混合動力叉車的設計畢業(yè)論文

1、. . 山東農(nóng)業(yè)大學畢 業(yè) 論 文混合動力叉車的設計 院 部 機械與電子工程學院 專業(yè)班級 交通運輸一班 屆 次 二零一二屆 學生姓名 yyyyyyyyyyyy 指導教師 uuuuuu 講師 二一二年六月十日裝訂線. . . 目錄摘要iabstractii引言1一 緒論2 1.1叉車的現(xiàn)狀2 1.2叉車的分類2 1.3混合動力叉車的研究意義3二 混合動力叉車技術研究及總體方案4 2.1混合動力汽車簡述4 2.2混合動力汽車的分類4 2.2.1串聯(lián)混合動力系統(tǒng)4 2.2.2并聯(lián)混合動力系統(tǒng)5 2.2.3混聯(lián)混合動力系統(tǒng)5 2.3混合動力叉方案的制定及規(guī)劃6 2.3.1方案制定的原則6 2.3.2

2、方案設計的步驟6 2.3.3基本參數(shù)7三 叉車各部分結構設計9 3.1叉車動力系統(tǒng)設計9 3.1.1發(fā)動機參數(shù)的確定 9 3.1.2電機參數(shù)的選擇9 3.1.3電池參數(shù)的選擇10 3.2叉車底盤設計10 3.2.1叉車底盤10 3.2.2叉車懸架12 3.3叉車工作裝置12 3.3.1叉車門架12 3.3.2起升機構13 3.3.3叉架及屬具14 3.4叉車座椅設計16 3.4.1坐姿特性分析16 3.4.2座椅舒適性設計17 3.5叉車液壓系統(tǒng)18 3.6凸輪輪廓的設計19 3.6.1凸輪簡介19 3.6.2確定凸輪基圓半徑20 3.6.3設計凸輪輪廓20 3.6.4凸輪的結構和材料203.

3、7叉車轉向系統(tǒng)213.7.1轉向系統(tǒng)的作用213.7.2轉向性能213.7.3轉向系統(tǒng)的要求22四 總結與展望23 4.1論文總結23 4.2工作展望23參考文獻24致謝25contentsabstract iiintroduction1 1 introduction2 1.1 forklift present situation2 1.2 forklift classification 2 1.3 hybrid forklift significance32 hybrid truck technology research and overall program4 2.1 hybrid ve

4、hicles brief 4 2.2 hybrid vehicle classification 4 2.2.1 the series hybrid system4 2.2.2 the parallel hybrid system5 2.2.3 mixed associated hybrid system5 2.3 hybrid forklift principle of development and planning 6 2.3.1 the program of developing principles6 2.3.2 design program planning6 2.3.3 fork

5、lift basic parameter73 forklifts various parts of structural design9 3.1 forklift power system design9 3.1.1 engine parameter9 3.1.2 the motor parameters to select9 3.1.3 select the cell parameters10 3.2 forklift chassis design10 3.2.1 forklift chassis frame 10 3.2.2 forklift suspension12 3.3 forkli

6、ft device12 3.3.1 the door frame 12 3.3.2 lifting institutions 13 3.3.3 fork and equipment 14 3.4 forklift seat design 16 3.4.1 the body posture and physiological characteristic16 3.4.2 forklift seat static comfort design17 3.5forklift hydraulic systems18 3.6the design of the cam profile 19 3.6.1 ca

7、m profile19 3.6.2 to determine the base circle20 3.6.3 graphically design the cam profile20 3.6.4 cam structure and materials20 3.7 forklift steering system 21 3.7.1 steering function of the system21 3.7.2 on the steering system requirements 21 3.7.3 steering performance224 summary and outlook 23 4.

8、1 summary of paper 23 4.2 the job outlook 23reference24acknowledgement25混合動力叉車的設計作者：胡濤 指導教師：范國強（山東農(nóng)業(yè)大學 講師）摘要：叉車是物流系統(tǒng)中最常用的裝卸、搬運設備。本課題所設計的叉車是參照市場上已有的手推前移式叉車，最大載重量為 200 公斤，主要設計了混合動力叉車的一個整體造型以及各部分的結構，包括門架、轉向器、底盤架、座椅、車體等。通過對叉車的現(xiàn)狀分析，運用機械設計的知識，研究了混合動力叉車結構設計的要素及設計原則，達到了設計要求。研究結果對叉車發(fā)展具有重要的實際指導意義。 關鍵詞：叉車 混合動力

9、 設計 the design of the hybrid forkliftauthor: hu tao instructor: guo qiang fan(shandong agricultural university lecturer)abstract: the forklift is most commonly used in the logistics system loading and unloading equipment. the forklift this topic is a reference to the hand already on the market pushi

