1、 目录 引 言 . 1 1 叉车发展现状和未来前景 . 1 2 总体方案 . 2 2.1 设计的准备和内容 . 2 2.2 机构运动原理图 . 3 2.3 货叉基本尺寸的确定 . 3 3 总体设计 . 4 3.1 自由度计算 . 4 3.2.1 工作机构杆以及各机构所承受载荷的计算 . 5 3.2.2 不同位置机构的受力分析及计算 . 6 3.3 杆间铰接处的分析计算 . 8 3.3.1 杆 1与杆 2的铰接计算 . 8 3.3.2 杆 1与液压推杆的铰接计算 . 8 3.3.3 支架与液压底座的铰接计算 . 9 3.3.4 杆 3与支架的铰接计算 . 10 4 液压缸回路的设计 . 10 4
2、.1 液压回路原理 . 10 4.2 液压组成元件的计算与校核 . 12 4.2.1 液压缸的设计及计算 . 12 4.2.2 油箱的设计 . 14 4.3 油路的设计 . 15 4.4 截止阀的设计计算 . 15 4.5 单 向阀的设计 . 18 4.6 泵的设计 . 20 5 机架的设计 . 21 5.1.机架的主要组件的材料及尺寸的选择 . 21 5.1.1 门架截面 图 . 21 5.1.2 底座前插腿 . 21 5.1.3 机架立柱组件 . 22 5.2 后轮的设计 . 22 5.3 链传动的设计 . 23 5.3.1 链轮的确定 . 23 5.3.2 强度校核 . 23 5.3.3
3、 链轮的结构 . 24 5.4 链轮轴的选择 . 24 5.4.1 轴材料的选取并确定许用应力 . 24 6 小 结 . 25 手动液压叉车设计 摘要 ：叉车是现代物流行业里运用范围最广的装卸及搬运等设备。本次毕业设计主要是针对国内外手动液压叉车的使用状况以及其缺点进行一个新的改进设计。了解叉车的结构特点以及熟悉 液压机械设备设计的主要参数，根据液压起重机械设备的特征，手动液压叉车设计的主要参数有：机构自由度、液压缸长度、工作载荷、幅度起重高度、各机构的工作速度、油箱容积、泵的进油量等。本次毕业论文设计顺序主要是根据机构的承载能力进行后面的液压回路的设计，包括：机构运动原理的设计、机架受力分析
4、与计算、机架结构的安全校核、液压回路的设计、各液压元件的计算以及各零件图和装配图的绘制等，为未来节能化的叉车进行一个提前的产品研究具有重大的意义。 关键词 ：叉车、结构、液压 1 引 言 叉车是起重工作时的重要工具，它是以液 压千斤顶原理来提起和搬运货物的机械设备，可用于货物的堆放以及装卸。它的主要特点是体积小、结构紧凑、污染小、操作灵活，可以在比较小的空间内进行运作，解放了大量的人力、 随着社会的发展，叉车被广泛的使用。主要的作用是进行货物的装卸，堆垛以及短距离的搬运工作。由于叉车操作性灵活，可以在狭小的空间内迅速的搬运货物且可以承受较大的起重量，因此在像企业仓库、码头等货物集中地有巨大的使
5、用价值。 叉车的需求量在市场上以迅猛的速度上升，渐渐地，叉车的性能得到了改善，各种型号的叉车也随之孕育而生，应用范围更是被最大限度的扩大。 它不仅仅停留在码头跟仓库，在森林的一些大型作业中也得到了运用，基本上全世界范围内都覆盖着叉车的使用率，为各行各业带来巨大的收益，也是未来社会发展中不可或缺的一种机械设备。 1 叉车发展现状和 未来前景 随着社会的发展，叉车行业的竞争越来越激烈，高端市场基本上都被外资企业所占领，且也已经开始向中低端市场迈进。行业的竞争既是一个发展的机遇也是一个巨大的挑战，未来的发展将受到高度关注。 趋势之一：系列化、大型化 系列化是叉车行业的必然趋势。外资企业已经开始实现产
6、品系列化，从微型到大型产品的转变发展 。同时，相关机械产品的更新周期在渐渐的缩短。大型叉车产品的是依靠其科技技术高、产品质量好、投资大等特点来竞争市场，目前主要集中在少部分有实力的企业当中，为了不受制于外资企业而限制国内叉车行业的发展，必须要在这方面加大投资跟开发力度。 趋势之二：专业化、多品种 自动仓储系统的建立，无形中加大了对室内搬运机械的使用需求。前移式叉车、高性能电动叉车等各类仓储叉车迅速发展，为了提高生产作业的效率，最大限度的减少劳动力的使用，适应城市中各种恶劣工作环境，小型以及微型叉车在这时候就有了其不可代替的作用，并因此 而得到了迅速的发展。 趋势之三：电子化、智能化 随着计算机
