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手动叉车的设计
摘 要
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。它手动叉车适用于工厂、车间、仓库、储运等部门的搬运装卸作业，更适用于有防火、防爆要求的场合。
本文概要地介绍了手动叉车的用途，进行了方案的设计选择，着重设计了手动叉车的结构。
关键词：手动 叉车
Abstract
Manual forklift is a machine used for raw materials and goods flowing and organizing efficiency. They enable a person to transport products which they cann't transport alone in a high quality and high speed . In addition, manual forklift can be used to maximize space and time using way of orderly, controllable placement and storage products. It is applicable to factories, workshops, warehouses, storage and Transportation Department of transportation loading and unloading operations, more suitable for fire prevention, explosion-proof requirements of the occasion.
This paper briefly introduces the manual forklift uses, the design selection, focused on the design of the manual forklift structure.
Key words: manual; forklift
目 录
中文
中文摘要 I
英文摘要 II
1.1课题的背景 1
1.2本课题的国内外现状及发展趋势 1
1.3我国叉车行业所存在的问题 3
第二章 手动叉车的总体方案设计 4
2.1方案的制定原则 4
2.2叉车基本参数 4
2.3方案设计选择 4
2.3.1传动方案设计 4
2.3.2提升方案选择 5
2.3.3制动方案设计 6
第三章 手动叉车各部分结构设计 7
3.1叉车工作装置的结构设计 7
3.1.1货叉的设计 7
3.1.2叉架的结构设计 8
3.1.3钢丝绳及滑轮的结构设计 9
3.1.4车架的结构设计 11
3.2手摇动力箱的结构设计 11
3.2.1手摇手柄的结构设计 11
3.2.2传动比的选择与分配 11
3.2.3计算各级转矩 12
3.2.4齿轮的设计 12
3.2.5轴的设计 18
3.2.6齿轮结构及尺寸设计 20
3.2.7螺纹快速离合自锁装置的设计 22
3.2.8润滑方式的选择 24
第四章 手动叉车结构校核 25
4.1输出轴的校核 25
4.2轴承的校核 28
4.3键的校核 34
4.4货叉的强度校核 34
4.5上横梁强度校核 35
4.6下横梁强度校核 35
4.7立柱稳定性校核 36
第五章 总 结 38
参考文献 39
致 谢 40
第一章 绪论
1.1课题的背景
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,过去被称为叉式装卸车或铲车。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，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,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。
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。
目前，国内常用的人力叉车以手动液压叉车为主。由于密封件易老化，加上维护保养不好，常造成液压漏油，污染了搬运的货物及环境，就有人一种手动机构叉车,它包括门架、支架、货铲、摇杆卷扬鼓轮、起重绳等。这种手动叉车适用于工厂、车间、仓库、储运等部门的搬运装卸作业，更适用于有防火、防爆要求的场合。
1.2本课题的国内外现状及发展趋势
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家电动叉车企业、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。
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BT，德国的永恒力并购了英国BOSS,林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50-55万台左右的水平徘徊，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。
2009年全年，我国共销售叉车138908台，其中国内销售11l350台，较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17．38％，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趋势：
（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。由于我国对环保要求较低，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。
（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。
从叉车市场的发展看，我国叉车不仅在国际市场，而且在国内市场，前景仍然乐观。与此同时，叉车市场竞争日趋加剧，外资企业已占据了高端市场，并开始转攻中低端市场，而原有企业近几年的投资扩张，带来了整个行业的产能急剧扩大，产销问题也日渐突出。面对发展的机遇和激烈的竞争，企业产品战略和产品的定位就显得尤为重要了。根据技术更新和用户需求的变化，未来叉车产品的发展主要有如下三个趋势：
