叉車(chē)設(shè)計(jì)論文

（屆本科）題目：某型號(hào)叉車(chē)的設(shè)計(jì)學(xué)院：工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：年月目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要 1ABSTRACT11緒論 21.1叉車(chē)概述 21.1.1叉車(chē)的發(fā)展 21.1.2叉車(chē)的類(lèi)型 21.2叉車(chē)設(shè)計(jì)的研究 31.2.1叉車(chē)構(gòu)造和工作原理 31.2.2叉車(chē)設(shè)計(jì)的一些研究方向 51.3本課題的研究 71.3.1設(shè)計(jì)目的 71.3.2設(shè)計(jì)意義 71.3.3設(shè)計(jì)內(nèi)容 71.3.4完成本設(shè)計(jì)需解決的問(wèn)題 72手動(dòng)液壓叉車(chē)介紹 82.1手動(dòng)液壓叉車(chē)的應(yīng)用環(huán)境 82.2手動(dòng)液壓叉車(chē)的結(jié)構(gòu)和工作原理 82.3手動(dòng)液壓叉車(chē)的技術(shù)參數(shù) 93人機(jī)工程學(xué)在叉車(chē)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 103.1叉車(chē)設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程學(xué)介紹 103.2叉車(chē)操縱桿的設(shè)計(jì) 103.2.1叉車(chē)操縱桿設(shè)計(jì)分析 103.2.2叉車(chē)操縱桿設(shè)計(jì)過(guò)程 103.3叉車(chē)操縱桿的模型設(shè)計(jì) 133.3.1設(shè)計(jì)軟件的平臺(tái)介紹 133.3.2模型及其繪制過(guò)程 143.4叉車(chē)色彩設(shè)計(jì) 173.4.1叉車(chē)色彩設(shè)計(jì)分析 173.4.2色彩的設(shè)計(jì) 174叉車(chē)起升系統(tǒng)某重要部件的設(shè)計(jì) 21214.2貨叉設(shè)計(jì)214.2.1貨叉的結(jié)構(gòu) 214.2.2貨叉的設(shè)計(jì)過(guò)程 224.3.2貨叉模型分析 275結(jié)論 305.1結(jié)論 305.2展望 30謝辭 31參考文獻(xiàn)： 32附件 33某型號(hào)叉車(chē)設(shè)計(jì)摘要：叉車(chē)是指對(duì)成件托盤(pán)貨物進(jìn)行裝卸、堆垛和短距離運(yùn)輸、重物搬運(yùn)作業(yè)的各種輪式搬運(yùn)車(chē)輛。它廣泛應(yīng)用于車(chē)站、港口、機(jī)場(chǎng)、工廠、倉(cāng)庫(kù)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)，是機(jī)械化裝卸、堆垛和短距離運(yùn)輸?shù)母咝гO(shè)備。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，叉車(chē)的廣泛應(yīng)用極大地提高了貨物的搬運(yùn)效率。叉車(chē)的主要參數(shù)首先由使用單位根據(jù)生產(chǎn)需要提出，具體數(shù)字應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或工廠標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定，同時(shí)也要考慮到制造廠的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)條件。因此，在確定參數(shù)時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行調(diào)查研究，充分協(xié)商和慎重確定。本文講述了叉車(chē)的發(fā)展歷程及概況、叉車(chē)的一般類(lèi)型、叉車(chē)結(jié)構(gòu)與工作原理。通過(guò)對(duì)叉車(chē)的研究，結(jié)合物流工程專(zhuān)業(yè)所學(xué)，利用機(jī)械、人因工程、工程力學(xué)等知識(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)叉車(chē)的設(shè)計(jì)，充分利用SOLIDWROSK的放樣、抽殼等功能，并結(jié)合基本的三維制作功能完成模型設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：叉車(chē)設(shè)計(jì)人因工程叉車(chē)設(shè)計(jì)AforklifttruckdesignABSTRACT:Forkliftisawheeledtransportvehicleforloading,unloading,stacking,handlingheavyoperationsandshortdistancetransportation.Itiswidelyusedinthestation,port,airport,factory,warehouseandotherdepartmentsofthenationaleconomy,istheefficientequipmentmechanicalloadingandunloading,stackingandshortdistancetransportation.WiththerapiddevelopmentofChineseeconomy,widelyusedforkliftgreatlyimprovestheefficiencyofcargohandling.Themainparameterofforkliftfirstlybyusingunitsaccordingtoproductionneeds,thespecificnumbershouldbeinaccordancewithnationalstandardsorfactorystandardstodetermine,whilealsotakingintoaccounttheimplementationconditionsofproductionfactory.Therefore,indeterminingtheparametersshouldbeinvestigated,infullconsultationandcautious.Thispaperdescribesthedevelopmentandsituationofforklift,thegeneraltypeofforklift,structureandworkingprincipleofforklift.Throughthestudyofforklift,combinedwiththelogisticsengineeringstudies,theuseofmachinery,humanfactorsengineering,engineeringmechanics,designofforklift.MakefulluseofSOLIDWROSKlayout,shellandotherfunctions,andcombinethebasic3Dproductionfunctionmodeldesign.Keywords:Forklift；Design；Humanfactorsengineering；Forklifttruckdesign1緒論隨著物流倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)蓄業(yè)得飛快發(fā)展，工業(yè)車(chē)輛產(chǎn)品要進(jìn)入車(chē)間、庫(kù)房、超市等，這不僅要求車(chē)輛機(jī)構(gòu)輕巧，同時(shí)提出無(wú)污染、低噪音，還有通道的寬窄、門(mén)限、屋頂貨架的高度、進(jìn)入電梯、地面樓板的承載能力、耐低溫、防爆等技術(shù)，這些要求只有輕小型搬運(yùn)車(chē)輛比較容易做到。近幾年來(lái)在物流技術(shù)的推動(dòng)下，企業(yè)的技術(shù)改造投入加大，老庫(kù)房的改造和新庫(kù)房的大量增加，各城市超市數(shù)量的增加，都為輕小型搬運(yùn)車(chē)輛產(chǎn)量增大和品種增多提供了很好的條件，所以說(shuō)輕小型搬運(yùn)車(chē)輛是物流技術(shù)重要裝備之一。輕小型搬運(yùn)車(chē)輛行業(yè)應(yīng)盡快抓住“物流熱”的機(jī)遇，努力提高產(chǎn)品技術(shù)含量，增加品種規(guī)格，為各行業(yè)的物流提供商務(wù)服務(wù)。