手動液壓叉車設計【2噸】

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This design from domestic and international market scope, introduces thedevelopment and change of the forklift truck and the structure of the forklift truck modelling, understand manual hydraulic forklift truck design according to the important data: hydraulic forklifts working environment and its own features and design of the body and the span length of the forklift truck and ensure that work, to guarantee the weight up from the lowest to the highest position the height of the position to work requirements. Manual hydraulic forklift truck design according to the customers production is the need to provide the design parameters and working environment. At the same time the detailed Numbers also should according to the standards set by the state or manufacturer standard to determine, at the same time to consider to ask design and manufacture of manufacturers skills. So, the reality of the work shall be fully survey, of both parties through consultations and careful meticulous decision. Keywords: forklift, the organization principle, weight. 圖：手動液壓叉車22緒 論液壓叉車是的物流業(yè)的必不可少的搬運設備。是貨叉和千斤頂為工作裝置的裝卸搬運機械?？捎门c裝卸堆放貨物。它體積所占空間小，重量輕而且結構緊湊無噪音污染小，造價低操作靈活，可用于多場合作業(yè)。隨著經濟發(fā)展，手動液壓叉車的使用越來越廣泛普遍。手動液壓叉車主要用途是搬運裝卸工作，主要是短途運輸。由于手動液壓叉車具有良好的靈活性，和較強的適應性。適用于貨物多，貨量大且工作空間有限的場合。因此，手動液壓叉車多用與倉庫、車間等室內搬運必不可少的設備。由于社會對手動液壓叉車的需求不斷增多，使手動液壓叉車的制造安裝性能得到改善，數目品種和規(guī)格也不斷增多，使用方式也增多。例如，現在電子手動液壓叉車，具有稱重功能，可用于物品承重。1.1課題現狀和前景 叉車市場競爭日趨激烈，在加外資企業(yè)的介入。面對發(fā)展的機遇和激烈的競爭，叉車產品未來發(fā)展趨勢引起業(yè)內的高度關注。 趨勢之一：系列化、大型化 系列化是手動液壓叉車的重要趨勢大部分公司開始將產品系列化，形成了不同規(guī)格的產品，而且稱重量增大。與此同時，產品更新的時間周期明顯變短。 趨勢二：品種多樣化 倉庫、超市的數量增加對室內手動液壓叉車的需求量增加，同時對各種規(guī)格的手動液壓叉車量增加。為了盡可能用機器代替人力減輕勞動提高效率，適應各種物品搬運品種多樣化得到較快發(fā)展。 趨勢之三：電子化、智能化 高可靠性高承載量，性能優(yōu)越的產品，以及裝備先進電子技術的機電一體化手動液壓叉車市場前景看好。其具有電子智能稱重。