10、ng the forklifts, the maximum load of 200 kg, the main design of the overall shape of the hybrid forklift and various parts of the structure, including the door frame, steering gear, chassis frame, body, and so on. through the analysis of the status of the truck, the use of the knowledge of the mech

11、anical design, design elements and design principles of the structure of hybrid forklift, and meet the design requirements. the findings of the truck development has important practical significance.keywords: forklift truck hybrid design引言近幾年,物流業(yè)的快速發(fā)展, 給短途運輸裝卸的叉車,提供了廣闊發(fā)展的舞臺,叉車的需求正以每年百分之二十的速度增長。然而隨著人

12、們對環(huán)境保護意識的增強, 內燃機尾氣排放正逐步受到嚴格的控制?；旌蟿恿ζ嚦墒斓募夹g的應用普及,為叉車動力的優(yōu)化提供了廣闊的發(fā)展前景, 目前已陸續(xù)有一些混合動力叉車走進了人們的視野。首先，叉車在全球的應用受到尾氣排放的限制。叉車工作性質的特殊性,決定了不可能在短時間內明顯降低尾氣排放。叉車從能源上分為內燃叉車、電瓶叉車。電動叉車由直流向交流方向發(fā)展,內燃叉車由于排放要求的逐步提高,各內燃機廠家已經(jīng)著手對內燃機的尾氣排放進行控制, 在內燃機燃燒室結構、燃燒狀態(tài)、燃燒方式的多次調整,以及增加廢氣回收再利用等方法后,對尾氣的控制已接近達到極致。混合動力技術的發(fā)展是一種方向,叉車也會在未來的發(fā)展中得到

13、應用。如果在內燃機的工作條件上做一下調整,使用混合動力技術,根據(jù)叉車的工作狀態(tài)及階段,將叉車使用的能量得到合理的供給、分配,將會使叉車的噪音、排放降到最低,工作狀態(tài)相對穩(wěn)定,廢氣的排放標準得到提高,同時能夠節(jié)省能源。其次，關于尾氣排放的標準處于要求更加嚴格的調整狀態(tài)。尾氣排放是指從廢氣中排出的co(一氧化碳)、hc + nox (碳氫化合物和氮氧化物)、pm (微粒,碳煙)等有害氣體。這些廢氣日益對人類的生活環(huán)境造成了重大影響。同時,石油等原材料屬于不可再生資源,對其充分利用,是對資源的有效保護?；旌蟿恿夹g的應用,在提高了叉車性能的同時,使燃料能量得到充分利用,同時充分的保護了環(huán)境。 隨著社

14、會對節(jié)能環(huán)保的要求越來越高,工業(yè)車輛節(jié)能技術將成為未來推動叉車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要動力。叉車技術發(fā)展的最新趨勢,那就是以人為本,不斷改進叉車的安全性、舒適性和環(huán)保性?；旌蟿恿Σ孳嚤貙⑻娲F(xiàn)有內燃叉車,成為節(jié)能降耗,環(huán)保叉車的主力軍。本文就設計了這樣一個簡單的混合動力叉車。本課題所設計的叉車是參照市場上已有的手推前移式叉車，最大載重量為 200 公斤，主要設計了混合動力叉車的一個整體造型以及各部分的結構，包括門架、轉向器、底盤架、座椅、車體等。通過對叉車的現(xiàn)狀分析，運用機械設計的知識，研究了混合動力叉車結構設計的要素及設計原則，達到了設計要求。研究結果對叉車發(fā)展具有重要的實際指導意義。一 緒論1.1叉

15、車的現(xiàn)狀叉車是指對成件托盤貨物進行裝卸、堆垛和短距離運輸、重物搬運作業(yè)的各種輪式搬運車輛，是企業(yè)內部重要的運載裝卸工具。它體積小、重量輕、結構緊湊、噪音低、污染小、造價低、操作靈活，對提高工效、減輕勞動強度起到了不可小覷的作用。隨著現(xiàn)代文明社會的發(fā)展，叉車的使用越來越普遍。叉車主要用途是進行裝卸，堆垛和拆垛以及短途的搬動工作。由于叉車具有良好的機動性，又有較強的適用性，適用于貨物多，貨量大且必須迅速集散和周轉的部門使用，因此叉車在港口碼頭、鐵路車站、倉庫貨場是幾乎不可缺少的機種。由于社會對叉車的需求不斷加大，叉車的性能不斷得到改善，數(shù)目、品種和規(guī)格也不斷增多，使用范圍也不斷增多。面對發(fā)展的機遇

