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本科畢業(yè)設(shè)計(論文)
文獻綜述
題目： 手動叉車的設(shè)計
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手動叉車的設(shè)計
1 本課題的背景及意義
叉車是指對成件托盤貨物進行機械化裝卸、堆垛和短距離運輸作業(yè)的各種輪式搬運車輛[1],過去被稱為叉式裝卸車或鏟車[2]。由于操作方便、輕便靈活，叉車廣泛應(yīng)用于鐵路、港口、機場、貨場、集裝箱中轉(zhuǎn)站等倉儲場所[3]，特別是用于在倉庫中的短途負載運輸工作，也用于將貨物裝載到貨車或從貨車卸載貨物[4],在企業(yè)的物流系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色，是物料搬運設(shè)備中的主力軍[5]。
手動叉車是一種用于原料和商品的高效流動和組織的設(shè)備。它們使一個人能夠高質(zhì)量高速度提升運輸自己不能獨自運輸?shù)漠a(chǎn)品。此外，手動叉車可以用最大限度地提高空間和時間使用的方式有序、可控地安置和存儲產(chǎn)品[6]。
目前，國內(nèi)常用的人力叉車以手動液壓叉車為主。由于密封件易老化，加上維護保養(yǎng)不好，常造成液壓漏油，污染了搬運的貨物及環(huán)境，就有人一種手動機構(gòu)叉車,它包括門架、支架、貨鏟、搖桿卷揚鼓輪、起重繩等[7]。這種手動叉車適用于工廠、車間、倉庫、儲運等部門的搬運裝卸作業(yè)，更適用于有防火、防爆要求的場合[8]。
2 本課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[9][10][11][12]
國內(nèi)叉車行業(yè)發(fā)展歷史短，但發(fā)展迅速。我國叉車產(chǎn)業(yè)自20世紀50年代末起步，到70年代才初具規(guī)模，到目前已有30多家內(nèi)燃叉車企業(yè)、約20家電動叉車企業(yè)、30多家倉儲叉車和輕小型搬運車輛企業(yè)和10多家獨、合資企業(yè)。
在國際上，生產(chǎn)企業(yè)多但比較集中，市場多年徘徊不前。國際叉車巨頭間整合趨勢明顯。日本的豐田并購了瑞典BT，德國的永恒力并購了英國BOSS,林德參股日本小松的同時收購法國派特，韓國現(xiàn)代收購本國的漢拿。出現(xiàn)這種趨勢的原因是國際叉車市場持續(xù)低迷，多年來一直在50-55萬臺左右的水平徘徊，行業(yè)競爭日益激烈，利潤不斷下降，一些未達到一定規(guī)模的企業(yè)生存出現(xiàn)危機，從而導(dǎo)致國際叉車市場并購行為頻繁。
2009年全年，我國共銷售叉車138908臺，其中國內(nèi)銷售11l350臺，較2008年的107786臺增長3％，受國際金融危機影響，出口銷售比上年下降17．38％，為27558臺。我國叉車行業(yè)在經(jīng)歷了多年的高速發(fā)展后，產(chǎn)銷增長趨緩，但叉車市場多年的快速發(fā)展所呈現(xiàn)出典型的行業(yè)發(fā)展特征仍比較明顯。與日本歐美等國家和地區(qū)市場相比，目前中國是世界唯一對叉車需求量保持持續(xù)旺盛增長的地區(qū)，因此我國叉車行業(yè)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：
（1）產(chǎn)業(yè)集中度高，投資活動活躍。相對于其他大型機械行業(yè)，叉車行業(yè)產(chǎn)業(yè)集中度相對較高，僅安徽叉車與杭州叉車這兩大龍頭企業(yè)就幾乎占據(jù)了市場近60％的份額。與此同時，我國這個現(xiàn)今全球第四大叉車市場，行業(yè)的蓬勃發(fā)展也吸引著更多的投資活動，一方面國內(nèi)廠家紛紛努力擴大產(chǎn)能以適應(yīng)快速增長的市場需求，另一方面國外品牌也陸續(xù)加大在國內(nèi)的投資力度，國外龍頭廠商如豐田、林德都已經(jīng)在國內(nèi)合資建廠。
