二級叉車門架設(shè)計(jì)

1、泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)二級叉車門架設(shè)計(jì)（5t）所在學(xué)院機(jī)械與工程學(xué)院專業(yè)名稱機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化申請學(xué)士學(xué)位所屬學(xué)科工學(xué)年級2011級(3+2)學(xué)生姓名、學(xué)號劉振 2011170219指導(dǎo)教師姓名、職稱季紹琨副教授完成日期2013 年5月30日摘要叉車主要用于廠礦、倉庫、車站、港口、機(jī)場、貨場、流通中心和配送中心 等場所，并能進(jìn)入船艙、車廂和集裝箱內(nèi)、對成件、包裝件、以及托盤、集裝箱 等集裝件進(jìn)行裝卸、堆碼、拆垛、短途搬運(yùn)等工作，是托盤運(yùn)輸、集裝箱運(yùn)輸必 不可少的設(shè)備。門架系統(tǒng)是叉車的工作裝置，是進(jìn)行裝卸作業(yè)的直接工作機(jī)構(gòu)， 貨物的叉取卸放、升降堆碼都靠它完成。叉車門架是叉車取物裝置的主要承重

2、結(jié)構(gòu)。根據(jù)叉取貨物起升高度的要求，叉 車門架可做成兩級或多級，常見的普通叉車多采用兩級門架。兩級門架由內(nèi)門架 和外門架組成，懸掛在叉架上的貨叉和叉架一起借助于叉架滾輪沿內(nèi)門架上下移 動，帶動貨物起升或下降。內(nèi)門架靠起升油缸驅(qū)動升降，亦由滾輪導(dǎo)向。門架后 方的兩側(cè)設(shè)有傾斜油缸，可使門架前傾或后仰 （門架最大前傾角約3° -6。，后仰 角約為10°13° ），以利叉取和堆放貨物。關(guān)鍵字：貨叉，叉架，門架ABSTRACTForklift truck is mai nly used for in dustrial, warehouse, stati on, port, a

3、irport, warehouse, distribution center and distribution centers and other places, and can enter the cab in, car and container, to pieces, packages, and the tray, container and package for load ing and uni oad ing, stack ing destack ing, short-dista nee tran sportati on, etc., is the esse ntial equip

4、me nt tray tran sport, container tran sport.The door frame system is work ing device of fork truck, is a direct work ing mecha nism of load ing and uni oad ing, goods fork lift uni oadi ng, stack ing on it.Forklift is the mai n load-beari ng structure of the forklift fetchi ng device.Accord ing to t

5、he forks goods lifting height requirements, forklift can be made into two or more, the ordinary forklift freque ntly used two door frame.Two door frame door frame and the outer frame by compositi on, hanging in the fork of a fork and the fork together by moving to the fork roller along the door fram

6、e, move goods lifting or dropping.The door frame by a lifting oil cylinder to drive the lifting, also by the roller guide.Doors on both sides of the rear frame with tilt cylinder, can make the door frame forward and backward (door frame maximum anteversion angle about 3-6 , after the elevation is ab

7、out 10 -13 ), in order to facilitate the fork and the pili ng up of goods.Keywords : fork, fork frame, door frame目錄引言11貨叉21.1貨叉簡介21.2貨叉的主要參數(shù)21.3貨叉計(jì)算簡圖31.4貨叉強(qiáng)度計(jì)算31.5貨叉的剛度計(jì)算42叉架52.1叉架的簡介52.2叉架的主要參數(shù)62.3叉架的強(qiáng)度計(jì)算63門架93.1門架的簡介93.2門架的主要參數(shù)103.3門架的高度計(jì)算113.4叉架滾輪壓力計(jì)算 123.5門架的計(jì)算133.6門架的剛度計(jì)算15參考文獻(xiàn)16引言社會對叉車的需求不斷加大

8、，使叉車的性能得到了改善，數(shù)日，品種和規(guī)格 也不斷增多，使用范圍也不斷增多。例如在森林中木材工業(yè)方面，已在堆場方面 使用叉車來裝卸與搬運(yùn)圓木，方木和板料。在水泥預(yù)制品的加工中，過去一直使 用塔式起重機(jī)進(jìn)行裝卸和搬運(yùn)工作，現(xiàn)在國外以大量使用叉車，獲得良好的效益。 類似的情況還很多。叉車主要用于廠礦、倉庫、車站、港口、機(jī)場、貨場、流通中心和配送中心 等場所，并能進(jìn)入船艙、車廂和集裝箱內(nèi)、對成件、包裝件、以及托盤、集裝箱 等集裝件進(jìn)行裝卸、堆碼、拆垛、短途搬運(yùn)等工作，是托盤運(yùn)輸、集裝箱運(yùn)輸必 不可少的設(shè)備。門架系統(tǒng)是叉車的工作裝置，是進(jìn)行裝卸作業(yè)的直接工作機(jī)構(gòu)，貨物的叉取卸放、 升降堆碼都靠它完成。