7、技术越来越先进，其先进技术已经被广泛的运用在电动叉车上面，未来的发展趋势将向无人驾驶的叉车发展，这些被纳入信息化控制、性能优越、智能化产品的前景将一片光明。而且在此基础上，新产品将会被大力的推广，特别是前移试系列的产品。 趋势之四：安全性、舒适性 伴随国际化步伐的加速，向外销售产品的安全性必须得到重视，它是当前我国走向世界各地市场的一个关键因素。流线圆弧形外观在取代古老的外观形式，主要是因为最新的外观形式可以改变司机 的视野，大大的增强了操作的安全性。其次随着人们对工作过程中的舒适要求，企业也为了提高工作人员的效率，新型叉车将把舒适性的设计列入重点设计范畴从而提高操纵舒适性，这些都是基于科学的
8、研究得出的结论。 2 趋势之五：节能化、环保化 目前的叉车主要是按动力源划成内燃叉车和电瓶叉车，虽然内燃叉车的功率大，可承受的起重量也比较好，但是排放跟噪声污染比较严重，对我们人类的健康危害大。为满足现代人对环保跟能源控制的满意度，能够从加强液压体系效能和防振动、降低发动机的污染生产、降噪等这些地方着手，未来污染排放少、噪声小并 且节能的叉车将会得到广大用户和企业的青睐，电动叉车，天然气、液化石油气等这些节能环保的燃料也会得到发展，这是社会发展的必然趋势。目前国际电瓶叉车的产量已占叉车总量的 40，基于对技术的掌握程度，我国国内在电瓶叉车占有量这方面相对于国外会少一点，大概在 10%15%，西
9、欧那些技术比较成熟的则占到了 65%，并且其所占比例还在不断的上升。在技术这方面，交流电机可以克服直流电机一些效率低下的缺点，是未来发展的主流。 2 总体 方案 2.1 设计的准备和内容 1.查找资料： 在做本次毕业设计之前，我查阅了大量的相关 资料，主要是在液压传动以及起重机械方面的知识，并记录了本次毕业设计所需的一些基本固定数据，为本次的设计做了良好的准备工作。 2.起重机械知识的学习：液压叉车设计是本次设计的主要内容，叉车在目前的各个行业的使用率也是起重机械中最为广泛的一种，而在这之前我所学习的专业主要是在中小型的汽车方面，原理工作上跟大型的起重机械稍稍有点区别，所以在做本次毕业设计之前
10、就必须要自学了解起重机械的基本知识，然后与之前所学的知识进行结合。 3. 深入学习液压传动相关的专业课内容：手动液压叉车一个最主要的原理就是千斤顶，而 千斤顶原理的核心就是液压技术方面的知识，翻阅液压技术，巩固所学知识，标记处本次设计的知识在书本上所处的模块，然后熟悉液压传动的内容及相关的专业课内容，将两者进行专业化的对比，找出知识中相互关联的部分，做好记录。 4.根据书上知识以及上网查阅相关资料，掌握了液压抬升机械设计的主要参数，除此之外还有液压部分的参数，主要是液压缸的结构、工作推程、油量、油路的设计、泵的设计等等。 5.主体参数的选择：手动液压机械的设计参数是需要使用方的运用需求以及生产
11、制造厂的现实环境条件进行确认，还有一些参数是以国家或地方 规定的参数为标准，参数的确定初期需要认真的查阅大量的资料，上网查找以往各个企业在设计手动液压叉车时的基本数据来做一些参考，因此需要非常的谨慎跟认真。 6要注意的安全事项：起重机是大型的搬运机械，在工作过程中必须要注意安全方面的问题，稍有不慎就会引起巨大的损失和人员的伤亡，所以在设计起重机械时必须要考虑好安全因素，合理设计每一个环节，在材料的使用上要满足相应的标准，除此之3 外还需要安装安全指示装置，例如在承受载荷时有超载自动报警警笛装置，电动叉车上的车速限速报警器等等，对于机械的操作要有明确的说明规定。 7.具体的设计步骤： 机构运动原
12、理的分析 机架受力分析与计算 机架结构的设计 机架的安全效检 液压回路的设计 液压元件的设计计算与效检 各零件的结构图设计 2.2 机构运动原理图 图 1机构运动原理示意图 2.3 货叉基本尺寸的确定 货叉的重要参数包括：货叉总体长度 l、货叉高度 h，货叉断面宽度 尺寸是货叉厚， b 尺寸是货叉宽 ) 货叉尺寸基本由起升吨位 Q、载荷中心距 c，依照所选择的题目，首先知道起升吨位Q=2.0 吨，按 ISO/DIS1214-79标准规定，载荷中心距离为 c=500mm，再由 ISO/DIS2326-81和 ISO2382-77 标准，得到货叉的几个重要 的参数和尺寸如下 ： 货叉长度： l=1
