混合動力叉車的設(shè)計畢業(yè)論文

1、. . 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)畢 業(yè) 論 文混合動力叉車的設(shè)計 院 部 機(jī)械與電子工程學(xué)院 專業(yè)班級 交通運輸一班 屆 次 二零一二屆 學(xué)生姓名 yyyyyyyyyyyy 指導(dǎo)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(shù)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(shè)計的步驟6 2.3.3基本參數(shù)7三 叉車各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計9 3.1叉車動力系統(tǒng)設(shè)計9 3.1.1發(fā)動機(jī)參數(shù)的確定 9 3.1.2電機(jī)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(shè)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(jī)構(gòu)13 3.3.3叉架及屬具14 3.4叉車座椅設(shè)計16 3.4.1坐姿特性分析16 3.4.2座椅舒適性設(shè)計17 3.5叉車液壓系統(tǒng)18 3.6凸輪輪廓的設(shè)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(shè)計凸輪輪廓20 3.6.4凸輪的結(jié)構(gòu)和材料203.

3、7叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)213.7.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用213.7.2轉(zhuǎn)向性能213.7.3轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求22四 總結(jié)與展望23 4.1論文總結(jié)23 4.2工作展望23參考文獻(xiàn)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(shè)計作者：胡濤 指導(dǎo)教師：范國強(qiáng)（山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 講師）摘要：叉車是物流系統(tǒng)中最常用的裝卸、搬運設(shè)備。本課題所設(shè)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(shè)計了混合動力叉車的一個整體造型以及各部分的結(jié)構(gòu)，包括門架、轉(zhuǎn)向器、底盤架、座椅、車體等。通過對叉車的現(xiàn)狀分析，運用機(jī)械設(shè)計的知識，研究了混合動力叉車結(jié)構(gòu)設(shè)計的要素及設(shè)計原則，達(dá)到了設(shè)計要求。研究結(jié)果對叉車發(fā)展具有重要的實際指導(dǎo)意義。 關(guān)鍵詞：叉車 混合動力

9、 設(shè)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(hù)意識的增強(qiáng), 內(nèi)燃機(jī)尾氣排放正逐步受到嚴(yán)格的控制。混合動力汽車成熟的技術(shù)的應(yīng)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(jìn)了人們的視野。首先，叉車在全球的應(yīng)用受到尾氣排放的限制。叉車工作性質(zhì)的特殊性,決定了不可能在短時間內(nèi)明顯降低尾氣排放。叉車從能源上分為內(nèi)燃叉車、電瓶叉車。電動叉車由直流向交流方向發(fā)展,內(nèi)燃叉車由于排放要求的逐步提高,各內(nèi)燃機(jī)廠家已經(jīng)著手對內(nèi)燃機(jī)的尾氣排放進(jìn)行控制, 在內(nèi)燃機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)、燃燒狀態(tài)、燃燒方式的多次調(diào)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(dá)到極致?；旌蟿恿夹g(shù)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(yīng)用。如果在內(nèi)燃機(jī)的工作條件上做一下調(diào)整,使用混合動力技術(shù),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(biāo)準(zhǔn)得到提高,同時能夠節(jié)省能源。其次，關(guān)于尾氣排放的標(biāo)準(zhǔn)處于要求更加嚴(yán)格的調(diào)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?xì)浠衔锖偷趸?、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(hù)。混合動力技術(shù)的應(yīng)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(hù)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(shù)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(shù)發(fā)展的最新趨勢,那就是以人為本,不斷改進(jìn)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(nèi)燃叉車,成為節(jié)能降耗,環(huán)保叉車的主力軍。本文就設(shè)計了這樣一個簡單的混合動力叉車。本課題所設(shè)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(shè)計了混合動力叉車的一個整體造型以及各部分的結(jié)構(gòu)，包括門架、轉(zhuǎn)向器、底盤架、座椅、車體等。通過對叉車的現(xiàn)狀分析，運用機(jī)械設(shè)計的知識，研究了混合動力叉車結(jié)構(gòu)設(shè)計的要素及設(shè)計原則，達(dá)到了設(shè)計要求。研究結(jié)果對叉車發(fā)展具有重要的實際指導(dǎo)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(jìn)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(nèi)部重要的運載裝卸工具。它體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(jìn)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(jī)動性，又有較強(qiáng)的適用性，適用于貨物多，貨量大且必須迅速集散和周轉(zhuǎn)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(jī)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(jī)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(nèi)燃叉車和電動叉車。內(nèi)燃叉車以內(nèi)燃機(jī)為動力，其功率強(qiáng)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(jìn)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(jìn)電子技術(shù)的機(jī)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(jī)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(nèi)搬運機(jī)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(jī)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(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(nèi)燃式叉車：以內(nèi)燃機(jī)為動力。(2)電動式叉車：以蓄電池為動力，用直流電機(jī)驅(qū)動。(3)混

