1、 毕业设计报告 I 1.25t 四支点电动叉车 倾斜机构与液压系统设计 1.25t four-point electric forklift tilting mechanism and hydraulics design。 Abstract This paper primarily present 1.25t four-point electric forklift tilting mechanism and hydraulics design。 Though designing and checking forklifts stability, traction gender, retard
2、 gender, maneuverability and so on. Following the advices of the group and identifying a reasonable option. On the same time ,this paper emphasis on designing hydraulic circuit ：by open type tank oil servicing, double geared pump as power component， oil cylinder as actuator， hydraulic control valve
3、as control component 。 Tilting mechanism： through the medium of swing joint incline the piston rod of oil cylinder to pitch or retroversion , and to achieve parking or discharging goods . Design content include: incline oil cylinder stress analytical ,calculation of the cylinder diameter, calculatio
4、n of the journey of the piston rod, how long the operation the of oil cylinder ,and casing the thickness of wall, cylinder body, cylinder bottom .Figure check piston rod intensity and stability up as well. On the basis of upper, finishing electric forklifts hydraulics , tilting mechanism design ,and
5、 oil way arrangement plan as well 。 Key words: forklift tilting mechanism hydraulics 毕业设计报告 1 目录 第一章 前言 .3 1.1 叉车背景 .3 1.2 叉车发展简况 .3 1.3 倾斜机构简介 .4 1.4 液压系统简介 .5 第二章 设计方案论证 .6 2.1 课题简介与方案设计 .6 关于倾斜油缸的布置方案 .6 第三章 平衡重式电动叉车总体估算 .8 3.1 概述 .8 3.2 总体估算 .8 3.2.1 确定各部件的构造形式 .8 3.2.2 各部件重量和重心位置的估算，整车自重及重心的确定。
6、 .9 3.2.3 稳定性计算 . 10 3.2.4 轮胎选择 . 12 3.2.5 牵引计算 . 12 3.2.6 制动性能计算 . 13 3.2.7 机动性参数确定 . 14 3.2.8 关于工作装置功率计算 . 14 第四章 液压系统设计计算 . 15 4.1 液压系统设计概述 . 15 4.2 液压系统设计 . 15 4.2.1 原理图 . 15 4.2.2 起升油缸最大工作压力及流量 . 17 4.2.3 求液压系统最大压力 1P . 17 4.2.4 液压泵站及液压泵的规格及选用 . 17 4.2.5 油泵功率及电机选择 . 18 4.2.6 选择换向阀 . 19 4.2.7 管道
7、设计与管件的选择 . 20 4.2.8 液压油选取 . 21 4.2.9 滤油器及油箱选取 . 22 4.2.10 压力损失的计算 . 23 4.2.11 节流阀的设计 . 25 第五章 倾斜机构设计计算 . 28 5.1 倾斜机构设计概述 . 28 5.2 倾斜机构设计 . 28 5.2.1 倾斜油缸受力分析及负荷计算 . 28 5.2.2 倾斜油缸缸径，活塞杆直径计算 . 30 5.2.3 油缸行程计算 . 30 5.2.4 油缸作用时间计算（从后倾 12到前倾 6） . 32 毕业设计报告 2 5.2.5 稳定性校核 . 33 5.2.6 油缸壁厚的计算 . 34 5.2.7 活塞杆强度
