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無(wú)錫太湖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
1.1前移式手動(dòng)液壓叉車的簡(jiǎn)介
前移式手動(dòng)液壓叉車是一種清潔無(wú)污染,裝卸無(wú)動(dòng)力的產(chǎn)品,該制品具有組織緊密,運(yùn)輸靈活,操作方便,回轉(zhuǎn)半徑小等特性。一般在車間,倉(cāng)房,車站,船埠等處用來(lái)搬送貨物和箱體。對(duì)于那些有具體要求(比如防火,防爆)等場(chǎng)所,和(比如印刷工廠,船塢碼頭,倉(cāng)房等)更加適合使用。如果匹配(車廂,貨箱,標(biāo)準(zhǔn)箱)等集裝箱使用,可以有效減少零部件的磕碰,劃傷和堆積面積,減少搬運(yùn)量,提高工作效率。具有單門(mén)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),回轉(zhuǎn)半徑小的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè),造紙業(yè),印刷業(yè),物流行業(yè)。
1.1.1設(shè)計(jì)目的
叉車的靈活機(jī)動(dòng)性強(qiáng),可以適應(yīng)復(fù)雜多變的裝卸搬運(yùn)的要求,環(huán)境要求較低,前移式叉車主要用在倉(cāng)庫(kù)里中型高度的堆垛、取送作業(yè),特別滿足了額定起重量小、起身高度低的要求,在室內(nèi)作業(yè)簡(jiǎn)單方便。
1.1.2設(shè)計(jì)的意義
叉車是應(yīng)用十分廣泛的流動(dòng)式裝卸搬運(yùn)機(jī)械,普遍應(yīng)用于公路、鐵路、水路運(yùn)輸?shù)雀鞑块T(mén)。長(zhǎng)期以來(lái),因?yàn)槌杉浳锏钠贩N較多、規(guī)格繁雜、外形不一、包裝各不相同,所以對(duì)這些貨物商品很難實(shí)現(xiàn)裝卸運(yùn)輸作業(yè)機(jī)械化。叉車的出現(xiàn),才讓這個(gè)問(wèn)題得到合理地解決,不但減少了工人的勞動(dòng)力,而且保證了商品貨物的生產(chǎn)安全,工人作業(yè)效率大大提高,經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)非常顯著。
1.2前移式手動(dòng)液壓叉車的發(fā)展
1.2.1歷史與發(fā)展
由于搬運(yùn)軍事物料的需要,叉車在第二次世界大戰(zhàn)中得到了飛快地發(fā)展。從1950年到1959年,中國(guó)也開(kāi)始仿造前蘇聯(lián)的液壓叉車。1960年到1969年,通過(guò)測(cè)繪仿制日本機(jī)械叉車,中國(guó)的叉車行業(yè)從此翻開(kāi)了嶄新的篇章。正是因?yàn)檫@樣,叉車的外觀與日本叉車的模樣差不多,70年代-80年代的時(shí)候,行業(yè)聯(lián)合設(shè)計(jì)奠定了中國(guó)叉車行業(yè)的基礎(chǔ),影響深遠(yuǎn),又解放了思想,拓展了品種,更新了理論。90年代以后引進(jìn)了外資企業(yè),形成了多檔次,多層次的格局,叉車行業(yè)百花齊放,百家爭(zhēng)鳴。隨著柳工、廈工、山推等著名企業(yè)的相繼加入行列,隨著當(dāng)今的制度、社會(huì)的發(fā)展,叉車行業(yè)進(jìn)入了輝煌時(shí)期。
隨著現(xiàn)代文明社會(huì)的發(fā)展,叉車越來(lái)越普遍的使用。由于社會(huì)的需求量越來(lái)越大,國(guó)內(nèi)外創(chuàng)造出了(全電動(dòng)插腿叉車、輕小型前移叉車、電動(dòng)推高叉車、電動(dòng)牽引車)等用來(lái)搬運(yùn),堆垛,牽引,裝卸的叉車。隨著電商平臺(tái)的崛起,物流業(yè)發(fā)展飛快,產(chǎn)品要進(jìn)庫(kù)、打單、出庫(kù)等,這些不僅對(duì)車輛的機(jī)構(gòu)輕巧有要求外,還要具備無(wú)污染、低噪音、耐低溫、可防爆,質(zhì)量輕等特點(diǎn),這些要求只有輕小型搬運(yùn)車輛較容易做到。輕小型搬運(yùn)行業(yè)就是要盡快抓住“電商物流熱”的難得機(jī)遇,努力提高產(chǎn)品質(zhì)量,增加物品的各式規(guī)格,為各行業(yè)的物流服務(wù)提供最快捷最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
1.2.2叉車新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)趨勢(shì)
序號(hào)
技術(shù)趨勢(shì)
技術(shù)要求和特點(diǎn)
1
門(mén)架系統(tǒng)
高度有高有低,高滿足棉花倉(cāng)庫(kù),集裝箱搬運(yùn),低滿足鐵路,矮庫(kù)房
2
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
中小叉車可以使用動(dòng)力轉(zhuǎn)向,改善軸距,增大轉(zhuǎn)角,減小轉(zhuǎn)彎半徑
3
傳動(dòng)系統(tǒng)
靜力傳動(dòng),二級(jí)主傳動(dòng),專業(yè)生產(chǎn)零部件,傳動(dòng)同步換擋
4
整機(jī)參數(shù)
合理,使用方便,操作簡(jiǎn)單
5
舒適性
適合駕駛員駕駛作業(yè),污染小,噪音低,符合人機(jī)學(xué)原理
6
外觀設(shè)計(jì)
整個(gè)叉車的流線走向設(shè)計(jì)美觀,形狀各異,適合環(huán)境
1.3前移式手動(dòng)液壓叉車的優(yōu)勢(shì)及前景
