机械毕业设计（论文）-货场电动叉车动力装置设计（全套图纸） .pdf

重庆大学本科学生毕业设计（论文） 前言 1 前言 本次设计的课题是对叉车大小头孔的动力装置的设计。 通过我们在内江峨嵋 厂叉车生产车间的实际参观和对叉车技术材料的分析， 以及老师的讲解， 我们对 叉车有了足够的认识。叉车是中非常重要的一个部件，它连接了活塞与曲轴，把 作用在活塞顶面的气体膨胀的力传给了曲轴， 使活塞的往复运动变为了曲轴的旋 转运动。叉车在工作中承受着剧烈变化的动载荷，承受着瞬变的旋转压力。叉车 在运动中形成的惯性力和离心力相当大， 在这样的工作条件下， 要求叉车有强度 高、重量轻、刚性好、韧性强、使用寿命长的特点。 从峨柴厂的实习中我们可以发现， 叉车的生产中， 动力大小头孔的工艺相当 的落后。 在金刚镗床上镗削后在采用手工动力大小头孔。 这种方法存在着很大的 弊端。 1手工动力的动力余量不好把握，使叉车的大小头孔的动力余量不均匀， 影响了工件的精度及使用性能。 2手工动力的生产效率低，只适应于小批量生产，不能满足大批量生产的 需要，阻碍了产品生产规模的扩大。 为了解决以上问题， 本次设计的任务就是要设计一台可以代替手工动力的专 用装置。 为了保证大小头孔的相对位置精度， 专用磨床要可以实现两孔同时加工， 并且具备结构简单、加工精度高、成本低、自动化程度高、操作简单等特点，以 满足产品大批量生产的需要。 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 中文摘要 2 摘要 叉车是中非常重要的一个部件，它连接了活塞与曲轴，把作用在活塞顶面的 气体膨胀的力传给了曲轴，使活塞的往复运动变为了曲轴的旋转运动。叉车在工 作中承受着剧烈变化的动载荷，承受着瞬变的旋转压力。叉车在运动中形成的惯 性力和离心力相当大，在这样的工作条件下，要求叉车有强度高、重量轻、刚性 好、韧性强、使用寿命长的特点。 叉车大小头孔在金刚镗床上加工后进行手动滚压小头孔，这种加工只适应于 小批量生产，然而在大批量的生产中就没有实际的意义，因为这种加工不容易达 到精度和表面粗糙度要求。为了解决这一问题，需要在加工方法上进行改进，使 用能同时动力大小头孔的专用装置，以提高生产率，减轻劳动强度，提高加工精 度。所以设计了这台能同时动力大小头孔的专用机床。 关键词：叉车、强度、寿命、改进、效率。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 中文摘要 3 abstract connecting rod is a very important diesel engine component. it links the piston and crank, piston top face in the role of the gas expansion of the crank to enable the movement to the piston into the rotation of the crank movement. connecting rod dramatic changes in their work bear the moving load, the d-bear pressure. connecting rod in the movement of inertia and centrifugal force considerable power in the working conditions for connecting rod with high intensity, light weight, although good, strong resilience, life-long characteristics. connecting rod sizes in the first lords boring lathe processing kong after the first small hand rollers kong, which only apply to small batch processing, and then in the production of large quantities of no practical significance, since it is not easy to achieve precision processing and surface roughness. to address this problem, the need for improvements in processing methods, and equipment used to the size of the first kong dedicated machine tools to increase productivity and reduce labor intensity, and enhance processing accuracy. keywords：connecting rod、intensity、 life expectancy,、improve、 重庆大学本科学生毕业设计 （论文） abstract 4 efficiency。 