混合动力叉车的设计毕业论文

1、. . 山东农业大学毕 业 论 文混合动力叉车的设计 院 部 机械与电子工程学院 专业班级 交通运输一班 届 次 二零一二届 学生姓名 yyyyyyyyyyyy 指导教师 uuuuuu 讲师 二一二年六月十日装订线. . . 目录摘要iabstractii引言1一 绪论2 1.1叉车的现状2 1.2叉车的分类2 1.3混合动力叉车的研究意义3二 混合动力叉车技术研究及总体方案4 2.1混合动力汽车简述4 2.2混合动力汽车的分类4 2.2.1串联混合动力系统4 2.2.2并联混合动力系统5 2.2.3混联混合动力系统5 2.3混合动力叉方案的制定及规划6 2.3.1方案制定的原则6 2.3.2

2、方案设计的步骤6 2.3.3基本参数7三 叉车各部分结构设计9 3.1叉车动力系统设计9 3.1.1发动机参数的确定 9 3.1.2电机参数的选择9 3.1.3电池参数的选择10 3.2叉车底盘设计10 3.2.1叉车底盘10 3.2.2叉车悬架12 3.3叉车工作装置12 3.3.1叉车门架12 3.3.2起升机构13 3.3.3叉架及属具14 3.4叉车座椅设计16 3.4.1坐姿特性分析16 3.4.2座椅舒适性设计17 3.5叉车液压系统18 3.6凸轮轮廓的设计19 3.6.1凸轮简介19 3.6.2确定凸轮基圆半径20 3.6.3设计凸轮轮廓20 3.6.4凸轮的结构和材料203.

3、7叉车转向系统213.7.1转向系统的作用213.7.2转向性能213.7.3转向系统的要求22四 总结与展望23 4.1论文总结23 4.2工作展望23参考文献24致谢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混合动力叉车的设计作者：胡涛 指导教师：范国强（山东农业大学 讲师）摘要：叉车是物流系统中最常用的装卸、搬运设备。本课题所设计的叉车是参照市场上已有的手推前移式叉车，最大载重量为 200 公斤，主要设计了混合动力叉车的一个整体造型以及各部分的结构，包括门架、转向器、底盘架、座椅、车体等。通过对叉车的现状分析，运用机械设计的知识，研究了混合动力叉车结构设计的要素及设计原则，达到了设计要求。研究结果对叉车发展具有重要的实际指导意义。 关键词：叉车 混合动力

9、 设计 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引言近几年,物流业的快速发展, 给短途运输装卸的叉车,提供了广阔发展的舞台,叉车的需求正以每年百分之二十的速度增长。然而随着人

12、们对环境保护意识的增强, 内燃机尾气排放正逐步受到严格的控制。混合动力汽车成熟的技术的应用普及,为叉车动力的优化提供了广阔的发展前景, 目前已陆续有一些混合动力叉车走进了人们的视野。首先，叉车在全球的应用受到尾气排放的限制。叉车工作性质的特殊性,决定了不可能在短时间内明显降低尾气排放。叉车从能源上分为内燃叉车、电瓶叉车。电动叉车由直流向交流方向发展,内燃叉车由于排放要求的逐步提高,各内燃机厂家已经着手对内燃机的尾气排放进行控制, 在内燃机燃烧室结构、燃烧状态、燃烧方式的多次调整,以及增加废气回收再利用等方法后,对尾气的控制已接近达到极致。混合动力技术的发展是一种方向,叉车也会在未来的发展中得到

13、应用。如果在内燃机的工作条件上做一下调整,使用混合动力技术,根据叉车的工作状态及阶段,将叉车使用的能量得到合理的供给、分配,将会使叉车的噪音、排放降到最低,工作状态相对稳定,废气的排放标准得到提高,同时能够节省能源。其次，关于尾气排放的标准处于要求更加严格的调整状态。尾气排放是指从废气中排出的co(一氧化碳)、hc + nox (碳氢化合物和氮氧化物)、pm (微粒,碳烟)等有害气体。这些废气日益对人类的生活环境造成了重大影响。同时,石油等原材料属于不可再生资源,对其充分利用,是对资源的有效保护。混合动力技术的应用,在提高了叉车性能的同时,使燃料能量得到充分利用,同时充分的保护了环境。 随着社