前移式手動(dòng)液壓叉車具有很多優(yōu)點(diǎn),如能量轉(zhuǎn)換效率高、低噪小、無(wú)廢氣排放、 易于控制等。在車間、倉(cāng)庫(kù)、以及食品、制藥、物流等對(duì)環(huán)境要求較高的行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用,成為室內(nèi)物料搬運(yùn)的不二之選。90年代以來(lái),國(guó)外工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)飛快的發(fā)展時(shí)期,國(guó)外市場(chǎng)特別是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家,國(guó)外的發(fā)展趨勢(shì)大體是:發(fā)展快,水平高。在應(yīng)用新的科技技術(shù)的同時(shí),也相繼出現(xiàn)新結(jié)構(gòu)和新的產(chǎn)品 ,整機(jī)可靠性繼續(xù)提升,重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)增加了電子信息的含量,在集成電路,微型計(jì)算機(jī)和監(jiān)控技術(shù)方面都有相應(yīng)的廣泛應(yīng)用。
1.3.1 系統(tǒng)化、大型化
系統(tǒng)化是機(jī)械工程發(fā)展的未來(lái)趨勢(shì),國(guó)外許多著名的大公司企業(yè)都逐步實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)化進(jìn)程,最終形成了從微型到大型化的產(chǎn)品轉(zhuǎn)型,與此同時(shí),產(chǎn)品的換代周期大幅縮短。大型機(jī)械工程產(chǎn)品特點(diǎn)是市場(chǎng)投入高,科技技術(shù)含量高,生產(chǎn)周期長(zhǎng),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。因此加大國(guó)內(nèi)的機(jī)械工程系統(tǒng)化,大型化的研發(fā),我們才不至于受制于人。
1.4前移式手動(dòng)液壓叉車設(shè)計(jì)參數(shù)
前移式手動(dòng)液壓叉車性能:在標(biāo)準(zhǔn)起升高度1600mm 和額定起重量為 500㎏。
本論文所設(shè)計(jì)的前移式手動(dòng)液壓叉車系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)(如表1.1所示)。
表1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)
額 定 載 重 量
500kg
最 高 起 升 高 度
1600 mm
貨 叉 最 低 高 度
80 mm
載 荷 中 心 距
450mm
貨 叉 長(zhǎng) 度
900 mm
外 形 尺 寸
長(zhǎng)
1560mm
寬
700mm
高
1960mm
前 輪 直 徑
100mm
后 輪 直 徑
200mm
凈 重
140~180kg
1.5本章小結(jié)
緒論部分通過(guò)對(duì)前移式手動(dòng)液壓叉車的簡(jiǎn)單介紹,了解了國(guó)內(nèi)外叉車行業(yè)的歷史與現(xiàn)狀,以及未來(lái)叉車設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。前移式手動(dòng)液壓叉車的設(shè)計(jì)滿足了小倉(cāng)庫(kù)和對(duì)載荷重量不大的工作場(chǎng)合的使用。
第2章 總體設(shè)計(jì)方案
2.1前移式手動(dòng)液壓叉車主要結(jié)構(gòu)
前移式手動(dòng)液壓叉車主要由機(jī)架部分、底座部分、叉架部分、叉腳部分、起升裝置、前移裝置等組成。
圖2.1機(jī)架結(jié)構(gòu)圖 圖2.2叉架結(jié)構(gòu)圖
圖2.3叉腳結(jié)構(gòu)圖 圖2.4底座結(jié)構(gòu)圖
圖2.5萬(wàn)向輪結(jié)構(gòu)圖 圖2.6前移裝置結(jié)構(gòu)圖
圖2.7起升裝置結(jié)構(gòu)圖 圖2.8前輪結(jié)構(gòu)圖
2.2前移式手動(dòng)液壓叉車的特點(diǎn)
前移式叉車的門(mén)架或者貨叉架可以前后移動(dòng),其中門(mén)架前移式叉車是指作業(yè)時(shí)門(mén)架帶動(dòng)貨叉前移,伸出到前輪之外叉取或放下貨物,行走時(shí)貨叉帶貨物收回,使貨物重心在支撐面內(nèi);而貨叉前移式叉車是指貨架帶動(dòng)貨叉前移至前輪之外進(jìn)行作業(yè),行走時(shí)叉架帶動(dòng)貨叉縮回到支撐平面內(nèi)。前移式叉車有兩條前伸的支腿,支腿較高,支腿前端有兩個(gè)輪子,支腿的作用是確保叉車在負(fù)載時(shí)的穩(wěn)定性。與插腿式叉車比較,前輪較大,支腿較高,作業(yè)時(shí)支腿不能插入貨物的底部,而門(mén)架可以帶著整個(gè)起升機(jī)構(gòu)沿著支腿內(nèi)側(cè)的軌道移動(dòng),這樣貨叉叉取貨物后稍微起升一個(gè)高度即可縮回,保證叉車運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性. 前移式叉車與插腿式叉車一樣,都是貨物的重心落到車輛的支撐平面內(nèi),因此穩(wěn)定性很好。適合于車間、倉(cāng)庫(kù)內(nèi)作業(yè)。
分析前移式手動(dòng)液壓叉車的組成部分,結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù),設(shè)計(jì)出來(lái)的前移式手動(dòng)液壓叉車擁有以下特點(diǎn):
1.由于所設(shè)計(jì)的前移式手動(dòng)液壓叉車是液壓起重,對(duì)于工作環(huán)境的要求較低,所以可適應(yīng)各種不同的工作環(huán)境。
2. 對(duì)比與前移式手動(dòng)液壓叉車的手動(dòng)起升,本文所設(shè)計(jì)的前移式手動(dòng)液壓叉車是由液壓回路路控制的,其操縱簡(jiǎn)便,可大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度,提高勞動(dòng)效率。
3.本次設(shè)計(jì)的前移式手動(dòng)液壓叉車,其車架主體部分的材料選用Q235A,且在前移式手動(dòng)液壓叉車架的各關(guān)鍵受力點(diǎn)都輔以加強(qiáng)筋,使其受力均勻, 使叉車能承受在叉物時(shí)所承受的重力,提高叉車的安全性能。
