǒng)超負載，油液經(jīng)溢流閥回油箱。由于采用油液做工作介質(zhì)，能自行潤滑，所以壽命長；(6)　液壓傳動易于實現(xiàn)系列化、標準化、通用化，易于設(shè)計，制造和推廣使用；(7)　液壓傳動易于實現(xiàn)回轉(zhuǎn)、直線運動，且元件排列布置靈活。制約因素較少；(8)　液壓傳動中，由于功率損失所產(chǎn)生的熱量可由流動著的由帶走，所以可避免在系統(tǒng)某些局部位置產(chǎn)生過度的溫升。當然，相比其他傳動方式，液壓傳動由于其工作方式的特殊性，也存在一些缺點：(1)　液體為工作介質(zhì)，易泄漏，油液可壓縮，故不能用于傳動比要求很高的場合。(2)　液壓傳動中有機械損失、壓力損失、泄漏損失，效率較低，所以不宜作遠距離傳動。(3)　液壓傳動對油溫和負載變化比較敏感，不宜在底、高溫度條件下使用，對污染也很敏感。(4)　液壓傳動需要有單獨的能源（例如液壓泵站） ，液壓能不能像電能那樣從遠處傳來。(5)　液壓元件制造精度高，造假高，所以需要組織專業(yè)生產(chǎn)。(6)　液壓傳動裝置出現(xiàn)故障時不易追查原因，不易迅速排除。2.1.3　方案設(shè)計內(nèi)容總結(jié)本次設(shè)計要求，能夠鮮明地體現(xiàn)機電一體化的設(shè)計構(gòu)思。所謂機電一體化技術(shù)，是機械工程技術(shù)吸收微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、傳感技術(shù)等 第 18 頁形成的一種新的綜合集成技術(shù)。盡管機電一體化的產(chǎn)品名目繁多，并由于它們的功能不同而有不同的型式和復(fù)雜程度，但做功的機械本體部分（包括動力部分）和微電子控制部分（包括信息處理）是其基本的、必不可少的要素。我們選擇叉車作為設(shè)計題目，無論從內(nèi)容的深度、分量以及覆蓋各科知識面的程度來衡量都是適當?shù)?。設(shè)計時的主要流程如下：(1)　擬定整體方案，特別是機電液的有機結(jié)合的設(shè)計方案；(2)　根據(jù)給定的參數(shù)選擇合適的控制機構(gòu)；(3)　各部件的設(shè)計計算；(4)　叉車工作裝配圖的設(shè)計和繪制；(5)　液壓系統(tǒng)圖的設(shè)計和繪制；(6) 編寫叉車設(shè)計計算說明書。2.2 叉車發(fā)動機的選型2.2.1 發(fā)動機基本型式的選擇至今世界上絕大多數(shù)的汽車都是采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機，其中絕大多數(shù)的轎車采用汽油機，而幾乎全部的重型貨車、絕大多數(shù)的重型貨車和相當一部分輕型貨車則采用柴油機。近二三十年來在極少數(shù)汽車上采用了轉(zhuǎn)子發(fā)動機、燃氣輪機、高能蓄電池和電動機等動力裝置。為消除污染以蓄電池為能源的電動汽車受到各國的重視，列為發(fā)展方向并在加緊研制中。但從目前的情況來看，在相當長的時期內(nèi)，往復(fù)式內(nèi)燃機仍將是汽車發(fā)動機的主要型式。因此，這里僅就汽車內(nèi)燃機的選型問題進行討論。在汽車發(fā)動機基本型式的選擇中首先應(yīng)確定的是采用汽油機還是柴油機，其次是氣缸的排列型式和發(fā)動機的冷卻方式。就世界范圍而然，大型汽車的發(fā)動機已經(jīng)柴油化，中型汽車也多采用柴油機，輕型載貨汽車采用柴油機的也不少，甚至歐洲已將小型高速柴油機用到某些轎車上。與汽油機相比，柴油機具有油耗低、燃料經(jīng)濟性好、無點火系統(tǒng)，故障少、工作更可靠，耐久性好、壽命長，排氣污染較低和防火安全性好等優(yōu)點。但一般柴油機的振動及噪聲較大，輪廓尺寸及質(zhì)量較大，造價較高，起動較困難并易黑煙。近年來，由于柴油機在產(chǎn)品設(shè)計和制造工藝方面的不斷完善，其上述缺點已得到較好的克服。較大馬力、高轉(zhuǎn)速、低噪聲、小型化且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)的柴油機的研制開發(fā)成功，使裝柴油機的輕型汽車日益增多，在轎車上的裝用也取得成功。但預(yù)計在今后相當長的一段時期內(nèi)，考慮到燃料使用的平衡及汽油機的轉(zhuǎn)速高、升功率高、轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性較好、輪廓尺寸及質(zhì)量較小、便于布置、振動及噪聲較低和適 第 19 頁于高速車輛等特點，絕大多數(shù)的轎車和小型車輛仍將采用汽油機，而裝載量 6t 以上的汽車將全部裝用柴油機，裝載量 2～5t 的部分輕型和中型汽車則采用兩種發(fā)動機均可安裝而由用戶選擇的方式為宜。按氣缸排列型式，發(fā)動機又有直列、水平對置和 V 型等區(qū)別。直列式的結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、造價低廉、工作可靠、寬度小、易布置，因而在中型及以下的貨車上和排量不大的轎車上得到了廣泛應(yīng)用。