16、和激烈的競爭，叉車產(chǎn)品未來的發(fā)展主要有三大趨勢：趨勢一：節(jié)能化、環(huán)?；?一般來講，叉車按動力分為內燃叉車和電動叉車。內燃叉車以內燃機為動力，其功率強勁、適用范圍廣，缺點是排放和噪聲污染較大，對人類健康危害較大。電瓶叉車、天然氣、液化石油氣等燃料叉車必將會得到更進一步的發(fā)展。 趨勢二：電子化、智能化 高可靠性、性能優(yōu)越的產(chǎn)品，以及裝備先進電子技術的機電一體化叉車市場前景看好。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。計算機技術在電動叉車上逐步得到推廣應用，并納入信息化控制。無人駕駛叉車將適用于有毒或特殊環(huán)境的需要，具有較大發(fā)展空間。 趨勢三：專業(yè)化、多品種 自動倉儲系統(tǒng)、大型超

17、市的紛紛建立，刺激了對室內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、建筑物層內和地下工程作業(yè)環(huán)境的使用要求，小型及微型叉車有了用武之地，并得到了較快的發(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)揮設備本身的效能,能完成更多的工作。1.2叉車的分類1.2.1按動力裝置的不同分類(1)內燃式叉車：以內燃機為動力。(2)電動式叉車：以蓄電池為動力，用直流電機驅動。(3)混

18、合動力叉車：同時具有內燃/電動兩種動力的叉車。1.2.2按用途分類(1)通用叉車：在大多數(shù)場合下都能使用的叉車，適用范圍廣泛。(2)專用叉車：具有專門用途的叉車，如集裝箱叉車、箱內作業(yè)叉車等。1.2.3按照叉車的結構功能分類 側面式叉車 平衡重式叉車前移式叉車 集裝箱叉車 跨運車跨運車高選叉車1.3混合動力叉車的研究意義混合動力技術的發(fā)展是一種趨勢,叉車也會在未來的發(fā)展中得到應用。如果在內燃機的工作條件上做一下調整,使用混合動力技術,依據(jù)叉車的工作狀態(tài)將叉車使用的能量得到合理的管理,將會使叉車的污染排放降到最低程度,工作狀態(tài)相對穩(wěn)定,廢氣的排放標準得到提高,同時能夠節(jié)省能源。 二 混合動力叉車

19、技術研究及總體方案2.1混合動力汽車簡述混合動力汽車一般是指裝有兩個以上動力源,符合汽車道路交通安全法規(guī)的汽車。動力源有多種：電能蓄電池、燃料電池、太陽能電池、內燃機車的發(fā)電機組等。目前常用的混合動力使用汽油柴油和電力兩種能量形式。 采用復合動力后可按平均需用的功率來確定內燃機的最大功率，此時處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。需要大功率內燃機功率不足時，由電池來補充；負荷少時，富余的功率可發(fā)電給電池充電，由于內燃機可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣?；旌蟿恿ζ嚨膬?yōu)點：（1） 因為有了電池，可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。（2） 在繁華市區(qū)，可關停內燃

20、機，由電池單獨驅動，實現(xiàn)零排放。（3） 有了內燃機可以十分方便地解決耗能大的空調、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。（4） 可以利用現(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。（5） 可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、過放，延長其使用壽命，降低成本。 2.2混合動力汽車的分類根據(jù)混合動力電動汽車驅動系統(tǒng)的配置和組合方式不同，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種。2.2.1 串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)串聯(lián)式混合動力汽車主要由發(fā)動機、發(fā)電機、驅動電機和蓄電池組等部件組成。串聯(lián)式結構的特點，是發(fā)動機機械能都轉換為電能，用發(fā)動機直接帶動發(fā)電機發(fā)電，電能直接輸送到電池或電動機，電動機驅動汽車，電池作為發(fā)動機輸出和電動機需

21、求的調節(jié)裝置，其原理如圖1-1所示。發(fā)動機的運行獨立于車速和道路情況，適用于市內常見的頻繁起步加速和低速運行工況，發(fā)動機在最佳工況點附近穩(wěn)定運轉，避免了怠速和低速工況 ，從而提高了效率和排放性能。但是在機械能與電能的轉化過程中有能量損失，所以油耗并沒有降低，目前這種系統(tǒng)主要用于城市大客車，在轎車中較為少見。蓄電池逆變器電動機驅動軸發(fā)電機發(fā)動機圖 1-1 串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)示意圖2.2.2 并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)并聯(lián)式結構中發(fā)動機與電動機并聯(lián)，可以同時給車輪提供驅動力，其原理如圖1-2所示。電動機還可以用作發(fā)電機，以平衡發(fā)動機所受的載荷，使其能在最佳工況點附近運行。由于發(fā)動機的機械能可直接輸出到汽車