4.前移裝置借鑒剪叉平臺(tái)設(shè)計(jì),通過(guò)液壓缸控制前進(jìn)后退,移動(dòng)性好,安全可靠。
5.對(duì)比與前移式手動(dòng)液壓叉車,本文所設(shè)計(jì)的液壓叉吊車其載重能力更強(qiáng),可以滿足更多的工作要求。
6.此次設(shè)計(jì)的前移式手動(dòng)液壓叉車,由于其是使用液壓,所以在工作時(shí)噪聲小,且無(wú)污染。
2.3設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析
為了使設(shè)計(jì)出來(lái)的前移式手動(dòng)液壓叉車能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能,分析設(shè)計(jì)任務(wù),前移式手動(dòng)液壓叉車在設(shè)計(jì)的過(guò)程中有以下的難點(diǎn)需要解決:
1.前移裝置的設(shè)計(jì),如何前移,前移并且還得承受載荷重量。
2.為了使前移式手動(dòng)液壓叉車能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的載重量,對(duì)于液壓系統(tǒng)要如何設(shè)計(jì)。
3.完成液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后,如何傳遞動(dòng)力,選擇何種傳動(dòng)裝置。
4.本次所設(shè)計(jì)的是前移式前移式手動(dòng)液壓叉車,除了讓叉車完成裝卸的功能外,如何讓叉車完成吊物的功能。
5.如何完成液壓叉車的起升功能。
6.完成前移式手動(dòng)液壓叉車各部份的設(shè)計(jì)后,如何設(shè)計(jì)前移式手動(dòng)液壓叉車的主體車架,及貨叉架、加強(qiáng)筋等輔助部分的設(shè)計(jì)。
2.4本章小結(jié)
通過(guò)圖形對(duì)所設(shè)計(jì)的叉車各個(gè)結(jié)構(gòu)部件有了大致的了解,包括了門(mén)架、前移裝置、起升裝置等。介紹了前移式手動(dòng)液壓叉車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分析了本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)難點(diǎn)。
第3章 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
3.1傳動(dòng)裝置的選擇裝置
傳動(dòng)裝置有帶傳動(dòng)裝置、鏈傳動(dòng)裝置、齒輪傳動(dòng)裝置等。
3.1.1帶傳動(dòng)一般有以下特點(diǎn):
(1)帶有良好的饒性,能吸收震動(dòng),緩和沖擊,傳動(dòng)平穩(wěn)噪音小。
(2)當(dāng)帶傳動(dòng)過(guò)載時(shí),帶在帶輪上打滑,防止其他機(jī)件損壞,起到過(guò)載保護(hù)作用。
(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造,安裝和維護(hù)方便;
(4)帶與帶輪之間存在一定的彈性滑動(dòng),故不能保證恒定的傳動(dòng)比,傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率較低。
(5)由于帶工作時(shí)需要張緊,帶對(duì)帶輪軸有很大的壓軸力。
(6)帶傳動(dòng)裝置外廓尺寸大,結(jié)構(gòu)不夠緊湊。
(7)帶的壽命較短,需經(jīng)常更換。
由于帶傳動(dòng)存在上述特點(diǎn),故通常用與中心距較大的兩軸之間的傳動(dòng)傳遞功率一般不超過(guò)50KW。
3.1.2鏈傳動(dòng)一般有以下幾個(gè)特點(diǎn):
(1)由于鏈傳動(dòng)屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動(dòng),所以可獲得準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比;
(2)與帶傳動(dòng)相比,鏈傳動(dòng)預(yù)緊力小,所以鏈傳動(dòng)軸壓力小,而傳遞的功率較大,效率較高,鏈傳動(dòng)還可以在高溫、低速、油污等情況下工作;
(3)與齒輪傳動(dòng)相比,兩軸中心距較大,制造與安裝精度要求較低,成本低廉。
(4)鏈傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比和瞬時(shí)鏈速,所以傳動(dòng)平穩(wěn)性較差,工作時(shí)有噪音且鏈速不宜過(guò)高。
鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠,且兩軸相距較遠(yuǎn),以及其他不宜采用齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。
3.1.3齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn):
(1)效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中,以齒輪傳動(dòng)效率為最高,閉式傳動(dòng)效率為96%~99%,這對(duì)大功率傳動(dòng)有很大的經(jīng)濟(jì)意義。
(2)結(jié)構(gòu)緊湊 比帶、鏈傳動(dòng)所需的空間尺寸小。
(3)工作可靠、壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng),工作十分可靠,壽命可長(zhǎng)達(dá)一二十年,這也是其它機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。這對(duì)車輛及在礦井內(nèi)工作的機(jī)器尤為重要。
(4)傳動(dòng)比穩(wěn)定 傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用,正是由于其具有這一特點(diǎn)。