可使用與倉庫重量統(tǒng)計，物品交易重量稱重。 趨勢之四：安全化、環(huán)?；?要保證手動液壓叉車在搬運貨物時安全可靠，要保證車架能載重時安全和升起時千斤頂具有安全保護回路。而且防止液壓缸的液壓油泄漏。1.2課題內容和設計要求課題內容：設計一臺手動液壓叉車查閱文獻、資料。完成文獻綜述、開題報告、實習報告及畢業(yè)論文的編寫。繪制圖紙0號三張左右。其具體要求如下：1）根據工作條件設計總體方案和選尺寸2）進行運動、受力分析3）液壓缸的設計4）液壓閥門的設計4）畫叉車的裝配、零件圖。1.3研究方法步驟和措施 1.查資料：為了搞好本次畢業(yè)設計，我翻閱了大量資料，了解要搞好本次液壓叉車畢業(yè)設計所需要的相關知識及應該注意的設計方法與設計技巧。 2.學習機構運動與分析、連桿機構： 本次設計是設計手動液壓叉車，手動液壓叉車的起升是機構傳遞運動和力。而力是靠液壓千斤頂提供，所以也要學習液壓與氣壓傳動。手動液壓叉車是對貨物起重搬運等作業(yè)的機械設備以實現機械化，從而減少勞力提高效率。 3.深化機構運動與分析、連桿機構的學習及聯系液壓與氣壓傳動等與本次設計相關的知識專業(yè)。熟悉機構運動與分析、連桿機構液壓與氣壓傳動之間的聯系和其他專業(yè)知識。進行全面的深化專業(yè)知識并提高其的綜合能力的運用，為以后設計工作積累經驗和方法技巧。 4了解手動液壓叉車設計的主要參數：根據手動液壓叉車的特點，設計的手動液壓叉車的主要參數有起重量、液壓叉車長度（跨距）、上升高度及起重機構的工作類型。 5.各參數的設計確定： 手動液壓叉車的主要參數首先有使用方根據生產或工作環(huán)境提出，具體參數要根據國家標準或工廠標準來確定設計。同時也要考慮到制造廠的現實技術水平和生產條件。所以，在確定數據時應當進行考察研究，從分協(xié)調商談并慎重確定。 6.要注意安全事項： 手動液壓叉車在起重搬運貨物時必須安全可靠，除了要使各機構和金屬結構滿足要求外，還要設計安全保護裝置。如液壓千斤頂的回路保護設計。 7.具體設計方法步驟： 設計機構運動原理； 分析與計算手動叉車架的受力； 機架結構設計； 效檢機架安全； 設計液壓回路； 設計計算與效檢個液壓元件； 設計手動液壓叉車裝配圖和零件圖； 編寫設計、使用說明書；第一章 液壓叉車機構設計要求：2噸手動液壓叉車設計；1.1 叉車機構原理的設計 ；1.1.1機構運動簡圖 圖1.1機構運動原理簡圖1.1.2 自由度計算上圖中的機構運動原理簡圖中，有6個活動機構，8低副，1高副自由度數為：F=3X6-2X8-1=1原動件數為1原動件數等于機構自由度數，圖示原理機構有確定運動。1.2 叉車機構的受力分析與計算1.2.1手動液壓叉車貨叉、傳動機構長度確定及乘重能力計算根據搬運貨物初選貨叉長1100mm。 圖1.2：手動液壓叉車貨叉 貨叉由高抗拉伸槽鋼做成。叉尖做成圓形，插入托盤時導輪使得貨叉順利插進托盤，使托盤免受損壞。初選Q235槽鋼、型號16A，其h=160mm可達到貨叉搬運貨物時單寬要求。根據選定進行受力分析：所設計的手動液壓叉車的載重量為兩噸，設計要求見下表：型號CBY額定起重量（Kg）2000起升高度（mm）115貨叉低放高度（mm）85貨叉高放高度（mm）200貨叉面長度（mm）1100 外形尺寸（mm）長1480寬500高1120自重（Kg）72100叉輪尺寸單輪74X93/70雙輪74X70大輪尺寸180X50 表1： 液壓叉車設計參考數據對單貨叉進行受力分析（乘載2000kg/2=1000Kg），選著雙輪，重量設計完成后最終確定，但不能超出要求范圍。圖1.3 力的分析1） 計算剪切應力；有圖1可知貨叉的受力情況；計算貨叉所受最大剪力，有圖2得Fs的最大值，計算剪切應力= Fs/A Fs =10000N A 槽鋼截面面積 查機械設計手冊表214 熱軋槽鋼 型號16得：A=25.16cm2N/21.96-4. 貨叉達到要求可安全工作。細長軸或梁由于彎曲剪應力很小都能夠滿足工作要求，一般不用校核。只校核彎曲應力即可。