18、合動力叉車：同時具有內(nèi)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(nèi)作業(yè)叉車等。1.2.3按照叉車的結(jié)構(gòu)功能分類 側(cè)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(shù)的發(fā)展是一種趨勢,叉車也會在未來的發(fā)展中得到應(yīng)用。如果在內(nèi)燃機(jī)的工作條件上做一下調(diào)整,使用混合動力技術(shù),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(biāo)準(zhǔn)得到提高,同時能夠節(jié)省能源。 二 混合動力叉車

19、技術(shù)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(nèi)燃機(jī)車的發(fā)電機(jī)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(fù)合動力后可按平均需用的功率來確定內(nèi)燃機(jī)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(nèi)燃機(jī)功率不足時，由電池來補充；負(fù)荷少時，富余的功率可發(fā)電給電池充電，由于內(nèi)燃機(jī)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(guān)停內(nèi)燃

20、機(jī)，由電池單獨驅(qū)動，實現(xiàn)零排放。（3） 有了內(nèi)燃機(jī)可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、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(qū)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(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)和蓄電池組等部件組成。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)的特點，是發(fā)動機(jī)機(jī)械能都轉(zhuǎn)換為電能，用發(fā)動機(jī)直接帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能直接輸送到電池或電動機(jī)，電動機(jī)驅(qū)動汽車，電池作為發(fā)動機(jī)輸出和電動機(jī)需

21、求的調(diào)節(jié)裝置，其原理如圖1-1所示。發(fā)動機(jī)的運行獨立于車速和道路情況，適用于市內(nèi)常見的頻繁起步加速和低速運行工況，發(fā)動機(jī)在最佳工況點附近穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，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(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)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(jī)驅(qū)動軸發(fā)電機(jī)發(fā)動機(jī)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(jié)構(gòu)中發(fā)動機(jī)與電動機(jī)并聯(lián)，可以同時給車輪提供驅(qū)動力，其原理如圖1-2所示。電動機(jī)還可以用作發(fā)電機(jī)，以平衡發(fā)動機(jī)所受的載荷，使其能在最佳工況點附近運行。由于發(fā)動機(jī)的機(jī)械能可直接輸出到汽車

22、驅(qū)動橋，中間沒有能量的轉(zhuǎn)換，所以系統(tǒng)效率較高，燃油消也較少，但由于發(fā)動機(jī)與車輛驅(qū)動輪之間，有直接的機(jī)械連接，發(fā)動機(jī)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(qū)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(fù)雜的工況下使用，應(yīng)用范圍比較廣，但是對內(nèi)燃機(jī)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(jī)驅(qū)動軸發(fā)動機(jī)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(qū)動系統(tǒng)原理如圖1-3所示，其驅(qū)動系統(tǒng)是利用發(fā)動機(jī)與電動機(jī)驅(qū)動汽車。目前的混聯(lián)式結(jié)構(gòu)，一般以行星齒輪作為動力復(fù)合裝置的基本構(gòu)架將發(fā)動機(jī)的

