基于ProE与ANSYS的1.5T电动叉车设计
69页 23000字数+说明书+任务书+开题报告+7张CAD图纸+ProE三维图【详情如下】
ProE三维图+ANSYS有限元文件.rar
三维截图.doc
任务书.doc
叉架零件.dwg
叉车装配.dwg
变速器装配.dwg
基于ProE与ANSYS的1.5T电动叉车设计开题报告.doc
基于ProE与ANSYS的1.5T电动叉车设计说明书.doc
外门架零件.dwg
第一轴零件.dwg
答辩过程材料.doc
说明书封皮.doc
货叉零件.dwg
过程管理封皮.doc
齿轮零件.dwg
摘 要
电动叉车利用蓄电池作为动力源，由电机将电能转换为机械能。电动叉车由于其操作控制简便，灵活外，其操作人员的操作强度要相对内燃叉车而言轻很多，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来控制，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已得到许多用户的认可。电子控制技术的快速发展使得电动叉车操作变得越来越舒适，适用范围越广，解决物流的方案越来越多。
国内外用户对电动叉车的需求量不断增加，电动叉车在整个叉车销量中所占比例稳步上升。在发达国家，电动叉车需求远远大于内燃叉车，尤其是在港口、仓库以及烟草、食品、轻纺等行业，电动叉车正在逐步替代内燃叉车。
本设计将要运用所学过的知识完成对蓄电池、行走电机的选择，完成叉车变速器齿轮、轴、轴承和整体尺寸的设计及校核，并对叉车的货叉、内外门架、叉架进行设计及校核，运用AutoCAD软件完成叉车变速器二维结构、叉车整车和货叉部分的二维结构图，利用Pro/E软件对叉车的内外门架、货叉、叉架等零部件进行建模并完成整机装配，完成整车的造型设计，运用ANSYS有限元分析软件对货叉和外门架进行静力分析。
关键词：电动叉车； 叉车变速器； 货叉 ；门架 ；结构设计；三维建模；有限元分析
ABSTRACT
Electric forklift battery which converts electrical energy into mechanical energy is used by the motor as a power source. Because electric forklift is simple, flexible, it is relatively lighter internal combustion forklift trucks, the electric power steering system, the speed control system, hydraulic control system and by the electrical signal to control the brake system greatly reduces The operator's labor intensity, so that its work for improving the efficiency and accuracy of the work has a very big help. And compared to internal combustion forklifts, electric vehicles, low noise, no emissions advantage has also been recognized by many users. The rapid development of electronic control technology makes electric forklift operation becomes more and more comfortable the more widely the scope to address the logistics of the program more and more. Domestic and foreign users of the increasing demand for electric forklifts, electric forklift trucks in the percentage of sales increased steadily. In developed countries, demand is far greater than internal combustion electric forklift truck, Especially in ports, warehouses, and tobacco, food, textile and other industries, electric forklift is gradually replaced internal combustion forklifts.
The design will have to apply the knowledge to complete the battery, the choice of running the motor to complete the truck transmission gears, shafts, bearings, and the overall size of the design and verification, and forklift forks, internal and external door frame, fork design And check, using AutoCAD software to complete the two-dimensional structure of transmission forklift, forklift fork part of the vehicle and two-dimensional structure, the use of Pro / E, both inside and outside of the truck's door frame, fork, fork and other parts modeling And complete machine assembly, complete vehicle design, finite element analysis using ANSYS software and the outside door frame fork for static analysis.
