摘要：叉车是一种工程搬运车辆，主要是对托盘式货物进行的装载，卸载，堆叠和短距离运输等作业。根据调查分析叉车使用过程中的相关需求，结合Inventor三维设计软件，对叉车功能与结构进行二次创新设计。
关键词：Inventor；叉车；创新设计
0 引言
随着科学水平的进步和现代社会的发展，现在物流业在经济发展中的地位越来越明显，物流设备的需求越来越大，叉车的使用普及率也越来越高。叉车在企业物货物的搬运过程中起着非常重要的作用，是货物搬运设备的主力军。它广泛应用于国民经济的各个领域，如车站、港口、机场、工厂、仓库等。它是机械化装卸，堆垛和短途运输的有效工具。在现代愈发激烈的叉车市场中竞争，叉车设计将面临新的挑战。中国在20世纪50年代初到现代叉车的批量化生产。近几年来中国的叉车市场，需求每年以两位数的增长飞速上升。特别是随着中国经济的飞速发展，大多数企业在物料上搬运已经从最初的人工搬运到取而代之的叉车机械化处理。
1 叉车的设计构思
叉车的安全性、实用性一直是叉车设计最基本也是最重要的环节。安全主要是指在使用叉车时人身的安全、叉车自身安全以及货物的安全。经调查，经常发生一些关于叉车的安全事故，主要是因为一些错误操作和叉车本身的问题，使叉车司机及周边人员的生命和财产遭到威胁。因此，为了避免安全事故的发生，不仅是驾驶员要规范操作，同时我们还要不断提高叉车的安全系数，尽量避免叉车安全事故的发生。经过多方调查研究，对叉车的安全性能进行了分析，着重对人身安全、货物安全和车身安全等相关安全设计进行优化改良，并且结合各式作业环境，加入了麦克纳姆轮设计、可调节折叠设计、整车模块化设计，使叉车更具有实际使用功能。让叉车使用更安全、更高效。
2 叉车设计的方法及其流程
叉车零件繁多，结构复杂，包括了机械、电气、结构、外观等多个方面。整车通过美国AutoDesk公司推出的一款三维可视化实体模拟软件Autodesk Inventor Professional(AIP)进行设计，结合了自下而上、自顶而下等先进的设计方法，完成了叉车外观造型设计、内部结构设计。同时，引入了ANSYS技术支持的FEA有限元分析功能，直接进行结构受力有限元应力分析，更加精确的掌握叉车结构受力情况，保证了叉车的安全性能，大幅度提高工作效率、节省时间，让设计更加高效、安全。
2.1自顶而上设计
以基础零件为设计起点，将基础零件装配成部件，再进行部件设计,得到最终整体。这种设计方法从可控的部分出发，去构造一个通用的方案，是一个合并的过程。在这过程中我们能及时的发现问题，解决问题。
本叉车车身部分采用自下而上设计法。从局部出发，先将车身分解驾驶室、顶棚这两部分，分别完成这两部分的建模后，将驾驶室、顶棚进行约束装配，从而完成车身的装配。自下而上设计法中每个零部件都是独立设计的，彼此之间没有关联和参考，所以建模简单，不容易出错，即使出现错误也容易判断和修改。
2.2自上而下设计
将整体部件划分为基础零件，再进行详细设计。这种设计方法从一般性问题出发，把该问题分解成可控的部分，由整体到局部，是一个分解的过程。在这过程中我们能排除不相关部件的干扰，而完成细节的设计。通常分解的过程较合并的过程更为简单。
本叉车货架部分采用自上而下设计法。从整体出发，先完成货架的大致建模，再将货架分为货叉、叉架、门架、起升链条和链轮这五部分，根据这五部分对货架进行划分和详细建模。自上而下设计法中每个零部件都是相关联的，总图修改后，设计变更能自动传递到相关零部件，从而保证设计一致。
2.3叉车设计流程
分析叉车相关因素，从安全性、实用性出发。明确改进方向，制定方案后验证实施。叉车设计流程。
2.3.1人身安全→采用合金框架项→有效保护人身安全，可大幅度降低作业风险。
2.3.2货物安全→安装电磁铁、摄像头→保证货物安全运输，摄像头360度无死角。
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2.3.3车身安全→引进车身稳定系统（自平衡系统→可自动调节车身平衡，保证车身。
