基于新型手動(dòng)液壓叉車的設(shè)計(jì)含7張CAD圖

基于新型手動(dòng)液壓叉車的設(shè)計(jì)含7張CAD圖,基于,新型,手動(dòng)液壓,叉車,設(shè)計(jì),cad 摘 要: 由于工業(yè)的需要，近年來國(guó)內(nèi)對(duì)手動(dòng)液壓叉車的需求量逐年增加，本論文本著節(jié)省材料、成本低廉、安全簡(jiǎn)易、效率高的原則，立足于對(duì)液壓叉車的性能作出優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先分析了手動(dòng)液壓叉車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用范圍，完成了對(duì)手動(dòng)液壓叉車的結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)，確定了叉車設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，根據(jù)叉車的不同工作需求，設(shè)計(jì)出叉車的車身長(zhǎng)度及跨度、貨叉的大小與貨物的起升高度，保證叉車從最低位移至最高位的工作要求，并提升對(duì)貨物的載重量。同時(shí)對(duì)叉車的傳動(dòng)方案做出選擇，提高叉車的經(jīng)濟(jì)性及安全可靠性。 關(guān)鍵詞：叉車 起升 搬運(yùn) I Abstract: Due to the needs of industry, the demand for manual hydraulic forklifts has increased year by year in recent years. Based on the principle of saving materials, low cost, safe and simple, and high efficiency, this paper is based on the optimization design of the performance of hydraulic forklifts. Firstly, the structural characteristics and application range of the manual hydraulic forklift are analyzed. The structural design of the manual hydraulic forklift is completed. The important design data of the forklift design is determined. According to the different working requirements of the forklift, the length and span of the forklift are designed. The size of the fork and the lifting height of the cargo ensure the forklift's working requirements from the lowest displacement to the highest position and increase the load on the cargo. At the same time, the choice of the transmission scheme of the forklift is made to improve the economy, safety and reliability of the forklift. Keywords: Forklift Hoist Transport II 目 錄 1前言 1 1.1課題的研究目的 1 1.2手動(dòng)液壓叉車的簡(jiǎn)介 1 1.3叉車國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2 1.4研究?jī)?nèi)容 2 2手動(dòng)液壓叉車的介紹 4 2.1叉車主要結(jié)構(gòu) 4 2.2液壓叉車參數(shù)表 4 2.3叉車受力分析 5 2.4 叉車主要特點(diǎn) 6 2.5叉車設(shè)計(jì)難點(diǎn) 6 3動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 3.1液壓系統(tǒng)原理分析 7 3.2 液壓缸計(jì)算 8 3.2.1大液壓缸內(nèi)缸壁直徑D1與壁厚δ的計(jì)算 8 3.2.2活塞桿直徑d的計(jì)算與校核 8 3.2.3工進(jìn)時(shí)液壓缸的流量 9 3.2.4油箱容積計(jì)算 9 3.2.5小液壓缸計(jì)算 10 3.3油路設(shè)計(jì) 10 4傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 4.1傳動(dòng)方案確定 12 4.2鏈傳動(dòng)敘述 13 4.3鏈條鏈輪設(shè)計(jì) 13 4.3.1鏈輪設(shè)計(jì) 13 4.3.2鏈條設(shè)計(jì) 17 4.3.3 鏈輪軸的設(shè)計(jì)校核 18 4.4鏈輪軸承選擇 21 