优秀机械设计-手动叉车的设计【含全套CAD及三维图纸】
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本科毕业设计 (论文 ) 开题报告 题目 ： 手动叉车的设计 学 院： 机 械 学 院 专 业： 机械工程及其自动化 班 级： 2008 级 01 班 学 号： 200802070105 学生姓名： 指导老师： 提交日期： 手动叉车的设计 1 课题的背景及意义 叉车是指对成件托盘货物进行机械化装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车 1。由于操作方便、轻便灵活，叉车广泛应用于铁路、港口、机场、货场、集装箱中转站等仓储场所 2，特别是用于在仓库中的短途负载运输工作，也用于将货物装载到货车或从货车卸载货物 3,在企业的物流系统中扮演着非常重要的角色，是物料搬运设备中的主力军 4。 手动叉车是一种用于原料和商品的高效流动和组织的设备。它们使一个人能够高质量高速度提升运输自己不能独自运输的产品。此外，手动叉车可以用最大限度地提高空间和时间使用的方式有序、可控地安置和存储产品 5。 国内叉车行业发展历史短，但发展迅速。我国叉车产业自 20 世纪 50 年代末起步，到 70 年代才初具规模，到目前已有 30 多家内燃叉车企业、约 20 家电动车辆企业、 30 多家仓储叉车和轻小型搬运车辆企业和 10 多家独、合资企业 6。国内叉车行业具有以下特点：产品系列发展比较全面；合、独资企业大举进入中国，并形成规模、站稳脚跟；市场需求开始明显增长，产业规模迅速壮大；行业格局出现分化，并向良性方向发展。国外叉车行业具有以下特点：生产企业多但比较集中，市场多年徘徊不前；产业规模在工程机械产品中最大；国际叉车巨头间整合趋势明显。 在全球范围内看，叉车产品和叉车产业都处于 成熟期；但从国内情况看，叉车产品和叉车产业尚处于发展期：产品技术仍需发展完善、产品使用范围和使用量尚未得到足够拓展、市场经济环境下的产业自然调整仍处于初级阶段、用户使用意识和企业研发意识、能力尚且落后，国外用户和企业现在考虑的是如何把叉车用得更好，寻求更好的解决方案，而我国很多用户因为现实的国情还在人力和叉车间取舍难断，生产企业也不能很好的满足多样化的需求。总体来看，我国叉车产业仍大有文章可做 7。 在国际上，生产企业多但比较集中，市场多年徘徊不前。国际叉车巨头间整合趋势明显。日本的丰田并购了瑞典 国的永恒力并购了英国 德参股日本小松的同时收购法国派特，韩国现代收购本国的汉拿。出现这种趋势的原因是国际叉车市场持续低迷，多年来一直在 50台左右的水平徘徊，行业竞争日益激烈，利润不断下降，一些未达到一定规模的企业生存出现危机，从而导致国际叉车市场并购行为频繁 8。 2009年全年，我国共销售叉车 138908台，其中国内销售 11 2008年的 107786台增长 3，受国际金融危机影响，出口销售比上年下降 为 27558 台。我国叉车行业在经历了多年的高速发展后，产销增长 趋缓，但叉车市场多年的快速发展所呈现出典型的行业发展特征仍比较明显。与日本欧美等国家和地区市场相比，目前中国是世界唯一对 叉车 需求量保持持续旺盛增长的地区，因此我国叉车行业呈现以下发展特征： （ 1）产业集中度高，投资活动活跃。相对于其他大型机械行业，叉车行业产业集中度相对较高，仅安徽叉车与杭州叉车这两大龙头企业就几乎占据了市场近 60的份额。与此同时，我国这个现今全球第四大叉车市场，行业的蓬勃发展也吸引着更多的投资活动，一方面国 内厂家纷纷努力扩大产能以适应快速增长的市场需求，另一方面国外品牌也陆续加大在国内的投资力度，国外龙头厂商如丰田、林德都已经在国内合资建厂。 （ 2）产品竞争白热化，内燃叉车优势明显。