中國(guó) XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)任務(wù)下達(dá)日期： 20** 年 2 月 28 日設(shè)計(jì)（論文）日期：20** 年 3 月 3 日至 20** 年 6 月 10 日設(shè)計(jì)（論文）題目：8 噸叉車設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（論文）專題題目：設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容和要求：設(shè)計(jì)要求：叉車載重量為 8噸,發(fā)動(dòng)機(jī)功率 82kw,最高車速為 30km/h,最大爬坡角 20°。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：叉車總圖 A0變速箱設(shè)計(jì) A0驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) A0舉升液壓缸設(shè)計(jì) A2圓柱齒輪 A3齒輪軸 A3錐齒輪 A3設(shè)計(jì)論文 80頁(yè)院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字：Research on Fault Diagnosis of Fork Lift Truck Hydraulic System Based on Artificial Neural NetworkAbstract—The structure and algorithm of BP neural net were described, therealization process of the fault diagnosis of hydraulic system based on BP neural net was discussed. According to the experiment and test of fault of fork lift truck hydraulic system, the BP net has better learning function, high net convergence rate and high stability of learning and memory. The diagnosis results indicate that the presented diagnosis method has high reliability and can attain the expected results, which can be applied to fault diagnosis of hydraulic system.Keywords-Bp algorithm;Neural network;hydraulic system; fault diagnosis I. INTRODUCTION Because of the very complex structure of fork lift truck hydraulic system, once some faults happen in using process, it will have direct effect on operation efficiency. Therefore, the reliability and maintainability of the fork lift truck hydraulic system become increasingly high. At present, the traditional method of maintenance mainly depends on people’s experience, and it is very difficult to guarantee quality and efficiency of maintenance. Due to its self-organizing and nonlinearly adaptive nature, an artificial neural network potentially offers a new parallel processing paradigm that could be more robust and user-friendly than the traditional approaches. In fault diagnosis of hydraulic system, diagnosis information is acquired more easily by an artificial neural network than a single expert system based on regulation speculation. This paper describes application of BP neural network in fault diagnosis of the fork lift truck hydraulic system, and provides a newly solution methods.II. A MODEL STRUCTURE OF BP NEURAL NETWORK AND TRAINING ALGORITHM A. A model structure of BP neural network A typical structure of a three layer forward neural network is shown in figure 1. It includes input layer, hidden layer and output layer. In figure 1, circles represent neurons. Connecting line having weight between circles represents interaction strength between neurons, where is the ijW ijWconnection weight between neuron i in the k-th layer and neuron j in the k-1-th layer. is the threshold of neuron, (i=0~n) is the input kibixof neurons, (j=0~m) is the output of neurons, and F(·) is a transfer function jyfrom the (k-1)-th layer to the k-th layer. B. Learning algorithm of BP neural network BP (Back propagation) neural network uses the error of the output layer to estimate the error of the direct precursor layer of the output layer, and then use the error to estimate the error of the preceding layer again and again. The estimates of error of the other layers again and again. The estimation of error of the other layers can be obtained. In this way, it may form the process that transmits the error of the output layer to the input layer of network along the transmission right about of the input signals. Thereby, the algorithm is called the Back Propagation algorithm. And the non-cycle network that uses the BP algorithm to learn is called BP network. Its course of learning is just the course of training. The training is to adjust the weights among neurons by certain manner when the samples vectors are put into neural network. The specific realizations of BP learning algorithm follow as:? Initialize right aggregate wij, get the value of the lesser stochastic nonzero; ? Give many pairs of input and output samples (Xp, Dp), where p=1, 2, …, p, i is number of training mode pairs; Xp is input vectors, Dp is output expectation vectors. ? Calculate their actual output Yp=(y1p, y2p, …, ymp), in this course, many times of positive spread calculation is done in terms of the different number of network layer. Evaluate the objective function of the network, and the output error value can generally be denoted as:21)(2???PmjjpjydE? Judge whether the network satisfies the precision??? Where ε is the desired precise, the process of training will continue until the precision is attained. ? Adjusting the weights through dropping off one by one along the reverse according to grads can be computed by:ijijij WEtt????)(1(III. ESTABLISHING BP NEURAL NETWORK OF FAULT DIAGNOSIS OF HYDRAULIC SYSTEM This paper is type of CPQ30 fork lift truck as a example. Fault rate of hydraulic system ismuch higher, and many fault reasons also occur. Aimed at general fault of hydraulic system,BP neural network verifies fault reason. A. Analyzing fault mode and fault mechanism ofhydraulic system Analysis of fault mode and fault mechanism of hydraulic system isshown in table 1. B. Selecting the input and output vector of BP neural network Units We consider fault mode x=(x1, x2, x3) as the input vector of neural network, and fault reason y=(y1, y2, y3, …, y7) asthe output vector of neural network. The nonlinear, mapping relation between fault mode and fault mechanism is established, Then we train neural network The input vector x1, x2, x3 indicate three kinds of faults. Namely, x1 indicates that temperature of pressure oil becomes more and more high; x2 indicates that lifting cylinder becomes powerlessness; x3 indicates that seals in the joint leak. The output vector y1, y2, y3, y4, y5, y6, y7 indicates seven kinds of faults. y1 indicates that pressure of main relief valve is too lower, large quantities of oil flows into relief valve; y2 indicates that Outer dirt of oil radiator is excess, and makes radiation efficiency low; y3 indicates that seals in piston damage; y4 expresses that directional valve damages; y5 expresses that non-return valve damages; y6 expresses that seal ring damages; y7 expresses that screws in joint aren’t tightened. C. Selecting the structure of BP neural network and training sample 1) Determining the structure parameter of BP neural network G.Cbenko, Licheng Jiao thought a three-layer straight feed-forward network with enough nodes of hidden layer approaches to any continuous mapping with arbitrary accuracy. According to mapping existing theory, a three-layer network with a hidden layer can obtain expectation accuracy. If determining concrete problems, once the number of hidden nodes is determined, its structure can be determined. The structure of BP neural network which applies fault diagnosis to hydraulic system of fork lift truck includes three layer, namely, the number m of hidden layer nodes is 4, the number n of output layer nodes is 7, and according to empirical formula where h equals h=（ ） , the number h of hidden layer nodes is 5. lnm?10~?The transfer function from the input layer to the output layer in network training is very often a sigmoid function, namely, ，the transfer function from xef???1)(the hidden layer to the output layer is linear function. 