本文主要介紹了叉車(chē)的發(fā)展歷程，叉車(chē)類(lèi)型與構(gòu)成、叉車(chē)的設(shè)計(jì)的研究，并以手動(dòng)液壓叉車(chē)為例，結(jié)合人機(jī)工程和三維建模相關(guān)知識(shí)，完成手動(dòng)液壓叉車(chē)的色彩，操縱桿和貨叉部分的設(shè)計(jì)。1.1叉車(chē)概述1.1.1叉車(chē)的發(fā)展叉車(chē)是指對(duì)成件托盤(pán)貨物進(jìn)行裝卸、堆垛和短距離運(yùn)輸、重物搬運(yùn)作業(yè)的各種輪式搬運(yùn)車(chē)輛[1]。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC110稱(chēng)為工業(yè)車(chē)輛，屬于物料搬運(yùn)機(jī)械。廣泛應(yīng)用于車(chē)站、港口、機(jī)場(chǎng)、工廠、倉(cāng)庫(kù)等各國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)，是機(jī)械化裝卸、堆垛和短距離運(yùn)輸?shù)母咝гO(shè)備。自行式叉車(chē)出現(xiàn)于1917年，第二次世界大戰(zhàn)期間，叉車(chē)得到發(fā)展。中國(guó)從20世紀(jì)50年代初開(kāi)始制造叉車(chē)。大連叉車(chē)總廠于1958年生產(chǎn)制造了中國(guó)第一臺(tái)5T內(nèi)燃叉車(chē)，命名“W5-衛(wèi)星號(hào)”。一九五九年十月一日，為慶祝建國(guó)十周年，中國(guó)第一臺(tái)5噸內(nèi)燃叉車(chē)作為中國(guó)機(jī)械工業(yè)的新產(chǎn)品，隨國(guó)慶游行隊(duì)伍通過(guò)天安門(mén)廣場(chǎng)，向國(guó)慶十周年獻(xiàn)禮，向黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人報(bào)捷。中國(guó)第一臺(tái)內(nèi)燃叉車(chē)的誕生，在中國(guó)叉車(chē)制造史這張白紙上畫(huà)下了重重的一筆，大連叉車(chē)成為中國(guó)叉車(chē)的鼻祖并由此開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)叉車(chē)制造業(yè)史。在國(guó)際市場(chǎng)上，生產(chǎn)、銷(xiāo)售、使用和出口工業(yè)搬運(yùn)車(chē)輛的主要國(guó)家有日本、保加利亞、美國(guó)、德國(guó)、瑞典、意大利、法國(guó)、芬蘭等[2]。各公司在國(guó)際叉車(chē)經(jīng)營(yíng)與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中越來(lái)越重視產(chǎn)品技術(shù)的先進(jìn)性，結(jié)構(gòu)的新穎，尤其是隨著大規(guī)模集成電路、微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、信息自理技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)等也被普遍應(yīng)用于工業(yè)搬運(yùn)車(chē)輛的設(shè)計(jì)和研究中，未來(lái)叉車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是：①產(chǎn)品的系列化與多樣化，②綠色化推動(dòng)叉車(chē)動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展，③節(jié)能和機(jī)電液一體化高新技術(shù)的應(yīng)用，④運(yùn)用人類(lèi)功效學(xué)原理，追求操縱舒適性[3]。1.1.2叉車(chē)的類(lèi)型(1)托盤(pán)式叉車(chē)：可分為手動(dòng)托盤(pán)式叉車(chē)和電動(dòng)托盤(pán)式叉車(chē)兩種。電動(dòng)托盤(pán)式叉車(chē)又可分為自走式、站駕式和坐駕式三種。托盤(pán)式叉車(chē)主要用于平面點(diǎn)到點(diǎn)的貨物搬運(yùn)。托盤(pán)式叉車(chē)由于小巧靈活，幾乎適用于任何場(chǎng)合，且裝卸作業(yè)快捷方便[4]。(2)平衡重式叉車(chē)：是使用最廣泛、用量最大的一種叉車(chē)。平衡重式叉車(chē)的貨叉位于駕駛室正前方，貨叉直接從前進(jìn)方向叉取貨物，因此對(duì)容器沒(méi)有任何要求，使用橡膠輪胎或充氣輪胎，使其具有很強(qiáng)的爬坡能力與地面適應(yīng)能力。貨物重心位于叉車(chē)行走輪支承面以外，由于沒(méi)有支撐臂，需要較長(zhǎng)的軸距與較大的配重來(lái)平衡載荷，所以無(wú)論是電動(dòng)叉車(chē)還是內(nèi)燃驅(qū)動(dòng)叉車(chē)，其車(chē)身尺寸均較大，需要較大的作業(yè)空間[3]。(3)前移式叉車(chē)：前移式叉車(chē)的貨架可沿叉車(chē)縱向前后移動(dòng)。前移式叉車(chē)分門(mén)架前移式和貨叉前移式兩種。前者郎貨叉與門(mén)架一起移動(dòng)，叉車(chē)駛近貨垛時(shí)，門(mén)架可能前伸的距離要受外界空間對(duì)門(mén)架高度的限制，因此能對(duì)貨垛的前排貨物進(jìn)行作業(yè)。貨叉前移式叉車(chē)的門(mén)架則不動(dòng)，貨叉借助于伸縮機(jī)構(gòu)單獨(dú)前移。前移式叉車(chē)結(jié)合了有支撐臂的電動(dòng)堆垛機(jī)與無(wú)支撐臂的平衡重式叉車(chē)的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)取卸貨時(shí)，門(mén)架或貨叉伸出至頂端，貨載重心落在叉車(chē)支點(diǎn)外側(cè)，此時(shí)相當(dāng)于平衡重式叉車(chē)，當(dāng)叉卸貨物或帶貨移動(dòng)，門(mén)架完全收取后，貨載重心落在支點(diǎn)內(nèi)側(cè)，此時(shí)即相當(dāng)于電動(dòng)堆垛機(jī)。這兩種性能的結(jié)合，使得前移式叉車(chē)在保證操作靈活性、高貨載性及高穩(wěn)定性的同時(shí)，能最大限度的節(jié)省作業(yè)空間[4]。(4)側(cè)叉式叉車(chē)：門(mén)架和貨叉位于車(chē)體的一側(cè)，不僅可以上下運(yùn)動(dòng)，還可前后伸縮。叉取貨物時(shí)，先將液壓支腿著地，門(mén)架向外推出，叉取貨物后，貨叉起升，門(mén)架縮回，然后下降貨叉，貨物即可自動(dòng)放置在叉車(chē)一側(cè)的前后(貨叉兩側(cè))車(chē)臺(tái)上[3]。(5)電動(dòng)堆垛機(jī)：電動(dòng)堆垛機(jī)為一種輕型的室內(nèi)用提升堆跺設(shè)備，車(chē)身比較輕巧，通過(guò)車(chē)身前部的支撐臂加長(zhǎng)配重的力臂，以平衡貨載。配重力臂遠(yuǎn)大于荷載力臂，所以較小的配重即可提升較大的荷載[4]。(6)高架堆垛機(jī)：其主要的特點(diǎn)是貨叉可作三向旋轉(zhuǎn)，或直接從兩側(cè)叉取貨物，且在巷道中無(wú)需轉(zhuǎn)彎，因此所需的巷道空間是最小的。為了使高架堆垛機(jī)在通道內(nèi)始終保持直線行駛，有磁導(dǎo)及機(jī)械式引導(dǎo)兩種方式。目前使用最多的是機(jī)械式導(dǎo)引。采用機(jī)械式導(dǎo)引需與貨架配合，在巷道的兩側(cè)安裝鋼軌，通過(guò)車(chē)身導(dǎo)輪及其他輔助裝置導(dǎo)入巷道并沿直線行駛[4]。1.2叉車(chē)設(shè)計(jì)的研究.1叉車(chē)構(gòu)造和工作原理叉車(chē)種類(lèi)繁多，但不論那種類(lèi)型的叉車(chē)，基本上都由以動(dòng)力部分、底盤(pán)、工作部分和電氣設(shè)備四大部分構(gòu)成。由于這四大部分的結(jié)構(gòu)和安裝位置的差異，形成了不同種類(lèi)的叉車(chē)[5]。(1)動(dòng)力部分

