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手動液壓叉車 作 者 姓 名 李西剛 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師姓名 趙建國 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 副教授 目 錄 摘 要 ................................................1 ABSTRACT..............................................1 緒 論 ...............................................3 1.1 課題現(xiàn)狀和前景 ...................................3 1.2 課題內(nèi)容和設(shè)計要求 ...............................3 1.3 研究方法步驟和措施 ...............................4 第一章 液壓叉車機(jī)構(gòu)設(shè)計 .............................5 1.1 叉車機(jī)構(gòu)原理的設(shè)計 ...............................5 1.1.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 ...................................5 1.1.2 自由度計算 ....................................5 1.2 叉車機(jī)構(gòu)的受力分析與計算 .........................6 1.2.1 手動液壓叉車貨叉、傳動機(jī)構(gòu)長度確定及乘重能力計算 .6 1.2.2 起升機(jī)構(gòu)的受力分析及計算 ........................8 1.2.3 機(jī)構(gòu)桿件鉸接處軸的設(shè)計 .........................9 第二章 液壓回路的設(shè)計 ..............................11 2.1 液壓回路原理設(shè)計 ...............................11 2.2 各液壓元件的設(shè)計、計算與校核 ....................12 2.2.1 液壓缸的設(shè)計及計算 ............................12 2.2.2 油箱的設(shè)計 ...................................13 2.2.3 油路的設(shè)計 ......................................14 2.2.4 截止閥的設(shè)計 ....................................14 2.2.5 單向閥設(shè)計 ......................................17 2.2.6 泵的設(shè)計 ........................................19 第三章 結(jié)論 ........................................20 參考文獻(xiàn) ............................................21 1 手動液壓叉車設(shè)計 摘 要 叉車裝卸搬運(yùn)物品，是物流中最常用的工具（圖下） 。本設(shè)計從國 內(nèi)外市場范圍內(nèi)，介紹叉車的發(fā)展變化及叉車的結(jié)構(gòu)造型，了解手 動液壓叉車設(shè)計的重要數(shù)據(jù)：根據(jù)液壓叉車的工作環(huán)境和自身特點(diǎn)， 設(shè)計叉車的車身長度及跨距，并保證工作時的起重量，工作時保證 上升時從最低位置到最高位置的高度達(dá)到工作要求。手動液壓叉車 設(shè)計是根據(jù)客戶的生產(chǎn)需要提供的參數(shù)及工作環(huán)境審設(shè)計。同時具 體數(shù)字還應(yīng)根據(jù)國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)或制造商標(biāo)準(zhǔn)來確定，同時要考慮 要求設(shè)計制造的廠商自身技術(shù)水平。所以，現(xiàn)實工作中應(yīng)當(dāng)充分調(diào) 查，權(quán)衡雙方細(xì)致協(xié)商和慎重決定。 