但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高,價(jià)格較貴,且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合。
對(duì)比以上幾種傳動(dòng)裝置,結(jié)合本文設(shè)計(jì)的需要,所以選擇鏈傳動(dòng)作為液壓叉車的傳動(dòng)裝置。
鏈傳動(dòng)裝置主要由鏈輪軸、軸承、鏈輪鏈條等部分組成。鏈傳動(dòng)裝置:(如圖3-1所示)
圖 3.1 鏈傳動(dòng)
3.2鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
3.2.1鏈輪的確定
在實(shí)際工作過(guò)程中,此處鏈輪只作單個(gè)使用,起到一個(gè)傳遞運(yùn)動(dòng)力的作用,所以對(duì)于鏈輪輪齒強(qiáng)度、剛度要求較高??紤]到跟軸承的配合關(guān)系確定為基軸配合,由于要承受較大的壓力,所公差確定為U7/h6。相對(duì)普通鏈輪而言,軸承鏈輪不需要設(shè)計(jì)齒,中間設(shè)計(jì)為光滑凸輪就可以了,它只需要頂著滾子鏈中間的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)即可,但是鏈輪要求要有足夠的強(qiáng)度和耐磨性,故鏈輪齒面一般都經(jīng)過(guò)熱處理,使之達(dá)到一定硬度,常用加工方法為:淬火處理,表面發(fā)黑處理。
3.2.2鏈型號(hào)的確定
叉車承載500㎏,鏈條工作載荷F = 4900N,根據(jù)這一特點(diǎn)結(jié)合滾子鏈的基本參數(shù)和尺寸選用鏈號(hào) 08B 的滾子鏈傳動(dòng) ,其極限拉伸載荷F= 17.8KN,足以滿足要求,因?yàn)橛胸洸婕軆蛇叺妮喿幼霰Wo(hù),只要選用單鏈傳動(dòng)即可。
3.2.3 鏈節(jié)數(shù)的確定
由于此處鏈輪只作單個(gè)使用,所以不存在中心距 ,鏈節(jié)數(shù)由叉車起升裝置的起升高度來(lái)確定。根據(jù)選定鏈號(hào),查表得所選鏈的節(jié)距 p = 12.7mm ,起升裝置的起升高度h = 1600mm,確定鏈節(jié)數(shù)=126節(jié)。
3.2.4強(qiáng)度校核
在鏈輪正常工作情況下,鏈速v ≤ 0.1 m/s,所傳遞的功率p為其承載力與其速度的乘積,即p = Fv ,承載力F =4900 N,則p = Fv=49000.1 =0.49kw
鏈速v ≤ 0.1 m/s,即為低速鏈傳動(dòng),鏈傳動(dòng)的主要失效形式為鏈條的過(guò)載拉斷,因此應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。(本章計(jì)算公式參照 簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二版 1997)
靜強(qiáng)度安全系數(shù)S
(3.1)
F—— 單排鏈的極限拉伸載荷
m —— 鏈條排數(shù)
K—— 工作情況系數(shù)
F —— 鏈的工作拉力
所選鏈的極限拉伸載荷F= 17.8KN;采用單鏈傳動(dòng),即m=1;根據(jù)其工作情況,查表選取K= 1.2;鏈的工作拉力=4900N,則
滿足強(qiáng)度要求。
3.2.5驗(yàn)算鏈速
(3.2)
在預(yù)先設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)
3.2.6確定潤(rùn)滑方式
潤(rùn)滑方式采用人工定期潤(rùn)滑方式。
3.2.7計(jì)算對(duì)鏈輪軸的壓力 F`
F`=1.25 F =1.254900N2=12250 N
3.2.8鏈輪的結(jié)構(gòu)
鏈輪的直徑較小,因此采用實(shí)心式,其材料為中碳優(yōu)質(zhì)鋼C45(如圖3.2所示)
圖3.2 鏈輪結(jié)構(gòu)圖
(1)鏈輪輪齒結(jié)構(gòu):
齒寬
內(nèi)鏈節(jié)寬,則
圓角半徑
(2)鏈輪齒總寬:
由于鏈輪內(nèi)套軸承轉(zhuǎn)動(dòng),所以總寬必須大于軸承寬度15mm,為了防止軸承跟鏈輪的軸向運(yùn)動(dòng),特意在鏈輪左側(cè)設(shè)計(jì)一凹槽來(lái)加入孔用彈性擋圈,以此來(lái)保證他們的穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.3鏈輪軸的選擇
3.3.1選擇軸的材料,確定許用應(yīng)力
該軸傳遞的功率,對(duì)材料無(wú)特殊要求,故選用45鋼,并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由表查得強(qiáng)度極限,再由表得許用應(yīng)力[]=200。
(本章計(jì)算公式參照 簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二版 1997)
按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑
P=1×1.3=1.3KW 根據(jù)表得 C=107~118,又由式得
又由d=
由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)直徑。
設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制結(jié)構(gòu)草圖(如圖3.3所示)
圖 3.3鏈輪軸
1.按彎曲合成強(qiáng)度校核軸徑
畫(huà)出軸的受力圖(如圖3.4所示)
圖3.4 受力分析圖
在之間載一段距離為x(如圖3.5所示)
圖 3.5 受力分析圖
∵M(jìn)的扭轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針為負(fù)
∴
∵在和之間截任一段距離。
∴x的取值為
又∵是階梯軸,軸的粗細(xì)不一
∴當(dāng)時(shí),也可能存在危險(xiǎn)截面
∴
∴當(dāng)時(shí),
在和之間截一段距離為Y(如圖3.6所示)
圖3.6 受力分析圖
∵在和之間任取一段?!嗟娜≈禐?