叉車(chē)動(dòng)力裝置的作用是供給叉車(chē)工作裝置裝卸貨物和輪胎底盤(pán)運(yùn)行所需的動(dòng)力，一般裝于叉車(chē)的后部兼起平衡配重作用。電動(dòng)叉車(chē)的動(dòng)力裝置是蓄電池和直流串激電動(dòng)機(jī)，它的驅(qū)動(dòng)特性最接近恒功率軟特性的要求，其牽引性能優(yōu)于內(nèi)燃機(jī)。此外，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)無(wú)噪聲，不排廢氣，檢修容易，操縱簡(jiǎn)單；營(yíng)運(yùn)費(fèi)用較低，整車(chē)的使用年限較長(zhǎng)。缺點(diǎn)是：需要充電設(shè)備，基本投資高，充電時(shí)間較長(zhǎng)（一般7~8h，快速充電2~3h），一次充電后的連續(xù)工作時(shí)間短，蓄電池怕沖擊振動(dòng)，對(duì)路面要求高。由于蓄電池容量的限制，電動(dòng)機(jī)功率小，車(chē)速和爬坡能力較低。內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械特性不符合對(duì)叉車(chē)原動(dòng)機(jī)恒功率軟特性的要求，它的輸出功率隨著轉(zhuǎn)速的增加而增大。因此，內(nèi)燃機(jī)必須配裝增大輸出轉(zhuǎn)矩的機(jī)械變速器、液力變矩器或液壓傳動(dòng)裝置等以后才能使用。內(nèi)燃叉車(chē)和蓄電池叉車(chē)相反，它的主優(yōu)點(diǎn)是：不需要充電設(shè)備，作業(yè)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，功率大，爬坡能力強(qiáng)，對(duì)路面要求低，基本投資少。如果采用合適的傳動(dòng)方式，能獲得理想的牽動(dòng)性能。缺點(diǎn)是：運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有噪聲和振動(dòng)，排廢氣，檢修次數(shù)多，營(yíng)運(yùn)費(fèi)用較高，整車(chē)的使用年限較短[6]。

(2)底盤(pán)

底盤(pán)接受動(dòng)力裝置的動(dòng)力，使叉車(chē)動(dòng)力，并保證其正常行走。它由傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系、制動(dòng)系組成。傳動(dòng)系是接受動(dòng)力并把動(dòng)力傳遞給行駛系的裝置。機(jī)械式傳動(dòng)系由摩擦式離合器、齒輪變速器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置及裝在驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)的主傳動(dòng)裝置和差速組成；液力機(jī)械式傳動(dòng)系以液力變矩器取代摩擦式離合器，其余部分與前者相同。行駛系是保證叉車(chē)滾動(dòng)運(yùn)行并支撐整個(gè)叉車(chē)的裝置。它由支架、車(chē)橋、車(chē)輪以及懸架裝置等組成；叉車(chē)的前橋?yàn)轵?qū)動(dòng)橋，這是為了增大有載搬運(yùn)時(shí)的前橋軸荷，以提高驅(qū)動(dòng)輪上的附著質(zhì)量，使地面附著力增加，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力得以充分發(fā)揮。其后橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋。轉(zhuǎn)向裝置位于駕駛員前方，變速桿等操縱桿件置于駕駛員坐位的右側(cè)。轉(zhuǎn)向系是用來(lái)使叉車(chē)按著駕駛員的意愿所決定的方向行走的系統(tǒng)，叉車(chē)轉(zhuǎn)向系按轉(zhuǎn)向所需的能源的不同，可分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩種。前者以駕駛員的體能為轉(zhuǎn)向能源，由轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)3部分組成：后者是兼用駕駛員的體能和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向裝置。在正常情況下，叉車(chē)轉(zhuǎn)向所需能量，只有很小一部分由駕駛員提供，大部分是由發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)向加力裝置提供。但在轉(zhuǎn)向加力裝置失效時(shí)，一般還應(yīng)當(dāng)能由駕駛員獨(dú)立承擔(dān)轉(zhuǎn)向任務(wù)。叉車(chē)作業(yè)時(shí)，轉(zhuǎn)向行走多變，為減輕駕駛員操縱負(fù)擔(dān)，內(nèi)燃叉車(chē)多采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。常使用的動(dòng)力轉(zhuǎn)身裝置有整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器、半整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)身器和轉(zhuǎn)向加力器3種。制動(dòng)系是使叉車(chē)減速或停車(chē)的系統(tǒng)。它由制動(dòng)器和制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。制動(dòng)系按制動(dòng)能源可分類(lèi)人力制動(dòng)系、動(dòng)力制動(dòng)系和伺服制動(dòng)系3種。前者以駕駛員體能為制動(dòng)能源，動(dòng)力制動(dòng)系完全依靠發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化而成的氣壓或液壓形式的勢(shì)能為制動(dòng)能源，后者則是前兩者的組合[6]。工作部分叉車(chē)工作部分是直接承受全部貨重，完成貨物的叉取、升降、堆垛等工序的直接工作機(jī)構(gòu)，由直接進(jìn)行裝卸作業(yè)的工作裝置及操縱工作裝置動(dòng)作的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成。

貨叉是直接承載貨物的叉形構(gòu)件，它通過(guò)掛鉤裝在叉架上，兩貨叉間的距離可以根據(jù)作業(yè)的需要進(jìn)行調(diào)整，由定位裝置鎖定。叉架是由鋼板焊接而成的結(jié)構(gòu)件，具有滾輪組，內(nèi)門(mén)架內(nèi)側(cè)具有上下方向的槽形軌道，叉架與內(nèi)門(mén)架的聯(lián)接方式一樣，同樣也只能沿外門(mén)架的軌道作上下運(yùn)動(dòng)。內(nèi)門(mén)架是由兩個(gè)槽形型作為立柱和棟梁組焊的框架結(jié)構(gòu)。它的下部鉸接在叉車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋（前橋）上，借助于傾斜液壓缸的作用，門(mén)架可以在前后方向傾斜一定角度。門(mén)架前傾是為了裝卸貨物方便，后傾的目的是當(dāng)叉車(chē)行駛時(shí)，使貨叉上的貨物不至于滑落。起升液壓缸下端在外門(mén)架橫梁上，上端與內(nèi)門(mén)架橫梁和鏈輪聯(lián)接。起升鏈條的一端與外門(mén)架下部聯(lián)接，另一端繞過(guò)鏈輪與叉架相連，向液壓缸通入壓力油時(shí)，活塞桿以速度v向上運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)鏈輪、內(nèi)門(mén)架以同樣的速度v起升，由于動(dòng)滑輪原理，鏈條牽動(dòng)叉架以2v速度起升。當(dāng)液壓缸全行程終了時(shí)，內(nèi)門(mén)架處于外門(mén)架上方極端位置，叉架處于內(nèi)門(mén)架上方極端位置。當(dāng)泄掉油壓時(shí)，貨物或貨叉等構(gòu)件靠自身重力下降[6]。(4)電氣設(shè)備電氣設(shè)備包括電源和用電兩部分，包括蓄電池、發(fā)電機(jī)、起動(dòng)電動(dòng)機(jī)、點(diǎn)火裝置、照明裝置、各種警告、警報(bào)信號(hào)裝置以及其他電氣元件和線路。電瓶叉車(chē)有串激直流電機(jī)；內(nèi)燃叉車(chē)有電動(dòng)起動(dòng)機(jī)；汽油機(jī)叉車(chē)還有高壓電火花點(diǎn)火裝置等[5]。.2叉車(chē)設(shè)計(jì)的一些研究方向東風(fēng)精密鑄造有限公司的郝良果馬波研究了拓?fù)鋬?yōu)化及仿真技術(shù)在叉車(chē)后橋輕量化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。研究者以叉車(chē)后橋零件為例，本著產(chǎn)品輕量化的目的，應(yīng)用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)及鑄造工藝仿真技術(shù)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和工藝方案設(shè)計(jì)。在保證零件剛度最大化的前提下，對(duì)叉車(chē)后橋進(jìn)行優(yōu)化減重方案設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)兩次拓?fù)鋬?yōu)化和強(qiáng)度驗(yàn)證，零件質(zhì)量減至21．