關(guān)鍵詞：叉車，機(jī)構(gòu)原理，重量。 2 ABSTRACT 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 hydraulic 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 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 determine, 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. 3 目 錄 摘 要 ................................................1 ABSTRACT..............................................1 緒 論 ...............................................3 1.1 課題現(xiàn)狀和前景 ...................................3 1.2 課題內(nèi)容和設(shè)計要求 ...............................3 1.3 研究方法步驟和措施 ...............................4 第一章 液壓叉車機(jī)構(gòu)設(shè)計 .............................5 1.1 叉車機(jī)構(gòu)原理的設(shè)計 ...............................5 1.1.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 ...................................5 1.1.2 自由度計算 ....................................5 1.2 叉車機(jī)構(gòu)的受力分析與計算 .........................6 1.2.1 手動液壓叉車貨叉、傳動機(jī)構(gòu)長度確定及乘重能力計算 .6 1.2.2 起升機(jī)構(gòu)的受力分析及計算 ........................8 1.2.3 機(jī)構(gòu)桿件鉸接處軸的設(shè)計 .........................9 第二章 液壓回路的設(shè)計 ..............................11 2.1 液壓回路原理設(shè)計 ...............................11 2.2 各液壓元件的設(shè)計、計算與校核 ....................12 2.2.1 液壓缸的設(shè)計及計算 ............................12 2.2.2 油箱的設(shè)計 ...................................13 4 2.2.3 油路的設(shè)計 ......................................14 2.2.4 截止閥的設(shè)計 ....................................14 2.2.5 單向閥設(shè)計 ......................................17 2.2.6 泵的設(shè)計 ........................................19 第三章 結(jié)論 ........................................20 參考文獻(xiàn) ............................................21 5 緒 論 液壓叉車是的物流業(yè)的必不可少的搬運(yùn)設(shè)備。是貨叉和千斤頂為工作裝置 的裝卸搬運(yùn)機(jī)械?？捎门c裝卸堆放貨物。它體積所占空間小，重量輕而且結(jié)構(gòu) 緊湊無噪音污染小，造價低操作靈活，可用于多場合作業(yè)。 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，手動液壓叉車的使用越來越廣泛普遍。手動液壓叉車主要 用途是搬運(yùn)裝卸工作，主要是短途運(yùn)輸。由于手動液壓叉車具有良好的靈活性， 和較強(qiáng)的適應(yīng)性。適用于貨物多，貨量大且工作空間有限的場合。因此，手動 液壓叉車多用與倉庫、車間等室內(nèi)搬運(yùn)必不可少的設(shè)備。 由于社會對手動液壓叉車的需求不斷增多，使手動液壓叉車的制造安裝性 能得到改善，數(shù)目品種和規(guī)格也不斷增多，使用方式也增多。