摘 要

随着国民经济的不断发展，叉车越来越多的运用到工业生产中，但对土地等空间资源的需求也越来越紧张，同时，随着人们对环境质量要求的提高，车辆尾气的污染物排放也受到了严格的限制，而目前国内叉车普遍使用的平衡重式内燃叉车已经越来越不能满足上述要求，因而本文提出了一种新型驱动形式的液压电动叉车，此种叉车的转向灵活性大，作业空间小，使用范围广，并且驱动形式为电动，实现了零排放。

本文首先根据叉车应具备的作业性能对叉车三大系统的总体设计方案做了相关介绍，并分配了叉车的转向模式，接着对叉车的运动学和动力学进行了相关分析，得出了叉车转角与转向轮偏转角、车速、转向时间的关系，在此基础上，建立了叉车行走的两自由度模型，得出了叉车侧偏角、横摆角速度与叉车所受侧向力、车轮转角以及车轮特性之间的关系。最后设计了叉车三大机构的液压系统，并分析了各部分的作用与叉车有关性能的实现形式，计算选型出了相关液压元件，得出了整个液压系统的原理图。针对三轮独立转向，我着重研究了转向时三个轮子之间满足的转角关系以及转向的控制形式和控制性能。

本文设计的叉车达到了基本的设计要求，论文涉及到了叉车设计过程中的理论分析、性能要求和系统原理的呈现，该叉车已经在国外大量生产，畅销全球。

关键词：三轮独立转向、叉车、液压、电动

Abstract

With the continuous development of national economy, the forklifts are more and more applied to industrial production. But now the demand for land and other space resources is also getting more and more intense. At the same time, with the improvement of environmental quality requirements, the emission of pollutants from vehicle exhaust has been strictly limited. And the current domestic commonly used balance weight type internal combustion forklift has increasingly unable to meet the above requirements. Therefore, this paper puts forward the newly hydraulic electric forklift. This kind of forklift steers flexibility, has small operation space, and drives in the form of electric realizing zero emissions.

According to the operating performance of the forklift truck, this paper firstly introduces the overall design scheme of the three major systems and distribute the steering mode. Then, analyzes the kinematics and dynamics of the forklift truck. Obtains the relationship between deflection angle and speed and steering time. In the base of this, established forklift two degree of freedom model and obtain the relationship between the forklift side slip angle, yaw angular velocity and forklift side force, steering angel and wheel characteristics. Finally ,design three bodies of forklift hydraulic system, and analyzes the roles and the way of forklift’s performance, calculate and select of the hydraulic components. Obtain the schematic diagram of hydraulic system. Aiming at the three wheel independent steering, I focus on the relationship between the steering wheel and the steering wheel, the steering control mode and the control performance of the three wheels.

In this paper, the design of forklift reaches the requirements. The paper relates to the theoretical analysis, performance requirements and the principle of the system in the design process of the fork lift truck .The forklift has in a large number of foreign production sell well all over the world.