9、因此，門架系統(tǒng)是叉車最重要組成部分之一。1貨叉1.1貨叉簡介貨叉是叉車最基本和最通用的取貨裝置。一般叉車都有兩個(gè)相同的貨架，貨 架裝在叉架上。貨叉是叉車承載的重要構(gòu)件。制造貨叉的材料其屈服極限不應(yīng)低于3600公斤每平方厘米。最常用的材料是低合金鋼、中碳鋼、彈簧鋼和高強(qiáng)度合 金鋼提高材料的屈服極限可以減小貨叉截面。貨叉的水平段用來插入貨物或托盤 的底部，插起來后用來承載貨物。因此，貨叉的水平段的上表面必須水平，水平 段的下表面略有斜度，以使叉尖處厚度較薄，并且叉尖前端逐漸變窄，叉尖兩側(cè) 逐漸帶有圓弧，這樣有利于使貨叉插入貨物底部，叉取貨物。此次設(shè)計(jì)我選的是掛鉤型貨叉，其垂直段的背部上、下各有一個(gè)

10、鉤，鉤在叉 架的上，下水平衡梁上。這種形式貨叉的制造過程是先鍛造成長條坯，在鐓鍛彎 成L形，在焊接上，下鉤，之后進(jìn)行熱處理。我選的材料是 40Cr。這種貨叉制造容易也方便安裝，為了使叉架上定位貨叉，在上部掛鉤設(shè)置有 定位銷，定位銷插入叉架上橫梁的凹槽中，以防止貨叉任意移動。調(diào)解時(shí)，往上 提起定位銷，克服彈簧力，銷軸脫離叉架上橫梁凹槽，便可移動貨叉，改變間距。1.2貨叉的主要參數(shù)1.3貨叉計(jì)算簡圖由于貨叉和叉架的連接形式不同，其支承載荷類型也不同，按照ISO2328-77標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定5噸叉車貨叉和叉架的連接形式為掛鉤型上支承可看做固定支座，下支 撐可化簡為活動鉸鏈支座，貨叉可看做超靜定剛架考慮到掛鉤

11、上部掛鉤處有安裝 間隙，并非絕對不能轉(zhuǎn)動故而貨叉又可簡化為支撐在兩個(gè)鉸接制座上的靜定剛架 如下圖：1.4貨叉強(qiáng)度計(jì)算1) Q=mg=5x1000x10=50000NK1:動載荷系數(shù)為1.2K2：偏載荷系數(shù)為1.3P=KK2 N(2) 40Cr的屈服強(qiáng)度c s為784MPa(3) 安全系數(shù)n為： c = c s/n=784/1.25=627.2MPa(4) c max=c 彎 + c 拉=Mmax/W+P/F=P D/W+P/FP-貨叉的計(jì)算載荷DH-載荷中心距一 2W-抗彎截面模量(d x b/6 )F-貨叉垂直段截面面積(d x b)將數(shù)據(jù)代入得：(T max=14+2.1=16.1MPx

12、627MPa因此，貨叉的強(qiáng)度滿足要求。1.5貨叉的剛度計(jì)算貨叉剛度計(jì)算的目的，是確定貨叉水平段在外載荷作用下的變形，通常都是以 叉尖的垂直靜撓度作為計(jì)算值。撓度越小，表示貨叉的剛度越大。撓度計(jì)算的公式：fE=Pi x DHx ix (D H 1 ) x (3 1 -DH)+6e+2h < f e9240Cr 鋼的彈性模量 E=205.8X10 N/mrfi3I表示貨叉截面慣性矩(db/12 )P1表示貨叉額定截面載荷力：P仁Q/2=25000NfE叉車的許用撓度為(1/50=16 )f E=15.9mn< 16mm因此，貨叉的剛度滿足要求。2叉架2.1叉架的簡介叉架又名滑架，它的作