例如，現(xiàn)在電子 手動液壓叉車，具有稱重功能，可用于物品承重。 1.1 課題現(xiàn)狀和前景 叉車市場競爭日趨激烈，在加外資企業(yè)的介入。面對發(fā)展的機(jī)遇和激烈 的競爭，叉車產(chǎn)品未來發(fā)展趨勢引起業(yè)內(nèi)的高度關(guān)注。 趨勢之一：系列化、大型化 系列化是手動液壓叉車的重要趨勢大部 分公司開始將產(chǎn)品系列化，形成了不同規(guī)格的產(chǎn)品，而且稱重量增大。與此同 時，產(chǎn)品更新的時間周期明顯變短。 趨勢二：品種多樣化 倉庫、超市的數(shù)量增加對室內(nèi)手動液壓 叉車的需求量增加，同時對各種規(guī)格的手動液壓叉車量增加。為了盡可能用機(jī) 器代替人力減輕勞動提高效率，適應(yīng)各種物品搬運(yùn)品種多樣化得到較快發(fā)展。 趨勢之三：電子化、智能化 高可靠性高承載量，性能優(yōu)越的產(chǎn)品， 以及裝備先進(jìn)電子技術(shù)的機(jī)電一體化手動液壓叉車市場前景看好。其具有電子 智能稱重?？墒褂门c倉庫重量統(tǒng)計，物品交易重量稱重。 趨勢之四：安全化、環(huán)?；? 要保證手動液壓叉車在搬運(yùn)貨物時安全 可靠，要保證車架能載重時安全和升起時千斤頂具有安全保護(hù)回路。而且防止 液壓缸的液壓油泄漏。 1.2 課題內(nèi)容和設(shè)計要求 課題內(nèi)容：設(shè)計一臺手動液壓叉車 查閱文獻(xiàn)、資料。完成文獻(xiàn)綜述、開題報告、實習(xí)報告及畢業(yè)論文的編寫。 繪制圖紙 0 號三張左右。 其具體要求如下： 1）根據(jù)工作條件設(shè)計總體方案和選尺寸 2）進(jìn)行運(yùn)動、受力分析 3）液壓缸的設(shè)計 4）液壓閥門的設(shè)計 4）畫叉車的裝配、零件圖。 6 1.3 研究方法步驟和措施 1.查資料：為了搞好本次畢業(yè)設(shè)計，我翻閱了大量資料，了解要搞好本次 液壓叉車畢業(yè)設(shè)計所需要的相關(guān)知識及應(yīng)該注意的設(shè)計方法與設(shè)計技巧。 2.學(xué)習(xí)《機(jī)構(gòu)運(yùn)動與分析》 、 《連桿機(jī)構(gòu)》： 本次設(shè)計是設(shè)計手動液壓叉車， 手動液壓叉車的起升是機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動和力。而力是靠液壓千斤頂提供，所以也 要學(xué)習(xí)《液壓與氣壓傳動》 。手動液壓叉車是對貨物起重搬運(yùn)等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備 以實現(xiàn)機(jī)械化，從而減少勞力提高效率。 3.深化《機(jī)構(gòu)運(yùn)動與分析》 、 《連桿機(jī)構(gòu)》的學(xué)習(xí)及聯(lián)系《液壓與氣壓傳動》 等與本次設(shè)計相關(guān)的知識專業(yè)。熟悉《機(jī)構(gòu)運(yùn)動與分析》 、 《連桿機(jī)構(gòu)》 《液壓與 氣壓傳動》之間的聯(lián)系和其他專業(yè)知識。進(jìn)行全面的深化專業(yè)知識并提高其的 綜合能力的運(yùn)用，為以后設(shè)計工作積累經(jīng)驗和方法技巧。 4 了解手動液壓叉車設(shè)計的主要參數(shù)：根據(jù)手動液壓叉車的特點(diǎn)，設(shè)計的手 動液壓叉車的主要參數(shù)有起重量、液壓叉車長度（跨距） 、上升高度及起重機(jī)構(gòu) 的工作類型。 5.各參數(shù)的設(shè)計確定： 手動液壓叉車的主要參數(shù)首先有使用方根據(jù)生產(chǎn)或 工作環(huán)境提出，具體參數(shù)要根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)或工廠標(biāo)準(zhǔn)來確定設(shè)計。同時也要考 慮到制造廠的現(xiàn)實技術(shù)水平和生產(chǎn)條件。所以，在確定數(shù)據(jù)時應(yīng)當(dāng)進(jìn)行考察研 究，從分協(xié)調(diào)商談并慎重確定。 6.要注意安全事項： 手動液壓叉車在起重搬運(yùn)貨物時必須安全可靠，除了 要使各機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)滿足要求外，還要設(shè)計安全保護(hù)裝置。如液壓千斤頂?shù)?回路保護(hù)設(shè)計。 7.