平衡重式蓄电池叉车传动系统的设计
第4章 平衡重式叉车
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第4章 平衡重式叉车
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4.1 概述
平衡重式叉车（简称叉车）是工业搬运车辆中应用最广泛，数量最 多的产品。它可由司机单独操纵完成货物的装卸、运送和堆垛作业，同 时也可借助属具扩大使用范围和提高作业效率。叉车机动灵活，动力性 好，适应性强，能在狭小的场地高效地工作，广泛用于港口、车站、仓 库、工厂等。
2）性能参数
i．满载、无载最大起升速度 门架垂 直，升降操纵杆及动力操纵装置处于 极端位置时，额定载荷、无载状态的 起升速度。
j．满载、无载最大下降速度 门架垂 直，升降操纵杆处于极端位置，额定 载荷、无载状态的货叉下降速度。
k．门架倾角 在无载状态下，叉车在 水平地面上门架相对垂直位置前后倾 斜的最大角度（α、β）
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4.2 叉车总体设计
2、叉车主要性能和结构参数的选择
主要依据：动力性能、机动性能、稳定性； 动力性能参数----叉车的运行速度、爬坡度（加速性能）、起升速度； 机动性能参数----叉车的外形尺寸、轴距、轮距、最小转弯半径等 ； 稳定性能参数----前悬距K、轴距、轮距和自重；
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4.2 叉车总体设计
3. 叉车动力功率的确定 内燃叉车由发动机提供行驶和工作装置的动力。
工作装置所需功率一般为行驶所需功率的 2 / 3， 故选择动力功率时只需按行驶的要求确定。
内燃叉车要求有良好的动力性能和加速性能。通常以高速档的动力因 数 D0来估算发动机所需的功率大小。
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4.2 叉车总体设计
1、通用化、互换性 设计 国产1～6t内燃叉车新系列叉车主要部件通用范围
额定起重量（t） 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.5 4 4.5 5 6
电动平衡重乘驾式叉车的仿真模拟与优化设计方法
电动平衡重乘驾式叉车的仿真模拟与优化设计方法1. 引言电动平衡重乘驾式叉车在仓储物料搬运行业中扮演着重要的角色。
为了提高叉车的性能和安全性，仿真模拟和优化设计方法成为关注的焦点。
本文旨在研究电动平衡重乘驾式叉车的仿真模拟与优化设计方法，以提高其工作效率和能力。
2. 仿真模拟方法2.1 叉车动力学模型电动平衡重乘驾式叉车的动力学模型是仿真分析的基础。
模型应包括车体、电动机、传动系统和承载系统等主要组成部分，并考虑到重力、摩擦、惯性和外部负载等因素。
使用多体动力学原理建立数学模型，并结合数值方法求解，可以得到叉车的运动学和动力学响应。
2.2 环境仿真叉车工作环境复杂多变，包括室内仓库、户外货场等多种场景。
通过建立三维虚拟环境，模拟叉车的工作环境，包括地面、障碍物、堆栈货物等，可以评估叉车在不同场景下的运动性能和搬运能力。
可采用Unity3D等仿真软件进行环境建模和物理仿真。
2.3 控制算法仿真控制算法对叉车性能具有重要影响，包括速度控制、转向控制和载重控制等。
通过建立控制算法的仿真模型，可以评估不同算法在各种工况下的效果。
常用的仿真软件包括MATLAB/Simulink和ADAMS等。
控制算法仿真可以通过调节参数、仿真对比等方式，找到最佳的控制策略。
3. 优化设计方法3.1 变量优化在设计过程中，叉车的结构参数和控制参数是关键的设计变量。
通过建立设计参数与叉车性能指标之间的关系，采用全局优化算法（如遗传算法、模拟退火算法等），可以寻找到最优的设计参数组合。
通过适当的约束条件，确保设计具有可实现性和经济性。
3.2 材料优化叉车的结构材料对其负载能力和稳定性有重要影响。
运用材料学和结构力学原理，通过对材料的优化设计，可以提高叉车的强度和刚度。
优化设计方法可以考虑不同材料的性能参数，以及结构形态的优化，例如添加加强筋、轻量化设计等。
3.3 控制策略优化除了控制算法的仿真模拟外，还可以采用优化算法对控制策略进行进一步优化。
平衡重式叉车的介绍
平衡重式叉车的介绍平衡重式叉车，又称平衡叉车、平衡式堆高机，是一种用于搬运、堆放、装卸和运输货物的重型机械设备。
它具有强大的搬运能力，能够在狭小的空间内灵活操作，是现代物流和仓储行业的重要设备之一、本文将从机器结构、工作原理、应用场景和使用注意事项等方面对平衡重式叉车进行详细介绍。