课题的提出 本次设计的课题是叉车孔动力装置控制系统的设计。通过我们在四川内江峨 嵋厂叉车生产车间的实际参观和对叉车技术资料的分析，以及老师与车间工人的 现场讲解，使我对叉车有了足够的认识。叉车是中一个非常重要的部件。它连接 活塞与曲轴，把活塞的往复运动转变变为曲轴的旋转运动。叉车在工作中承受着 剧烈变化的动载荷，承受着瞬变的旋转压力。叉车在运动过程中形成的惯性力和 离心力相当大，在这样的工作条件下，要求叉车具有有强度高、重量轻、刚性好、 韧性强、使用寿命长的特点。 在实习中我们发现，在叉车的生产过程中，动力大小头孔的工艺相当的落后。 在金刚镗床上镗削后再采用手工动力大小头孔。这种方法存在着很大的弊端：一、 手工动力的动力余量不好把握， ，影响工件的形状公差和使用性能。二、手工动力 的生产效率低，只适用于小批量生产，不能满足大批量生产的需要，阻碍了产品 生产规模的扩大。为了解决以上问题，本次设计的任务就是要设计一台可以代替 手工动力的动力装置。为了保证大小头孔的相对位置精度，动力装置要可以实现 两孔同时加工，并且具备结构简单、加工精度高、成本低、自动化程度高、操作 简单等特点，以满足产品大批量生产的需要。 附：叉车的技术要求 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 1 课题的提出 5 注：材料：45 钢 热处理：调质 hbs219293 在动力工序之前，叉车两端高度差0.15l，两端的厚度相等 2 传动方案的拟定 2.1 设计的目的分析 课题的要求是设计一台动力185型叉车的专用动力机床，实现叉车大小头孔同 时自动动力，并且具有较高的自动化程度，生产效率高，以此来改善目前叉车加 工主要靠手工动力，加工精度差，生产效率低的现状。 在本次设计中我选用自由嵌砂动力加工,这种加工方法加工精度可达到 ra0.02-0.04um,可以满足叉车的技术要求,并且能保持较高的生产率。动力时,动 力剂连续加注或涂于研具的表面,起滑动作用,大部分的磨料则悬浮于研具与工件 表面之间,起滚动切削的作用。 动力加工中的主运动是动力棒的旋转，进给运动是工件随工作台的来回往复 运动。其中进给运动要求能够实现快进、工进、工退、快退等操作，并且既能够 实现自动循环进给运动，又能够实现人工控制进给运动。 2.2 主运动传动方案的确定 考虑立式布局工作时工件、工作台及夹具等由于重力的因素，在传动过程中 容易磨损。机床采用卧式布局。主运动采用电动机通过传动带传动。带传动具有 传动平稳、噪声小、缓冲吸振、过载保护和便于张紧的优点。虽然带传动具有不 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 2 传动方案的拟定 6 能保证准确的传动比以及易于打滑的缺点，但本次设计动力的装置中对传动比准 确度要求不高，且所受工作载荷不太高，所以带传动的这些缺点对动力的精度并 不会产生大的影响。 2.3 进给运动传动方案的确定 2.3.1 进给系统的选择 液压系统作为一种传动技术，相对气动，机械传动，电气传动，具有以下突 出优点： 能产生很大的力，而且容易控制。 能在大范围内实现无级调速 借助于阀或变量泵、变量马达等控制元件可以 方便地进行无级调速，调速比可达2000，且可以获得较低的稳定速度。 布局方便灵活 用液压传动实现直线运动比用机械传动简单。 容易实现过载保护，安全性大 机械设备中如果承受许用界限以上的负载是 很危险的。液压系统中通过使用安全阀（液流阀）等液压元件可以实现自动过载 保护。 运动平稳可靠 液压元件能自动润滑，使用寿命长。 便于实现自动化和中等距离内的能量分配、传输和控制 液压元件易于标准化、通用化、系列化。 虽然液压系统也有其自身的缺点，但是根据本次设计的专用机床进给运动为 往复直线运动的特点，本次设计的机床的进给系统采用液压传动更合适。 2.3.2 方案的比较和确定 传动方案的拟订 根据动力装置在工作中的工况要求及液压传动的特点，可以拟订以下的传动 方案（进给运动） 方案一：液压控制回路图如下。 ya1 ya2 ya3 快进 + - + 工进 + - - 工退 - + - 快退 - + + 停止 - - - 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 2 传动方案的拟定 7 1-液压缸 2-三 位五通电磁阀 3-调速阀 4-常闭式二位二通电磁阀 5- 液压泵电机 6- 变量泵 7-滤油器 8-油箱 方案二：液压控制回路如下。 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 2 传动方案的拟定 8 1-液压缸 2-三位五通液动滑阀 3-节流阀 4-液压泵电机 5-变量泵 6-滤油器 7-油箱 8三位四通电磁阀 8-油箱 两种方案的比较 方案一：这种油路基本能够实现快进、工进、工退、快退和停止这些工况的 要求。