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1、机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩3吨叉车的传动系统方案拟定及变速器的结构设计摘 要：叉车过去称为叉式装卸车或铲车，是一种以货叉为标准取物装置，采用轮式底盘，属于流动式起重运输器械，或物料搬运机械，是物流机械的一种。叉车有发动机、轮式底盘、和门架系统组成。为了研究出用途广泛、高效率、低成本、高安全性、维护方便等功能齐全的叉车。能够在原有的基础上，对3t叉车的传动系统及其变速器有一定的改进，力求能为搬运行业在未来趋势下做出力所能及的贡献。关键词：叉车、传动系统、变速器、结构设计； The Protocol of 3 Tons Forklifts Transmission System Proj
2、ect and the Design of Transmission Main ShaftAbstract: The forklift which used to fork to catch and carry goods is a kind of specific vehicle it can which lift altitude can reach up to 3m.The forklift is constituted by engine, wheeled chassis, gentry mouting system. In order to produce the new produ
3、ct which characterized by widely usage, high productivity, high security, etc. we can make contributions to the future transport industry if we make improve on transmission system and transmission main shaft base on former.Keywords:forklift,transmissionsystem,transmissionmainshaft,thedesignofstructu
4、re 1 前言1.1 叉车简介叉车过去称为叉式装卸车或铲车，是一种以货叉为标准取物装置，通常能将货物起升3m左右的特殊车辆。叉车采用轮式底盘，属于流动式起重运输器械，或物料搬运机械，是物流机械的一种。它又是一类边缘产品，有时也被归入工程机械。作为车辆，叉车与蓄电池搬运车、牵引车、翻斗车、AGV小车等同属于工业车辆或装卸搬运车辆。他们一般只在工厂内部或特定区域的场地内作业，因此也被称为场（厂）内机动车辆，属于特种设备。1.2 叉车历史及发展二战期间，由于搬运军事物资的需要，促进了叉车的发展。20世纪50年代国内开始仿制苏联的5t机械传动叉车。60年代通过测绘仿制日本叉车，开创了中国的叉车行业。7
5、0年代的行业联合设计，奠定了中国叉车行业的基础，其影响深远。80年代的新系列设计，解放思想，拓宽了品种系列，更新理念，大范围采用了宽视野门架、同步器换挡、液力传动和动力转向等新技术。90年代以来一批中外合资与独资企业的建立，如德国的林德，形成了产品档次的多层次格局，使叉车行业百花齐放。2007年，中叉公司、外资及全国其他企业共生产叉车15万余台，虽然与汽车年产几百万相比，叉车仍是一个比较小的行业，但从中叉公司2003年产叉车约3万5千台，到2007年产9万千台，年增长率近30的情况。可以看出我国叉车行业的发展势头非常。从销售内燃叉车的不同吨位看，近几年3.04.999t级产品一直占据着内燃叉车
6、销售榜首，其次是2.02.999t级产品。2007年内燃叉车各起重吨位产品所占比重情况参见下表1。表 1 2010-2012年内燃叉车各起重吨位产品所占比重情况Table 1 The percentage of 2005-2007 combustion forklift on lifting tonnage吨位2010年(%)2011年（%）2012年（%）0.01.199t0.450.410.231.21.999t4.826.175.732.02.999t20.8922.0220.273.04.999t63.3261.3163.695.09.999t9.819.478.8210.042.0t
7、0.710.621.26由上表可以看出，1012年销售的内燃叉车中3.04.999t级产品始终占最大比重，每年都在60%以上。由此可以看出，近年来国内各吨位叉车中，3t级的叉车在需求量上是最大的，说明它的应用在各个方面也是最广泛的，这也是这次研究挑选3t叉车的目的，这也符合市场的发展需。1.3 叉车用途及特点 叉车在仓库等狭小场地进行装卸工作的典型工作循环为：调整方向，对准货位：调整货叉高度，放平货叉；前进叉取货物。略微起升货物，后倾使货物稳定，后退，调整货物到离地300mm左右；将货物搬运出仓库；调整方向，对准货运的载货汽车，起升货物到高于货车车厢的高度；前进到货车的装载位置，前倾放平货叉，