Key words: Electric forklift; Forklift transmission; Fork; Door frame; Structural design; Three-dimensional modeling; Finite element analysis
目 录
摘 要I
ABSTRACTII
第1章 绪 论1
1.1 课题研究目的和意义1
1.2 课题的研究现状1
1.3 课题的研究内容3
1.4 课题的研究方法3
第2章 叉车变速器的设计及校核5
2.1 蓄电池的选择5
2.2 行走电机的选择6
2.3 基本数据的选择设计7
2.3.1 变速器齿轮的设计及校核7
2.3.2变速器轴的设计及校核17
2.3.3变速器轴承的选择24
2.4 本章小结25
第3章 货叉的设计与校核26
3.1 货叉的类型、构造选择及设计26
3.2 内外门架及叉架的构造设计28
3.2.1 内外门架的构造设计28
3.2.2 叉架构造的设计29
3.3 货叉、叉架的刚度强度校核30
3.4 叉车整车的稳定性校核33
3.5 本章小结35
第4章 货叉三维建模及整车造型36
4.1 Pro/E软件简介36
4.2 三维模型36
4.3 Pro/E整机装配及爆炸图40
4.4 本章小结41
第5章 货叉有限元分析42
5.1 有限元分析的简介42
5.2 Pro/E和ANSYS接口的创建44
5.3 货叉、外门架的有限元分析46
5.4 本章小结61
结 论62
致 谢65
一、设计（论文）目的、意义
叉车广泛应用于车站、港口、机场、工厂、仓库等国民经济各部门，是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效设备。目前，虽然内燃叉车应占据国内叉车市场的主导地位，但随着企业环保意识逐渐增强，可靠性更高的电动叉车得到了越来越多的企业青睐。电动叉车是以直流电源(电瓶)为动力的装卸及搬运车辆，其电动平衡叉车产品外形大多采用了流线型设计，造型更加美观。我国电动叉车需求逐年上升，但技术落后，外资企业产品占据大部分市场份额。本设计需利用AutoCAD软件完成叉车变速器二维结构设计、货叉部分结构设计，并进行校核计算，结合叉车的造型设计现状，利用Pro/E软件完成整车的造型设计，利用ANSYS软件对货叉部分关键零件进行有限元分析。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，提高设计质量和效率，为生产实际提供理论支持。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
1、设计内容
本设计的叉车的额定起重量为1500kg，标准载荷中心距为500mm，最大起升高度为3000mm，门架倾角为6/10，最大起升速度（满载）为220mm/s，最大行驶速度为11Km/h，最大爬坡度为18%，最小转弯半径为1900mm，前轮胎为6.50-10-10PR。后轮胎为5.00-8-8PR。利用AutoCAD、Pro/E软件完成叉车变速器、货叉二维设计及整车三维造型、利用ANSYS软件对货叉部分关键零部件进行强度、刚度及稳定性校核
2、技术要求
（1）叉车总体方案设计；
（2）利用AutoCAD软件完成叉车变速器、货叉设计；
（3）校核计算；
（4）叉车整车Pro/E造型设计；
（5）货叉部分关键零件ANSYS有限元分析。
课题研究目的和意义
我国加入WTO之后，物流行业发展的越来越快，叉车是物流领域的主要工具，叉车也迎来巨大的市场需求，但是我国在叉车方面的技术比较落后，目前在欧美国家叉车领域中，电动车辆占了很大比例，而我国的比例仍然较低。但这种反差现象在未来可逐步得到改变，两者之间的差距就是电动车辆的市场机会。未来中国叉车行业厂家间竞争的主战场，将逐渐从当前的内燃叉车转到电动车辆领域，因此对电动叉车的设计研究具有重要意义。
本次设计选此课题的目的是希望通过对叉车的变速箱货叉的设计，巩固自己学过的知识，加强对电动叉车的结构、功能进行了解掌握。通过对变速器的设计和校核，可以加强对变速器的密封、润滑和齿轮的设计等方面进行掌握，通过对升降油缸的设计，可以对液压系统的工作原理和油缸的工作状态等方面进行理解掌握，通过对货叉的设计校核，掌握货叉的材料、结构和力学性质等方面的知识。运用Pro/E软件完成电动叉车的整车造型和运动仿真，利用ANSYS软件对货叉部分关键零件进行有限元分析，提高对软件运用的熟练程度。
在电动叉车产品设计中运用了AutoCAD、Pro/E、ANSYS等软件，能够加强对这些软件的掌握程度，对产品进行模拟仿真、关键零件进行有限元分析，可以发现并更正设计缺陷，完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量和效率。通过对本课题的研究能够使学生了解叉车总成部件设计校核的方法，使学生可以完成专业课程的实践总结，掌握一种流行的设计方法和软件，获得一定的工程设计工作方法。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，提高设计质量和效率，为生产实际提供理论支持。
