一種剪叉式升降機構的可往復彈力搬運車的設計

丘朋昌，田桂榮，郭凱林，陳森昌

（廣東技術師范學院汽車學院，廣東 廣州 510635）

一種剪叉式升降機構的可往復彈力搬運車的設計

丘朋昌，田桂榮，郭凱林，陳森昌

（廣東技術師范學院汽車學院，廣東 廣州 510635）

論文提供了一種基于剪叉式升降機構的水平運動的搬運車裝置，并闡述總體架構，工作原理以及系統組成。該類型搬運車僅需利用貨物自身重力勢能就可以達到搬運貨物的目的，并能夠實現往返運動，具有高效、環保、成本低的優勢。

剪叉式升降機構；可往復；水平運動；搬運車

0 引言

隨著社會生產力的發展，搬運車類型、結構與運用范圍呈現了多樣性變化的特點。目前已有的搬運車類型：①人力搬運車；②內燃機搬運車；③電動搬運車；④智能無人搬運車［2］。本新型實用搬運車［1］是在充分總結前面已有的搬運車的基礎上揚長避短，利用貨物自身重力勢能作為唯一的動力源，并能夠實現往返運動，具有省力、高效、環保、成本低的優勢。

1 搬運車總體架構［3～5］

如圖1所示，基于剪叉式升降機構的可往復彈力搬運車由機架機構、行星齒輪系傳動機構、螺紋位置調節機構、底座四大機構組成。

圖1　搬運車主視圖Fig.1 The main view of van

1.1機架、傳動機構、底座

機架由擱物架、剪叉式升降機構組成。擱物架為不銹鋼骨架，其上設有四個滾輪槽。剪叉式升降機構由兩根中心位置通過連接銷連接的兩條支柱構成，其中，機構由兩條彈簧相連接，并置于上半段，以實現搬運車往返功能。支柱兩端各有一個滾輪，滾輪與滾輪槽相契合，目的在于剪叉式支柱角度的變化以及減少磨損消耗。

圖2　搬運車左側視圖Fig.2 The left view of van

如圖2所示，傳動機構由齒條、齒輪、行星齒輪系機構、傳動齒輪、輸出齒輪、輸入軸、中間軸、輸出軸、軸承和實心齒輪構成。齒條受到升降機構的壓迫，與齒輪進行嚙合運動，將重力勢能轉換為動能，進而動力通過行星齒輪系機構以及大小齒輪速度轉換，傳遞給實心車輪進行水平運動。其中，行星齒輪系機構由太陽輪、行星齒輪、齒圈、行星架組成，行星齒輪機構、輸出齒輪通過輸出軸相連接，并通過鍵進行配合。太陽輪與輸入軸、行星架中心位置與中間軸都焊接在一起，同時，三條傳動軸套有兩個角接觸球軸承，將摩擦損耗降到最低限度，確保能量利用最大化。

底座由不銹鋼鋼架構成，主要用來支撐、安裝搬運車其他機構，載貨能力的關鍵在于底盤承受力度的大小，因此，底盤在搬運車同樣起到較為關鍵的作用。

圖3　行星齒輪機構Fig.3 The planet gear mechanism

1.2螺紋位置調節機構

如圖4所示，螺紋位置調節機構由鋼柱、位置調節塊、齒條導向機構構成。其中，鋼柱與位置調節塊都設有螺紋結構，并且相匹配。鋼柱兩端分別焊接在擱物架的下端和齒條的上端。這樣的機構組成，使得位置調節塊可以通過旋轉改變自身高度，當剪叉式升降機構的高度因受壓而降低時，位置調節塊的高度會隨著降低，直到位置調節塊的下端與焊接在底盤上的齒條導向底座的頂端接觸，位置調節塊的高度停止下降，剪叉式升降機構的高度也隨之停止下降，車輪停止轉動，搬運車停止運動。