4L 以下的汽油機多采用直列式，但對大排量的直列發(fā)動機而言，不是缸徑過大，就是缸數(shù)過多，使發(fā)動機過長和過高，質(zhì)量也過大。因此，在中高級以上的轎車、重型載貨汽車和重型越野汽車上，采用 V 型發(fā)動機的日益增多。V 型發(fā)動機相對于直列式有許多優(yōu)點，其長度顯著縮短（約 25%～30%） ，高度降低，質(zhì)量減少約 20%～30%；曲軸箱及曲軸的剛度增大；易于設(shè)計尺寸緊湊的高轉(zhuǎn)速、大功率發(fā)動機且易于系列化，如 V6、V8、V10 及 V12 等，而直列式通常到 6 缸，最多 8 缸。對于長度受到限制的車輛來說，由于 V 型發(fā)動機的長度短，適宜于這類車輛的總體布置，但由于其寬度大，故在平頭車上布置困難。V 型發(fā)動機的造價高，故在應(yīng)用中受到限制，多用于排量在 6L 以上和缸徑大于 150mm 的汽油機和 12L 以上的柴油機。水平對置式發(fā)動機的高度低且易于平衡，水平對置雙缸發(fā)動機在微型汽車上得到應(yīng)用。按冷卻方式，發(fā)動機又有水冷式和風冷式之分。水冷發(fā)動機冷卻均勻可靠，散熱好，氣缸變形小，缸蓋、活塞等主要零件的熱負荷較低，可靠性高；能很好地適應(yīng)大功率發(fā)動機的冷卻要求；發(fā)動機增壓后也易于采取措施（加大水箱、增加泵量）加強散熱；噪聲??；車內(nèi)供暖易解決。因此，絕大多數(shù)的汽車都采用了水冷發(fā)動機。但其冷性能受氣溫影響顯著，設(shè)計時應(yīng)考慮避免高溫天氣出現(xiàn)發(fā)動機過熱的問題。風冷發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)簡單，維修簡便；對于在沙漠和缺水地區(qū)及炎熱、酷寒地區(qū)使用的適應(yīng)性好，不會產(chǎn)生發(fā)動機過熱和凍結(jié)等故障；還可省去消耗銅材的水箱。但大缸徑的風冷發(fā)動機的冷卻不夠均勻；缸蓋等有關(guān)零件的熱負荷高，可靠性不及水冷式的；噪聲大；油耗較高，故僅在安裝小排量發(fā)動機的微型汽車上得到應(yīng)用，在其他類型的汽車上應(yīng)用不多。大型風冷發(fā)動機雖也能達到較高的性能指標，但需采用較多的結(jié)構(gòu)、工藝措施，造價較高。2.2.2 發(fā)動機主要性能指標的選擇1.發(fā)動機最大功率 及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速maxePpn發(fā)動機功率愈大則汽車的動力性愈好，但功率過大會使發(fā)動機功率利用率降低，燃料經(jīng)濟性下降，動力傳動系的質(zhì)量也要加大。因此，應(yīng)合理地選擇發(fā)動機功率。 第 20 頁設(shè)計初可參考同類型、同級別且動力性相近的汽車的比功率進行的估算，比功率值可由表選取。 亦可根據(jù)所要求的最高速 按maxePmaxePmaxv下式計算出：(1-4-1))76140360(13axaxmax DTe vACvgf???式中 ——發(fā)動機最大功率，kw;P——傳動系的傳動功率，對單級主減速器驅(qū)動橋的 式汽車取T 24?；9.0??——汽車總質(zhì)量,kg;a——重力加速度，m/s2 ;g——滾動阻力系數(shù)，對載貨汽車取 0.02，對礦用自卸汽車取f0.03，對轎車等高速車輛需考慮車速影響并取 ；)50(1.065.???avf——最高車速，km/h;maxv——空氣阻力系數(shù)，轎車取 0.4～0.6，客車取 0.6～0.7，貨車DC取 0.8～1.0；——汽車正面投影面積，m2,若無測量數(shù)據(jù)，可按前輪距 B1、汽車A總高 H、汽車總寬 B 等尺寸近似計算：對轎車 ??H78.0對載貨汽車 1按式（1-4-1）求出的 應(yīng)為發(fā)動機在裝有全部附件下測定時得到的maxeP最大有效功率或凈輸出功率，它比一般發(fā)動機特性的最大功率值低 12%～20%。在整車選型階段還應(yīng)對發(fā)動機最大功率時的轉(zhuǎn)速 提出要求，因pn??為它不僅影響發(fā)動機本身的技術(shù)指標和使用性能及壽命，而且影響整車的性能（例如 ） 、傳動系的壽命以及對主減速比 的選擇。maxv 0i近年來，隨著車速的提高，發(fā)動機轉(zhuǎn)速也在不斷地提高。同時，提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速也是提高其功率、減小其質(zhì)量的有效措施。但提高轉(zhuǎn)速會使活塞的平均速度加快及熱負荷增高、曲柄連桿機構(gòu)的慣性力增大而加劇磨損，導(dǎo)致壽命下降，并加大振動和噪聲。因此，發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高也有一定的限度。