虽然油路结构简单，成本低，但是由于直接采用行程开关来使活塞杆换向， 阻力较大，换向不灵敏，且运动过程中冲击力较大，使得进给过程因液压油的冲 击而运动不平稳。并且由于主油路上没有节流阀，对快进和快退无法进行速度调 节。 方案二：这种油路也能够实现快进、工进、工退、快退和停止这些工况的要 求。由于油路中有节流阀，它可以调整快进和快退的速度；回油路上的调速阀可 以调整工进和工退时的速度；采用了先导式的结构可以减少进油的冲击，活塞杆 的换向较灵敏；回油路上的单向阀可以使回油平稳而不急促，从而运动平稳。这 种结构有利于速度的控制，有利于减小振动，使工作台平稳进给。但是此种油路 结构比较复杂，成本较高。 方案的选取 从以上两种方案的分析中可以看到，方案二结构比方案一复杂，成本也较高 些，但是其液压冲击振动比较小，并且可以实现无级调速，易于保证加工精度， 实现自动控制。参照叉车的生产纲领、加工精度，从长远的经济效益考虑，方案 二是最佳选择。 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 2 传动方案的拟定 9 3 设计计算 3.1 计算叉车大小头内孔面积 3332 3.14 53 1033 105.48 10sbdm = 大大大 3332 3.14 28 1033 102.9 10sbdm = 小小小 查实用机械加工工艺手册 ，湿研内孔的动力压力为 0.120.28mpa,取湿研压 力 0.2mpa,即 5 2 10 pa 则切削力分别为： 5 3 0 2 105.49 101098fp sn = 大大 5 3 0 2 102.9 10580fp sn = 小小 3.2 计算传递效率 查机械设计手册得传递效率 0.99 v = 带轴承 ，=0.95 0.99 0.99 0.99 0.950.92 wv = 带轴承 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 3 设计计算 10 3.3 选择电机 查实用加工工艺手册得，湿研内孔速度 50100m/min，即 0.831.6m/s， 取湿研速度 1.2m/s. 由 (1098580) 1.2 2.20 10001000 0.92 w f v p + = kw 查机械零件设计手册选取 y 系列封闭三相异步电机，型号：y112m6,其 额定电压 380v，额定频率 50hz，电机为 y 联结,n=940r/min.。 3.4 计算大小头孔主轴的传递功率及转速 3.4.1 叉车大头孔主轴传递功率 1098 1.2 1.43 10001000 0.92 w fv pkw = 大 1 叉车大头孔主轴速度 1000 1.2 432 /min 3.14 53 r d = 大 1000v n = 2 叉车小头孔主轴传递功率 580 1.2 0.76 10001000 0.92 w fv pkw = 小 3 叉车小头孔主轴速度 1000 1.2 819 /min 3.14 28 r d = 小 1000v n = 3.4.2 带传动相关零件设计及计算 1 设计功率1.20.760.91 ad pkpkw= 小小 查机械零件设计手册得，工况系数1.2 a k = 则，1.2 1.431.72 ad pkpkw= 大大 1.2 0.760.91 ad pkpkw= 小小 2 选定带型 查机械零件设计手册图，选取普通 a 型 v 带。 3 确定传动比 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 3 设计计算 11 940 2.18 432 i= 大 大 n = n 940 1.15 819 i= 小 小 n = n 4 确定带轮基准直径 小轮直径， 即装在电机轴上带轮直径， 参考 机械零件设计手册 取 0 80dmm=， 0.01取。 5 大头孔轴带轮直径 0 (1)2.18 80172didmm= 大大 （1-0.01） 查机械零件设计手册取 1 180dmm= 6 小头孔轴带轮直径 0 (1)1.15 8091didmm= 小小 （1-0.01） 查机械零件设计手册取 1 95dmm= 7 两主轴实际转速 713.6 /nr m = 00 大 大 （1- ）n d（1-0.01） 940 80 d180 783.7 /nr m = 00 小 小 （1- ）n d（1-0.01） 940 80 d95 8 设计带速 由 00 3.14 80 970 4.06/ 60 100060 1000 dn vm s = 9 初定轴间距，取 0 1000a = mm 10 所需基准长度 2 00 3.14 (80 180)(18080) 2()2 1000 224 1000 2409.7 ldadd mm + =+=+ = 2 0大 0大大 0 （d -d ） 4a 查机械零件设计手册选取基准长度2480ldmm= 