（2）產(chǎn)品競爭白熱化，內(nèi)燃叉車優(yōu)勢明顯。由于我國對環(huán)保要求較低，同時受到作業(yè)環(huán)境較惡劣以及運行成本等因素，我國的叉車需求傾向于使用內(nèi)燃叉車，它撐起了叉車市場的半壁江山。目前國內(nèi)幾家知名企業(yè)的主流產(chǎn)品幾乎清一色的是內(nèi)燃叉車，外資品牌如林德、現(xiàn)代、斗山等也把內(nèi)燃叉車作為沖擊我國市場的先鋒機種，從而使市場競爭白熱化。
（3）整體技術(shù)能力提高，出口增長較快。近幾年我國叉車行業(yè)出口業(yè)務(wù)快速增長，中國叉車出口流向主要為美國、德國、法國、俄羅斯、意大利等機械制造強國市場?？梢凿N售到這么多機械制造強國，說明國內(nèi)企業(yè)能在競爭中處于領(lǐng)導(dǎo)者地位，一方面體現(xiàn)了企業(yè)整體研發(fā)能力的提高，叉車質(zhì)量水平得到提升，已經(jīng)被世界成熟市場用戶所認可，另一方面說明國產(chǎn)叉車以其良好的性價比優(yōu)勢在國際競爭中已具備很高的市場競爭力。
（4）企業(yè)生產(chǎn)能力不同，發(fā)展前景各異。在叉車市場中低端產(chǎn)品上，仍然是國內(nèi)企業(yè)唱主角，受制于營銷以及售后服務(wù)體系建立需要較長時間，并耗費大量人力和物力，國外品牌仍然局限于少而精的高端產(chǎn)品，而新進入的叉車生產(chǎn)企業(yè)和民營企業(yè)受制于技術(shù)壁壘等因素，在競爭中更多的扮演追隨者角色。
從叉車市場的發(fā)展看，我國叉車不僅在國際市場，而且在國內(nèi)市場，前景仍然樂觀。與此同時，叉車市場競爭日趨加劇，外資企業(yè)已占據(jù)了高端市場，并開始轉(zhuǎn)攻中低端市場，而原有企業(yè)近幾年的投資擴張，帶來了整個行業(yè)的產(chǎn)能急劇擴大，產(chǎn)銷問題也日漸突出。面對發(fā)展的機遇和激烈的競爭，企業(yè)產(chǎn)品戰(zhàn)略和產(chǎn)品的定位就顯得尤為重要了。根據(jù)技術(shù)更新和用戶需求的變化，未來叉車產(chǎn)品的發(fā)展主要有如下三個趨勢：
（1）產(chǎn)品向系列化、專業(yè)化兩極發(fā)展。系列化是叉車發(fā)展的重要趨勢，國外著名大公司已經(jīng)逐步實現(xiàn)產(chǎn)品系列化，形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。叉車通用性也在提高，這樣可使用戶在不增加投資的前提下充分發(fā)揮設(shè)備本身的效能，能完成更多的工作。
（2）產(chǎn)品加快電子化升級，強調(diào)環(huán)保。近年來叉車的振動噪聲越來越受到關(guān)注，客戶對振動噪聲的要求越看越嚴格。而目前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，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。電瓶叉車是食品行業(yè)和冷鏈物流公司的首選。國際上，電瓶叉車的產(chǎn)量已占叉車總量的40％(國內(nèi)則為10％～15％)，且有不斷上升的趨勢。近年來叉車的振動噪聲越來越受到關(guān)注，客戶對振動噪聲的要求越來越嚴格。新電子技術(shù)的應(yīng)用如采用電子轉(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，適時控制電機轉(zhuǎn)速，是叉車節(jié)能降噪的有效措施，高可靠性、性能優(yōu)越的產(chǎn)品，同時裝備先進電子技術(shù)的機電一體化叉車市場前景看好。
（3）產(chǎn)品突出安全性，提高舒適性。保證駕駛員的安全一直是叉車設(shè)計中重點考慮的問題，隨著國際化進程的加快，產(chǎn)品的安全性已經(jīng)成為我國企業(yè)邁向國際市場的一道門檻。經(jīng)驗表明，疲勞駕駛是最容易造成事故的，而舒適寬松的駕駛環(huán)境則能有效提高叉車的作業(yè)效率。同時駕駛員的舒適感對保證叉車高效運行非常重要，新型叉車將更加注重人類功效學，提高操縱舒適性。各叉車公司也不斷優(yōu)化改進叉車人機界面，使操縱簡便省力、迅速準確，充分發(fā)揮人機效能，提高作業(yè)效率。