22、驅動橋，中間沒有能量的轉換，所以系統(tǒng)效率較高，燃油消也較少，但由于發(fā)動機與車輛驅動輪之間，有直接的機械連接，發(fā)動機不都是在最佳工況點附近運行，其要受到汽車具體行駛工況的影響。并聯(lián)式驅動系統(tǒng)，適合于汽車在城市間公路和高速公路上穩(wěn)定行駛的工況。并聯(lián)式也可以在比較復雜的工況下使用，應用范圍比較廣，但是對內燃機工作狀態(tài)的優(yōu)化和對能量系統(tǒng)的管理，則提出了更高的要求。蓄電池逆變器電機驅動軸發(fā)動機耦合器圖 1-2 并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)示意圖2.2.3 混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)混聯(lián)式驅動系統(tǒng)原理如圖1-3所示，其驅動系統(tǒng)是利用發(fā)動機與電動機驅動汽車。目前的混聯(lián)式結構，一般以行星齒輪作為動力復合裝置的基本構架將發(fā)動機的

23、動力分成兩份，一部分機械能通過機械傳動輸送給驅動橋，而另一部分通過發(fā)電機發(fā)電輸送給電動機或對電池充電，同時電動機產(chǎn)生的驅動力矩，通過動力復合裝置傳送給驅動橋，在汽車低速行駛時，驅動系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作；當汽車高速穩(wěn)定行駛時，則以并聯(lián)工作方式為主；在減速或制動時，系統(tǒng)通過電動機發(fā)電，將能量回收到蓄電池中?；炻?lián)式混合動力系統(tǒng)，充分發(fā)揮了串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點，能夠使發(fā)電機、電動機等部件進行更多的優(yōu)化匹配，從而在結構上保證了在更復雜的工況下，仍能使系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)下工作，所以更容易達到控制排放和油耗的目的，因此是最具影響力的混合動力系統(tǒng)。逆變器電動機驅動軸發(fā)電機蓄電池行星齒輪機構發(fā)動機圖 1-3 混聯(lián)

24、式混合動力系統(tǒng)示意圖2.3混合動力叉車方案的制定及規(guī)劃2.3.1方案制定的原則（1）科學性 設計方案必須滿足現(xiàn)行的設計規(guī)范，滿足相關的設計原理，不能與客觀實際相脫節(jié)。 （2）可靠性 設計人要把握好兩方面的因素：一個是與項目相關的外部因素，一個是內部因素。外部因素包括：設計方案不能與國家規(guī)范相沖突。內部因素則包括：仔細研究叉車的使用功能和運行特性，確定合理并且規(guī)范的設計參數(shù)；計算準確、清晰并且規(guī)范格式。（3）經(jīng)濟性 經(jīng)濟性一般是建設單位關注最多的因素，也是設計者應該認真研究的一個使用特性。但是經(jīng)濟性不是衡量設計方案的唯一因素，還要與其他因素結合起來進行取舍。2.3.2方案設計的步驟 產(chǎn)品的設計一

25、般包括如下幾個步驟：（1）獲取信息：在市場調查、需求分析的基礎上，獲取產(chǎn)品設計的原始數(shù)據(jù)。 （2）識別問題：對所獲取的原始數(shù)據(jù)和設計約束進行深入地分析，明確問題類型，確定設計目標和產(chǎn)品的總體功能，并進行功能分解，得到一系列的功能元。 課題的研究內容就是將手動前移式叉車改造成混合動力叉車。在改造的過程中保留原有叉車的貨叉及叉架部分，只對后面部分進行相應研究，包括：合理配置發(fā)動機、合理選擇變速箱以及合理配重，從而達到設計要求。（3） 方案設計：設計方案是指產(chǎn)品的原理方案。方案的設計是從功能元求解開始的，功能元的求解就是獲取實現(xiàn)功能元的具體方案。其結果是獲取多組與每個功能元對應的分系統(tǒng)方案，每一組方

26、案的組合就構成了一個產(chǎn)品設計方案。所有產(chǎn)品設計方案組合在一起就組成了產(chǎn)品設計方案的集合。 2.3.3基本參數(shù)基本參數(shù)至關重要，下面首先來確定所要設計類型的叉車的基本參數(shù)。（1）額定起重量q 貨物重心位于規(guī)定的載荷中心距和最大起升高度時，叉車應能舉升的最大質量為額定起重量。本課題設計的是混合動力叉車，其額定起重量為200kg。 （2）載荷中心距c 載荷中心距是貨物重心到貨叉垂直段前表面的規(guī)定距離（mm），具體如圖所示2-1 c圖2-1 載荷中心距說明：叉車的載荷中心距是標準值，具體見表2-1。 表2-1 叉車載荷中心距與額定起重量的關系額定起重量q/tq11q55q1012q1820q42載荷中

