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1、 手动液压叉车设计 摘 要 叉车装卸搬运物品，是物流中最常用的工具（图下）。本设计从国内外市场范围内，介绍叉车的发展变化及叉车的结构造型，了解手动液压叉车设计的重要数据：根据液压叉车的工作环境和自身特点，设计叉车的车身长度及跨距，并保证工作时的起重量，工作时保证上升时从最低位置到最高位置的高度达到工作要求。手动液压叉车设计是根据客户的生产需要提供的参数及工作环境审设计。同时具体数字还应根据国家规定的标准或制造商标准来确定，同时要考虑要求设计制造的厂商自身技术水平。所以，现实工作中应当充分调查，权衡双方细致协商和慎重决定。 关键词：叉车，机构原理，重量。 ABSTRACT
2、 The forklift truck loading/unloading goods, is the most commonly used tools in logistics (figure below). 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 hydraul
3、ic 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
4、to work requirements. Manual hydraulic forklift truck design according to the customer's 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 determ
5、ine, at the same time to consider to ask design and manufacture of manufacturer's 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. 图：手动液压叉车 21 绪 论
6、液压叉车是的物流业的必不可少的搬运设备。是货叉和千斤顶为工作装置的装卸搬运机械。可用与装卸堆放货物。它体积所占空间小，重量轻而且结构紧凑无噪音污染小，造价低操作灵活，可用于多场合作业。 随着经济发展，手动液压叉车的使用越来越广泛普遍。手动液压叉车主要用途是搬运装卸工作，主要是短途运输。由于手动液压叉车具有良好的灵活性，和较强的适应性。适用于货物多，货量大且工作空间有限的场合。因此，手动液压叉车多用与仓库、车间等室内搬运必不可少的设备。 由于社会对手动液压叉车的需求不断增多，使手动液压叉车的制造安装性能得到改善，数目品种和规格也不断增多，使用方式也增多。例如，现在电子手动液压叉车，具有称重功
7、能，可用于物品承重。 1.1课题现状和前景 please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings 叉车市场竞争日趋激烈，在加外资企业的介入。面对发展的机遇和激烈的竞争，叉车产品未来发展趋势引起业内的高度关注。 趋势之一：系列化、大型化 系列化是手动液压叉车的重要趋势大部分公司开始将产品系列化，形成了不同规格的产品，而且称重量增大。与此同时，产品更新的时间周期明显变短。 趋势二：品种多样化 仓库、超市的数量增加对室内手动液压叉车的需求量增加，同时对各种规
8、格的手动液压叉车量增加。为了尽可能用机器代替人力减轻劳动提高效率，适应各种物品搬运品种多样化得到较快发展。 趋势之三：电子化、智能化 高可靠性高承载量，性能优越的产品，以及装备先进电子技术的机电一体化手动液压叉车市场前景看好。其具有电子智能称重。可使用与仓库重量统计，物品交易重量称重。 趋势之四：安全化、环保化 要保证手动液压叉车在搬运货物时安全可靠，要保证车架能载重时安全和升起时千斤顶具有安全保护回路。而且防止液压缸的液压油泄漏。 1.2课题内容和设计要求 课题内容：设计一台手动液压叉车 查阅文献、资料。完成文献综述、开题报告、实习报告及毕
9、业论文的编写。绘制图纸0号三张左右。 其具体要求如下： 1）根据工作条件设计总体方案和选尺寸 2）进行运动、受力分析 3）液压缸的设计 4）液压阀门的设计 4）画叉车的装配、零件图。 1.3研究方法步骤和措施 1.查资料：为了搞好本次毕业设计，我翻阅了大量资料，了解要搞好本次液压叉车毕业设计所需要的相关知识及应该注意的设计方法与设计技巧。 2.学习《机构运动与分析》、《连杆机构》： 本次设计是设计手动液压叉车，手动液压叉车的起升是机构传递运动和力。而力是靠液压千斤顶提供，所以也要学习《液压与气压传动》。手动液压叉车是对货物起重搬运等作业的机械设备以实现机械化，从而
