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手動(dòng)液壓叉車(chē) 作 者 姓 名 李西剛 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師姓名 趙建國(guó) 專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù) 副教授 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT1 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(jì)要求 .3 1.3 研究方法步驟和措施 .4 第一章 液壓叉車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .5 1.1 叉車(chē)機(jī)構(gòu)原理的設(shè)計(jì) .5 1.1.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 .5 1.1.2 自由度計(jì)算 5 1.2 叉車(chē)機(jī)構(gòu)的受力分析與計(jì)算 .6 1.2.1 手動(dòng)液壓叉車(chē)貨叉、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度確定及乘重能力計(jì)算 .6 1.2.2 起升機(jī)構(gòu)的受力分析及計(jì)算 8 1.2.3 機(jī)構(gòu)桿件鉸接處軸的設(shè)計(jì) .9 第二章 液壓回路的設(shè)計(jì) 11 2.1 液壓回路原理設(shè)計(jì) .11 2.2 各液壓元件的設(shè)計(jì)、計(jì)算與校核 12 2.2.1 液壓缸的設(shè)計(jì)及計(jì)算 12 2.2.2 油箱的設(shè)計(jì) .13 2.2.3 油路的設(shè)計(jì) 14 2.2.4 截止閥的設(shè)計(jì) 14 2.2.5 單向閥設(shè)計(jì) 17 2.2.6 泵的設(shè)計(jì) 19 第三章 結(jié)論 20 參考文獻(xiàn) 21 1 手動(dòng)液壓叉車(chē)設(shè)計(jì) 摘 要 叉車(chē)裝卸搬運(yùn)物品，是物流中最常用的工具（圖下） 。本設(shè)計(jì)從國(guó) 內(nèi)外市場(chǎng)范圍內(nèi)，介紹叉車(chē)的發(fā)展變化及叉車(chē)的結(jié)構(gòu)造型，了解手 動(dòng)液壓叉車(chē)設(shè)計(jì)的重要數(shù)據(jù)：根據(jù)液壓叉車(chē)的工作環(huán)境和自身特點(diǎn)， 設(shè)計(jì)叉車(chē)的車(chē)身長(zhǎng)度及跨距，并保證工作時(shí)的起重量，工作時(shí)保證 上升時(shí)從最低位置到最高位置的高度達(dá)到工作要求。手動(dòng)液壓叉車(chē) 設(shè)計(jì)是根據(jù)客戶(hù)的生產(chǎn)需要提供的參數(shù)及工作環(huán)境審設(shè)計(jì)。同時(shí)具 體數(shù)字還應(yīng)根據(jù)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)或制造商標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定，同時(shí)要考慮 要求設(shè)計(jì)制造的廠(chǎng)商自身技術(shù)水平。所以，現(xiàn)實(shí)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(chē)，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 ABSTRACT1 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(jì)要求 .3 1.3 研究方法步驟和措施 .4 第一章 液壓叉車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .5 1.1 叉車(chē)機(jī)構(gòu)原理的設(shè)計(jì) .5 1.1.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 .5 1.1.2 自由度計(jì)算 5 1.2 叉車(chē)機(jī)構(gòu)的受力分析與計(jì)算 .6 1.2.1 手動(dòng)液壓叉車(chē)貨叉、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度確定及乘重能力計(jì)算 .6 1.2.2 起升機(jī)構(gòu)的受力分析及計(jì)算 8 1.2.3 機(jī)構(gòu)桿件鉸接處軸的設(shè)計(jì) .9 第二章 液壓回路的設(shè)計(jì) 11 2.1 液壓回路原理設(shè)計(jì) .11 2.2 各液壓元件的設(shè)計(jì)、計(jì)算與校核 12 2.2.1 液壓缸的設(shè)計(jì)及計(jì)算 12 2.2.2 油箱的設(shè)計(jì) .13 4 2.2.3 油路的設(shè)計(jì) 14 2.2.4 截止閥的設(shè)計(jì) 14 2.2.5 單向閥設(shè)計(jì) 17 2.2.6 泵的設(shè)計(jì) 19 第三章 結(jié)論 20 參考文獻(xiàn) 21 5 緒 論 液壓叉車(chē)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(wú)噪音污染小，造價(jià)低操作靈活，可用于多場(chǎng)合作業(yè)。 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，手動(dòng)液壓叉車(chē)的使用越來(lái)越廣泛普遍。手動(dòng)液壓叉車(chē)主要 用途是搬運(yùn)裝卸工作，主要是短途運(yùn)輸。由于手動(dòng)液壓叉車(chē)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(chǎng)合。因此，手動(dòng) 液壓叉車(chē)多用與倉(cāng)庫(kù)、車(chē)間等室內(nèi)搬運(yùn)必不可少的設(shè)備。 