2） 計算彎曲應力；有圖3可得M=2.75X106 Nmm W 抗彎截面系數查機械設計手冊 表214 熱軋槽鋼 型號16A 得：W=17.6 cm3/.103N/16.3X10-6m3168.71 FRRRR(F5,M5,F6,FI)=FRRRR(F4,M4,F3,M3,FH,FK) =FRRCT(FD,FB) =MA查連桿機構的分析與綜合得1.5噸相似圖表：M為其質量中心 YM=1000Kg XM=0 MM=0M點在構件3上的位置：LDM=116.2cm LHM=127cm根據已知條件代入下式，其中F3=YM=-1000Kg，所有其余各個構件上所受歪理及外力矩均為零。同一條件為MA=0根據流程計算出各反力后，按下式計算油缸內作用在活塞上的驅動力FC FC= XDcosa + YDsina下表為1.5噸的各運動副驅動力的數據：FXBFYBFXDFYDFXKFYKFXHFYHFXGFYGFNJFMJFYMFC-0.1411-0.2326-0.14110.7732-0.7308-0.0338-0.73080.4256-0.7308-0.03380.45940-1.00000.1755-0.1366-0.2025-0.13660.7578-0.6023-0.0211-0.60230.4263-0.6023-0.02110.44740-1.00000.1784-0.1152-0.0991-0.11520.6665-0.18300.0018-0.18300.4344-0.18300.00180.43260-1.00000.1847-0.2457-0.6515-0.24751.4774-1.53670.1550-1.53670.3291-1.53670.15500.17410-1.00000.21441.2.3機構桿件鉸接處軸的設計1. 叉車貨叉與起升撐腿構件5和6鉸接軸d的選擇叉車乘載最大重量為2噸，單貨叉稱重為1噸。所以其鉸接處受力為： G=2/2X1000X9.8=9800N其作用力對材料作用的性子為：剪切應力。交接軸的材料：選45號鋼，調質處理。查機械設計表151，得硬度為：217255HBS,剪切疲勞極限為： =155MPa查起重機械表411，得最小安全儲備系數為：n1=1.45，材料安全系數為：n2=1.1所以，安全系數為：n=n1n2=1.6因為，所以，d = = =11.4mm取d=20mm. 為了方便,與貨叉輪相關的軸都取d=20mm.2. 叉車貨叉提供力的橫梁與起升撐腿構件鉸接軸d的選擇。GF21mm18mm上圖為梁與支撐架間的簡易受力分析圖FX18=GX21 G=9800N F=11433.3N其作用力對材料作用性質為：剪切應力 鉸接軸材料：選45號鋼，調質處理。查機械設計表151，得硬度為：217255HBS,剪切疲勞極限為：=155mpa查起重機械表411，得最小安全儲備系數為：n1=1.45，材料安全系數為：n2=1.1所以，安全系數為：n=n1n2=1.6因為，所以，d = =12.26mm 取d=14mm.貨叉下面的梁不受外力，為二力桿件取其另端的鉸連接軸為d=15mm 第二章 液壓回路的設計2.1 液壓回路原理設計為使設計的液壓缸緊湊，采用簡單的液壓回路。用下圖作為原理圖： 圖2.1：基于千斤頂的原理圖1. 6. 液壓缸 2. 3. 單向閥 4. 油缸 5. 截止閥最后得出手動液壓叉車液壓回路原理，如下圖：圖2.2：液壓叉車回路原理圖 1. 6. 液壓缸 2. 5. 單向閥 3. 油箱 4. 截止閥2.2 各液壓元件的設計、計算與校核為使液壓系統(tǒng)結構緊湊、簡潔，使液壓系統(tǒng)集中在一個模塊內，把各液壓元件作成一體。把油箱與液壓缸裝配在同意圓心軸線內，把各油路與各閥等設計在液壓缸的底座內。2.2.1 液壓缸的設計及計算1.液壓缸材料選擇為使液壓系統(tǒng)結構緊湊、簡潔，液壓缸材料采用高質量，具有高抗拉強度極限的材料，采用高質量的無縫鋼管，材料為：45號鋼制造，調質處理。查機械設計課程設計手冊表27，得：硬度為162217HBS, 抗拉強度為： b=600MPa 屈服極限為：s=355MPa 3. 液壓缸內腔直徑的計算與確定有上表1.5噸叉車各運動副數據類比計算得知，液壓系統(tǒng)的最大負荷為：F=45600N液壓桿升程：L=200-85=105mm為使液壓缸結構較小，去液壓系統(tǒng)的設計壓力盡量高。