∴當(dāng)Y取最大時(shí)Y=193N
2.作轉(zhuǎn)矩圖 (如圖3.7所示)
圖 3.7 轉(zhuǎn)距圖
3.求當(dāng)量彎矩
因?yàn)榇溯S為靜應(yīng)力狀態(tài)下的軸,轉(zhuǎn)矩不變,修正系數(shù)為。
4.確定危險(xiǎn)截面及校核強(qiáng)度
查表得,滿足的條件,故此處所設(shè)計(jì)的軸的強(qiáng)度足夠,并有一定寬余量。
3.4軸承的選擇
3.4.1計(jì)算軸承的的載荷
根據(jù)以上所求的結(jié)果,要選擇軸承,要先求出當(dāng)量載荷,因該向心軸承受作用。求出當(dāng)量動(dòng)載荷。計(jì)算時(shí)用到的徑向系數(shù),軸向系數(shù)。要根據(jù)值查取,而是額定靜載荷,在軸承型號(hào)為選定前不知道,故用試算法。查表暫取;e=0.34;X=1,Y=0, P=xFr+YFa=1x9600+0=9600
即軸承在作用下的使用壽命,相當(dāng)于在純徑向載荷9600N作用下的使用壽命。
(本章計(jì)算公式參照 簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二版 1997)
(1) 計(jì)算所需的徑向基本額定靜載荷
計(jì)算所需的徑向基本額定靜載荷
由式 (3.3)
(2) 選擇型號(hào)
查表選60206型軸承其
故60206軸承的與原估計(jì)值接近,選擇的軸承適用。
3.4.2選擇潤(rùn)滑方式
機(jī)件在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),如果一些摩擦部位得不到適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑,就會(huì)產(chǎn)生干摩擦。實(shí)踐證明,干摩擦在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量足以使金屬熔化,造成機(jī)件的損壞甚至卡死(許多漏水或漏油的汽車出現(xiàn)拉缸、抱軸等故障,主要原因就在于此)。因此必須對(duì)機(jī)件中的摩擦部位給予良好的潤(rùn)滑。當(dāng)潤(rùn)滑油流到摩擦部位后,就會(huì)粘附在摩擦表面上形成一層油膜,減少摩擦機(jī)件之間的阻力,而油膜的強(qiáng)度和韌性是發(fā)揮其潤(rùn)滑作用的關(guān)鍵??偟膩?lái)說(shuō)它的作用有:潤(rùn)滑、冷卻、洗滌、密封、防銹、消除沖擊載荷的作用。
脂潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)主要包括:良好的耐水性、防銹性、膠體穩(wěn)定性和高低溫性。使用壽命長(zhǎng),是鈣基潤(rùn)滑脂和普通潤(rùn)滑脂使用周期的2-3倍。 降低能耗,可在-30℃低溫環(huán)境下使用。 通用性好,可適用于夏季又可適用于冬季,不僅簡(jiǎn)化了采購(gòu)品種,降低了能耗,提高效益,方便管理。供脂方式:加脂周期長(zhǎng)、潤(rùn)滑脂稠度硬的用加油槍打;加脂周期短、潤(rùn)滑脂稠度稀的,且潤(rùn)滑點(diǎn)周邊環(huán)境惡劣的用電動(dòng)或氣動(dòng)供脂泵注入。
根據(jù)前移式手動(dòng)液壓叉車鏈傳動(dòng)的實(shí)際情況,液壓叉車的潤(rùn)滑方式選擇手工油潤(rùn)滑,可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行定期的潤(rùn)滑保養(yǎng),以增長(zhǎng)液壓叉車的使用壽命。
3.5本章小結(jié)
機(jī)械傳動(dòng)裝置主要有此輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng),通過(guò)對(duì)它們特點(diǎn)及動(dòng)作方式的分析,最終選擇鏈傳動(dòng),由液壓千斤頂?shù)钠鹕ㄟ^(guò)鏈條繞鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)貨叉架的上升,達(dá)到貨叉上升的目的。鏈傳動(dòng)包括了鏈條、鏈輪、軸承及軸的設(shè)計(jì),用軸端定位擋板把軸固定在軸支架上,利用軸肩和孔用彈性擋圈保證軸承不軸向運(yùn)動(dòng),最后通過(guò)鏈輪跟軸承的緊配合來(lái)實(shí)現(xiàn)鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。