由于社會(huì)對(duì)手動(dòng)液壓叉車(chē)的需求不斷增多，使手動(dòng)液壓叉車(chē)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(dòng)液壓叉車(chē)，具有稱(chēng)重功能，可用于物品承重。 1.1 課題現(xiàn)狀和前景 叉車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，在加外資企業(yè)的介入。面對(duì)發(fā)展的機(jī)遇和激烈 的競(jìng)爭(zhēng)，叉車(chē)產(chǎn)品未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)引起業(yè)內(nèi)的高度關(guān)注。 趨勢(shì)之一：系列化、大型化 系列化是手動(dòng)液壓叉車(chē)的重要趨勢(shì)大部 分公司開(kāi)始將產(chǎn)品系列化，形成了不同規(guī)格的產(chǎn)品，而且稱(chēng)重量增大。與此同 時(shí)，產(chǎn)品更新的時(shí)間周期明顯變短。 趨勢(shì)二：品種多樣化 倉(cāng)庫(kù)、超市的數(shù)量增加對(duì)室內(nèi)手動(dòng)液壓 叉車(chē)的需求量增加，同時(shí)對(duì)各種規(guī)格的手動(dòng)液壓叉車(chē)量增加。為了盡可能用機(jī) 器代替人力減輕勞動(dòng)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(shì)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(dòng)液壓叉車(chē)市場(chǎng)前景看好。其具有電子 智能稱(chēng)重?？墒褂门c倉(cāng)庫(kù)重量統(tǒng)計(jì)，物品交易重量稱(chēng)重。 趨勢(shì)之四：安全化、環(huán)?；? 要保證手動(dòng)液壓叉車(chē)在搬運(yùn)貨物時(shí)安全 可靠，要保證車(chē)架能載重時(shí)安全和升起時(shí)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(jì)要求 課題內(nèi)容：設(shè)計(jì)一臺(tái)手動(dòng)液壓叉車(chē) 查閱文獻(xiàn)、資料。完成文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告、實(shí)習(xí)報(bào)告及畢業(yè)論文的編寫(xiě)。 繪制圖紙 0 號(hào)三張左右。 其具體要求如下： 1）根據(jù)工作條件設(shè)計(jì)總體方案和選尺寸 2）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)、受力分析 3）液壓缸的設(shè)計(jì) 4）液壓閥門(mén)的設(shè)計(jì) 4）畫(huà)叉車(chē)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(jì)，我翻閱了大量資料，了解要搞好本次 液壓叉車(chē)畢業(yè)設(shè)計(jì)所需要的相關(guān)知識(shí)及應(yīng)該注意的設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)技巧。 2.學(xué)習(xí)《機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與分析》 、 《連桿機(jī)構(gòu)》： 本次設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)手動(dòng)液壓叉車(chē)， 手動(dòng)液壓叉車(chē)的起升是機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)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(dòng)》 。手動(dòng)液壓叉車(chē)是對(duì)貨物起重搬運(yùn)等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備 以實(shí)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(dòng)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(dòng)》 等與本次設(shè)計(jì)相關(guān)的知識(shí)專(zhuān)業(yè)。熟悉《機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與分析》 、 《連桿機(jī)構(gòu)》 《液壓與 氣壓傳動(dòng)》之間的聯(lián)系和其他專(zhuān)業(yè)知識(shí)。進(jìn)行全面的深化專(zhuān)業(yè)知識(shí)并提高其的 綜合能力的運(yùn)用，為以后設(shè)計(jì)工作積累經(jīng)驗(yàn)和方法技巧。 4 了解手動(dòng)液壓叉車(chē)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)：根據(jù)手動(dòng)液壓叉車(chē)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的手 動(dòng)液壓叉車(chē)的主要參數(shù)有起重量、液壓叉車(chē)長(zhǎng)度（跨距） 、上升高度及起重機(jī)構(gòu) 的工作類(lèi)型。 5.各參數(shù)的設(shè)計(jì)確定： 手動(dòng)液壓叉車(chē)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或工廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定設(shè)計(jì)。同時(shí)也要考 慮到制造廠(chǎng)的現(xiàn)實(shí)技術(shù)水平和生產(chǎn)條件。所以，在確定數(shù)據(jù)時(shí)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(xiàng)： 手動(dòng)液壓叉車(chē)在起重搬運(yùn)貨物時(shí)必須安全可靠，除了 要使各機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足要求外，還要設(shè)計(jì)安全保護(hù)裝置。