14、会对节能环保的要求越来越高,工业车辆节能技术将成为未来推动叉车产业发展的重要动力。叉车技术发展的最新趋势,那就是以人为本,不断改进叉车的安全性、舒适性和环保性。混合动力叉车必将替代现有内燃叉车,成为节能降耗,环保叉车的主力军。本文就设计了这样一个简单的混合动力叉车。本课题所设计的叉车是参照市场上已有的手推前移式叉车，最大载重量为 200 公斤，主要设计了混合动力叉车的一个整体造型以及各部分的结构，包括门架、转向器、底盘架、座椅、车体等。通过对叉车的现状分析，运用机械设计的知识，研究了混合动力叉车结构设计的要素及设计原则，达到了设计要求。研究结果对叉车发展具有重要的实际指导意义。一 绪论1.1叉

15、车的现状叉车是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输、重物搬运作业的各种轮式搬运车辆，是企业内部重要的运载装卸工具。它体积小、重量轻、结构紧凑、噪音低、污染小、造价低、操作灵活，对提高工效、减轻劳动强度起到了不可小觑的作用。随着现代文明社会的发展，叉车的使用越来越普遍。叉车主要用途是进行装卸，堆垛和拆垛以及短途的搬动工作。由于叉车具有良好的机动性，又有较强的适用性，适用于货物多，货量大且必须迅速集散和周转的部门使用，因此叉车在港口码头、铁路车站、仓库货场是几乎不可缺少的机种。由于社会对叉车的需求不断加大，叉车的性能不断得到改善，数目、品种和规格也不断增多，使用范围也不断增多。面对发展的机遇

16、和激烈的竞争，叉车产品未来的发展主要有三大趋势：趋势一：节能化、环保化 一般来讲，叉车按动力分为内燃叉车和电动叉车。内燃叉车以内燃机为动力，其功率强劲、适用范围广，缺点是排放和噪声污染较大，对人类健康危害较大。电瓶叉车、天然气、液化石油气等燃料叉车必将会得到更进一步的发展。 趋势二：电子化、智能化 高可靠性、性能优越的产品，以及装备先进电子技术的机电一体化叉车市场前景看好。以仓储发展为依托，发展新品种，特别是前移式叉车和堆垛车产品。计算机技术在电动叉车上逐步得到推广应用，并纳入信息化控制。无人驾驶叉车将适用于有毒或特殊环境的需要，具有较大发展空间。 趋势三：专业化、多品种 自动仓储系统、大型超

17、市的纷纷建立，刺激了对室内搬运机械需求的增长。高性能电动叉车、前移式叉车、窄巷道叉车等各类仓储叉车迅速发展。为了尽可能地用机器作业替代人力劳动，提高生产效率，适应城市狭窄施工场所以及在货栈、码头、仓库、舱位、农舍、建筑物层内和地下工程作业环境的使用要求，小型及微型叉车有了用武之地，并得到了较快的发展。还出现了一种铰接式叉车,它主要用于窄巷道内物料的搬运。另一方面, 叉车通用性也在提高,这样可使用户在不增加投资的前提下充分发挥设备本身的效能,能完成更多的工作。1.2叉车的分类1.2.1按动力装置的不同分类(1)内燃式叉车：以内燃机为动力。(2)电动式叉车：以蓄电池为动力，用直流电机驱动。(3)混