课题的研究现状
叉车是一种以货叉为标准取物装置，通常能将货物起升3米左右的特殊车辆。叉车的机体紧凑，轴距较短，转向灵活，能在狭窄的场地和通道内作业，能通过比较低矮的舱门；货物的升降采用液压操控，使操作简单，动作平稳；在采用货叉搬运成件货物时自身具有装卸功能。因此广泛地利用于车间、仓库、港口、车站等场所，进行装卸、堆垛、拆垛和极短距离的搬运。叉车对于实现装卸搬运作业的机械化，提高劳动生产率非常重要，是现代物流系统的重要装备。电动叉车是以电力直流或交流为动力实施装卸、起重、搬运、堆垛作业的车辆。八十年以来, 由于电动叉车具有易操作、作业灵活、安全、动力利用率高、噪声小, 对环境污染小等优点, 更适合于工矿企业作搬运机械使用, 因而倍受人们重视, 得到了迅速发展。
国外发达国家的叉车行业在技术方面基础稳固，外部环境中包括原材料、化工、液压、电子元器件等基础工业水平高，自主研发能力强，特别在电动叉车方面，国外叉车行业在外观造型和表面处理，人机工程，电器系统，制动系统和动力转向的能力特别强。国外著名叉车公司都生产全系列的电动叉车，包括三支点和四支点平衡重式叉车、前移式叉车、拣选车、三向堆垛机和托盘搬运车等；并投入大量的人力、财力于电动叉车的研发，使之成为现代高新技术产品。国外市场特别是欧美发达国家，由于受环保法规影响，电动叉车占到保有量的50%～60%，而我国目前的保有量约占15%～20%，有着广阔的市场前景。 本设计需利用AutoCAD软件完成叉车变速器二维结构设计、货叉部分结构设计，并进行校核计算，结合叉车的造型设计现状，利用Pro/E软件完成整车的造型设计，利用ANSYS软件对货叉部分关键零件进行有限元分析。
课题的研究内容
1、设计主要内容
（1）叉车总体方案设计及校核；
（2）利用AutoCAD软件完成叉车变速器、货叉设计及校核；
(3) 利用Pro/E软件完成货叉三维建模及整车三维造型；
（4）利用ANSYS软件对货叉部分关键零部件进行强度、刚度及稳定性校核。
2、拟解决的主要问题
（1）叉车变速器、叉车货叉的设计及校核；
（2）叉车变速器、货叉二维总体结构设计及校核；
（3）货叉三维建模、整车三维造型、关键零件的有限元分析。 叉车变速器的设计及校核
蓄电池的选择
电动叉车是指以电来进行作业的叉车，大多数都是为蓄电池工作。而蓄电池是电池中的一种，蓄电池是一种能量转换和储存装置，充电时，将电能转换为化学能，加以储存，放电时化学能转换成电能，输送给电动机。
蓄电池由正、负电极和电解液组成，蓄电池分为酸性蓄电池和碱性蓄电池，实用的酸性蓄电池有铅蓄电池，以硫酸为电解液。碱性蓄电池由于需要贵重金属，成本较高，目前很少用作叉车的能源。我国叉车主要用铅酸蓄电池，铅酸蓄电池正极板上是活性物质氧化铅，负极板上的活性物质是海绵状的纯铅，电解液是稀硫酸溶液。
蓄电池的主要性能参数为电压和容量，蓄电池在指定的放电条件下所放出的电量称为容量Q,其单位为A·h，蓄电池的容量与放电电流及电解液的温度有关，还与充电电流、电解液的相对密度和纯度有关。
牵引用的蓄电池工作特点是：持续放电时间长，放电电流比较均匀，不能随时充电。为了不使叉车一次停车充电或更换蓄电池后有较长的使用时间，要求这种蓄电池有较大的电容量。
蓄电池组的额定电压由叉车的起重量选择决定，起重量为1～2吨的电动叉车一般选用额定电压为48v，每个蓄电池2v的电压，有12个电池组成。 随着企业环保意识逐渐增强，可靠性更高的电动叉车得到了越来越多的企业青睐，这为电动叉车产业的发展提供了更为广阔的市场空间，同时也保证叉车行业在未来得道路上稳步前行。因此，针对市场目前的状况对电动叉车的设计和研究很有实际意义。
本文运用有所学知识，根据资料对叉车变速器和叉车的货叉等部件进行设计，同时运用有AutoCAD软件、Pro/E和ANSYS软件。本设计运用所学过的知识完成了对蓄电池、行走电机的选择，完成叉车变速器齿轮、轴、轴承和整体尺寸的设计及校核，并对叉车的货叉、内外门架、叉架进行设计及校核，运用AutoCAD软件完成了叉车变速器二维结构、叉车整车和货叉部分的二维结构图，利用Pro/E软件对叉车的内外门架、货叉、叉架等零部件进行建模并完成了整机装配，完成整车的造型设计，运用ANSYS有限元分析软件对货叉和外门架进行静力分析，查看位移云图和应力云图是否满足要求。
根据所查阅的资料结合自己所学过的知识完成对电动叉车的设计，先后完成了以下主要工作：
1、完成了叉车变速器的设计，选择蓄电池的型号和行走电机的型号参数，确定出变速器的挡数和中心距，从而完成齿轮和轴的设计，完成对轴承的选择，同时在满足工作要求的前提下，应该符合制造、加工、装配的可行性。运用AutoCAD软件完成叉车变速器的装配图和零件图。
2、对叉车的内外门架、货叉、叉架等零部件进行Pro/E建模并完成整机装配，
3、运用有限元分析软件ANSYS对货叉和外门架进行静力分析，查看他的变形情况，位移云图和应力云图是否满足要求。通过有限元分析，得知货叉和外门架均满足刚度强度要求。
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