10、减少劳力提高效率。 3.深化《机构运动与分析》、《连杆机构》的学习及联系《液压与气压传动》等与本次设计相关的知识专业。熟悉《机构运动与分析》、《连杆机构》《液压与气压传动》之间的联系和其他专业知识。进行全面的深化专业知识并提高其的综合能力的运用，为以后设计工作积累经验和方法技巧。 4了解手动液压叉车设计的主要参数：根据手动液压叉车的特点，设计的手动液压叉车的主要参数有起重量、液压叉车长度（跨距）、上升高度及起重机构的工作类型。 5.各参数的设计确定： 手动液压叉车的主要参数首先有使用方根据生产或工作环境提出，具体参数要根据国家标准或工厂标准来确定设计。同时也要考虑到制造
11、厂的现实技术水平和生产条件。所以，在确定数据时应当进行考察研究，从分协调商谈并慎重确定。 6.要注意安全事项： 手动液压叉车在起重搬运货物时必须安全可靠，除了要使各机构和金属结构满足要求外，还要设计安全保护装置。如液压千斤顶的回路保护设计。 7.具体设计方法步骤： ① 设计机构运动原理； ② 分析与计算手动叉车架的受力； ③ 机架结构设计； ④效检机架安全； ⑤设计液压回路； ⑥设计计算与效检个液压元件； ⑦设计手动液压叉车装配图和零件图； ⑧编写设计、使用说明书； 第一章 液压
12、叉车机构设计 要求：2吨手动液压叉车设计； 1.1 叉车机构原理的设计 ； 1.1.1机构运动简图 图1.1机构运动原理简图 1.1.2 自由度计算 上图中的机构运动原理简图中， 有6个活动机构，8低副，1高副 自由度数为：F=3X6-2X8-1=1 原动件数为1 原动件数等于机构自由度数，图示原理机构有确定运动。 1.2 叉车机构的受力分析与计算 1.2.1手动液压叉车货叉、传动机构长度确定及乘重能力计算 根据搬运货物初选货叉长1100mm。 图1.2：手动液压叉车货叉 货叉由高抗拉伸槽钢做成。叉尖做成
13、圆形，插入托盘时导轮使得货叉顺利插进托盘，使托盘免受损坏。 初选Q235槽钢、型号16A，其h=160mm可达到货叉搬运货物时单宽要求。 根据选定进行受力分析： 所设计的手动液压叉车的载重量为两吨，设计要求见下表： 型号 CBY 额定起重量（Kg） 2000 起升高度（mm） 115 货叉低放高度（mm） 85 货叉高放高度（mm） 200 货叉面长度（mm） 1100 外形尺寸（mm） 长 1480 宽 500 高 1120 自重（Kg） 72~100 叉轮尺寸 单轮 Ф74X93/70 双轮 Ф74X70 大轮尺寸 Ф180X
14、50 表1： 液压叉车设计参考数据 对单货叉进行受力分析（乘载2000kg/2=1000Kg），选着双轮，重量设计完成后最终确定，但不能超出要求范围。 图1.3 力的分析 1） 计算剪切应力； 有图1可知货叉的受力情况； 计算货叉所受最大剪力， 有图2得Fs的最大值，计算剪切应力τ τ= Fs/A Fs =10000N A 槽钢截面面积 FRSIM(F7,M7,NJ)==>FRRRR(F5,M5,F6,FI)==>FRRRR(F4,M4,F3,M3,FH,FK) ==>FRRCT(FD,FB) ==>MA
15、查《连杆机构的分析与综合》得1.5吨相似图表： M为其质量中心 YM=1000Kg XM=0 MM=0 M点在构件3上的位置： LDM=116.2cm LHM=127cm 根据已知条件代入下式，其中F3=YM=-1000Kg，所有其余各个构件上所受歪理及外力矩均为零。 同一条件为MA=0根据流程计算出各反力后，按下式计算油缸内作用在活塞上的驱动力FC FC= XDcosa + YDsina 下表为1.5吨的各运动副驱动力的数据： FXB FYB FXD FYD FXK FYK FXH FYH
16、 FXG FYG FNJ FMJ FYM FC -0.1411 -0.2326 -0.1411 0.7732 -0.7308 -0.0338 -0.7308 0.4256 -0.7308 -0.0338 0.4594 0 -1.0000 0.1755 -0.1366 -0.2025 -0.1366 0.7578 -0.6023 -0.0211 -0.6023 0.4263 -0.6023 -0.0211 0.4474 0 -1.0000 0.1784 -0.1152 -0.0991 -0.1152 0.6665 -0
17、1830 0.0018 -0.1830 0.4344 -0.1830 0.0018 0.4326 0 -1.0000 0.1847 -0.2457 -0.6515 -0.2475 1.4774 -1.5367 0.1550 -1.5367 0.3291 -1.5367 0.1550 0.1741 0 -1.0000 0.2144 1.2.3机构杆件铰接处轴的设计 1. 叉车货叉与起升撑腿构件5和6铰接轴d的选择 叉车乘载最大重量为2吨，单货叉称重为1吨。所以其铰接处受力为： G=2/2X1000X9.8=9800N 其作用力对材料作用的
