1. 研究目的与意义
叉车是物料搬运作业的重要设备，是实现物流机械化作业、减轻工人搬运劳动强度、提高作业效率的主要工具。
叉车具有通用性强、机动灵活、活动范围大等特点，在我国国民经济的发展中，各行各业对叉车的需求量逐年增加，市场发展潜力巨大。
三支点电动叉车以其外形小巧，机动灵巧，在国外市场备受青睐。它以电作为整车动力源，具有低噪声、节能环保、便于操作控制、制动能量易于回收再利用等优点，在厂矿、车站、仓库、码头等场所得到广泛使用。又因为它以三支点为支承形式，故能实现90度转向，转弯半径小，是专门为窄通道作业而设计的，较之四支点叉车的转弯半径要小得多，如果仓库通道较窄，货物重量在额定载荷量以下，三支点叉车是最理想的选择。
2. 课题关键问题和重难点
三支点叉车总体设计需要考虑的问题主要有以下几个：
（1）重心与整机性能的关系：重心位置对叉车的牵引特性、制动特性及稳定性等都有重大的意义，它取决于各组成部分的重量分布，设计时尤其要注意由于门架于车体的相对位置变化引起的重心位置变化；
（2）整体设计时应该考虑的有关牵引特性、制动特性、机动性及稳定性等方面的一些问题：包括各状态下叉车的轴载、行使阻力、牵引特性、制动特性等数据的选择、确定或校核，以及叉车最小转弯半径等数据的计算；
3. 国内外研究现状（文献综述）
1、叉车简介
叉车是以门架和货叉为工作装置的自行式装卸搬运机械，可用于装卸﹑堆放成件货物，更换工作装置后，也能用于特种物品和散料的装卸搬运作业。国际标准化组织ISO/TC110称为工业车辆，属于物料搬运机械 ，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 [1] 。自行式叉车出现于1917年。第二次世界大战期间，叉车得到发展。中国从20世纪50年代初开始制造叉车。
2、叉车的分类
4. 研究方案
1、动力装置
（1）蓄电池的选择
电瓶叉车起动性能好，运转平稳无噪声，不排放废气，不污染空气，操作简单，检修容易。
目前国内可采用的二次电池种类和特点如下：
| 种类 | 特点 | 问题 | 寿命 | 成本 |
| 铅酸电池 | 比功率大，可靠性高，成本低 | 能量密度低 | 500~1000 | 较低 |
| 镍-镉 | 比功率大，可靠性高 | 成本高温性 | 500以上 | 较高 |
| 镍-氢 | 比功率大，能量密度高 | 成本高温性 | 500~1000 | 较高 |
| 锂离子 | 电压高，比功率大，能量密度高 | 成本高温性 | 500~1000 | 昂贵 |
虽然其他几种电池各方面的性能都比铅酸蓄电池好，但考虑到成本和系统的稳定性，仍采用目前最成熟的铅酸蓄电池。我们的叉车载荷较轻，而且叉车的工作环境是室内硬路面能够及时充电，选用铅酸蓄电池足够满足形式要求。
根据计算选定采用48V铅酸蓄电池。 Q=1000PT/0.9U
（2）电机的选择
电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置，能使叉车有载启动和正反转动。电动机的种类如下：
|
电动机 | 交直流两用电动机 |
| 步进电动机 | |
| 直流电动机 | 交流伺服电动机、同步电机、异步电机 |
| 直流电动机 | 电磁式直流电动机（他励、并励、串励、复励）、永磁直流电动机、直流伺服电动机、直流力矩电动机、无刷直流电动机 |
| 开关磁阻电动机 |
直流电机的主要优点是调速性能好，跟交流相比,产生的磁干扰小。直流串励电动机的励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变具有启动转矩大、过载能力强、调速范围广等优点,因而被广泛应用于各种需要频繁启动和调速的场合。