如液壓千斤頂?shù)?回路保護(hù)設(shè)計(jì)。 7.具體設(shè)計(jì)方法步驟： ① 設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理； ② 分析與計(jì)算手動(dòng)叉車(chē)架的受力； ③ 機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； ④效檢機(jī)架安全； ⑤設(shè)計(jì)液壓回路； ⑥設(shè)計(jì)計(jì)算與效檢個(gè)液壓元件； ⑦設(shè)計(jì)手動(dòng)液壓叉車(chē)裝配圖和零件圖； ⑧編寫(xiě)設(shè)計(jì)、使用說(shuō)明書(shū)； 7 第一章 液壓叉車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求：2 噸手動(dòng)液壓叉車(chē)設(shè)計(jì)； 1.1 叉車(chē)機(jī)構(gòu)原理的設(shè)計(jì) ； 1.1.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 圖 1.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理簡(jiǎn)圖 1.1.2 自由度計(jì)算 上圖中的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理簡(jiǎn)圖中， 有 6 個(gè)活動(dòng)機(jī)構(gòu)，8 低副，1 高副 自由度數(shù)為：F=3X6 -2X8-1=1 原動(dòng)件數(shù)為 1 原動(dòng)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(dòng)。 8 1.2 叉車(chē)機(jī)構(gòu)的受力分析與計(jì)算 1.2.1 手動(dòng)液壓叉車(chē)貨叉、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度確定及乘重能力計(jì)算 根據(jù)搬運(yùn)貨物初選貨叉長(zhǎng) 1100mm。 圖 1.2：手動(dòng)液壓叉車(chē)貨叉 貨叉由高抗拉伸槽鋼做成。叉尖做成圓形，插入托盤(pán)時(shí)導(dǎo)輪使得貨叉順利插 進(jìn)托盤(pán)，使托盤(pán)免受損壞。 初選 Q235 槽鋼、型號(hào) 16A，其 h=160mm 可達(dá)到貨叉搬運(yùn)貨物時(shí)單寬要求。 根據(jù)選定進(jìn)行受力分析： 所設(shè)計(jì)的手動(dòng)液壓叉車(chē)的載重量為兩噸，設(shè)計(jì)要求見(jiàn)下表： 型號(hào) 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(zhǎng)度（mm） 1100 長(zhǎng) 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(chē)設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù) 對(duì)單貨叉進(jìn)行受力分析（乘載 2000kg/2=1000Kg） ，選著雙輪，重量設(shè)計(jì)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(jì)算剪切應(yīng)力； 有圖 1 可知貨叉的受力情況； 計(jì)算貨叉所受最大剪力， 有圖 2 得 Fs 的最大值，計(jì)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(jì)手冊(cè)》表 2—14 熱軋槽鋼 型號(hào) 16 得：A=25.16cm 2 τ＝１００００N/21.96Х１０ -4＝３.９７５ＭＰａ τFRRRR(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(gè)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(jì)算出各反力后，按下式計(jì)算油缸內(nèi)作用在活塞上的 驅(qū)動(dòng)力 FC FC= XDcosa + YDsina 下表為 1.5 噸的各運(yùn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)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(jì) 1. 叉車(chē)貨叉與起升撐腿構(gòu)件 5 和 6 鉸接軸 d 的選擇 叉車(chē)乘載最大重量為 2 噸，單貨叉稱(chēng)重為 1 噸。所以其鉸接處受力為： G=2/2X1000X9.8=9800N 其作用力對(duì)材料作用的性子為：剪切應(yīng)力。 交接軸的材料：選 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(chǔ)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?yàn)?，[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(chē)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(jiǎn)易受力分析圖 FX18=GX21 G=9800N F=11433.3N 其作用力對(duì)材料作用性質(zhì)為：剪切應(yīng)力 鉸接軸材料：選 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(chǔ)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?yàn)?，[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(jì) 2.1 液壓回路原理設(shè)計(jì) 為使設(shè)計(jì)的液壓缸緊湊，采用簡(jiǎn)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(dòng)液壓叉車(chē)液壓回路原理，如下圖： 14 圖 2.2：液壓叉車(chē)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(jì)、計(jì)算與校核 為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)潔，使液壓系統(tǒng)集中在一個(gè)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(xiàn)內(nèi)，把各油路與各閥等設(shè) 計(jì)在液壓缸的底座內(nèi)。 