液壓叉車(chē)提升機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

黑龍江工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)液壓叉車(chē)提升機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文第 1章 緒 論1.1液壓叉車(chē)提升機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)選題的目的和意義叉車(chē)是應(yīng)用十分廣泛的流動(dòng)式裝卸搬運(yùn)機(jī)械，是物料搬運(yùn)機(jī)械(國(guó)外稱(chēng)為工業(yè)車(chē)輛或地面運(yùn)輸車(chē)輛)的一種，是實(shí)現(xiàn)物流機(jī)械化作業(yè)，減輕工人搬運(yùn)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率的主要工具。叉車(chē)又名鏟車(chē)、萬(wàn)能裝卸車(chē)或自動(dòng)裝卸車(chē)。它是由在無(wú)軌底盤(pán)上加裝專(zhuān)用裝卸工作裝置構(gòu)成的。叉車(chē)具有通用性強(qiáng)、機(jī)動(dòng)靈活、活動(dòng)范圍大等特點(diǎn)，所以它廣泛用于車(chē)站、港口碼頭、機(jī)場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)以及工礦企業(yè)等部門(mén)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化裝卸、堆垛和短距離運(yùn)輸，是物流系統(tǒng)不可缺少的機(jī)械設(shè)備。而叉車(chē)中進(jìn)行裝卸作業(yè)的直接工作的裝置是叉車(chē)起重系統(tǒng)，貨物的卸放、堆垛最終都是由其完成的，所以它是叉車(chē)最重要的組成部分。在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中，各行各業(yè)對(duì)叉車(chē)的需求量逐年增加。據(jù)國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)研究預(yù)測(cè)，在今后幾年我國(guó)叉車(chē)年需求量將超過(guò)15萬(wàn)臺(tái)。叉車(chē)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)潛力巨大，發(fā)展前景廣闊。 1.2叉車(chē)研究的現(xiàn)狀及分析1.2.1我國(guó)叉車(chē)行業(yè)發(fā)展歷程和現(xiàn)狀我國(guó)叉車(chē)工業(yè)起步于20世紀(jì)50年代末，當(dāng)時(shí)主要仿制前蘇聯(lián)產(chǎn)品。從70年代后期到80年代中期，全行業(yè)先后組織了2次聯(lián)合設(shè)計(jì)，各叉車(chē)生產(chǎn)廠紛紛引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，如北京叉車(chē)總廠引進(jìn)日本三菱15t內(nèi)燃平衡重叉車(chē)技術(shù)，大連叉車(chē)總廠引進(jìn)日本三菱1040t內(nèi)燃平衡重叉車(chē)和集裝箱叉車(chē)技術(shù)，天津叉車(chē)總廠引進(jìn)保加利亞巴爾干車(chē)輛公司1.256.3t內(nèi)燃叉車(chē)技術(shù)，杭州叉車(chē)總廠引進(jìn)西德O&K公司靜壓傳動(dòng)叉車(chē)、越野叉車(chē)和電動(dòng)叉車(chē)技術(shù)，合肥叉車(chē)總廠、寶雞叉車(chē)公司引進(jìn)日本TCM株式會(huì)社110t叉車(chē)技術(shù)，湖南叉車(chē)公司引進(jìn)英國(guó)普勒班機(jī)械公司內(nèi)燃防爆裝置技術(shù)。自90年代開(kāi)始，一些骨干企業(yè)在消化吸收引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上積極對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行更新和系列化，因此目前國(guó)產(chǎn)叉車(chē)的技術(shù)水平參差不齊。其中，電動(dòng)叉車(chē)因受基礎(chǔ)技術(shù)落后的制約，整體水平與世界先進(jìn)水平差距很大，每年仍要進(jìn)口價(jià)值近2億美元的叉車(chē)產(chǎn)品。