18、合动力叉车：同时具有内燃/电动两种动力的叉车。1.2.2按用途分类(1)通用叉车：在大多数场合下都能使用的叉车，适用范围广泛。(2)专用叉车：具有专门用途的叉车，如集装箱叉车、箱内作业叉车等。1.2.3按照叉车的结构功能分类 侧面式叉车 平衡重式叉车前移式叉车 集装箱叉车 跨运车跨运车高选叉车1.3混合动力叉车的研究意义混合动力技术的发展是一种趋势,叉车也会在未来的发展中得到应用。如果在内燃机的工作条件上做一下调整,使用混合动力技术,依据叉车的工作状态将叉车使用的能量得到合理的管理,将会使叉车的污染排放降到最低程度,工作状态相对稳定,废气的排放标准得到提高,同时能够节省能源。 二 混合动力叉车

19、技术研究及总体方案2.1混合动力汽车简述混合动力汽车一般是指装有两个以上动力源,符合汽车道路交通安全法规的汽车。动力源有多种：电能蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组等。目前常用的混合动力使用汽油柴油和电力两种能量形式。 采用复合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时，由电池来补充；负荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。混合动力汽车的优点：（1） 因为有了电池，可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。（2） 在繁华市区，可关停内燃

20、机，由电池单独驱动，实现零排放。（3） 有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。（4） 可以利用现有的加油站加油，不必再投资。（5） 可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本。 2.2混合动力汽车的分类根据混合动力电动汽车驱动系统的配置和组合方式不同，可分为串联式、并联式和混联式三种。2.2.1 串联式混合动力系统串联式混合动力汽车主要由发动机、发电机、驱动电机和蓄电池组等部件组成。串联式结构的特点，是发动机机械能都转换为电能，用发动机直接带动发电机发电，电能直接输送到电池或电动机，电动机驱动汽车，电池作为发动机输出和电动机需

21、求的调节装置，其原理如图1-1所示。发动机的运行独立于车速和道路情况，适用于市内常见的频繁起步加速和低速运行工况，发动机在最佳工况点附近稳定运转，避免了怠速和低速工况 ，从而提高了效率和排放性能。但是在机械能与电能的转化过程中有能量损失，所以油耗并没有降低，目前这种系统主要用于城市大客车，在轿车中较为少见。蓄电池逆变器电动机驱动轴发电机发动机图 1-1 串联式混合动力系统示意图2.2.2 并联式混合动力系统并联式结构中发动机与电动机并联，可以同时给车轮提供驱动力，其原理如图1-2所示。电动机还可以用作发电机，以平衡发动机所受的载荷，使其能在最佳工况点附近运行。由于发动机的机械能可直接输出到汽车

22、驱动桥，中间没有能量的转换，所以系统效率较高，燃油消也较少，但由于发动机与车辆驱动轮之间，有直接的机械连接，发动机不都是在最佳工况点附近运行，其要受到汽车具体行驶工况的影响。并联式驱动系统，适合于汽车在城市间公路和高速公路上稳定行驶的工况。并联式也可以在比较复杂的工况下使用，应用范围比较广，但是对内燃机工作状态的优化和对能量系统的管理，则提出了更高的要求。蓄电池逆变器电机驱动轴发动机耦合器图 1-2 并联式混合动力系统示意图2.2.3 混联式混合动力系统混联式驱动系统原理如图1-3所示，其驱动系统是利用发动机与电动机驱动汽车。目前的混联式结构，一般以行星齿轮作为动力复合装置的基本构架将发动机的

23、动力分成两份，一部分机械能通过机械传动输送给驱动桥，而另一部分通过发电机发电输送给电动机或对电池充电，同时电动机产生的驱动力矩，通过动力复合装置传送给驱动桥，在汽车低速行驶时，驱动系统主要以串联方式工作；当汽车高速稳定行驶时，则以并联工作方式为主；在减速或制动时，系统通过电动机发电，将能量回收到蓄电池中。混联式混合动力系统，充分发挥了串联式和并联式的优点，能够使发电机、电动机等部件进行更多的优化匹配，从而在结构上保证了在更复杂的工况下，仍能使系统在最优状态下工作，所以更容易达到控制排放和油耗的目的，因此是最具影响力的混合动力系统。逆变器电动机驱动轴发电机蓄电池行星齿轮机构发动机图 1-3 混联

