【文章內(nèi)容簡介】 程度的進一步加快，工業(yè)企業(yè)除了不斷改進產(chǎn)品的質(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。 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。 SAS 采用一系列電子傳感器對叉車負荷、運行速度、轉(zhuǎn)向角等參量進行測量，當(dāng)測得潛在危險狀態(tài)時， SAS 即開始工作，以提高叉車橫向穩(wěn)定性，從而達到安全作業(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的視野，提高操作安全性。 、變頻調(diào)速是電瓶叉車的飛躍 近年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： （ 1） 叉車 運行速度高，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功能，因此，比傳統(tǒng)叉車節(jié)能 30%以上。 （ 3） 全封閉電機、軸承及多盤制動器免維護（無接觸器或碳刷）。 交流電機的電壓有有利于高的發(fā)展趨勢，高電壓（ 72~80V）已在歐洲開始使 ___________________________________________________________________________________________ 6 用。在高電壓下工作時實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產(chǎn)生熱量多、效率低下、維護頻繁的缺點。另外快速充電技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，車載充電機將更多的運用于叉車，使充電更方便，充電電流可以達到傳統(tǒng)充電電流的 4 倍以上，充電時間更短，效率更高。 未來叉車的維修性、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 集團公司生產(chǎn)的未來概念型叉車，整車裝備一種集成運行記錄器，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、下降和停機的次數(shù)。一旦整機發(fā)生故障，儀表板上的電腦可通過無線通訊器連接到倉儲管理計算機或作業(yè)管理器上，用雙向通訊頻道提供完整的數(shù)據(jù)；也可通過互聯(lián)網(wǎng)與 JUNGHEIRICH 用戶服務(wù)部溝通， 對車輛損壞情況 進行遠距離的故障爭端和維修指導(dǎo)。 、多品種方向發(fā)展 自打倉儲系統(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迅速發(fā)展。近期又出現(xiàn)了一種鉸鏈?zhǔn)讲孳嚕饕糜谡锏纼?nèi)物料的搬運，其生產(chǎn)效率高，能夠節(jié)省儲存空間、房屋費用和工廠所需的設(shè)備數(shù)量等，因此有很好的發(fā)展前景。 德國 JUNGHEIRICH 集團的未來型叉車，是一種利用前移式橋設(shè)計的新型叉車。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較傳統(tǒng)的高些，這就在相同的門架傾斜角時軸距更大，橋荷分布 更均勻，行駛特性更佳。 需求方面 80 年代前期，世界各國主要生產(chǎn)和使用上的以內(nèi)燃機為動力的內(nèi)燃叉車，隨著石油的短缺和人們對環(huán)保意識的提高，電動叉車的使用日益受到人們的重視。在先進的資本主義工業(yè)化國家的叉車市場，電動叉車的地位越來越顯著。據(jù)有關(guān)報道，日本在 1987 年以前推出的 叉車中，內(nèi)燃叉車占 80%以上，而 198 1989 兩年中下降到不足 65%；相反，電動叉車所占的比例卻從不足 10%增長到 30%。目前小噸位電動叉車在歐美市場占有率竟達 60%左右，而且還有繼續(xù)增長的趨勢，大有替代內(nèi)燃叉車的趨 勢。 叉車年需求量將在今后幾年達到 8 萬臺左右；中 ___________________________________________________________________________________________ 7 檔叉車產(chǎn)品銷售量將猛增，市場競爭日趨激烈。 電動叉車的迅速發(fā)展主要得益于科技的進步，產(chǎn)品外觀大都采用流線型設(shè)計，造型等價美觀；主要生產(chǎn)廠家實現(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)使電動叉車的使用性能得到很大的提高。從總體上說，電動叉車耐用性、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。 隨著國內(nèi)從政府到企業(yè)對物流的重視，物流業(yè)的逐步升溫，對叉車市場 的需求也有較大的刺激作用。