而叉车行驶的特点是频繁地启动、加速、减速、停车等。在低速和爬坡时需要高转矩，在高速行驶时需要低转矩。电动机要求具有高的比功率和功率密度、高效率、低损耗，并在车辆减速时，可进行制动能量回收等特点。所以选择直流串励电动机。
2、工作装置
叉车起升方式中部分自由起升式是全自由起升式和无自由起升式的一个折中，既能够自由起升一定的高度，造价又比全自由起升式便宜。无自由起升无法自由起升，全自由起升造价相对较高。
两级门架起升高度可高于叉车的高度，而单级门架最大起升高度永远低于叉车高度，三级门架结构复杂，司机的视野差。我们设计的1t三支点叉车用两级门架已经足够了。
同时考虑司机视野问题采用宽视野型，将二个油缸放在左右二旁。
综合以上因素，决定采用两级部分自由起升宽视野门架。
3、驱动系统
叉车采用前轮集中驱动，当牵引电机横置时无需改变传动方向，可以免除复杂的斜齿轮组，竖置时后轮没有驱动桥。采用集中驱动时单电机控制结构较小，布局时空间较方便，但不易实现90度转向。
前轮采用双电机驱动时结构比较紧凑，加速和爬坡性能好，牵引力大，无需差速器，这样大大减小磨损，提高传动力矩的效率，降低了噪声。但是要求电机尺寸较小，所占空间较大，通用性降低。采用后轮驱动时负载爬坡的能力较弱。
考虑到叉车在室内硬路面上工作，不易发生打滑等现象，同时参考同类产品的尺寸，考虑叉车外形尺寸、蓄电池尺寸及稳定性，我组初定采用前轮集中驱动（牵引电机横置）。
4、转向系统
实现后轮传动的方案有：机械传动（链传动、齿轮传动）、液压转向（杆件、齿条）
机械传动中链传动瞬时速度不均匀，传动平稳性较差；齿轮传动制造和安装要求较高，所占体积较大，不利于整体布置，传动结构简单。
液压传动无级变速，噪声、振动小，操纵简单，设计简单，更加节省空间，制造成本更加低廉，传动平稳，性能可靠。虽普遍存在泄露，但只要设计合理，加上高质量的密封装置，就都会迎刃而解。
其中若采用通过杆件的运动从而带动后轮的偏转，机构结构复杂，工作效率低，有自锁的可能性，且机构运动对制造、安装误差的铭感性较高，构件产生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的震动和动载荷。采用齿条与转向轮支架轴上的扇形齿轮啮合，在液压油的推动下从而带动后轮偏转就避免了这些问题。
比较各个方案的优缺点，同时考虑到叉车整体布置空间的限制，选择液压传动方式，通过油缸的伸缩来带动齿条，齿条与扇形齿轮啮合，从而带动后轮偏转。
5、制动系统
鼓式刹车有良好的自刹作用，制造技术层次较低，制造成本低。但两题片压力不等，鼓刹下雨天沾水后会打滑，可能造成刹车失灵。
盘式制动器无摩擦助势作用，受摩擦系数的影响较小，尺寸和质量一般较小。制动力矩与叉车前进后退等行驶状态无关。制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会象制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大。较容易实现间隙自动调整，其它保养修理作业也较简便。但制动器的制造要求较高，成本也较高。
通过比较，认为盘式优于鼓式，所以选择制动器以盘式为主。
6、车架系统
车架是车身的载体，在行使中经常受到弯曲、扭转和紧急制动等外部作用，这就要求车架要有足够的强度，以增强车辆行驶的安全性。此外，车架的自身整体结构，除二只油箱外，全部是用20mm厚的钢板焊接而成的，特别是车架的后端部经过热成形后进行焊接。所以还要求车架有一定的刚度，避免车架纵梁与钢板弹簧连接部位出现纵梁钢板被撕裂的现象。
方案一：箱式，方案二：板式