13、000mm； 货叉高度： h=520hmm； 货叉断面宽度： a/b=2 40/120mm； 货叉两铰支点中心距： d=409 mm； 4 货叉外伸距： e=76mm； 根据机械设计手册文献可以选取 40Cr 钢，主要是选择调质处理， 40Cr 钢的屈服强度为 539MPas，货叉的选择主要依照叉车的工作承载量进行确认的，在一定吨位范围内的货叉都是可以通用的。 3 总体 设计 3.1 自由度计算 在图 1的机构运动示意图中上，总共有 4 个低副， 3 个活动机 构，高副的数目为 0 所以根据自由度的计算公式有： F=3N-2P-H =3 3-2 4-0 =1 由此可知：原动件的数目为 1 因此
14、，原动件的数量与机构自由度数相等，可知以上机构符合运动原理，所以具有确定的运动。5 3.2 机构的受力分析与计算 3.2.1 工作机构杆以及各机构所承受载荷的计算 机构如图 2： 图 2 机构杆 1 简图 图中： R 为液压缸的力臂 ， （ L+R）为重物的力臂 初步根据实际企业的使用要求以及承载起重货物的轻重，先初步取一个参数 R=400mm 鉴于实际力臂的的长短变化要求，初步按级数的要求将 L分为四个长度 L分别为： 第一段 L1=150mm 第二段 L2=300mm 第三段 L3=450mm 第四段 L4=600mm 因为本次的手动液压叉车所能承 受的最大的载荷要求为 2 吨，而孔 4
15、工作时所能承受的载荷程度为最大载荷的二分之一 即 kg22000m4 =1000kg 由杠杆原理： )L(Rgm )L(Rgm )L(Rgm )L(Rgm 11223344 （ 2-1） 6 得： )L(R)/ L(Rm m x44x （ 2-2） 得： m3=1176.5kg m2=1428.6kg m1=1818.2kg 令： m4=1000kg m3=1100kg m2=1300kg m1=1700kg 3.2.2 不同位置机构的受力分析及计算 确定摆动角度 根据现实企业使用的条件，暂时选择吊杆上下运动极限角度为 60 首先要考虑一个基本的实际因素，车身与货物的高度不可能按照实际的设想而
16、来，所以在设计时要考虑车身与 货物的实际高度对比。 为了使吊杆的上下摆动能达到平衡，现在取吊杆的最低位置与地面水平线的夹角为-30 ，吊杆的最高位置与地面水平线的夹角为 30。 所以，最大垂直摆距为： s in 3 0)s in 3 0L(RD 1 （ 2-3） s in 3 0 )1 5 0 ) ( s in 3 0( 4 0 0 1550 =550mm 考虑到现实运作时的需求，选定吊杆离水平地面的极限高度是 :H1=800mm 所以，叉车支架的高度为 ： )s in 6 0L(R-H H 110 （ 2-4） s in 6 01 5 0 )(4 0 0-800 =330mm 正常情况下一般
17、吊杆在起升一段距离后才能完全受到重物的重力作用，所以根据实际的工作情况来看，假设受到重力作用是吊杆此时摆动过的角度为： 20 根据已有的公式： M=Fdsin （其中，为吊杆与重力的夹角） 为了使吊杆在工作时能获得最大的工作力矩从而以最小的做功在提起重物，必须要在此位置时让吊杆与液压杆在相互垂直状态。 7 因为液压缸在最长状态时的长度为 :L=800mm 根据吊杆的摆动角度可知，液压缸在最短状态时的长度为 : )s in30L(RL 10 s in30150)(400 =275mm 由此，可以计算出液压缸的推程为： 0L-L S （ 2-5） 275-800 525mm 取推程为： S=530
18、mm 进行受力分析有： T*Rsin =G(R+Lx)sin （公式中为液压推力 T与吊杆的夹角） （ 2-6） 得 ： T=（ sin / sin） *G(R+Lx)/R （ 2-7） 通过在计算上运用软件进行相关参数的绘制，可以根据所绘制的图而得到各个位置的数据，从而进行具体的分析，分析所得的结果如下表 1： 表 1 重力 G与吊杆的夹角 液压推力 T与吊杆的夹角 Sin / sin 1 111 6433 125 0 88128 2 90 105 0 86593 3 71 6433 85 1 04960 4 54 3341 65 1 11555 5 38 5896 45 1 13366 6 30 8351 35 1 11902 按上图表的第四点选取 sin / sin =1.12 得： T=（ sin / sin） *G(R+Lx)/R （ 2-8） =1.12 1000 9.8 （ 400+150） /400 =15092N 取阻力系数（含机构杆自重与摩擦力） k=0.2 得： F=T*（ 1+k） （ 2-9）