4.4.1計(jì)算軸承的的載荷 21 4.4.2選擇軸承潤(rùn)滑方式 22 5叉車外形設(shè)計(jì) 23 5.1門架設(shè)計(jì) 23 5.1.1門架簡(jiǎn)介 23 5.1.2門架材料及尺寸選取 24 5.2 貨叉設(shè)計(jì) 24 5.2.1貨叉的簡(jiǎn)介 24 5.2.2貨叉強(qiáng)度校核 25 5.2.3貨叉的剛度校核 27 結(jié)論 31 參考文獻(xiàn) 32 致謝 33 ii 1 前言 1.1 課題的研究目的 為了進(jìn)一步增強(qiáng)手動(dòng)液壓叉車的執(zhí)行力、加強(qiáng)叉車實(shí)際運(yùn)行時(shí)的承載力以及叉車的起升高度，本設(shè)計(jì)研究本著節(jié)省材料、成本低廉、安全簡(jiǎn)易、效率高的原則，立足于手動(dòng)液壓叉車的設(shè)計(jì)與研制，在經(jīng)過理論的指導(dǎo)合理的設(shè)計(jì)出手動(dòng)液壓叉車的結(jié)構(gòu)。讓叉車改變?cè)械闹荒苎b卸小件貨物的弊病，擴(kuò)充叉車的應(yīng)用空間范圍，對(duì)手動(dòng)液壓叉車進(jìn)行改良。 1.2 手動(dòng)液壓叉車的簡(jiǎn)介 手動(dòng)液壓叉車是一種裝卸搬運(yùn)機(jī)械，主要使用的是貨叉以及千斤頂這兩種裝置［3］。因?yàn)槠湫詢r(jià)比高、噪音小、輕巧便捷，同時(shí)操作簡(jiǎn)單、適用人群廣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于多種場(chǎng)合。同時(shí)手動(dòng)液壓叉車還有一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)就是它可以在一些需要防止爆炸和燃燒的區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，因?yàn)橐簤翰孳囌嫉乜臻g小，對(duì)于小空間的過道以及工作倉(cāng)等環(huán)境也有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 手動(dòng)液壓叉車的分類如下圖1.1，1.2所示： 圖1.1手動(dòng)液壓搬運(yùn)叉車 圖1.2手動(dòng)液壓升降叉車（堆高車） 第一種為手動(dòng)液壓搬運(yùn)叉車，相對(duì)于其他叉車它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易操作，體積小且容易上手，同時(shí)手動(dòng)液壓搬運(yùn)叉車它的手柄處設(shè)計(jì)比較人性化。另外一種是堆高車，它不僅僅具有防爆安全功效，同時(shí)操作比較靈活，安全性能也高，可以達(dá)到的高度也比搬運(yùn)叉車高很多，相比于搬運(yùn)叉車，它能夠應(yīng)用于空間比較小的通道內(nèi)部，對(duì)高架存儲(chǔ)和車間作業(yè)也有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 1.3 叉車國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 如今這個(gè)物流公司和中轉(zhuǎn)倉(cāng)庫(kù)迅速崛起的時(shí)代，包括中小型工廠，叉車的使用率可以說是水漲船高。在出現(xiàn)的各種各樣的叉車中手動(dòng)液壓叉車憑借著噪音小以及占用空間小、操作簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)勢(shì)成為了室內(nèi)搬運(yùn)的首選。 在國(guó)外，隨著工業(yè)的急速發(fā)展，叉車的類型也在飛速變換，主要有半電動(dòng)和全電動(dòng)升降車、電動(dòng)牽引車等五六種叉車［15］。 而相較于國(guó)內(nèi)，由于起步較晚，市場(chǎng)的限制性比較大，電動(dòng)液壓叉車并沒有那么普及，主要以手動(dòng)液壓叉車為主。然而手動(dòng)液壓叉車自身又存在很多的不足，其可承受的重量及貨物十分有限。隨著科技水平的飛速提升，電動(dòng)液壓叉車來到了人們的面前，受到使用者的青睞，但手動(dòng)液壓叉車并沒有因此被淘汰，在一些中小型工廠里面依然可以看到它們的身影，同時(shí)手動(dòng)液壓叉車的設(shè)計(jì)也在進(jìn)一步完善提升，對(duì)于其載物量小這一弊端也進(jìn)行了改良［9］。如此一來，手動(dòng)液壓叉車也將會(huì)有一個(gè)更加巨大的需求。 1.4 研究?jī)?nèi)容 對(duì)手動(dòng)液壓叉車內(nèi)部運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化、提升貨物載重量、對(duì)外部整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是主要探討的內(nèi)容，將會(huì)從三個(gè)類別對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，第一個(gè)類別是動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，第二個(gè)類別是傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，第三個(gè)類別是從大方向?qū)τ诓孳囬T的設(shè)計(jì)。