考虑到安全和环境因素，箱式门架较之板式门架安全性更高，但是箱式门架不利于整体布置，所以选用板式门架。
7、液压系统
叉车液压系统有单泵系统和双泵系统两种。单泵系统简单，叉车总体布置方便，但油路中工作装置和转向装置互相影响带来附加节流损失，工作泵排量较大，仅适于中小吨位叉车的采用；双泵系统与单泵系统比较，系统损失比较小，但总体布置较困难。
通过比较和参考同类产品，同时考虑到整体布置时空间的限制，因为我们设计叉车的吨位只有 1吨，双泵系统足够能满足要求 ，所以初步决定选用双泵系统。
8、电控系统
叉车的电控系统主要由电源、导线、传感器、控制器和执行器等组成, 其中传感器、控制器和执行器被称为叉车电控系统的电气装置。
电源主要由蓄电池组成, 起着对传感器、控制器和执行器等提供所需电压和电流的作用。
导线还包括保险丝、熔断器等保护装置, 用于电源、传感器、控制器和执行器等之间连接。
传感器为控制器采集和提供各种必要信息，根据所接收的信号进行综合分析, 然后对执行器发出指令, 使执行器根据需要进行工作。
执行器指承担某项具体工作的电气装置( 汽油泵、喷油器等) , 根据控制器发出的指令工作。
在我们的1吨电瓶叉车电控系统中，走行机构的起动和调速采用电阻式。蓄电池电压48V。主电路和控制电路都由蓄电池电源提供电。照明和喇叭电源为6V，由蓄电池组中分出。
叉车的起动、停止、换向、调速是通过主令控制器，直流接触器，电阻等元件实现。为了保证电气系统的安全，电路中安装有电路总开关，刹车连锁，过电流熔断器和零位保护等保护装置。其中电气系统中装有的制动开关，与制动踏板联锁。当踏下制动踏板时，开关即切断控制电路，使走行电机电路切断而停车。为了不使万能转换开关有电弧产生，电路中装有灭弧电容器，并联在万能转换开关各接触点上。
目前市场上采用的控制系统有电液控制、数字式伺服变量控制等。
叉车数字式伺服变量控制系统
优点：可精确地调节液压泵排量, 使叉车在执行微动行驶、换挡由换挡电磁阀控制、前进与倒退直接切换等动作时, 相应调节变量泵排量, 使叉车速度柔和, 动作平稳, 改善了操作性；在叉车高速行驶时, 这一系统又可增大变量泵斜盘摆角, 增大流量, 满足快速行驶要求；在叉车怠速时, 可将变量泵摆角变小, 降低流量, 同时TCS控制器向油门操作器发出控制信号, 减少喷油量, 降低发动机转速, 使发动机工作在最佳匹配状态下, 达到节能的目的。
缺点：数字式伺服变量控制系统价格昂贵，一旦毁坏维修及其不易。
电液控制系统
优点：使叉车获得良好的机动性能，提高叉车作业的效率和安全性能，能提高叉车的动力经济性能、操纵舒适性能、作业搬运性能，并可降低噪声，延长使用寿命。
我们设计的叉车主要是在室内工作，对行使及倾斜等操作的精确性要求不是特别搞，采用电子控制足能满足要求。通过对同类产品的调查和讨论，以及考虑到叉车维修的方便性问题初步选定定采用MOSFET电控系统。
9、轮胎的选择
车轮胎有斜交、乘用子午线、带束斜交、无内胎等样式，同时可分为实心和非实心二种。
乘用子午线超弹性实心轮胎有以下优点：受力与变形方向一致,因此承载能力大而层数少；附着性能、耐磨性能与耐刺扎性能好,滚动阻力小,承载能力大。但是侧向稳定性差,对制造工艺、精度、设备等要求高,成本高。
考虑叉车由于行驶速度低，承受载荷大，作业环境复杂，频繁转向等特点使之轮胎及极易磨损。再与斜交轮胎等多种轮胎作比较，选择乘用子午线超弹性实心轮胎最合适。
同时因后轮载荷较轻，可采用双轮胎并置来增强其稳定性和载荷强度，减小单个轮胎尺寸。
10、配重
叉车配重安装的稳定、可靠及配重与车架和护顶架后支腿间隙的均匀，是考核叉车安全性及外观的重要指标。配重的主要结构形式有：不等边梯形配重支板 垫板、直角梯形配重支板 垫板、等腰梯形配重支板 垫板和矩形块配重支板 垫板等。