8、计算 . 34 5.2.8 缸体螺纹连接计算 . 35 5.2.9 缸底厚度及缸底的焊缝强度计算 . 35 总结与展望 . 37 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 38 附录 . 39 毕业设计报告 3 第一章 前言 1.1 课题 背景 叉车发展于上世纪 20 年代 ， 由工作装置完成垂直方向作业， 由车轮行驶系统完成水平方向作业，是室内搬运的首选工具。 。 目前 欧美发达国家和日本的 电动叉车的产量已经占有了国际上 80%以上的市场。 科技先进 的 国家 已经广泛采用 负荷传感，变量系统， 并 利用 先导控制技术实现 了 液压系统的高效节能和远程控制 等 。 但 传统叉车的液压
9、系统 仍 采用定量泵，使得整机流量大 、 压力高 ， 引起 了系统油温过高，液压元件泄露 ，所以可靠性差。与此同时其 制动节能，转向动力提高等方面也都 已经不能满足要求 ，所以叉车行业也正面临着改革与创新 。 我国的机械制造行业起步较晚，原有的基础比较薄弱，与工业先进国家相比，差距不小。国内生产叉车的技术更是比国外落后很多， 如何将剩余的 15%20%的 比例加大将是我们大家共同努力的目标，为此 ， 本文主要 进行 叉车的设计 计算 ，重点在于液压系统设计 计算 ，已经完成了油箱、动力 元 件、控制 元 件、执行 元 件以及各种液压元器件的选型和设计、校核等，将液压系统各部分组成按流程逐步设计
10、 后， 以此为依据，设计了液压系统布置图。本设计还将论述设计方案的合理性，以合力叉车为原型集中研究现今国内叉车技术发展的实际情况，学习叉车总体设计结合所学 汽车、机械和液压知识，将其融会贯通，力求设计能够达到技术上的创新同时 又能兼顾 经济性！ 1.2 叉车发展 概 况 随着社会化生产的发展与进步，劳动力与 机械 的专业分工也越来越细，各种专业设备的配套与衔接，使得整个 物流 系统运作井然有序，效率得到成倍提高 。 而 叉车 作为装卸搬运车辆的一种 ， 因为 具有能量转换效率高 ， ,噪声小，无废气排放，控制方便等优点 而 成为室内搬运的首选工 具。 为了作业方便，通常工作装置放在叉车的前方，
11、其主要工作属具是货叉，叉车由此得名。叉车主要用于成件货物的装卸，实现了装卸作业的机械化 。现阶段 电动叉车在车体、 门架、液压系统以及底盘技术 方面与传统叉车相比均取得了一定成就。 车体 一般 5mm 以上钢板制成，无大梁车体强度高，可 承受重载 此外流线型设计也将叉车的护顶架，车身，配重及其各种装饰融为一体。 毕业设计报告 4 宽视野 的两节或三节型 门架 ， 起升高度在 26m。目前门架下降 还 采用负载势能回收的原理，实现门架下降的无级调速。将势能转化为电能对蓄电池充电，从而达到节能的目的。 新型液压系统 采用了负荷传感，变量系统，先导控制技术等实现了液压系统的高效节能和远程控制，系统油
12、温显著降低，整机性能先进，操作舒适，安全可靠由单独电机驱动的油泵又能为门架工作系统的提升和 倾斜机构 提供液压动力同时在工作装置回路上增设了单向阀，作用是当油泵侧压力比工作油缸侧 压力 低 的情况下换向时油液 不会倒流 。 目前国外品牌叉车还采用 液压脉冲控制技术， 可自动平衡电机速度与用油量，电源利用率高，无电压峰值，噪声低，液压元件磨损低，大大提高了整车的可靠性，节能性和使用寿命 全液压转向系统（ Full Hydraulic Power Steering System）利用电机或发动机作动力源，以液压油为工作介质，通过执行元件油缸或液压马达推动转向轮转动。 但部分厂家也开始在后轮转向 时
13、 采用电子转向 ,其 操纵力小 ,方向盘不动作时 ,转向电机 也 不工作 比液压转向节能 25%。 以永恒力叉车为例其以此为基础发展了 巡航控制系统：斜坡上防重力下滑，转弯时防止侧翻 。 制动能量再生电子制动系统 在 初次制动时将牵引电机变为 发电机延长充电工作时间 。随着电子技术渐渐融入机械制造技术，电动叉车要求能够实现高效 .节能 .环保 .安全及智能化。 各种新方案的推出让电动叉车 在 性能 、结构 方面取得了长足进步 ，配置也变得更优化。 1.3 倾斜机构简介 门架倾斜机构是利用倾斜油缸的伸缩运动 ， 使门架绕下部铰点前倾或后倾，达到货叉从水平位置向前或后倾斜一个角度 ， 在可移式叉车