18、性子为：剪切应力。 交接轴的材料：选45号钢，调质处理。 查《机械设计》表15—1，得 硬度为：217~255HBS,剪切疲劳极限为： [τ]=155MPa 查《起重机械》表4—11，得 最小安全储备系数为：n1=1.45，材料安全系数为：n2=1.1 所以，安全系数为：n=n1·n2=1.6 因为，[τ]≥ 所以，d≥ = = =11.4mm 取d=20mm. 为了方便,与货叉轮相关的轴都取d=20mm. 2. 叉车货叉提供力的横梁与起升撑腿构件铰接轴d的选择。 G F 21mm 18mm
19、上图为梁与支撑架间的简易受力分析图 FX18=GX21 G=9800N F=11433.3N 其作用力对材料作用性质为：剪切应力 铰接轴材料：选45号钢，调质处理。 查《机械设计》表15—1，得 硬度为：217~255HBS,剪切疲劳极限为：[τ]=155mpa 查《起重机械》表4—11，得 最小安全储备系数为：n1=1.45，材料安全系数为：n2=1.1 所以，安全系数为：n=n1·n2=1.6 因为，[τ]≥ 所以，d≥ = =12.26mm 取d=14mm. 货叉下面的梁不受外力，为二力杆件 取其另端的铰连接轴为d=15m
20、m 第二章 液压回路的设计 2.1 液压回路原理设计 为使设计的液压缸紧凑，采用简单的液压回路。用下图作为原理图： 图2.1：基于千斤顶的原理图 1. 6. 液压缸 2. 3. 单向阀 4. 油缸 5. 截止阀 最后得出手动液压叉车液压回路原理，如下图： 图2.2：液压叉车回路原理图 1. 6. 液压缸 2. 5. 单向阀 3. 油箱 4. 截止阀 2.2 各液压元件的设计、计算与校核 为使液压系统结构紧凑、简洁，使液压系统集中在一个模块内，把各液压元件作成一体。把油箱与液压缸装配在同意圆心轴线内，把各油路与各阀等设计在液压缸的底座内
21、 2.2.1 液压缸的设计及计算 1.液压缸材料选择 为使液压系统结构紧凑、简洁，液压缸材料采用高质量，具有高抗拉强度极限的材料，采用高质量的无缝钢管，材料为：45号钢制造，调质处理。 查《机械设计课程设计手册》表2—7，得： 硬度为162~217HBS, 抗拉强度为： σb=600MPa 屈服极限为：σs=355MPa 3. 液压缸内腔直径的计算与确定 有上表1.5吨叉车各运动副数据类比计算得知，液压系统的最大负荷为：F=45600N 液压杆升程：L=200-85=105mm 为使液压缸结构较小，去液压系统的设计压力尽量高。初取液压系统的设计压力为：Pmax
22、17MPa please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings 查《机械工程师电子手册》之液压传动与控制：液压缸缸筒内径(缸径)尺寸系列 取液压缸内腔的直径为：D=50mm 查《液压与气压传动》表4.2液压缸工作压力与活塞杆直径，取活塞杆直径为d=0.7D=35 所以，液压系统的设计压力为： Pmax=F/A= = =19MPa 4. 液压缸外直径的计算与确定 查《液压与气压传动》：缸的设计计算 为使液压系统结构紧凑、较小，先把液压缸按薄壁设计。因为，D
23、/δ≥10时，为薄壁 又因为，δ≥ (其中Pmax≥16MPa时，1.25Pmax=Py Pmax≤16MPa时， 1.5 Pmax=Py) 所以Py=1.5 Pmax=28.5MPa 取安全系数为：n=5 所以[σ]= σb/n=120MPa 所以，δ≥ = =6.0mm 所以，D/δ=50/6=8.3≤10为厚壁。 所以，要按厚壁计算，为使设计更准确一些，第四强度理论计算得： [σ] ≥ （其中，Dw为液压缸外直径） 取，安全系数为：n=5，所以[σ]= σb/n=120MPa 所以， Dw≥
24、D =59.3mm 取，液压缸外径为：62mm 2.2.2 油箱的设计 伸缩臂套的材料：选工程用铸造钢ZG310-570。 查《机械设计课程设计》表2-5，得 硬度为：≥153HBS，抗拉强度为：σb=570MPa 为使液压系统结构更紧凑，把油桶与液压缸在同意圆心轴线内。 要求：油筒油面的最高高度不超过油筒高度的80% 因为油路和阀中对油量的损耗，所以估算液压缸达到最高极限位置所需的油量为总油量的90%。 又因，推程：S=115mm 液压缸内腔的直径：D=50mm 所以，液压缸达到最高极限位置所需的油量为： L = =225687.