23、動力分成兩份，一部分機(jī)械能通過機(jī)械傳動輸送給驅(qū)動橋，而另一部分通過發(fā)電機(jī)發(fā)電輸送給電動機(jī)或?qū)﹄姵爻潆?，同時電動機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動力矩，通過動力復(fù)合裝置傳送給驅(qū)動橋，在汽車低速行駛時，驅(qū)動系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作；當(dāng)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(jī)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(jī)、電動機(jī)等部件進(jìn)行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證了在更復(fù)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(dá)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(jī)驅(qū)動軸發(fā)電機(jī)蓄電池行星齒輪機(jī)構(gòu)發(fā)動機(jī)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(xué)性 設(shè)計方案必須滿足現(xiàn)行的設(shè)計規(guī)范，滿足相關(guān)的設(shè)計原理，不能與客觀實際相脫節(jié)。 （2）可靠性 設(shè)計人要把握好兩方面的因素：一個是與項目相關(guān)的外部因素，一個是內(nèi)部因素。外部因素包括：設(shè)計方案不能與國家規(guī)范相沖突。內(nèi)部因素則包括：仔細(xì)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(shè)計參數(shù)；計算準(zhǔn)確、清晰并且規(guī)范格式。（3）經(jīng)濟(jì)性 經(jīng)濟(jì)性一般是建設(shè)單位關(guān)注最多的因素，也是設(shè)計者應(yīng)該認(rèn)真研究的一個使用特性。但是經(jīng)濟(jì)性不是衡量設(shè)計方案的唯一因素，還要與其他因素結(jié)合起來進(jìn)行取舍。2.3.2方案設(shè)計的步驟 產(chǎn)品的設(shè)計一

25、般包括如下幾個步驟：（1）獲取信息：在市場調(diào)查、需求分析的基礎(chǔ)上，獲取產(chǎn)品設(shè)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(shè)計約束進(jìn)行深入地分析，明確問題類型，確定設(shè)計目標(biāo)和產(chǎn)品的總體功能，并進(jìn)行功能分解，得到一系列的功能元。 課題的研究內(nèi)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(jìn)行相應(yīng)研究，包括：合理配置發(fā)動機(jī)、合理選擇變速箱以及合理配重，從而達(dá)到設(shè)計要求。（3） 方案設(shè)計：設(shè)計方案是指產(chǎn)品的原理方案。方案的設(shè)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(jié)果是獲取多組與每個功能元對應(yīng)的分系統(tǒng)方案，每一組方

26、案的組合就構(gòu)成了一個產(chǎn)品設(shè)計方案。所有產(chǎn)品設(shè)計方案組合在一起就組成了產(chǎn)品設(shè)計方案的集合。 2.3.3基本參數(shù)基本參數(shù)至關(guān)重要，下面首先來確定所要設(shè)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(yīng)能舉升的最大質(zhì)量為額定起重量。本課題設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(guān)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(shè)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(dá)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(cè)轉(zhuǎn)彎半徑r min最小外側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑

28、是轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)至極限，以最穩(wěn)定車速行駛，瞬時中心距車體最外側(cè)的距離。它反映叉車的機(jī)動性，轉(zhuǎn)彎半徑越小，叉車的機(jī)動性越好。 圖2-3 最大爬坡度三 叉車各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計31發(fā)動機(jī)動力系統(tǒng)的設(shè)計3.1.1發(fā)動機(jī)參數(shù)的確定 發(fā)動機(jī)是叉車的主要能量來源，因此發(fā)動機(jī)的相關(guān)參數(shù)設(shè)置就尤為重要。發(fā)動機(jī)主要是對其可提供的輸出功率進(jìn)行設(shè)置，如果發(fā)動機(jī)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(yán)重，如果發(fā)動機(jī)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(dǎo)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(jī)功率的設(shè)置一般以發(fā)動機(jī)能提供叉車最大速度時所需的能量來進(jìn)行確定，如下式：