2.2.1 液壓缸的設(shè)計(jì)及計(jì)算 1.液壓缸材料選擇 為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)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(wú)縫鋼管，材料為：45 號(hào)鋼制造，調(diào)質(zhì)處理。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jì)算與確定 有上表 1.5 噸叉車(chē)各運(yùn)動(dòng)副數(shù)據(jù)類(lèi)比計(jì)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(jì)壓力盡量高。初取液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 壓力為：P max=17MPa 因?yàn)椋?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(cè)》之液壓傳動(dòng)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(dòng)》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(jì)壓力為： Pmax=F/A= 24FD? = 25603.14X =19MPa 4. 液壓缸外直徑的計(jì)算與確定 查《液壓與氣壓傳動(dòng)》：缸的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)。因?yàn)?，D/δ≥10 時(shí)， 為薄壁 又因?yàn)?，δ???2yPD? (其中 Pmax≥16MPa 時(shí)，1.25Pmax=Py Pmax≤16MPa 時(shí)， 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(jì)算，為使設(shè)計(jì)更準(zhǔn)確一些，第四強(qiáng)度理論計(jì)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(jì) 伸縮臂套的材料：選工程用鑄造鋼 ZG310-570。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》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(xiàn)內(nèi)。 要求：油筒油面的最高高度不超過(guò)油筒高度的 80% 因?yàn)橛吐泛烷y中對(duì)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?yàn)?，油箱與液壓缸裝配在同一圓心周線(xiàn)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(jì) 為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊、更簡(jiǎn)潔，是液壓系統(tǒng)都在一個(gè)模塊內(nèi)，把各液 壓元件做成一個(gè)快，形成一個(gè)整體。把油路設(shè)計(jì)在液壓缸的底座內(nèi)。 油路的管徑不宜選得過(guò)大，以免使整個(gè)液壓裝置結(jié)構(gòu)過(guò)大，但不能太小，以 免使系統(tǒng)壓力損失過(guò)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(jì) 為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊、更簡(jiǎn)潔，是液壓系統(tǒng)都在一個(gè)模塊內(nèi)，把各液 壓元件做成一個(gè)快，形成一個(gè)整體。把各閥設(shè)計(jì)在液壓缸的底座內(nèi)。 因?yàn)?，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最高壓力為：Pmax=19MPa 取，截止閥的開(kāi)啟系數(shù)為：n=1.1 所以，截止閥的開(kāi)啟壓力為： F= 214dP? = 23.51X =412N 截止閥彈簧的設(shè)計(jì)： 取截止閥的彈簧的最大工作載荷為開(kāi)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?yàn)閺椈稍谝话阍陟o載荷條件下工作，可以按第三類(lèi)彈簧（變載 荷作用的次數(shù) 1000 次以下的彈簧）設(shè)計(jì)。 現(xiàn)在選用碳素彈簧鋼絲 D 級(jí)，并根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)，估算彈簧鋼絲的直徑為 3.0mm， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 16—3，暫選 =17 10MPa，B? 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 16—2，可知 =0.56 =0.5X1710=855MPa??? 2. 根據(jù)強(qiáng)度條件計(jì)算彈簧鋼鋼絲直徑 取旋轉(zhuǎn)繞比 C=5, 則，有《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(jì)》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(jì)算 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(kāi)啟力為：F=412N 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（16—5）得： 彈簧壓縮量 348FDnGd?? = 3412680.5X =3.375mm 4. 彈簧原長(zhǎng)度計(jì)算 彈簧原長(zhǎng)度 12HDnd??? 563.5X =30.5mm 5. 