13、用是安裝貨叉或其他工作屬具，并帶動貨物一起升降。貨物的重量靠叉架傳給起重鏈條，貨物重量產(chǎn)生的力矩通過叉架傳給門架，當(dāng)鏈條帶動叉架升降時(shí)，叉架要可靠的沿著門架導(dǎo)軌運(yùn)動。由此，決定了叉架在構(gòu)造 上是一個(gè)垂直運(yùn)動的承載小車，一般有兩部分組成。其前部是一個(gè)焊接框架結(jié)構(gòu), 主要用于安裝懸掛貨叉及其他屬具；后部是兩列裝有導(dǎo)向滾輪的滾輪架，與前部 框架焊接構(gòu)成一體，有鏈條牽引，沿門架導(dǎo)軌垂直升降。我選的叉架類型為板式,材料為Q345如下圖:2.2叉架的主要參數(shù)P1(200)P1f rFf(594)F叉架簡圖b(45)Y叉架上橫梁截面圖2.3叉架的強(qiáng)度計(jì)算叉架的受力比較復(fù)雜，受到的力有：貨叉上部的壓力、貨物產(chǎn)

14、生的力偶、滾 輪的反力偶、側(cè)向力偶、鏈條的拉力等，而且按照力的作用有垂直于叉架平面和 平行于叉架平面兩種情況需要進(jìn)行計(jì)算超靜定框架。簡化方法是把作用在框架平面橫梁的力與橫梁看成簡支懸臂梁，主要計(jì)算橫梁。如下圖:Pi 1(200)1(200)Pi1、A點(diǎn)的應(yīng)力最大，其計(jì)算公式如下：2 2(T A=Mx/Wx+My/Wy=IX |/(b X h /6)+F X |/(bh/6) < c 平面內(nèi)的彎矩：Mx=P X l=5000000N?mm垂直于平面的彎矩：My=FX l=Pi (c+a+b/2) /f=5913299.7N ?mmX方向的彎矩截面：23Wx=X h /6=108000mm丫

15、方向的彎矩截面：Wy=bh/6=40500mm代入公式得：c A=192MP& 230MPa2、B點(diǎn)扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力最大，公式為：2T max=MT/ a b h矩形截面高寬比a =2.7B 截面的扭矩 MT=1773989.899N?mm代入公式得：T max=2.7MPa3、B點(diǎn)的雙向應(yīng)力，其計(jì)算公式為：2 2(T 6=( My/Wy ) +3T max ) =146MPa： 230MPa因此，滿足設(shè)計(jì)要求3門架3.1門架的簡介內(nèi)、外門架是各自分別由左、右兩根立柱，通過上、中、下不同數(shù)量的橫梁 連接而成的門式框架。立柱既是門架承載的主要構(gòu)件，又是叉架或內(nèi)門架作升降 運(yùn)動的導(dǎo)軌。立柱的截面

16、是 C型和J型，材料為Q345左、右兩立柱通過二到三 根橫梁連接，構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)，然后嵌套在一起，依靠裝在內(nèi)、外門架上的滾輪， 使內(nèi)門架沿外門架立柱滾動。這種截面優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)門架立柱外翼緣均有外伸翼緣插入外門架立柱槽型內(nèi)，這 使得有可能在外門架立柱頂端裝設(shè)一個(gè)內(nèi)門架的導(dǎo)向滾輪，內(nèi)門架的外伸緣壓在 此滾輪上運(yùn)動。內(nèi)門架的另一個(gè)導(dǎo)向滾輪仍裝在內(nèi)門架立柱下端腹板上，此滾輪 在外門架立柱的后翼緣內(nèi)壁上。這樣內(nèi)門架受起重載荷的力矩作用后，由于內(nèi)門 架上、下支撐滾輪間距大，滾輪上的壓力就小，門架受力情況改善。但隨著內(nèi)門 架上升的同時(shí)，滾輪的間距逐漸減小，滾輪的壓力也增大，最大起升高度時(shí)，滾 輪間距最小，壓力最大

17、。如下圖：3.2門架的主要參數(shù)b(18)12251Hd（30）JB(70)-外門架截面圖11b(18)1B(70) 一內(nèi)門架截面圖3.3門架的高度計(jì)算為了最大可能地降低整車結(jié)構(gòu)高度，必須使內(nèi)、外門架的高度相同Hl=F2=0.5 （ Hnax- S） +L2+d+t考慮到叉車滿載時(shí)前輪會有一定的變形，影響起升高度，假設(shè)其作用與貨叉厚 度S的作用抵消，并且先不考慮工藝尺寸 t，貝Hi=0.5 (Hiax) +L2+d=2050mm最低的結(jié)構(gòu)要求：Ha=Hi +amin =2180mm3.4叉架滾輪壓力計(jì)算計(jì)算叉架滾輪壓力時(shí)，取叉架為自由體，貨物重量和叉架自重是叉架的額外載 荷，鏈條拉力和叉架主滾輪