25、5mm3 ≈2.3升 所以，所需的最少油量为： L需=L/90%=2.5升 所以，油箱的最小容积为：L筒= L需/80%=2.3/80%=3.13升 因为，油箱与液压缸装配在同一圆心周线内， 所以， 液压缸外径为：Dw=62mm 所以，油箱内腔的直径为： =83mm 取油箱的上直径内为87mm 2.2.3油路的设计 为使液压系统结构更紧凑、更简洁，是液压系统都在一个模块内，把各液压元件做成一个快，形成一个整体。把油路设计
26、在液压缸的底座内。 油路的管径不宜选得过大，以免使整个液压装置结构过大，但不能太小，以免使系统压力损失过大，影响正常工作。 取油道内径为：d=5mm 2.2.4截止阀的设计 为使液压系统结构更紧凑、更简洁，是液压系统都在一个模块内，把各液压元件做成一个快，形成一个整体。把各阀设计在液压缸的底座内。 因为，液压系统设计的最高压力为：Pmax=19MPa 取，截止阀的开启系数为：n=1.1 所以，截止阀的开启压力为： F= = =412N 截止阀弹簧的设计： 取截止阀的弹簧的最大工作载荷为开启的1.5倍。所以，截止阀的弹簧的最大工作载
27、荷为：Fmax=1.5F=1.5X412=618N 1. 根据工作条件选材料并确定其许用应力 因为弹簧在一般在静载荷条件下工作，可以按第三类弹簧（变载 荷作用的次数1000次以下的弹簧）设计。 现在选用碳素弹簧钢丝D级，并根据实际结构，估算弹簧钢丝的直径为3.0mm， 查《机械设计》表16—3，暂选=1710MPa， 根据《机械设计》表16—2，可知=0.56=0.5X1710=855MPa 2. 根据强度条件计算弹簧钢钢丝直径 取旋转绕比C=5, 则，有《机械设计》式（16—4）得： 曲度系数K= = =1.3 所以，根
28、据《机械设计》式（16—12）得： d = =3.4mm 取弹簧钢丝直径标准直径d=3.5mm，中经D=CX3.5mm=17.5mm，取标准值D=16mm 3. 弹簧的压缩量的计算 查《机械设计》表16—2，取切变模量G=80000MPa，为使液压系统结构紧凑，使弹簧较短，取较小的标准有效工作圈数n=3，安全阀的开启力为：F=412N 由《机械设计》式（16—5）得： 弹簧压缩量 = =3.375mm 4. 弹簧原长度计算 弹簧原长
29、度please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings 5. 进行结构设计 选取GB/T1358—93圆柱螺旋压缩弹簧，弹簧丝直径d=3.5mm，中经D=16mm，有效工作圈数n=3，预压缩量mm，弹簧原长度H。=30.5mm，极限载荷Flim=1264N,极限压缩量 =10mm 为使工作稳定，以便定位，加装导杆。 查《机械设计》表16—7，得：导杆与弹簧的间隙为：2mm 2.2.5 单向阀设计 单相阀要保证单相密封，防止漏油，为更好的的单相密封，加入压缩弹簧，使其产生预压，使单向密封
30、更可靠；又要达到压力损失最小的目的，压缩弹簧的预压力要小，单向阀油塞要轻。两者均衡单向阀才能达到更好效果。 单向阀弹簧的设计： 1. 选材并确定其许用应力 因为单向阀弹簧要经常活动，按第一类（受载荷次数在以上的弹簧）设计。 现在选用碳素弹簧钢丝B级，并根据实际结构，取其标准直径为d=0.4mm，取标准中径D=5mm， 查《机械设计》表16—3，暂选=2060MPa 查《机械设计》表16—2，可知=0.3=0.3x2060=618MPa 切变模量G=80000MPa 2. 根据强度条件计算弹簧钢丝直径 现取旋绕比C
31、D/d=5/0.4=12.5， 则，有《机械设计》式（16—4）得： 曲度系数K= = =1.1 3. 弹簧的压缩亮的计算 查《机械设计》表16—2，取切变模量G=80000MPa，为使液压系统结构紧凑，使弹簧较短，取较小的标准有效工作圈数n=6 ，取单向阀的开启力为：F=1N 由《机械设计》式（16—12）得： 弹簧压缩量 = =2.93mm 4. 弹簧原长度计算 弹簧原长度 = =14.9mm 5.