27、心距c/mm4005006009001250（3）最大起升高度hmax最大起升高度是叉車處于平實地面，承載額定起重量，門架垂直，貨叉升到最大高度時，貨叉水平段上表面至地面的距離（mm），可以參看圖2-2。本課題設計對象的最大起升高度已經(jīng)通過測繪得知為1500mm。（4）滿載行駛速度 滿載行駛速度是在平直干硬的道路上能達到的最高穩(wěn)定行駛速度為滿載行駛速度。典型值為20km/h。 1500圖2-2 最大起升高度（5）最大爬坡度 額定起重量，以最低穩(wěn)定速度（2km/h）所能爬上的長為規(guī)定值的最陡坡道的坡度值。典型值為20%。爬坡示意圖如圖2-3所示。 （6）最小外側轉彎半徑r min最小外側轉彎半徑

28、是轉向輪轉至極限，以最穩(wěn)定車速行駛，瞬時中心距車體最外側的距離。它反映叉車的機動性，轉彎半徑越小，叉車的機動性越好。 圖2-3 最大爬坡度三 叉車各部分結構設計31發(fā)動機動力系統(tǒng)的設計3.1.1發(fā)動機參數(shù)的確定 發(fā)動機是叉車的主要能量來源，因此發(fā)動機的相關參數(shù)設置就尤為重要。發(fā)動機主要是對其可提供的輸出功率進行設置，如果發(fā)動機可提供的功率選擇過大，那么叉車消耗的油量和廢氣的排放就會比較嚴重，如果發(fā)動機輸出的功率選擇太小，不能滿足叉車動力方面的要求，而且還會導致叉車電池數(shù)量的增多，這將對叉車的布置方式添加困難。目前對發(fā)動機功率的設置一般以發(fā)動機能提供叉車最大速度時所需的能量來進行確定，如下式：

29、（3-1）式中：發(fā)動機可以提供的最大功率（kw）；傳動系統(tǒng)傳遞能量的效率；m總的汽車質量（kg）；f汽車行駛時車輪與地面之間的阻力系數(shù);汽車可以行駛的最大速度（km/h)；空氣的阻力系數(shù)；a車行駛時的迎風面積()。根據(jù)發(fā)動機提供汽車正常行駛時所需要的功率，由電機對汽車需要的最大功率進行補充這一原則，因此本文的發(fā)動機功率可以通過汽車行駛的平均速度來進行設置，用表達式(3-2)進行計算。 （3-2）式中汽車正常行駛時發(fā)動機的功率（kw），汽車行駛的平均速度（km/h).31.2電機參數(shù)的選擇 電機本體的特性對電機所能提供的最高轉速有很大的關系，對于低速的電機來說，它的恒功率系數(shù)比較小，電機的體積和

30、重量較大，轉子輸出的電流較高，所能提供的轉矩也就較大；而中高速電機恰好相反，大值是汽車能夠穩(wěn)定的行駛和進行加速時必要的條件，但會對動力系統(tǒng)的驅動軸和齒輪的應力產(chǎn)生影響，所以在對電機的參數(shù)進行設置時必須考慮多方面的因素。相應的轉速計算如式(3-3)。 （3-3）式中: 電機額定轉速(r/min);電機最高轉速(r/min)。本文選擇電動機的最高轉速=4 000 r/min，=2，即額定轉速=2 000 r/min。電機的主要作用就是和發(fā)動機一起為汽車提供所需的最大功率，那么電機的功率設置就應該以汽車進行加速和爬坡這兩個方面來進行確定。汽車由起動開始加速直到速度為v的加速時問的計算式 （3-4）其

31、中：驅動力(n)；滾動阻力(n)，=；空氣阻力(n)；轉動質量換算系數(shù)。31.3電池參數(shù)的選擇 電池是為電機單獨驅動汽車時提供能量的,因此電池所能提供的功率必須滿足電機的要求。由于電池的電壓都是確定的，那么對電池功率的選擇就轉變?yōu)閷﹄姵財?shù)量的選擇。上文中，對電機功率參數(shù)的選擇考慮到為電池進行充電的問題，所以只要電池提供的能量能滿足汽車以純電動模式工作時所需電池提供的能量能滿足汽車以純電動模式工作時所需要的能量即可，其計算公式如式(3-5)： （3-5）式中：表示所需電池的數(shù)量；表示電機將電池提供的電能轉化為機械能的效率；表示汽車的機械效率；表示所選型號電池的電壓(v)；c表示所選型號電池的電容

32、(f)。是在電池驅動電機單獨為汽車提供驅動力的條件下，汽車在平直路面上以 50 kmh的速度行駛30 km時所消耗的能量，由公式(3-6)確定，即 （3-6）式中：汽車由電機單獨驅動時功率(kw )；此時的車速，為50 kmh；t行駛過程中所消耗的時間(h )。本文所選鎳一氫電池組soc值在0608之間，標稱電壓為12 v，總電壓的平均值為160 v，總容量為8 ah。 3.2叉車底盤設計 3.2.1叉車底盤 叉車底盤是整個車輛的骨架，起支撐和傳力作用。在底盤架上直接或間接地安裝著車輛的很多的零部件，使它們聯(lián)成一個整體，并支撐著各機件重量和承受各種載荷。 本文中的叉車底盤總體框架采用強度和長度