2) Selecting training samples Supposing F represents learning sample in network, from the above determined network structure, some parameters are obtained as following: F equals (X, Y), X equals (x1, x2, x3), and Y equals (y1, y2, y3, … ,y7). Where, X expresses the input sample, and Y expresses the output sample. Training samples in network is shown in table 2 IV. NETWORK TRAINING AND NETWORK TESTING Training samples from the above table 2 are applied to compiled MATLAB program, where, network training error index is 0.00001, and test results is shown in table 3. In view of table 3, if network training error index is 0.00001, the output result of sample 1 equals [0.9956, 0.9989, 0.0008, 0.0012, 0.0023, 0.0011, 0.0015], however, the expectation value of the output is [1, 1, 0, 0, 0, 0, 0]. This shows that the diagnosis result of BP neural network is consistent with the actual result. The value of fault nodes is close to one, the value of non-fault nodes is close to zero, and it is proved that the approach has relatively accuracy and reliability.V. CONCLUSIONThis paper proposes a newly approach of fault diagnosis of fork lift truck hydraulic system based on BP neural network. Through experiment showed, this approach is feasible, has characteristics of fault tolerance, conjecture, memory, adaptation, parallel process etc, and has certain practical value. REFERENCES[1] Tianjue Lei. Hydraulic Engineering Hand Book. Machine Industry Press, Beijing, 1998. [2] Heqing Li, Qing Tan. “Fault Tree Analysis on the Powerlessness of Lifting Cylinder in Hydraulic System of the Fork Lift Truck”,Chinese Journal of Machine Tool & Hydraulics,Vol.36 No.2:199-201, 2008. [3] Sanquan He, Yaozhu Mo. Comprehensive Transport & Assembly Machinery. People Traffic Press, Beijing, 2002. [4] Zhong Li, Guoping Yang. Hydraulic Transmission Theory, Fault diagnosis and Elimination of Construct Machinery. Machine Industry Press, Beijing, 2005. [5] Kaili ZHou, Yaohong KANG, Model of the Neural Network & Simulation Program Design for Matlab. Tsinghua University Press, Beijing, 2005. [6] Qingsheng Xie, Jian Yi, Method of the Neural Network in Mechanical Engineering, China Machine Press, Beijing, 2003. 中文翻譯：對(duì)基于仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的叉車液壓系統(tǒng)故障診斷研究摘要：闡述了 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和算法，對(duì)基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的液壓系統(tǒng)故障診斷產(chǎn)生過(guò)程進(jìn)行了討論。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和測(cè)試叉車液壓系統(tǒng)的故障，BP 網(wǎng)絡(luò)有更好的學(xué)習(xí)功能，高網(wǎng)絡(luò)歸納整理速度，和高穩(wěn)定性地學(xué)習(xí)和記憶能力。診斷結(jié)果表明，本文所提出的診斷方法具有較高的可靠性，可達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，可用于液壓系統(tǒng)故障診斷中。關(guān)鍵詞-BP 算法；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；液壓系統(tǒng)； 故障診斷1.簡(jiǎn)介因?yàn)椴孳囈簤合到y(tǒng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,一旦在使用過(guò)程中發(fā)生某一故障 ,它將直接影響運(yùn)行效率，因此叉車液壓系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性變的越來(lái)越重要。目前傳統(tǒng)的維護(hù)方法主要取決于人們的經(jīng)驗(yàn)，很難保證維護(hù)的質(zhì)量和效率，由于其自組織性和非線性自適應(yīng)性質(zhì)，仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可能提供一種新的可以并行處理模式比傳統(tǒng)的方法更強(qiáng)大更適用。在液壓系統(tǒng)故障診斷中，診斷信息通過(guò)仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)比一般基于規(guī)律預(yù)測(cè)的專家系統(tǒng)更容易獲得。本篇介紹了 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在叉車液壓系統(tǒng)故障診斷中的應(yīng)用，提供了一種新的解決方法。2. 一種 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練算法A．一種 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)典型的三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示它包括輸入層、隱層和輸出層。在圖1 中, 圓代表神經(jīng)元。圓之間連接線具有權(quán)重 代表神經(jīng)元之間相互作用的力， 是連接在 k-ijWijWth 層中神經(jīng)元 i 和在 k-1-th 層中神經(jīng)元 j 之間的權(quán)重。 是神經(jīng)元的輸入端口kib（ ） ， 是輸出神經(jīng)元，F(xiàn)(·)是從(k-1)k-th 層到 k-th 層的傳遞函數(shù)。ixn,.2?iyB.學(xué)習(xí) BP 網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)算法BP（反向傳播）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用輸出層的誤差估算它的前導(dǎo)層誤差，然后再用這個(gè)誤差判斷它的前一層誤差依次下去。一層又一層的估算其它層地誤差，就可以得出其它層的誤差 ，這樣，可以形成傳遞輸出層對(duì)輸入層網(wǎng)絡(luò)誤差并影響輸入層信號(hào)的過(guò)程。因此該算法叫反向傳輸算法，non-cycle 網(wǎng)絡(luò)使用 BP算法演示叫做 BP 網(wǎng)絡(luò)，他的訓(xùn)練過(guò)程就是學(xué)習(xí)過(guò)程。演算就是當(dāng)樣本矢量輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)用某種方式調(diào)整神經(jīng)元之間的重量。具體的 BP 演示算法如下：? 初始化得到正確的 值，獲得更小的隨機(jī)非零值。ijW? 給出幾組輸出輸入樣本值（ ） ，p=1，2，…，p，i 是演算模式組的pDX,順序號(hào) 是輸入量， 輸出的期望值。pXp? 計(jì)算它們真實(shí)的輸出值 =( ， ， … )，在這個(gè)過(guò)程中，無(wú)數(shù)次Yy1p2y3mp的傳輸計(jì)算在不同數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)層中完成。評(píng)估的目標(biāo)函數(shù)網(wǎng)絡(luò)和輸出的誤差值一般可以表示如下式： 21)(2???PmjjpjydE? 判斷網(wǎng)絡(luò)是否滿足精確度要求： ??E? 是理想的精確值這個(gè)演算過(guò)程一直進(jìn)行到得到滿足精確度值時(shí)。?? 通過(guò)依據(jù)梯度減掉一個(gè)又一個(gè)逆向值來(lái)調(diào)整權(quán)重，可根據(jù)下式計(jì)算： ijijij Wtt???)(1(3.建立液壓系統(tǒng)故障診斷的 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本文是以 CPQ30 型叉車作為一個(gè)例子。液壓系統(tǒng)的故障率非常的高，而且許多操作失誤也存在。針對(duì)一般的液壓系統(tǒng)故障，BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證了其故障的原因。A. 液壓系統(tǒng)故障形式及故障機(jī)理分析液壓系統(tǒng)的故障形式及故障機(jī)理分析見(jiàn)表 1。B. 選擇 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元的輸入輸出矢量我們定義故障形式 x=（ ， ， ）為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入量，故障原因1x23y=（ ， ， ，…， ）作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出量，故障形式和故障1y237y機(jī)理之間的非線性映射關(guān)系就確立了，我們繪制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。輸入三個(gè)變量 ， ， 表示三個(gè)不同的故障點(diǎn)， 表示壓力油的溫度越來(lái)越高，x 1x表示舉升液壓缸壓力不夠，x3 表示連接處油泄漏，輸出矢量分別為 ，2 1y， ， ， ， ， ，表示七種不同的故障點(diǎn)。 表示主安全閥y345y67 1y壓力偏低了，大量的油流入安全閥； 表明外層散熱的污垢油太多，使2y散熱效率變低；表示密封活塞損壞； 表示換向閥處于損壞； 表示單向閥處于損壞；3 4 5表示密封圈損壞； 表示螺釘沒(méi)有擰緊。6y7yC. 選擇 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和訓(xùn)練演示樣本 1）.確定 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)參數(shù) G.Cbenko, Licheng Jiao 想到了一個(gè)三層前饋網(wǎng)絡(luò)，隱層有足夠結(jié)點(diǎn)近似于具有任意精度任意連續(xù)性地映射的方法。根據(jù)映射現(xiàn)有的理論，建立的含有隱層的三層網(wǎng)絡(luò)能獲得期望的精度。一旦隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)確定了，它的結(jié)構(gòu)就確定了。