中國(guó)叉車(chē)能否逐鹿國(guó)際市場(chǎng)，并在與世界強(qiáng)手的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，將依賴(lài)于叉車(chē)整體技術(shù)水平的提高，特別是電動(dòng)叉車(chē)技術(shù)的飛速發(fā)展。1.2.2國(guó)外叉車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)際上生產(chǎn)叉車(chē)的廠家，排名前幾位的有林德、豐田、納科、永恒力、小松、TCM、力至優(yōu)等著名公司。林德叉車(chē)是世界上第一品牌叉車(chē)，該公司是世界上唯一將靜壓傳動(dòng)技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于叉車(chē)的制造商，產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)，質(zhì)量可靠，其銷(xiāo)售額一直遙遙領(lǐng)先，位居世界頂尖水平。林德叉車(chē)總的特點(diǎn)，8噸以下的產(chǎn)品其動(dòng)力形式有內(nèi)燃機(jī)和電瓶驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)形式有靜壓傳動(dòng)和電傳動(dòng);10噸以上的叉車(chē)則采用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)和液力傳動(dòng)。產(chǎn)品種類(lèi)之繁多，技術(shù)水平之高超，令世界同行所贊嘆。豐田、納科、永恒力、小松、TCM、力至優(yōu)等公司的產(chǎn)品技術(shù)基本處于同一水平，但各家有各家技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特色。世界上著名叉車(chē)的技術(shù)特點(diǎn)是：品種齊全，技術(shù)先進(jìn)，各具特色，尤其在提高作業(yè)效率、人機(jī)工程、節(jié)能、環(huán)保及安全性等方面的技術(shù)發(fā)展非?？?，追求各性化，最大限度地滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。1.2.3國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)分析目前，國(guó)內(nèi)外電動(dòng)叉車(chē)大部分已經(jīng)采用寬視野門(mén)架，起升液壓缸由中間放置改為兩側(cè)放置。液壓缸的放置位置有兩種：一種是液壓缸位于門(mén)架后面；另一種是液壓缸位于門(mén)架外測(cè)。CARER公司的R40/45系列電動(dòng)叉車(chē)的液壓缸位于門(mén)架外側(cè)，R50/60/70系列叉車(chē)的液壓缸則位于門(mén)架后面。 門(mén)架一般分為標(biāo)準(zhǔn)型、兩節(jié)型或三節(jié)型。國(guó)內(nèi)叉車(chē)的起升高度一般在25m之間，且以3m及3m以下的居多，而國(guó)外電動(dòng)叉車(chē)的起升高度一般在26m之間，由于倉(cāng)庫(kù)的立體化程度高，因此起升高度3m以上。與預(yù)測(cè)全球約有250家叉車(chē)生產(chǎn)企業(yè)，年生產(chǎn)量保持在50萬(wàn)臺(tái)左右。由于競(jìng)爭(zhēng)的加劇，同20世紀(jì)80年代比，世界叉車(chē)工業(yè)出現(xiàn)了銷(xiāo)售額增長(zhǎng)而利潤(rùn)減少的反?，F(xiàn)象。一方面，為降低成本，叉車(chē)巨頭紛紛在發(fā)展中國(guó)家建廠。例如，在中國(guó)建有廈門(mén)林德、安徽TCM、北京漢拿、湖南德士達(dá)、煙臺(tái)大宇重工、上海海斯特等。這些公司把具有世界20世紀(jì)90年代中期先進(jìn)的產(chǎn)品和技術(shù)帶到國(guó)內(nèi)，促進(jìn)了我國(guó)叉車(chē)技術(shù)的快速發(fā)展，同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也造成了很大的沖擊。另一方面，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，物流技術(shù)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位與作用越來(lái)越明顯，叉車(chē)普及率越來(lái)越高，已從過(guò)去單一的港口碼頭進(jìn)入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)。