虽然近年来叉车的振动噪声越来越受到关注，客户对振动噪声的要求越来越严格 9。电瓶叉车很符合噪声要求，电瓶叉车是食品行业和冷链物流的首选，而它却不畅销 10。但是我国对环保还是要求较低，同时受到作业环境较恶劣以及运行成本等因素，我国的叉车需求倾向于使用内燃叉车，它撑起了叉车市场的半壁江山。目前国内几家知名企业的主流产品几乎清一色 的是内燃叉车，外资品牌如林德、现代、斗山等也把内燃叉车作为冲击我国市场的先锋机种，从而使市场竞争白热化。电瓶叉车是食品行业和冷链物流的首选，而它却不畅销。 （ 3）整体技术能力提高，出口增长较快。近几年我国叉车行业出口业务快速增长，中国叉车出口流向主要为美国、德国、法国、俄罗斯、意大利等机械制造强国市场。可以销售到这么多机械制造强国，说明国内企业能在竞争中处于领导者地位，一方面体现了企业整体研发能力的提高，叉车质量水平得到提升，已经被世界成熟市场用户所认可，另一方面说明国产叉车以其良好的性价比优势在国际竞争中 已具备很高的市场竞争力。 （ 4）企业生产能力不同，发展前景各异。在叉车市场中低端产品上，仍然是国内企业唱主角，受制于营销以及售后服务体系建立需要较长时间，并耗费大量人力和物力，国外品牌仍然局限于少而精的高端产品，而新进入的叉车生产企业和民营企业受制于技术壁垒等因素，在竞争中更多的扮演追随者角色 11。2 课题的主要设计技术参数或研究工作要达到的目标 题的主要设计技术参数 12 手动叉车主要技术参数包括额定起重量、载荷中心距、最大起升高度、转动摇柄所需力等。 额定起重量是货物重心位 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。载荷中心距是货物重心到货叉垂直段前表面的规定距离。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。转动摇柄所需力为叉车承载额定起重量并上升到最大起升高度所需的转动摇柄的力。 根据设计任务书，主要技术指标如下： （ 1）额定起重量是 250 2）载荷中心距是 300 3）最大起升高度是 1500 4）转动摇柄所需力是 8题目标 （ 1）完成手动叉车的总体方案分析 和参数确定、机构原理分析及相关结构设计、传动分析及结构强度的计算。 （ 2）完成合理手动叉车设计，运用三维实体造型软件进行手动叉车的优化设计，实现操作者的使用方便舒适，安全的工作效用。 （ 3）完成手动叉车的设计总装图、相关具体零件图和三维总装图。 3 课题研究的主要内容 题设计的基本原理及技术方案 13 手动叉车的设计基本原理是采用手动的提升与传动原理，货叉的托举原理以及机械制动原理。提升方式包括钢丝绳式提升型式、链条式提升型式和液压式提升型式等提 升型式。传动包括带传动、齿轮传动和链传动等传动方式。机械制动包括自锁、摩擦制动及其它制动方式。 此次设计技术方案过程如下： （ 1） 资料收集及分析：对目前市场所常见手动叉车的资料进行收集、分析和总结； （ 2） 进行结构分析及计算：对其结构进行初步分析，动手画出平面机构运动简图，检查该机构运动简图是否符合自由度要求根据给定的设计参数，运用工程力学的计算分析，对各个杆件进行受力分析； （ 3） 进行尺寸设计并校核：根据材料的许用应力和我们所学的专业知识，在确保安全的前提下，设计各构件的尺寸大小，确定各构件的尺寸大小后，对各构件进行安 全校核； （ 4） 进行三维实体建模并优化：根据计算的尺寸，对其基本机械结构进行设计并三维实体建模，通过三维实体建模，对机械结构进行优化设计； （ 5） 画出图纸并完成论文：整理数据，完成二维工程图和三维图，撰写论文。 题的可行性分析 该课题涉及工程分析、机械设计、三维 多种技术和软件的综合应用，属于多种技术的综合应用，先进性一般。