初取液壓系統(tǒng)的設計壓力為：Pmax=17MPa因為， Pmax=F/A=(A為液壓缸內腔的有效面積，D為液壓缸內腔的直徑)所以，D= = =40.76mm查機械工程師電子手冊之液壓傳動與控制：液壓缸缸筒內徑(缸徑)尺寸系列取液壓缸內腔的直徑為：D=50mm 查液壓與氣壓傳動表4.2液壓缸工作壓力與活塞桿直徑，取活塞桿直徑為d=0.7D=35所以，液壓系統(tǒng)的設計壓力為：Pmax=F/A= = =19MPa4. 液壓缸外直徑的計算與確定查液壓與氣壓傳動：缸的設計計算為使液壓系統(tǒng)結構緊湊、較小，先把液壓缸按薄壁設計。因為，D/10時，為薄壁又因為， (其中Pmax16MPa時，1.25Pmax=Py Pmax16MPa時， 1.5 Pmax=Py)所以Py=1.5 Pmax=28.5MPa取安全系數為：n=5所以= b/n=120MPa所以， = =6.0mm所以，D/=50/6=8.310為厚壁。所以，要按厚壁計算，為使設計更準確一些，第四強度理論計算得： （其中，Dw為液壓缸外直徑）取，安全系數為：n=5，所以= b/n=120MPa 所以，DwD=59.3mm取，液壓缸外徑為：62mm2.2.2 油箱的設計 伸縮臂套的材料：選工程用鑄造鋼ZG310-570。 查機械設計課程設計表2-5，得 硬度為：153HBS，抗拉強度為：b=570MPa為使液壓系統(tǒng)結構更緊湊，把油桶與液壓缸在同意圓心軸線內。要求：油筒油面的最高高度不超過油筒高度的80%因為油路和閥中對油量的損耗，所以估算液壓缸達到最高極限位置所需的油量為總油量的90%。又因，推程：S=115mm 液壓缸內腔的直徑：D=50mm所以，液壓缸達到最高極限位置所需的油量為：L = =225687.5mm32.3升所以，所需的最少油量為：L需=L/90%=2.5升所以，油箱的最小容積為：L筒= L需/80%=2.3/80%=3.13升因為，油箱與液壓缸裝配在同一圓心周線內，所以， 液壓缸外徑為：Dw=62mm所以，油箱內腔的直徑為： =83mm取油箱的上直徑內為87mm2.2.3油路的設計 為使液壓系統(tǒng)結構更緊湊、更簡潔，是液壓系統(tǒng)都在一個模塊內，把各液壓元件做成一個快，形成一個整體。把油路設計在液壓缸的底座內。 油路的管徑不宜選得過大，以免使整個液壓裝置結構過大，但不能太小，以免使系統(tǒng)壓力損失過大，影響正常工作。 取油道內徑為：d=5mm2.2.4截止閥的設計 為使液壓系統(tǒng)結構更緊湊、更簡潔，是液壓系統(tǒng)都在一個模塊內，把各液壓元件做成一個快，形成一個整體。把各閥設計在液壓缸的底座內。因為，液壓系統(tǒng)設計的最高壓力為：Pmax=19MPa取，截止閥的開啟系數為：n=1.1所以，截止閥的開啟壓力為：F= = =412N截止閥彈簧的設計： 取截止閥的彈簧的最大工作載荷為開啟的1.5倍。所以，截止閥的彈簧的最大工作載荷為：Fmax=1.5F=1.5X412=618N1. 根據工作條件選材料并確定其許用應力因為彈簧在一般在靜載荷條件下工作，可以按第三類彈簧（變載荷作用的次數1000次以下的彈簧）設計。 現在選用碳素彈簧鋼絲D級，并根據實際結構，估算彈簧鋼絲的直徑為3.0mm，查機械設計表163，暫選=1710MPa，根據機械設計表162，可知=0.56=0.5X1710=855MPa2. 根據強度條件計算彈簧鋼鋼絲直徑取旋轉繞比C=5,則，有機械設計式（164）得：曲度系數K= = =1.3所以，根據機械設計式（1612）得： d = =3.4mm取彈簧鋼絲直徑標準直徑d=3.5mm，中經D=CX3.5mm=17.5mm，取標準值D=16mm3. 彈簧的壓縮量的計算查機械設計表162，取切變模量G=80000MPa，為使液壓系統(tǒng)結構緊湊，使彈簧較短，取較小的標準有效工作圈數n=3，安全閥的開啟力為：F=412N由機械設計式（165）得：彈簧壓縮量 = =3.375mm4. 彈簧原長度計算彈簧原長度 =30.5mm5. 驗算極限工作載荷Flim= = =1264N彈簧的極限壓縮量 6. 進行結構設計 選取GB/T135893圓柱螺旋壓縮彈簧，彈簧絲直徑d=3.5mm，中經D=16mm，有效工作圈數n=3，預壓縮量mm，彈簧原長度H。=30.5mm，極限載荷Flim=1264N,極限壓縮量 =10mm 為使工作穩(wěn)定，以便定位，加裝導桿。 