如下圖1.3為所設(shè)計(jì)手動(dòng)液壓叉車整體裝配圖。 圖1.3手動(dòng)液壓叉車裝配圖 2 手動(dòng)液壓叉車的介紹 2.1 叉車主要結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)包含門架、貨叉、擋叉以及液壓和行走系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)如下圖2.1—2.4所示。 圖2.1 門架 圖2.2 液壓系統(tǒng) 圖2.3 擋叉 圖2.4 貨叉 2.2 液壓叉車參數(shù)表 在查找了現(xiàn)已有的叉車型號(hào)和設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，制作出了液壓叉車的整體參數(shù)如表2.1： 表2.1 手動(dòng)液壓叉車參數(shù)表 叉車的基本參數(shù)就依表2.1所示來設(shè)計(jì)，如有改動(dòng)則記錄在備注欄內(nèi)。 2.3 叉車受力分析 圖2.5液壓叉車受力分析圖 如圖2.5所示為叉車的簡(jiǎn)化模型，首先對(duì)它的受力分析，計(jì)算出液壓缸活塞桿所受到的力，從而得到液壓缸的內(nèi)徑大小。 按照?qǐng)D2.5進(jìn)行分析力的大小得到以下簡(jiǎn)化結(jié)果： 定義： G--貨物質(zhì)量； --貨叉質(zhì)量； --左側(cè)鏈條力； --右側(cè)鏈條力； --活塞桿所受力； n --安全系數(shù)。 則 貨物質(zhì)量按最大、極限差值計(jì)算，貨叉質(zhì)量按最大計(jì)算， 則 。 2.4 叉車主要特點(diǎn) 通過查看了市面上已有的叉車和結(jié)合任務(wù)書上的要求，從而設(shè)計(jì)出手動(dòng)液壓叉車擁有下面幾個(gè)特點(diǎn)： （1）手動(dòng)液壓叉車的使用范圍大，提升高度大，相比一些小型物流叉車，一些工作場(chǎng)地只有它們能夠做到，而且成本還比電動(dòng)液壓車低； （2）對(duì)工作環(huán)境要求不高，可以在很多惡劣環(huán)境下使用； （3）這款叉車的前后輪在同一平面上，后輪的設(shè)計(jì)要比前輪高很多，這樣做的原因是當(dāng)叉運(yùn)貨物升高時(shí)防止貨物重心前傾造成掉落的情況。 （4）這款叉車使用材料作為主體框架，并且在液壓車的每個(gè)重要的受力點(diǎn)都焊有加強(qiáng)筋，確保叉車使用過程中平穩(wěn)性。 （5）這款叉車的使用方式為人工操作，使用液壓油缸上升而帶動(dòng)鏈條，從而升起貨叉叉運(yùn)貨物，使用時(shí)不僅噪聲低，而且對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染。 2.5 叉車設(shè)計(jì)難點(diǎn) 依照任務(wù)書上列出的要求，在仔細(xì)研究了叉車的設(shè)計(jì)流程后，手動(dòng)液壓叉車在設(shè)計(jì)過程中存在以下幾個(gè)難題： （1） 為了讓液壓車可以在預(yù)定值內(nèi)升起貨物，叉車的設(shè)計(jì)方案將怎么確定并且液壓系統(tǒng)中的液壓缸的參數(shù)怎么選擇； （2） 液壓系統(tǒng)與貨叉的連接選擇哪種傳動(dòng)方式； （3） 液壓系統(tǒng)怎么工作，手壓把手如何與液壓泵機(jī)械連接； （4） 還有叉車擋貨叉的設(shè)計(jì)方案的確定、叉車門架布置方式和輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定等。 對(duì)手動(dòng)液壓叉車的設(shè)計(jì)過程將會(huì)圍繞以上幾個(gè)難點(diǎn)來分析。 3 動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 液壓系統(tǒng)原理分析 圖3.1 液壓系統(tǒng)原理圖 圖中：1.杠桿手柄 2.小缸體 3.小活塞 4、7.單向閥 5、6、10.油管 8.大活塞 9.大缸體 11.截止閥 12.油箱 此設(shè)計(jì)采用如圖3.1所示的活塞式液壓缸液壓系統(tǒng)，當(dāng)手柄1往下壓活塞3時(shí)，液壓油通過油管6、單向閥7流向大缸體9，將活塞8向上頂起，重物相應(yīng)的往上提升；當(dāng)手柄1往上提升時(shí)，由于大氣壓的作用，單向閥7關(guān)閉，單向閥4開啟，大氣壓將油箱12里的液壓油壓入小缸體2中供使用；工作完畢后，將截止閥11打開，液壓油通過油管11流入油箱里，活塞8由于重力作用下降至最低點(diǎn)。 因?yàn)樵O(shè)計(jì)的液壓叉車體積較小，所以考慮把油箱與大液壓缸集成到一起，建模如圖3.2所示： 圖3.2 大液壓缸局部剖視圖 圖中：1.外缸壁 2.油箱 3.內(nèi)缸壁 4.活塞總成 3.2 液壓缸計(jì)算 設(shè)計(jì)的最大負(fù)載和選取的工作壓力決定了液壓缸內(nèi)缸徑D1和活塞缸直徑d的計(jì)算。