摘 要

随着经济发展越来越快，工业车辆的应用比重也越来越大。叉车是高效轮式车辆能够进行物料机械化装卸、短距离搬运、堆垛。它的广泛应用实现了物流机械化作业，工人搬运装卸货物的劳动强度得到了大幅度的降低，仓储物流成本得到了极大降低同时作业效率也有显著提高。前移式叉车作为叉车中的一种，它自身结合了电动堆垛机和平衡重式叉车的特点。当前移式叉车门架上升到最高时，载荷重心保持在支点的外侧，这一特点和电动堆垛机。这两种性能使得前移式叉车负载高载荷的同时又能够灵活运动。作为叉车主要工作装置的门架升降系统，设计环节是否合理，直接决定着叉车的质量好坏。对门架系统的深入研究能提高叉车产品的工作能力和安全性。

（1）本文对前移式电动叉车的总体设计方案进行了构思，对于参数的选择、主要配套件的选型进行了确定。对制动系统、牵引性能和整车的稳定性进行了设计计算和分析研究。（2）运用CAD绘图软件绘制前移式电动叉车方案图。

（3）将叉车门架作为研究对象，使用三维软件SolidWorks 对门架零件进行3D建模与装配，为叉车门架的有限元分析和优化做好铺垫。

（4）使用 ANSYS 软件的静力学分析模块对叉车门架的关键部件进行有限元分析，获得了相应的应力分布云图、位移变形云图。以此校验设计的合理性。

关键词：叉车总体设计；门架系统；门架建模；有限元分析

Abstract

With the development of the national economy, the application of industrial vehicles is becoming more and more extensive. Forklift is the material mechanized loading and unloading, stacking, short distance handling of highly efficient wheeled vehicles, widely used in factory workshops, warehousing, cargo ports and other places. It is widely used to achieve the mechanization of logistics operations, workers handling cargo handling labor intensity has been greatly reduced, greatly reducing the cost of warehousing logistics, improve operational efficiency. A forklift truck is a common feature of an electric stacker and a counterbalanced forklift truck. When the mast is raised to the top, the load center of gravity falls on the outside of the fulcrum, which is equivalent to the electric stacker. The combination of these two properties makes the advanced forklift with the advantages of high load and operational flexibility. As the forklift main work device of the mast lift system, the design link is reasonable, directly determine the quality of the forklift is good or bad. Further research on the gantry system can improve the working capacity and safety of forklift products.

(1) In this paper, the overall design of the advanced electric forklift has been conceived, and the selection of the main parts has been determined. The design, calculation and analysis of the braking system, traction performance and the stability of the vehicle are carried out.

(2) The top and bottom views of the forklift were drawn using CAD drawing software.

(3) The forklift gantry is used as the research object, and 3D modeling and assembly of the gantry parts is made by using 3D SolidWorks, which paves the way for the finite element analysis and optimization analysis of the forklift gantry.

(4) Using ANSYS software, the finite element static analysis of the key components of the forklift gantry is carried out, and the stress distribution cloud map and displacement deformation image of the key parts of the gantry are obtained. To verify the rationality of the design.

Key Words ：Forklift overall design；Mast system；Mast modeling；

Finite element analysis

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的目的和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 主要研究内容和技术方案 2

第2章 前移式叉车总体设计计算 3

2.1 设计参数 3

2.2 叉车构成 3

2.2.1 牵引传动系统 3

2.2.2 制动系统 4

2.2.3 转向系统 5

2.2.4 行走支承系统 5

2.2.5 工作装置 6

2.3 整车自重和重心位置估算及轴压计算 6

2.3.1 估算各总成质量及质心位置，计算整车自重及重心位置 6

2.3.2 轴压计算 7

2.3.3 选择轮胎 7

2.4 稳定性计算 7

2.4.1 满载堆垛时纵向稳定性 8

2.4.2 满载运行时纵向稳定性 9

2.4.3 满载堆垛时横向稳定性 9

2.4.4 空载运行时横向稳定性 10

2.5 牵引性能计算 11

2.5.1 计算依据 11

2.5.2 行驶功率计算及电动机选择 11

2.5.3 减速器总传动比的确定 12

2.5.4 车辆爬坡能力 12

2.6 制动性能计算 13

2.7 机动性能计算 13

2.8 本章小结 14

第3章 门架系统的构成与设计 15

3.1 前移式叉车门架结构形式与特点 15

3.2 门架系统的结构分析 15

3.3 门架构造 16

3.3.1 货叉 16

3.3.2 叉架 17

3.3.3 门架构造（三级门架） 18

3.3.4 链条链轮 19

3.4 门架系统设计 19

3.4.1 高度几何尺寸设计 19

3.4.2 前后位置布置 21

3.5 本章小结 21

第4章 前移式门架系统的建模仿真与有限元分析 23

4.1 前移式门架系统的建模 23

4.1.1 SolidWorks软件简介 23

4.1.2 零件建模 23

4.2 叉车门架有限元静力学分析 25

4.2.1 Ansys Workbench 软件简介 25

4.2.2 门架系统有限元模型的建立 26

4.2.3 有限元结果分析 27

4.3 本章小结 32

第5章 总结与展望 33

5.1 论文总结 33

5.2 经济性分析 33

5.3 环境保护 33

5.4 展望 34

参考文献 35

致 谢 36

第1章 绪论

1.1 课题研究的目的和意义

国家经济的发展和仓储物流的速度有着密切的联系，当仓储物流的速度过慢时势必会制约经济的发展，叉车是仓库中最为主要的运输工具，一台高效行动灵活的叉车对仓储速度的提高有着极大的帮助。前移式叉车作为叉车中的一种，较其他叉车有着很多不可多得的优势，首先它是三支点支撑这使得它在转向时非常灵活，能够到达很多叉车触及不到的地方，其次前移式叉车采用蓄电池，这使得它在仓库中行驶的噪声不会那么的大。门架系统作为叉车的工作装置，前移式叉车的货叉能够前伸，在叉取货物时货叉向前，移开时将货叉抬起收回来。这样的工作方式让前移式叉车作业时重心始终保持在支撑面内，叉车不会发生倾覆，保证了作业时的安全性。

叉车门架结构总成比较复杂，且在工作的过程中受到多种载荷共同作用，在结构不紧凑、设计不合理等因素的作用下，起升系统会发生形变而引起损坏。在市场的日益激烈竞争下，增加构件寿命，控制成本，这些对提高产品竞争力和工作安全性都有十分重要的意义。