目前我國(guó)叉車(chē)的保有量約18萬(wàn)臺(tái)，實(shí)際年潛在需求量約10萬(wàn)臺(tái)，而實(shí)際年銷(xiāo)售量?jī)H3萬(wàn)臺(tái)左右，可見(jiàn)中國(guó)的叉車(chē)市場(chǎng)是巨大的。 隨著人們對(duì)環(huán)境污染危害的深刻認(rèn)識(shí)，環(huán)保已成為世界共同關(guān)注的焦點(diǎn)，因此，環(huán)保型叉車(chē)將成為市場(chǎng)主流；其次，自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、大型超市的紛紛建立，刺激了對(duì)室內(nèi)搬運(yùn)機(jī)械需求的增長(zhǎng)，高性能電動(dòng)叉車(chē)、前移式叉車(chē)、窄巷道叉車(chē)等各類(lèi)倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械迅速發(fā)展是未來(lái)叉車(chē)市場(chǎng)的又一特征；另外，全球經(jīng)濟(jì)一體化必將帶來(lái)全球工業(yè)的國(guó)際化，使得各國(guó)間及國(guó)內(nèi)貿(mào)易大幅上升。有資料表明全世界集裝箱吞吐量每年以30%左右的速度遞增。貿(mào)易的增加將推動(dòng)現(xiàn)代集裝箱搬運(yùn)與堆垛設(shè)備的高速發(fā)展。1.2.4現(xiàn)代叉車(chē)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1.2.4.1產(chǎn)品的系列化與多樣化 根據(jù)美國(guó)工業(yè)車(chē)輛協(xié)會(huì)的分類(lèi)法，叉車(chē)分(1、2、3、4、5、6和7)7大類(lèi)，分別為電動(dòng)乘駕式叉車(chē)、電動(dòng)窄巷道叉車(chē)、電動(dòng)托盤(pán)搬運(yùn)車(chē)、內(nèi)燃平衡重式實(shí)心胎叉車(chē)、內(nèi)燃平衡重式充氣胎叉車(chē)、電動(dòng)與內(nèi)燃乘駕式拖車(chē)和越野叉車(chē)。1999年7月，美國(guó)現(xiàn)代物料搬運(yùn)雜志評(píng)出世界20強(qiáng)叉車(chē)公司，其中排在前10位的公司(產(chǎn)品種類(lèi))是：Linde(1、2、3、4、5和6)，Toyota(1、2、3、4、5和6)，Nacco/MHG(1、2、3、4和5)，Jungheinrich(1、2、3、4和5)，BTndustries(1、2、3、4和5)，Mitsubshi / Caterpillar(1、2、3、4和5)，Crown(1、2、3)，Komatsu(1、2、3、4和5)，Nissan(1、2、3、4和5)，TCM(1、4和5)。另外產(chǎn)品品種和系列也非常齊全，如德國(guó)Linde公司有柴油、液化石油氣、電動(dòng)平衡重叉車(chē)，前移式叉車(chē)，堆垛車(chē)，揀選車(chē)，側(cè)面式叉車(chē)，電動(dòng)牽引車(chē)等近110種；而我國(guó)最大的叉車(chē)制造企業(yè)安徽叉車(chē)集團(tuán)生產(chǎn)116 t 15個(gè)級(jí)別80種機(jī)型400多個(gè)品種的叉車(chē)。各叉車(chē)公司皆以產(chǎn)品種類(lèi)、系列的多樣化去充分適應(yīng)不同用戶(hù)、不同工作對(duì)象和不同工作環(huán)境的需要，并不斷推出新結(jié)構(gòu)、新車(chē)型，以多品種小批量滿(mǎn)足用戶(hù)的個(gè)性化要求。1.2.4.2綠色化推動(dòng)叉車(chē)動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展 叉車(chē)分內(nèi)燃叉車(chē)和電動(dòng)叉車(chē)。內(nèi)燃叉車(chē)以發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，功率強(qiáng)勁，使用范圍廣，缺點(diǎn)是排氣和噪聲污染環(huán)境，有害人類(lèi)健康。環(huán)保要求推動(dòng)了動(dòng)力技術(shù)的更新：TCM于20世紀(jì)70年代更新了3.58t柴油叉車(chē)，將預(yù)熱燃燒室改為直噴式，省油1720；80年代初Perkins發(fā)動(dòng)機(jī)推出扁唇式燃燒系柴油機(jī)，省油78；80年代中期德國(guó)Deute公司開(kāi)發(fā)出F913型叉車(chē)專(zhuān)用柴油機(jī)，省油60%，而瑞典推出柴油機(jī)蓄電池混合動(dòng)力叉車(chē)；90年代液化石油氣(LPG)叉車(chē)、壓縮天然氣(CNG)叉車(chē)、丙烷叉車(chē)等低公害叉車(chē)面市，且發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。 