（1）产品向系列化、专业化两极发展。系列化是叉车发展的重要趋势，国外著名大公司已经逐步实现产品系列化，形成了从微型到特大型不同规格的产品。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。
（2）产品加快电子化升级，强调环保。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看越严格。而目前电动叉车具有能量转换效率高、无废气排放、噪声小等突出优点，对室内作业、靠近人群作业以及整个的食品行业而言，电瓶叉车是最好的选择。电瓶叉车是食品行业和冷链物流公司的首选。国际上，电瓶叉车的产量已占叉车总量的40％(国内则为10％～15％)，且有不断上升的趋势。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。新电子技术的应用如采用电子转向系统与动力转向比可节能25％ ，它可根据叉车使用工作状况，适时控制电机转速，是叉车节能降噪的有效措施，高可靠性、性能优越的产品，同时装备先进电子技术的机电一体化叉车市场前景看好。
（3）产品突出安全性，提高舒适性。保证驾驶员的安全一直是叉车设计中重点考虑的问题，随着国际化进程的加快，产品的安全性已经成为我国企业迈向国际市场的一道门槛。经验表明，疲劳驾驶是最容易造成事故的，而舒适宽松的驾驶环境则能有效提高叉车的作业效率。同时驾驶员的舒适感对保证叉车高效运行非常重要，新型叉车将更加注重人类功效学，提高操纵舒适性。各叉车公司也不断优化改进叉车人机界面，使操纵简便省力、迅速准确，充分发挥人机效能，提高作业效率。
1.3我国叉车行业所存在的问题
从产业周期的角度分析，在全球范围内，叉车产品和叉车产业都处于成熟期。从国内情况看，叉车产品和叉车产业处于发展期，产品技术仍需要继续完善。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、能力相对落后。总体来看，整个叉车行业存在以下突出的问题：
（1）优秀零部件市场空缺
有些整机企业的同质发展、数量扩张，引导了零部件企业重复投资，资源浪费，加入到价格战的混乱局面中。而在同时，对于发展高档叉车所需的一些优秀零部件，如液压比例控制阀、符合高排量标准的发动机、柔性传动变速箱等产品开发的企业很少，整机生产企业找不到配套企业。
（2）转嫁市场压力
有些整机企业为了生存，未能反省企业实行的低价竞争行为所导致的后果，采取向零部件企业转嫁压力的做法，造成其供货商无利或微利运营，长此以往，零部件企业无力更新设备，无法保证产品质量。（3）重整机发展，轻视零部件
任何企业的发展，最终都要追求利润。但在中国，社会的背景文化及考核方法造成了急功近利的现实。整个叉车行业表现出重整机发展，轻视零部件，尤其是关键零部件的研发。而整机的发展也仅仅停留在外形的变化上，重要的生产工艺无法完善。
同时，为了及时填补市场空缺，企业纷纷扩展产能，行业中新增企业数量很多，并且急于获取利润。新增企业进入行业后，由于无主要零部件或关键零部件的制造能力，只能外协采购，盯紧成熟企业的供货渠道。成熟型的大企业由于常年的合作，以及采购批量大，在采购成本上具有优势，整机零部件采购成本低；新增企业在不具有制造优势、产品质量优势、品牌优势、行业知名度等条件下，为了尽快占领市场，只好以价格战来获取市场。当市场处于卖方市场时，通过价格战可以获取市场份额，但同时，产品在客户心目中也被定位在更低端的位置上，起步阶段已是微利了；当市场出现零部件及原材料价格波动时，必将进入无利或亏损状态。
手动叉车的总体方案设计
2.1方案的制定原则
（1）科学性
任何设计方案必须满足现行的设计规范，满足相关的设计课程，如果设计人仅凭自己的想象设计，那么必然会出现与客观实际相脱节的情况。
（2）可行性与可靠性
满足使用功能是设计方案应具备的首要条件。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，一个是项目内部因素。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负荷运行特性，确定合理并且规范的设计参数；计算准确、清晰并且格式规范。
（3）经济性
经济性往往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。
2.2叉车基本参数
叉车基本参数至关重要，下面首先来大致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。本课题设计的是手动叉车，其额定起重量为250Kg。
（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）。本课题设计的手动叉车载荷中心距为300mm。
（3）最大起升高度
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）。本课题设计的手动叉车的最大起升高度为1500mm。
转动摇柄所需力
转动摇柄所需力为叉车承载额定起重量并能够上升到最大起升高度的转动摇柄的力。本课题设计的手动叉车的转动摇柄所需力为8kgf。
2.3方案设计选择
2.3.1传动方案设计
手动叉车的动力来源是人力，有一定的传动比，可以采用以下方式：
（1）带传动
（2）齿轮传动
（3）链传动
这三种提升方式各有优劣，适用于不同场合，需要根据需求选择。这三种提升方式特点如下：
带传动：优点是平稳无噪声，过载时打滑可防止零件损坏，制造安装要求比齿轮低，结构简单、维护方便、成本低，可传动中心距较大的传动。缺点的传动比不准确，传动效率低，传遍同样的圆周力，外轮廓尺寸比齿轮等传动形式大，轴及轴承上受力较大，传动带寿命较短。
齿轮传动：优点是效率高，结构紧凑，工作可靠、寿命长，传动比稳定。缺点是制造及安装精度要求高，价格较贵，且不适宜用于传动距离过大的场合。
链传动：优点是能保持准确的平均传动比，传动效率高，作用于轴上的径向压力较小，结构较为紧凑，制造与安装要求较低、成本也低。缺点是只能实现平行轴间链轮的同向传动，运转时不能保持恒定的瞬时传动比，磨损后易发生跳齿，工作时有噪声，不宜用在载荷变化很大、高速和急速反转的传动中。
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