計(jì)算公式參考《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》。 3.2.1 大液壓缸內(nèi)缸壁直徑與壁厚δ的計(jì)算 (3.1) 式中： P--工作壓力，A--液壓缸內(nèi)缸壁橫截面面積。 由上文知道最大工作負(fù)載，為使液壓缸結(jié)構(gòu)較小，取液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)盡量的高，初取設(shè)計(jì)壓力為。 則 按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)取標(biāo)準(zhǔn)值 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 下冊(cè) 第二版 1987 取大液壓缸內(nèi)缸壁直徑 液壓缸結(jié)構(gòu)較小，所以先將液壓缸按薄壁計(jì)算： 當(dāng)時(shí)為薄壁，又因?yàn)椋ǎ? 則Py=1.5P=22.5Mpa (3.2) 式中： F--液壓缸的負(fù)載力； --材料許用應(yīng)力（45）； --活塞桿材料的抗拉強(qiáng)度（）； n--安全系數(shù)，n=5。 (3.3) 則 ，所以液壓缸內(nèi)壁為薄壁 按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)取標(biāo)準(zhǔn)值 3.2.2 活塞桿直徑d的計(jì)算與校核 一般情況下，活塞桿直徑d為液壓缸內(nèi)徑的2/3左右，暫定： 對(duì)活塞桿直徑d的校核： (3.4) 滿足要求。 按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)取標(biāo)準(zhǔn)值 活塞桿直徑 3.2.3 工進(jìn)時(shí)液壓缸的流量 (3.5) 式中： v--活塞工進(jìn)速度 ； A--內(nèi)缸橫截面面積。 所以 3.2.4 油箱容積計(jì)算 經(jīng)上文分析得知，叉車的提升高度是，空出安全余量，設(shè)計(jì)液壓缸的提升高度為，則內(nèi)缸的高度h為，所以需把活塞桿完全升到液壓缸的頂部需要的液壓油的體積為： （3.6） （3.7） 則 （3.8） 所以取油箱直徑為71mm。 油箱壁厚不宜選取過大，以免裝置結(jié)構(gòu)龐大，但也不能過小影響工作，所以取油箱壁厚5mm。 3.2.5 小液壓缸計(jì)算 由上文可知，大液壓缸的內(nèi)徑，設(shè)小液壓缸的內(nèi)徑為， 所以兩液壓缸的液壓比i： (3.9) 操作者操作液壓叉車時(shí)站立的位置是以人最舒服的位置設(shè)定，把手距地高度為，把手主體與液壓缸軸線的角度為15°，把手鉸接處距地高度為，把手主體長(zhǎng)度為,把手與液壓泵的杠桿比為28。 設(shè)操作員使用大小為F的力去操作叉車，則經(jīng)過機(jī)械杠桿和液壓系統(tǒng)放大之后變?yōu)橐簤合到y(tǒng)的最大負(fù)載力，人操作叉車使用時(shí)最適合的力為，總放大比： (3.10) 由此算得。 按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（）取標(biāo)準(zhǔn)值 （）機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 下冊(cè) 第二版 取，小活塞桿直徑。 3.3 油路設(shè)計(jì) 上面對(duì)大液壓缸與液壓泵的相關(guān)參數(shù)分析后，還要設(shè)計(jì)出兩者的油路連接。而且設(shè)計(jì)方案還要確保進(jìn)出油路的通暢以及油道的密封性。 油路設(shè)計(jì)如下圖3.3所示。油路外殼采用45鋼加工，加工方法是通過銑床加工出可拆開的油路殼體，使用螺栓來固定，并都是定位以后焊接固定在兩個(gè)油缸上，保確保了油路殼體的穩(wěn)定性與密封性［1］。 圖3.3 油路設(shè)計(jì)剖視圖 圖中：1.油箱 2.泄油杠桿 3.液壓泵 4.油路外殼 5、9.進(jìn)油路/出油路單向閥鋼球 6、8.進(jìn)油路/出油路單向閥彈簧 7.進(jìn)油管道 10.泄油活塞 11.出油管道 12.出油螺栓 13.液壓缸活塞 4 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 傳動(dòng)方案確定 在機(jī)械設(shè)計(jì)書中可以了解到傳動(dòng)的形式一般為帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。每一個(gè)傳動(dòng)方案都有著不同的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。 （1）帶傳動(dòng)的特點(diǎn)： 1）帶具有很好饒性，可以吸收運(yùn)動(dòng)件傳遞來的震動(dòng)。 2）在傳動(dòng)過載時(shí)，帶會(huì)在帶輪上發(fā)生打滑的現(xiàn)象，目的是為了保護(hù)傳動(dòng)件。 3）帶與帶輪之間會(huì)發(fā)生一定的彈性滑動(dòng)現(xiàn)象，不適合用在對(duì)傳動(dòng)比嚴(yán)格的場(chǎng)合。 