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畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目:平衡重式電動叉車設計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程B07-6 學 生 姓 名: 譚博文 導 師 姓 名: 王強 開 題 時 間: 2011.3.14 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 譚博文 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程 B07-6 指導教師姓名 王強 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 平衡重式電動叉車設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、研究現(xiàn)狀 最近5 年，中國叉車市場的生產(chǎn)和需求量每年的增幅均達到了25％以上，2006 年中國就已經(jīng)成為僅次于美國的全球第二大叉車消費市場。這種快速增長的勢頭持續(xù)到2008 年，直至被金融危機的爆發(fā)打斷。金融危機的突然到來，致使中國叉車的產(chǎn)銷量和出口量都出現(xiàn)了大幅下降。由于中國物流產(chǎn)業(yè)進入了十大產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃，中國叉車業(yè)又蓬勃發(fā)展起來。我國內(nèi)燃平衡重式叉車約占總銷量的80%，而全球叉車銷量中電動叉車比重超過了50%。這是因為在歐、美、日的叉車市場上，電動叉車已成為主流產(chǎn)品的緣故。由于我國對環(huán)保要求較低、叉車作業(yè)更頻繁、作業(yè)環(huán)境較惡劣以及運行成本等因素，較長時間內(nèi)我國的叉車需求仍將傾向于使用內(nèi)燃叉車。近年來，各叉車公司皆以產(chǎn)品種類、系列的多樣化去充分適應不同用戶、不同工作對象和不同工作環(huán)境的需要，并不斷推出新結構、新車型，以多品種小批量滿足用戶的個性化需求。內(nèi)燃叉車以發(fā)動機為動力，功率強勁，使用范圍廣，缺點是排氣和噪聲污染環(huán)境，有害人類健康。環(huán)保要求推動了動力技術的更新，如：上世紀90年代液化石油氣(LPG)叉車、壓縮天然氣(CNG)叉車、丙烷叉車等低公害叉車面市，且發(fā)展勢頭強勁；現(xiàn)在林德3噸內(nèi)燃平衡重式叉車尾氣排放符合歐洲Ⅱ號標準。電動叉車具有能量轉換效率高、無廢氣排放、噪聲小等突出優(yōu)點，是室內(nèi)物料搬運的首選工具，但其受電瓶容量限制，功率小，作業(yè)時間短。對室內(nèi)作業(yè)、靠近人群作業(yè)以及整個的食品行業(yè)而言，電瓶叉車是最好的選擇；除了完全沒有廢氣污染外，低噪音也使得作業(yè)環(huán)境更令人愉快。未來叉車將廣泛采用電子燃燒噴射和共軌技術。發(fā)動機尾氣催化、凈化技術的發(fā)展將有效降低有害氣體和微粒的排放。LPG、CNG等燃料叉車及混合動力叉車將進一步發(fā)展。新型電瓶燃料電池在各大公司的共同努力下，將克服價格方面的劣勢，批量進入市場，微電子技術、傳感技術、信息處理技術的發(fā)展和應用，對提高叉車業(yè)整體水平，實現(xiàn)復合功能，以及保證整機及系統(tǒng)的安全性、控制性和自動化水平的作用將更加明顯，使電子與機械、電子與液壓的結合更加密切。未來叉車的發(fā)展在于其電子技術的應用水平。如：林德電動前移式叉車采用感應式電子轉向系統(tǒng)，給操作者提供變量扭矩反饋以確保完美的控制性能，所需轉向力極微。實現(xiàn)以微處理器為核心的機電液一體化是未來叉車控制系統(tǒng)發(fā)展的主方向。對于電動車輛，傳統(tǒng)的電阻調(diào)速控制器已被淘汰，而新型MＯSFET晶體管因其門極驅動電流小，并聯(lián)控制特性好且有軟、硬件自動保護和硬件自診斷功能等優(yōu)點，得到廣泛采用。串勵和他勵控制器仍是市場的主導產(chǎn)品，交流控制技術則處于起步階段。隨著交流調(diào)速控制系統(tǒng)成本的降低與閉式交流電機技術的成熟，交流電機叉車將會因其功率大、維護性能好而取代直流電機叉車。采用電子轉向系統(tǒng)與動力轉向比可節(jié)能25%，它可根據(jù)叉車使用工作狀況，適時控制電機轉速，是叉車節(jié)能降噪的有效措施。另外，MOSFET晶體管比電阻式調(diào)速可節(jié)能20%，釋放式再生制動可節(jié)能5%～8%，采用液壓電機控制器和負載勢能回收技術可分別節(jié)能20%和5%。