方案一：带有斜面的梯形配重支板
对于带有斜面的梯形配重支板而言，由于配重重力Q的作用，在两斜面上产生反力使配重能在叉车运行时保持相对稳定。而且这种结构由于配重重力的作用，使配重支板与车架的配合比较紧凑，因此对配重挂口及配重支板的形位及尺寸误差要求较低，便于降低制造成本。
方案二：矩形配重支板
对于矩形配重支板，配重重力口只作用于矩形配重支板的顶面上，在叉车运行时，有一纵向惯性力，易造成叉车刹车时向前或向后的惯性冲击，从而导致配重前后位移，产生一定的噪声，同时使结合处间隙不均匀，影响整机外观。另外，这种形式要求配重挂口和配重支板制造精度较高。
通过计算分析叉车的运动状况，针对典型配重结构进行受力分析，比较各种调整方法的利弊。结果表明:矩形配重支板弊大于利，不宜采用。
同时考虑到生产制造成本及实际袋操作的方便性，最后选定配重结构形式为：直角梯形配重支板 垫板。
11、叉车的总体布置
方案一：蓄电池安置在前后桥之间
方案二：蓄电池安置安装在后桥上
我们设计的1t三支点叉车采用大容量蓄电池（48V），当蓄电池安在叉车后桥上时, 叉车重心提高了, 整机稳定性受到影响但由于驾驶员的座位提高了, 视野更开阔, 搬运大物件时更适用。同时当拆走蓄电池和脚踏板后, 电机和液压泵则一目了然,维修更方便。
比较后，我们将蓄电池安装在后桥上。
1. 额定起重量(kg)1000
2. 载荷中心距(mm) 500
3. 自由提升高度(mm) 100~300
4. 满载起升速度(mm/s)300~400
5. 门架倾角(前倾/后倾) ()6/12
6. 满载行驶速度(km/h)12~14
7.最小转弯半径(mm)＜1800
8.满载爬坡度 (%) 12~18
| H1-工作最大高度 | H2-标准提升高度 | H－闭合门架高 |
| H3-护顶架高 | h-自由提升高度 | L L1-全长 |
| Y1－门架前倾角 | Y2-门架后倾角 | L1-车尾至货叉长度 |
| G-最小离地间隙 | K-前悬距 | I-轴距 |
| W-全宽 | D-前轮距 | A-货叉宽度 |
| h1*B*L-货叉尺寸 | d-后轮距 | K－直角通道宽度 |
其中的司机室座椅样式和高度都考虑人机工程学（从座椅靠背到操纵杆之间的距离；从方向盘到驾驶员之间的距离，方向盘的高度等）。这样就可以使那些身高1.60到1.90m之间的驾驶员在操纵叉车时都能感到非常舒适。同时将司机室设计成拉门结构，这样驾驶员上下车的空间大大增加。驾驶员舒适驾驶，工作更佳轻松。
司机室采用塑料代替钢铁制造司机室架，这样能为司机室的设计造型提供更大的自由度，更好的满足人机工程学的要求。椅子的具体尺寸在满足要求的前提下，根据整体布置作适当的调整，选定适合的叉车座椅。5. 工作计划
| 起止日期 | 工作内容 |
| 2023.1.2~2023.1.15 | 完成译文翻译，查阅文献，完成开题报告初稿 |
| 2023.1.16～2023.2.3 | 审核译文和开题报告，根据指导老师意见完成修改 |
| 2023.2.6～2023.3.17 | 按照开题报告的方案，开始毕设课题的计算及设计 |
| 2023.3.20～2023.3.24 | 填写中期检查报告，并由指导老师审核 |
| 2023.3.27～2023.4.28 | 完成设计图纸、仿真或软硬件设计，试验修改完善 |
| 2023.4.24～2023.5.6 | 完成毕业设计报告的撰写、论文检测，指导老师批阅和确认 |
| 2023.5.6～2023.5.12 | 答辩，存档 |
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