77kg，減輕率為38．97％。同時(shí)運(yùn)用鑄造CAE技術(shù)對(duì)零件的鑄造工藝方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了澆注工藝缺陷的最小化。結(jié)果表明，CAE技術(shù)在精鑄件的輕量化開(kāi)發(fā)過(guò)程中起著縮短周期、降低開(kāi)發(fā)成本的作用[7]。安徽叉車(chē)集團(tuán)公司李道亮姚玉萍等人，運(yùn)用SOLIDWORKS三維平臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)，模擬轉(zhuǎn)向動(dòng)作，并進(jìn)行干涉檢查，獲得了滿意的效果。橫置液壓缸式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是近幾年在叉車(chē)上廣泛采用的新型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它引用了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，壓力由活塞、活塞桿通過(guò)連桿推動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)整車(chē)轉(zhuǎn)向。此種結(jié)構(gòu)具有內(nèi)轉(zhuǎn)向角度大、左右轉(zhuǎn)向一致性好、結(jié)構(gòu)緊湊、布置方便、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，不足之處是在轉(zhuǎn)向過(guò)程中液壓缸要承受一定的徑向力。為盡可能減小此徑向力，并且在滿足銷(xiāo)軸最大內(nèi)轉(zhuǎn)角的要求下保證輪胎轉(zhuǎn)向過(guò)程中不出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象，要求在選取桿系參數(shù)時(shí)采用梯形優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保機(jī)構(gòu)各參數(shù)精確、科學(xué)。在實(shí)際尺寸確定以后，須檢驗(yàn)各運(yùn)動(dòng)部件間(如活塞桿與轉(zhuǎn)向節(jié)、連桿與轉(zhuǎn)向節(jié)、輪胎與橋體等)是否干涉。傳統(tǒng)的校驗(yàn)方法是在各參數(shù)確定以后，通過(guò)繪圖的方法驗(yàn)證幾個(gè)極限位置，但這不能完全排除轉(zhuǎn)向過(guò)程中干涉現(xiàn)象的發(fā)生，因此只有在零件加工裝配后通過(guò)實(shí)際運(yùn)動(dòng)來(lái)判斷，若有干涉則須重新設(shè)計(jì)，這勢(shì)必造成不必要的浪費(fèi)，增加產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本。在SOLIDWORKS零件模板下通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、切除、掃描、放樣、扳金、抽殼等方法完成各零件的建模，通過(guò)計(jì)算機(jī)在三維空間模擬出各零部件的實(shí)體模型，清晰體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思路，給制造者提供了感觀認(rèn)識(shí)。完成零件建模以后在SOLIDWORKS的裝配模板下實(shí)現(xiàn)各零部件之間的裝配關(guān)系，保留相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的自由度，真實(shí)、直觀地顯現(xiàn)整個(gè)橋體的結(jié)構(gòu)特征，并且可以實(shí)現(xiàn)其自由度方向上的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)自由度方向的拖動(dòng)或定義相互之間的配合關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)液壓缸在其行程范圍內(nèi)的任何位置上的仿真。同時(shí)可以通過(guò)軟件的質(zhì)量特性、干涉檢查等功能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向橋質(zhì)量、體積、表面積、重心、慣性矩的自動(dòng)計(jì)算，以及檢查各零部件在液壓缸行程范圍內(nèi)任何位置時(shí)相互之間的干涉狀況，顯示出干涉的體積，為設(shè)計(jì)提供有力的支持和幫助，也為整車(chē)重心的確定和穩(wěn)定性提供可靠的數(shù)據(jù)[8]。浙江大學(xué)機(jī)械與能源學(xué)院的屠立、張有樹(shù)，浙江杭叉工程機(jī)械股份有限公司的王阜西研究了基于功能結(jié)構(gòu)分解的配置設(shè)計(jì)方法及在叉車(chē)產(chǎn)品中的應(yīng)用。配置設(shè)計(jì)可以快速開(kāi)發(fā)產(chǎn)品、降低設(shè)計(jì)成本、快速響應(yīng)市場(chǎng)，是一種適應(yīng)于大規(guī)?？蛻?hù)化定制生產(chǎn)模式的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法．通過(guò)零部件之間功能需求的相關(guān)性分析，提出了一種基于功能結(jié)構(gòu)分解的零部件劃分方法，并以又車(chē)產(chǎn)品為研究對(duì)象，通過(guò)功能分解實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜產(chǎn)品塊的快速檢索和修改設(shè)計(jì)。叉車(chē)產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)過(guò)程中分解了相應(yīng)零部件功能并形成相應(yīng)實(shí)例庫(kù)。包括叉車(chē)起升組件實(shí)例、叉車(chē)門(mén)架實(shí)例等，在系統(tǒng)巾構(gòu)成結(jié)構(gòu)樹(shù)表現(xiàn)形式，并可實(shí)現(xiàn)所需實(shí)例的相應(yīng)檢索。功能分解所形成實(shí)例有時(shí)并不能直接滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，還需要按照新的設(shè)計(jì)要求對(duì)它進(jìn)行一定的修正。根據(jù)叉車(chē)產(chǎn)品功能分解實(shí)例的特性，采用修改和替換舊實(shí)例中那些和目前的問(wèn)題需求不相符合的部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。研究者提出的配置設(shè)計(jì)將零部件按功能接口進(jìn)行分解，使相關(guān)零部件具有很強(qiáng)的互換性，從而通過(guò)零部件的選擇和組合可以配置出不同的產(chǎn)品，生產(chǎn)出不同種類(lèi)的產(chǎn)品以滿足不同用戶(hù)的要求[9]。浙江工業(yè)大學(xué)陳帥研究了基于設(shè)計(jì)意圖捕捉的叉車(chē)參數(shù)化設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用。研究者開(kāi)展基于設(shè)計(jì)意圖捕捉的叉車(chē)參數(shù)化研究，提出一種設(shè)計(jì)意圖捕捉方法，并和現(xiàn)有的參數(shù)化技術(shù)結(jié)合，應(yīng)用到叉車(chē)設(shè)計(jì)中。主要研究?jī)?nèi)容有：一、設(shè)計(jì)意圖捕捉包括利用已有設(shè)計(jì)資源、輔助設(shè)計(jì)決策和快速生成實(shí)體模型。二、意圖域，載體域的映射是捕捉方法中的關(guān)鍵問(wèn)題。三、優(yōu)化方法用于求解設(shè)計(jì)意圖模型，同時(shí)用來(lái)集成設(shè)計(jì)意圖捕捉系統(tǒng)和參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。四、在上述研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于設(shè)計(jì)意圖捕捉的叉車(chē)參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以叉車(chē)設(shè)計(jì)為實(shí)例，驗(yàn)證了提出方法的可行性和有效性[10]。