大 2 00 3.14 (8095)(9580) 2()2 1000 224 1000 2274.8 ldadd mm + =+=+ = 2 0小 0小小 0 （d -d ） 4a 查机械零件设计手册选取基准长度2240ldmm=小 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 3 设计计算 12 3.4.3 确定实际电机轴与主轴距离 1 确定大头孔轴与电机主轴距离 0 0 24802409.7 10001035.2 22 ldld aamm =+=+= 大大 大 安装时所需最小轴间距 min 0.01521035.20.0152 2480998aaldmm= 大大 张紧或补偿最大轴间距 max 0.031035.20.03 24801110.1aaldmm=+=+= 大大 2 确定小头孔轴与电机主轴距离 0 0 22402274.8 1000982.6 22 ldld aamm =+=+= 小小 小 安装时所需最小轴间距 min 0.0152982.60.0152 2240949aaldmm= 小小 张紧或补偿最大轴间距 max 0.03982.60.03 22401049.8aaldmm=+=+= 小小 3.4.4 确定小带轮包角 1 0 18080 18057.318057.3 1035.2 174120 dd a = = oooo oo 大 大 大 合乎要求 2 0 9580 18057.318057.3 982.6 179120 dd a = = oooo oo 小 小 小 合乎要求 3.4.5 皮带的选择 1 单根 v 带的基本额定功率 由 00 80970 /mindmmnr=和，查机械零件设计手册得，p=0.71w。 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 3 设计计算 13 考虑传动比的影响，查机械零件设计手册表得额定功率增量: 0.053pkw= 大 0.049pkw= 小 2 确定 v 带根数 1）对大头孔主轴 () l pd z ppkak = + 大 大大 查机械零件设计手册得ka=0.99， l k =1.09 故 1.72 2.65 (0.570.053) 1.09 0.99 z= + 大 取 3 根 2） 对小头孔主轴 () l pd z ppkak = + 小 小小 查机械零件设计手册得ka=1， l k =1.06 故 1.72 1.39 (0.570.049) 1 1.06 z= + 大 取 2 根 3 单根 v 带的预紧力 由 2 0 2.5 500(1) pd fmv kazv =+ 查机械零件设计手册m=0.10kg/m 则 2 0 2.51.72 500(1)0.10 4.06177.52 0.993 4.06 fn=+= 大 确定作用在大头孔轴上力 0 174 2sin2 3 177.52 sin354.31 22 q fzfn = = o 大 大大 2 0 2.51.72 500(1)0.10 4.0685.70 12 4.06 fn=+= 小 确定作用在小头孔轴上力 0 179 2sin2 2 85.7 sin342.8 22 q fzfn = = o 小 小小 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 3 设计计算 14 3.5 主轴设计 3.5.1 主轴材料 两主轴均选用45钢， 调质处理， 达到hbs 217255, 2 650/ b n mm =, 许 用 弯 曲 应 力 2 1 60/ b n mm =， 2 0 95/ b n mm=， 2 360/ s n mm =， 2 1 270/n mm=， 2 1 155/n mm=。 3.5.2 确定主轴的直径 按轴所传递的转矩初估轴的最小直径 由公式 3 p da n 1 对于大头孔轴传递的功率1.57,pkw= 大大 转速n =413r/min 查机械零件设计手册 ，得 a 取值为 118-107 则 3 1.57 118 10718.42 16.70 413 dmm= 大 由于最小轴径处装有带轮，且有一键槽，轴径应增大 5% 则 (18.42 16.70) 1.0519.34 17.53dmm= 大 2 对于小头孔轴传递的功率0.84,pkw= 小小 转速n =783r/min 查机械零件设计手册 ，得 a 取值为 118-107 则 3 0.84 11810711.810.7 783 dmm= 小 由于最小轴径处装有带轮，且有一键槽，轴径应增大 5% 则(11.810.7) 1.0512.34 11.24dmm= 小 为便于主轴的设计制造，均取标准值 min d=24mm 3.5.3 主轴结构设计 初估轴径，并合理安排轴上零件（皮带轮，滚动轴承，动力杆等） 轴向位置，按轴的结构设计要点，解决好轴上零件的轴向固定，轴 上零件的周向连接。还应考虑轴的结构便于制造，装拆，避免造成 应力集中，尽量提高轴的工作能力。 