24、式混合动力系统示意图2.3混合动力叉车方案的制定及规划2.3.1方案制定的原则（1）科学性 设计方案必须满足现行的设计规范，满足相关的设计原理，不能与客观实际相脱节。 （2）可靠性 设计人要把握好两方面的因素：一个是与项目相关的外部因素，一个是内部因素。外部因素包括：设计方案不能与国家规范相冲突。内部因素则包括：仔细研究叉车的使用功能和运行特性，确定合理并且规范的设计参数；计算准确、清晰并且规范格式。（3）经济性 经济性一般是建设单位关注最多的因素，也是设计者应该认真研究的一个使用特性。但是经济性不是衡量设计方案的唯一因素，还要与其他因素结合起来进行取舍。2.3.2方案设计的步骤 产品的设计一

25、般包括如下几个步骤：（1）获取信息：在市场调查、需求分析的基础上，获取产品设计的原始数据。 （2）识别问题：对所获取的原始数据和设计约束进行深入地分析，明确问题类型，确定设计目标和产品的总体功能，并进行功能分解，得到一系列的功能元。 课题的研究内容就是将手动前移式叉车改造成混合动力叉车。在改造的过程中保留原有叉车的货叉及叉架部分，只对后面部分进行相应研究，包括：合理配置发动机、合理选择变速箱以及合理配重，从而达到设计要求。（3） 方案设计：设计方案是指产品的原理方案。方案的设计是从功能元求解开始的，功能元的求解就是获取实现功能元的具体方案。其结果是获取多组与每个功能元对应的分系统方案，每一组方

26、案的组合就构成了一个产品设计方案。所有产品设计方案组合在一起就组成了产品设计方案的集合。 2.3.3基本参数基本参数至关重要，下面首先来确定所要设计类型的叉车的基本参数。（1）额定起重量q 货物重心位于规定的载荷中心距和最大起升高度时，叉车应能举升的最大质量为额定起重量。本课题设计的是混合动力叉车，其额定起重量为200kg。 （2）载荷中心距c 载荷中心距是货物重心到货叉垂直段前表面的规定距离（mm），具体如图所示2-1 c图2-1 载荷中心距说明：叉车的载荷中心距是标准值，具体见表2-1。 表2-1 叉车载荷中心距与额定起重量的关系额定起重量q/tq11q55q1012q1820q42载荷中

27、心距c/mm4005006009001250（3）最大起升高度hmax最大起升高度是叉车处于平实地面，承载额定起重量，门架垂直，货叉升到最大高度时，货叉水平段上表面至地面的距离（mm），可以参看图2-2。本课题设计对象的最大起升高度已经通过测绘得知为1500mm。（4）满载行驶速度 满载行驶速度是在平直干硬的道路上能达到的最高稳定行驶速度为满载行驶速度。典型值为20km/h。 1500图2-2 最大起升高度（5）最大爬坡度 额定起重量，以最低稳定速度（2km/h）所能爬上的长为规定值的最陡坡道的坡度值。典型值为20%。爬坡示意图如图2-3所示。 （6）最小外侧转弯半径r min最小外侧转弯半径

28、是转向轮转至极限，以最稳定车速行驶，瞬时中心距车体最外侧的距离。它反映叉车的机动性，转弯半径越小，叉车的机动性越好。 图2-3 最大爬坡度三 叉车各部分结构设计31发动机动力系统的设计3.1.1发动机参数的确定 发动机是叉车的主要能量来源，因此发动机的相关参数设置就尤为重要。发动机主要是对其可提供的输出功率进行设置，如果发动机可提供的功率选择过大，那么叉车消耗的油量和废气的排放就会比较严重，如果发动机输出的功率选择太小，不能满足叉车动力方面的要求，而且还会导致叉车电池数量的增多，这将对叉车的布置方式添加困难。目前对发动机功率的设置一般以发动机能提供叉车最大速度时所需的能量来进行确定，如下式：