29、（3-1）式中：發(fā)動機(jī)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(zhì)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(fēng)面積()。根據(jù)發(fā)動機(jī)提供汽車正常行駛時所需要的功率，由電機(jī)對汽車需要的最大功率進(jìn)行補充這一原則，因此本文的發(fā)動機(jī)功率可以通過汽車行駛的平均速度來進(jìn)行設(shè)置，用表達(dá)式(3-2)進(jìn)行計算。 （3-2）式中汽車正常行駛時發(fā)動機(jī)的功率（kw），汽車行駛的平均速度（km/h).31.2電機(jī)參數(shù)的選擇 電機(jī)本體的特性對電機(jī)所能提供的最高轉(zhuǎn)速有很大的關(guān)系，對于低速的電機(jī)來說，它的恒功率系數(shù)比較小，電機(jī)的體積和

30、重量較大，轉(zhuǎn)子輸出的電流較高，所能提供的轉(zhuǎn)矩也就較大；而中高速電機(jī)恰好相反，大值是汽車能夠穩(wěn)定的行駛和進(jìn)行加速時必要的條件，但會對動力系統(tǒng)的驅(qū)動軸和齒輪的應(yīng)力產(chǎn)生影響，所以在對電機(jī)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置時必須考慮多方面的因素。相應(yīng)的轉(zhuǎn)速計算如式(3-3)。 （3-3）式中: 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速(r/min);電機(jī)最高轉(zhuǎn)速(r/min)。本文選擇電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速=4 000 r/min，=2，即額定轉(zhuǎn)速=2 000 r/min。電機(jī)的主要作用就是和發(fā)動機(jī)一起為汽車提供所需的最大功率，那么電機(jī)的功率設(shè)置就應(yīng)該以汽車進(jìn)行加速和爬坡這兩個方面來進(jìn)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(qū)動力(n)；滾動阻力(n)，=；空氣阻力(n)；轉(zhuǎn)動質(zhì)量換算系數(shù)。31.3電池參數(shù)的選擇 電池是為電機(jī)單獨驅(qū)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(jī)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(zhuǎn)變?yōu)閷﹄姵財?shù)量的選擇。上文中，對電機(jī)功率參數(shù)的選擇考慮到為電池進(jìn)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(jī)將電池提供的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率；表示汽車的機(jī)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(qū)動電機(jī)單獨為汽車提供驅(qū)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(jī)單獨驅(qū)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(biāo)稱電壓為12 v，總電壓的平均值為160 v，總?cè)萘繛? ah。 3.2叉車底盤設(shè)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(jī)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(qiáng)度和長度

33、足夠的槽鋼來構(gòu)建，在構(gòu)建的時候左右各安放一條，并進(jìn)行合里布局和連接。具體設(shè)計方案如下： (1)在兩輪架之間焊接一條強(qiáng)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(zhuǎn)向設(shè)計做準(zhǔn)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(jié)構(gòu)，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(shè)計中，如在安放減速箱、發(fā)動機(jī)等的時候，只要在這個槽型鋼框架的基礎(chǔ)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(jié)機(jī)構(gòu)。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(zhuǎn)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(shè)計的時候，前兩輪處的懸架可以省略，只需要對后輪處進(jìn)行相應(yīng)的研究。對于后輪處的懸架，采用無懸架的剛性連接結(jié)構(gòu)，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(zhuǎn)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(jìn)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(dǎo)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(cè)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(chǔ)上焊上相應(yīng)的結(jié)構(gòu)件，不過因為改裝后的叉車為混合動力式，所以會相應(yīng)的改動門架結(jié)構(gòu)以適應(yīng)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(jié)構(gòu)可參看圖3-5。在上圖所示的門架基礎(chǔ)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(jī)構(gòu) 叉車的起升機(jī)構(gòu)由起升油缸、起重鏈條、導(dǎo)向滑輪及導(dǎo)輪架等組成。(1)起升機(jī)構(gòu)的運動 起重鏈前端與叉架連接，中間繞過導(dǎo)向滑輪，后端固定在門架橫梁上，導(dǎo)向滑輪安裝在活塞桿上部的導(dǎo)輪架上。這樣就構(gòu)成了一滑輪組。當(dāng)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(dǎo)向滑輪與起重鏈的功能與結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向滑輪用于起重鏈條的支承和導(dǎo)向，它在起重鏈條帶動下繞軸轉(zhuǎn)動。由于導(dǎo)向的鏈條不同，其結(jié)構(gòu)也不同。起重鏈條的功能是支承叉架和貨物的質(zhì)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?zhǔn)翘淄矟L子鏈，這里保留其不變。h2h圖3-7 起升機(jī)構(gòu)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(fù)雜，常采用高強(qiáng)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(jìn)行相應(yīng)的改造以適