14、和侧面式叉车上门架需沿导轨移动。 门架倾角是指无载的叉车在坚实平坦的地面上 ， 门架 相对其垂直位置向前或向后倾斜的最大角度 .门架前倾角的作用是为便于叉取和卸放货物。后倾角的作用是当叉车带载行驶时，防止货物从货叉上滑落 ,增加叉车行使的纵向稳定性。 门架前倾角一般不小于叉车在水平地面上叉卸卸货物时的最小前倾角与仓库地面的正常坡度角之和 。 增加门架后倾角 ,有利于提高叉车的纵向稳定性，但后角加大往往受到叉车结的限制，门架倾角还与轮胎的类型有关 。 叉车叉货时，后轮负荷大 ,前轮负荷小 ,前后轮胎变形量不同 ， 将使门架的前倾角减小 。 叉车满载行驶时 ， 前轮负荷大 ， 后轮负荷小 ， 将使
15、门架的实际后倾角减小 。 为此，对于 充气轮胎的叉车 ,门架的前后倾角都应适当加大。 倾斜油缸为双作用活塞式油缸，正确的调整活塞杆的长度 ， 可以保证门架的前后倾角符毕业设计报告 5 合工作要求 ， 且倾斜油缸的同侧油缸腔连通 ， 保证两个倾斜油缸协同动作。 门架倾斜机构的计算主要是确定倾斜油缸的最大拉力和行程，计算倾斜油缸的的相关尺寸参数 ，计算缸壁、缸底厚度，并对活塞杆强度、稳定性进行 计算 与校核。 工况一般为 1.25t的货物上升至最高位置，（且达到 max ） 。 倾斜油缸 工作 工况 如图所示： 图 1-1 倾斜油缸工作工况 示意图 1.4 液压系统简介 液压系统 除 油箱及其管路
16、 外， 由 工作 / 转向 油泵 和电机作为动力元件 ，多路换向阀 ， 限速阀 等 作 为控制元件 ， 油缸 作 为执行元件 。 液压系统 执行元件 主要可分三部分 ： 为了升降货物配有起升油缸 。 为使装货的框架能前后倾斜，以利于搬运和行走方便使用倾斜油缸 。 转向油缸和全液压转向器 。 油泵输出的压力油 分别进入 到工作装置和转向操纵机构，通过前后倾手柄使多路换向阀的滑阀移动以改变液压油的流动方向，从而控制升降油缸与门架倾斜油缸，实现起重货架和门架的前 后倾斜。另一 个油路是 油液经转向油泵与电机到全液压转向器控制转向油缸；最后油液将再度重返油箱如此不断循环 ，液压系统是叉车工作过程中的重
17、要环节。 毕业设计报告 6 第二章 设计 方案论证 2.1 课题简介与方案设计 前文已经对叉车的倾斜机构进行了概述，为了能对本课题做进一步认识，首先要了解整车的工作情况，才能准确定位课题，抓牢研究的目的和重点处理各部分的衔接 。 图 2-1 电动叉车工作过程 示意图 以工作过程为依据 进行 总体估算的 具体工作：选择各构件的构造形式，主要尺寸及布置位置，确定工作装置各部分尺寸参数（包括起升油缸 型式及倾斜油缸的数目布置方式及油缸长度等），液压系统设计，轴距和轮距及其支承方式，选定驱动方式及驱动传动系统构造及布置，设计转向系与制动系，重心，传动比，稳定性，功率，爬坡能力等的计算，电机选择等等。
18、接着 以此为依据切入本课题 1.25t 叉车倾斜机构与液压系统 的方案设计。 设计思路：门架倾斜机构的计算是确定倾斜油缸的最大拉力和行程 。 在最大起升高度和最大倾斜角时 ， 对门架下铰点取力矩平衡 ， 得最大拉力 。 在确定倾斜油缸与门架的连接点 ，与门架前后倾角的条件下 ， 可用作图法求得倾斜油 ,缸活塞的行程 ,拉力和行程确定之后 ， 可设计 倾斜油缸 ， 考虑液压传动系统 ：选用合适液压元件，合理布置油路 。 关于倾斜油缸的布置方案 毕业设计报告 7 图 2-2 倾斜油缸布置方案 示意图 方案一 ：两个倾斜油缸 ， 直接布置在门架两侧 ， 如图一（重型叉车为布置方便 ,倾斜油缸通过杠杆
19、与门架两侧相连如图二 ， 但对于 1.25t 的电动叉车由于吨位较小故不需杠杆来省力） 采用直接布置在门架两侧， 不但可使结构简化布置方便 ， 在很大范围内减少倾斜油缸的受力和行程 ， 从而减少油缸尺寸 ,更能降低生产成本 ，故在本课题中选此方案较好。 方案二 ：当具有刚性较好的驾驶室时，倾斜油 缸可布置在驾驶室顶部，但 这时倾斜油缸受力虽小，对门架的刚度和强度也较好，但油缸行程较大。 若加一个传力机构（如图三）虽可缩小行程，但要考虑曲柄连杆机构是否会有死点出现，且成本也变高 。 故 不宜采用。 关于液压系统的设计方案： （开式回路） 方案一 ： 双泵驱动即工作装置与转向装置均采用齿轮泵（成本
20、低 ） 变转速调节， 双作用活塞式 倾斜 油缸 ， 油路布置为：开式油箱与 非上置式泵站 分布于两侧， 两个 倾斜油缸布置于 外门架 两侧 ，两个 起升油缸位于门架 后方（视野开阔）， 控制阀位于驾驶员右方 （操纵方便） ；出油口采用网式滤油器（结构简单，通油能力大，压力损失小，清洗方便 ） ； 全液压转向 。综合以上优点 此种方案较好。 方案二 ： 斜轴柱塞式 变量 双 泵 驱动不采用转向油泵（油液利用率高，控制精度高不会超载） ，双作用增压缸 （ 由两个单杆活塞缸串联即由两个单杆液压缸的活塞杆连成一体，其推力等于两个液压缸的推力之和 ） ， 但两者成本较高，且一般用于 工作压力较高 或 大