29、（3-1）式中：发动机可以提供的最大功率（kw）；传动系统传递能量的效率；m总的汽车质量（kg）；f汽车行驶时车轮与地面之间的阻力系数;汽车可以行驶的最大速度（km/h)；空气的阻力系数；a车行驶时的迎风面积()。根据发动机提供汽车正常行驶时所需要的功率，由电机对汽车需要的最大功率进行补充这一原则，因此本文的发动机功率可以通过汽车行驶的平均速度来进行设置，用表达式(3-2)进行计算。 （3-2）式中汽车正常行驶时发动机的功率（kw），汽车行驶的平均速度（km/h).31.2电机参数的选择 电机本体的特性对电机所能提供的最高转速有很大的关系，对于低速的电机来说，它的恒功率系数比较小，电机的体积和

30、重量较大，转子输出的电流较高，所能提供的转矩也就较大；而中高速电机恰好相反，大值是汽车能够稳定的行驶和进行加速时必要的条件，但会对动力系统的驱动轴和齿轮的应力产生影响，所以在对电机的参数进行设置时必须考虑多方面的因素。相应的转速计算如式(3-3)。 （3-3）式中: 电机额定转速(r/min);电机最高转速(r/min)。本文选择电动机的最高转速=4 000 r/min，=2，即额定转速=2 000 r/min。电机的主要作用就是和发动机一起为汽车提供所需的最大功率，那么电机的功率设置就应该以汽车进行加速和爬坡这两个方面来进行确定。汽车由起动开始加速直到速度为v的加速时问的计算式 （3-4）其

31、中：驱动力(n)；滚动阻力(n)，=；空气阻力(n)；转动质量换算系数。31.3电池参数的选择 电池是为电机单独驱动汽车时提供能量的,因此电池所能提供的功率必须满足电机的要求。由于电池的电压都是确定的，那么对电池功率的选择就转变为对电池数量的选择。上文中，对电机功率参数的选择考虑到为电池进行充电的问题，所以只要电池提供的能量能满足汽车以纯电动模式工作时所需电池提供的能量能满足汽车以纯电动模式工作时所需要的能量即可，其计算公式如式(3-5)： （3-5）式中：表示所需电池的数量；表示电机将电池提供的电能转化为机械能的效率；表示汽车的机械效率；表示所选型号电池的电压(v)；c表示所选型号电池的电容

32、(f)。是在电池驱动电机单独为汽车提供驱动力的条件下，汽车在平直路面上以 50 kmh的速度行驶30 km时所消耗的能量，由公式(3-6)确定，即 （3-6）式中：汽车由电机单独驱动时功率(kw )；此时的车速，为50 kmh；t行驶过程中所消耗的时间(h )。本文所选镍一氢电池组soc值在0608之间，标称电压为12 v，总电压的平均值为160 v，总容量为8 ah。 3.2叉车底盘设计 3.2.1叉车底盘 叉车底盘是整个车辆的骨架，起支撑和传力作用。在底盘架上直接或间接地安装着车辆的很多的零部件，使它们联成一个整体，并支撑着各机件重量和承受各种载荷。 本文中的叉车底盘总体框架采用强度和长度

33、足够的槽钢来构建，在构建的时候左右各安放一条，并进行合里布局和连接。具体设计方案如下： (1)在两轮架之间焊接一条强度足够的钢板，具体见图3-1。图3-1 轮架之间焊接钢板(2)在焊接板上安装铰链，一方面用于连接两条槽钢，另一方面则为后续的转向设计做准备。具体参看图3-2。 图3-2 焊接板上安装铰链(3)在两条槽钢之间焊接一钢板，同时保证两槽钢外表面间的距离为620mm，并安装上与上面相似的铰链结构，具体看图3-3。 图3-3 底盘框架现在我们已经大致有了叉车底盘的一个整体形状，在之后的设计中，如在安放减速箱、发动机等的时候，只要在这个槽型钢框架的基础上合理铺上平板并紧凑地放入各个部件即可。