4）帶輪在安裝時(shí)會(huì)選擇對(duì)帶進(jìn)行張緊來阻止帶與帶輪之間的彈性滑動(dòng)，不過這樣對(duì)帶造成很大的張緊力，加快帶的磨損，減短帶的壽命。 結(jié)合以上帶傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)，得到帶傳動(dòng)只適用于傳動(dòng)功率較小的場(chǎng)合，不適合用在叉車這種對(duì)傳動(dòng)功率比較大的場(chǎng)合。 （2）鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)： 1）鏈傳動(dòng)是由鏈條和鏈輪組成，它們之間基本不會(huì)產(chǎn)生彈性變化，得到的傳動(dòng)比也比較可靠，適合液壓叉車的要求； 2）因?yàn)殒渹鲃?dòng)能夠在高低溫等惡劣環(huán)境下工作，所以它的使用范圍也比較廣泛。 3）鏈傳動(dòng)與帶傳動(dòng)一樣，都能夠在中心距很長(zhǎng)的場(chǎng)合使用，而且安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)也方便。 針對(duì)鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)，適用于對(duì)傳動(dòng)功率要求較高不過對(duì)工作范圍要求不高的場(chǎng)合。 （3）齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)： 1）和前兩者相比，齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高達(dá)98%。 2）工作空間緊湊，外形尺寸較小，占用空間不大。 3）不過叉車的工作空間比較大，如果使用齒輪傳動(dòng)，需要很多齒輪傳動(dòng)組成才行，成本過大。 結(jié)合以上三種傳動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，只有鏈傳動(dòng)合適手動(dòng)液壓叉車。 4.2 鏈傳動(dòng)敘述 設(shè)計(jì)采用的鏈傳動(dòng)由鏈條、鏈輪、鏈輪軸等組成。 鏈傳動(dòng)布置方案如下圖4.1，4.2所示： 圖4.1 鏈傳動(dòng)布置方案 圖4.2 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)圖 從上圖4.1，4.2中可以看出，鏈輪通過與軸承的過盈配合安裝在階梯狀的鏈輪軸兩端，軸承的軸向定位，內(nèi)側(cè)均依靠軸肩定位，外側(cè)使用彈性擋圈實(shí)現(xiàn)定位。 4.3 鏈條鏈輪設(shè)計(jì) 4.3.1 鏈輪設(shè)計(jì) （1）鏈輪齒數(shù)確定 在操作手動(dòng)液壓叉車時(shí)，液壓缸上升的同時(shí)帶動(dòng)鏈輪上升，隨即拖動(dòng)貨叉上升，然而在提升貨物的時(shí)候產(chǎn)生的載荷施加給鏈輪再傳遞給液壓缸［2］，因此鏈輪鏈齒的強(qiáng)度和剛度都應(yīng)滿足要求，鏈輪齒數(shù)不應(yīng)取過大，根據(jù)設(shè)計(jì)的需求暫取鏈輪齒數(shù)。 （2）鏈型號(hào)的確定 液壓叉車載重，鏈條總載荷，根據(jù)實(shí)際需求結(jié)合市面上常用鏈條型號(hào)，取鏈條型號(hào)為,鏈條極限拉伸載荷為q=31.1KN，為保證貨叉上升的穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)中使用兩排鏈條。 （3）鏈輪相關(guān)尺寸計(jì)算 由上文分析可知，叉車傳動(dòng)鏈條采用牌號(hào)為的規(guī)格，查表得節(jié)距，滾子直徑。 鏈輪分度圓直徑： (4.1) 鏈輪在進(jìn)行三維建模時(shí)，可以只畫一個(gè)齒的齒形，如下圖4.3所示，然后通過陣列得到鏈輪相關(guān)參數(shù)圖4.4。 圖4.3 鏈輪單個(gè)齒的齒形草圖 圖4.4鏈輪鏈齒的相關(guān)參數(shù)圖 對(duì)鏈輪的計(jì)算過程如下： 1）齒形部分 分度圓節(jié)距 (4.2) 齒頂圓直徑 (4.3) 齒根圓直徑 (4.4) 齒形半角 (4.5) 2）齒溝部分 齒溝圓弧半徑 (4.6) 齒溝半角 (4.7) 齒溝圓心到齒頂圓弧中心距離 (4.8) e點(diǎn)至齒溝圓弧中心連線的距離 (4.9) 3）工作段 工作段圓弧中心坐標(biāo) (4.10) 工作段圓弧半徑 (4.11) 工作段圓弧中心角 (4.12) 工作段圓弧弦長(zhǎng) (4.13) 工作段直線部分長(zhǎng)度 (4.14) 4）齒頂部分 齒頂圓弧中心的坐標(biāo) (4.15) 齒頂圓弧半徑 (4.16) 5）其余部分 齒側(cè)凸緣，齒寬。 （4）鏈輪結(jié)構(gòu) 因?yàn)殒溳喌凝X頂圓直徑，外形尺寸小巧，因此采用實(shí)心結(jié)構(gòu)去制作鏈輪，結(jié)構(gòu)如圖4.5所示： 圖4.5 鏈輪結(jié)構(gòu)圖 （5）鏈輪的熱處理 鏈輪采用45鋼制作，其齒數(shù)小于等于25，熱處理工藝采用先淬火后回火，將其硬度提升到?！? 