3 我國叉車行業(yè)所存在的問題[13][14]
從產(chǎn)業(yè)周期的角度分析，在全球范圍內(nèi)，叉車產(chǎn)品和叉車產(chǎn)業(yè)都處于成熟期。從國內(nèi)情況看，叉車產(chǎn)品和叉車產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展期，產(chǎn)品技術(shù)仍需要繼續(xù)完善。產(chǎn)品使用范圍和使用量尚未得到足夠拓展，市場經(jīng)濟環(huán)境下的產(chǎn)業(yè)自然調(diào)整仍處于初級階段，用戶使用意識和企業(yè)研發(fā)意識、能力相對落后?？傮w來看，整個叉車行業(yè)存在以下突出的問題：
（1）優(yōu)秀零部件市場空缺
有些整機企業(yè)的同質(zhì)發(fā)展、數(shù)量擴張，引導(dǎo)了零部件企業(yè)重復(fù)投資，資源浪費，加入到價格戰(zhàn)的混亂局面中。而在同時，對于發(fā)展高檔叉車所需的一些優(yōu)秀零部件，如液壓比例控制閥、符合高排量標準的發(fā)動機、柔性傳動變速箱等產(chǎn)品開發(fā)的企業(yè)很少，整機生產(chǎn)企業(yè)找不到配套企業(yè)。
（2）轉(zhuǎn)嫁市場壓力
有些整機企業(yè)為了生存，未能反省企業(yè)實行的低價競爭行為所導(dǎo)致的后果，采取向零部件企業(yè)轉(zhuǎn)嫁壓力的做法，造成其供貨商無利或微利運營，長此以往，零部件企業(yè)無力更新設(shè)備，無法保證產(chǎn)品質(zhì)量。
（3）重整機發(fā)展，輕視零部件
任何企業(yè)的發(fā)展，最終都要追求利潤。但在中國，社會的背景文化及考核方法造成了急功近利的現(xiàn)實。整個叉車行業(yè)表現(xiàn)出重整機發(fā)展，輕視零部件，尤其是關(guān)鍵零部件的研發(fā)。而整機的發(fā)展也僅僅停留在外形的變化上，重要的生產(chǎn)工藝無法完善。
同時，為了及時填補市場空缺，企業(yè)紛紛擴展產(chǎn)能，行業(yè)中新增企業(yè)數(shù)量很多，并且急于獲取利潤。新增企業(yè)進入行業(yè)后，由于無主要零部件或關(guān)鍵零部件的制造能力，只能外協(xié)采購，盯緊成熟企業(yè)的供貨渠道。成熟型的大企業(yè)由于常年的合作，以及采購批量大，在采購成本上具有優(yōu)勢，整機零部件采購成本低；新增企業(yè)在不具有制造優(yōu)勢、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)勢、品牌優(yōu)勢、行業(yè)知名度等條件下，為了盡快占領(lǐng)市場，只好以價格戰(zhàn)來獲取市場。當市場處于賣方市場時，通過價格戰(zhàn)可以獲取市場份額，但同時，產(chǎn)品在客戶心目中也被定位在更低端的位置上，起步階段已是微利了；當市場出現(xiàn)零部件及原材料價格波動時，必將進入無利或虧損狀態(tài)。
4 課題的主要技術(shù)關(guān)鍵點的比較分析和實現(xiàn)方法
4.1手動叉車提升方式
提升方式可以基本分為以下列三種，可根據(jù)不同要求任意選用。
(1) 鋼絲繩式提升型式
(2) 鏈條式提升型式
(3) 液壓式提升型式
在手動叉車設(shè)計中，三種提升方式特點如下：
(1) 采用鏈提升：優(yōu)點是傳動簡單可靠，維修簡單，造價低廉;缺點是沖擊比較大，有提升高度的限制，安裝調(diào)試時需要注意是否有咬鏈的情況出現(xiàn)。
(2) 采用鋼絲繩提升：優(yōu)點是對提升的高度可以不加限制，造價比較低;缺點是因為需要外加鋼絲繩桶和剎車盤增加了安裝調(diào)試的時間和造價。
(3) 采用液壓提升：優(yōu)點是可以真正實現(xiàn)無級調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，功率與重量比高、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強、誤差小精度高、低速平穩(wěn)性好、調(diào)速范圍寬、介質(zhì)自身可起冷卻潤滑作用、安全防爆等優(yōu)點；同時也具有元件昂貴、成本高、密封技術(shù)要求高、油液易污染、能源傳輸不便等缺點。