33、足夠的槽鋼來構建，在構建的時候左右各安放一條，并進行合里布局和連接。具體設計方案如下： (1)在兩輪架之間焊接一條強度足夠的鋼板，具體見圖3-1。圖3-1 輪架之間焊接鋼板(2)在焊接板上安裝鉸鏈，一方面用于連接兩條槽鋼，另一方面則為后續(xù)的轉向設計做準備。具體參看圖3-2。 圖3-2 焊接板上安裝鉸鏈(3)在兩條槽鋼之間焊接一鋼板，同時保證兩槽鋼外表面間的距離為620mm，并安裝上與上面相似的鉸鏈結構，具體看圖3-3。 圖3-3 底盤框架現(xiàn)在我們已經(jīng)大致有了叉車底盤的一個整體形狀，在之后的設計中，如在安放減速箱、發(fā)動機等的時候，只要在這個槽型鋼框架的基礎上合理鋪上平板并緊湊地放入各個部件即可。

34、3.2.2叉車懸架 叉車懸架是車架與車橋之間的聯(lián)結機構。它的主要功用是：傳遞車架與車橋之間的力與力矩；緩和沖擊與振動。32本文平衡杠桿式懸架，如圖3-4 所示。在轉向橋的中部有垂直軸線方向的水平鉸軸，通過襯套與車架后部支座上的軸承座相鉸接。在設計的時候，前兩輪處的懸架可以省略，只需要對后輪處進行相應的研究。對于后輪處的懸架，采用無懸架的剛性連接結構，但總體上有所簡化，只用對稱的兩對軸承固定于底盤架上，這樣既簡單又能保證軸的安全性，使其不受彎矩。 1 4 圖3-4 平衡杠桿式懸架工作原理1-轉向橋，2-水平鉸軸，3-車架，4-限位塊3.3叉車工作裝置 叉車工作裝置主要是叉車進行裝卸搬運作業(yè)時，直

35、接承受全部貨重，并完成貨物的叉取、搬運、升降等作業(yè)。它主要由門架、叉架和貨叉、導向輪及鏈條、起升油缸等組成。 3.3.1叉車門架 本文研究的叉車保留叉車原型的門架，該門架兩側采用槽鋼作為整體支架，將其焊接成框架型式，然后在其基礎上焊上相應的結構件，不過因為改裝后的叉車為混合動力式，所以會相應的改動門架結構以適應混合動力叉車的要求。由于混合動力叉車在叉取貨物的時候并不是人工去做，是通過貨叉去叉取，而目前手推前移式叉車并不是直接采用貨叉叉取，對它來說貨叉只是一個承載重物的地方而已，搬取貨物都是靠人力來完成，因而它的門架前面會有前移輪和前移懸架，原始的整體結構可參看圖3-5。在上圖所示的門架基礎上，

36、會去除其中的前移輪以及支撐前移輪的懸架，以滿足混合動力叉車的要求，如圖3-6。 圖3-5 原始門架 圖3-6 改造后門架3.3.2起升機構 叉車的起升機構由起升油缸、起重鏈條、導向滑輪及導輪架等組成。(1)起升機構的運動 起重鏈前端與叉架連接，中間繞過導向滑輪，后端固定在門架橫梁上，導向滑輪安裝在活塞桿上部的導輪架上。這樣就構成了一滑輪組。當液力推動活塞桿向上運動1h,叉架則上升2h。如圖3-7所示。(2)導向滑輪與起重鏈的功能與結構 導向滑輪用于起重鏈條的支承和導向，它在起重鏈條帶動下繞軸轉動。由于導向的鏈條不同，其結構也不同。起重鏈條的功能是支承叉架和貨物的質量，并帶動叉架升降的撓性件。常

37、用的為片式鏈條和套筒滾子鏈條兩種。原型叉車的起重鏈是套筒滾子鏈，這里保留其不變。h2h圖3-7 起升機構傳動示意圖 3.3.3叉架及屬具(1)叉架 叉架的功用是安裝貨叉或其他屬具，帶動屬具沿門架升降，并承受全部貨重。叉架受力較復雜，常采用高強度合金鋼板焊接而成，這里采用的是16mn鋼。它主要由框架、滾輪架和擋板架等部分組成貨叉或其他屬具裝載框架上，鏈條也與其相連。滾輪架上安裝滾輪及滾柱，以便沿門架滾動。擋板架則用于防止貨物脫落。由于手推前移式叉車存在前移懸架部分，因此其叉架帶著貨叉只能滾動至離地面較大距離的水平面，這是由手推前移式叉車本身額工作情況決定的，因而也不得不對其叉架進行相應的改造以適