當前，轎車汽油機的 大多為 4000～6000r/min;輕型貨車汽油機的pn大多為 3800～5000r/min；中型貨車汽油機的 多為pn pn3200～4400r/min，某柴油機的 多為 2200～3400r/min；重型貨車柴油機的 多為 1800～2600r/min；轎車和輕型客車、輕型貨車用的小型高速柴 第 21 頁油機的 多為 3200～4200r/min；應(yīng)根據(jù)汽車與發(fā)動機的類型、最高車速、pn最大功率、選用的活塞平均速度 、活塞沖程 、缸徑、缸數(shù)、工藝水平mcs因素來合理的確定 。)/,30/(nspmp單 位 為??2.發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速axeTTn發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩 及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速 對汽車的動力因數(shù)、加速性能及爬坡性能等動力特性都有直接影響，而其轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù) ，即peTa/max?最大轉(zhuǎn)矩與最大功率下的轉(zhuǎn)矩之比值，則標志著汽車行駛阻力增加時發(fā)動機沿著外特性曲線自動增加轉(zhuǎn)矩的能力。顯然，值大則換檔次數(shù)可減少，從而油耗也可降低。這對經(jīng)常行駛在山區(qū)道路的汽車來說是很適宜的。但對高速車，在發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩值相同的情況下，轉(zhuǎn)矩曲線平一些（即 值?小一些） ，汽車的高速動力性就要好一些。因此，在汽車的選型階段，就應(yīng)針對所設(shè)計汽車的類型、用途、道路條件等情況合理地選擇發(fā)動機的 ，maxeT， 。Tn?汽油機的 值多為 1.2～1.35，但近年來汽油機高速化結(jié)果使其轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù) 值也有所下降，有的低至 1.1 左右。車用柴油機的 值多在?1.1～1.25（帶校正器時）和 1.05～1.10（不帶校正器時） 。當發(fā)動機的最大功率 及相應(yīng)轉(zhuǎn)速 確定后，可按下式求發(fā)動機的maxePpn最大轉(zhuǎn)矩 （單位為 ）：maxeTN?（1-4-2）DepePTmaxax7019??式中 ——發(fā)動機的轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)；?——最大功率時的轉(zhuǎn)矩， ；pT?——最大功率，kw；maxeP——最大功率的相應(yīng)速度，r/min。n發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的相應(yīng)轉(zhuǎn)速 的選擇原則，是使 與 保持適當關(guān)TnpnT系。因為 過于接近 ，則會使直接檔最低穩(wěn)定車速偏高，導(dǎo)致在通過繁Tpn忙的交叉路口時換檔次數(shù)變多，甚至需要增多變速器的檔位數(shù)。因此，稱為轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)的 與 之比不宜小于 1.4，通常 / =1.4～2.0，并由T pT發(fā)動機設(shè)計保證。發(fā)動機適應(yīng)性系數(shù) ?上述的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù) 與轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù) / 之乘積，能表明發(fā)動機?pnT適應(yīng)汽車行駛工況的程度，稱為發(fā)動機適應(yīng)性系數(shù)，并表達為 第 22 頁(1-4-3)TpeTpn???max??值愈大，則發(fā)動機的適應(yīng)性愈好。采用 值大的發(fā)動機可減少換檔次? ?數(shù)、減輕司機的疲勞、減小傳動系的磨損和降低油耗。現(xiàn)代發(fā)動機的適應(yīng)性系數(shù)值對汽油機 =1.4～2.4；對柴油機 =1.6～2.6°?本設(shè)計選用的發(fā)動機型號：大連 6113BG額定功率：112/2200kw/rpm最大扭矩：500/1600Nm/rpm輪胎：前輪：4X10.00-20-16PR后輪：2X10.00-20-16PR傳動形式：液力傳動額定起重量（kg）：10000最大起升高度（mm）：4000載荷中心距（mm）：600最大起升速度（滿載） （mm/s）：320門架傾角 前/后（deg）：6/12行駛速度（空載） （km/h）：前進：26后退：26最小轉(zhuǎn)彎半徑（mm）：4000爬坡度（%）：20全長（G） （mm）：5775全寬（H） （mm）