具體設(shè)計方法步驟： ① 設(shè)計機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理； ② 分析與計算手動叉車架的受力； ③ 機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計； ④效檢機(jī)架安全； ⑤設(shè)計液壓回路； ⑥設(shè)計計算與效檢個液壓元件； ⑦設(shè)計手動液壓叉車裝配圖和零件圖； ⑧編寫設(shè)計、使用說明書； 7 第一章 液壓叉車機(jī)構(gòu)設(shè)計 要求：2 噸手動液壓叉車設(shè)計； 1.1 叉車機(jī)構(gòu)原理的設(shè)計 ； 1.1.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 圖 1.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理簡圖 1.1.2 自由度計算 上圖中的機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理簡圖中， 有 6 個活動機(jī)構(gòu)，8 低副，1 高副 自由度數(shù)為：F=3X6 -2X8-1=1 原動件數(shù)為 1 原動件數(shù)等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)，圖示原理機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動。 8 1.2 叉車機(jī)構(gòu)的受力分析與計算 1.2.1 手動液壓叉車貨叉、傳動機(jī)構(gòu)長度確定及乘重能力計算 根據(jù)搬運(yùn)貨物初選貨叉長 1100mm。 圖 1.2：手動液壓叉車貨叉 貨叉由高抗拉伸槽鋼做成。叉尖做成圓形，插入托盤時導(dǎo)輪使得貨叉順利插 進(jìn)托盤，使托盤免受損壞。 初選 Q235 槽鋼、型號 16A，其 h=160mm 可達(dá)到貨叉搬運(yùn)貨物時單寬要求。 根據(jù)選定進(jìn)行受力分析： 所設(shè)計的手動液壓叉車的載重量為兩噸，設(shè)計要求見下表： 型號 CBY 額定起重量（Kg） 2000 起升高度（mm） 115 貨叉低放高度（mm） 85 貨叉高放高度（mm） 200 貨叉面長度（mm） 1100 長 1480 寬 500 外 形尺寸（mm） 高 1120 自重（Kg） 72~100 9 單輪 Ф74X93/70叉輪尺寸 雙輪 Ф74X70 大輪尺寸 Ф180X50 表 1： 液壓叉車設(shè)計參考數(shù)據(jù) 對單貨叉進(jìn)行受力分析（乘載 2000kg/2=1000Kg） ，選著雙輪，重量設(shè)計完成 后最終確定，但不能超出要求范圍。 · 圖 1.3 力的分析 1） 計算剪切應(yīng)力； 有圖 1 可知貨叉的受力情況； 計算貨叉所受最大剪力， 有圖 2 得 Fs 的最大值，計算剪切應(yīng)力 τ τ= Fs/A Fs =10000N A 槽鋼截面面積 10 查《機(jī)械設(shè)計手冊》表 2—14 熱軋槽鋼 型號 16 得：A=25.16cm 2 τ＝１００００N/21.96Х１０ -4＝３.９７５ＭＰａ τ<[τ] 貨叉達(dá)到要求可安全工作。 細(xì)長軸或梁由于彎曲剪應(yīng)力很小都能夠滿足工作要求，一般不用校核。只校核 彎曲應(yīng)力即可。 2） 計算彎曲應(yīng)力； 有圖 3 可得 M=2.75X106 N·mm W 抗彎截面系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計手冊》 表 2—14 熱軋槽鋼 型號 16A 得：W=17.6 cm 3 σ＝Ｍ/Ｗ ＝２.７５Ｘ10 3N/16.3X10-6m3＝168.71 ＭＰａ σFRRRR(F5,M5,F6,FI)==>FRRRR(F4,M4,F3,M3,FH,FK) ==>FRRCT(FD,FB) ==>MA 查《連桿機(jī)構(gòu)的分析與綜合》得 1.5 噸相似圖表： M 為其質(zhì)量中心 Y M=1000Kg XM=0 MM=0 M 點(diǎn)在構(gòu)件 3 上的位置： LDM=116.2cm LHM=127cm 根據(jù)已知條件代入下式，其中 F3=YM=-1000Kg，所有其余各個構(gòu)件上所受歪理 及外力矩均為零。 同一條件為 MA=0 根據(jù)流程計算出各反力后，按下式計算油缸內(nèi)作用在活塞上的 驅(qū)動力 FC FC= XDcosa + YDsina 下表為 1.5 噸的各運(yùn)動副驅(qū)動力的數(shù)據(jù)： FXB FYB FXD FYD FXK FYK FXH FYH FXG FYG FNJ FMJ FYM FC - 0.1 411 - 0.23 26 - 0.14 11 0.77 32 - 0.73 08 - 0. 