叉車轉向橋設計說明書

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1、- 3噸機械內燃叉車轉向橋設計 二 第三組 設計題目 1 3噸機械內燃叉車驅動橋的設計 2 3噸機械內燃叉車提升系統(tǒng)的設計 3 3噸機械內燃叉車轉向橋的設計 三 3噸機械內燃叉車主要性能參數 1 額定起重量為 3000 kg 2 載荷中心距 500 mm 3 最大起升高度 3000 mm 4 最大起升速度 400 mm/s 5 門架前后傾角 6°/12° 6 行駛速度

2、 20 km/h 7 最小轉彎半徑 2450 mm 8 最小離地間隙 175 mm 9 輪距 前輪 1070 mm 后輪 1004 mm 10 軸距 1700 mm 11 整機重量 4540 kg 四 設計要求及說明 1 3個工程的設計總體性能必須到達整機性能相關要求 2 主要構造

3、設計參數,系統(tǒng)設計參數,需要有關設計計算和說明 3 所設計的內容應構造合理,工藝性好. 五 設計任務 要求每人完成 1 總裝配圖 2 主要部件圖 3 主要零件圖 4 主要零件加工方案或部件裝配方案 5 設計說明書 目錄 1、 概念性設計 2、總體構造設計 3、主要零件材料的選擇 4、部件裝配方案 5、轉向橋總成圖 6、轉向橋零件圖 概念性設計 叉車轉向系統(tǒng)的功用是改變叉車的行駛方向或保持叉車直線行駛。轉向系統(tǒng)的性能直接關系到叉車行駛平安、作業(yè)效率和駕駛員的勞動強度。 優(yōu)良的轉向橋采用橫置油缸,轉向輪通過轉向節(jié)轉動,從而使叉車實現轉向。不規(guī)則開頭的轉向系統(tǒng)

4、采用了CAD的輔助設計技術,從而使叉車具有最小的外側轉變半徑。此轉向橋的特性是構造緊湊、運動部件少、易于保養(yǎng)。 一、 對轉向系統(tǒng)的要求 1) 工作可靠 轉向系統(tǒng)各零、部件應有足夠的強度、剛度和壽命。 2) 滿足正確的運動規(guī)律 叉車轉彎時應使各轉向輪無滑動地滾動,并應使轉向輪有較大的偏轉角,以獲得盡量小的轉彎半徑。 3) 操作輕便 叉車作業(yè)時轉向頻繁,常常需以很小的轉彎半徑轉向,故要求操縱輕便,施加在方向盤上的手力不應大于100N。方向盤的回轉圈數要少,一般從中間位置向一個方向轉動至極限位置的圈數,不應超過4~5圈。 4) 要有路感 轉向時轉向輪所受的側向力要適當地反響到方向盤

5、上,使駕駛員操作時心中有數。但反響不能太大,以免出現 "打手〞現象,并使轉向系統(tǒng)零件承受過大的沖擊載荷。 5) 轉向靈敏 方向盤從中間位置向左、右轉動的空行程不應超過15°。 6) 調整、維修方便。 二、 叉車的轉向方式 轉向橋 轉向橋包括橋體、轉向節(jié)和主銷。轉向桿系安裝在轉向橋體上,通過轉向節(jié)和轉向輪相聯。轉向橋和車體相接,和驅動橋一起支承整臺叉車。轉向橋除承受垂直力外,還承受著由車體傳來的縱向力和輪子轉向產生的側向力,并將它們傳給轉向輪。 轉向橋體的組成 〔一〕轉向橋體 轉向橋體為工字形截面的實心梁,它是鑄鐵焊接成型。焊接橋體重量輕,工藝簡單。 我們設計的轉向橋體與