4.3.2 鏈條設(shè)計(jì) （1）鏈節(jié)數(shù)確定 由上文分析，鏈條的牌號(hào)為其基本尺寸如下：節(jié)距，滾子直徑。設(shè)計(jì)液壓叉車的提升高度為，設(shè)定鏈節(jié)數(shù)節(jié)。 （2）鏈條靜力學(xué)分析與強(qiáng)度校核 叉車正常工作時(shí)鏈條的運(yùn)動(dòng)速度，所傳遞的功率P為其所受載荷與速度的乘積，即，由于采用兩條鏈條，因此一根鏈條的負(fù)載，則。 鏈條運(yùn)動(dòng)速度,在此場(chǎng)合屬于低速運(yùn)動(dòng)，鏈條只有被拉斷的才會(huì)失效［14］，所以需要對(duì)鏈條進(jìn)行靜力強(qiáng)度校核。 鏈條的靜強(qiáng)度安全系數(shù)S (4.17) 式中： --單排鏈的極限拉伸載荷； m -- 鏈條使用數(shù)量； --鏈條工作情況系數(shù)； F -- 鏈的工作拉力。 所選鏈的極限拉伸載荷；采用兩個(gè)鏈傳動(dòng)，即；根據(jù)其工作情況，查表選?。绘湹墓ぷ骼?，則 (4.18) 滿足強(qiáng)度要求。 （3）驗(yàn)證鏈條速度 (4.19) 在預(yù)先設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。 （4）確定鏈條的潤(rùn)滑方式 使用人工定期涂抹潤(rùn)滑脂的方式進(jìn)行潤(rùn)滑。 4.3.3 鏈輪軸的設(shè)計(jì)校核 （1）由鏈條的載荷計(jì)算鏈條對(duì)鏈輪施加的載荷F` F` 圖4.6 鏈輪軸結(jié)構(gòu)圖 鏈輪承受到的載荷傳遞給液壓缸活塞，材料要求不是很高，使用45鋼來加工就行，再經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理來增加硬度。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得45鋼的疲勞強(qiáng)度極限，許用應(yīng)力[]=200。 根據(jù)鏈輪施加給鏈輪軸的扭轉(zhuǎn)力初步估算兩側(cè)安裝軸的直徑。 由公式，得，P代表鏈輪軸傳遞的功率， (4.20) 式中：n代表鏈輪轉(zhuǎn)速。 查表得，所以 (4.21) 按照機(jī)械手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)軸徑d=25mm。 鏈輪軸的結(jié)構(gòu)剖視圖如圖4.6所示。 （2）計(jì)算彎曲強(qiáng)度校核鏈輪軸直徑 鏈輪軸的受力分析如（圖4.7所示） 圖4.7輪軸受力分析草圖 受力分析得： 根據(jù)材料力學(xué)計(jì)算彎曲當(dāng)量的公式 設(shè)之間距離為x（如圖4.8所示） 圖 4.8受力分析圖 (4.22) 因?yàn)榕ぞ豈的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，數(shù)學(xué)符號(hào)為負(fù)號(hào) 所以， (4.23) 因?yàn)閤是在和之間任意取值。 所以x的取值范圍為。 因?yàn)殒溳嗇Sx段是階梯軸，軸的直徑不相等， 所以當(dāng)時(shí)，可能會(huì)存在危險(xiǎn)截面 ∴ 當(dāng)時(shí)， ∴ 在和之間任取一段長(zhǎng)度為Y的軸進(jìn)行分析（如圖4.9所示） 圖4.9受力分析圖 數(shù)學(xué)推導(dǎo)得 ， N , (4.24) 因?yàn)閅是在之間任取的一段長(zhǎng)度，所以Y的取值范圍為 所以當(dāng)Y取最大時(shí)， 4.4 鏈輪軸承選擇 4.4.1 計(jì)算軸承的的載荷 依據(jù)以上計(jì)算得知，鏈輪與鏈輪軸的聯(lián)合方式采用軸承連接，為確保運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，在鏈輪里面布置左右對(duì)稱的兩個(gè)軸承。 在明確軸承型號(hào)以前，需先計(jì)算軸承所受的當(dāng)量載荷，因?yàn)檫@是一對(duì)軸承受到的鏈輪傳來的載荷，所以單個(gè)軸承受到的載荷數(shù)值為。 查看軸承設(shè)計(jì)手冊(cè)知道，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷，在沒有確定軸承具體型號(hào)前無法知道軸承的徑向系數(shù)x和軸向系數(shù)y，因此根據(jù)值去確定，而cor代表額定靜載荷也是未知的，因此只能先暫時(shí)取值，等到計(jì)算結(jié)束后在校核。 取 則，，，。 即軸承在載荷的作用下，壽命相當(dāng)于在純徑向載荷作用下所擁有的壽命。 （1）計(jì)算徑向基本額定靜載荷 計(jì)算軸承需要的徑向基本額定靜載荷 由式 (4.27) 式中：，，。 所以 （2）確定軸承型號(hào) 查表選型軸承其 所以軸承的與假定選取值接近，該軸承在此處選取合適。軸承內(nèi)徑25mm，外徑47mm，厚度為12mm。 4.4.2 軸承潤(rùn)滑方式 通過潤(rùn)滑的方法可以減輕鏈輪與軸承、軸承與鏈輪軸之間的磨損，減小了零件之間的摩擦阻力，提高鏈條鏈輪的傳動(dòng)效率，提高它的使用壽命，確保液壓系統(tǒng)能正常使用；還能起到冷卻、防銹、降噪的作用。 