21、吨位叉车 设计 中 ， 故在本课题中不 宜 采用。 方案三 ： 单泵驱动 , 主油泵供油 ， 经分流阀至全液压转向器，不需要转向油泵和电机，油路如前 ， 但由于 单泵容易产生供油不足故 可靠性差 也 不宜采用 。 方案设计总结 ： 综上所述：两部分都采用选用方案为：倾斜油缸直 接铰接在外门架两侧，液压系统采用开式油箱供油，双齿轮泵供油，一路经换向阀至工作装置，以起升、倾斜油缸作为执行元件，另一油路经全液压转向器，以转向油缸作为执行元件 ，排油经冷却、沉淀回油箱 。 毕业设计报告 8 注：本章所用计算均出自叉车总体计算指导书 第三章 平衡重式电动叉车总体 估算 3.1 参数 概述 本章主要研究
22、1.25t 平衡重式电动叉车总体的估算，包括重心位置、稳定性、轮胎选择、牵引计算、制动性以及机动性的估算，研究中依据的技术参数如下表（表一 ） 表 3-1 1.25t 电动叉车技术参数 额定起重量 Q 1250 公斤 载荷中心距 C 500 毫米 起升高度 H 3000 毫米 自由起升高度 H 自 300 毫米 门架倾角 (前倾 /后倾 ) 6 / 12 最大起升速度 (满载 )V升 300400mm/s 最大运行速度 (满载 )V行 12 公里 /小时 最大爬坡度（满载） 1218% 最小离地间隙 100 毫米 最小外轮廓转弯半径 Rmin 1800 毫 米 除了技术参数了解 构造型式及工作
23、条件 也是总体计算不可缺少的依据： 叉车形式：前叉平衡重式 叉车支撑方式：四支点 工作场所：仓库、船舱、集装箱内 路面条件：硬路面 叉车动力：蓄电池组 直流电动机 ； 额定电压 48 伏 3.2 总体 估算 概述 总体设计的目的：根据给定的技术参数及工作条件 确定整机型式，各部分构造形式，尺寸范围，进行总体布置；对各项技术性能进行计算或估算，为各部件的技术设计提供依据或限制 。 下面小节将对此进行详述。 3.2.1 确定各部件的构造形式 研究课题之前 要对叉车的组成和结构进行必要说明，内容如下： a.起重门架采用二级门架，滑架采用板式，货叉的型式是挂钩型，门架高度 2000mm,货毕业设计报告
24、 9 叉垂直段前壁至前轴距离为 380mm; b.起升油缸采用两个单独的油缸，链条滑动联结，部分自由起升； c.2个 倾斜油缸布置在外门架两侧，油缸的长度前倾时 493mm；后倾为 417mm；行程为 76mm。 d.液压系统的组成为油箱及管路、液压泵站、液压 执行元件（如油缸）、控制阀等。 e.叉车的轴距 1250mm,前轮距 880mm,后轮距 780mm,前后车轮的支承方式是刚性支承； f.采用前 轮驱动 -集中驱动，后轮转向 -液压转向； g.驱动传动系统的构造型式 :T 型垂直布置。 h.制动器型式 :盘式制动器 i.转向方式采用双轮偏转方式 ， .转向梯形机构采用八字式双梯形机构的
25、布置形式 3.2.2 各部件重量和重心位置的估算，整车自重及重心的确定。 各部件选好型式且初定布置后 ,要确定各部件重量及重心位置 ,这主要参照现有结构并辅以一些计算来进行 .采用一个直角坐标系来标记各部分的重心位置 ,一般以前轮着地点在叉车纵向对称平面上的投影点作为坐标原点 O， X 轴和 Y 轴方向如图所示，将各部分的重量及重心列表： 表 3-2 1.25t 电动叉车 重心估算 部件名称 重量 ig (公斤 ) 重心坐标（ mm） 对坐标原点的 矩 （公斤 毫米） ix iy iz xM = ig ix yM = ig iy Mz ig iz 货叉及滑架 160 -440 350 -704
26、00 5600 门架 200 1305 -54000 261120 起升油缸链轮 100 -270 -20000 80000 前轮及制动器 130 0 260 0 33800 前轮及驱动装置 200 260 270 52000 54000 后轮及制动装置 80 1210 290 96800 23200 倾斜油缸 24 110 650 2640 15600 转向器 11 275 650 3025 7150 制动操纵装置 5 175 480 875 2400 换向阀 10.5 320 1000 3360 500 油箱 油泵电机 89 60 750 770 580 300 66750 46200 51620 18000 司机座 10 770 1000 7700 10000 蓄电池组 816 800 530 652800 432480 对重 379.5 1555 554 5590122 210590 车架 380 830 500 315400 190000 顶架 80 704 1500 56320 120000