電動(dòng)叉車(chē)具有能量轉(zhuǎn)換效率高、無(wú)廢氣排放、噪聲小等突出優(yōu)點(diǎn)，是室內(nèi)物料搬運(yùn)的首選工具，但其受蓄電池容量限制，功率小，作業(yè)時(shí)間短。目前國(guó)內(nèi)外均在不斷改進(jìn)鉛酸蓄電池技術(shù)，通過(guò)提高材料純度等使其在復(fù)充電次數(shù)、容量和電效率方面有了很大提高。由于技術(shù)的進(jìn)步，電動(dòng)叉車(chē)現(xiàn)已突破只能用于小噸位作業(yè)的局限性。目前國(guó)際上電動(dòng)叉車(chē)的產(chǎn)量已占叉車(chē)總量的40%(國(guó)內(nèi)為10%15)，在德國(guó)、意大利等一些西歐國(guó)家電動(dòng)叉車(chē)比例高達(dá)65%。 未來(lái)叉車(chē)將廣泛采用電子燃燒噴射和共軌技術(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣催化、凈化技術(shù)的發(fā)展將有效降低有害氣體和微粒的排放。LPG、CNG等燃料叉車(chē)及混合動(dòng)力叉車(chē)將進(jìn)一步發(fā)展。新型蓄電池燃料電池在各大公司的共同努力下，將克服價(jià)格方面的劣勢(shì)，批量進(jìn)入市場(chǎng)。目前全球汽車(chē)巨人正聯(lián)合致力于電動(dòng)汽車(chē)的研究，電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力、傳動(dòng)、控制、安全等技術(shù)在叉車(chē)上的應(yīng)用，將會(huì)使電動(dòng)叉車(chē)整機(jī)性能有一個(gè)質(zhì)的變化。 1.2.4.3節(jié)能和機(jī)電一體化高新技術(shù)的應(yīng)用微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)提高叉車(chē)業(yè)整體水平，實(shí)現(xiàn)復(fù)合功能，以及保證整機(jī)及系統(tǒng)的安全性、控制性和自動(dòng)化水平的作用將更加明顯，使電子與機(jī)械、電子與液壓的結(jié)合更加密切。未來(lái)叉車(chē)的發(fā)展在于其電子技術(shù)的應(yīng)用水平。實(shí)現(xiàn)以微處理器為核心的機(jī)電液一體化是未來(lái)叉車(chē)控制系統(tǒng)發(fā)展的主方向，即以微處理器為核心，控制由局部控制向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，使整車(chē)保持最佳工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)叉車(chē)的智能化作業(yè)。對(duì)于電動(dòng)車(chē)輛，傳統(tǒng)的電阻調(diào)速控制器已被淘汰，而新型MSFET晶體管因其門(mén)極驅(qū)動(dòng)電流小，并聯(lián)控制特性好且有軟、硬件自動(dòng)保護(hù)和硬件自診斷功能等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛采用。串勵(lì)和他勵(lì)控制器仍是市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品，交流控制技術(shù)則處于起步階段。隨著交流調(diào)速控制系統(tǒng)成本的降低與閉式交流電機(jī)技術(shù)的成熟，交流電機(jī)叉車(chē)將會(huì)因其功率大、維護(hù)性能好而取代直流電機(jī)叉車(chē)。采用電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與動(dòng)力轉(zhuǎn)向比可節(jié)能25%，它可根據(jù)叉車(chē)使用工況，適時(shí)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，是叉車(chē)節(jié)能降噪的有效措施。另外，MOSFET晶體管比電阻式調(diào)速可節(jié)能20%，釋放式再生制動(dòng)可節(jié)能5%，采用液壓電機(jī)控制器和負(fù)載勢(shì)能回收技術(shù)可分別節(jié)能20%和5%。 第2章 液壓叉車(chē)提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)總述 2.1門(mén)架簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)要求門(mén)架是叉車(chē)工作裝置的重要組成部分，是叉車(chē)最富有特色的部件。它負(fù)責(zé)貨物的起升及相應(yīng)的裝卸、堆垛動(dòng)作，并對(duì)叉車(chē)的整機(jī)性能有極大的影響。最常見(jiàn)的叉車(chē)門(mén)架是由內(nèi)、外兩節(jié)組成。內(nèi)外門(mén)架各有兩根立柱，立柱是門(mén)架承載的主要構(gòu)件，又是叉架(或內(nèi)門(mén)架)作升降運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌。左右立柱之間連以橫梁，構(gòu)成形或各種封閉形狀的框架(圖2-1)。外門(mén)架的立柱多數(shù)為槽形截面，內(nèi)門(mén)架立柱的截面型式較多，有槽形、工字形和其他異形形狀。立柱截面的周邊都不封閉，桿件的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于截面的高度和厚度，因此，它們屬于力學(xué)上的開(kāi)口薄壁桿范疇。（a）內(nèi)門(mén)架 （b）外門(mén)架圖2-1 門(mén)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1立柱 2橫梁叉車(chē)的內(nèi)、外門(mén)架里、外嵌套，用起升油缸使內(nèi)架可在外架內(nèi)移動(dòng)，成為可伸縮的構(gòu)造。這是它的構(gòu)造特點(diǎn)。加工要求，門(mén)架布置在車(chē)的前方，在前軸前邊，這是它在布置或位置上的特點(diǎn)。內(nèi)架、外架和叉架都是用型鋼焊成的平面框架，它們與起升油缸和鏈滑輪組和重量占了工作裝置總重的絕大部分，且集中在位于前軸外邊的門(mén)架平面內(nèi)，因而是影響叉車(chē)抵抗向前翻倒的能力的不利因素。由于門(mén)架在前，司機(jī)在后，因此組成門(mén)架系統(tǒng)的多數(shù)構(gòu)件及起升油缸和鏈油輪組都會(huì)擋住司機(jī)的視線(xiàn)。在設(shè)計(jì)時(shí)，就要盡力去減小這些不利影響，為此必須注意兩點(diǎn)：一是在保證工作裝置能正常工作的前提下，要盡可能地將它布置得靠近前軸；二是在考慮司機(jī)視野問(wèn)題時(shí)，要保證在叉車(chē)無(wú)載行駛下，司機(jī)能看見(jiàn)貨叉叉尖，同時(shí)應(yīng)力求在貨叉由地面升起至頂端的整個(gè)過(guò)程中，司機(jī)都能很好地觀察貨叉上貨物的情況。2.2門(mén)架系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)與安裝關(guān)系門(mén)架系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)與安裝關(guān)系（圖2-2）是：貨叉掛在叉架橫梁上；叉架受起升鏈條的牽引，并以其縱、側(cè)向滾輪為“車(chē)輪”，以?xún)?nèi)門(mén)架為“活動(dòng)導(dǎo)軌”作升降運(yùn)動(dòng)；內(nèi)門(mén)架則受起升液壓缸的頂推，也以其縱、側(cè)向滾輪為“車(chē)輪”，以外門(mén)架2為“固定導(dǎo)軌”而升降；外門(mén)架的下鉸坐鉸接在驅(qū)動(dòng)橋殼或車(chē)架上，中部靠?jī)蓚€(gè)并列的傾斜液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)門(mén)架系統(tǒng)的前、后傾動(dòng)作。起升液壓缸分成兩個(gè)，下端以半球面支承在外門(mén)架后側(cè)，中部受外門(mén)架“扶持”，上端頂在一個(gè)浮動(dòng)橫梁上，自由提升結(jié)束后即與內(nèi)門(mén)架上橫梁重疊。起升鏈條的一端固定在起升液壓缸筒上（相當(dāng)于固定在外門(mén)架上），中部繞過(guò)固定在浮動(dòng)橫梁上的鏈輪后，另一端掛住叉架。圖2-2 門(mén)架示意圖 門(mén)架部分參數(shù)見(jiàn)下表：表2-1 1.8t液壓叉車(chē)門(mén)架主要性能參數(shù)特 性額定起重量Load Capacitykg1800載荷中心距Load centermm500尺 寸標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)門(mén)架額定起重時(shí)最大貨叉高度mm3000貨叉架ISO標(biāo)準(zhǔn)型級(jí)貨叉厚度Tmm40貨叉寬度Wmm120貨叉長(zhǎng)度Lmm1000貨叉間距范圍最小最大MINMAXmm200920門(mén)架前后傾角前傾/后傾 F/Rdeg6/10速 度最大行駛速度（無(wú)載）km/h11起升速度（滿(mǎn)載）mm/s2201黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第3章 貨叉的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1貨叉基本參數(shù)和尺寸的確定貨叉的主要尺寸有貨叉水平段長(zhǎng)度；貨叉垂直段高度；貨叉斷面尺寸(為貨叉厚度，為貨叉寬度等)（圖3-1）。5圖3-1 貨叉的結(jié)構(gòu)和尺寸貨叉尺寸主要取決于起重量Q、載荷中心距c，根據(jù)選題，已知起重量Q=1.8噸，按ISO/DIS1214-79標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，載荷中心距離為c=500mm,再由ISO/DIS2326-81和ISO2382-77標(biāo)準(zhǔn)，查出貨叉的基本參數(shù)和尺寸為貨叉長(zhǎng)度：；貨叉垂直高度：；貨叉斷面尺寸：；貨叉兩鉸支點(diǎn)中心距：；貨叉外伸距：；據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇材料為40Cr鋼，熱處理工藝選用調(diào)質(zhì)處理40Cr鋼屈服強(qiáng)度。3.2貨叉的計(jì)算簡(jiǎn)圖貨叉和叉架的聯(lián)接形式不同，其制支承類(lèi)型有所不同，按照ISO2328-77標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，1.8噸叉車(chē)貨叉和叉架的聯(lián)接形式為掛鉤型。掛鉤型聯(lián)接，上支承可簡(jiǎn)化為活動(dòng)鉸支座。按照這種簡(jiǎn)化，貨叉可看作一次超靜定剛架（圖3-2）。與此同時(shí)，考慮到掛鉤型貨叉上部的掛鉤處有安裝間隙，并非絕對(duì)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，照此分析，貨叉又可簡(jiǎn)化為支承在兩個(gè)鉸接支座上的靜定剛架（圖3-3）。圖3-2 超靜定剛架計(jì)算簡(jiǎn)圖圖3-3 靜定剛架計(jì)算簡(jiǎn)圖這兩種計(jì)算簡(jiǎn)圖，在集中載荷P力作用下，貨叉的危險(xiǎn)截面均在支座A以下的垂直段，其應(yīng)力狀態(tài)相同，強(qiáng)度相等。但貨叉垂直段的受力情況不同，導(dǎo)致變形不同。由于靜定剛架水平段的變形量大于靜定剛架水平段的變形量。 為偏于安全起見(jiàn)， 貨叉的強(qiáng)度和剛度均按靜定剛架進(jìn)行計(jì)算。3.3貨叉的強(qiáng)度驗(yàn)算 （a） (b)(c) (d)圖3-4 貨叉強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算簡(jiǎn)圖從貨叉所受的集中載荷P力作用的內(nèi)力圖(圖3-4)來(lái)看, 水平段受彎矩和剪力, 垂直段受彎矩和拉力, 危險(xiǎn)截面支座A以下垂直段的最大正應(yīng)力為 （式3-1）式中P貨叉的計(jì)算載荷，N； C標(biāo)準(zhǔn)載荷中心距，mm； a貨叉厚度；mm； b貨叉截面寬度，mm。3.3.1計(jì)算載荷P的確定 （式3-2）式中 Q起重量，Q=1.8t=17640N K1動(dòng)載荷系數(shù)，由文獻(xiàn)1推薦，取K1=1.2； K2偏載荷系數(shù)，由文獻(xiàn)1推薦，取K2=1.3.由此得出 3.3.2 安全系數(shù)n的確定安全系數(shù)的選取, 與貨叉的計(jì)算載荷大小、動(dòng)載荷系數(shù)和偏載荷系數(shù)的選取密切相關(guān)。如果計(jì)算載荷比較準(zhǔn)確, 安全系數(shù)可以取較小數(shù)值。否則，安全系數(shù)應(yīng)取較大數(shù)值。強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，安全系數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足以下條件【2】其中n強(qiáng)度安全系數(shù)；材料屈服極限；危險(xiǎn)截面處應(yīng)力（即最大正應(yīng)力）；注：與單位相同。此次設(shè)計(jì)選擇安全系數(shù)為n=3。3.3.3 計(jì)算最大正應(yīng)力 （式3-3）3.3.4 強(qiáng)度驗(yàn)算把數(shù)據(jù)代入式3-1, 得出因?yàn)?所以貨叉滿(mǎn)足強(qiáng)度條件。3.4 貨叉的剛度校核貨叉的剛度通常校核叉尖處的靜撓度，即以額定載荷之半作為計(jì)算載荷（）, 按等截面靜定剛架來(lái)計(jì)算又尖處的撓度，計(jì)算方法用簡(jiǎn)便的彎矩圖乘法（圖3-5）。（a）計(jì)算圖 （b）MP彎矩圖 （c）彎矩圖圖3-5 貨叉叉尖撓度計(jì)算圖 由此可得叉尖的撓度 （式3-4）式中貨叉的截面慣性矩，；貨叉的彈性模量，；貨叉的額定截荷，.代人數(shù)據(jù), 得出 叉尖的許用撓度為 （式3-5）由于,所以貨叉滿(mǎn)足剛度條件。3.5 貨叉掛鉤形式的確定叉車(chē)貨叉上的掛鉤與貨叉的聯(lián)接形式, 通常有整體式和非整體式兩種。非整體形式的聯(lián)接方法, 又有焊接和螺栓聯(lián)接等形式。由于焊接形式貨叉制造容易, 安裝拆卸方便, 所以, 貨叉與掛鉤的聯(lián)接多采用非整體的焊接形式。3.6 貨叉與掛鉤焊接強(qiáng)度驗(yàn)算掛鉤尺寸根據(jù)ISO2328-77標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，z=17.5mm，M=31mm，s=50mm，K=H=5mm，b=120mm，G=36mm（圖3-6）。圖3-6 掛鉤尺寸與焊接強(qiáng)度驗(yàn)算掛鉤的水平段受彎矩和拉力, 垂直段受彎矩。根據(jù)起重機(jī)焊接強(qiáng)度的計(jì)算規(guī)范, 由拉伸應(yīng)力和剪切應(yīng)力所組成的復(fù)合應(yīng)力, 按等效應(yīng)力來(lái)進(jìn)行計(jì)算, 其計(jì)算公式為 （式3-6）式中 掛鉤所受的水平力, N； 焊縫總長(zhǎng)度，cm； 所受垂直力，N。代入數(shù)據(jù), 得出 則 貨叉與掛鉤焊接的焊條選用TB13-2, 焊條的抗拉強(qiáng)度,焊條的許用應(yīng)力由于所以，貨叉與掛鉤滿(mǎn)足焊接強(qiáng)度條件。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第4章 叉架的設(shè)計(jì)計(jì)算 圖4-1 叉架受力圖如圖4-1所示，叉架一般按簡(jiǎn)支梁計(jì)算其上橫梁懸壁根部A-A截面處的應(yīng)力（MPa），其計(jì)算式為 （式4-1）式中 L貨叉最外懸掛點(diǎn)到叉架上橫梁臂端根部的距離，mm； h叉架上橫梁懸壁端根部截面凈高度，mm； b叉架上橫梁懸壁端根部截面凈寬度，mm，b=M=31mm； Fp垂直載荷，N。Fp=9800Q/2，即額定起重量的一半； F縱向載荷，N。F=Fpm/h2，見(jiàn)表4-1，m=c+a+0.5b，a為貨叉厚度,c為載荷中心距，c=500mm。表4-1 貨叉安裝尺寸h2起重量/t0.50.7512.52.754.7556h2/mm307383478599取 h=120mm、h2=383mm、L=200mm，知a=40mm、b=31mm 、c=500mm代入式4-1中，得 1 由第三章知而此處 所以 叉架滿(mǎn)足要求。 叉架的其它部分為超靜定的框架結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度與剛度較大，不必計(jì)算校核。第5章 液壓叉車(chē)門(mén)架的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 門(mén)架系統(tǒng)的構(gòu)造原理圖5-1為門(mén)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，內(nèi)門(mén)架1和外門(mén)架2都是由兩根柱和一個(gè)或兩個(gè)端梁焊成的框架。內(nèi)架僅有一個(gè)上端梁，下部有一個(gè)很弱的橫系桿。外架有上端梁及下端梁，為不妨礙內(nèi)架，上端梁放在立柱頂端后翼緣后邊。中部由橫梁加強(qiáng)，其兩側(cè)伸出有聯(lián)接傾斜油缸的鉸軸。左右立柱異型槽鋼，其開(kāi)口相對(duì)。叉架和內(nèi)架上的各滾輪組分別安放在內(nèi)架和外架立柱的槽內(nèi)，滾輪組構(gòu)成叉架，內(nèi)架和外架相互之間的活動(dòng)聯(lián)系，起傳力和保證有正確動(dòng)力的導(dǎo)向作用。起升鏈滑輪組包含兩套對(duì)稱(chēng)布置的起升鏈和動(dòng)，滑輪座固定在內(nèi)架上梁。起升油缸的上、下支座的支承分別固定在內(nèi)架上梁和外加下梁上，為保證安置在期間的起升油缸受純壓力，支座的支承表面常為球面。鏈的一端固定在外架的下梁或立柱上，另一端與叉架相連接。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)圖5-1 叉車(chē)門(mén)架結(jié)構(gòu)1內(nèi)門(mén)架 2外門(mén)架 3叉架 4貨叉 5貨物 6導(dǎo)向滾輪 7傾斜油缸5.2 門(mén)架強(qiáng)度的計(jì)算狀態(tài)本設(shè)計(jì)選擇門(mén)架材料為16Mn，其剪切彈性模量為:G=8.4105Kg/cm2，彈性模量為：E=2.1106Kg/cm2?？估⒖箟海辜?，屈服點(diǎn)。叉車(chē)起升的貨物重量和叉架、貨叉自重都是通過(guò)叉架滾輪和門(mén)架滾輪以集中力的形式作用在門(mén)架上的。當(dāng)叉車(chē)滿(mǎn)載、貨叉起升到最大高度、門(mén)架前傾最大角度時(shí)，門(mén)架受力最大(圖5-2)。在與門(mén)架垂直的平面內(nèi)，取叉架為自由體，即可求出內(nèi)門(mén)架對(duì)又架滾輪的反壓力Pl、P2。12 （式5-1）式中 Q額定起重量，Kg； G1貨叉和叉架的自重，Kg； S鏈條總拉力，Kg； 門(mén)架最大前傾角，度； k動(dòng)力載荷系數(shù)，K=K1（動(dòng)力系數(shù)）K2（貨物偏載系數(shù)）。圖5-2 門(mén)架載荷作用圖其中Q=1800Kg、 、G1=250Kg、h2=370mm、K=1.2。代入式5-1得到 從以上計(jì)算中可以看出，鏈條拉力S對(duì)滾輪中心產(chǎn)生的力矩，有助于減小滾輪壓力，從而減小門(mén)架所受的載荷。在一般情況下，鏈條拉力產(chǎn)生的力矩(sa2)數(shù)值上可達(dá)貨物重量力矩的1/101/9。當(dāng)門(mén)架前傾最大角度時(shí)()，滾輪最大壓力比門(mén)架直立時(shí)約增加10%左右。由于鏈條拉力和門(mén)架前傾對(duì)滾輪壓力所起的、數(shù)值上近乎相等的減載和增載作用，為了使計(jì)算簡(jiǎn)化，將其略去不計(jì)，按門(mén)架直立狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。5.3 計(jì)算滾輪壓力（圖5-3）門(mén)架直立時(shí)，由此內(nèi)門(mén)架滾輪壓力為 （式5-2）知h1=480mm，h2=370mm外門(mén)架滾輪壓力為： （式5-3） 圖5-3 門(mén)架滾輪壓力計(jì)算圖5.4 門(mén)架立柱截面幾何性質(zhì)此叉車(chē)內(nèi)外門(mén)架立柱的截面尺寸相同，在計(jì)算開(kāi)口薄壁桿件受彎扭綜合作用時(shí)，除了一般的截面幾何性質(zhì)以外(靜矩、慣性矩、抗彎模量等)，還要計(jì)算一些與截面翹曲有關(guān)的附加截面幾何特性。 （a）立柱截面 （b）扇性坐標(biāo)(c)扇性靜矩圖5-4 門(mén)架立柱截面幾何性質(zhì)圖5-4（a）為門(mén)架立柱截面圖，5-4（a）為扇性坐標(biāo)圖，5-4（a）為扇性靜矩圖。此次設(shè)計(jì)起重量為1.8t，根據(jù)機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)選擇槽鋼型號(hào)為16a，其相應(yīng)截面尺寸分別為：h=15.2cm、t1=1.4cm、t2=1.8cm、b=5.2cm,各參數(shù)值見(jiàn)表5-1。表5-1 門(mén)架立柱截面結(jié)構(gòu)尺寸及幾何特性名稱(chēng)符號(hào)單位量值截面面積Fcm232.44形心X0cm1.19彎曲中心XAcm1.88截面慣性矩Jxcm41490.98Jycm4109.53截面抗彎模量Wxcm3175.41Wycm327.31純抗扭慣性矩JKcm439.42扇性慣性矩cm64445.07約束扭轉(zhuǎn)特性kcm-10.06靜矩Smaxcm4127.23參數(shù)計(jì)算如下:截面面積： 形心位置：彎心位置： 線(xiàn)性截面慣性矩（截面慣性矩）： 線(xiàn)性抗彎截面模量（截面抗彎模量）： 純抗扭慣性矩:扇性慣性矩： 靜矩： 約束扭轉(zhuǎn)特性：由于Wy和Wx比值約為15.57%，大于15%，所以此門(mén)架平面內(nèi)載荷不必進(jìn)行計(jì)算。5.5 內(nèi)門(mén)架強(qiáng)度計(jì)算5.5.1 門(mén)架立柱斷面翼緣厚度校核根據(jù)局部彎曲應(yīng)力計(jì)算公式： （式5-3）得到： （式5-4）式中：材料屈服極限，16Mn鋼的=3500Kg/cm2；P滾輪壓力，P=P1=P2=2046.47Kg。所以得到 由于1.34mm90%。7.4.3 油泵功率及電機(jī)選擇1.油泵的驅(qū)動(dòng)功率： （式7-3）式中-泵的實(shí)際最大工作壓力，=140Mpa；泵的額定流量，；-泵的機(jī)械效率，取 。所以2.選擇油泵電機(jī)據(jù)油泵額定轉(zhuǎn)速及所需驅(qū)動(dòng)功率，選擇Z4-112-4(15min工作制)【4】。參數(shù)見(jiàn)表7-3。表7-3 Z4-112-4型油泵電機(jī)參數(shù)名稱(chēng)符號(hào)量值單位額定功率P5.5KW額定電壓V160V額定電流I42.7A轉(zhuǎn)速(最高)n3000/4000r/min效率83.5%飛輪矩J0.8質(zhì)量m60kg選用的油泵電機(jī)采用5min工作制，故折算成后功率，故該電機(jī)滿(mǎn)足油泵工作需要。7.5 油箱的設(shè)計(jì)本課題