第4章 叉車外型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.4機(jī)架的設(shè)計(jì)
圖4.1 機(jī)架裝置
1.扶手 2.立柱3.后輪架4.底板5.前插腿
6.連接板7.支撐軸8.加強(qiáng)筋9.封板
10.角鋼11.接夜盒12.安全擋板13.橫檔14小板
4.1.1機(jī)架的主要組件的材料及尺寸的選擇
(1)門(mén)架截面圖(如圖4.2所示)
圖4.2 門(mén)架截面圖
(2)底座前插腿:鑄鋼、U形鋼槽,980×90×70 (如圖4.3所示)
圖4.3 底座前插腿組件
1.前輪座 2.前插腳矩形管
(3)機(jī)架橫檔組件:Q235A, 620×50×7 (如圖4.4所示)
圖4.4機(jī)架橫檔組件
(4)機(jī)架后輪架組件:Q235A、矩形管, 230×115×100 (如圖4.5所示)
圖4.5機(jī)架后輪架組件
1.輪座 2. 輪架
(5)機(jī)架立柱組件:C型鋼槽,100×36×1860(如圖4.6所示)
圖4.6機(jī)架立柱組件
4.2后輪的設(shè)計(jì)
為了保證前移式手動(dòng)液壓叉車在運(yùn)輸及起重物的過(guò)程中的穩(wěn)定性,應(yīng)具有四個(gè)支持點(diǎn),叉車重心的投影點(diǎn)不論在工作位置或運(yùn)輸位置,都不應(yīng)超出四點(diǎn)所形成的四邊形,要使轉(zhuǎn)彎時(shí)叉車的轉(zhuǎn)動(dòng)方便、靈活,在轉(zhuǎn)彎時(shí)必須要求各個(gè)輪子有一個(gè)共同瞬時(shí)的回轉(zhuǎn)中心,所設(shè)計(jì)的兩后輪軸應(yīng)在同一軸線上,所以選用插頭式腳輪。
后輪選擇的是萬(wàn)向輪,有標(biāo)準(zhǔn)的尺寸,由于額定起重量為500kg,所以選擇萬(wàn)向輪的尺寸為(表4.1):
表4.1
輪徑
輪寬
載重
單輪材料
軸承
安裝高度
孔徑
200mm
50mm
240kg
鐵心防滑膠輪
滾珠
230mm
12mm
4.3前輪輪架
前輪輪架為精鑄造件,其規(guī)格與尺寸大小以輪子尺寸而定,其軸承孔與軸承作過(guò)盈配合,前輪組內(nèi)包含:軸用彈性擋圈、防塵蓋、軸承、前輪、前輪軸。其中前輪直徑為100mm,前輪軸直徑為12mm,如圖4.7。
圖 4.7前輪輪架結(jié)構(gòu)
4.4剪式支撐板
為了實(shí)現(xiàn)貨叉前移功能,專門(mén)設(shè)計(jì)了一種既能承受低載荷,又能實(shí)現(xiàn)前移的剪叉式支撐板,如圖4.8。
圖4.8剪叉式支撐板
4.5萬(wàn)能夾具設(shè)計(jì)
夾具的設(shè)計(jì)主要是保證前移支撐板的前進(jìn)和固定,從而保證前移貨叉的穩(wěn)定性,它的左邊部分套在貨叉架上的絲杠上,右邊部分與前移支撐桿松連接,通過(guò)搖動(dòng)絲杠使前移支撐桿前伸來(lái)達(dá)到移動(dòng)貨叉的目的,非常方便。前支撐移桿的長(zhǎng)度為420mm,寬度為28mm,孔徑為8mm,另外一端與貨叉相連,絲杠的梯形螺距是7mm,從頭轉(zhuǎn)到尾需要58轉(zhuǎn),如圖4.10,4.11。
圖 4.0 萬(wàn)能夾具
圖 4.11 絲杠
4.6本章小結(jié)
本章具體介紹了各個(gè)機(jī)構(gòu)的工作原理和外形尺寸,夾具在絲杠上的來(lái)回移動(dòng)使前移支撐桿推動(dòng)貨叉的前移和后退,從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
第5章 動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.1液壓千斤頂主要構(gòu)件分析
該系統(tǒng)是一個(gè)組焊件,技術(shù)條件要求為:組焊后加工,熱處理調(diào)質(zhì)達(dá)到HB240~HB280。表面粗糙度最高達(dá)到Ra2.3 μm,最低達(dá)到Ra12.5 μm,尺寸公差較小,另外有一處位置公差要求,這就需要經(jīng)過(guò)粗加工、半精加工、精加工過(guò)程。本零件用于大批量生產(chǎn)。本系統(tǒng)主要運(yùn)用了:杠桿原理,帕斯卡原理,單向閥單向?qū)ㄔ淼取?