提供給叉車液壓系統(tǒng)診斷的 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括三層，也就是說(shuō)隱層節(jié)點(diǎn)數(shù) m 的值為 4，輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù) n 值為 7，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式h= （ ） ，隱層節(jié)點(diǎn)數(shù) h 等于 5.ln?10~?表一. 液壓系統(tǒng)的故障類型及故障機(jī)理分析樣本點(diǎn) 符號(hào) 故障類型 故障原因 符號(hào)1 1x壓力油溫度上升過(guò)快主壓力閥壓力太低，大量的油流入安全閥；外層散熱污垢油過(guò)多，降低散熱效率1y22 2x舉升液壓缸壓力降低活塞密封損壞；換向閥損壞；單向閥損壞；3y453 3聯(lián)接處密封泄露 密封圈損壞；螺釘未擰緊；67y表二. 對(duì) BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試樣本樣本輸入 樣本輸出樣本點(diǎn) 1x23x1y23y45y67y1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 02 0 1 0 0 0 1 1 1 0 03 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1表三. 故障診斷結(jié)果輸出結(jié)果樣本點(diǎn) 1y2y3y4y5y6y71 0.9956 0.9989 0.0008 0.0012 0.0023 0.0011 0.00152 0.0024 0.0020 0.9809 0.9982 0.9919 -0.0012 0.0015從輸入層到輸出層的傳遞函數(shù)在網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中常常是一個(gè)函數(shù)的功能，也就是，從隱層到輸出層的線性函數(shù)。xexf???1)(2）.選擇測(cè)試樣本假設(shè) F 代表網(wǎng)絡(luò)中測(cè)試的樣本點(diǎn)，從上述已經(jīng)確定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，可以獲得以下參數(shù)，F(xiàn)= （X ， Y） ，X= （ ， ， ） ，Y=（ ， ， ，…1x231y23y） 。X 表示輸入信號(hào)， Y 表示輸出信號(hào)。網(wǎng)絡(luò)測(cè)試點(diǎn)見(jiàn)表 2 中。7y4.網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練與網(wǎng)絡(luò)測(cè)試：表 2 中的訓(xùn)練樣本適用于編寫(xiě) MATLAB 程序，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練誤差指數(shù)是0.0001，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 3.針對(duì)表格 3，如果網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的誤差是 0.00001，表 1 中樣本輸出結(jié)果等于[0.9956,0.9989,0.0008,0.0012,0.0023,0.0011,0.0015]，然而輸出的期望值是[1,1,0,0,0,0,]。這就說(shuō)明 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷結(jié)果符號(hào)實(shí)際要求的結(jié)果。有故障節(jié)點(diǎn)的值接近于 1，無(wú)故障節(jié)點(diǎn)的值趨向 0 證明了該方法具有一定的精度和可靠度。5. 結(jié)論：本文提出了基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一種新的叉車液壓系統(tǒng)的故障診斷方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，這種方法是可行的，具有故障容差（容錯(cuò)性） 、預(yù)測(cè)、記憶、自適應(yīng)、并行處理等特性，具有一定的實(shí)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)[1]雷天覺(jué).液壓工程手冊(cè)。北京，機(jī)械工業(yè)出版社，1998[2]李清何，譚青.叉車液壓系統(tǒng)起升液壓缸無(wú)力的故障樹(shù)分析，中國(guó)機(jī)床與液壓期刊 No.2:199 -201,2008 年[3]何三全，莫耀祖.綜合運(yùn)輸與裝卸機(jī)械，北京，人民交通出版社 2002[4]劉忠，楊國(guó)平.工程機(jī)械液壓傳動(dòng)原理故障診斷與排除，北京，機(jī)械工業(yè)出版社 2005[5]周開(kāi)利，康耀紅 .神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及其 MATLAB 仿真程序設(shè)計(jì)，北京，清華大學(xué)出版社，2005[6]謝慶生.尹健 .機(jī)械工程中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，北京，中國(guó)機(jī)械工業(yè)出版社，2003中 國(guó) X X 大 學(xué)本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)姓 名： 學(xué) 號(hào)：學(xué) 院：專 業(yè)：設(shè)計(jì)題目： 8 噸叉車設(shè)計(jì) 專 題： 指導(dǎo)教師： 職 稱：20** 年 6 月摘 要叉車具有裝卸和搬運(yùn)功能，機(jī)動(dòng)靈活，能適應(yīng)多變的裝卸搬運(yùn)要求，普遍適用于港口、車站、貨場(chǎng)、車間、倉(cāng)庫(kù)、油田及機(jī)場(chǎng)等處，還可以進(jìn)入船艙和集裝箱內(nèi)進(jìn)行裝卸作業(yè)，除此之外，還廣泛應(yīng)用于軍事部門(mén)和特殊防爆部門(mén)，有的車輛可無(wú)人駕駛，到人員不斷接近的地方工作適用于柔性加工系統(tǒng)，總之，隨著物流技術(shù)的不斷發(fā)展和工業(yè)化水平的提高，叉車使用范圍將日益擴(kuò)大，成為一種產(chǎn)量與品種很多的裝卸搬運(yùn)機(jī)械。本叉車是參照市場(chǎng)上已有產(chǎn)品大連 CPCD80 型 8 噸叉車設(shè)計(jì)，基本參數(shù)與相近，最大載重量也為 8 噸，本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)了變速箱、起降油缸、驅(qū)動(dòng)橋?，F(xiàn)代叉車技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)是充分考慮舒適性、安全可靠性和可維護(hù)性 ,產(chǎn)品專業(yè)化、系列多樣化,大量應(yīng)用新技術(shù),完善操控系統(tǒng),重視節(jié)能和環(huán)保 ,全面提升產(chǎn)品的性能和品質(zhì)。通過(guò)對(duì)國(guó)際國(guó)內(nèi)叉車造型設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀分析，運(yùn)用工業(yè)設(shè)計(jì)的理論和方法，研究了叉車造型設(shè)計(jì)的要素及設(shè)計(jì)原則：造型要求簡(jiǎn)潔明快、線條流暢，以體現(xiàn)車身的力度感與堅(jiān)實(shí)穩(wěn)重的感；色彩．力求單純，給人以輕松、愉悅的感覺(jué)，主色調(diào)以明度較高的黃 色、橙色為宜；車身前后左右要求有寬大的玻璃，儀表具有良好的可讀性。研究結(jié)果對(duì)叉車設(shè)計(jì)具有重要的實(shí)際指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：叉車； 三軸式； 滑移直齒輪變速； 緊湊ABSTRACTForklifts can do handing works,and can flexibility to adapt to changing of handing requirements,and generally applicable to ports,railway stations,freight yard,workshops,warehouses,oil fields and the airport and places,and forklifts could still enter the cabin and container handing operations within.In addition,forklifts are alseo widely used in military and special explosion—proof sector,some vehicles will be unmanned,that officers should hot work in places close to or for Flexible Manufacturing Systerm.In short, as the logistics and technological development and the enhancement of the level of industrialization,the use of fork lifts will be expanding ,and it will become a yield varieties with a lot of material handing machinery.The forklift is based produces already on the market in Dalian CPCD80-8-ton forklift design,the basit parameters was similar,for the largest load of 8 tons.The main degin of the design is the transmission, Other parts only briefly describes or do not given the design.Within this total,the transmission of three-axis,gearbex,sliding gear transmission,simple and compact structure,by the same agencies to achieve a variable speed transmission and reverse operationThe major trend ofmodern technology developmentof the fork truck is to be fully in consideration of the friendly operation, the reliability, the safety, the goodmaintenance, the specialization, the series, and the diversificat, and to adopt new technology, to improve steering system, and to focuson energy saving and environmentprotection in order to promote the truck’s capacity and quality.Based on the analysis of current status of international and domestic forklift truck form design， the key elements and design principles in forklift truck form design was researched using industriM design theory and methodology：It Was put forward that the form offorklift truck should be simple and lively tll smooth lines in order to convey the sense of strength and steadiness；the color strives simplicity to make people feel pleasant and light — mainly usingtones ofyeHow and orange；there shouldbe big ass atthefrontand back oftrucks；thein— struments should be easy to read．The research results provided practical reference for forklift truck design．Keywords： fork truck; 3-axis; sliding gear transmission; compact 目 錄1 緒論1.1 叉車的用途與特點(diǎn) …………………………………………………… 11.2 叉車的分類 …………………………………………………………… 21.3 我國(guó)叉車外觀造型設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀 ……………………………………… 21.4 國(guó)際叉車外觀造型設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀 ……………………………………… 31.5 叉車造型設(shè)計(jì)的幾個(gè)方面 …………………………………………… 31.6 叉車技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) ………………………………………………… 51.7 叉車在特殊條件下的使用 …………………………………………… 72 叉車設(shè)計(jì)總體方案2.1 設(shè)計(jì)總體方案確定 …………………………………………………… 92.1.1 方案的制定原則 ……………………………………………………… 92.1.2 設(shè)計(jì)方案的規(guī)劃 ……………………………………………………… 92.1.3 方案設(shè)計(jì)內(nèi)容總結(jié) …………………………………………………… 102.2 叉車發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 …………………………………………………… 112.