畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報告學(xué)生姓名 系部 專業(yè)、班級指導(dǎo)教師姓名 職稱 從事專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否題目名稱 二噸平衡重式單級式電動叉車設(shè)計(jì)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(dá)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(fèi)市場。這種快速增長的勢頭持續(xù)到 2008 年，直至被金融危機(jī)的爆發(fā)打斷。金融危機(jī)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(jìn)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(yùn) 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(yīng)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(jié)構(gòu)、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(jī)為動力，功率強(qiáng)勁，使用范圍廣，缺點(diǎn)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(shù)的更新，如：上世紀(jì) 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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)。電動叉車具有能量轉(zhuǎn)換效率高、無廢氣排放、噪聲小等突出優(yōu)點(diǎn)，是室內(nèi)物料搬運(yùn)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(shù)。發(fā)動機(jī)尾氣催化、凈化技術(shù)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(jìn)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(jìn)入市場，微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對提高叉車業(yè)整體水平，實(shí)現(xiàn)復(fù)合功能，以及保證整機(jī)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(jī)械、電子與液壓的結(jié)合更加密切。未來叉車的發(fā)展在于其電子技術(shù)的應(yīng)用水平。如：林德電動前移式叉車采用感應(yīng)式電子轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向力極微。實(shí)現(xiàn)以微處理器為核心的機(jī)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(qū)動電流小，并聯(lián)控制特性好且有軟、硬件自動保護(hù)和硬件自診斷功能等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛采用。串勵和他勵控制器仍是市場的主導(dǎo)產(chǎn)品，交流控制技術(shù)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(jī)技術(shù)的成熟，交流電機(jī)叉車將會因其功率大、維護(hù)性能好而取代直流電機(jī)叉車。采用電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與動力轉(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)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(jī)控制器和負(fù)載勢能回收技術(shù)可分別節(jié)能 20%和 5%。駕駛員的舒適感對保證叉車高效運(yùn)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(jìn)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(jìn)叉車人機(jī)界面，使操縱簡便省力、迅速準(zhǔn)確，充分發(fā)揮人機(jī)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)配置。在 全 球 叉 車 市 場 格 局 中 ， 豐 田 和 林 德 遙 遙 領(lǐng) 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(jì) 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(dǎo) 致 國 內(nèi) 企 業(yè) 出 口 沖 動 等 理 由 ， 預(yù) 計(jì) 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(jìn) 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(jìn)口。據(jù) 1996 年的海關(guān)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)年電動叉車進(jìn)口 1.67 億美元，相當(dāng)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(jìn)口 0.5 億美元。在這些進(jìn)口電動叉車當(dāng)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(jìn)口商檢的目錄，按規(guī)定在 1997 年 7 月 1 日后進(jìn)口的電動叉車必須進(jìn)行商檢，但到目前為止進(jìn)口電動叉車還沒有進(jìn)行專業(yè)性的商檢。而我國電動叉車出口卻在實(shí)行出口許可證制度，需要進(jìn)行專業(yè)性的商檢，達(dá)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(jìn)口電動叉車易，從中國出口電動叉車難。 ”而實(shí)際上進(jìn)口電動叉車的個別項(xiàng)目如“超載 25%安全性”是不符合我國電動叉車技術(shù)要求的。在目前我國的使用狀況下，極易發(fā)生縱向傾翻，導(dǎo)致人身及財(cái)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(dá)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(yuǎn)。當(dāng)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(shù)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(shù)和物流設(shè)施與物流發(fā)達(dá)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(shè)備的認(rèn)識加深, 我國國際貿(mào)易的日益加強(qiáng), 外國企業(yè)介入中國市場帶來先進(jìn)的物流經(jīng)驗(yàn)。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(jī)動性能高要求，平衡重式電動叉車設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)仿真平臺，應(yīng)用 AutoCAD （AutoCAD 是由美國 Autodesk 公司于二十世紀(jì)八十年代初為微機(jī)上應(yīng)用 CAD 技術(shù)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(jī)械、電子、化工、美工、輕紡等很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并取得了豐碩的成果和巨大的經(jīng)濟(jì)效益）、當(dāng)前 CAD 領(lǐng)域應(yīng)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(yīng)用于電子、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車、機(jī)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(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、數(shù)控加工、板金設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、逆向工程、自動測量、機(jī)構(gòu)模擬、應(yīng)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(jìn)行平衡重式電動叉車的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性等方面的計(jì)算機(jī)仿真研究與分析，為我國電動叉車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)方面提供更多的理論參考，進(jìn)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(qiáng)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(jì)的各個部門，其電動轉(zhuǎn)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(qiáng)度，這樣一來對于提高其工作效率以及工作的準(zhǔn)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(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對電動叉車進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品制造之前運(yùn)用 AutoCAD， Pro/E, ANSYS 進(jìn)行仿真研究，就可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計(jì)缺陷，完善設(shè)計(jì)方案，縮短開發(fā)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和改善，為生產(chǎn)實(shí)際提供理論支持。二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、研究意義:著現(xiàn)代社會文明的發(fā)展，叉車的使用越來越普遍，它已從過去的港口碼頭進(jìn)入了整個社會。本文主要介紹叉車整車的結(jié)構(gòu)、組成和性能分析，并對叉車工作裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，以額定負(fù)載為二噸小軸距彈性輪胎系列叉車的研制過程為基本參數(shù)，對叉車門架系統(tǒng)及各部件的構(gòu)造和規(guī)格要求分析，使貨物提升高度達(dá)到三米并使駕駛員的視野寬闊，做到人性化、安全化和美化外觀的目的。最后介紹了并進(jìn)行設(shè)計(jì)技術(shù)的具體實(shí)施過程，分析總結(jié)了設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用效果。從而達(dá)到設(shè)計(jì)方案與實(shí)際相結(jié)合的目的。三、技術(shù)路線（研究方法） 電動叉車是指以電來進(jìn)行作業(yè)的叉車，以電動機(jī)為動力，蓄電池為能源。承載能力1.0～4.8 噸，作業(yè)通道寬度一般為 3.5～5.0 米。電動叉車是以電力直流或交流為動力實(shí)施裝卸、起重、搬運(yùn)、堆垛作業(yè)的車輛， 由于電動叉車具有易操作、作業(yè)靈活、安全、動力利用率高、噪聲小, 對環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn), 更適合于工礦企業(yè)作搬運(yùn)機(jī)械使用, 因而倍受人們重視, 得到了迅速發(fā)展。因此，電動叉車的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、保養(yǎng)、維修等就顯得尤為重要。故特選擇次課題作為大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，希望通過此次設(shè)計(jì)能夠有所學(xué)。四、進(jìn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯。 第 17 周（6 月 19 日～6 月 25 日）五、參考文獻(xiàn)[1]陳家瑞.汽車構(gòu)造(上，下冊)[M].北京：人民交通出版社，1994.[2]余志生.汽車?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[3]王望予.汽車設(shè)計(jì)（第四版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.[4]張魁元，高慶學(xué)．叉車變速器掉擋的處理和撥叉桿的改進(jìn)[J]. 工程機(jī)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(shè)計(jì)[J]. 太原科技大學(xué)學(xué)報 ,2010,(4). 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