32、验算 极限工作载荷Flim= = =2.82N 弹簧的极限压缩量 =8.14mm 6. 压力损失的设计 弹簧的预压力为：F=1N,估计单向阀油塞的体积为：1300 ，铁的密度为，所以单向阀油塞重量为：10克，受重力约为0.1g。 单向阀打开的力为：=1+0.1=1.1N 因为，油路直径d=5mm， 所以，压力损失
33、 = =0.05MPa 压力损失比大气压0.101MPa要小，能达到吸油的目的，，吸油压力约为大气压与损失压力之差，比供油压力小的多。 所以，符合单向密封的要求。 7. 进行结构设计 选取GB/T1358—93圆柱螺旋压缩弹簧，弹簧丝直径d=3.5mm，中经D=16mm，有效工作圈数n=3，预压缩量mm，弹簧原长度H。=30.5mm，极限载荷Flim=1264N,极限压缩量=10mm 为使工作稳定，以便定位，加装导杆。 查《机械设计》表16—7，得：导杆与弹簧的间隙为：0.6mm 2.2.6泵的设
34、计 取，泵油缸的直径：d= 操作杆的长度为：L=775mm 油泵杆长：l=24mm 泵缸壁厚10mm。 最大压力：Pmax=19MPa 最大操作力为：Fmax= = =11824N =12.1kgf 通过分析计算，泵的最大位移：S=50mm 所以，泵单次进油：V= = =10048 第三章 结论 手
35、动液压叉车是用来对货物起重、搬运、装卸和安装的机械设 备。起重机械在搬运物料时，可减轻人力，提高效率。其在现代化的生产部门中，起着组织大批生产和流水作业的过程基础。 设计手动液压叉车起重机必须要以叉车的参数为依据，参虑 自身条件，同时尽量满足客户要。起重机的参数是说明起重机性能指标叉车的主要参数：起重量、跨距、起升高度、机构工作速度及工作类型。同时外形尺寸等也是重要参数。 叉车的主要参数先有生产单位提出，具体按国标或工厂标准确定，同时考虑自身条件。因此，在设计时要充分进行调查、研究、协调。 叉车在工作时要安全可靠。要使叉车安全可靠，除了要使各个机构和金属材料满足要求，还要安装安全与指
36、示装置。 所以在设计轻重机械时要依据上述要求，必须充分考虑过载保护，车架材料强度。认真计算各个参数，尽可能全面考虑问题。 作为当代大学机械设计制造及其自动化专业的毕业生，必然刻苦专研，努力奋斗，全面思维认真分析。 please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings 参考文献 ［1］材料力学 (第四版) 刘鸿文编 ：高等教育出版社 2004年1月 ［2］机械原理 （第七版） 孙恒编 ：高等教育出版社 2006年5月 ［3］互换性与测量技术 孙恒编 ：高等教育出版社
37、 2006年5月 ［4］液压与气压传动 (第二版) 姜继海编 : 高等教育出版社 2009年5月 ［5］连杆机构的分析与综合 （第二版） 曹惟庆编 ：科学出版社 2002年5月 ［6］机械设计 （第八版） 濮良贵编 ：高等教育出版社 2006年5月 ［7］机械设计课程设计手册 （第三版） 吴宗泽编 ：高等教育出版社 2006年5月 ［8］机械结构设计 卢耀祖编 ：同济大学出版社 2004年10月 ［9］机械工程材料 崔占全编 ：哈尔滨出版社 2009年7月 ［10］机械电子手册 ［11］材料成型工艺基础 崔封祥 : 哈尔滨工业大学出版社 2009年7月
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