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)基本型式的選擇 ……………………………………………… 112.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 ………………………………………… 123 變速箱設(shè)計(jì)3.1 變速箱的構(gòu)造和原理 ………………………………………………… 153.2 變速箱的結(jié)構(gòu)方案圖 ………………………………………………… 163.3 變速箱主要參數(shù)的選擇 ……………………………………………… 163.3.1 變速箱掛慢速檔時(shí)參數(shù)選擇 ………………………………………… 163.3.2 變速箱掛快速檔時(shí)參數(shù)選擇 ………………………………………… 183.3.3 變速箱掛倒檔時(shí)參數(shù)選擇 …………………………………………… 203.3.4 中心距確定 …………………………………………………………… 213.3.5 齒輪模數(shù)確定 ………………………………………………………… 223.3.6 齒數(shù)分配 ……………………………………………………………… 223.3.7 齒輪其他基本幾何參數(shù)與結(jié)構(gòu)圖 …………………………………… 233.3.8 主要零件的計(jì)算 ……………………………………………………… 283.4 齒輪公差組的確定 …………………………………………………… 303.5 軸的結(jié)夠設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 …………………………………………… 313.5.1 第一軸的結(jié)夠設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 ……………………………………… 313.5.2 中間軸的結(jié)夠設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 ……………………………………… 403.6 軸承的選擇與校核 …………………………………………………… 473.7 鍵的選擇與校核 ……………………………………………………… 483.8 確定箱體的基本參 …………………………………………………… 504 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)4.1 主減速器設(shè)計(jì) ………………………………………………………… 504.2 差速器設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 524.2.1 齒輪主要參數(shù)選擇 …………………………………………………… 534.2.2 幾何參數(shù)的計(jì)算 ……………………………………………………… 544.2.3 行星齒輪軸直徑及支撐長(zhǎng)度確定 …………………………………… 554.3 齒輪強(qiáng)度計(jì)算 ………………………………………………………… 565 液壓驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的選擇 ……………………………………………………… 565.2 舉升液壓缸的計(jì)算 …………………………………………………… 575.2.1 液壓缸主要零件的作用 ……………………………………………… 575.2.2 液壓缸主要尺寸的確定 ……………………………………………… 585.2.3 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………………… 605.3 驅(qū)動(dòng)方案的選擇 ……………………………………………………… 62 5.4 驅(qū)動(dòng)方案的確定 ……………………………………………………… 636 液壓系統(tǒng)的常見(jiàn)問(wèn)題及解決措施 …………………………………………… 64結(jié)論 ………………………………………………………………………………… 69參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………… 70附錄 1 叉車總圖 ………………………………………………………………… 71翻譯部分英文原文 ……………………………………………………………………… 72中文譯文 ……………………………………………………………………… 76致謝 ………………………………………………………………………………… 801 緒論叉車過(guò)去被稱為叉式裝卸車或鏟車，是一種以貨叉為標(biāo)準(zhǔn)取物裝置，通常能將貨物提升三米的特殊車輛叉車采用輪盤(pán)底盤(pán)，屬于流動(dòng)是起重機(jī)械或貨物搬運(yùn)機(jī)械，是物流機(jī)械的一種，它又是一類邊緣產(chǎn)品，有時(shí)也被歸入工程機(jī)械。它機(jī)體緊湊、軸距較短、轉(zhuǎn)向靈活、結(jié)構(gòu)緊 、噪音低、污染小、造價(jià)低、操作靈活，可以在工作場(chǎng)地狹小的 間作業(yè)。能通過(guò)比較低矮的倉(cāng)門(mén)，貨物的升降采用液壓操縱使得操作簡(jiǎn)單，動(dòng)作平穩(wěn)，自身具有裝卸功能無(wú)需輔助人員，因此叉車廣泛應(yīng)用于車間、倉(cāng)庫(kù)、港口、車站的場(chǎng)所。隨著科技水平和文化意識(shí)的提升，現(xiàn)在的產(chǎn)品設(shè)計(jì)已經(jīng)從 能主義(形式追隨功能)轉(zhuǎn)向情感主義(形式追隨情感) 。 件設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品不僅要滿足用戶的生理需求，還要滿足心理的需求。隨著工業(yè)設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展，曾經(jīng)以技術(shù)為主體的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向以技術(shù)為客體，以用戶為中心的設(shè)計(jì)，運(yùn)用工業(yè)設(shè)計(jì)的方法和技術(shù)成了人類專門(mén)研究的主題。如何使叉車生產(chǎn)企業(yè)跳出原有的重功能、輕形 設(shè)計(jì)的固有模式，適應(yīng)用戶不同的產(chǎn)品需求；如何迎接加入 WTO 后外來(lái)產(chǎn)品對(duì)我國(guó)叉車生產(chǎn)企業(yè)的沖擊和影響；如何建立一個(gè)整合考慮功能技術(shù)、人機(jī)關(guān)系、形態(tài)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，是我造型設(shè)計(jì)新穎、色彩處理得當(dāng)、人機(jī)關(guān)系協(xié)調(diào)、安能給人良好的視覺(jué)效果和宜人的生產(chǎn)條件，對(duì)美化環(huán)境、提高工效大有好處。 1.1 叉車的用途與特點(diǎn)叉車的機(jī)體結(jié)構(gòu)緊湊，軸距較短，轉(zhuǎn)向靈活，能在狹窄的場(chǎng)地和通道內(nèi)作業(yè)，能通過(guò)比較低矮的倉(cāng)門(mén)，貨物的升降采用液壓操縱，使的操作簡(jiǎn)單，動(dòng)作平穩(wěn)；在采用貨叉搬運(yùn)成件貨物時(shí)，自身具有裝卸能力，無(wú)需輔助人員。因此叉車非常廣泛的應(yīng)用于車間、倉(cāng)庫(kù)、港口、車站等場(chǎng)所，進(jìn)行裝卸、堆垛、拆垛、和極短距離的搬運(yùn)。叉車對(duì)于現(xiàn)實(shí)裝卸搬運(yùn)作業(yè)的機(jī)械化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率非常重要，是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要設(shè)備。由于叉車具有很高的機(jī)動(dòng)性和靈活性，廣泛使用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)。采用特殊的叉車或換用不同的屬具，能夠進(jìn)一步擴(kuò)展叉車的用途。如側(cè)面叉車廣泛應(yīng)用于林業(yè)部門(mén)，集裝箱叉車用于港口，蓄電池叉車用于食品冷庫(kù)，三向堆垛叉車用于立體倉(cāng)庫(kù)。但是叉車汽車進(jìn)行距離貨物運(yùn)輸。叉車在倉(cāng)庫(kù)等狹小場(chǎng)地裝卸工作的典型工作循環(huán)為：調(diào)整方向、對(duì)準(zhǔn)貨位；調(diào)整貨叉高度，放平貨叉；前進(jìn)叉取貨物，略微起升貨物，后傾使貨物穩(wěn)定，后退調(diào)整貨物離地300mm 左右，將貨物搬運(yùn)出倉(cāng)庫(kù)；調(diào)整方向，對(duì)準(zhǔn)運(yùn)貨的載重汽車，起升貨物到高于貨車車廂的高度；前進(jìn)到達(dá)貨車的裝載位置，前傾放平貨叉，降下貨物；后退取出貨叉，后傾門(mén)架并降下貨叉到離地距離 300mm 左右，將叉車開(kāi)進(jìn)倉(cāng)庫(kù)取下一件貨物。在上述每一作業(yè)循環(huán)中，駕駛員要多次操作節(jié)氣門(mén)，離合器、變速器、轉(zhuǎn)向盤(pán)、制動(dòng)器、換向閥等。作為車輛，作業(yè)時(shí)還有避讓障礙和人員，駕駛員的操作非常繁重。叉車的的工作特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)向、離合、換擋、制動(dòng)、起升、傾斜等操作頻繁。1.2 叉車的分類平衡重式叉車的構(gòu)造和性能特點(diǎn)是：貨物重心位于四個(gè)車輪所圍成的支撐平面之外，有穩(wěn)定性問(wèn)題；其底盤(pán)系統(tǒng)與汽車、拖拉機(jī)、運(yùn)輸車量相比，有前輪驅(qū)動(dòng)、后輪轉(zhuǎn)向、車速低、爬坡度大、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、剛性懸架、越野性差、結(jié)構(gòu)緊湊，自重較大等特點(diǎn)。根據(jù)叉車的起重量，過(guò)去習(xí)慣將叉車分為小噸位（0.5 噸和 1 噸） 、中噸位（2 噸和 3噸） 、和大噸（5 噸，當(dāng)時(shí)沒(méi)有更大的叉車） 。根據(jù)動(dòng)力來(lái)源，叉車分為手動(dòng)叉車（起重量 0.5 噸以下） 、內(nèi)燃叉車（0.5 噸至 42 噸）和蓄電池叉車（3 噸以下） 。根據(jù)貨物與叉車的位置關(guān)系，叉車分為正面叉車和側(cè)面叉車。正面叉車包括平衡重式叉車（內(nèi)燃叉車和蓄電池叉車， ）和前移式叉車（蓄電池叉車、小噸位，室內(nèi)使用） ；側(cè)面叉車包括多面叉車（立體倉(cāng)庫(kù)用）和集裝箱叉車等。根據(jù)叉車主要部件的技術(shù)特點(diǎn)，叉車又可以分為汽油叉車、柴油叉車、液化石油叉車；機(jī)械傳動(dòng)叉車、靜壓傳動(dòng)叉車、機(jī)械轉(zhuǎn)向叉車、助力式或全液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向叉車、起升門(mén)架叉車、高起升門(mén)架叉車、全自由提升叉車、集裝箱叉車等。1.3 我國(guó)叉車外觀造型設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀我國(guó)叉車工業(yè)起步于 20 世紀(jì)五、六十年代。在原機(jī)械工業(yè)部的領(lǐng)導(dǎo)下，挑選國(guó)內(nèi)幾家企業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行共同開(kāi)發(fā)、聯(lián)合設(shè)計(jì)，然后以當(dāng)時(shí)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的模式，根據(jù)叉車的不同型號(hào)(噸位)分配給各家企業(yè)進(jìn)行制造生產(chǎn)。進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代后，計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的束縛逐漸減輕，各家企業(yè)根據(jù)自身的技術(shù)、資源力量，在原來(lái)的型號(hào)基礎(chǔ)上向上、向下延伸，普遍建立起一套不同型號(hào)的產(chǎn)品系列，技術(shù)上主要以動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)作為核心。20世紀(jì) 90 年代中后期，隨著國(guó)際上 Linder、Toyota 等大公司產(chǎn)品的進(jìn)入，對(duì)我國(guó)的叉車制造行業(yè)形成了極大的沖擊。為了迎接挑戰(zhàn)，國(guó)內(nèi)企業(yè)在車身的鈑金工藝、動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、裝配加工工藝等領(lǐng)域投入了很大的技改力度，引進(jìn)了大批數(shù)控加工設(shè)備和流水線，在技術(shù)、工藝上有了很大的提高。但是國(guó)內(nèi)企業(yè)在設(shè)計(jì)上相對(duì)滯后 ，主要以模仿日本企業(yè)的設(shè)計(jì)為主。在模仿過(guò)程中，由于受到加工工藝的制約，總體效果差強(qiáng)人意 ，特別是在車身形態(tài)方面存在很多不足，主要表現(xiàn)在： (1)外觀形態(tài)仍采用呆板的直線，整體形式陳舊、臃腫，不符合現(xiàn)代的審美情趣； (2)結(jié)構(gòu)線型混亂，形體比例不協(xié)調(diào)，機(jī)構(gòu)外露多，布局零亂，松散 ，視覺(jué)穩(wěn)定性差；(3)極少考慮人機(jī)工程操作的舒適性和合理性； (4)色彩單一、陳舊，色調(diào)灰暗，缺少變化和統(tǒng)一 ，商標(biāo)、標(biāo)牌等附件的布局與整體不協(xié)調(diào)。