18、壓力時(shí)叉架的支反力。在垂直于門架的平面內(nèi)，貨物 的重量和叉架的自重對起重鏈條的偏心作用力矩由叉架的上、下主滾輪壓力平衡。 貨物重量和叉架自重的鉛垂力由起重鏈條承受。在門架平面內(nèi)，貨物在貨叉上偏 置所產(chǎn)生的偏心力矩，以主滾輪摩擦力的形式作用于門架立柱的翼緣。滾輪壓力計(jì)算公式:R叉上=R叉下=(QXb+G 叉 Xb 1) /2a=34.3KN我選的滾動軸承代號是2311，其外徑是120mm3.5門架的計(jì)算1）叉車門架是由開口薄壁桿組成的薄壁剛架。立柱是叉車門架直接承受滾輪 壓力作用的構(gòu)架。由于壓力不通過立柱截面彎心，必然產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)。約束扭轉(zhuǎn) 的正應(yīng)力與彎曲正應(yīng)力為同一量級，不容忽視。2）內(nèi)外門架

19、的計(jì)算簡圖與橫梁數(shù)目和橫梁剛度有關(guān)。內(nèi)門架按U形薄壁剛架 和一端鉸支。一端自由的薄壁桿計(jì)算，為了減少計(jì)算工作量，可按單根薄壁桿計(jì) 算。3）立柱截面中的剪切應(yīng)力與正應(yīng)力相比較，數(shù)值較小，約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力更可 忽略不計(jì)。考慮到滾輪壓力對立柱翼緣還要產(chǎn)生局部彎曲作用，因此門架立柱截 面應(yīng)在滿足制造工藝要求的條件下，使腹板減薄，翼緣加厚。4）采用參數(shù)法進(jìn)行叉車門架的約束扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，比較簡單，便于實(shí)用。5）當(dāng)滾輪間距相等時(shí)，內(nèi)外門架立柱中的最大彎矩和雙力矩基本相等，因此 要求叉車的內(nèi)外門架應(yīng)具有相同的強(qiáng)度。6）門架是叉車的重要組成部分。門架受載時(shí)的應(yīng)力情況極為復(fù)雜，而影響門架應(yīng)力的因素又多種多樣。本文是

20、將立柱看成無限長的板，翼緣和腹板的連接邊 看作板的固定邊，在滾輪壓力 P的作用下，力作用點(diǎn)附近區(qū)域?qū)a(chǎn)生局部彎曲變 形，有雙向局部彎曲應(yīng)力。即沿 X軸方向和沿Z軸方向均有應(yīng)力。在P所在的橫 截面上，各點(diǎn)的應(yīng)變和應(yīng)力是這樣分布的：在翼緣板內(nèi)表面，靠近腹板處的X向應(yīng)力為拉應(yīng)力，靠近自由邊處的 X向應(yīng)力為壓應(yīng)力，自由邊緣處及中間彎曲拐角 處，X向的應(yīng)力均為零，而以翼緣和腹板連接處的應(yīng)力為最大；翼緣內(nèi)表面的Z向應(yīng)力均為壓應(yīng)力，而已力P作用點(diǎn)附近的Z向應(yīng)力最大。在翼緣外表面各點(diǎn)應(yīng)力 值的分布規(guī)律相似，但應(yīng)力的符號與翼緣內(nèi)表面應(yīng)力的符號相反。，一呂/1）翼緣與腹板連接處的應(yīng)力為：2 4 /3S x =0.

21、7P/t x v（c/b） =20MPa2 4 y3S z =1.7P/t x v（c/b） =48.2MPa2）均勻壓力中心處的應(yīng)力為：S x =2.1P/t 2x4V（c/b） 3 =59MPaS z =0.3P/t 2x4V（c/b） 3 =8.5MPa3）滾輪與立柱翼緣板接觸傳力時(shí)，在接觸處產(chǎn)生局部擠壓應(yīng)力。他是立柱翼緣內(nèi) 側(cè)表面磨損與剝蝕的原因，因此必須考慮。因產(chǎn)生接觸擠壓應(yīng)力的位置不在翼緣 材料表層，而在其下一定深度處，且其破壞作用不同于其他應(yīng)力分量，故只需單 獨(dú)對他進(jìn)行校核。計(jì)算公式如下：S j=0.418 V（ PE/br）滾輪壓力P=34.3KN彈性模量E=2.1x 105MPa滾輪寬度b=43mm滾輪半徑r=60mm代入公式得：S j=905MPa許用擠壓力可取為材料布氏硬度值的 5倍S j=905MPa< 1150MPa因此，內(nèi)門架的尺寸符合要求。3.6門架的剛度計(jì)算門架的剛度計(jì)算主要是計(jì)算門架的整體變形量。門架在載荷作用下將向前彎 曲傾斜，并使貨叉及載荷中心前移，傾覆力矩增加。如果前移