03 38 - 0. 73 08 0.42 56 - 0.7 308 - 0.0 338 0. 45 94 0 - 1. 00 00 0.17 55 - 0.1 366 - 0.20 25 - 0.13 66 0.75 78 - 0.60 23 - 0. 02 11 - 0. 60 23 0.42 63 - 0.6 023 - 0.0 211 0. 44 74 0 - 1. 00 00 0.17 84 - 0.1 152 - 0.09 91 - 0.11 52 0.66 65 - 0.18 30 0. 00 18 - 0. 18 30 0.43 44 - 0.1 830 0.0 018 0. 43 26 0 - 1. 00 00 0.18 47 - 0.2 457 - 0.65 15 - 0.24 75 1.47 74 - 1.53 67 0. 15 50 - 1. 53 67 0.32 91 - 1.5 367 0.1 550 0. 17 41 0 - 1. 00 00 0.21 44 1.2.3 機(jī)構(gòu)桿件鉸接處軸的設(shè)計 1. 叉車貨叉與起升撐腿構(gòu)件 5 和 6 鉸接軸 d 的選擇 叉車乘載最大重量為 2 噸，單貨叉稱重為 1 噸。所以其鉸接處受力為： G=2/2X1000X9.8=9800N 其作用力對材料作用的性子為：剪切應(yīng)力。 交接軸的材料：選 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理。 查《機(jī)械設(shè)計》表 15—1，得 硬度為：217~255HBS,剪切疲勞極限為： [τ]=155MPa 查《起重機(jī)械》表 4—11，得 最小安全儲備系數(shù)為：n 1=1.45，材料安全系數(shù)為：n 2=1.1 所以，安全系數(shù)為：n=n 1·n2=1.6 因為，[τ]≥ 2nGd? 12 所以，d≥ ??4nG?? = 1.6980X = 4.315 =11.4mm 取 d=20mm. 為了方便,與貨叉輪相關(guān)的軸都取 d=20mm. 2. 叉車貨叉提供力的橫梁與起升撐腿構(gòu)件鉸接軸 d 的選擇。 G F 21mm 18mm 上圖為梁與支撐架間的簡易受力分析圖 FX18=GX21 G=9800N F=11433.3N 其作用力對材料作用性質(zhì)為：剪切應(yīng)力 鉸接軸材料：選 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理。 查《機(jī)械設(shè)計》表 15—1，得 硬度為：217~255HBS,剪切疲勞極限為：[τ]=155mpa 查《起重機(jī)械》表 4—11，得 最小安全儲備系數(shù)為：n 1=1.45，材料安全系數(shù)為：n 2=1.1 所以，安全系數(shù)為：n=n 1·n2=1.6 因為，[τ]≥ Gd? 所以，d≥ = =12.26mm ??4nF???41.63.X?? 取 d=14mm. 貨叉下面的梁不受外力，為二力桿件 13 取其另端的鉸連接軸為 d=15mm 第二章 液壓回路的設(shè)計 2.1 液壓回路原理設(shè)計 為使設(shè)計的液壓缸緊湊，采用簡單的液壓回路。用下圖作為原理圖： 圖 2.1：基于千斤頂?shù)脑韴D 1. 6. 液壓缸 2. 3. 單向閥 4. 油缸 5. 截止閥 最后得出手動液壓叉車液壓回路原理，如下圖： 14 圖 2.2：液壓叉車回路原理圖 1. 6. 液壓缸 2. 5. 單向閥 3. 油箱 4. 截止閥 2.2 各液壓元件的設(shè)計、計算與校核 為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、簡潔，使液壓系統(tǒng)集中在一個模塊內(nèi)，把各液壓 元件作成一體。把油箱與液壓缸裝配在同意圓心軸線內(nèi)，把各油路與各閥等設(shè) 計在液壓缸的底座內(nèi)。 2.2.1 液壓缸的設(shè)計及計算 1.液壓缸材料選擇 為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、簡潔，液壓缸材料采用高質(zhì)量，具有高抗拉強(qiáng)度極 限的材料，采用高質(zhì)量的無縫鋼管，材料為：45 號鋼制造，調(diào)質(zhì)處理。 查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表 2—7，得： 硬度為 162~217HBS, 抗拉強(qiáng)度為： σ b=600MPa 屈服極限為：σ s=355MPa 3. 