1.4 國(guó)際叉車外觀造型設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀 20 世紀(jì) 80 年代，以林德(LINDER)叉車為代表的叉車生產(chǎn)企業(yè)在外形設(shè)計(jì)上大膽突破，追求流線型，講究藝術(shù)性，開(kāi)始導(dǎo)入汽車的造型設(shè)計(jì)元素。在亞洲，日本各大公司在外形設(shè)計(jì)中也逐漸以圓弧曲線代替直線，注意造型的美觀流暢。同時(shí)，隨著工業(yè)的發(fā)展，部件的可靠性有了很大的提高，不用再過(guò)多地考慮維修的方便性，這樣就為將它們遮蓋起來(lái)創(chuàng)造了條件。叉車的部件除了必須布置在外面的操作系統(tǒng)、各種儀表、警告裝置外，其余部件均被車身包裹起來(lái)，給人—種整潔美觀的感覺(jué)。步入 21 世紀(jì)，國(guó)際叉車制造企業(yè)對(duì)形態(tài)更加重視，受汽車形態(tài)設(shè)計(jì) 新鋒銳 (New Edge)風(fēng)格的影響，叉車形態(tài)在原流 線型的基礎(chǔ)上增加了一些堅(jiān)挺的塊狀輪廓明顯的線條，流暢中彰顯力量、圓潤(rùn)中蘊(yùn)涵挺拔，叉車形態(tài)隨社會(huì)審美情趣的演變不斷地發(fā)展變化并成為叉車更新?lián)Q代的主要手段之一。2003年世界叉車展覽會(huì)的 4 款叉車?？傮w而言，當(dāng)今世界叉車形態(tài)設(shè)計(jì)的趨勢(shì)可以用 8 個(gè)字概括：流線、遮蓋、高效、舒適。主要有以下特點(diǎn)： (1)采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的觀念，從 人 一機(jī) 一環(huán)境 整體來(lái)考慮叉車的設(shè)計(jì)； (2)全懸浮安全架，軸線上減輕振動(dòng)，線型上使形態(tài)豐富； (3)弧線和直線相結(jié)合，線條流暢、簡(jiǎn)練，極富動(dòng)感活力； (4)人機(jī)界面設(shè)計(jì)合理，操作舒適、簡(jiǎn)單； (5)采用鮮艷的顏色，色彩計(jì)劃豐富、大膽，視覺(jué)沖擊力。1.5 叉車造型設(shè)計(jì)的幾個(gè)方面 ：叉車車身造型設(shè)計(jì) 現(xiàn)代叉車車身造型要求簡(jiǎn)潔明快、線條流暢，以塊感的造型手法體現(xiàn)車身的力度感與堅(jiān)實(shí)穩(wěn)重的量感。因此，設(shè)計(jì)時(shí)要注意整體性，避免使零件過(guò)分凌亂和松散；要精心規(guī)劃，將有關(guān)部件集中在一定的較規(guī)整的空間范圍內(nèi)，分塊明確，簡(jiǎn)潔完 。這樣可以增強(qiáng)叉車的整體感，使形體輪廓更加鮮明，更富于個(gè)性特色。 叉車造型色彩計(jì)劃 色彩是造型的重要因素 ，好的產(chǎn)品色彩設(shè)計(jì)能更美化產(chǎn)品，提高外觀質(zhì)量。叉車的色彩雖然依附于形體，但色彩比形 更具有感染力，能先于形體影響人的情感。設(shè)計(jì)叉車時(shí)，首先需要確定主色調(diào)，才能使機(jī)具顯得統(tǒng)一。即應(yīng)以一色為主，其它色彩為輔。主色調(diào)占大部分面積，其位置也多在注目之處，如門(mén)架、車身、平衡重等。叉車主色調(diào)的確定應(yīng)考慮有效地發(fā)揮產(chǎn)品的功能，同時(shí)為操作者創(chuàng)造協(xié)調(diào)的人機(jī)關(guān)系，給人以親切、舒適、輕松、愉悅的感覺(jué)，從中得到美的享 。 叉車車身緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活迅速，司機(jī)操縱動(dòng)作頻繁而緊張。為了安全和引人注目，一般來(lái)說(shuō)，主色調(diào)以明度較高的黃色、橙色為宜。黃色、橙色是目前國(guó)際工程機(jī)械的流行色。從國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，紅色、綠色最近也是被運(yùn)用較多的顏色。叉車的色彩力求單純，一般 2—3 色為宜，色彩越簡(jiǎn)潔越醒目，整體感越強(qiáng)。主色調(diào)確定之后，一般可施輔助色彩的部分有駕駛室安全框架、門(mén)架、貨叉和平衡重等。對(duì)于叉車來(lái)講，只能選定幾處，切不可面面俱到，用色過(guò)多，反而顯得雜亂。童雪駛室門(mén)架雖然著色面積不大，但位于機(jī)具中部特別醒目。設(shè)計(jì)者如為表現(xiàn)其牢固、堅(jiān)實(shí)安全，可采用深鐵藍(lán)或黑色。對(duì)于中、小型叉車，為表現(xiàn)機(jī)具靈活機(jī)動(dòng)，可采用明度較高的灰白、米黃、淺藍(lán)色等。 人機(jī)關(guān)系的協(xié)調(diào) 現(xiàn)代產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)要求在滿足功能結(jié)構(gòu)要求和遵循造型形式美規(guī)律的同時(shí)必須符合人機(jī)工程學(xué)原則，滿足宜人性，才能高效、可靠、安全和舒適地操作。過(guò)去人們總是關(guān)心技術(shù)的先進(jìn)性，而較少關(guān)心人機(jī)工程因素，或者在設(shè)計(jì)完產(chǎn)品之后才對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行人機(jī)工程分析，滯后性強(qiáng)，最終的產(chǎn)品操作起來(lái)很不舒服，甚至帶來(lái)誤操作而引起事故。因此，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品之前進(jìn)行人機(jī)工程分析十分必要。叉車設(shè)計(jì)在考慮人機(jī)工程因素時(shí)，一般有以下幾個(gè)方面。 （1）駕駛空間 駕駛員的活動(dòng)空間主要在司機(jī)室內(nèi)部，寬敞明亮的司機(jī)室擴(kuò)大了駕駛員的視野，前后左右及司機(jī)室頂部都有寬大的玻璃，駕駛員可以方便地觀察到機(jī)器周圍的情況；較大的下部空間可以使駕駛員不至于因?yàn)榭臻g的狹小導(dǎo)致腿部的疲勞，操作起來(lái)比較方便。為了適應(yīng)不同身高的駕駛員來(lái)操縱叉車，同一型號(hào)的叉車針對(duì)不同的駕駛員其主要部分都可以。因人而易 ，根據(jù)可調(diào)性原則采用不同配置尺寸。例如：從司機(jī)座椅到前方的制動(dòng)踏板、油門(mén)踏板之間的距離；從座椅靠背到操縱桿之間的距離；從方向盤(pán)到駕駛員之間的距離，方向盤(pán)的高度等。這樣就可以使那些身高 1．60—1．90m 之間的駕駛員在操縱叉車時(shí)都能感到非常舒適。（2） 駕駛舒適性駕駛員的駕駛舒適性除了與駕駛空間有關(guān)，還與座椅的設(shè)計(jì)密不可分。座椅的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能使乘客脊柱處于生理體位，保持正常的生理彎曲。駕駛環(huán)境不僅要求對(duì)座椅能進(jìn)行前后調(diào)整、對(duì)靠背能進(jìn)行角度調(diào)整，而且要求座持柔軟舒適、富有彈性，并配有減震裝置。因?yàn)椴孳嚨那昂髴覓於际莿傂缘慕Y(jié)構(gòu)， 在整機(jī)上無(wú)減震裝置，易使駕駛員疲勞。為了彌補(bǔ)叉車結(jié)構(gòu)上的這一先天缺陷，必須在座椅上裝設(shè)減展裝置。據(jù)國(guó)外資料介紹 ，目前國(guó)外的有些叉車的座椅下面裝有減震油缸。 （3） 人機(jī)界面設(shè)計(jì) 此外，儀表板人機(jī)界面的設(shè)計(jì)也必須認(rèn)真考究。造型漂亮的硬塑料面板的組合儀表，在國(guó)外叉車上已成發(fā)展趨勢(shì)。人機(jī)界面設(shè)計(jì)得好 ，可使人機(jī)之間傳遞交換信息暢通無(wú)阻，使人能迅速、正確識(shí)別并獲取機(jī)內(nèi)信息，人腦中樞處理后作出的操作能容易準(zhǔn)確地發(fā)送給機(jī)具。因此，各種儀表很講究可讀性，有的用數(shù)字顯示，有的用指針或信號(hào)指示，在新近生產(chǎn)的叉車上，甚至設(shè)置了通訊聯(lián)絡(luò)裝宜，供駕駛員在叉車操作現(xiàn)場(chǎng)與計(jì)算機(jī)管理中心進(jìn)行信息聯(lián)絡(luò)，以加強(qiáng)叉車的運(yùn)行營(yíng)理，提高作業(yè)效率。 另外，功能集成的操作區(qū)不僅縮短了手臂移動(dòng)的距離，減少了操作力，而且還實(shí)現(xiàn)了精確的組合控制。駕駛員可以同時(shí)對(duì)叉車進(jìn)行聯(lián)合操作(例如門(mén)架的起升和屬具的伸縮等)，這些組合控制是由電控和液控來(lái)完成的。 2l 世紀(jì)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是創(chuàng)新產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)于產(chǎn)品生命周期來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品的外觀造型日益顯得重要。用工業(yè)設(shè)計(jì)的理論方法和技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)叉車，提高叉車使用的可靠性，駕駛的舒適性，造型的美觀性，正在成為我國(guó)叉車企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的一大機(jī)遇。 1.6 叉車技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)叉車市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)促進(jìn)了叉車技術(shù)的發(fā)展 ,現(xiàn)代叉車設(shè)計(jì)中正在大量地、不斷地應(yīng)用各種新技術(shù) ,提高產(chǎn)品的性能和品質(zhì) ,以滿足市場(chǎng)的需要。1.叉車設(shè)計(jì)人性化人性化的概念在當(dāng)今的叉車設(shè)計(jì)中無(wú)處不在 ,尤其是在歐洲車型上得到了最充分的體現(xiàn)。a.充分考慮舒適性例如,配備醒目的數(shù)字化儀表、報(bào)警裝置 ,實(shí)現(xiàn)工況的在線監(jiān)控;采用浮動(dòng)駕駛室(可移動(dòng)、升降) ,使操縱者獲得全方位視野 ;以集中手柄控制替代多個(gè)手柄控制 ,電控替代手控;逐漸將電子監(jiān)測(cè)器和高度顯示器作為高升程叉車的標(biāo)準(zhǔn)配置等。b.允許個(gè)性化設(shè)置性能參數(shù)不同的駕駛員有不同的操作習(xí)慣 ,不同的場(chǎng)地環(huán)境也有不同的要求 ,叉車設(shè)計(jì)允許駕駛員根據(jù)自己的駕駛習(xí)慣或者場(chǎng)地條件設(shè)定個(gè)性化的運(yùn)行參數(shù) ,如最大行駛速度、加速度、制動(dòng)靈敏度等 ,如果駕駛員是一個(gè)有活力的年輕人 ,他可以設(shè)置高加速、快剎車 ,體驗(yàn)動(dòng)感十足的工作;如果駕駛員是個(gè)沉穩(wěn)的中年人 ,他可以設(shè)置慢加速 ,緩剎車 ,那么在整個(gè)駕駛過(guò)程中 ,都會(huì)感覺(jué)十分舒適 ,不會(huì)有急起動(dòng)、急剎車的振動(dòng)。符合每一個(gè)叉車駕駛者的駕駛習(xí)慣的叉車 ,就像一件量身定制的衣服 ,能夠適合每個(gè)駕駛員的具體情況。c.充分考慮安全可靠性與可維護(hù)性保證叉車駕駛員的安全一直是設(shè)計(jì)人員重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。除停車、行車制動(dòng)等基本安全措施外 ,通過(guò)配備功能齊全的監(jiān)控系統(tǒng)、動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)、防側(cè)翻系統(tǒng) ,以及采用電控、液壓、機(jī)械 3 套獨(dú)立制動(dòng)系統(tǒng) ,可大大提高叉車整車的安全可靠性。同時(shí) ,電子技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用 ,使對(duì)叉車安全性研究向智能化方向發(fā)展。2.產(chǎn)品專業(yè)化、系列化、多樣化系列化是叉車發(fā)展的重要趨勢(shì)。國(guó)外著名大公司逐步實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品專業(yè)化、系列化。與此同時(shí) ,叉車產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。叉車產(chǎn)品的特點(diǎn)是科技含量高、研制與生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、投資大、市場(chǎng)容量有限、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主要集中在少數(shù)幾家公司。各廠家皆以產(chǎn)品種類、系列的多樣化去充分適應(yīng)不同用戶、不同工作對(duì)象和不同工作環(huán)境的需要 ,并不斷推出新結(jié)構(gòu)、新車型 ,以多品種、小批量滿足用戶的個(gè)性化要求。自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、大型超市的紛紛建立 ,刺激了對(duì)室內(nèi)搬運(yùn)機(jī)械需求的增長(zhǎng)。高性能電動(dòng)叉車、前移式叉車、窄巷道叉車等各類倉(cāng)儲(chǔ)叉車得到迅速發(fā)展為了盡可能地用機(jī)器作業(yè)替代人力勞動(dòng) ,提高生產(chǎn)效率 ,適應(yīng)城市狹窄施工場(chǎng)所以及在貨棧、碼頭、倉(cāng)庫(kù)、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 ,小型叉車及微型叉車得到了較快的發(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(yùn)。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)備的效能 ,完成更多的工作。集裝箱叉車也得到了發(fā)展。