38、應混合動力叉車的工作環(huán)境。原始的叉架結構如圖3-8所示。原始叉架的下表面是一整個水平面，改造時根據(jù)前輪距門架下表面的距離20mm 和門架底座厚度50mm，于是將叉架上的擋板架整體下移70mm,這樣便能自動叉取地面上的貨物。改造后的具體結構如圖3-9所示。(2)貨叉 貨叉是叉車最簡單、最常用的基本屬具，一般用碳素鋼或合金鋼制造，通常叉車 圖3-8 原始叉架 圖3-9 改造后叉架都裝有兩個同樣的貨叉。貨叉由垂直段與水平段兩部分組成。垂直段用來與叉架相連，水平段用來叉取貨物。這兩段一般是一個整體的，個別的也有制成鉸接式的。本課題采用整體式的結構，簡單實用，具體見圖3-10。 圖3-10 左-貨叉，右

39、-貨叉與叉架的組裝圖 上鉤 下鉤 叉柄叉臂 圖3-11 鉤槽式貨叉叉長與起重量有關。我國一機部頒發(fā)的0.55噸的內燃平衡重式叉車標準中對叉長和載荷中心距等做了規(guī)定，見表3-1。 本課題研究的叉車起重量為200公斤，對照上表，可以選擇起重量為0.5噸級所對應的貨叉叉長，也即叉臂長為700mm，而其厚度根據(jù)貨叉截面尺寸表以及原型叉車貨叉厚度來選取，這里選擇貨叉厚度為30mm，貨叉寬度取原有的120mm。表3-1 叉車額定起重量、載荷中心距和叉長的關系額定起重量q/t0.51235載荷中心距c/mm400500500500600叉長l/mm70090090010001200根據(jù)已有的數(shù)據(jù)還可以得到混

40、合動力叉車的載荷曲線，我們知道當實際的載荷中心距大于標準值時，叉車將不能處理額定載荷，這時的起重量必須折減，如果撇開屬具問題，單討論載荷中心距對于額定起重量的影響，可以得到這樣一個公式： （3-7）式中：c原載荷中心距(mm)，q原額定起重量(t)， 換用屬具后的載荷中心距(mm)，m貨叉垂直段前壁到門架中心線間的水平距離(mm)。這里=200kg,=400mm,m=76mm。 根據(jù)公式以及所確定的數(shù)據(jù)，可以畫得叉車載荷曲線圖，具體請看圖3-12。額定載荷重量/kg圖3-12 叉車載荷曲線圖3.4叉車座椅設計 工作時，駕駛員要頻繁使用加速踏板、變速手柄、方向盤以及制動器等來控制叉車的行駛速度和

41、停車，同時還要避讓路上的障礙物，駕駛員極易產(chǎn)生疲勞。座椅對駕駛舒適程度有很大影響，因此座椅的設計越來越受到人們的重視。 3.4.1坐姿特性分析 在坐姿狀態(tài)下，支持人體主要結構是脊柱、骨盆、腿和腳等。脊柱位于人體背部中線處，是構成人體的中軸。處于不同的坐姿時，脊柱形態(tài)不同，只有座椅的結構和尺寸設計使駕駛員的脊柱形態(tài)接近于正常自然狀態(tài)，才會減少腰椎的負荷以及腰背部肌肉的負荷，防止駕駛疲勞發(fā)生。 3.4.2座椅舒適性設計 （1）座椅設計的原則 座椅的設計須考慮的因素很多，可以概括為以下一些基本原則：座椅的尺寸應與使用者的人體尺寸相適應，把人體尺寸測量數(shù)據(jù)作為確定座椅設計參數(shù)的重要依據(jù)； 座椅設計應符

42、合人體生物力學原理。 （2）座椅尺寸設計座椅尺寸設計主要參數(shù)包括：座高、座寬、座深、椅面傾角；靠背的高度、寬度和傾角。 座高：指地面至底座上坐骨支撐處的高度。在設計時應該注意到：椅面過高會使大腿肌肉受壓，椅面過低就會增加背部肌肉負荷。駕駛座椅的座高常以下面的計算式為基礎進行設計：椅面高度計算式：（人體尺寸“小腿加足高”+穿鞋修正量）* sin y式中的括號內的尺寸通常以男性小腿加足高尺寸的第95百分位數(shù)值，在這里可以取平均數(shù)值，通常男性小腿長為45cm左右，再加上足高和鞋子等，可以取為50cm，然后通過折算約為52cm。 駕駛員踩踏油門、剎車板時小腿與地平線間的夾角。 按我國人體尺寸，椅面高度