物流配送現(xiàn)代化對叉車的需求量較大，尤其 是企業(yè)對物流作業(yè)效率越來越重視，以及中國港口物料搬運的集裝運輸?shù)难杆侔l(fā)展，必將進一步刺激叉車市場的需求。 高安全性、高可靠性和使用性能好的高水平產(chǎn)品，裝備先進的電子技術(shù)的機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。 本課題的設(shè)計目的與主要研究內(nèi)容 課題設(shè)計目的 叉車具有通用性強、機動靈活、活動范圍大等特點，在我國國民經(jīng)濟的發(fā)展中，各行各業(yè)對叉車的需求量逐年增加，市場發(fā)展?jié)摿薮?，叉車行業(yè)具有廣闊的發(fā)展機遇和良好的投產(chǎn)前景。 手動裝卸叉車是目前廣泛采用物料 升降裝卸的工具，因此比機動叉車具有靈活性大、使用輕便、成本低廉的優(yōu)越性，所以市場廣闊。但隨著 市場的發(fā)展，人們希望降低勞動強度，增加設(shè)備自動化程度，于是我們在 手動裝卸叉車的基礎(chǔ)上，設(shè)計開發(fā)電動裝卸叉車，實現(xiàn)減輕勞動強度、提高勞動效率、滿足市場的需求為目的。 我所設(shè)計的電動叉車為載重兩噸的單級電 動叉車，此車在手動裝卸叉車的基礎(chǔ)上安裝電機、電瓶以及控制面板、控制按鈕等設(shè)備，以降低勞動強度、提高勞動效率等目的。 叉車是物料搬運作業(yè)的重要設(shè)備，是實現(xiàn)物流機械化作業(yè)、減輕工人搬 ___________________________________________________________________________________________ 8 運勞動強度、提高作業(yè)效率的主要工具。 隨著我國經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展進步，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，在這些工業(yè)作業(yè)中少不了裝卸、搬運、碼垛作業(yè)，還有現(xiàn)在的高消費催生了物流這一行業(yè)，這正少不了叉車的協(xié)助。 電動叉車具有能量轉(zhuǎn)換效率高、噪聲小、無尾氣排放、控制方便等優(yōu)點，在 車間、倉庫、食品、制藥、微電子及儀器儀表等對環(huán)境要求較高的場合得到了廣泛的應(yīng)用，成為室內(nèi)物料搬運的首選工具。 隨著人們對環(huán)境污染危害的深刻認(rèn)識，環(huán)保已成為世界共同關(guān)注的焦點。因此，噪聲小、無廢氣排放的蓄電池叉車將成為市場的主流。另外，自動化倉儲系統(tǒng)和大型超市的紛紛建立，也刺激了對室內(nèi)物料搬運機械 ——電動叉車的需求。目前，國際上電動叉車的產(chǎn)量已占叉車總產(chǎn)量的 40%以上，在歐美等發(fā)達國家，電動叉車所占的比例達到 60%；在中國，電動叉車所占的比例為 20%左右。電動叉車現(xiàn)已突破原來只能用于小噸位作業(yè)的局限，逐步由室 內(nèi)走向室外，市場需求逐年上升。 由于上述這些電動叉車的許多優(yōu)點，從而使電動叉車有著廣闊的發(fā)展前景。 ___________________________________________________________________________________________ 9 第 2 章 總體設(shè)計方案 方案比較和設(shè)計選型 在選擇設(shè)計方案時我考慮了兩種叉車方案，一種是單級式電動 叉車，另一種是雙極式電動叉車，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、勞動強度低、設(shè)備自動化程度較高等特點。 但是雙極電動叉車與單級電動叉車相比，有很多優(yōu)點，也有一些缺點。優(yōu)點：由于雙極電動叉車采用雙極叉車起升，在單向鏈條的作用下能 達到雙倍的起升高度，一般能達到 ~3 米。在車間、倉儲時能將貨物堆放到一定高度，節(jié)省存儲空間，節(jié)約倉儲開支等。缺點：與單級叉車相比，由于其高度而使得其結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些，自身重量要大，靈活性不如單級裝卸叉車。 綜合兩種叉車的特點和優(yōu)缺點，我選擇單 極電動叉車，因為兩種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叉車的原理，雙 級電動叉車也就知道了，而在日常生活中，使用雙極叉車的并不比單級的多。單級叉車在工廠、車間、倉庫、車站、碼頭等地的貨物裝卸、搬運、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叉車。 設(shè)計思路 本課題的目的在于實踐環(huán)節(jié)中，主要是針對應(yīng)用方面的設(shè)計和 實用零件的選用等。