5.2液壓缸的主要形式及選材
液壓缸能將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,用來(lái)驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)作直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。它是液壓執(zhí)行元件。液壓缸由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,除單個(gè)使用外,還可幾個(gè)組合或與杠桿、連杠、齒輪齒條、棘輪棘爪、凸輪等其他機(jī)構(gòu)配合,實(shí)現(xiàn)多種機(jī)械運(yùn)動(dòng),因此應(yīng)用十分廣泛。
液壓缸有多種類型。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為活塞式、柱塞式和組合式三大類;按作用方式又可分為單作用式和雙作用式兩種。由于液壓缸要承受較大壓強(qiáng),故液壓缸采用:45號(hào)鋼活塞式單作用液壓缸。
5.3液壓缸的壓力(液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算)
5.3.1額定壓力
也稱為公稱壓力,是液壓缸能用以長(zhǎng)期工作的最高壓力。油液作用在活塞單位面積上的法向力圖5.1。單位為Pa,其值為:
Pn=G/A=0.5×104 ÷(3.14×0.2×0.2)=3.98×10 Pa (5.1)
圖5.1 液壓缸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
式中:為活塞桿承受的總負(fù)載;A為活塞的工作面積。
上式表明,液壓缸的工作壓力是由于負(fù)載的存在而產(chǎn)生的,負(fù)載越大,液壓缸的壓力也越大。
表5.1為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓缸公稱壓力系列。
表5.1 液壓缸公稱壓力(MPa)
0.4
0.63
1
2.5
4
6.3
10
16
20
25
31.5
5.3.2工作壓力
由于活塞的重力大約在g=10 N左右,要遠(yuǎn)比物體的重力小,所以可以忽略不計(jì)。
所以
=G/A =0.5×104 ÷(3.14×0.2×0.2) (5.2)
=3.98168×10 Pa
≈Pn = 3.98×10 Pa
5.3.3最高允許壓力
也稱試驗(yàn)壓力,是液壓缸在瞬間能承受的極限壓力。通常為
≤ 1.5Pn =1.5×3.98×10 Pa=5.97×10 Pa≈0.06 MPa
5.4液壓缸的輸出力與輸出力
5.4.1液壓缸的理論輸出力
液壓缸的理論輸出力F 出等于油液的壓力和工作腔有效面積的乘積,即
=AG=5×104 N (5.3)
由于液壓缸為單活塞桿形式,因此兩腔的有效面積不同。所以在相同壓力條件下液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的輸出力也不同。由于液壓缸內(nèi)部存在密封圈阻力回油阻力等,故液壓缸的的實(shí)際輸出力小于理論作用力。
5.4.2液壓缸的理論輸入力
F入 =F 出×A1÷A2=5×104 ×(0.022÷0.22)=5×102 N (5.4)
式中:A1表示小液壓缸的橫截面積,0.02(m) 表示小液壓缸的半徑 ,A2表示大液壓缸的橫截面積,0.2(m) 表示大液壓缸的半徑。
5.5液壓缸的輸出速度
5.5.1大液壓缸的輸出速度
= nSA1/A2=10×0.3×0.01=0.03 m/min (5.5)
Q=nSA1=10×0.3×3.14×(0.02)2=3.768×10-3 L/min (5.6)
式中:V為液壓缸的輸出速度;Q為輸入液壓缸工作腔的流量;A2為大液壓缸工作腔的有效面積;A1表示小液壓缸的橫截面積;n =10表示小液壓缸每分鐘回程10次;S=0.3 m表示小液壓缸工作行程為300
5.5.2 速比
(5.7)
式中:V1為活塞前進(jìn)速度;V2為活塞退回速度;A1為活塞無(wú)桿腔有效面積;A2為活塞有桿腔有效面積。
速度不可過(guò)小,以免造成活塞桿過(guò)細(xì),穩(wěn)定性不好。其值如表5.2示:
表5.2 液壓缸往復(fù)速度比推薦值
工作壓力p/Mpa
≤10
1.25~20
>20
往復(fù)速度比
1.33
1.46~2
20
5.6液壓缸的功率
5.6.1輸出功率
輸出功率P0:液壓缸的輸出為機(jī)械能。單位W,其值為:
=5×104×0.03 =1500 W
式中:F為作用在活塞桿上的外負(fù)載;v為活塞平均運(yùn)動(dòng)速度。
5.6.2輸入功率
輸入功率:液壓缸的輸入為液壓能。單位為W,它等于壓力和流量的乘積,
即 q=nSA1=10×0.3×3.14×(0.02)2=3.768×10-3 L/min
=3.98168×105 ×3.768×10-3 =1500.3 W
式中:p為大液壓缸的工作壓力;q為大液壓缸的輸入流量。
由于液壓缸內(nèi)存在能量損失(摩擦和泄露等),因此,輸出功率小于輸入功率。
5.7小液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算
(1)小液壓缸的輸出力等于大液壓缸的輸入力, 即:
F =500 N
(2)小液壓缸的流速為:
V=(A大/A小)×V大=100×0.03=3 m/min
(3)小液壓缸的流量為:
q=nSA1=10×0.3×3.14×(0.02)2=3.768×10-3 L/min
表5.2 小液壓缸參數(shù)
半徑()
壁厚()
材料
類型
20
2
HT200
單作用活塞式
5.8本章小結(jié)
液壓千斤頂是貨叉架起升的動(dòng)力裝置,本章詳細(xì)計(jì)算了液壓千斤頂液壓缸的壓力、輸入輸出力和液壓缸的功率,液壓缸的起升速度為15mm/次,貨叉架從最底端到最頂端需要壓49次。
結(jié) 論