6、轉向節(jié)連接方式采用叉形構造,這是便于轉向梯形機構置于橋體中間。 〔二〕轉向節(jié)與主銷轉向輪安裝在轉向節(jié)上。與轉向節(jié)做成一體的轉向節(jié)臂與梯形機構的橫拉桿相連。為了叉車直線行駛的穩(wěn)定性和轉向輕便,主銷有內傾角β,車輪有外傾角α,它們均稱為轉向輪的定位角。 主銷有了內傾角后,轉向節(jié)的軸線與主銷孔的軸線不再互相垂直,給轉向節(jié)的加工帶來困難;但主銷軸線與地面交點至車輪支承中心點的距離卻由e1減小為e,從而減小了轉向輪偏轉的阻力矩,還可以減小不平路面對轉向系的沖擊負載。此外,還可使轉向輪有自動回正作用,易于保持叉車直線行駛,減少蛇行現象。這是因為主銷內傾角使車在直線行駛時,其重心處于最低位置,為穩(wěn)定平衡

7、狀態(tài)。一旦轉向輪偏轉,叉車重心就隨之升高,存貯一定量的勢能,叉車處于不穩(wěn)定平衡狀態(tài),這個勢能使叉車有回到穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢,迫使轉向輪偏向原來的作用。主銷內傾角β= 5°~7°。在本設計方案將主銷內傾角β定為0°。 車輪外傾角α能使車輪輪轂軸承和主銷襯套中存在間隙,受載后消失,這時仍能保證車輪平面與路面的垂直。外傾角α=1°~1°30′。 總體構造設計 一、 根本構造 采用六連桿機構, 實質是對稱的四連桿機構.這種設計方案在現代的叉車轉向橋設計中是比較成熟的,我們是在其根底上對其進展優(yōu)化,使其具有最小的轉彎半徑,并且運動部件少,構造緊湊,易于保養(yǎng)。 自由度的計算 可簡化成〔如圖〕 P

8、=3N-2P-H =3×3-2×4 =1 所以構造與設計要求有一個原動件相符合。 采用類比的方法,根據相關資料和一些成熟的設計方案,對其進展借鑒先確定出各桿件的長度〔具體見上圖〕 根據計算: 405+100〉296+115 又可知四桿機構的最短桿與最長桿長度之和大于其余兩邊之和,所以他沒有整轉副,是雙搖桿機構。符合轉向的要求。 根據圖中所示的極限位置,可確定油缸的長度。 二、校和設計 轉向油缸的轉向負載計算 空載時,前橋的負載占10%~15%,后橋占85%~90%;滿載時,前橋占60%,后橋占40%??梢姡蛰d時后橋負載最大,其大小為 Fma*=〔85%~90%〕G空

9、 =〔85%~90%〕45400N =38590~40860N G空——空載時叉車重量 二、 根據圖求支反力 Na+Nb=F -l Na+=0 Na=Nb=20430N 根據剪力圖與彎距圖求最大彎距〔即危險點A點〕 M0=Na=0.405×20430=8274N?m M1= -M2=0.097×20430=1982 N?m 三、 轉向輪的偏轉角α和β確實定 如圖,M和L為量,A、B為兩主銷中心。G為的中點,線上任一點E與A、B兩點聯線所組成的角EAG和角EBG,就是轉向輪的偏轉角α和β,即角AOD和角BOC 所以可以得出 α 故 α= s

10、in-1 0.7225= 46.26o tg β= 故 β=tg-1 2.0812 = 64.336o 又因為 ctg α= ctg β= 故 ctg α- ctg β= 校核α、β 因為 ctg α- ctg β= ctg 46.26o- ctg 64.336o=0.4765 所以 α= 46.26oβ= 64.336o 主要零件材料的選擇 牌 號 熱處理 試 樣 毛 坯 尺 寸 〔mm〕 力學性能 鋼材退火或高溫回火供應狀態(tài)布氏硬度〔HBS〕 淬 火

11、回 火 抗拉強度 σb 屈服點 σs 伸長點 δ 5 收縮率 ψ 沖擊值 ak 第一次淬火 (℃) 第二次淬火 (℃) 冷卻劑 溫度 (℃) 冷卻劑 〔MPa〕 (%) (MJ/m) ≥ 20Cr 880 780-820 水,油 200 水,空 15 835 540 10 40 0.588 179 40Cr 850 - 油 520 水,油 25 980 785 9 45 0.588 207 轉向節(jié)〔40Cr〕 20Cr用于要求心部強度較高,承受磨損