合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)系謝永當(dāng)、韓善明進(jìn)行了叉車(chē)駕駛室的人機(jī)工程學(xué)研究。研究者歸納叉車(chē)駕駛艙設(shè)計(jì)的三要素：一、駕駛室內(nèi)空間尺寸協(xié)調(diào)，達(dá)到高效利用。二、人機(jī)信息傳達(dá)順暢．為高效操作提供保障。三、操縱件布置合理，提高工作效率?；谌藱C(jī)工程學(xué)科理論研究，結(jié)合人體的人體尺寸、人體生理結(jié)構(gòu)、人的視覺(jué)特性等因素，分析了叉車(chē)駕駛室的整體空間布局、人機(jī)信息界面設(shè)計(jì)、操控裝置的排列等方面的人機(jī)因素。從以為本的設(shè)計(jì)思想出發(fā)，闡明人機(jī)工程學(xué)在叉車(chē)設(shè)計(jì)方面的理論指導(dǎo)[11]。本課題的研究1.3.1設(shè)計(jì)目的叉車(chē)的機(jī)動(dòng)靈活強(qiáng)，能適應(yīng)多變的裝卸搬運(yùn)要求，手動(dòng)液壓叉車(chē)主要用在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)中等高度的堆垛、取貨作業(yè)，專(zhuān)門(mén)滿足了額定起重量小、起身高度低的特別需求，在室內(nèi)作業(yè)非常方便。1.3.2設(shè)計(jì)意義叉車(chē)是應(yīng)用十分廣泛的流動(dòng)式裝卸搬運(yùn)機(jī)械，廣泛應(yīng)用于公路運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、水路運(yùn)輸各部門(mén)。多年來(lái)，由于成件貨物的品種多、規(guī)格雜、外形不一、包裝各異，所以對(duì)這些貨種很難實(shí)現(xiàn)裝卸作業(yè)機(jī)械化。叉車(chē)的問(wèn)世，使得這一難題得到解決，這不但保證了安全生產(chǎn)，而且暫用的勞動(dòng)力大大減少，勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。作業(yè)效率大大提高經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。1.3.3設(shè)計(jì)內(nèi)容本課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容為某型號(hào)叉車(chē)的設(shè)計(jì)，我選擇的是設(shè)計(jì)手動(dòng)液壓叉車(chē)。由于叉車(chē)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各系統(tǒng)和零部件眾多，結(jié)合本專(zhuān)業(yè)所學(xué)，并在閱覽大量人因工程相關(guān)書(shū)籍之后，將人因工程的技術(shù)應(yīng)用于叉車(chē)設(shè)計(jì)中。結(jié)合相關(guān)資料對(duì)叉車(chē)貨叉進(jìn)行設(shè)計(jì)，并運(yùn)用Solidworks完成對(duì)貨叉的建模設(shè)計(jì)，然后用ansys進(jìn)行有限元分析，并在最后使用Solidworks完成叉車(chē)的總體建模設(shè)計(jì)。1.3.4完成本設(shè)計(jì)需解決的問(wèn)題收集叉車(chē)設(shè)計(jì)相關(guān)資料運(yùn)用人因工程對(duì)叉車(chē)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)對(duì)貨叉進(jìn)行設(shè)計(jì)并進(jìn)行Solidworks建模和有限元分析用Solidworks完成叉車(chē)整體和部分部件的模型設(shè)計(jì)使用CAD畫(huà)出相關(guān)部件的三視圖2手動(dòng)液壓叉車(chē)介紹手動(dòng)液壓叉車(chē)的應(yīng)用環(huán)境手動(dòng)液壓叉車(chē)也被稱(chēng)為手動(dòng)堆高車(chē)是一種高起升裝卸和短距離運(yùn)輸兩用車(chē)，由于不產(chǎn)生火花和電磁場(chǎng)。特別適用于汽車(chē)裝卸及車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、碼頭、車(chē)站、貨場(chǎng)等地的易燃、易爆和禁火物品的裝卸運(yùn)輸。由于其滿足額定起重小、起身高度低的特別需求，在室內(nèi)作業(yè)非常方便。手動(dòng)液壓叉車(chē)的結(jié)構(gòu)和工作原理手動(dòng)液壓叉車(chē)的構(gòu)造如圖2-1：圖2-1手動(dòng)液壓叉車(chē)構(gòu)造圖1鏈輪2壓力筒3貨叉4前輪5門(mén)架6操縱柄7叉架8后輪手動(dòng)液壓叉車(chē)的工作原理：結(jié)合圖2-2說(shuō)明叉車(chē)的工作原理，大油缸9和大活塞8組成舉升液壓缸。杠桿手柄1、小油缸2、小活塞3、單向閥4和7組成手動(dòng)液壓泵。如提起手柄使小活塞向上移動(dòng)，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時(shí)單向閥4打開(kāi)，通過(guò)吸油管5從油箱12中吸油；用力壓下手柄，小活塞下移，小活塞下腔壓力升高，單向閥4關(guān)閉，單向閥7打開(kāi)，下腔的油液經(jīng)管道6輸入舉升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移動(dòng)，頂起鏈輪上升。鏈輪自由端鏈條兩倍于大活塞上升距離上升，拉動(dòng)叉架上升。兩根鏈條（只敘述一根）一端錨固，另一端（自由端）繞過(guò)大活塞桿頂端的鏈輪連接在可以上下滑動(dòng)的叉架上，叉架以門(mén)架為“活動(dòng)導(dǎo)軌”作升降運(yùn)動(dòng)，貨叉掛在叉架橫梁上，隨之做升降運(yùn)動(dòng)。再次提起手柄吸油時(shí)，單向閥7自動(dòng)關(guān)閉，使油液不能倒流，從而保證了重物不會(huì)自行下落。不斷地往復(fù)扳動(dòng)手柄，就能不斷地把油液壓入舉升缸下腔，使重物逐漸地升起。如果打開(kāi)截止閥11，舉升缸下腔的油液通過(guò)管道10、截止閥11流回油箱，重物就向下移動(dòng)。圖2-2基于千斤頂原理的液壓裝置簡(jiǎn)圖杠桿手柄2.小油缸3.小活塞4，7.單向閥5.吸油管手動(dòng)液壓叉車(chē)的技術(shù)參數(shù)手動(dòng)液壓叉車(chē)的設(shè)計(jì)參數(shù)列表，如表1：表1手動(dòng)液壓叉車(chē)技術(shù)參數(shù)表額定起重質(zhì)量Kg1800最大起升高度mm1600叉車(chē)放低高度mm≤100貨叉調(diào)節(jié)寬度mm240～550貨叉長(zhǎng)度mm800～1000載荷中心距mm400～500起升速度mm/次13下降速度可控cancontrol轉(zhuǎn)彎半徑mm≤1500外形尺寸A×B×F全長(zhǎng)Amm1400全寬Bmm750全高Fmm2000自重Kg1803人機(jī)工程學(xué)在叉車(chē)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用叉車(chē)設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程學(xué)介紹人機(jī)工程學(xué)是基于對(duì)人和機(jī)器、技術(shù)的深入研究，發(fā)現(xiàn)并利用人的行為方式、工作能力、作業(yè)限制等特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)機(jī)器、工具、系統(tǒng)、環(huán)境進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以提高生產(chǎn)率、安全性、舒適性和有效性的一門(mén)綜合性學(xué)科。在本課題叉車(chē)設(shè)計(jì)上，人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下2個(gè)方面：1.舒適性：人性化的設(shè)計(jì)能夠使操作員保持良好的心情，降低駕駛員操作時(shí)的疲勞度。2.安全性：通過(guò)對(duì)叉車(chē)色彩的設(shè)計(jì)，為行人提供良好的視野，改善叉車(chē)操作員的操作環(huán)境，減少叉車(chē)事故，提高叉車(chē)作業(yè)的安全性。叉車(chē)操縱桿的設(shè)計(jì).1叉車(chē)操縱桿設(shè)計(jì)分析操縱桿一端與機(jī)器的受控部件聯(lián)結(jié)，手執(zhí)操作的另一端有一個(gè)端頭（也可稱(chēng)為手柄）。