駕駛員的舒適感對保證叉車高效運行非常重要。叉車的駕駛座具有全方位的調(diào)節(jié)功能：座椅靠背可向后或向前傾斜，座椅彈簧可進行調(diào)節(jié)，座椅可向后或向前移動。各叉車公司不斷優(yōu)化改進叉車人機界面，使操縱簡便省力、迅速準確，充分發(fā)揮人機效能，提高作業(yè)效率。例如，配備醒目的數(shù)字化儀表、報警裝置以及故障檢測自動儀器，實現(xiàn)工作狀況的在線監(jiān)控；采用浮動駕駛室(可移動、升降)，使操縱者獲得全方位視野；以集中手柄控制替代多個手柄控制，電控替代手控；以及逐漸將電子監(jiān)測器和高度顯示器作為高升程叉車的標準配置。 在全球叉車市場格局中，豐田和林德遙遙領先，年銷售收入超過50億美元；而安叉和杭叉在國內(nèi)叉車市場上稱雄，合計市場占有率超過50%。于我國叉車出口量占海外市場比重仍較低、性價比優(yōu)勢突出以及出口退稅導致國內(nèi)企業(yè)出口沖動等理由，預計未來中國叉車出口仍將保持較快增速，未來3年，國內(nèi)叉車銷量年增速有望保持在20%以上，對海外市場的依賴度將加大。出口已成銷量增長的主要推進力。雖然我國現(xiàn)在已經(jīng)能夠生產(chǎn)起重量從0.5噸到45噸各種型號的電動叉車，但每年仍有近兩億美元的電動叉車進口。據(jù)1996年的海關統(tǒng)計，當年電動叉車進口1.67億美元，相當于電動叉車行業(yè)的年產(chǎn)值，其中集裝箱電動叉車和電動叉車進口0.5億美元。在這些進口電動叉車當中有些是必要的，有些則完全可以在國內(nèi)采購。需要指出的是，盡管電動叉車產(chǎn)品已列入進口商檢的目錄，按規(guī)定在1997年7月1日后進口的電動叉車必須進行商檢，但到目前為止進口電動叉車還沒有進行專業(yè)性的商檢。而我國電動叉車出口卻在實行出口許可證制度，需要進行專業(yè)性的商檢，達到一等品后才能出口。以至于在國內(nèi)投資的外商不解地感嘆道：“向中國進口電動叉車易，從中國出口電動叉車難?！倍鴮嶋H上進口電動叉車的個別項目如“超載25%安全性”是不符合我國電動叉車技術要求的。在目前我國的使用狀況下，極易發(fā)生縱向傾翻，導致人身及財產(chǎn)的損害。由此可看，電動叉車在可靠性、舒適性方面距發(fā)達國家水平依然較大, 因此對平衡重式電動的開發(fā)任重道遠。 當前，平衡重式電動叉車市場的競爭日益激烈，要求平衡重式電動叉車產(chǎn)品技術更新?lián)Q代的速度越來越快，盡管我國物流業(yè)尚處于起步階段, 物流技術和物流設施與物流發(fā)達國家還存在較大的差距, 這些對我國叉車的發(fā)展有一定的阻礙作用, 但是, 隨著我國政府、企業(yè)及民眾對物流設備的認識加深, 我國國際貿(mào)易的日益加強, 外國企業(yè)介入中國市場帶來先進的物流經(jīng)驗。我國的平衡重式電動叉車發(fā)展前景非常好。但相對于內(nèi)燃叉車穩(wěn)定性較差，為滿足機動性能高要求，平衡重式電動叉車設計的非常緊湊，這也帶來了一些布置和散熱方面的問題。為此，本課題基于計算機仿真平臺，應用AutoCAD （AutoCAD是由美國Autodesk公司于二十世紀八十年代初為微機上應用CAD技術而開發(fā)的繪圖程序軟件包，經(jīng)過不斷的完美，現(xiàn)已經(jīng)成為國際上廣為流行的繪圖工具。AutoCAD可以繪制任意二維和三維圖形，并且同傳統(tǒng)的手工繪圖相比，用AutoCAD繪圖速度更快、精度更高、而且便于個性，它已經(jīng)在航空航天、造船、建筑、機械、電子、化工、美工、輕紡等很多領域得到了廣泛應用，并取得了豐碩的成果和巨大的經(jīng)濟效益）、當前CAD領域應用比較廣泛的三維軟件Pro/E （PRO/E是全世界最普及的3D CAD/CAM系統(tǒng)．被廣泛應用于電子、機械、模具、工業(yè)設計、汽車、機車、自行車、航天、家電、玩具等各行業(yè)．PRO/E可謂是個全方位的三維產(chǎn)品開發(fā)軟件，整合了零件設計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、數(shù)控加工、板金設計、鑄造件設計、造型設計、逆向工程、自動測量、機構模擬、應力分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理等功能于一體）、有限元軟件ANSYS，進行平衡重式電動叉車的強度、剛度及穩(wěn)定性等方面的計算機仿真研究與分析，為我國電動叉車產(chǎn)品的設計、技術開發(fā)方面提供更多的理論參考，進一步提高電動叉車的穩(wěn)定性和可靠性。 