查機械設計表167，得：導桿與彈簧的間隙為：2mm2.2.5 單向閥設計單相閥要保證單相密封，防止漏油，為更好的的單相密封，加入壓縮彈簧，使其產生預壓，使單向密封更可靠；又要達到壓力損失最小的目的，壓縮彈簧的預壓力要小，單向閥油塞要輕。兩者均衡單向閥才能達到更好效果。單向閥彈簧的設計：1. 選材并確定其許用應力因為單向閥彈簧要經常活動，按第一類（受載荷次數在以上的彈簧）設計?，F在選用碳素彈簧鋼絲B級，并根據實際結構，取其標準直徑為d=0.4mm，取標準中徑D=5mm，查機械設計表163，暫選=2060MPa查機械設計表162，可知=0.3=0.3x2060=618MPa 切變模量G=80000MPa2. 根據強度條件計算彈簧鋼絲直徑 現取旋繞比C=D/d=5/0.4=12.5，則，有機械設計式（164）得：曲度系數K= = =1.13. 彈簧的壓縮亮的計算查機械設計表162，取切變模量G=80000MPa，為使液壓系統(tǒng)結構緊湊，使彈簧較短，取較小的標準有效工作圈數n=6 ，取單向閥的開啟力為：F=1N由機械設計式（1612）得：彈簧壓縮量 = =2.93mm4. 彈簧原長度計算彈簧原長度 = =14.9mm5. 驗算極限工作載荷Flim= = =2.82N彈簧的極限壓縮量 =8.14mm6. 壓力損失的設計 彈簧的預壓力為：F=1N,估計單向閥油塞的體積為：1300 ，鐵的密度為，所以單向閥油塞重量為：10克，受重力約為0.1g。 單向閥打開的力為：=1+0.1=1.1N 因為，油路直徑d=5mm， 所以，壓力損失 = =0.05MPa 壓力損失比大氣壓0.101MPa要小，能達到吸油的目的，吸油壓力約為大氣壓與損失壓力之差，比供油壓力小的多。所以，符合單向密封的要求。7. 進行結構設計選取GB/T135893圓柱螺旋壓縮彈簧，彈簧絲直徑d=3.5mm，中經D=16mm，有效工作圈數n=3，預壓縮量mm，彈簧原長度H。=30.5mm，極限載荷Flim=1264N,極限壓縮量=10mm 為使工作穩(wěn)定，以便定位，加裝導桿。 查機械設計表167，得：導桿與彈簧的間隙為：0.6mm2.2.6泵的設計取，泵油缸的直徑：d= 操作桿的長度為：L=775mm油泵桿長：l=24mm泵缸壁厚10mm。最大壓力：Pmax=19MPa最大操作力為：Fmax= = =11824N =12.1kgf通過分析計算，泵的最大位移：S=50mm所以，泵單次進油：V= = =10048 第三章 結論手動液壓叉車是用來對貨物起重、搬運、裝卸和安裝的機械設備。起重機械在搬運物料時，可減輕人力，提高效率。其在現代化的生產部門中，起著組織大批生產和流水作業(yè)的過程基礎。設計手動液壓叉車起重機必須要以叉車的參數為依據，參慮自身條件，同時盡量滿足客戶要。起重機的參數是說明起重機性能指標叉車的主要參數：起重量、跨距、起升高度、機構工作速度及工作類型。同時外形尺寸等也是重要參數。叉車的主要參數先有生產單位提出，具體按國標或工廠標準確定，同時考慮自身條件。因此，在設計時要充分進行調查、研究、協(xié)調。叉車在工作時要安全可靠。要使叉車安全可靠，除了要使各個機構和金屬材料滿足要求，還要安裝安全與指示裝置。所以在設計輕重機械時要依據上述要求，必須充分考慮過載保護，車架材料強度。認真計算各個參數，盡可能全面考慮問題。作為當代大學機械設計制造及其自動化專業(yè)的畢業(yè)生，必然刻苦專研，努力奮斗，全面思維認真分析。參考文獻1材料力學 (第四版) 劉鴻文編 ：高等教育出版社 2004年1月2機械原理 （第七版） 孫恒編 ：高等教育出版社 2006年5月3互換性與測量技術 孫恒編 ：高等教育出版社 2006年5月4液壓與氣壓傳動 (第二版) 姜繼海編 : 高等教育出版社 2009年5月5連桿機構的分析與綜合 （第二版） 曹惟慶編 ：科學出版社 2002年5月6機械設計 （第八版） 濮良貴編 ：高等教育出版社 2006年5月7機械設計課程設計手冊 （第三版） 吳宗澤編 ：高等教育出版社 2006年5月8機械結構設計 盧耀祖編 ：同濟大學出版社 2004年10月9機械工程材料 崔占全編 ：哈爾濱出版社 2009年7月10機械電子手冊11材料成型工藝基礎 崔封祥 : 哈爾濱工業(yè)大學出版社 2009年7月