12、,尺寸較大的滲碳零件,如齒輪,齒輪軸,蝸桿,凸輪,活塞銷等;也用于速度較大受中等沖擊的調質零件,滲碳淬火HRC56-62 40Cr用于承受交變載荷,中等速度,中等載荷,強烈磨損而無很大沖擊的重要零件,如重要的齒輪,軸,曲軸,連桿,螺栓,螺母等零件;并用于直徑大于400mm,要求低的沖擊韌性的軸與齒輪等,外表淬火HRC48-55 其中,40Cr經調制處理后,具有良好的綜合力學性能、低溫沖擊韌度及低的缺口敏感性,淬頭性良好,油冷時可得到較高的疲勞強度,彎冷塑性中等,正火或調制后切削性能好,易于加工。 所以轉向節(jié)采用40Cr。 橋體〔Q235〕 Q235屈服點σs≥ 235MPa,抗拉強度

13、σb375~460 Mpa,縱向沖擊功≥27J,其主要應用于金屬構造件,心部強度要求不高的滲碳或氰化零件,吊鉤、拉桿、車鉤、套筒、氣缸、連桿、輪軸、蓋、焊接件。橋體主要是焊接而成,故采用Q235為橋體的材料。 軸承座〔ZG270-500〕 ZG270-500屈服點σs≥ 270MPa,抗拉強度σb500 Mpa,縱向沖擊功≥22J,其應用廣泛,可用做扎鋼機機架,軸承座、連桿、曲拐、缸體等。 油缸缸體〔45*〕 45*具有良好的綜合力學性能,屈服點σs≥ 284MPa,抗拉強度σb≥569 Mpa,沖擊值ak≥0.24 MJ/m,其用于制造齒輪、連輪、軸、銷、壓縮機、泵的零件等。但是其焊

14、接性不好,焊前先預熱,一般在調質狀態(tài)下使用,還可以進展碳氮共滲和高頻外表淬火處理。油缸的焊接處較少,所以可以采用45*作為缸體材料 軸承的選擇 1. 轉向節(jié)和主銷軸承 主銷和轉向節(jié)間的軸承,不僅要承受軸向力,還要承受較大的徑向力,一般可選用一個止腿軸承和兩個徑向滑動軸承,或兩個滾針軸承?;瑒虞S承徑向尺寸小,能承受較大的徑向力,價格廉價。但轉向阻力大,與要經常加注潤滑油。滾針軸承的徑向尺寸較小,價格較貴,但轉向阻力低,潤滑時間間隔和使用壽命較長。綜合考慮,比較兩種方案,用滾針軸承的方法的性價比較高,工藝性也較好,所以選用次方案。 轉向節(jié)通過止推軸承承受作用于轉向橋的垂直力。可用得止推軸承

15、有三種:滑動止推軸承,廉價,摩擦阻力大,轉向沉重;滾動止推軸承〔滾珠或滾柱〕,摩擦阻力小,轉向輕便。線接觸的滾柱止推軸承,有較大的承載能力。經比較滑動軸承的公益性較差,而線接觸的滾柱止推軸承的價格有較高,沒有什么經濟性,所以考慮使用滾珠止推軸承。又叉車的轉向橋在橋體上方的承受的載荷較大,下方受到的載荷較小,在上方布置一個軸承就可。 2. 輪轂軸承 叉車轉向輪輪轂安裝在一對圓錐滾柱軸承上。圓錐滾子軸承可承受較大的軸向和徑向載荷,間隙可調,能保證一定的剛度。為了防止轉向節(jié)軸頸根部產生應力集中,軸徑根部采用較大的圓角半徑,并附加一墊圈,以確保內軸承的正確安裝和傳力。 . z.

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