綜合考慮，因為此次設(shè)計的手動叉車，要求傳動平穩(wěn)，噪音小，加上安裝和經(jīng)濟性的考慮，所以選擇了用鋼繩提升的方式。
4.2手動叉車動力系統(tǒng)[15]
手動叉車的動力來源是人力，有一定的傳動比，可以采用以下方式：
（1）帶傳動
（2）齒輪傳動
（3）鏈傳動
這三種提升方式各有優(yōu)劣，適用于不同場合，需要根據(jù)需求選擇。這三種提升方式特點如下：
帶傳動：優(yōu)點是平穩(wěn)無噪聲，過載時打滑可防止零件損壞，制造安裝要求比齒輪低，結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、成本低，可傳動中心距較大的傳動。缺點的傳動比不準確，傳動效率低，傳遍同樣的圓周力，外輪廓尺寸比齒輪等傳動形式大，軸及軸承上受力較大，傳動帶壽命較短。
齒輪傳動：優(yōu)點是效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、壽命長，傳動比穩(wěn)定。缺點是制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不適宜用于傳動距離過大的場合。
鏈傳動：優(yōu)點是能保持準確的平均傳動比，傳動效率高，作用于軸上的徑向壓力較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊，制造與安裝要求較低、成本也低。缺點是只能實現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動，運轉(zhuǎn)時不能保持恒定的瞬時傳動比，磨損后易發(fā)生跳齒，工作時有噪聲，不宜用在載荷變化很大、高速和急速反轉(zhuǎn)的傳動中。
綜合考慮，因為此次設(shè)計的手動叉車，要求傳動平穩(wěn)，噪音小，可靠性高，確定的傳動比，加上經(jīng)濟性的考慮，所以選擇了用齒輪傳動的方式。因此，手動叉車的傳動是鋼絲繩和齒輪傳動的組合。
4總結(jié)
叉車出現(xiàn)不但保證了安全生產(chǎn)，而且占有的勞動力大大減少，勞動強度大大降低，作業(yè)效率大大提高，經(jīng)濟效益十分顯著。叉車具有工作效率高、操作使用方便、機動靈活等優(yōu)點，因此在企業(yè)的物流系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色，是物料搬運設(shè)備中的主力軍，是托盤運輸、集裝箱運輸必不可少的設(shè)備。就全球市場來說，中國是世界唯一對叉車需求量保持持續(xù)旺盛增長的地區(qū)，國內(nèi)大小企業(yè)很多，還有國外企業(yè)在中國投資建廠，使得產(chǎn)品競爭白熱化，產(chǎn)品利潤降低，小企業(yè)舉步維艱。國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)需要在做好國內(nèi)市場的同時，擴大國外市場，尤其是開拓發(fā)展中國家新興市場，才能獲得持久的發(fā)展，在競爭中立于不敗之地。
參 考 文 獻
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【10】劉建國.淺談叉車技術(shù)的發(fā)展趨勢.科技信息.2011年第19期
【11】肖永清.叉車技術(shù)的發(fā)展趨勢.港口裝卸.2007年第2期
【12】周峻，田紅周，陳先成.某型叉車懸置支架的剛度分析.機械工程師.2011年第08期
【13】羅東海，吳振光.中國叉車行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢（下）.交通世界.2004年1期
【14】劉衛(wèi).叉車在冷鏈企業(yè)的運用.物流技術(shù)與應(yīng)用.2011年09期
【15】西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室.機械設(shè)計.高等教育出版社