8、降下货物；后退抽出货叉，后倾门架并降下货叉到离地300mm左右；将叉车开入仓库取下一件货物。在上述每一作业循环中，驾车员要多次操作节气门（油门）、离合器、变速器、转向盘、制动器、多路换向阀等。作为车辆，作业时还要避让障碍和人员，驾驶员操作非常复杂繁重以及辛。 因此叉车的工作特点是：转向、离合、换挡、制动、起升、倾斜等系统操作频繁。 由此可以看出来，叉车的操作性能对于叉车操作者的重要性，而叉车的传动系统中，变速器，换挡器的好坏决定了叉车的操作性能，所以我们叉车对于它的传动系统有非常严格的要求。这也决定了对于叉车研究的未来的方向，主要是对叉车的传动系统中传动方案的设计及变速器的设计进行突破，这也说
9、明了此次研究的重要性。1.4 叉车分类与构造1.4.1 叉车的分类叉车的构造和性能的特点就是：货物重心位于四个车轮所围成的支撑平面之外，有稳定性问题；其底盘系统与汽车、拖拉机、运输车辆相比，有前轮驱动、后轮转向、车速较低、爬坡度大、机动性强、越野性差、结构紧凑、自重较大等特点。 根据叉车的起重量，将其分为小吨位（0.5t和1t）、中顿位（2t和3t）、大吨位（5t）。 根据动力来源，叉车分为手动叉车（起重量0.5以下）、内燃叉车（0.5t到42t）、蓄电池叉车（3t以下）。 根据货物与叉车的位置关系，叉车分正面叉车和侧面叉车。正面叉车包括平衡重式叉车（内燃叉车和蓄电池叉车）和前移式叉车（蓄电池
10、叉车，小吨位，室内使用）； 常用分法就这三类，此次设计的就是3t内燃正面叉车。1.4.2 叉车的结构叉车的结构紧凑，轴距较短，转向灵活，能在狭窄的场地和通道内作业，能通过比较低矮的仓门；因此叉车非常广泛的应用于车间、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。叉车由发动机、轮式底盘和门架组成。叉车底盘与工程机械的底盘相仿，也采用刚性悬架，有传动系统、制动系统、转向系统和行走支撑装置组成。2 叉车传动系统方案拟订2.1 叉车的基本参数拟订(1) 载荷中心距C载荷中心距是货物重心到货叉垂直段前表
11、面的规定距离（mm）。（叉车的载荷中心距一般为标准值）由上表我们可以选择C=500mm。(2) 最大起升高度表2 叉车额定起重量标准 Table 2 The standard of forklift rated lifting weight额定起重量Q/tQ11Q2km/h）所能爬上的长为规定值的最陡坡道的坡度值。典型值为20%。(8) 型号确定 由以上参数可以确定此叉车的型号为此次。2.2 叉车的传动系统方案拟订2.2.1 传动系统的要求(1)减速增距：相对于驱动车轮来说，发动机的转速非常高，需要有一部分固定的减速。从另一个角度来说，减速的目的在于增大转矩，否则驱动车轮将无法克服道路。(2)
12、改变速比：用来提供不同的车速或适应不同的道路阻力情况。(3)提供倒档：内燃发动机不能倒转，倒车需要有传动系统来实现。(4)提供空挡：被牵引或维修时，较长时间切断转速与转矩的传递。(5)平稳起步：首先内燃机不能带载起动，其次车辆起步时要逐渐加载，避免冲击。(6)提供差速：转弯或通过不平稳路面时允许两个驱动车轮的转速不同。而叉车对于传动系统还有一些特殊的(1)需要较大的速比。叉车的车速较低，最大车速为20km/h，要求传动系统总的传动比较大。(2)有较多的倒档。叉车在作业时常用倒档，频率接近50%。而此次设计的此次也是设计了3个前进挡和两个倒退挡。(3)频繁的操作：从上述的操作循环可以看出，叉车的
13、离合器和变速器的操作相当频繁，在这种情况下，需要采用较好的同步器换挡和动力换挡。(4)提供辅助维修手段。由于叉车的结构紧凑，传动系统零部件的维修与更换非常困难，在设计时就需要着重考虑。(5)特殊的结构形式。由于结构紧凑，所以我的传动系统就需要采用刚性连接，无万向传动。2.2.2 传动系统的方案拟订叉车的传动系统一般采用如下几种方式。(1)机械传动：此中传动方案有离合器、变速器、驱动桥中的主传动（轮边减速）等组成。此种传动方案对应变速器的档位不同时，各有一条牵引力曲线，而且机械传动在档位一定的情况下并不改变发动机的特性，因此它的牵引力曲线的形状与发动机的外特性曲线在某种情况下是相似的，只要当档位数足够并且速比分配合理时，通过及时的人工换挡，分段逼近理想的传动系统特性曲线。所以在驾驶员合理的操作下，机械传动可以达到最高的传动效率。当然这也要求操作员的技术很高。而且若是操作不当时，发动机易熄火，冒黑烟，也会增加油耗。(2)液力机械传动：相当于用液力变矩器取代离合器，动力换挡变速器取代人力换挡变速器，驱动桥部分也不会变，简称液力传动。液力传动的特性与传动系统的理想特性比较相近，低速牵引力大，加速快，难呢过自动调速，对于操作员来说，更加方