液壓缸內(nèi)腔直徑的計算與確定 有上表 1.5 噸叉車各運(yùn)動副數(shù)據(jù)類比計算得知，液壓系統(tǒng)的最大負(fù)荷為： F=45600N 液壓桿升程：L=200-85=105mm 為使液壓缸結(jié)構(gòu)較小，去液壓系統(tǒng)的設(shè)計壓力盡量高。初取液壓系統(tǒng)的設(shè)計 壓力為：P max=17MPa 因為， Pmax=F/A= 24FD? (A 為液壓缸內(nèi)腔的有效面積，D 為液壓缸內(nèi)腔的直徑) 所以，D= maxP 15 = 45603.17X =40.76mm 查《機(jī)械工程師電子手冊》之液壓傳動與控制：液壓缸缸筒內(nèi)徑(缸徑)尺寸系 列 取液壓缸內(nèi)腔的直徑為：D=50mm 查《液壓與氣壓傳動》表 4.2 液壓缸工作壓力與活塞桿直徑，取活塞桿直徑為 d=0.7D=35 所以，液壓系統(tǒng)的設(shè)計壓力為： Pmax=F/A= 24FD? = 25603.14X =19MPa 4. 液壓缸外直徑的計算與確定 查《液壓與氣壓傳動》：缸的設(shè)計計算 為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、較小，先把液壓缸按薄壁設(shè)計。因為，D/δ≥10 時， 為薄壁 又因為，δ≥ ??2yPD? (其中 Pmax≥16MPa 時，1.25Pmax=Py Pmax≤16MPa 時， 1.5 Pmax=Py) 所以 Py=1.5 Pmax=28.5MPa 取安全系數(shù)為：n=5 所以[σ]= σ b/n=120MPa 所以，δ≥ ??2yPD? = 8.5X01 =6.0mm 所以，D/δ=50/6=8.3≤10 為厚壁。 所以，要按厚壁計算，為使設(shè)計更準(zhǔn)確一些，第四強(qiáng)度理論計算得： [σ] ≥ 22s wwrsrDDPyy???????? （其中，D w為液壓缸外直徑） 取，安全系數(shù)為：n=5，所以[σ]= σ b/n=120MPa 所以， 16 Dw≥D ?? 22[]43P???222210910953X?? =59.3mm 取，液壓缸外徑為：62mm 2.2.2 油箱的設(shè)計 伸縮臂套的材料：選工程用鑄造鋼 ZG310-570。 查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》表 2-5，得 硬度為：≥153HBS，抗拉強(qiáng)度為：σ b=570MPa 為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊，把油桶與液壓缸在同意圓心軸線內(nèi)。 要求：油筒油面的最高高度不超過油筒高度的 80% 因為油路和閥中對油量的損耗，所以估算液壓缸達(dá)到最高極限位置所需的油 量為總油量的 90%。 又因，推程：S=115mm 液壓缸內(nèi)腔的直徑：D=50mm 所以，液壓缸達(dá)到最高極限位置所需的油量為： L = 214DS? =225687.5mm3 ≈2.3 升 所以，所需的最少油量為： L 需 =L/90%=2.5 升 所以，油箱的最小容積為：L 筒 = L 需 /80%=2.3/80%=3.13 升 因為，油箱與液壓缸裝配在同一圓心周線內(nèi)， 所以， 2w 1(-4SD??筒 筒 ） 液壓缸外徑為：D w=62mm 所以，油箱內(nèi)腔的直徑為： 2 4WLDS???筒筒 62x3.1045? =83mm 取油箱的上直徑內(nèi)為 87mm 17 2.2.3 油路的設(shè)計 為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊、更簡潔，是液壓系統(tǒng)都在一個模塊內(nèi)，把各液 壓元件做成一個快，形成一個整體。把油路設(shè)計在液壓缸的底座內(nèi)。 油路的管徑不宜選得過大，以免使整個液壓裝置結(jié)構(gòu)過大，但不能太小，以 免使系統(tǒng)壓力損失過大，影響正常工作。 取油道內(nèi)徑為：d=5mm 2.2.4 截止閥的設(shè)計 為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊、更簡潔，是液壓系統(tǒng)都在一個模塊內(nèi)，把各液 壓元件做成一個快，形成一個整體。把各閥設(shè)計在液壓缸的底座內(nèi)。 因為，液壓系統(tǒng)設(shè)計的最高壓力為：Pmax=19MPa 取，截止閥的開啟系數(shù)為：n=1.1 所以，截止閥的開啟壓力為： F= 214dP? = 23.51X =412N 截止閥彈簧的設(shè)計： 取截止閥的彈簧的最大工作載荷為開啟的 1.5 倍。所以，截止閥的彈簧的 最大工作載荷為：Fmax=1.5F=1.5X412=618N 1. 