34、3.2.2叉车悬架 叉车悬架是车架与车桥之间的联结机构。它的主要功用是：传递车架与车桥之间的力与力矩；缓和冲击与振动。32本文平衡杠杆式悬架，如图3-4 所示。在转向桥的中部有垂直轴线方向的水平铰轴，通过衬套与车架后部支座上的轴承座相铰接。在设计的时候，前两轮处的悬架可以省略，只需要对后轮处进行相应的研究。对于后轮处的悬架，采用无悬架的刚性连接结构，但总体上有所简化，只用对称的两对轴承固定于底盘架上，这样既简单又能保证轴的安全性，使其不受弯矩。 1 4 图3-4 平衡杠杆式悬架工作原理1-转向桥，2-水平铰轴，3-车架，4-限位块3.3叉车工作装置 叉车工作装置主要是叉车进行装卸搬运作业时，直

35、接承受全部货重，并完成货物的叉取、搬运、升降等作业。它主要由门架、叉架和货叉、导向轮及链条、起升油缸等组成。 3.3.1叉车门架 本文研究的叉车保留叉车原型的门架，该门架两侧采用槽钢作为整体支架，将其焊接成框架型式，然后在其基础上焊上相应的结构件，不过因为改装后的叉车为混合动力式，所以会相应的改动门架结构以适应混合动力叉车的要求。由于混合动力叉车在叉取货物的时候并不是人工去做，是通过货叉去叉取，而目前手推前移式叉车并不是直接采用货叉叉取，对它来说货叉只是一个承载重物的地方而已，搬取货物都是靠人力来完成，因而它的门架前面会有前移轮和前移悬架，原始的整体结构可参看图3-5。在上图所示的门架基础上，

36、会去除其中的前移轮以及支撑前移轮的悬架，以满足混合动力叉车的要求，如图3-6。 图3-5 原始门架 图3-6 改造后门架3.3.2起升机构 叉车的起升机构由起升油缸、起重链条、导向滑轮及导轮架等组成。(1)起升机构的运动 起重链前端与叉架连接，中间绕过导向滑轮，后端固定在门架横梁上，导向滑轮安装在活塞杆上部的导轮架上。这样就构成了一滑轮组。当液力推动活塞杆向上运动1h,叉架则上升2h。如图3-7所示。(2)导向滑轮与起重链的功能与结构 导向滑轮用于起重链条的支承和导向，它在起重链条带动下绕轴转动。由于导向的链条不同，其结构也不同。起重链条的功能是支承叉架和货物的质量，并带动叉架升降的挠性件。常

37、用的为片式链条和套筒滚子链条两种。原型叉车的起重链是套筒滚子链，这里保留其不变。h2h图3-7 起升机构传动示意图 3.3.3叉架及属具(1)叉架 叉架的功用是安装货叉或其他属具，带动属具沿门架升降，并承受全部货重。叉架受力较复杂，常采用高强度合金钢板焊接而成，这里采用的是16mn钢。它主要由框架、滚轮架和挡板架等部分组成货叉或其他属具装载框架上，链条也与其相连。滚轮架上安装滚轮及滚柱，以便沿门架滚动。挡板架则用于防止货物脱落。由于手推前移式叉车存在前移悬架部分，因此其叉架带着货叉只能滚动至离地面较大距离的水平面，这是由手推前移式叉车本身额工作情况决定的，因而也不得不对其叉架进行相应的改造以适

38、应混合动力叉车的工作环境。原始的叉架结构如图3-8所示。原始叉架的下表面是一整个水平面，改造时根据前轮距门架下表面的距离20mm 和门架底座厚度50mm，于是将叉架上的挡板架整体下移70mm,这样便能自动叉取地面上的货物。改造后的具体结构如图3-9所示。(2)货叉 货叉是叉车最简单、最常用的基本属具，一般用碳素钢或合金钢制造，通常叉车 图3-8 原始叉架 图3-9 改造后叉架都装有两个同样的货叉。货叉由垂直段与水平段两部分组成。垂直段用来与叉架相连，水平段用来叉取货物。这两段一般是一个整体的，个别的也有制成铰接式的。本课题采用整体式的结构，简单实用，具体见图3-10。 图3-10 左-货叉，右

