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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報告
設(shè)計(jì)（論文）題目:平衡重式電動叉車設(shè)計(jì)
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級: 車輛工程B07-6
學(xué) 生 姓 名: 譚博文
導(dǎo) 師 姓 名: 王強(qiáng)
開 題 時 間: 2011.3.14
指導(dǎo)委員會審查意見：
簽字： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報告
學(xué)生姓名
譚博文
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級
車輛工程 B07-6
指導(dǎo)教師姓名
王強(qiáng)
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(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?yàn)樵跉W、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?！倍鴮?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、擬解決的主要問題
1、設(shè)計(jì)主要內(nèi)容
本設(shè)計(jì)的叉車額定起重量為2000kg，標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)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(shè)計(jì)及整車三維造型、利用ANSYS軟件對貨叉部分關(guān)鍵零部件進(jìn)行強(qiáng)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(shè)計(jì)（2）校核計(jì)算（3）叉車整車Pro/E造型設(shè)計(jì)（4）貨叉部分關(guān)鍵零件ANSYS有限元分析
三、技術(shù)路線（研究方法）
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)
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[15]Fuel Cells Bulletin.Raymond updates on fuel cell forklift project.[J].Feb2008, p2-2,1p.
六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日