根據(jù)手動(dòng)液壓叉車鏈傳動(dòng)的實(shí)際工作情況選擇潤(rùn)滑方法，由于鏈傳動(dòng)的工作速度不快，對(duì)環(huán)境沒什么要求，所以液壓叉車可以使用手動(dòng)潤(rùn)滑的方法，定期對(duì)所需潤(rùn)滑部位進(jìn)行涂抹潤(rùn)滑脂，可提高手動(dòng)液壓叉車有關(guān)鍵零部件的使用壽命。 5 叉車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 門架設(shè)計(jì) 5.1.1 門架簡(jiǎn)介 叉車的門架是叉車裝載所有部件的基礎(chǔ)載體，并且也是裝載貨物時(shí)載荷的最終載體。 門架分為兩種類型的門架：第一種叫一級(jí)門架，是指叉車的外門架為不可伸縮的矩形框架，框架一般是有槽鋼作為兩側(cè)縱梁為主體進(jìn)行焊接，貨叉系統(tǒng)的提升依靠鏈條帶動(dòng)貨叉整體，然后由安裝在縱梁槽內(nèi)的滾輪進(jìn)行上下移動(dòng)［6］。這種門架構(gòu)造簡(jiǎn)單，安裝方便，成本也比較低，是小型物流公司的首選。 第二種叫二級(jí)門架，是指由內(nèi)門架和外門架兩部分組成的叉車門架，通過油缸的升降來帶動(dòng)自身帶有滾輪的內(nèi)門架在外門架的滑動(dòng)槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)。貨叉安裝在內(nèi)門架上隨著上下移動(dòng)。這種門架結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜但是承載能力很大，主要用在電驅(qū)動(dòng)或者內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的叉車上，因起升高度比較高，還在外門架設(shè)置了傾斜油缸用來后傾門架，防止在起升貨物時(shí)整體重心前傾導(dǎo)致叉車跟著前傾［7］。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，手動(dòng)液壓叉車的門架系統(tǒng)采用一級(jí)門架系統(tǒng)，如圖5.1所示。 圖5.1 液壓叉車門架系統(tǒng) 圖中：1--上橫梁 2--立柱縱梁 3--后輪架 4--前叉腿 5--中橫梁 6--底橫梁 5.1.2 門架材料及尺寸選取 (1) 立柱：10號(hào)槽鋼，，長(zhǎng)度； 圖5.2 10號(hào)槽鋼尺寸圖 （2）上橫梁：號(hào)槽鋼，； （3）中橫梁：鋼，； （4）下橫梁：號(hào)槽鋼，，長(zhǎng)度； （5）前叉腿：方管，，，壁厚。 5.2 貨叉設(shè)計(jì) 5.2.1 貨叉的簡(jiǎn)介 貨叉是叉車上最基礎(chǔ)的也是最重要的零件，貨物通過貨叉被叉運(yùn)到別的位置，貨物的重量直接壓在貨叉上［5］。貨叉的形狀是由水平段和豎直段兩部分組成，外型似L型狀。 圖5.3 貨板外形尺寸圖 依照擺放貨物的貨板形狀大小（圖5.3），，能夠知道貨叉能夠移動(dòng)的距離是以叉車中軸線的左右，貨叉水平段尺寸L最少大于，豎直段的尺寸H應(yīng)至少大于，貨叉的外形圖如圖所示。 圖5.4 貨叉結(jié)構(gòu)圖 貨叉是用材質(zhì)的材料來加工，它的形狀制成水平段和豎直段，在貨叉的豎直兩頭都焊有一個(gè)掛鉤，尺寸與擋貨架上的溝槽正好對(duì)應(yīng)，它的作用就是讓貨叉跟擋貨架的安裝調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單［7］。掛鉤的材質(zhì)是鋼。掛鉤焊接好后對(duì)貨叉進(jìn)行打磨處理，接著給它進(jìn)行熱處理加工，使硬度達(dá)到［12］，隨后再涂上防銹漆和表面漆。 5.2.2 貨叉強(qiáng)度校核 （1）貨叉的承重量大小跟貨叉材料的截面大小、貨物重量中心點(diǎn)的位置到豎直段的距離（簡(jiǎn)稱載荷中心距）這兩個(gè)有關(guān)，從叉車的有關(guān)數(shù)據(jù)得知叉車載重量為，計(jì)算的載荷載荷中心距，叉車材料的截面尺寸為，貨叉長(zhǎng)度，豎直高度，貨叉材料的屈服強(qiáng)度。 圖5.5 貨叉受力分析圖 對(duì)貨叉受到集中載荷G的受力圖（5.5）能夠知道，貨叉受力的危險(xiǎn)截面處于貨叉下面鉸接點(diǎn)上部的豎直段，危險(xiǎn)截面的最大應(yīng)力為： (5.1) 式中： P--單個(gè)貨叉的實(shí)際載荷； 　 　--載荷中心距； 　　--抗彎截面模量，； 　 　A--貨叉垂直段截面積，A=d×b； 　　--40鋼許用應(yīng)力。 （2）單個(gè)貨叉的計(jì)算載荷 (5.2) 式中： G--代表叉車的最大載貨質(zhì)量，； --動(dòng)載荷系數(shù)，； --偏載荷系數(shù)，。 所以 （3）安全系數(shù)n的確定 安全系數(shù)n與貨叉的材料選取、動(dòng)載荷系數(shù)、偏載荷系數(shù)的大小有關(guān)，因?yàn)橛绊懖孳嚨妮d荷計(jì)算純?cè)诤芏嘁驍?shù)，從而能得出的載荷P和現(xiàn)實(shí)的差距很大，因此得把安全系數(shù)n的值取的盡量大點(diǎn)，一般n≥1.5，在此取n=1.8。 （4）許用應(yīng)力的計(jì)算 由上文分析得： (5.3) （5）強(qiáng)度校核 (5.4) 因此貨叉的強(qiáng)度能夠使用。 