根據(jù)工作條件選材料并確定其許用應(yīng)力 因為彈簧在一般在靜載荷條件下工作，可以按第三類彈簧（變載 荷作用的次數(shù) 1000 次以下的彈簧）設(shè)計。 現(xiàn)在選用碳素彈簧鋼絲 D 級，并根據(jù)實際結(jié)構(gòu)，估算彈簧鋼絲的直徑為 3.0mm， 查《機(jī)械設(shè)計》表 16—3，暫選 =17 10MPa，B? 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》表 16—2，可知 =0.56 =0.5X1710=855MPa??? 2. 根據(jù)強(qiáng)度條件計算彈簧鋼鋼絲直徑 取旋轉(zhuǎn)繞比 C=5, 則，有《機(jī)械設(shè)計》式（16—4）得： 曲度系數(shù) K= 10.654C?? = 5.X 18 =1.3 所以，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》式（16—12）得： d ??max8KCF??? = 1.356.184X =3.4mm 取彈簧鋼絲直徑標(biāo)準(zhǔn)直徑 d=3.5mm，中經(jīng) D=CX3.5mm=17.5mm，取標(biāo)準(zhǔn)值 D=16mm 3. 彈簧的壓縮量的計算 查《機(jī)械設(shè)計》表 16—2，取切變模量 G=80000MPa，為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊， 使彈簧較短，取較小的標(biāo)準(zhǔn)有效工作圈數(shù) n=3，安全閥的開啟力為：F=412N 由《機(jī)械設(shè)計》式（16—5）得： 彈簧壓縮量 348FDnGd?? = 3412680.5X =3.375mm 4. 彈簧原長度計算 彈簧原長度 12HDnd??? 563.5X =30.5mm 5. 驗算 極限工作載荷 Flim= ?? 38dKD?? = 3.145..6X =1264N 彈簧的極限壓縮量 3maxlim48FnDGd?? 19 3486160.5X? m 6. 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計 選取 GB/T1358—93 圓柱螺旋壓縮彈簧，彈簧絲直徑 d=3.5mm，中經(jīng) D=16mm，有效工作圈數(shù) n=3，預(yù)壓縮量 mm，彈簧原長度3.75?? H。=30.5mm，極限載荷 Flim=1264N,極限壓縮量 =10mmlim? 為使工作穩(wěn)定，以便定位，加裝導(dǎo)桿。 查《機(jī)械設(shè)計》表 16—7，得：導(dǎo)桿與彈簧的間隙為：2mm 2.2.5 單向閥設(shè)計 單相閥要保證單相密封，防止漏油，為更好的的單相密封，加入壓縮 彈簧，使其產(chǎn)生預(yù)壓，使單向密封更可靠；又要達(dá)到壓力損失最小的目的， 壓縮彈簧的預(yù)壓力要小，單向閥油塞要輕。兩者均衡單向閥才能達(dá)到更好效 果。 單向閥彈簧的設(shè)計： 1. 選材并確定其許用應(yīng)力 因為單向閥彈簧要經(jīng)?；顒?，按第一類（受載荷次數(shù)在 以上的彈簧）610 設(shè)計。 現(xiàn)在選用碳素彈簧鋼絲 B 級，并根據(jù)實際結(jié)構(gòu)，取其標(biāo)準(zhǔn)直徑為 d=0.4mm，取標(biāo)準(zhǔn)中徑 D=5mm， 查《機(jī)械設(shè)計》表 16—3，暫選 =2060MPaB? 查《機(jī)械設(shè)計》表 16—2，可知 =0.3 =0.3x2060=618MPa???B 切變模量 G=80000MPa 2. 根據(jù)強(qiáng)度條件計算彈簧鋼絲直徑 現(xiàn)取旋繞比 C=D/d=5/0.4=12.5， 則，有《機(jī)械設(shè)計》式（16—4）得： 曲度系數(shù) K= 10.654C?? = 5.125X =1.1 3. 彈簧的壓縮亮的計算 20 查《機(jī)械設(shè)計》表 16—2，取切變模量 G=80000MPa，為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊， 使彈簧較短，取較小的標(biāo)準(zhǔn)有效工作圈數(shù) n=6 ，取單向閥的開啟力為： F=1N 由《機(jī)械設(shè)計》式（16—12）得： 彈簧壓縮量 348FDnGd?? = 3415680.X =2.93mm 4. 彈簧原長度計算 彈簧原長度 512HDnd??? = 60.4X =14.9mm 5. 驗算 極限工作載荷 Flim= ?? 