平衡重式叉车的机器结构复杂但功能齐全。
它由车身、叉臂、液压系统、动力系统、驾驶室和操作台等组成。
其中，车身是整个机器的核心部分，具有稳定性和承载能力，叉臂用于搬运货物，液压系统驱动叉臂上下移动和伸缩，动力系统提供动力驱动机器的移动，驾驶室和操作台用于控制机器的运行。
平衡重式叉车的工作原理基于机械和液压原理。
当驾驶员操作控制杆时，驱动系统将电能转化为机械能，通过主动桥、传动、行星轮、车轮等传动部件，驱动车身移动。
同时，液压系统将液压油转化为液压能，通过油缸、液压马达等液压部件，使叉臂上下移动和伸缩，实现对货物的搬运。
平衡重式叉车广泛应用于物流和仓储行业的各个环节。
首先，它可以用于搬运货物。
无论是在仓库内还是在生产线上，平衡重式叉车可以准确快速地将货物从A点搬运到B点，提高工作效率。
其次，它可以用于堆放货物。
叉臂的伸缩功能可以根据货物的高度作出相应调整，从而实现将货物堆放到指定位置的目的。
此外，平衡重式叉车还可以用于装卸货物。
通过在货车和叉车间的交替工作，将货物从货车上取下或放上，实现快速、高效的装卸操作。
最后，平衡重式叉车还可以用于运输货物。
它可以在仓库和工厂之间进行货物的运输，减少人工搬运和时间成本。
在使用平衡重式叉车时，需要注意以下几点。
首先，驾驶员必须具备专业的叉车驾驶证，并经过专门培训。
其次，驾驶员需要严格按照操作规程操作叉车，确保安全。
在行驶时，要保持适当的车速，避免急转弯和冲撞障碍物。
此外，要定期检查并维护叉车，确保其良好的工作状态。
最后，要根据具体的工作环境选用合适的型号和规格的叉车，并根据货物的重量和高度做出相应的调整。
蓄电池平衡重式叉车的结构特点比较
蓄电池平衡重式叉车的结构特点比较抚顺叉车总厂 张润林 蓄电池平衡重式叉车(以下简称电动叉车)是以直流电源(蓄电池)为动力的搬运车辆,具有使用方便、安全可靠、噪声小和无污染等特点,因此近年来在工厂、仓库、车站、机场和码头等各行业得到广泛的应用,电动叉车发展也很快。
据资料统计,1992年日本的电动叉车产量已超过其叉车总产量的1 3,德国和意大利等西欧一些国家,其电动叉车所占的比例可达一半左右。
电动叉车发展迅速主要表现在以下几个方面:国外一些主要的生产叉车厂家已实现了零部件专业化生产,加工精度高,生产自动化程度也提高了;流线形外观设计,使整体造型更加美观;采用新材料、新工艺,尤其应用了晶闸管控制器,使其使用性能得到很大改进,耐用性、可靠性和适用性得到了显著提高。
由于市场上销售的主要是以四支点(两个驱动前轮和两个转向后轮)电动叉车为主,因此本文也是针对四支点电动叉车的结构进行比较。
11车体车体是电动叉车的主体结构之一,一般是用大于5mm厚钢板制成的抗扭硬壳式结构,其特点是无大梁,车体强度高,而且可以对车体内部所安装的零部件起保护作用。
蓄电池在车体上的布置有两种方式,即安置于前后桥之间或置于后桥之上。
第一种布置形式使整车重心低,稳定性好,但是其可利用空间限制了蓄电池的体积,这个问题对于起重量小于3t的电动叉车影响不大,而对于那些运行情况复杂,连续工作时间长,需要蓄电池容量大的大吨位电动叉车则不容易布置。
以同吨位电动叉车为例,德国ST I LL公司是将蓄电池布置在前后桥之间,其最大容量为6916k W・h,而意大利CA R ER公司是将蓄电池布置在后桥之上,其最大容量可达7618k W・h,蓄电池容量与前者比较高出10135%。
蓄电池布置在后桥之上的缺点是整车重心提高,降低了工作时的稳定性,叉车高度增加。
其优点是司机座位提高,使操作视野更开阔,尤其是搬运大体积货物时操作更方便,而且维修电动机和液压泵也更方便,因为拿起蓄电池和脚踏板,电动机和液压泵便一目了然,伸手可及。
叉车的结构和工作原理
叉车种类繁多，但不论那种类型的叉车，基本上都由以动力部分、底盘、工作部分和电气设备四大部分构成。
由于这四大部分的结构和安装位置的差异，形成了不同种类的叉车。
平衡重式叉车是叉车的一种最普通形式。
现以该类叉车为例，讨论各部分的组成。
(一)动力部分叉车动力装置的作用是供给叉车工作装置装卸货物和轮胎底盘运行所需的动力，一般装于叉车的后部兼起平衡配重作用。
电动叉车的动力装置是蓄电池和直流串激电动机，它的驱动特性最接近恒功率软特性的要求，其牵引性能优于内燃机。
此外，运转平稳无噪声，不排废气，检修容易，操纵简单；营运费用较低，整车的使用年限较长。
缺点是：需要充电设备，基本投资高，充电时间较长（一般7~8h，快速充电2~3h），一次充电后的连续工作时间短，蓄电池怕冲击振动，对路面要求高。
由于蓄电池容量的限制，电动机功率小，车速和爬坡能力较低。
因此，蓄电池一电动机驱动的蓄电池叉车主要用于通道较窄、搬运距离不长、路面好、起重量较小、车速不要求太快的仓库和车间中。