38、應(yīng)混合動力叉車的工作環(huán)境。原始的叉架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(guān)。我國一機(jī)部頒發(fā)的0.55噸的內(nèi)燃平衡重式叉車標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(guān)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(dāng)實際的載荷中心距大于標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)是脊柱、骨盆、腿和腳等。脊柱位于人體背部中線處，是構(gòu)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(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)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(fù)荷以及腰背部肌肉的負(fù)荷，防止駕駛疲勞發(fā)生。 3.4.2座椅舒適性設(shè)計 （1）座椅設(shè)計的原則 座椅的設(shè)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(yīng)與使用者的人體尺寸相適應(yīng)，把人體尺寸測量數(shù)據(jù)作為確定座椅設(shè)計參數(shù)的重要依據(jù)； 座椅設(shè)計應(yīng)符

42、合人體生物力學(xué)原理。 （2）座椅尺寸設(shè)計座椅尺寸設(shè)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(shè)計時應(yīng)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(fù)荷。駕駛座椅的座高常以下面的計算式為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)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(nèi)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(shè)計依據(jù)，為使駕駛員能調(diào)整坐姿，座寬取適當(dāng)大于臀寬。座寬也不能太大，否則肘部必須向兩側(cè)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(jìn)行設(shè)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(yīng)滿足：腰部得到靠背的支承，椅面前緣與小腿之間留有適當(dāng)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(jìn)行設(shè)計。座深通常可取350mm400mm。座面要平滑平整，前緣不應(yīng)有棱角，最好有與臀部形態(tài)相適應(yīng)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(shè)計靠背重點在腰部，即距座面230mm260mm。這樣既能適當(dāng)?shù)闹С盅?，又能使腰部自由轉(zhuǎn)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(fù)荷，阻礙血液循環(huán)，引起身心疲勞。一般設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)靠背上體壓分布不均勻原則，在座椅靠背設(shè)計時應(yīng)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(shè)計時應(yīng)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(shè)置在腰曲部位，作為腰靠，以保持正常的腰曲弧形和保護(hù)腰椎不受損傷。 （4）座椅空間位置設(shè)計座椅空間位置設(shè)計是為了達(dá)到操作舒適性的目的，通過對座椅空間位置的設(shè)計以確保駕駛員有良好的視野，同時對叉車轉(zhuǎn)向盤、腳踏板、操作桿等部件做適當(dāng)?shù)木嚯x要求，以便更好地達(dá)到操作舒適性。在后續(xù)的裝配設(shè)計中，會根據(jù)整體尺寸合理設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)和工作原理都比較簡單，但卻是液壓系統(tǒng)中應(yīng)用最多的元件之一，正確選擇、合理應(yīng)用單向閥不僅可以滿足液壓系統(tǒng)不同應(yīng)用場合的多種功能要求，而且還可以使液壓系統(tǒng)設(shè)計

47、簡化。單向閥按其結(jié)構(gòu)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(dāng)油液通過單向閥時其流動阻力要小，也就是壓力損失要?。欢?dāng)油液反向流入時，閥口的密封性要好，無泄漏；工作時不應(yīng)有振動、沖擊和噪聲。對于具體的改裝設(shè)計，可以通過三維圖來展現(xiàn)相應(yīng)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(qū)動液壓系統(tǒng)。這里采用凸輪結(jié)構(gòu)，并配備相應(yīng)的液壓