它的優(yōu)點(diǎn)是可取得較大的杠桿比，主要用于需要克服大阻力的操縱。對(duì)于操縱桿的設(shè)計(jì)分析，根據(jù)人機(jī)工程理論，主要從它的長(zhǎng)度、手握部分的形狀以及操縱角度等方面進(jìn)行。3.2.2叉車(chē)操縱桿設(shè)計(jì)過(guò)程雖然叉車(chē)操作桿的種類(lèi)比較多，但都是通過(guò)操作員進(jìn)行控制。操縱桿相對(duì)于操作者的位置是設(shè)計(jì)操縱桿的主要依據(jù)之一。當(dāng)操縱力較大和采用站姿工作時(shí)，操縱桿手柄的位置應(yīng)與人的肩高或低于肩的位置；坐姿工作時(shí)，操縱桿的手柄應(yīng)設(shè)在與人肘部趨近等高的位置。在操作過(guò)程中，盡量減少身體的扭轉(zhuǎn)，從而減小操作員的操縱疲勞度。由于手動(dòng)液壓叉車(chē)的操作屬于站姿近身作業(yè)，一般允許作業(yè)者自由的移動(dòng)身體，但作業(yè)空間仍然受到一定的限制。例如，應(yīng)避免伸臂過(guò)長(zhǎng)的抓握、蹲身或屈曲、身體扭轉(zhuǎn)及頭部處于不自然的位置等。圖3-1左為站姿單臂作業(yè)的近身作業(yè)空間，以第5百分位的男性為基準(zhǔn)，當(dāng)物體處于地面以上110cm-165cm高度，并且在身體左右46cm范圍內(nèi)時(shí)，大部分人可以在直立狀態(tài)下達(dá)到身體前側(cè)46cm的舒適范圍（手臂處于身體中心線處操作），最大可及區(qū)弧半徑為54cm；對(duì)于雙手操作的情形，由于身體各部位相互約束，其舒適作業(yè)范圍有所減少，見(jiàn)圖3-1右，這時(shí)的伸展空間為：在距身體中線左右各15cm的區(qū)域內(nèi)，最大操作弧半徑為51cm，液壓叉車(chē)的操作通常為雙手操作，結(jié)合圖3-1，估算操縱桿的長(zhǎng)度為115cm。圖3-1站姿近身單臂作業(yè)空間和站姿雙臂作業(yè)空間由于操作員在對(duì)操縱桿進(jìn)行控制時(shí)，是通過(guò)手握來(lái)進(jìn)行操作。所以操縱桿手柄的形狀必須依據(jù)手的生理特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)和選擇。從手掌的生理結(jié)構(gòu)來(lái)看，掌心部位的肌肉最少，指骨間肌和手指部分是神經(jīng)末梢滿布的部位，指球肌、大魚(yú)際肌和小魚(yú)際肌是肌肉豐富的部位，是手部的天然減震器。在設(shè)計(jì)這類(lèi)手柄時(shí)，手柄的著力方向和振動(dòng)方向不能集中于掌心和指骨間肌，如果掌心長(zhǎng)期受壓受振，可能會(huì)引起難以治愈的痙攣，至少易引起疲勞和操作不準(zhǔn)確。因此，操作者握住手柄時(shí)最好使掌心處略有空隙，使受力減少[15]。圖3-2中(a)為手的生理結(jié)構(gòu)，(b)中1、2、3三種手柄形式較好，4、5、6這幾種形式與掌心貼合面大，只宜作為瞬間和受力不大的操縱手柄。圖3-2手的生理結(jié)構(gòu)與手柄形狀設(shè)計(jì)對(duì)于叉車(chē)的操縱桿，操作員一般采用手抓握的方式。根據(jù)它的特點(diǎn)并結(jié)合手掌的生理結(jié)構(gòu)，可以將它的端部設(shè)計(jì)成平面或弧面，這樣能使它與掌心留有一定的間隙，因而減少對(duì)肌肉較少的掌心部位的壓迫。考慮到操縱桿在操縱過(guò)程中，其運(yùn)動(dòng)多是上下進(jìn)行，手握部分可以設(shè)計(jì)成端部部徑圍稍大于內(nèi)部徑圍，這樣可以防止操作過(guò)程中操作員手的滑脫。除此之外，要設(shè)計(jì)一種合理的手柄，必須考慮手幅長(zhǎng)度、手握粗度、握持狀態(tài)和觸覺(jué)的舒適性。通常手柄的長(zhǎng)度必須接近和超過(guò)手幅手握的長(zhǎng)度，使手在握柄上有一個(gè)活動(dòng)和選擇的范圍，本次設(shè)計(jì)選擇手柄的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為160mm。手柄的徑向尺寸必須與正常的手握尺寸相符或者小與手握尺度。如果太粗，手就握不住手柄，如果太細(xì)，手部肌肉就會(huì)過(guò)度緊張而疲勞，操縱桿的粗細(xì)一般為22-32mm，手柄的設(shè)計(jì)一般為32mm。另外，手柄的外表面應(yīng)該平整光滑，以保證操作者的觸覺(jué)舒適性。在操縱桿的設(shè)計(jì)中，除了要考慮它的長(zhǎng)度、形狀外，還要考慮它的操縱角度和位移量。操縱桿的操縱角度和位移量不宜太大，如果太大的話，不僅占用較大的操作空間，而且在進(jìn)行操作時(shí)由于運(yùn)動(dòng)消耗量大會(huì)使操作者加快疲勞感。所以，操縱桿的操縱角度和位移量應(yīng)在一個(gè)適宜的范圍內(nèi)。操縱桿的操縱角度以30°～60°為宜，一般不超過(guò)90°。操縱桿的位移量隨操縱桿的運(yùn)動(dòng)方向不同而不同。當(dāng)操縱桿上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，最大為536mm，角度和位移大小如圖3-3所示。圖3-3操縱桿的角度和位移量叉車(chē)操縱桿的模型設(shè)計(jì)3.3.1設(shè)計(jì)軟件的平臺(tái)介紹SolidWorks為達(dá)索系統(tǒng)（DassaultSystemesS.A）下的子公司，專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)研發(fā)與銷(xiāo)售機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的視窗產(chǎn)品，其軟件產(chǎn)品Solidworks提供一系列的三維（3D）設(shè)計(jì)產(chǎn)品，幫助設(shè)計(jì)師減少設(shè)計(jì)時(shí)間，增加精確性，提高設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性，并將產(chǎn)品更快推向市場(chǎng)[17]。Solidworks軟件組成：2D到3D轉(zhuǎn)換工具將2D工程圖拖到Solidworks工程圖中的功能；支持包括外部參考的可重復(fù)使用2D幾何；視圖折疊工具，可以從DWG資料產(chǎn)生3D模型。內(nèi)置零件分析測(cè)試零件設(shè)計(jì)，分析設(shè)計(jì)的完整性。機(jī)器設(shè)計(jì)工具具有整套熔接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和文件工具，以及完全關(guān)聯(lián)的鈑金功能。模具設(shè)計(jì)工具測(cè)試塑料射出制模零件的可制造性。消費(fèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具保持設(shè)計(jì)中曲率的連續(xù)性，以及產(chǎn)品薄壁的內(nèi)凹零件，可加速消費(fèi)性產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。對(duì)現(xiàn)成零組件的線上存取讓3DCAD系統(tǒng)使用者透過(guò)市場(chǎng)上領(lǐng)先的線上目錄使用現(xiàn)在的零組件。模型組態(tài)管理在一個(gè)文件中產(chǎn)生零件或零組件模型的多個(gè)設(shè)計(jì)變化，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的重復(fù)使用。零件模型建構(gòu)利用伸長(zhǎng)、旋轉(zhuǎn)、薄件特征、進(jìn)階薄殼、特征復(fù)制排列和鉆孔來(lái)產(chǎn)生設(shè)計(jì)。曲面設(shè)計(jì)使用有導(dǎo)引曲線的疊層拉伸和掃出產(chǎn)生復(fù)雜曲面、填空鉆孔，拖曳控制點(diǎn)以進(jìn)行簡(jiǎn)單的相切控制。直觀地修剪、延伸、圖化、縫織曲面、縮放和復(fù)制排列曲面。3.3.2模型及其繪制過(guò)程A模型：圖3-4操縱桿模型B設(shè)計(jì)過(guò)程：選擇前視基準(zhǔn)面為草圖繪制基準(zhǔn)面，進(jìn)入草圖繪制環(huán)境，繪制下圖所示的草圖，得到草圖1。圖3-5草圖1退出草圖繪制，選擇【特征】-【拉伸凸臺(tái)/基體】，進(jìn)行特征編輯。得到實(shí)體。圖3-6SOLIDWORKS拉伸功能框選擇上視基準(zhǔn)面為草圖繪制基準(zhǔn)面，進(jìn)入草圖繪制環(huán)境，選擇圓，直徑為29mm，得到草圖2。退出草圖繪制，選擇【特征】-【拉伸凸臺(tái)/基體】，進(jìn)行特征編輯。得到實(shí)體。