5.2.3 貨叉的剛度校核 從材料力學(xué)知識(shí)方面能夠知道，剛體的剛度校核通常都是計(jì)算剛體一頭的靜撓度的大小，一般來講就是剛體一端在承受到力后的形變大?。?］。使用在叉車貨叉上能對(duì)貨叉頭部計(jì)算靜撓度。 叉尖靜撓度的計(jì)算公式為 (5.5) 式中： E--40的剛彈性模量； I--貨叉的截面慣性矩，根據(jù)尾端都是等截面計(jì)算，。 (5.6) 通常剛體的許用撓度為 (5.7) 所以貨叉的許用撓度為 所以，貨叉的剛度也滿足使用要求。 結(jié) 論 本論文設(shè)計(jì)分析了當(dāng)前液壓叉車的使用特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域，了解到液壓系統(tǒng)對(duì)叉車的重要性,它決定了叉車的承載性能。對(duì)叉車的動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中采用了活塞式液壓缸系統(tǒng)，又因液壓叉車的體積小，所以將油箱和大液壓缸集成在一起，同時(shí)采用單向閥控制油的走向。液壓系統(tǒng)大致分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段是液壓缸的分析；第二階段先對(duì)液壓缸內(nèi)缸壁直徑、活塞桿直徑進(jìn)行計(jì)算和校核，之后計(jì)算共進(jìn)時(shí)液壓缸的流量、油箱容積與液壓泵；第三階段是油管的鋪設(shè)。 對(duì)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)主要分為四部分，第一部分是明確傳動(dòng)方案，分別對(duì)帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)以及齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，最后確定了使用鏈傳動(dòng)。第二部分是鏈傳動(dòng)的詳細(xì)敘述。第三部分是鏈輪鏈條的設(shè)計(jì)以及鏈輪軸的校核。第四部分是對(duì)鏈輪軸承的選擇。 雖然對(duì)液壓叉車的設(shè)計(jì)提高了貨叉的起升高度以及載貨量，對(duì)叉車的質(zhì)量安全也有所提升，但是在一些方面也體現(xiàn)了不足，例如叉車將貨物運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢煤?，如何更方便快捷的卸貨，是否可以增加前推裝置輔助人工卸貨，需要日后進(jìn)一步完善。 鑒于研究能力有限，液壓叉車的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和等一些關(guān)鍵性因素還有待進(jìn)一步提升。未來希望可以更好的學(xué)習(xí)有關(guān)的知識(shí)，將液壓叉車與智能化控制方向結(jié)合，使液壓叉車朝著更好的方向邁進(jìn)一步。 31 參考文獻(xiàn) [1] 樊薇，曾美華.液壓與氣動(dòng)技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社，2011. 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Tsinghua Science and Technology,2010,15(5). [15] Qing He and Hong Li. Review of Dynamic Modeling and Simulation of Large Scale Belt Conveyor System[J].2013. 致 謝 不積跬步無以至千里，本課程設(shè)計(jì)能夠順利完成，得益于指導(dǎo)老師姜娟老師，本論文是在姜老師悉心的指導(dǎo)下完成的，姜老師擁有豐富的學(xué)術(shù)經(jīng)驗(yàn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，在課程設(shè)計(jì)題目制定時(shí)，她首先肯定了我的研究課題，同時(shí)給了極大的勇氣，幫我具體的分析利弊使我最終選取液壓叉車設(shè)計(jì)這個(gè)課題，使我在研究時(shí)有了具體方向。當(dāng)論文開題后時(shí)，具體的設(shè)計(jì)不是很清楚，在老師的幫助下，我的設(shè)計(jì)有了明確的方向，初稿完成后，老師仔細(xì)檢查了我的寫作并指出了我的問題，為接下來的改進(jìn)提供了方向，在此十分感謝老師的細(xì)心指導(dǎo)，才能讓我順利完成畢業(yè)論文的寫作，其次，感謝機(jī)電工程學(xué)院的全體領(lǐng)導(dǎo)和老師，在他們認(rèn)真的教導(dǎo)下，我學(xué)到了很多專業(yè)性知識(shí)，掌握了扎實(shí)的專業(yè)技能，為論文的寫作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 當(dāng)然，除了指導(dǎo)老師還要感謝我身邊的朋友，我在繪圖軟件運(yùn)用方面并不是很熟練，特意請(qǐng)教他們手把手教我，感謝參與本論文的批閱，和對(duì)本論文提出寶貴意見的老師和領(lǐng)導(dǎo)。