38dKD?? = 3.14680.4.5X =2.82N 彈簧的極限壓縮量 3maxlim4FnGd?? 3482.650.X =8.14mm 6. 壓力損失的設(shè)計 彈簧的預(yù)壓力為：F=1N,估計單向閥油塞的體積為：1300 ，鐵的密度3m 為 ，所以單向閥油塞重量為：10 克，受重力約為337.910/Xgm? 0.1g。 單向閥打開的力為： =1+0.1=1.1NF開 因為，油路直徑 d=5mm， 21 所以，壓力損失 2 4=FPd?開失 = 2 1.3.45X =0.05MPa 壓力損失比大氣壓 0.101MPa 要小，能達(dá)到吸油的目的， ，吸油壓力約為大 氣壓與損失壓力之差，比供油壓力小的多。 所以，符合單向密封的要求。 7. 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計 選取 GB/T1358—93 圓柱螺旋壓縮彈簧，彈簧絲直徑 d=3.5mm，中經(jīng) D=16mm，有效工作圈數(shù) n=3，預(yù)壓縮量 mm，彈簧原長度3.75?? H。=30.5mm，極限載荷 Flim=1264N,極限壓縮量 =10mmlim 為使工作穩(wěn)定，以便定位，加裝導(dǎo)桿。 查《機(jī)械設(shè)計》表 16—7，得：導(dǎo)桿與彈簧的間隙為：0.6mm 2.2.6 泵的設(shè)計 取，泵油缸的直徑：d= 16m? 操作桿的長度為：L=775mm 油泵桿長：l=24mm 泵缸壁厚 10mm。 最大壓力：Pmax=19MPa 最大操作力為：Fmax= 2max 1d4lPL? = 2 43.149675X =11824N =12.1kgf 通過分析計算，泵的最大位移：S=50mm 所以，泵單次進(jìn)油：V= 21d4S? = 23.14506X 22 =10048 3m 23 第三章 結(jié)論 手動液壓叉車是用來對貨物起重、搬運(yùn)、裝卸和安裝的機(jī)械設(shè) 備。起重機(jī)械在搬運(yùn)物料時，可減輕人力，提高效率。其在現(xiàn)代化的生產(chǎn)部門 中，起著組織大批生產(chǎn)和流水作業(yè)的過程基礎(chǔ)。 設(shè)計手動液壓叉車起重機(jī)必須要以叉車的參數(shù)為依據(jù)，參慮 自身條件，同時盡量滿足客戶要。起重機(jī)的參數(shù)是說明起重機(jī)性能指標(biāo)叉車的 主要參數(shù)：起重量、跨距、起升高度、機(jī)構(gòu)工作速度及工作類型。同時外形尺 寸等也是重要參數(shù)。 叉車的主要參數(shù)先有生產(chǎn)單位提出，具體按國標(biāo)或工廠標(biāo)準(zhǔn)確定，同時考慮 自身條件。因此，在設(shè)計時要充分進(jìn)行調(diào)查、研究、協(xié)調(diào)。 叉車在工作時要安全可靠。要使叉車安全可靠，除了要使各個機(jī)構(gòu)和金屬材 料滿足要求，還要安裝安全與指示裝置。 所以在設(shè)計輕重機(jī)械時要依據(jù)上述要求，必須充分考慮過載保護(hù)，車架材料 強(qiáng)度。認(rèn)真計算各個參數(shù)，盡可能全面考慮問題。 作為當(dāng)代大學(xué)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的畢業(yè)生，必然刻苦專研，努力 奮斗，全面思維認(rèn)真分析。 24 參考文獻(xiàn) ［1］材料力學(xué) (第四版) 劉鴻文編 ：高等教育出版社 2004 年 1 月 ［2］機(jī)械原理 （第七版） 孫恒編 ：高等教育出版社 2006 年 5 月 ［3］互換性與測量技術(shù) 孫恒編 ：高等教育出版社 2006 年 5 月 ［4］液壓與氣壓傳動 (第二版) 姜繼海編 : 高等教育出版社 2009 年 5 月 ［5］連桿機(jī)構(gòu)的分析與綜合 （第二版） 曹惟慶編 ：科學(xué)出版社 2002 年 5 月 ［6］機(jī)械設(shè)計 （第八版） 濮良貴編 ：高等教育出版社 2006 年 5 月 ［7］機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊 （第三版） 吳宗澤編 ：高等教育出版社 2006 年 5 月 ［8］機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 盧耀祖編 ：同濟(jì)大學(xué)出版社 2004 年 10 月 ［9］機(jī)械工程材料 崔占全編 ：哈爾濱出版社 2009 年 7 月 ［10］機(jī)械電子手冊 ［11］材料成型工藝基礎(chǔ) 崔封祥 : 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2009 年 7 月