目前 ,集裝箱搬運(yùn)與堆垛設(shè)備的主要生產(chǎn)商集中在歐洲 ,如瑞典的 Kalmar、SMV,意大利的 Belotti、CVS 、Fantuzzi,法國(guó)的 PPM,芬蘭的 SISU Valmet,德國(guó)的 Linde 等。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)集裝箱叉車的僅有 1 家 ,主要依賴進(jìn)口。集裝箱叉車仍是所有集裝箱港口、碼頭、中轉(zhuǎn)站搬運(yùn)與堆垛空箱必不可少的設(shè)備 ,且堆垛層數(shù)有不斷增加的趨勢(shì)。3.節(jié)能和環(huán)?；h(huán)保要求推動(dòng)了動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展。電動(dòng)叉車具有能量轉(zhuǎn)換效率高、無(wú)廢氣排放、噪聲小等突出優(yōu)點(diǎn) ,是室內(nèi)物料搬運(yùn)的首選工具 ,但其受蓄電池容量限制 ,功率小 ,作業(yè)時(shí)間短。目前國(guó)內(nèi)外均在不斷改進(jìn)鉛酸蓄電池技術(shù) ,通過(guò)提高材料純度等使其在復(fù)充電次數(shù)、容量和電效率方面有了很大提高。由于技術(shù)的進(jìn)步 ,電動(dòng)叉車現(xiàn)已突破只能用于小噸位作業(yè)的局限性。目前國(guó)際上電動(dòng)叉車的產(chǎn)量已占叉車總量的 40%( 國(guó)內(nèi)為 10%～15% ),在德國(guó)、意大利等一些西歐國(guó)家 ,電動(dòng)叉車比例高達(dá) 65%。4.機(jī)電液一體化高可靠性、性能優(yōu)越的產(chǎn)品 ,以及裝備先進(jìn)電子技術(shù)的機(jī)電一體化產(chǎn)品的市場(chǎng)前景看好。以倉(cāng)儲(chǔ)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(jì)算機(jī)技術(shù)在電動(dòng)叉車上逐步得到推廣應(yīng)用 ,并納入信息化控制。無(wú)人駕駛叉車適用于有毒或特殊環(huán)境的需要 ,具有較大的發(fā)展空間。a.節(jié)能和機(jī)電液一體化高新技術(shù)的應(yīng)用微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 ,對(duì)提高叉車業(yè)整體水平 ,實(shí)現(xiàn)復(fù)合功能 ,以及保證整機(jī)及系統(tǒng)的安全性和自動(dòng)化水平的作用將更加明顯 ,使電子與機(jī)械、電子與液壓的結(jié)合更加密切實(shí)現(xiàn)以微處理器為核心的機(jī)電液一體化是未來(lái)叉車控制系統(tǒng)發(fā)展的主方向 ,即以微處理器為核心 ,控制由局部控制向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 ,使整車保持最佳工作狀態(tài) ,實(shí)現(xiàn)叉車的智能化作業(yè)。對(duì)于電動(dòng)車輛 ,傳統(tǒng)的電阻調(diào)速控制器已被淘汰 ,而新型 Mosfet 晶體管因其門(mén)極驅(qū)動(dòng)電流小 ,并聯(lián)控制特性好 ,且有軟硬件自動(dòng)保護(hù)和硬件自診斷功能等優(yōu)點(diǎn) ,得到廣泛應(yīng)用。串勵(lì)控制器和他勵(lì)控制器仍是市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品。交流控制技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展。隨著交流調(diào)速控制系統(tǒng)成本的降低與閉式交流電機(jī)技術(shù)的成熟 ,交流電機(jī)叉車將會(huì)因其功率大、維護(hù)性能好而取代直流電機(jī)叉車。采用電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比可節(jié)能 25%,它可根據(jù)叉車的使用工況 ,適時(shí)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速 ,是叉車節(jié)能降噪的有效措施。b.制動(dòng)系統(tǒng)向電子化方向發(fā)展現(xiàn)代叉車一般配有 3 套獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng):作用于驅(qū)動(dòng)輪和承載輪的踏板液壓制動(dòng);電子或機(jī)械式駐車制動(dòng);再生制動(dòng)。再生制動(dòng)的原理是 ,叉車在下坡、停車、前進(jìn) /后退轉(zhuǎn)換過(guò)程中的動(dòng)能不是僅僅消耗在機(jī)械制動(dòng)器上 ,而是通過(guò)控制器將電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī) ,給蓄電池再充電。這種制動(dòng)系統(tǒng)延長(zhǎng)了每次充電后的工作時(shí)間 ,一般可延長(zhǎng) 5%～10%,同時(shí)減少了機(jī)械制動(dòng)器的磨損 ,降低了使用成本 ,對(duì)于頻繁起制動(dòng)的叉車來(lái)說(shuō)尤為重要。為了減少制動(dòng)沖擊 ,增強(qiáng)適用性 ,要求傳動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力矩可調(diào) ,從而促進(jìn)了可調(diào)力矩電磁制動(dòng)器的發(fā)展?？烧{(diào)力矩制動(dòng)器由 1 個(gè)彈簧加壓制動(dòng)器和電子控制裝置———力矩控制器組成 ,這種機(jī)電一體化的制動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力矩可調(diào)功能的同時(shí) ,還可以通過(guò)力矩控制器對(duì)制動(dòng)器的磨損進(jìn)行監(jiān)測(cè) ,使系統(tǒng)的可靠性提高 ,降低運(yùn)行維護(hù)成本。此外 ,這種可調(diào)力矩制動(dòng)器還可以設(shè)置 CAN 總線接口 ,以實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)器的遠(yuǎn)程診斷、控制和對(duì)制動(dòng)控制的網(wǎng)絡(luò)化操作。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向電子化邁進(jìn)。傳統(tǒng)的蓄電池叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用機(jī)械轉(zhuǎn)向或液壓助力轉(zhuǎn)向。機(jī)械轉(zhuǎn)向的缺點(diǎn)是操縱力大 ,操作者易疲勞;液壓助力轉(zhuǎn)向的缺點(diǎn)是浪費(fèi)能量。采用電子轉(zhuǎn)向不僅操縱力小 ,而且比液壓助力轉(zhuǎn)向節(jié)能約 25%。目前 ,電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有 2 種:一種為位置反饋電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (Jungheinrich 公司、安徽叉車集團(tuán)公司的產(chǎn)品);另一種為扭矩反饋電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) Linde 公司(TCM 公司的產(chǎn)品) 。c.先進(jìn)完善的電氣系統(tǒng)現(xiàn)代電動(dòng)叉車均配有先進(jìn)完善的電氣系統(tǒng) ,包括行走、起升、轉(zhuǎn)向控制器、DC - DC變換器和車載充電器等。行走電機(jī)從 DC 串勵(lì)向 DC 他勵(lì)并進(jìn)一步向 AC 交流方向發(fā)展。加速器從碳膜電阻型有磨損式向霍爾型無(wú)磨損式發(fā)展。儀表盤(pán)上配置有各具特色的組合儀表面板 ,它采用大屏幕點(diǎn)陣式液晶顯示和 LED 管 ,實(shí)時(shí)顯示叉車狀況 ,包括放電顯示、工作計(jì)時(shí)、電機(jī)溫度、故障診斷等多種信息。隨著電子技術(shù)的發(fā)展 ,電動(dòng)叉車的控制器日趨完善。d.電瓶叉車采用交流電機(jī)、變頻調(diào)速近來(lái)交流電機(jī)已引起叉車界極大的興趣。交流電機(jī)運(yùn)用于叉車具有以下顯著特點(diǎn):一是叉車運(yùn)行速度高 ,工作裝置起升速度高;二是由于它采用高效控制器及具有再生制動(dòng)功能 ,因此 ,比傳統(tǒng)叉車節(jié)能 30%以上;三是全封閉電機(jī)、軸承及多盤(pán)制動(dòng)器免維護(hù)(無(wú)接觸器或碳刷) 。交流電機(jī)的電壓有越來(lái)越高的發(fā)展趨勢(shì) ,高電壓 (72～80 V) 已在歐洲開(kāi)始使用。在高電壓下工作時(shí) ,實(shí)際工作的電流很小 ,叉車在工作中發(fā)熱更少、效率更高 ,完全克服了直流電機(jī)產(chǎn)生熱量多、效率低下、維護(hù)頻繁的缺點(diǎn)。快速充電技術(shù)的發(fā)展日趨成熟 ,車載充電機(jī)將更多地運(yùn)用于叉車 ,使充電更方便 ,充電電流可達(dá)到傳統(tǒng)充電電流的 4 倍以上 ,充電時(shí)間更短 ,效率更高。采用交流電控可以提高生產(chǎn)率 ,加速快 ,可提高車輛行駛速度和門(mén)架起升速度 ,且高速行駛時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩大。在同樣工況下能耗小 ,可以延長(zhǎng)蓄電池組單班使用時(shí)間。5.智能化和集成化a.電腦控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向現(xiàn)代叉車普遍采用電氣動(dòng)力轉(zhuǎn)向(EPS )和電氣液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向(EHPS) 。這 2 種轉(zhuǎn)向均由電腦控制。Linde、Jungheinrich、BT、Still 公司的前移式叉車裝備了 EPS,由輸入軸、輸出軸、轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向電機(jī)和傳感器等組成。在方向柱下裝有 1 個(gè)固態(tài)邏輯單元 (電子傳感器) ,它可以檢測(cè)轉(zhuǎn)向角的差值 ,并將其輸入到電氣控制系統(tǒng)中來(lái)控制轉(zhuǎn)向電機(jī) ,使其與轉(zhuǎn)向力成正比。當(dāng)方向盤(pán)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ,轉(zhuǎn)向電機(jī)不工作 ,而傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向電機(jī)一直旋轉(zhuǎn) ,噪聲和能耗較大 ,容易造成電機(jī)和齒輪泵的磨損。方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ,車輪的轉(zhuǎn)向角度通過(guò)轉(zhuǎn)向傳感器同步反饋給控制器 ,自動(dòng)補(bǔ)償并修正定位 ,使叉車的轉(zhuǎn)向操作更為精確 ,實(shí)現(xiàn)了方向盤(pán)的自動(dòng)精確定位。b.液壓泵電機(jī)控制器的應(yīng)用液壓泵電機(jī)控制器可以控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)門(mén)架起升 /前進(jìn) /后退等動(dòng)作的無(wú)級(jí)調(diào)速 ,還可以設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速 ,以控制貨叉傾斜 /側(cè)移速度。采用液壓泵電機(jī)控制器可以節(jié)約 25%的能量 ,延長(zhǎng)蓄電池組單班使用時(shí)間 ,降低液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量。TCM、安徽叉車集團(tuán)公司等的蓄電池叉車均采用了液壓泵電機(jī)控制器。c.門(mén)架下降采用負(fù)載勢(shì)能回收技術(shù)門(mén)架下降采用負(fù)載勢(shì)能回收技術(shù)可實(shí)現(xiàn)門(mén)架下降的無(wú)級(jí)調(diào)速 ,還可節(jié)約 5%的能量。負(fù)載勢(shì)能回收的原理是 ,門(mén)架下降時(shí) ,液壓泵變成液壓馬達(dá) ,電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī) ,將負(fù)載的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能對(duì)蓄電池進(jìn)行充電 ,以達(dá)到節(jié)能的目的。d.操縱系統(tǒng)向集成化方向發(fā)展隨著操作人員對(duì)操縱舒適性的要求越來(lái)越高,集成化操縱成為發(fā)展趨勢(shì)。所謂集成化操縱 ,就是用一個(gè)操縱手柄完成蓄電池叉車的所有控制動(dòng)作 :叉車前進(jìn) /后退、門(mén)架前移 /后退、門(mén)架上升 /下降、貨叉前傾 /后傾、貨叉左側(cè)移 /右側(cè)移。1.5 叉車在特殊條件下的應(yīng)用叉車是重要的物料搬運(yùn)設(shè)備，其工作狀態(tài)的安全性也是非常重要的。在一些特殊條件下，叉車的使用應(yīng)注意如下幾個(gè)方面。 新車走合期的使用 新車或大修后叉車的使用壽命及其工作 的可靠性，除與制造及修理質(zhì)量有關(guān)外 ，還與 走合期的正確使用和保養(yǎng)有著密切關(guān)系。因此，叉車的操作必須按照走合期的規(guī)定執(zhí)行。還應(yīng)根據(jù)季節(jié)、環(huán)境、車型的不同，正確選用燃油和機(jī)油。 a.新叉車使用注意事項(xiàng) 出廠的新叉車，均經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的出廠檢驗(yàn)。 但在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，叉車的各零部件可能發(fā)生 松動(dòng)與損傷，因此在使用前，先對(duì)叉車內(nèi)外清潔，再進(jìn)行下列項(xiàng)目的檢查。 ①叉車各機(jī)械聯(lián)接件的緊固情況，特別是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車輪及輪胎、起升機(jī)構(gòu)等聯(lián)接螺栓及鎖緊裝置是否緊固與正確。 ②叉車各部件管路和接頭，特別是液壓系統(tǒng)和行車制動(dòng)器的總泵、輪缸有無(wú)滲漏現(xiàn)象。③叉車及發(fā)動(dòng)機(jī)或電機(jī)的潤(rùn)滑狀況。 ④各電氣件的接頭、線路及電氣儀表等是否完好，能否正常工作，蓄電池電解液的液面高度和相對(duì)密度是否符合規(guī)定。 ⑤檢查輪胎氣壓是否合乎規(guī)定要求。 b.新叉車走合期的要求 ①新叉車的走合期為行駛里程 500kin，若無(wú)里程表顯示，走合期也可定為 4 個(gè)月或使 用時(shí)間 500h。②發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)零部件因配合較緊，在走合期內(nèi)怠速可調(diào)整得略高些，可為 500～600r／rain。汽油機(jī)可調(diào)整化油器怠速調(diào)整螺釘；柴油叉車應(yīng)避免在抖振較大時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。 ③內(nèi)燃叉車應(yīng)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)和噴油泵內(nèi)機(jī)油的質(zhì)和量。在走合期后可更換一次機(jī)油。 ④新叉車工作 30 小時(shí)后，應(yīng)檢查變矩器、變速箱、動(dòng)力換擋變速箱、驅(qū)動(dòng)橋、制動(dòng)鼓、直流電機(jī)等是否產(chǎn)生高熱和雜音。 ⑤新叉車在工作 250 小時(shí)后，應(yīng)將汽缸蓋螺栓及前后車輪輪轂螺母按規(guī)定力矩和順序旋緊一次。 走合期滿，要認(rèn)真清洗發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋、變速箱、轉(zhuǎn)向器和油箱，重新更換潤(rùn)滑脂，嚴(yán)格按換油工藝更換液壓系統(tǒng)液壓油。此外，還要檢查各部件緊固情況、皮帶松緊度、蓄電池電解液液面高度和密度、制動(dòng)總泵液面高度、離合器踏板和制動(dòng)踏板的自由行程等。檢查確認(rèn)各部位良好后，方可投入正常使用。 嚴(yán)寒地區(qū)叉車的使用 嚴(yán)寒地區(qū)氣溫低，潤(rùn)滑油粘度較大，燃油氣化性能差，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難。進(jìn)入嚴(yán)寒季節(jié)前，做好叉車的換季保養(yǎng)工作，重點(diǎn)是要更換發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)的油液，調(diào)整電解液密 度，放凈冷卻水，加注防凍液等。改善發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫啟動(dòng)性能，常用的方法是用熱水預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)；柴油發(fā)動(dòng)機(jī)還可加裝啟動(dòng)預(yù)熱裝置。經(jīng)常清洗油箱、濾清器和油管，防止有水結(jié)冰 。 當(dāng)叉車停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)間斷地啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，使冷卻水保持一定溫度。停車時(shí)，應(yīng)選擇干燥、朝陽(yáng)、避風(fēng)的地點(diǎn)，以防發(fā)動(dòng)機(jī)溫度下降過(guò)快。 炎熱地區(qū)叉車的使用 酷暑季節(jié)，天氣炎熱，容易產(chǎn)生水箱“開(kāi)鍋” 、燃油系統(tǒng)“氣阻” 、蓄電池電解液消耗過(guò)快、液壓制動(dòng)因皮腕膨脹變形而失靈、輪胎氣壓升高等問(wèn)題。 駕駛員在夏季作業(yè)時(shí)要注意：進(jìn)入夏季前，并按規(guī)定加注夏季用的潤(rùn)滑油。清洗水道，清除冷卻系統(tǒng)中的水垢，檢查散熱器工作狀況及風(fēng)扇皮帶的松緊度。作業(yè)中，隨時(shí)注意發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，經(jīng)常檢查和補(bǔ)充冷卻水。停車休息時(shí)，盡量靠近陰涼處，并打開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋通風(fēng)散熱，如冷卻水沸騰時(shí)，不宜立即熄火和急于添加冷水。應(yīng)使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，待溫度稍下降后，再熄火補(bǔ)充冷水。適當(dāng)降低限額電壓，以減小充電電流。經(jīng)常檢查電解液液面高度，使之保持高出極板 l0～l5mmo 在危險(xiǎn)環(huán)境叉車的使用 在有易燃?xì)怏w和粉塵的危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)作業(yè),一旦出現(xiàn)火源，其后果不堪設(shè)想。 《機(jī)動(dòng)工業(yè)車輛安全規(guī)范》明確規(guī)定，在易燃、易爆環(huán)境中作業(yè)的車輛必須獲得在此環(huán)境中作業(yè)的許可證方可進(jìn)行作業(yè)。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有為在潛在的可燃性氣體環(huán)境中使用機(jī)動(dòng)車輛而專門(mén)制定安全標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)。但在危險(xiǎn)環(huán)境中使用的叉車必須遵守我國(guó)有關(guān)的防爆安全法規(guī)。 2 叉車設(shè)計(jì)的總體方案畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教學(xué)的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)完技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課以后的一個(gè)專業(yè)課程內(nèi)容的綜合設(shè)計(jì)。叉車的設(shè)計(jì)正是通過(guò)具體設(shè)計(jì)來(lái)提高學(xué)生的機(jī)構(gòu)分析與綜合能力、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力、機(jī)電液一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，掌握實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的設(shè)計(jì)方法有效途徑。通過(guò)這一教學(xué)環(huán)節(jié)要求達(dá)到：（1）通過(guò)設(shè)計(jì)，把有關(guān)課程（機(jī)構(gòu)分析與綜合、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)等）中所獲得的理論知識(shí)在實(shí)際中綜合地加以運(yùn)用，使這些知識(shí)得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識(shí)和生產(chǎn)密切的結(jié)合起來(lái)。因此，叉車設(shè)計(jì)是有關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課以后的綜合性的專業(yè)課程設(shè)計(jì)。（2）叉車設(shè)計(jì)是機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生一次比較完整的機(jī)電一體化整機(jī)設(shè)計(jì)。通過(guò)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的機(jī)械整機(jī)設(shè)計(jì)的能力，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握機(jī)電一體化機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方法和步驟,為自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。（3）通過(guò)設(shè)計(jì)，使學(xué)生能熟練的應(yīng)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊(cè)、圖冊(cè)和規(guī)范；熟悉有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)，以完成一個(gè)工程技術(shù)人員在機(jī)械整體設(shè)計(jì)方面所必須具備的基本技能訓(xùn)練。（4）煤礦生產(chǎn)的需要。2.1 設(shè)計(jì)總體方案確定2.1.1 方案的制定原則此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是叉車的設(shè)計(jì)。作為一次整機(jī)的設(shè)計(jì)，對(duì)各方面都有明確的原則要求。(1) 設(shè)計(jì)出的整機(jī)叉車要能夠在控制系統(tǒng)的控制驅(qū)動(dòng)下，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作，完成設(shè)計(jì)任務(wù)；(2) 設(shè)計(jì)出的整機(jī)叉車結(jié)構(gòu)尺寸要合理，要具有良好的工藝性，方便制造，方便安裝。要留有合理的空間，以便各種控制線路或是液壓油路的鋪設(shè)；(3) 設(shè)計(jì)出的整機(jī)叉車在最大負(fù)載情況下要能夠符合強(qiáng)度要求。并且，為了提高其抗瞬間振蕩沖擊的能力，應(yīng)留有一定的強(qiáng)度和功率余度。原則是固定的大框架，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還應(yīng)在遵循大框架的前提下，做一些靈活的變動(dòng)，以達(dá)到設(shè)計(jì)的良好工藝性、高效性，積極應(yīng)用各種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。2.1.2 設(shè)計(jì)方案的規(guī)劃一、叉車運(yùn)動(dòng)方式的選擇叉車，不僅要求能夠順利的實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，而且還要求這種有目的的動(dòng)作能夠有耗時(shí)短、動(dòng)作迅速，效率高，能耗小的特點(diǎn)。所以，在設(shè)計(jì)叉車的時(shí)候，我們就要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用需求來(lái)最優(yōu)化的選擇它的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)方案。本設(shè)計(jì)中的叉車，在實(shí)際生產(chǎn)中主要要求實(shí)現(xiàn)的任務(wù)是：在工廠、倉(cāng)庫(kù)、港口碼頭、機(jī)場(chǎng)或工地完成叉取、搬 、堆垛等作業(yè)的一種工程車輛。在綜合考慮了各種方案后，我選擇了以下方案：(1) 貨叉實(shí)現(xiàn)叉取、搬 、堆垛等工作；(2) 起升液壓缸實(shí)現(xiàn)貨叉的上升 /下降；(3) 傾斜液壓缸實(shí)現(xiàn)貨叉前傾 /后傾；(4) 控制部分實(shí)現(xiàn)整機(jī)的操作控制；(5) 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞和轉(zhuǎn)換。二、叉車驅(qū)動(dòng)方式的選擇設(shè)計(jì)叉車時(shí)，選擇哪一類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，要根據(jù)叉車的作業(yè)要求、叉車的性能規(guī)范、控制功能、維護(hù)的復(fù)雜程度、運(yùn)動(dòng)的功耗、性能與價(jià)格比以及現(xiàn)有條件等綜合因素加以考慮。在注意各類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，綜合上述各因素，充分論證其合理性、可行性、經(jīng)濟(jì)性以及可靠性后進(jìn)行最終的選擇。工業(yè)機(jī)械較之其他如教育、醫(yī)療或科研等其他用處機(jī)械，顯示出的主要特點(diǎn)就是輸出功率大，需承受載荷重。因此，在本次設(shè)計(jì)如此定位的情況下，選擇了機(jī)械傳動(dòng)方式。雖然液壓傳動(dòng)與其他的傳動(dòng)方式比較，如電動(dòng)、氣動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)等方式，液壓傳動(dòng)方式有著自己獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)，但也有明顯的缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)如下： (1) 液壓傳動(dòng)能在運(yùn)行中實(shí)線無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍比較大，可達(dá)100：1～2000：1。(2) 在同等功率的情況下，液壓傳動(dòng)方式裝置的體積小，重量輕，慣性小，結(jié)構(gòu)緊湊（如液壓馬達(dá)的重量只有同功率奠基重量的 10～20％） ，而且能傳遞較大的力或轉(zhuǎn)矩；(3) 液壓傳動(dòng)工作比較平穩(wěn)，反映快沖擊小，能高速啟動(dòng)、制動(dòng)和換向。