39、-货叉与叉架的组装图 上钩 下钩 叉柄叉臂 图3-11 钩槽式货叉叉长与起重量有关。我国一机部颁发的0.55吨的内燃平衡重式叉车标准中对叉长和载荷中心距等做了规定，见表3-1。 本课题研究的叉车起重量为200公斤，对照上表，可以选择起重量为0.5吨级所对应的货叉叉长，也即叉臂长为700mm，而其厚度根据货叉截面尺寸表以及原型叉车货叉厚度来选取，这里选择货叉厚度为30mm，货叉宽度取原有的120mm。表3-1 叉车额定起重量、载荷中心距和叉长的关系额定起重量q/t0.51235载荷中心距c/mm400500500500600叉长l/mm70090090010001200根据已有的数据还可以得到混

40、合动力叉车的载荷曲线，我们知道当实际的载荷中心距大于标准值时，叉车将不能处理额定载荷，这时的起重量必须折减，如果撇开属具问题，单讨论载荷中心距对于额定起重量的影响，可以得到这样一个公式： （3-7）式中：c原载荷中心距(mm)，q原额定起重量(t)， 换用属具后的载荷中心距(mm)，m货叉垂直段前壁到门架中心线间的水平距离(mm)。这里=200kg,=400mm,m=76mm。 根据公式以及所确定的数据，可以画得叉车载荷曲线图，具体请看图3-12。额定载荷重量/kg图3-12 叉车载荷曲线图3.4叉车座椅设计 工作时，驾驶员要频繁使用加速踏板、变速手柄、方向盘以及制动器等来控制叉车的行驶速度和

41、停车，同时还要避让路上的障碍物，驾驶员极易产生疲劳。座椅对驾驶舒适程度有很大影响，因此座椅的设计越来越受到人们的重视。 3.4.1坐姿特性分析 在坐姿状态下，支持人体主要结构是脊柱、骨盆、腿和脚等。脊柱位于人体背部中线处，是构成人体的中轴。处于不同的坐姿时，脊柱形态不同，只有座椅的结构和尺寸设计使驾驶员的脊柱形态接近于正常自然状态，才会减少腰椎的负荷以及腰背部肌肉的负荷，防止驾驶疲劳发生。 3.4.2座椅舒适性设计 （1）座椅设计的原则 座椅的设计须考虑的因素很多，可以概括为以下一些基本原则：座椅的尺寸应与使用者的人体尺寸相适应，把人体尺寸测量数据作为确定座椅设计参数的重要依据； 座椅设计应符

42、合人体生物力学原理。 （2）座椅尺寸设计座椅尺寸设计主要参数包括：座高、座宽、座深、椅面倾角；靠背的高度、宽度和倾角。 座高：指地面至底座上坐骨支撑处的高度。在设计时应该注意到：椅面过高会使大腿肌肉受压，椅面过低就会增加背部肌肉负荷。驾驶座椅的座高常以下面的计算式为基础进行设计：椅面高度计算式：（人体尺寸“小腿加足高”+穿鞋修正量）* sin y式中的括号内的尺寸通常以男性小腿加足高尺寸的第95百分位数值，在这里可以取平均数值，通常男性小腿长为45cm左右，再加上足高和鞋子等，可以取为50cm，然后通过折算约为52cm。 驾驶员踩踏油门、刹车板时小腿与地平线间的夹角。 按我国人体尺寸，椅面高度