Keywords: Three wheel independent steering, forklift, Hydraulic, Electric

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 电动多模式转向液压叉车的研究背景与意义 1

1.2 国内外叉车技术的发展现状 1

1.3 叉车设计中的关键问题 2

1.3.1 转向模式的确定 3

1.3.2转角关系的确定 3

1.4本文涉及的主要内容 3

第2章 电动叉车总体设计方案的确定 4

2.1叉车设计的要求 4

2.2 总体方案的确定 4

2.2.1 主控制器的控制方案 4

2.2.2起升机构的设计方案 4

2.2.3转向系统的设计方案 6

2.2.4行走系统的设计方案 9

2.3转向模式的分配 9

2.3.1正常直线行驶转向模式 10

2.3.2定角度直线行驶转向模式 12

2.3.3钟摆和回转运动模式 13

2.4本章小结 15

第3章 叉车的力学运动学及性能分析 16

3.1叉车的运动学分析 16

3.2叉车行走时车轮的受力分析 19

3.2.1静态受力分析 19

3.2.2动态受力分析 21

3.3三轮叉车独立转向两自由度动力学建模 22

3.4本章小结 27

第4章 叉车的液压系统的设计计算与分析 28

4.1起升机构的设计与分析 28

4.1.1起升系统的分析 28

4.1.2起升机构设计计算与元件选型 29

4.2行走机构的设计与分析 33

4.2.1行走系统的分析 33

4.2.3行走系统的设计计算与选型 36

4.3转向机构的特性分析 37

4.3.1转向的性能分析 37

4.3.2转向的设计计算与选型 38

4.4优先阀的作用 42

4.5本章小结 42

第5章 经济性分析 43

第6章 总结与展望 44

6.1总结 44

6.2展望 44

参考文献 45

致谢 46

第1章 绪论

1.1 电动多模式转向液压叉车的研究背景与意义

叉车是一种用途广泛的起重装卸运输机械，大量用于港口、码头、仓库、货场及工矿企业的货物装卸和短途运输，其在国民经济及日常企业生产中占有重要的地位，它的高效运行对整个生产流程都具有促进作用，能降低产品的单位生产周期^[1]。众所周知，一个产品从最初的原材料采购到成品制成以及销售运输，整个过程无一不会用到货物的近距离装运与搬卸，而这个过程主要是由叉车来承担，它不但降低了工人的劳动强度，使人从繁重的体力劳动中解放出来，也提高装卸作业效率^[2]，因而设计出一种性能优越、操作简便、绿色节能的新型叉车一直是全世界关注的焦点，这种叉车对提高装卸效率及空间利用率具有重要意义^[1]。本文设计的就是这种简便高效的三轮独立转向液压叉车。

如今，在国内叉车主要是以四轮叉车为主，转向主要是靠前面两轮的转动来实现，后面两轮不能转动，这样的叉车灵活性小，转动半径大，而且不能斜向行驶，从而机动性与灵活性都受到了影响，另外，在进行作业搬运时此类叉车必须要有足够的空间，以使作业能够方便高效，从而在空间狭小、土地资源有限的地方作业就会受到限制。但是由于现在港口及仓储室的空间都有限，所以研究出能在有限的空间中能高效运行的叉车是非常有用的，这样不但能解决占地面积紧张的局面，而且还能增加单位面积存储量，节省了空间。

现在提出三轮多模式转向的电动叉车，这种叉车可以很好地解决上述问题。此种叉车转向灵活，转弯半径小，可以沿任意一个方向直线行驶转向，围绕自身做圆周运动及以远处某点钟摆运动等，转向模式多变，这样此叉车就能够适应多种环境和工况，并能在很小的空间内作业，转向灵活多变，很好的改善了空间资源少带来的一系列问题，从而解决了传统叉车转向半径大，不灵活和作业空间大等问题。

1.2 国内外叉车技术的发展现状

随着国民经济的不断发展，物流已日益深入到人们的日常生活中，物料的搬运与装卸不断的受到重视，同时，叉车的需求量也越来越大。而静压传动作为现代工程车辆传动形式发展的主要方向，在叉车上的应用也逐步受到人们的重视，但是国内对静压传动的叉车研究还不是很成熟，叉车生产企业还没有做过多的研究，现在静压传动叉车只是在国内高校里有过初步的性能、建模等分析。而在国外，静压叉车技术已经较为成熟，并投入使用，获得了很好的工作性能。例如爱尔兰COMBILIFT公司生产出了一款紧凑型的万向叉车(如下图1所示)^[3]，其内部全部采用液压传动技术，原动机带动液压泵提供动力，实现行走、起升与转向。它运用液压技术独特的优点，可以实现无级变速和大角度转向，操控方便，与传统叉车相比，减少了离合器、差速器和变速箱等部件，并运用液压传动介质的不可压缩性，可以强迫马达停转，实现制动，无需专门的制动机构，并且没有磨损。