液壓傳動(dòng)裝置的換向頻率，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)每分鐘可達(dá) 500 次，往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)可達(dá) 400～1000 次；(4) 液壓傳動(dòng)裝置的控制、調(diào)節(jié)比較簡(jiǎn)單，操縱比較方便、省力，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，與電氣控制配合使用，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的順序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制；(5) 液壓傳動(dòng)裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，系統(tǒng)超負(fù)載，油液經(jīng)溢流閥回油箱。由于采用油液做工作介質(zhì)，能自行潤(rùn)滑，所以壽命長(zhǎng)；相比其他傳動(dòng)方式，液壓傳動(dòng)由于其工作方式的特殊性，存在一些缺點(diǎn)：(1) 液體為工作介質(zhì)，易泄漏，油液可壓縮，故不能用于傳動(dòng)比要求很高的場(chǎng)合。(2) 液壓傳動(dòng)中有機(jī)械損失、壓力損失、泄漏損失，效率較低，所以不宜作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。(3) 液壓傳動(dòng)對(duì)油溫和負(fù)載變化比較敏感，不宜在底、高溫度條件下使用，對(duì)污染也很敏感。(4) 液壓傳動(dòng)需要有單獨(dú)的能源（例如液壓泵站） ，液壓能不能像電能那樣從遠(yuǎn)處傳來(lái)。(5) 液壓元件制造精度高，造假高，所以需要組織專業(yè)生產(chǎn)。(6) 液壓傳動(dòng)裝置出現(xiàn)故障時(shí)不易追查原因，不易迅速排除。因?yàn)樯鲜鋈秉c(diǎn)所以選擇機(jī)械傳動(dòng)2.1.3 方案設(shè)計(jì)內(nèi)容總結(jié)本次設(shè)計(jì)要求，能夠鮮明地體現(xiàn)機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)構(gòu)思。所謂機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)械工程技術(shù)吸收微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、傳感技術(shù)等形成的一種新的綜合集成技術(shù)。盡管機(jī)電一體化的產(chǎn)品名目繁多，并由于它們的功能不同而有不同的型式和復(fù)雜程度，但做功的機(jī)械本體部分（包括動(dòng)力部分）和微電子控制部分（包括信息處理）是其基本的、必不可少的要素。我們選擇叉車作為設(shè)計(jì)題目，無(wú)論從內(nèi)容的深度、分量以及覆蓋各科知識(shí)面的程度來(lái)衡量都是適當(dāng)?shù)?。設(shè)計(jì)時(shí)的主要流程如下：(1) 擬定整體方案，特別是機(jī)電液的有機(jī)結(jié)合的設(shè)計(jì)方案；(2) 根據(jù)給定的參數(shù)選擇合適的控制機(jī)構(gòu)；(3) 各部件的設(shè)計(jì)計(jì)算；(4) 叉車工作裝配圖的設(shè)計(jì)和繪制；(5) 液壓系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)和繪制；(6) 編寫(xiě)叉車設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。2.2 叉車發(fā)動(dòng)機(jī)的選型2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)基本型式的選擇至今世界上絕大多數(shù)的汽車都是采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其中絕大多數(shù)的轎車采用汽油機(jī)，而幾乎全部的重型貨車、絕大多數(shù)的重型貨車和相當(dāng)一部分輕型貨車則采用柴油機(jī)。近二三十年來(lái)在極少數(shù)汽車上采用了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、高能蓄電池和電動(dòng)機(jī)等動(dòng)力裝置。為消除污染以蓄電池為能源的電動(dòng)汽車受到各國(guó)的重視，列為發(fā)展方向并在加緊研制中。但從目前的情況來(lái)看，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)仍將是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的主要型式。因此，這里僅就汽車內(nèi)燃機(jī)的選型問(wèn)題進(jìn)行討論。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)基本型式的選擇中首先應(yīng)確定的是采用汽油機(jī)還是柴油機(jī)，其次是氣缸的排列型式和發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻方式。就世界范圍而然，大型汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)柴油化，中型汽車也多采用柴油機(jī)，輕型載貨汽車采用柴油機(jī)的也不少，甚至歐洲已將小型高速柴油機(jī)用到某些轎車上。與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)具有油耗低、燃料經(jīng)濟(jì)性好、無(wú)點(diǎn)火系統(tǒng)，故障少、工作更可靠，耐久性好、壽命長(zhǎng)，排氣污染較低和防火安全性好等優(yōu)點(diǎn)。但一般柴油機(jī)的振動(dòng)及噪聲較大，輪廓尺寸及質(zhì)量較大，造價(jià)較高，起動(dòng)較困難并易黑煙。近年來(lái)，由于柴油機(jī)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造工藝方面的不斷完善，其上述缺點(diǎn)已得到較好的克服。較大馬力、高轉(zhuǎn)速、低噪聲、小型化且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的柴油機(jī)的研制開(kāi)發(fā)成功，使裝柴油機(jī)的輕型汽車日益增多，在轎車上的裝用也取得成功。但預(yù)計(jì)在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，考慮到燃料使用的平衡及汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速高、升功率高、轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性較好、輪廓尺寸及質(zhì)量較小、便于布置、振動(dòng)及噪聲較低和適于高速車輛等特點(diǎn)，絕大多數(shù)的轎車和小型車輛仍將采用汽油機(jī)，而裝載量 6t 以上的汽車將全部裝用柴油機(jī)，裝載量 2～5t 的部分輕型和中型汽車則采用兩種發(fā)動(dòng)機(jī)均可安裝而由用戶選擇的方式為宜。按氣缸排列型式，發(fā)動(dòng)機(jī)又有直列、水平對(duì)置和 V 型等區(qū)別。直列式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、造價(jià)低廉、工作可靠、寬度小、易布置，因而在中型及以下的貨車上和排量不大的轎車上得到了廣泛應(yīng)用。4L 以下的汽油機(jī)多采用直列式，但對(duì)大排量的直列發(fā)動(dòng)機(jī)而言，不是缸徑過(guò)大，就是缸數(shù)過(guò)多，使發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)長(zhǎng)和過(guò)高，質(zhì)量也過(guò)大。因此，在中高級(jí)以上的轎車、重型載貨汽車和重型越野汽車上，采用 V 型發(fā)動(dòng)機(jī)的日益增多。V 型發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)于直列式有許多優(yōu)點(diǎn)，其長(zhǎng)度顯著縮短（約 25%～30%） ，高度降低，質(zhì)量減少約20%～30%；曲軸箱及曲軸的剛度增大；易于設(shè)計(jì)尺寸緊湊的高轉(zhuǎn)速、大功率發(fā)動(dòng)機(jī)且易于系列化，如 V6、V8、V10 及 V12 等，而直列式通常到 6 缸，最多 8 缸。對(duì)于長(zhǎng)度受到限制的車輛來(lái)說(shuō)，由于 V 型發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度短，適宜于這類車輛的總體布置，但由于其寬度大，故在平頭車上布置困難。V 型發(fā)動(dòng)機(jī)的造價(jià)高，故在應(yīng)用中受到限制，多用于排量在 6L以上和缸徑大于 150mm 的汽油機(jī)和 12L 以上的柴油機(jī)。水平對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)的高度低且易于平衡，水平對(duì)置雙缸發(fā)動(dòng)機(jī)在微型汽車上得到應(yīng)用。按冷卻方式，發(fā)動(dòng)機(jī)又有水冷式和風(fēng)冷式之分。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻均勻可靠，散熱好，氣缸變形小，缸蓋、活塞等主要零件的熱負(fù)荷較低，可靠性高；能很好地適應(yīng)大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻要求；發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后也易于采取措施（加大水箱、增加泵量）加強(qiáng)散熱；噪聲小；車內(nèi)供暖易解決。因此，絕大多數(shù)的汽車都采用了水冷發(fā)動(dòng)機(jī)。但其冷性能受氣溫影響顯著，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮避免高溫天氣出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱的問(wèn)題。風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維修簡(jiǎn)便；對(duì)于在沙漠和缺水地區(qū)及炎熱、酷寒地區(qū)使用的適應(yīng)性好，不會(huì)產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱和凍結(jié)等故障；還可省去消耗銅材的水箱。但大缸徑的風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻不夠均勻；缸蓋等有關(guān)零件的熱負(fù)荷高，可靠性不及水冷式的；噪聲大；油耗較高，故僅在安裝小排量發(fā)動(dòng)機(jī)的微型汽車上得到應(yīng)用，在其他類型的汽車上應(yīng)用不多。大型風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)雖也能達(dá)到較高的性能指標(biāo)，但需采用較多的結(jié)構(gòu)、工藝措施，造價(jià)較高。2.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇1.發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速maxePpn發(fā)動(dòng)機(jī)功率愈大則汽車的動(dòng)力性愈好，但功率過(guò)大會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用率降低，燃料經(jīng)濟(jì)性下降，動(dòng)力傳動(dòng)系的質(zhì)量也要加大。因此，應(yīng)合理地選擇發(fā)動(dòng)機(jī)功率。設(shè)計(jì)初可參考同類型、同級(jí)別且動(dòng)力性相近的汽車的比功率進(jìn)行 的估算，比功率maxeP值可由表選取。 亦可根據(jù)所要求的最高速 按下式計(jì)算出：maxe maxv(1-4-1))76140360(13maxamax DTe vACvgfP???式中 ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率，kw;ae——傳動(dòng)系的傳動(dòng)功率，對(duì)單級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋的 式汽車取 ；24?9.0?T?——汽車總質(zhì)量,kg;a——重力加速度，m/s2 ;g——滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)載貨汽車取 0.02，對(duì)礦用自卸汽車取 0.03，對(duì)轎車等高速f車輛需考慮車速影響并取 ；)50(1.065.???avf——最高車速，km/h;maxv——空氣阻力系數(shù)，轎車取 0.4～0.6，客車取 0.6～0.7，貨車取 0.8～1.0；DC——汽車正面投影面積，m2,若無(wú)測(cè)量數(shù)據(jù)，可按前輪距 B1、汽車總高 H、汽車總A寬 B 等尺寸近似計(jì)算：對(duì)轎車 ??BH78.0對(duì)載貨汽車 1按式（1-4-1）求出的 應(yīng)為發(fā)動(dòng)機(jī)在裝有全部附件下測(cè)定時(shí)得到的最大有效功率maxeP或凈輸出功率，它比一般發(fā)動(dòng)機(jī)特性的最大功率值低 12%～20%。在整車選型階段還應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速 提出要求，因?yàn)樗粌H影響pn??發(fā)動(dòng)機(jī)本身的技術(shù)指標(biāo)和使用性能及壽命，而且影響整車的性能（例如 ） 、傳動(dòng)系的maxv壽命以及對(duì)主減速比 的選擇。0i近年來(lái)，隨著車速的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也在不斷地提高。同時(shí)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也是提高其功率、減小其質(zhì)量的有效措施。但提高轉(zhuǎn)速會(huì)使活塞的平均速