選擇【特征】-【參考幾何體】-【基準(zhǔn)面】，選擇面1為參考基準(zhǔn)面，距離為50mm，反轉(zhuǎn)，確定。得到基準(zhǔn)面1。圖3-7SOLIDWORKS基準(zhǔn)面功能框選擇面1為草圖繪制基準(zhǔn)面，進(jìn)入草圖繪制環(huán)境，選擇圓，直徑為32mm，得到草圖3。選擇基準(zhǔn)面1為草圖繪制基準(zhǔn)面，進(jìn)入草圖繪制環(huán)境，選擇圓，直徑為30mm，得到草圖5。退出草圖繪制，選擇【特征】-【放樣凸臺(tái)/基體】，進(jìn)行特征編輯。得到實(shí)體。圖3-8SOLIDWORKS放樣功能框選擇【特征】-【鏡像】，進(jìn)行特征編輯。得到實(shí)體。圖3-9SOLIDWORKS鏡像功能框叉車(chē)色彩設(shè)計(jì)據(jù)美國(guó)OSHA估計(jì):每年約680,400次叉車(chē)事故發(fā)生，大約有90,000員工深受其痛苦，這些事故中有18.8%是被叉車(chē)撞傷。手動(dòng)液壓叉車(chē)經(jīng)常用于工作在倉(cāng)庫(kù)，貨架之間，行人經(jīng)常由于未發(fā)現(xiàn)叉車(chē)而被撞傷，提高叉車(chē)的安全性就顯得尤為重要。通過(guò)對(duì)叉車(chē)色彩的設(shè)計(jì)，使行人能及早發(fā)現(xiàn)叉車(chē)，避免事故發(fā)生，是一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效的辦法。對(duì)于手動(dòng)液壓叉車(chē)來(lái)說(shuō)，其作色部分主要在門(mén)架、叉架和壓力筒等部位，因此，對(duì)它的色彩設(shè)計(jì)主要集中在門(mén)架色彩和叉架色彩的設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)過(guò)程可從人的視野，顏色的辨識(shí)度，對(duì)比度和色彩對(duì)人的影響幾個(gè)角度分析合適的色彩。3.4.2色彩的設(shè)計(jì)人眼的視野是人看到色彩以及叉車(chē)的基礎(chǔ)，因此需要對(duì)視野進(jìn)行分析。所謂視野即眼球向正前方注視時(shí)，所能看到的空間范圍。視野按眼球的工作狀態(tài)，可分為靜視野、注視野和動(dòng)視野3類(lèi)。靜視野是指頭部固定、眼球靜止不動(dòng)的狀態(tài)下自然可見(jiàn)的范圍，注視視野是指頭部固定轉(zhuǎn)動(dòng)眼球注視某一中心點(diǎn)時(shí)所見(jiàn)的范圍，動(dòng)視野是指頭部固定而自由轉(zhuǎn)動(dòng)眼球時(shí)可見(jiàn)范圍。在人的三中視野中，注視視野范圍最小，動(dòng)視野范圍最大。人機(jī)工程中一般以靜視野為依據(jù)設(shè)計(jì)視覺(jué)顯示器等有關(guān)部件，以減少人眼的疲勞[16]。在垂直平面的視野是：假定標(biāo)準(zhǔn)視線是水平的，定為0°，則最大視區(qū)為視平線上50°和視平線以下70°。顏色的識(shí)別界限為視平線以上30°，視平線以下40°。實(shí)際人的自然視線是低標(biāo)準(zhǔn)線的，在一般狀態(tài)下，站立時(shí)自然視線低于水平線10°，坐著時(shí)低于水平線15°，在很松弛的狀態(tài)中，站著和坐著的自然視線偏離標(biāo)準(zhǔn)視線分別為30°和38°。觀看展示物的最佳視區(qū)在低于標(biāo)準(zhǔn)視線30°的區(qū)域里[16]。人的垂直視野如圖3-10上圖。在水平面內(nèi)的視野是：雙眼視區(qū)大約在左右60°以?xún)?nèi)的區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域里還包括字、字母和顏色的辨別范圍，辨別字的視線角度為10-20°，辨別字母的視線角度為5-30°，在各自的視線范圍以外，字和字母趨于消失。對(duì)于特定的顏色辨別，視線角度為30-60°，人最敏銳的視力是在標(biāo)準(zhǔn)視線每側(cè)15°的范圍內(nèi)，單視野界限為標(biāo)準(zhǔn)視線每側(cè)94-104°[16]。人的水平視野，如圖3-10下圖。圖3-10人的垂直視野和水平視野不同顏色對(duì)眼的刺激能引起感覺(jué)的范圍也不同，稱(chēng)為顏色視野，如圖3-11所示。圖3-11人的顏色視野由圖可知，各種顏色中白色視野最大，其次是黃、藍(lán)、紅、綠等。在視野范圍內(nèi)，人眼對(duì)色彩的感覺(jué)有色調(diào)、亮度、色彩度（飽和度）3種性質(zhì)。色調(diào)又稱(chēng)色澤、色相，是色光光譜上各種不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光在視覺(jué)上的表現(xiàn)，是區(qū)別色彩種類(lèi)的名稱(chēng)。一個(gè)顏色的名稱(chēng)就代表了這種顏色的相貌。如紅、紅橙、黃、青藍(lán)、紫等，每種顏色都有與其他顏色有不同的特征相貌和名稱(chēng)。如圖3-12。紅橙黃綠藍(lán)綠藍(lán)藍(lán)紫紫圖3-12不同顏色的特征相貌和名稱(chēng)明度是指色彩的明暗程度，又稱(chēng)光亮度、鮮明度，是全部色彩都具有的屬性，與物體表面色彩的反射率有關(guān)。當(dāng)照度一定時(shí)，反射率的大小與表面色彩的明度大小成正比。對(duì)顏料來(lái)說(shuō)，在色相和純度相同的顏料中，白顏料反射率最高，在其他顏料中混入白色，可以提高混合色的反射率，也就是提高了混合色的明度，混入白色越多，明度越高；而黑顏料卻恰恰相反，混入黑色越多，明度越低，如下圖3-13。圖3-13色調(diào)相同，明度不同的紅色在純度相同而色調(diào)不同的顏色之間，其明度不同，如黃色明度高，看起來(lái)很亮；紫色明度低，看起來(lái)很暗；橙、紅、綠、藍(lán)等介于之間，如表2所示。表2純度相同色調(diào)不同顏色的明度顏色白色黃色黃橙色棕色黃綠色綠色紅橙色明度顏色青綠色純紅色青色暗紅色青紫色紫色黑色明度研究表明，在明視條件下，人眼最敏感的波長(zhǎng)是555nm（黃色），在暗視條件下，人眼最敏感的波長(zhǎng)是507nm（綠色）。綜合上述分析，為保證叉車(chē)在運(yùn)行中的安全性，需要保證叉車(chē)的色彩提供足夠的視野，因而選擇白色和黃色作為優(yōu)先色，在保證視野的之后，需要考慮人眼對(duì)該顏色的辨識(shí)度，因?yàn)椴孳?chē)通常在明視環(huán)境下工作，因此選擇黃色作為叉車(chē)門(mén)架的顏色。物體與背景的顏色或亮度之間有一定的對(duì)比度時(shí)，人眼才能分辨其形狀。為使叉車(chē)能更好的被識(shí)別，有必要再根據(jù)色彩對(duì)比設(shè)計(jì)其他部位的顏色，安全色與對(duì)比色的搭配如表3。表3安全色與對(duì)比色搭配表安全色對(duì)比色紅色白色藍(lán)色白色黃色黑色綠色白色注：黑色與白色互為對(duì)比色另外，物體色與人的視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)共同形成的重量感作用于人的心理結(jié)果。深淺不同的色彩會(huì)使人聯(lián)想起輕重不同的物體。通常，淺色會(huì)使人聯(lián)想到白云、棉花等輕質(zhì)物體，深色則會(huì)使人聯(lián)想到煤塊、鋼鐵等重質(zhì)的東西。因此，決定色彩輕重感的主要因素是明度，明度越高顯得越輕，明度越低顯得越重。在叉車(chē)在使用中，經(jīng)常要舉升重物，下部多采用深色，上部多采用亮色，還給人以穩(wěn)定安全感，不會(huì)使人感到有倒下來(lái)的危險(xiǎn)或不平衡的感覺(jué)。綜合對(duì)比色和色彩的對(duì)人的心理用可以得出，黑色是壓力筒、手柄、叉架等顏色的理想色，既可以和門(mén)架的黃色形成對(duì)比色，便于行人及早發(fā)現(xiàn)叉車(chē)，又利于調(diào)節(jié)叉車(chē)駕駛員的心理，從而為減少叉車(chē)事故，為促進(jìn)叉車(chē)安全提供幫助。4叉車(chē)起升系統(tǒng)某重要部件的設(shè)計(jì)叉車(chē)起升系統(tǒng)的構(gòu)造與工作原理叉車(chē)起升系統(tǒng)的構(gòu)造如圖4-1。圖4-1叉車(chē)起升系統(tǒng)構(gòu)造叉車(chē)起升系統(tǒng)工作原理：由人施加外力，使起升液壓缸向上推頂，鏈輪則受起升液壓缸的推頂，帶動(dòng)鏈條，起升鏈條的一端固定在相當(dāng)于固定在門(mén)架上，中部繞過(guò)固定在浮動(dòng)橫梁上的鏈輪后，另一端掛住叉架，叉架受起升鏈條的牽引，并以其縱向滾輪為“車(chē)輪”，以門(mén)架為“活動(dòng)導(dǎo)軌”作升降運(yùn)動(dòng)，貨叉掛在叉架橫梁上，隨之做升降運(yùn)動(dòng)，當(dāng)貨叉上裝載貨物時(shí)，即可完成對(duì)貨物的裝卸工作。