在設(shè)計過程中沒有太深奧的研究內(nèi)容，也沒有太難的 設(shè)計計算，主要在于對實用型設(shè)備的校核、實用零件的計算選用等，比如如何選用 電機 、鏈條等，還有如何設(shè)計選用滾輪、油缸，在選用油缸過程中，需要查很多手冊查找參數(shù)，比如油缸內(nèi)徑、軸桿徑、原始長度等。這樣就不會產(chǎn)生學(xué)到的知識用不上的情況，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)打下更扎實的基礎(chǔ)。 本次畢 業(yè)設(shè)計的設(shè)計方案 在正式設(shè)計前我根據(jù)課題制定了兩套設(shè)計方案，主要是針對設(shè)計單級還是雙極的問題，以及在載重問題的選擇。在指導(dǎo)老師的建議下，我現(xiàn)則了單級電動叉車，因為這種型號的叉車在生活中應(yīng)用比較廣，大眾化。 ___________________________________________________________________________________________ 10 整體設(shè)計主要包括以下幾個部分：機械結(jié)構(gòu)、機械傳動、動力裝置、電器設(shè)備。設(shè)計內(nèi)容包括各個裝備的由來、結(jié)構(gòu)、校核、用途等。 設(shè)計進程安排 根據(jù)上述設(shè)計的方案，本項目的主要設(shè)計工作 分為 以下四個階段： 調(diào)研階段 包括調(diào)查國內(nèi)外電動叉車的發(fā)展情況，調(diào)研國內(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 進行設(shè)計方案論證等，在此階段我主要對我所要進行研究的單級電動叉車進行分析研究，初步明確了設(shè)計思路，并初步定下了設(shè)計方案。 各個模塊的研究分析階段 本設(shè)計課題主要包括五個方面的內(nèi)容：叉車車體的整體設(shè)計與選材，電機的設(shè)計選擇，油泵的設(shè)計計算， 鏈條的選用 和叉車的整體布置 。 此階段是本次畢業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ)定型階段，只有對初始方案的不斷修正，不斷改進，才能在設(shè)計階段事半功倍，不致最后反工。在此階段，我通過不斷的對比單級叉車和雙極叉車的各種優(yōu)缺點，進行比較和改進。以及在電機的選用上，分析比較了在這種場合中使用交流 電機好事直流電機，使用交流電機就不用在叉車上安裝電瓶?？墒堑媒?jīng)常充電，還得購買電瓶，可是使用交流電的話，這會給使用帶來很大的不便，那樣要移動多少距離就得要多長的電線，而且還有安全危險。在傳動方面，比較了各種傳動方式的優(yōu)缺點，最后選用了鏈傳動，因為在叉車方面，要求安全系數(shù)比較高，不容出現(xiàn)一次事故。而且對鏈條的選用做了詳細的設(shè)計計算選用。 在該階段，主要工作就是對已經(jīng)確定下來的各個模塊進行適用性分析，主要考慮各個模塊的力學(xué)、運動學(xué)性能，進行剛度和強度校核，并確定各個機械結(jié)構(gòu)的具體尺寸和具體裝 配方法，繪制出機械結(jié)構(gòu)零件圖、機械結(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)計中最重要的一部分內(nèi)容。 ___________________________________________________________________________________________ 11 在設(shè)計的最后，要對自己所作的材料進行整理，對自己所做過的研究進行分析，完成畢業(yè)論文說明書的撰寫，修改整理機械設(shè)計圖和電氣控制圖，對設(shè)計的產(chǎn)品進行經(jīng)濟分析及適用性分析。 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 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 圓槽鋼焊接而成，地下安裝有四個車輪，前輪為 100mm，后輪為 280mm。在距離地面1000mm 處有一 U 型扶手，用來推動叉車時方便扶手。 龍門架：龍門架的作用是用來支撐貨叉，工作時龍門架與貨叉的后背相靠，上部用一根長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 21 所示： 圖 21 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 22 所示，其材料為鍛造 ___________________________________________________________________________________________ 12 鋼。 圖 22 貨叉及叉套 a) 眼環(huán)式貨叉 b) 鉤鉗式貨叉 c) 叉套 傳動件主要有鏈條、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 原始長度時，油泵支撐在鏈條中間，鏈條與油泵桿之間用滾輪傳動，如 圖 23