该课题综合性一般，深度一般、难度一般，属于机械产品的重新开发设计，创新性一般。完成课题的硬件和软件条件都具备。 题主要解决的技术关键问题及创新点 1415 手动叉车适用于工厂、车间、仓库、储运等部门，更适用于有防火、防爆要求的场合。目前，国内常用的手动叉车以手动液压叉车为主。而手动液压叉车经常造成液压漏油，污染了搬运的货物及环境。因而有人设计了一种手动机构叉车，它采用了链条传动，卷筒提升滑车装置，克服了液压漏油的问题，但它又存在传动噪声大，瞬时速度不均匀，不适宜急促反向转动传动，制动不易。当货物停止提升时，最好它需要自动能够可靠安全地停在空中，而不需要手动地使用制动器。所以手动叉车主要需要解决的技术关键问题是传动和提升方式以及制动问题。我们可以对手动机构叉车 进行改进来达到解决这些问题的目的。我们不采用链条传动，而是采用二级齿轮传动以及钢丝绳传动的传动方式，克服了液压漏油、传动噪声大及瞬时速度不均匀的问题。我们采用棘轮机构来解决手动叉车的制动问题。 当提升货物时，摇动手柄从而带动主轴转动，主轴带动主动轮转动，主动轮带动从动轮转动，从动轮带动所在的轴转动进而带动同一轴上的主动轮转动，主动轮带动从动轮转动进而带动所在的轴转动，轴带动其上的卷筒转动进而带动其上钢丝绳在卷筒上卷绕带动滑车上升。当停止上升时，离合器螺母处于拧紧状态，弹簧的压紧使摩擦片和棘轮始终压紧 在一起，棘爪止住棘轮反转，从而使重物停在高处。当货物下降时，转动手柄使离合器螺母处于拧松状态从而摩擦片和棘轮松开，在重物自重的作用下下降。离合器螺母的拧紧或拧松是通过与手柄连在一起的法兰的转动而实现的。这是此次设计的一大创新点。 题研究工作的技术路线 课题研究工作的技术路线分为计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段和技术文件的编制阶段四个阶段。 计划阶段：提出任务分析对机器的需求确定任务要求。计划阶段的目标是设计任务书。 方案设计阶段：机器功能分析提出可能的解决方案组合几种可能的方案 评价决策 选定方案。方案设计阶段的目标是提出原理性的设计方案 原理图或机构运动简图。 技术设计阶段：明确构形要求结构化选择材料、决定尺寸评价决策 确定结构形状及尺寸零件设计部件设计总体设计。技术设计阶段的目标是总体设计草图及部件装配草图并绘制出零件图、部件图及总装图。 技术文件的编制阶段：编制技术文件。技术文件的编制阶段的目标是编制设计计算说明书、使用说明书、标准明细表、其他技术文件等。 期成果 了解手动叉车的功能、结构、性能；设计出机械装置，给出关键件的零件 图及装配总图，并对该设计装置进行分析计算。通过 4000 字以上的开题报告一份， 4000 以上的文献综述一篇，外文翻译两篇，8000 字以上的论文，手动叉车的设计总装图、相关具体零件图，三维总装图来呈现成果。 4 课题计划进度 时间 完成的主要工作 2011 11 10 2011 12 15 文献综述、译文、开题报告 2011 12 16 2012 03 01 原理方案设计 2012 03 02 2012 03 25 总装配草图绘制 2012 03 26 2012 04 26 零件图设计 2012 04 27 2012 05 05 总装配图设计 2012 05 06 2012 05 31 写设计说明书 2012 06 01 2012 06 4 毕业设计答辩准备 参 考 文 献 【 1】 胡星晔 叉车装配设计与负载模拟仿真 上旬刊 ) 06 期 【 2】 陶元芳，卫良保 机械工业出版社 【 3】 臧传民，李淼 璃搬运器 2010年 02期 【 4
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