43、可取为380mm至450mm之间。 座宽：参考尺寸是臀宽。以女性群体尺寸上限为设计依据，为使驾驶员能调整坐姿，座宽取适当大于臀宽。座宽也不能太大，否则肘部必须向两侧伸展以寻取支承，这样会引起肩部疲劳。通常以臀宽尺寸的第95百分位数值进行设计，以满足最宽人体的需要。一般可取360mm至500mm之间。 座深：指椅面前后的水平距离。其尺寸应满足：腰部得到靠背的支承，椅面前缘与小腿之间留有适当距离，以保证大腿肌肉不受挤压，腿弯部分不受阻碍。通常以男性座深的第90百分位数值作为参考进行设计。座深通常可取350mm400mm。座面要平滑平整，前缘不应有棱角，最好有与臀部形态相适应的凹槽。 靠背高度及宽度

44、：靠背的作用是保持脊柱处于自然形态的轻松姿势。设计靠背重点在腰部，即距座面230mm260mm。这样既能适当的支持腰部，又能使腰部自由转动。腰靠宽度一般取值300400mm。 椅面倾角：指椅面与水平间的夹角。主要考虑到为了防止人体臀部向前滑动而使椅面前缘向后倾。此角不易过大，否则会增加大腿下平面与座挚前缘的压力，从而减少双脚着地的负荷，阻碍血液循环，引起身心疲劳。一般设计成3 4。靠背倾角：靠背倾角是指靠背与椅面水平方向的夹角。从保持脊柱的正常自然形态和增加舒适感考虑，该角为 110较为合适。 通过以上座椅尺寸参数的确定，以保证驾驶员人体脊柱曲线更接近于正常生理脊柱曲线。图3-13为驾驶员最舒

45、适的驾驶姿势。（3）座椅的结构设计依据靠背上体压分布不均匀原则，在座椅靠背设计时应保证有靠背两点支承也就是人体背部和腰部的合理支承。叉车座椅设计时应提供形状和位置适宜的两点支承，第一支承部位位于人体第56胸椎之间的高度上，作为肩靠；第二支承设置在腰曲部位，作为腰靠，以保持正常的腰曲弧形和保护腰椎不受损伤。 （4）座椅空间位置设计座椅空间位置设计是为了达到操作舒适性的目的，通过对座椅空间位置的设计以确保驾驶员有良好的视野，同时对叉车转向盘、脚踏板、操作杆等部件做适当的距离要求，以便更好地达到操作舒适性。在后续的装配设计中，会根据整体尺寸合理设计选用叉车座椅。 801209512090110951

46、39图3-13 驾驶员最舒适的驾驶姿势3.5叉车液压系统 本课题所设计的叉车原型为手动液压叉车，它的液压系统比较简单，仅仅使用了一个单向阀液压缸。手动前移式叉车在使用的时候通过手柄下压或脚踏装置来提升或下降货物，因而在一定程度上限制了作业效率。这里要做的就是保留原有的单向阀液压缸，去掉手柄，采用一定的动力装置自动提升和下降货叉。下面先简单介绍下单向阀的一些基本知识。单向阀液压系统其作用是限制油液只能向一个方向流动，不能向反方向流动。单向阀结构和工作原理都比较简单，但却是液压系统中应用最多的元件之一，正确选择、合理应用单向阀不仅可以满足液压系统不同应用场合的多种功能要求，而且还可以使液压系统设计

47、简化。单向阀按其结构特点不同，一般分为普通单向阀和液控单向阀两类。普通单向阀的图形符号如图3-14a所示，其功能是只允许油液向一个方向流动（从a到b），而不允许反向（从b到a）流动；液控单向阀的图形符号如图3-14b所示，其功能是允许油液在一个方向流动（从a到b），而反向流动（从b到a）必须通过控制油（c）来实现。baababc图3-14 单向阀图形符号对单向阀的性能要求主要有：当油液通过单向阀时其流动阻力要小，也就是压力损失要小；而当油液反向流入时，阀口的密封性要好，无泄漏；工作时不应有振动、冲击和噪声。对于具体的改装设计，可以通过三维图来展现相应的变动情况，具体看图3-15。由于去除了人力手柄，因此，需要提供一定的动力装置来驱动液压系统。这里采用凸轮结构，并配备相应的液压