驗(yàn)算 極限工作載荷 Flim= ?? 38dKD?? = 3.1456X =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(jì) 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(zhǎng)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(jì)》表 16—7，得：導(dǎo)桿與彈簧的間隙為：2mm 2.2.5 單向閥設(shè)計(jì) 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(jì)： 1. 選材并確定其許用應(yīng)力 因?yàn)閱蜗蜷y彈簧要經(jīng)?；顒?dòng)，按第一類(lèi)（受載荷次數(shù)在 以上的彈簧）610 設(shè)計(jì)。 現(xiàn)在選用碳素彈簧鋼絲 B 級(jí)，并根據(jù)實(shí)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(jì)》表 16—3，暫選 =2060MPaB? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(jì)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(jì)》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(jì)算 20 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(kāi)啟力為： F=1N 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（16—12）得： 彈簧壓縮量 348FDnGd?? = 3415680.X =2.93mm 4. 彈簧原長(zhǎng)度計(jì)算 彈簧原長(zhǎng)度 512HDnd??? = 60.4X =14.9mm 5. 驗(yàn)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(jì) 彈簧的預(yù)壓力為：F=1N,估計(jì)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(kāi)的力為： =1+0.1=1.1NF開(kāi) 因?yàn)?，油路直?d=5mm， 21 所以，壓力損失 2 4=FPd?開(kāi)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(jì) 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(zhǎng)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(jì)》表 16—7，得：導(dǎo)桿與彈簧的間隙為：0.6mm 2.2.6 泵的設(shè)計(jì) 取，泵油缸的直徑：d= 16m? 操作桿的長(zhǎng)度為：L=775mm 油泵桿長(zhǎng)：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(guò)分析計(jì)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(dòng)液壓叉車(chē)是用來(lái)對(duì)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(shí)，可減輕人力，提高效率。其在現(xiàn)代化的生產(chǎn)部門(mén) 中，起著組織大批生產(chǎn)和流水作業(yè)的過(guò)程基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)手動(dòng)液壓叉車(chē)起重機(jī)必須要以叉車(chē)的參數(shù)為依據(jù)，參慮 自身?xiàng)l件，同時(shí)盡量滿(mǎn)足客戶(hù)要。起重機(jī)的參數(shù)是說(shuō)明起重機(jī)性能指標(biāo)叉車(chē)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(lèi)型。同時(shí)外形尺 寸等也是重要參數(shù)。 叉車(chē)的主要參數(shù)先有生產(chǎn)單位提出，具體按國(guó)標(biāo)或工廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)確定，同時(shí)考慮 自身?xiàng)l件。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要充分進(jìn)行調(diào)查、研究、協(xié)調(diào)。 叉車(chē)在工作時(shí)要安全可靠。要使叉車(chē)安全可靠，除了要使各個(gè)機(jī)構(gòu)和金屬材 料滿(mǎn)足要求，還要安裝安全與指示裝置。 所以在設(shè)計(jì)輕重機(jī)械時(shí)要依據(jù)上述要求，必須充分考慮過(guò)載保護(hù)，車(chē)架材料 強(qiáng)度。認(rèn)真計(jì)算各個(gè)參數(shù)，盡可能全面考慮問(wèn)題。 作為當(dāng)代大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生，必然刻苦專(zhuān)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(cè)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(dòng) (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(jì) （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(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) （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(jì) 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(cè) ［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