43、可取為380mm至450mm之間。 座寬：參考尺寸是臀寬。以女性群體尺寸上限為設計依據(jù)，為使駕駛員能調整坐姿，座寬取適當大于臀寬。座寬也不能太大，否則肘部必須向兩側伸展以尋取支承，這樣會引起肩部疲勞。通常以臀寬尺寸的第95百分位數(shù)值進行設計，以滿足最寬人體的需要。一般可取360mm至500mm之間。 座深：指椅面前后的水平距離。其尺寸應滿足：腰部得到靠背的支承，椅面前緣與小腿之間留有適當距離，以保證大腿肌肉不受擠壓，腿彎部分不受阻礙。通常以男性座深的第90百分位數(shù)值作為參考進行設計。座深通?？扇?50mm400mm。座面要平滑平整，前緣不應有棱角，最好有與臀部形態(tài)相適應的凹槽。 靠背高度及寬度

44、：靠背的作用是保持脊柱處于自然形態(tài)的輕松姿勢。設計靠背重點在腰部，即距座面230mm260mm。這樣既能適當?shù)闹С盅?，又能使腰部自由轉動。腰靠寬度一般取值300400mm。 椅面傾角：指椅面與水平間的夾角。主要考慮到為了防止人體臀部向前滑動而使椅面前緣向后傾。此角不易過大，否則會增加大腿下平面與座摯前緣的壓力，從而減少雙腳著地的負荷，阻礙血液循環(huán)，引起身心疲勞。一般設計成3 4?？勘硟A角：靠背傾角是指靠背與椅面水平方向的夾角。從保持脊柱的正常自然形態(tài)和增加舒適感考慮，該角為 110較為合適。 通過以上座椅尺寸參數(shù)的確定，以保證駕駛員人體脊柱曲線更接近于正常生理脊柱曲線。圖3-13為駕駛員最舒

45、適的駕駛姿勢。（3）座椅的結構設計依據(jù)靠背上體壓分布不均勻原則，在座椅靠背設計時應保證有靠背兩點支承也就是人體背部和腰部的合理支承。叉車座椅設計時應提供形狀和位置適宜的兩點支承，第一支承部位位于人體第56胸椎之間的高度上，作為肩靠；第二支承設置在腰曲部位，作為腰靠，以保持正常的腰曲弧形和保護腰椎不受損傷。 （4）座椅空間位置設計座椅空間位置設計是為了達到操作舒適性的目的，通過對座椅空間位置的設計以確保駕駛員有良好的視野，同時對叉車轉向盤、腳踏板、操作桿等部件做適當?shù)木嚯x要求，以便更好地達到操作舒適性。在后續(xù)的裝配設計中，會根據(jù)整體尺寸合理設計選用叉車座椅。 801209512090110951

46、39圖3-13 駕駛員最舒適的駕駛姿勢3.5叉車液壓系統(tǒng) 本課題所設計的叉車原型為手動液壓叉車，它的液壓系統(tǒng)比較簡單，僅僅使用了一個單向閥液壓缸。手動前移式叉車在使用的時候通過手柄下壓或腳踏裝置來提升或下降貨物，因而在一定程度上限制了作業(yè)效率。這里要做的就是保留原有的單向閥液壓缸，去掉手柄，采用一定的動力裝置自動提升和下降貨叉。下面先簡單介紹下單向閥的一些基本知識。單向閥液壓系統(tǒng)其作用是限制油液只能向一個方向流動，不能向反方向流動。單向閥結構和工作原理都比較簡單，但卻是液壓系統(tǒng)中應用最多的元件之一，正確選擇、合理應用單向閥不僅可以滿足液壓系統(tǒng)不同應用場合的多種功能要求，而且還可以使液壓系統(tǒng)設計

47、簡化。單向閥按其結構特點不同，一般分為普通單向閥和液控單向閥兩類。普通單向閥的圖形符號如圖3-14a所示，其功能是只允許油液向一個方向流動（從a到b），而不允許反向（從b到a）流動；液控單向閥的圖形符號如圖3-14b所示，其功能是允許油液在一個方向流動（從a到b），而反向流動（從b到a）必須通過控制油（c）來實現(xiàn)。baababc圖3-14 單向閥圖形符號對單向閥的性能要求主要有：當油液通過單向閥時其流動阻力要小，也就是壓力損失要?。欢斢鸵悍聪蛄魅霑r，閥口的密封性要好，無泄漏；工作時不應有振動、沖擊和噪聲。對于具體的改裝設計，可以通過三維圖來展現(xiàn)相應的變動情況，具體看圖3-15。由于去除了人力手柄，因此，需要提供一定的動力裝置來驅動液壓系統(tǒng)。這里采用凸輪結構，并配備相應的液壓