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì),讓我更加的認(rèn)識(shí)到了知識(shí)的重要性。從剛開(kāi)始自己的茫然無(wú)措,到通過(guò)老師的指導(dǎo)漸入佳鏡,直到最后設(shè)計(jì)的完成,這中間的每一步都充滿了興奮與挑戰(zhàn),在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我不僅學(xué)到了技術(shù)上的新內(nèi)容,鞏固了自己的專業(yè)知識(shí),還增強(qiáng)了與人合作的意識(shí)及能力,對(duì)于即將步入社會(huì)的我來(lái)說(shuō)這是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì),同時(shí)也為我以后的工作打下了基礎(chǔ)。
本次設(shè)計(jì)是在市場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上,通過(guò)了解市場(chǎng)的需求而開(kāi)展的。對(duì)于前移式手動(dòng)液壓叉車的設(shè)計(jì),主要分為四個(gè)階段進(jìn)行:第一個(gè)階段是設(shè)計(jì)液壓叉車的載重能力,主要通過(guò)對(duì)液壓裝置的設(shè)計(jì)從而確定液壓叉車的承載重量;第二個(gè)階段是設(shè)計(jì)液壓叉車的傳動(dòng)系統(tǒng)是設(shè)計(jì)液壓叉車的總體框架,結(jié)合前兩個(gè)階段的設(shè)計(jì),選擇合適的材料,進(jìn)行前移式手動(dòng)液壓叉車叉架的設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)從開(kāi)始彷徨,到著手準(zhǔn)備,到開(kāi)始設(shè)計(jì),直到最后的設(shè)計(jì)完成,這期間走過(guò)的每一步都充滿汗水與歡樂(lè),在胡天明老師的細(xì)心指導(dǎo)下我完成了本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。雖然此次畢業(yè)設(shè)計(jì)已告一段落,但對(duì)于我所設(shè)計(jì)的前移式手動(dòng)液壓叉車來(lái)說(shuō)還有許多可以改進(jìn)的地方,通過(guò)對(duì)已設(shè)計(jì)出,通過(guò)對(duì)鏈輪的設(shè)計(jì)及對(duì)鏈條的選用,確定液壓叉車的起升速度;第三個(gè)階段來(lái)的叉車的實(shí)際應(yīng)用,還可以對(duì)以下幾點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn):
1.在液壓系統(tǒng)上,在貨叉架工作的場(chǎng)合下,液壓系統(tǒng)的供給壓力不足,對(duì)已設(shè)計(jì)的液壓回路的分析,可以用一個(gè)液壓系統(tǒng)兩個(gè)液壓回路,把控制貨叉架的液壓回路分開(kāi),分別供給,使兩者一起工作時(shí),也能達(dá)到所要求的載重量。
2.此次所設(shè)計(jì)的前移式手動(dòng)液壓叉車,其液壓系統(tǒng)主要用于控制貨叉腳的起升,其行走還須人工控制,一方面能讓前移式手動(dòng)液壓叉車的行走更加方便,另一方面也可提高工作效率。
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致 謝
為期一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲了,我的四年大學(xué)生涯也即將圈上一個(gè)句號(hào)。此刻我的心中卻有些悵然若失,因?yàn)榕c那些熟悉的老師們和同學(xué)們,也即將揮手告別了。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)從論文選題到搜集資料,從寫(xiě)稿到反復(fù)修改,期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨,在寫(xiě)作論文的過(guò)程中心情是如此復(fù)雜。如今,伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿,復(fù)雜的心情煙消云散,自己甚至還有一點(diǎn)成就感。
我要感謝,感謝我的導(dǎo)師。本課題是在胡天明老師的悉心指導(dǎo)下完成的,在此衷心感謝指導(dǎo)老師對(duì)我的諄諄教導(dǎo),以及對(duì)我在生活、工作、學(xué)習(xí)、研究等各方面的無(wú)私幫助。胡天明老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、實(shí)事求是的治學(xué)態(tài)度,及認(rèn)真勤奮、不知疲倦的的工作作風(fēng),都是我以后工作學(xué)習(xí)的榜樣。在此,再次向胡天明老師獻(xiàn)上我誠(chéng)摯的謝意。
同時(shí)我還要感謝08的各位同學(xué)無(wú)私支持和幫助,他們不僅在生活給予我?guī)椭?,還幫助我解決了很多畢業(yè)設(shè)計(jì)的困惑,幫助我完成了設(shè)計(jì)以及論文寫(xiě)作的工作,希望我們以后能夠繼續(xù)合作,共同進(jìn)步!
還要感謝的是哈爾濱工廠街的幾家商店,賣(mài)貨的大姐為我提供了寶貴的資料,沒(méi)有這些資料,或許現(xiàn)在還停留在彷徨中!再次感謝她們的熱心幫助!
再次感謝所有支持和幫助過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)、老師和同學(xué)們!
最后,我要感謝,非常感謝四年的大學(xué)生活,感謝我的家人和那些永遠(yuǎn)也不能忘記的朋友,他們的支持與情感,是我永遠(yuǎn)的財(cái)富。在今后的日子里,我定會(huì)牢記領(lǐng)導(dǎo)和老師們的教誨,在今后的工作中努力上進(jìn),立志成材。
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