在易燃品仓库或要求空气洁净的地方，只能使用蓄电池叉车。
冷冻仓库中内燃机起动困难。
也应采用蓄电池叉车。
内燃机的机械特性不符合对叉车原动机恒功率软特性的要求，它的输出功率随着转速的增加而增大。
因此，内燃机必须配装增大输出转矩的机械变速器、液力变矩器或液压传动装置等以后才能使用。
内燃叉车和蓄电池叉车相反，它的主优点是：不需要充电设备，作业持续时间长，功率大，爬坡能力强，对路面要求低，基本投资少。
如果采用合适的传动方式，能获得理想的牵动性能。
缺点是：运转时有噪声和振动，排废气，检修次数多，营运费用较高，整车的使用年限较短。
因此，内燃叉车比较优越。
一般起重量在中等吨位以上时，宜优先采用内燃叉车。
在内燃叉车中，采用柴油机最普遍，起重量3t以上的叉车基本上全都采用柴油机。
这是由于柴油机耗油少。
但柴油机比较笨重，噪声、振动大。
起重量较小的叉车可选用汽油机，它体积小、重量较轻，但耗油多；汽油价格贵，废气中有害成分较多，易着火。
FD30E型新型内燃平衡重式叉车设计
仿跑车舒适座椅
叉车整体
六、设计总结
一、叉车的外观造型简单、稳重、大方，线条分明，并可充 分利用原有产品的大多数零部件和制造工艺； 二、驾驶室内设计符合人机工程学，操作更加舒适、高效； 外部结构严格按照国家标准及相关要求； 三、在不影响操作的前提下，使用圆滑玻璃外凸结构，加大 驾驶室内空间，更宽敞，舒适； 四、色彩选用冷暖色系，能减轻作业者压力，舒缓心情； 五、叉车设计整体感强，紧凑，稳重，安全性能高； 六、驾驶舱及叉车整体都趋向于概念化； 七、产品安全规范严格参照《国家工程车辆安全指标》； 八、硬朗的直线与柔和的弧线相融合； 九、单个整体与多个几何体组成的车体外观造型。
新型内燃平衡重式叉车设计
——设计说明
一、前言
叉车作为在对成件托盘货物进行装卸、堆 垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆， 已经广泛运用于港口、车站、机场等，并可 进入船舱、车厢和集装箱内进行托盘货物的 装卸、搬运作业，是托盘运输、集装箱运输 必不可少的设备。 在叉车的发展史上，外观上一直没有太 大的变化，以美学的观点来说是缺乏观赏性 的。在高速发展的社会，有实用性的东西同 时具备观赏性的外观才更具竞争力。希望本 次设计能使叉车外观得到视觉的享受，有所 突破。
二、本次设计的主要特点
设计思路 1、叉车底盘、门架、后车架、前围板等基本不变； 2、配重块、车身、左右油箱、座椅等改动较大； 3、先设计车身全封闭，配备空调、风扇等，将来可 以根据客户需求更改为敞开式等款式； 4、整体造型刚柔结合，外观细节清晰合理，操作环 境舒适宽敞，产品体现人机工程，色彩搭配冷暖和 谐； 5、校企双方共同对本设计方案进行修改，共同制作 样机，本项目已申报浙江省第三届大学生“挑战杯” 科技竞赛项目，并将代表学校参加比赛。
特种设备5吨叉车设计计算书
e1=(G0*x0-Q*a1)/(G0+Q) h g1=( G0* y0+Q*H1) /( G0+Q) i =e1/ hg1≥0.04 计算结果如下
结论：本工况下,叉车纵向稳定性满足要求,能保持稳定
1.2.2.2 叉车满载运行时的纵向稳定性
G0(kg) Q((kg) x0（m） y0（m） a1（m） H1（m） e1（m） h g1（m） i
算。
据《叉车》推荐公式
G=Q｛（1.4R+C）/L（X′—X）+X/（X′—X）｝式中
G——叉车自重
Q——额定起重量，Q=5000kg
C——载荷中心距，C=500mm
L——轴距，L=1800mm
R——前轮自由半径
R=367.5mm
X——满载后桥轴荷系数 X=0.12
X′——空载后桥轴荷系数 X′=0.58
结论：本工况下，叉车横向稳定性满足要求，能保持稳定
1.2.2.4 叉车空载运行时的横向稳定性 工况：空载货叉起升至 300 ㎜，门架最大后倾，在水平路面以上最大速度行驶，急转弯 e4=(L—x0)cosr h g4= y0 i4=e4/ hg4≥(15+1.1V)%=31.5% 计算结果如下 x0（m） y0（m） L（m） V(Km/h) r（°） e4（m） hg4（m） i4
机械传动效率η=0.9
1.2.4.1 该车辆行驶速度最大为 12KM/H,所以只考虑道路阻力即可，所需电机净功率
1.2.4.1.1 空载平路行驶
A，在良好的沥青，水泥路面上行驶
取滚动阻力系数 f=0.02,则道路阻力为
F1=G*f*9.8 =1489.6N
B,在碎石或硬土路面上行驶 取 f=0.03
平衡重式电动叉车设计
要
平衡重式电动叉车由于其操作控制简便、灵活，其操作人员的操作强度要求 相对内燃叉车而言轻很多，广泛使用在国民经济的各个部门，其电动转向系统、 加速控制系统、 液压控制系统以及刹车系统都由电信号控制大大降低了操作人员 的劳动强度， 这样一来对于提高其工作效率以及工作的准确性有非常大的帮助且 相较于内燃叉车电动车辆的低噪音、无尾气排放的优势也得到许多用户的许可。 如何更好的发挥其优势来取代内燃叉车，对环保有重大意义。本课题研究运用计 算机仿真技术对电动叉车进行虚拟设计， 在产品制造之前将运用 AutoCAD 完成平 衡重式电动叉车变速器、货叉及整车装配的二维绘制，为之后的 Pro/E 软件的三 维图绘制做铺垫， 然后将用 Pro/E 软件对平衡重式电动叉车的各个零件进行三维 绘制并进行整车装配，为之后的 ANSYS 分析建立三维模型,最后将运用 ANSYS 软 件进行仿真研究，就可以发现并更正设计缺陷，完善设计方案，缩短开发周期， 提高设计质量和改善，为生产实际提供理论支持。 关键词：电动叉车；变速器；货叉；三维建模；有限元分析
AБайду номын сангаасSTRACT
Counterbalanced electric forklift operation control because of its simple, flexible, and its operator's operations in terms of strength requirements are relatively much lighter internal combustion forklifts, widely used in various sectors of national economy, the electric power steering system, the speed control system, hydraulic control system and control the brake system greatly reduces the signal by the operator's labor intensity, so that its work for improving the efficiency and accuracy of the work has a very big help, and internal combustion forklift electric vehicles compared to the low noise, no exhaust emissions advantage by many users permission. How to better play to their strengths instead of internal combustion forklifts, of great importance to environmental protection. This study is the use of computer simulation technology for electric forklifts for virtual design, manufacturing completed before the use of AutoCAD transmission counterbalanced electric forklift, fork and two-dimensional vehicle assembly drawing for the following Pro/E, three-dimensional map pave the way to draw, and then use the Pro / E software counterbalanced electric forklift parts for all three-dimensional drawing and make the vehicle assembly, after the ANSYS analysis for the establishment of three-dimensional model, and finally the use of ANSYS simulation software, can be found and correct design flaws and improve the design, shorten the development cycle, improve design quality and improvement, provide theoretical support for the actual production.