2.3.4移动方便→麦克纳姆轮设计→实现360°不同方向移动。
3 方案实施及其内容
3.1 叉车安全事故分析及设计改进方案
了解安全事故发生的原因，进行针对性的设计改进，避免事故发生。为此我们做了一些调查，以下是100例叉车安全事故的调查结果分析， 从卸货台上掉下占10%，将员工升高而坠落占15%，被货物坠落砸伤占19%，被叉车撞伤占24%，叉车翻车占32%。
3.1.1 叉车翻车安全事故分析及设计改进方案
如图表1-2所示，翻车事故占叉车事故的32%，为最高频事故。为此我们引进车身自平衡稳定系统，本系统能自动调整车身重心，保持车身稳定，从而保证人员物品安全，避免安全事故的发生。
3.1.2 叉车货物坠落安全事故分析及设计改进方案
在司机驾驶叉车叉取或搬运货物时，发生货物坠落或严重性的货架坍塌的情况，为防止货物坠落砸伤，采用高强度合金框架顶棚设计，在不影响驾驶员的视线同时也可以承受较大冲击力，能有效的保护作业人员的安全。
3.1.3 叉车撞人安全事故分析及设计改进方案
叉车在驾驶、载物或倒车时会存在一些视野盲区，经常发生叉车安全事故。为此在设计中加入了360度摄像头、液晶全景显示和雷达测距提示系统来解决视野盲区，避免磕碰和撞伤，使叉车和人的安全能得到进一步的保证。叉车货叉顶端部分、左右两侧、叉车尾部等重要部位，安装了摄像头和雷达辅助测量系统，驾驶作业人员可以通过驾驶室放置的液晶显示屏，方便的观察到叉车四周的实时情况，轻松高效的完成作业。
3.1.4 对货物在运输过程中掉落分析及设计改进方案
在货物运输过程中，经过一些不平坦路面导致货物坠落；或在停车时货物因惯性导致货物散落；过大的货物在运输途中因固定不牢、磕碰等问题导致货物散落，造成一些不必要的事故和财产货物的损失，针对这些问题，对货叉结构进行改良设计。根据叉车叉取货物的作业形式，利用电磁铁通电产生磁力来辅助吸附货物，针对一些非铁质的物品则装上一个金属固定组件配套使用，以达到防止货物散落。
3.2 叉车实用功能分析及设计改进方案
3.2.1 麦克纳姆轮设计
叉车使用环境多样，普通叉车作业是前后往返运动，但经常在狭窄的仓库等各种复杂的环境下限制了作业。采用麦克纳姆轮设计，可实现前行、横移、斜行、旋转等运动方式,在此基础上研制的叉车非常适合转运空间有限、作业通道狭窄的环境,能更好的适应各种复杂地形，有效的提高车辆狭小工作环境的灵活性和适应性。
3.2.2 可调节和折叠的叉车货叉
叉车的车身总长度一般有6米，货叉长度一般1米到2米左右，在一些特殊的环境下会影响车辆的行驶，存在一定的风险。为了方便叉车的调用，改进货叉结构，让货叉可实现左右调节，以此来提升车辆的功能和适应能力。且货叉能够自由折叠，增加叉车的灵活性，减少所占的空间。
3.2.3 整车模块化设计
所谓模块化设计, 就是把设计对象科学地分割成若干个相互独立的单元,叉车运用模块化设计，通过更换对应模块来实现不同功能，如：可左右调节式货叉、固定挂钩式、电磁铁、辅助卡爪等。采用模块化设计可以适应不同的作业环境，方便设备的维修保养，提升车辆的功能和适应能力，使车辆设计成本得到了极大的节约。整车模块化设计大幅度提升了设计速度，发挥了团队协作的特性。每个模块的设计人员可以共同协作，针对性强、效率高。
4 结语
随着中国制造业的发展，叉车市场面临着严峻的挑战，如何满足客户的多样化要求、如何合理利用资源、节约成本、缩短产品开发周期，一直是叉车行业关注的问题。通过不断的创新，实现产品的迭代，发挥工匠精神，追求突破、大胆创新，朝着安全、实用、智能、环保方向发展，更好的顺应时代发展趋势。
参考文献
【1】刘景煊.叉车产品的模块化设计.起重运输机械（1989年10期）
【2】徐敏、蒋伟梁.基于Inventor的产品外观设计与实现（第22卷 第5期）.湖南.电脑与信息技术出版社，2014-10
论文作者:陈聪
论文发表刊物:《科技新时代》2019年10期
论文发表时间:2019/12/6
标签：叉车论文; 货物论文; 作业论文; 车身论文; 安全事故论文; 麦克论文; 方案论文; 《科技新时代》2019年10期论文;