2、目的和意義 平衡重式電動叉車由于其操作控制簡便、靈活，其操作人員的操作強度要求相對內(nèi)燃叉車而言輕很多，廣泛使用在國民經(jīng)濟的各個部門，其電動轉向系統(tǒng)、加速控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)以及剎車系統(tǒng)都由電信號控制大大降低了操作人員的勞動強度，這樣一來對于提高其工作效率以及工作的準確性有非常大的幫助且相較于內(nèi)燃叉車電動車輛的低噪音、無尾氣排放的優(yōu)勢也得到許多用戶的許可。如何更好的發(fā)揮其優(yōu)勢來取代內(nèi)燃叉車，對環(huán)保有重大意義。本課題研究運用計算機仿真技術對電動叉車進行虛擬設計，在產(chǎn)品制造之前運用AutoCAD， Pro/E, ANSYS進行仿真研究，就可以發(fā)現(xiàn)并更正設計缺陷，完善設計方案，縮短開發(fā)周期，提高設計質(zhì)量和改善，為生產(chǎn)實際提供理論支持。 二、設計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、設計主要內(nèi)容 本設計的叉車額定起重量為2000kg，標準載荷中心距為500mm，最大起升高度為3000mm，門架前后傾角為6/12，最大起升速度（滿載）為340mm/s，最大行駛速度為12Km/h，最大爬坡度為18%，最小轉彎半徑為2000mm，前輪胎為6.50-10-10PR，后輪胎為5.00-8-8PR。利用AutoCAD、Pro/E軟件完成叉車變速器、貨叉二維設計及整車三維造型、利用ANSYS軟件對貨叉部分關鍵零部件進行強度、剛度及穩(wěn)定性校核。 2、擬解決的主要問題 （1）利用AutoCAD軟件完成叉車變速器、貨叉設計（2）校核計算（3）叉車整車Pro/E造型設計（4）貨叉部分關鍵零件ANSYS有限元分析 三、技術路線（研究方法） 四、進度安排 （1）調(diào)研，資料收集，完成開題報告；　　　　　 第1～2周（2月28日～3月12日） （2）總體二維結構設計及校核； 　 第3～5周（3月13日～4月2日） （3）貨叉部分Pro/E三維建模及裝配；　　　 　　第6～9周（4月3日～4月30日） （4）ANSYS有限元分析及整機造型；　　 第10～12周（5月1日～5月21日） （5）撰寫說明書； 　　　　 　第13～14周（5月22日～6月4日） （6）設計說明書的審核、修改； 　　　 　　　 第15～16周（6月5日～6月18日） （7）畢業(yè)設計答辯準備及答辯。 　　 　　 第17周（6月19日～6月25日） 五、參考文獻 [1]陳家瑞.汽車構造(上，下冊)[M].北京：人民交通出版社，1994. [2]余志生.汽車理論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000. [3]王望予.汽車設計（第四版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004. [4]張魁元，高慶學．叉車變速器掉擋的處理和撥叉桿的改進[J]. 工程機械與維修,2006,(3). [5]衛(wèi)良保，魯永春．叉車門架三維數(shù)字化設計[J]. 太原科技大學學報,2010,(4). ? [6]杜峰坡,穆希輝，張寶富．經(jīng)濟型防爆電動叉車設計技術研究[J].機械設計與制造,2010,(6). [7]吳迪清,盧炎麟,陳宛兵,傅飛均.基于有限元的叉車車架模態(tài)分析及優(yōu)化[J].輕工機械,2010,(4). ? [8]楊秀彪. 伸縮臂式叉車屬具的設計[J].叉車技術,2010,(1). ? [9]侯忠明,胡犇,王佑君.某型伸縮臂叉車穩(wěn)定性驗算[J].起重運輸機械,2010,(2). [10]李建江.一種叉車防護機具的設計與應用[J].工程機械,2009,(12). [11]曹文鋼，吳信麗，龔仁武，游駿.平衡重式三支點叉車全液壓轉向系統(tǒng)設計[J].機械工業(yè)出版社2010,(2). [12]曉青.談幾款國產(chǎn)叉車的結構特點及技術性能[J].山西新富升機器.2007,(9). [13]李剛.國內(nèi)叉車行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].工程機械,2007(11). [14]Fuel Cells Bulletin.Nestlé Waters converts lift truck fleet to Plug fuel cells.[J]. Jun2009, p2-3,1p. [15]Fuel Cells Bulletin.Raymond updates on fuel cell forklift project.[J].Feb2008, p2-2,1p. 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日