4.2貨叉設(shè)計(jì)貨叉是叉車(chē)的重要構(gòu)件，是叉車(chē)中最基本和最通用的取物裝置。一般叉車(chē)都裝有兩個(gè)同樣的貨叉，貨叉裝在叉架上，它的外形是L形桿件，分為水平段和垂直段兩個(gè)部分。水平段和垂直段做成整體的稱(chēng)為整體式貨叉。水平段和垂直段分別制成，用銷(xiāo)軸連接起來(lái)，水平段既可平置，又可以向上折疊起來(lái)，與垂直段靠攏稱(chēng)為折疊式貨叉。在叉車(chē)取物時(shí)，貨叉水平段用來(lái)插入貨物或者托盤(pán)的底部，插起之后，用來(lái)承載貨物。因此，貨叉水平段的上表面必須水平，水平段前端的下表面略有傾斜，以使叉尖處厚度較薄，這樣有利于使貨叉插入貨物底部，叉取貨物。貨叉的垂直段用來(lái)與叉架連接，根據(jù)連接的形式的不同，分為掛鉤型和鉸接型兩種。掛鉤型貨叉垂直段的背部上下各有一個(gè)鉤，鉤在叉架的上下水平橫梁上。這種形式的貨叉方便安裝和拆卸，適用于中小噸位的叉車(chē)。為在叉架上定位貨叉，在上部掛鉤上設(shè)置有定位銷(xiāo)，定位銷(xiāo)插在叉架橫梁的凹槽中，防止貨叉任意移動(dòng)，調(diào)節(jié)時(shí)，往上提起定位銷(xiāo)，銷(xiāo)軸脫離叉架上橫梁凹槽，便可移動(dòng)貨叉，改變距離。4.2.2貨叉的設(shè)計(jì)過(guò)程貨叉的主要尺寸有貨叉水平段長(zhǎng)度L；貨叉垂直段高度h；貨叉斷面尺寸a×b(a為貨叉厚度，b為貨叉寬度等)（如圖4-2）。圖4-2貨叉尺寸貨叉尺寸主要取決于起重量Q、載荷中心距c，所設(shè)計(jì)叉車(chē)的額定起重量噸，按ISO/DIS1214-79標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，載荷中心距離為c=500mm,再由ISO/DIS2326-81和ISO2382-77標(biāo)準(zhǔn)，查出貨叉的基本參數(shù)和尺寸為貨叉長(zhǎng)度：L=1000mm；貨叉垂直高度：h=520mm；貨叉斷面尺寸：a×b=40×120；貨叉兩鉸支點(diǎn)中心距：d=409mm2；貨叉外伸距：e=76mm；據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇材料為40Cr鋼，熱處理工藝選用調(diào)質(zhì)處理40Cr鋼屈服強(qiáng)度σs≥539Mpa.（1）貨叉的計(jì)算貨叉和叉架的聯(lián)接形式不同，其支承類(lèi)型有所不同，按照ISO2328-77標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，1.8噸叉車(chē)貨叉和叉架的聯(lián)接形式為掛鉤型。掛鉤型聯(lián)接，上支承可簡(jiǎn)化為活動(dòng)鉸支座。按照這種簡(jiǎn)化，貨叉可看作一次超靜定剛架。與此同時(shí)慮到掛鉤型貨叉上部的掛鉤處有安裝間隙，并非絕對(duì)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，照此分析，貨叉又可簡(jiǎn)化為支承在兩個(gè)鉸接支座上的靜定剛架。這兩種情況下的計(jì)算，在集中載荷P力作用下，貨叉的危險(xiǎn)截面均在支座A以下的垂直段，其應(yīng)力狀態(tài)相同，強(qiáng)度相等。但貨叉垂直段的受力情況不同，導(dǎo)致變形不同。由于靜定剛架水平段的變形量大于超靜定剛架水平段的變形量。為偏于安全起見(jiàn)，貨叉的強(qiáng)度和剛度均按靜定剛架進(jìn)行計(jì)算。（2）貨叉強(qiáng)度驗(yàn)算從貨叉所受的集中載荷P作用的內(nèi)力來(lái)看,水平段受彎矩和剪力,垂直段受彎矩和拉力,危險(xiǎn)截面支座A以下垂直段的最大正應(yīng)力為（式4-1）式中P——貨叉的計(jì)算載荷，N；C——標(biāo)準(zhǔn)載荷中心距，mm；a——貨叉厚度；mm；b——貨叉截面寬度，mm。計(jì)算載荷P的確定：（式4-2）式中Q——起重量，Q=1.8t=17640NK1——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，由文獻(xiàn)[12]推薦，取K1=1.2；K2——偏載荷系數(shù)，由文獻(xiàn)[12]推薦，取K2=1.3.由此得出安全系數(shù)n的確定：安全系數(shù)的選取,與貨叉的計(jì)算載荷大小、動(dòng)載荷系數(shù)和偏載荷系數(shù)的選取密切相關(guān)。如果計(jì)算載荷比較準(zhǔn)確,安全系數(shù)可以取較小數(shù)值。否則，安全系數(shù)應(yīng)取較大數(shù)值。強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，安全系數(shù)應(yīng)滿足以下條件

其中n——強(qiáng)度安全系數(shù)；σs——材料屈服極限；σ——危險(xiǎn)截面處應(yīng)力（即最大正應(yīng)力）；注：σs與σ單位相同。此次設(shè)計(jì)選擇安全系數(shù)為n=3。計(jì)算最大正應(yīng)力（式4-3）強(qiáng)度驗(yàn)算把數(shù)據(jù)代入式4-1,得出因?yàn)?所以貨叉滿足強(qiáng)度條件。（3）貨叉剛度校核貨叉的剛度通常校核叉尖處的靜撓度，即以額定載荷之半作為計(jì)算載荷（P1=Q/2）,按等截面靜定剛架來(lái)計(jì)算又尖處的撓度，由此可得叉尖的撓度。（式4-4）式中——貨叉的截面慣性矩，cm4；——貨叉的彈性模量，N/cm2；——貨叉的額定截荷，N；代人數(shù)據(jù),得出叉尖的許用撓度為（式4-5）由于,所以貨叉滿足剛度條件。（4）掛鉤形式與尺寸的確定叉車(chē)貨叉上的掛鉤與貨叉的聯(lián)接形式,通常有整體式和非整體式兩種。非整體形式的聯(lián)接方法,又有焊接和螺栓聯(lián)接等形式。由于焊接形式貨叉制造容易,安裝拆卸方便,所以,貨叉與掛鉤的聯(lián)接多采用非整體的焊接形式。掛鉤尺寸根據(jù)ISO2328-77標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，z=17.5mm，M=31mm，s=50mm，K=H=5mm，b=120mm，G=36mm（圖4-3）。圖4-3掛鉤尺寸與焊接強(qiáng)度驗(yàn)算掛鉤的水平段受彎矩和拉力,垂直段受彎矩。根據(jù)起重機(jī)焊接強(qiáng)度的計(jì)算規(guī)范,由拉伸應(yīng)力σ1和剪切應(yīng)力τ1所組成的復(fù)合應(yīng)力,按等效應(yīng)力σcp來(lái)進(jìn)行計(jì)算,其計(jì)算公式為（式4-6）式中——掛鉤所受的水平力,N；——焊縫總長(zhǎng)度，cm；——所受垂直力，N。代入數(shù)據(jù),得出則貨叉與掛鉤焊接的焊條選用TB13-2,焊條的抗拉強(qiáng)度,焊條的許用應(yīng)力由于所以，貨叉與掛鉤滿足焊接強(qiáng)度條件。（5）貨叉建模，貨叉模型和建模過(guò)程如下A模型：圖4-4貨叉模型B設(shè)計(jì)過(guò)程：選擇前視基準(zhǔn)面為草圖繪制基準(zhǔn)面，進(jìn)入草圖繪制環(huán)境，繪制下圖所示的草圖，得到草圖1。圖4-5草圖1退出草圖繪制，選擇【特征】-【拉伸凸臺(tái)/基體】，進(jìn)行特征編輯。得到實(shí)體。圖4-6SOLIDWORKS拉伸功能框4.3.2貨叉模型分析（1）模型分析軟件介紹ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國(guó)ANSYS開(kāi)發(fā)。它能與多數(shù)CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro/Engineer,NASTRAN,Alogor,I－DEAS,AutoCAD等，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí)CAE工具之一[19]。Ansys軟件組成：1）前期處理模塊前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶(hù)可以方便地構(gòu)造有限元模型。2）分析計(jì)算模塊分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；3）后期處理模塊后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來(lái)，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。軟件提供了100種以上的單元類(lèi)型，用來(lái)模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY