手動(dòng)液壓叉車(chē)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、淮陰工學(xué)院1-1 -手動(dòng)液壓叉車(chē)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告程: 級(jí): 院:課班學(xué) 指導(dǎo)老師:設(shè)日計(jì):期:專業(yè)綜合實(shí)踐機(jī)自3093機(jī)械工程學(xué)院吳彥農(nóng)王曉波 王彬 谷泓毅20121230淮陰工學(xué)院叉車(chē)設(shè)計(jì)摘要叉車(chē)是物流系統(tǒng)中最常用的裝卸、搬運(yùn)設(shè)備。本文介紹了世界范圍內(nèi)叉車(chē)的市場(chǎng)，叉車(chē)發(fā)展趨勢(shì)以及叉車(chē) 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，了解液壓起重機(jī)械設(shè)計(jì)的主要參數(shù)：根據(jù)液壓起重機(jī)械的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)液壓手動(dòng)叉車(chē)參數(shù)有：起重 量、跨距、幅度起重高度、各機(jī)構(gòu)的工作速度及起重機(jī)各機(jī)構(gòu)的工作類型。叉車(chē)的主要參數(shù)首先由使用單位根 據(jù)生產(chǎn)需要提出，具體數(shù)字應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或工廠標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定，同時(shí)也要考慮到制造廠的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)條件。因此,，產(chǎn)品專業(yè)化、系列多

2、樣化，大量研究了叉車(chē)造型設(shè)計(jì)的要素及設(shè)計(jì)在確定參數(shù)時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行調(diào)查研究，充分協(xié)商和慎重確定。現(xiàn)代叉車(chē)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)是充分考慮舒適性、安全可靠性和可維護(hù)性 應(yīng)用新技術(shù)，完善操控系統(tǒng)，重視節(jié)能和環(huán)保，全面提升產(chǎn)品的性能和品質(zhì)。通過(guò)對(duì)國(guó)際國(guó)內(nèi)叉車(chē)造型設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀分析運(yùn)用工業(yè)設(shè)計(jì)的理論和方法, 原則：造型要求簡(jiǎn)潔明快、線條流暢，以體現(xiàn)車(chē)身的力度感與堅(jiān)實(shí)穩(wěn)重的感；色彩.力求單純，給人以輕松、愉悅的感覺(jué)，主色調(diào)以明度較高的黃色、橙色為宜；車(chē)身前后左右要求有寬大的玻璃，儀表具有良好的可讀 性。研究結(jié)果對(duì)叉車(chē)設(shè)計(jì)具有重要的實(shí)際指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：叉車(chē)；載重；提升機(jī)構(gòu)第1章緒1.1課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望叉車(chē)是應(yīng)用

3、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)

4、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課題主要內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)室提供液壓千斤頂，螺旋千斤頂實(shí)物樣品，要求參照其工作原理設(shè)計(jì)用于較重貨物的裝卸、移動(dòng)的省 力工具，通過(guò)3維CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，產(chǎn)生主要零件的工程圖，總裝配圖，工程圖要有公差粗糙度要求，熱 處理要求，材料要求，編制主要零件的工藝過(guò)程卡。1.3研究方法、步驟和措施拆卸零件0繪制零件圖p-2完成裝配圖n完成設(shè)計(jì)說(shuō) 明書(shū)1淮陰工學(xué)院1-20 -第二章參考圖例及設(shè)計(jì)參數(shù)2.1參考圖形2.2設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)滴走起嵐量te100020003000最大起升高度U1000貨叉低啟高度KM05

5、SlOO貨叉調(diào)節(jié)蠱度KK24O'G2D220"30240*650260 "(S20貨叉長(zhǎng)瞧H800im800IW載荷中心距U400sue400500起升速度AM2013下降速度可控 CaZL COZL±Xol轉(zhuǎn)電半徑S1400SI 500外形尺寸AXBXF全長(zhǎng)AKM116014001560全款B61,5750780全SFU2000自重ke130170210布輪前輪直徑KM4>go2.3完成圖例fl第三章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1液壓回路原理設(shè)計(jì)為使液壓缸結(jié)構(gòu)緊湊，采用簡(jiǎn)單的液壓回路。用下圖作為原理圖:圖2.4基于千斤頂?shù)脑韴D氐活塞復(fù)位1.6.液壓缸2.3.

6、單向閥4.油缸5.截止閥 最后得出手動(dòng)液壓叉車(chē)液壓回路原理如下3.2各液壓元件的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊、簡(jiǎn)潔，使液壓系統(tǒng)集中在一個(gè)模塊內(nèi)，把各液壓元件做成一體。 缸裝配在同一圓心軸線內(nèi)，把各油路與各閥等設(shè)計(jì)在液壓缸的底座內(nèi)。3.2.1液壓缸的設(shè)計(jì)及計(jì)算1. 液壓缸材料的確定為使液壓缸結(jié)構(gòu)更緊湊、簡(jiǎn)潔，液壓缸材料采用高質(zhì)量，具有高抗拉強(qiáng)度極限的材料 管,材料為：45號(hào)鋼制造，調(diào)質(zhì)處理.查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表 12-1，硬度為：162-217HBS，抗拉強(qiáng)度為：2. 大液壓缸內(nèi)腔直徑的計(jì)算與確定由上得知，液壓系統(tǒng)的最大負(fù)荷為：得C b =600MP 屈服極限為：b s =355MPF=

7、45600N為使液壓缸結(jié)構(gòu)較小，取液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力盡量的高。初取液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力為：把油箱與液壓,采用高質(zhì)量的無(wú)縫鋼P(yáng)max=17 MPa(2.12)(2.13)_ ” 45600 飛 3.14x17=40.76mm取液壓缸內(nèi)腔的直徑為：D=42mm所以，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力為：D4FPmax =F/A= 2兀D_ 4x456003.14X502=19 MPa3.液壓缸外直徑的計(jì)算與確定為使液壓缸結(jié)構(gòu)較小，先把液壓缸按薄壁計(jì)算。因?yàn)?，PyD又因?yàn)椋?#167; >2b (2.14)D/6 >10時(shí)，為薄壁(2.15)4F因?yàn)?，Pmax =F/A= 一jiD2（A為液壓缸內(nèi)腔的有效

8、面積，D為液壓缸內(nèi)腔的直徑）所以，D= i竺V 兀Pmax（其中 Pmax > 16MPa 時(shí)，1.25Pmax= Py Pma16MPa 時(shí)，1.5Pmax = Py）所以 Py =1.5 Pmax =28.5 M 巳取按全系數(shù)為：n=5,所以 b=c b/n=120 M Pa(2.16)PyD所以，6 >2k 28.5 咒 502120=6.0mm所以，D/6 =50/6=8.3<10 為厚壁。所以，要按厚壁計(jì)算，為使設(shè)計(jì)更準(zhǔn)確一些，按第四強(qiáng)度理論計(jì)算得:(2.17)pw2+D2 + p2Dw2-D2 y（其中，Dw為液壓缸外直徑）取，安全系數(shù)為：n=5,所以b kcrb

9、/n=120 M Pa所以,Dw 嚴(yán) + pM 一3p2(2.18)2 2天1202 -3咒1922 2120 -19C（1202 +19石= 50*=59.3mm取，液壓缸外直徑為：D w =62mm3.2.2油箱的設(shè)計(jì)伸縮臂套的材料：選工程用鑄造鋼ZG310-570。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表 12-1，得硬度為： 153HBS抗拉強(qiáng)度為：為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊，把油筒與液壓缸裝配在同一圓心軸線內(nèi)。 要求：油筒油面的最高高度不超過(guò)，油筒高度的80%因?yàn)橛吐泛烷y中對(duì)油量的損耗，所以，估算，液壓缸到達(dá)最高極限位置所需的油量為總油量的 又因?yàn)?，推程：S=520mm液壓缸內(nèi)腔的直徑：D=42mm 所以，

10、液壓缸到達(dá)最高極限位置所需的油量為：1 2 扁=兀D S43= 1197125mmX.2升所以，所需的最少油量為：L需=L缸 /90%=1.2/90%=1.33 升所以，油箱的最小容積為：L筒=L需 =L缸 /80%=1.33/80%=1.66 升因?yàn)?，油箱與液壓缸裝配在同一圓心軸線內(nèi)，1 2 2所以，一nS（D 筒一Dw ）L 筒4液壓缸外直徑為： D w =62mm所以，油箱內(nèi)腔的直徑為：D筒彳學(xué)+ Dw2Gb =570MR(2.19)(2.20)90%(2.21)I4X1.66X106 亠一2=J+64V 3.14x610=83mm取油箱的上直徑內(nèi)為 873.2.3油路的設(shè)計(jì)為使液壓系統(tǒng)

11、結(jié)構(gòu)更緊湊、簡(jiǎn)潔，使液壓系統(tǒng)集中在一個(gè)模塊內(nèi)，把各液壓元件做成一體。把各油管路做 在液壓缸的底座內(nèi)。油管路的管徑不宜選得過(guò)大，以免使液壓裝置的結(jié)構(gòu)龐大：但也不能選過(guò)小，以免使系統(tǒng)壓力損失過(guò)大， 影響工作。取，油道內(nèi)徑為：d=5mm3.2.4截止閥的設(shè)計(jì)為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊、簡(jiǎn)潔，使液壓系統(tǒng)集中在一個(gè)模塊內(nèi)，把各液壓元件做成一體。把各閥等設(shè)計(jì) 在液壓缸的底座內(nèi)。因?yàn)椋簤合到y(tǒng)設(shè)計(jì)的最高壓力為 ：Pmax=19MPa取，截止閥的開(kāi)啟系數(shù)為：n=1.1(2.22)所以，截止閥的開(kāi)啟壓力為：P=n Pmax=1.1 X195 MPa所以，截止閥的開(kāi)啟力為：1 2(2.23)F=叱|2P41 2=3.

12、14咒52 X214=412N截止閥彈簧的設(shè)計(jì)：取截止閥的彈簧的最大工作載荷為開(kāi)啟為的1.5倍。所以， 截止 閥的彈簧的最大作用載荷為:Fmax=1-5F=1.5 X412=618N1000次以下的彈簧）設(shè)1.根據(jù)工作條件選材料并確定其許用應(yīng)力因?yàn)閺椈稍谝话阍陟o載荷條件下工作，可以按第三類彈簧（愛(ài)變載荷作用的次數(shù)計(jì)，現(xiàn)選用碳素彈簧鋼絲 D級(jí)，并根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)，估取彈簧鋼絲的直徑為3.0mm,查機(jī)械設(shè)計(jì)表16-3，暫選b B =1710 MPa，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 16-2，可知t =0.5b B =0.5X1710=855MPa第四章叉車(chē)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1貨叉基本參數(shù)和尺寸的確定貨叉的主要尺寸有貨叉

13、水平段長(zhǎng)度l ；貨叉垂直段高度寬度等）（圖4-1 ）。h ；貨叉斷面尺寸aX b （a為貨叉厚度，b為貨叉1p/'apbA-A剖面c*A圖4-1貨叉的結(jié)構(gòu)和尺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：I=1000 mm ；貨叉垂直高度:h = 520mm ；2貨叉斷面尺寸:a xb =40 x120mm ；貨叉兩鉸支點(diǎn)中心距：d = 409mm ；貨叉外伸距：e = 76mm ；據(jù)機(jī)

14、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b >539MPa。s4.2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)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4-3 )。圖4-2超靜定剛架計(jì)算簡(jiǎn)圖ZlC圖4-3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

15、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。4.3貨叉的強(qiáng)度驗(yàn)算(b)(c)(d)圖4-4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_(kāi)P (3c+2a )a2b(式 4-1)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。4.4計(jì)算載荷P的確定(式 4-2)式中Q起重量，Q=1.8t=17640NK

16、1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P =1.2天1.3(7640) =13759.2N24.5安全系數(shù)n的確定安全系數(shù)的選取，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)滿足以下條件【2】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n = 3 3.5c其中n 強(qiáng)度安全系數(shù);禮材料屈服極限;b 危險(xiǎn)截面處應(yīng)力（即最大正應(yīng)力）注：CTs與CT單位相同。此次設(shè)計(jì)選擇安全系數(shù)為 n=3。4.6計(jì)算最大正應(yīng)力洽=乙=竺=179.67皿Pan 3（式 4-3）4.7強(qiáng)度

17、驗(yàn)算把數(shù)據(jù)代入式3-1，得出13759.2x（3x500+2咒40 ）bmax = _2 . _40 X120=113.23 MPa因?yàn)閎 max =113.23 MP a < b = 179.67M Pa，所以貨叉滿足強(qiáng)度條件。4.8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（P = Q）,按等截面靜定剛架2式中來(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（a）計(jì)算圖（C）M '彎矩圖Mp彎矩圖（b）圖3-5貨叉叉尖撓度計(jì)算圖3-5）。由此可得叉尖的撓度PCl ¥（31-c） + 6e + 2dfE6EJ124貨叉的截面慣性矩，

18、cm ；（式 4-4）2E貨叉的彈性模量，N /cm ；P =Q 貨叉的額定截荷， N .1 2代人數(shù)據(jù)，得出警皿00£匚=2型 f3x 100 -50 +6x 7.6 + 2天 4O.9I 俺 1.41cmE 6>c205.8>M05 嚴(yán) 12恤0（12叉尖的許用撓度為l 100 CI f 1=2cmL5050由于fE =1.41cm丈f = 2cm，所以貨叉滿足剛度條件。（式 4-5）4.9貨叉掛鉤形式的確定非整體形式的聯(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叉車(chē)貨叉上的掛鉤與貨叉的聯(lián)接形式

19、，通常有整體式和非整體式兩種。形式。4.10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4-6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 1和剪切應(yīng)TC力1所組成的復(fù)合應(yīng)力，按等效應(yīng)力CP來(lái)進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算公式為"cp v：+4 宀+4GHDJ（式4-6式中F'掛鉤所受的水平力，N;D 焊縫總長(zhǎng)度，cm ；P'所受垂直力，N 代入數(shù)據(jù)，得出D =2b +2(G -2H) =2x

20、120 + 2(36 -2x5) = 292mm40.9(18754.9V 10.5X29.2+ 4Xf逵竺-22.81MPa10.5X29.2 丿F - PZS =59.2"45*75)= 18754.90 N貨叉與掛鉤焊接的焊條選用TB13-2,焊條的抗拉強(qiáng)度b 490M Pa,焊條的許用應(yīng)力b 空=空"63.33MPan 3由于%P = 22.81MPa < p =163.33MPa所以，貨叉與掛鉤滿足焊接強(qiáng)度條件第五章叉車(chē)保養(yǎng)注意為確保叉車(chē)工作正常可靠，發(fā)揮其應(yīng)有工作效率，相關(guān)責(zé)任人定期做如下技術(shù)維護(hù)保養(yǎng)：1、日常維護(hù)：每班工作結(jié)束后，及時(shí)清洗車(chē)體上的污漬、泥

21、土等，檢查車(chē)體有無(wú)劃痕， 轉(zhuǎn)向器是否可靠、靈活；2、一級(jí)技術(shù)保養(yǎng)：累計(jì)工作100小時(shí)后，（一班工作制相當(dāng)于 2周）檢查各部位的緊固情 況，重點(diǎn)是：貨叉架支承、車(chē)輪螺釘、車(chē)輪固定銷、轉(zhuǎn)向器螺釘。3、 二級(jí)技術(shù)保養(yǎng)：累計(jì)工作500小時(shí)后，（一班工作制相當(dāng)于一個(gè)季度）做全車(chē)檢查, 重點(diǎn)是：各管道接頭、機(jī)油箱、升降油缸、液壓轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向油缸等，是其實(shí)際情況及時(shí)緊固、補(bǔ)液壓油、加潤(rùn)滑油等。4、在工作過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)可疑的不正常的現(xiàn)象，必須立即停車(chē)檢查，及時(shí)采取措施加以 排除，在沒(méi)有排除故障前不得繼續(xù)作業(yè)。5、工作一天后，叉車(chē)應(yīng)定點(diǎn)停放在指定位置。6、未經(jīng)經(jīng)管人同意，任何人不得動(dòng)用叉車(chē)。為了提高叉車(chē)的使用壽命及防止意外事故的發(fā) 生，為保持叉車(chē)最佳運(yùn)行狀態(tài)和各零部正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在使用過(guò)程中必須對(duì)本機(jī)器嚴(yán)格地進(jìn)行定期 保養(yǎng)。7、檢查叉車(chē)各機(jī)械聯(lián)接件的緊固情況，特別是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車(chē)輪、起升機(jī)構(gòu)等聯(lián)接螺栓及鎖 緊裝置是否緊固與正確。8、檢查叉車(chē)各部件管路和接頭有無(wú)損壞、松動(dòng)和漏油。9、叉車(chē)只能在指定的區(qū)域內(nèi)使用：新車(chē)間一、二樓及庫(kù)房，沒(méi)有特殊情況絕不允許叉車(chē)到 車(chē)間以外的區(qū)域使用；第六章叉車(chē)設(shè)計(jì)