圖4　螺紋位置調節機構Fig.4 The thread position adjusting mechanism

2 工作原理

具體工作原理見圖5。該搬運車通過利用貨物重力勢能的一系列轉換實現工作。貨物放置在擱物架上之后向下施壓，剪叉式升降機構高度因而降低，剪叉式支柱末端的滾輪沿著滾輪槽滾動，使相連的兩條支柱間夾角增大從而使復位彈簧中的彈簧被拉伸，貨物的部分重力勢能會以彈簧的彈性勢能的形式儲存起來，由于齒條焊接在擱物架的底部，剪叉式升降機構的高度降低會壓迫齒條使其向下移動，通過傳動系統使實心車輪轉動，驅動搬運車向前運動。卸貨后，彈簧收縮，使剪叉式升降機構復位并使齒條向上運動，通過傳動系統使實心車輪沿著與原旋轉方向相反的方向轉動，使得搬運車回到最初的位置，由此可以實現循環搬運貨物的效果，復位過程僅需消耗彈簧儲存的彈性勢能而無需消耗其他額外的能量。

圖5　搬運車工作原理圖Fig.5 The working principle of van

其中，行星齒輪系機構起到緩沖作用，防止貨物的快速壓迫使得搬運車突然啟動。其次，行星齒輪同時增大扭矩，增大搬運車負載能力。再者，通過調節大小齒輪的傳動比，調節速度，動力再一次得到處理，動力輸出得到最大化。

3 結束語

與現有搬運車對比，該類型搬運車實屬首創，其創造性地使用了剪叉式升降機構，以及巧妙利用了行星齒輪，使得該搬運車結構簡單、造價低廉、運動方式新穎、負載能力大、操作簡單、高效省力、可推廣性較強。同時，通過加裝靈活導軌模塊，使搬運車在導軌上進行水平運動，其運動方式以及運動效果會較為明顯，實用性也相對較強，具有較廣泛的應用前景。

針對現有社會生產以及勞動方式，該搬運車運用范圍較為寬廣，具體實施場所有以下兩點：

（1）商場、超市、快遞倉庫在平時運營中，商場、超市、快遞倉庫往往需要運載較多的貨物，因人員流動較多，使用現有的搬運車運載貨物較為困難以及麻煩。而通過本文的搬運車以及加裝靈活的導軌模塊，形成流水線運輸，運載貨物相對較為方便，且不會受到太多干擾，工作效率大大加強。

（2）工廠、工地的貨物運輸較為常見，且貨物數量相對較多，重量相對較大，通過使用本文提出的搬運車，人工勞動減少，效率增強。

［1］丘朋昌，郭凱林.一種采用剪叉式升降機構的可往復彈力搬運車［P］.中國，201420132557.6.2014/08/13.

［2］郝長春.支架搬運車的應用及發展趨勢［J］.煤礦機械，2010，8.

［3］王寧俠.機械設計基礎［M］．北京：機械工業出版社，2013.

［4］濮良貴.機械設計［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［5］吳宗澤，等.機械設計課程設計手冊［M］.北京：高等教育出版社，2006.

Design of a Reciprocating Van Based on Shear Fork Lifting Mechanism

QIU Peng-Chang，TIAN Gui-Rong，GUO Kai-Lin，CHEN Sen-Chang
（School of Automotive Engineering，Guangdong Polytechnic Normal University，Guangzhou Guangdong 510635，China）

This paper provides one kind of lifting mechanism based on the shear fork of the horizontal movement of the carrier device，and expounds the overall structure，working principle and system composition.The type truck only uses the gravitational potential energy of the goods which can reach the purpose of handling the goods，and can realize the movement back and forth，with the advantages of high effi

shear fork lifting mechanism；reciprocating；horizontal movement；van

TH122

A

10.3969/j.issn.1002-6673.2015.02.017

1002-6673（2015）02-046-02

2015-02-01

項目來源：2014年廣東省大學生創新訓練項目（201410588042）

丘朋昌，廣東梅州人，本科生。研究方向：機械結構設計；田桂榮，廣東梅州人，本科生，研究方向：汽車結構以及零部件開發；通訊作者：陳森昌，陜西西鄉人，教授，博士。主要從事廢舊汽車零部件再制造研究。

ciency，environmental protection，low cost.