1 大头孔主轴的设计计算 大头孔轴结构见图 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 3 设计计算 15 轴上尺寸有 oa=30mm,ab=120mm,bc=200mm,cd=60mm 1）求支反力 知 q大 f=354.33n 则 对于h面 2）计算弯矩 1063.66 120127639.2 hbq mfabn= = = ()1063.66 (120200) 1701.86 2000 hcqrh mfabbcfbc=+=+= 3）计算扭矩 1 0 b b = 轴传递的扭矩 331.72 9550 109550 1039714.7 413 p t n = 0 1063.66 1202000 638.20 qrc rc rc fabfbc f f = = = 0 1063.66 (120200)2000 1701.86 qrh rh rh facfbc f f = += = 0 c m= 0 b m= 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 3 设计计算 16 1 0 60 0.63 95 b b =取 则 0.63 39714.725020.3tn mm= 4）当量弯矩计算 2222 ()( 127639.2)25020.3130068.31 ebhb mmtn mm=+ =+= 222 ()25020.325020.3 echc mmtn mm=+ = 22 ()25020.325020.3 ed mtn mm= 222 ()25020.325020.3 eaha mmtn mm=+ = 5）校核危险截面强度 知危险截面发生在 b 面出 1 33 130068.31 20.32 0.10.1 40 eb ebb b m d = 故 轴承 3 压紧，轴承 1、2 松开 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 3 设计计算 20 3 21 1 680.74 1098 127.641651.1 127.64 680.74 a as asb fn ffn ffn =+= = = 2 求轴承当量载荷 1）当工件工进时 1 417.26 0.654 638.20 a rh f e f = 取 0 14.7f = 0 0 14.7417.26 0.432 14200 a r f f c = 查机械零件设计手册 ， 11 0.44,1.38xy=， 查表取冲击载荷系数1.4 d f =（中等冲击） 111 1 ()1.4 (0.44 1701.86 1.38 417.26) 1904.89 dra pff xf y w =+=+ = 1 2 2 127.64 0.4 638.20 a r f e f = 0 0 14.7 127.64 0.132 14200 a r f f c = 查机械零件设计手册 21 1,0xy= 2222 638.20 ()1.4 (10 127.64) 2 446.74 dra pff xf y w =+=+ = 2 同理求出446.74pw= 3 2） 当工件工退时 1 1 680.74 0.4 1701.86 a r f e f = 查机械零件设计手册 21 1,0xy= 111 1 ()1.4 (1 1701.860 680.74) 2382.68 dra pff xf y w =+=+ = 1 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 3 设计计算 21 3 1651.1 5.17 638.20 2 a rc f e f = 0 0 14.7 1651.1 1.71 14200 a r f f c = 查机械零件设计手册 得 33 0.44,1.02xy= 333 3 638.20 ()1.4 (0.441.02 1651.1) 2 2189.42 dra pff xf y w =+=+ = 3 2 2 127.64 0.4 638.20 2 a r f e f = 查机械零件设计手册 得 22 1,0xy= 2222 638.20 ()1.4 (10 127.64) 2 446.74 dra pff xf y w =+=+ = 2 3）确定大头孔轴承寿命 由 16670 () 2 tr h f c l p = 查机械零件设计手册表 取温度系数1 t f = ，转速相同均为 413r/min， 选用 max p来计算轴承的极限寿命 3 16670 1 19500 ()28472 22189.42 h lh = 3.7.2 小头孔轴承寿命计算 1 其受力分析如图 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 3 设计计算 22 584.48,205.68 rhrc fn fn= 则 0.4 584.48233.79 sbrh fefn= 12 11 205.68 0.441.14 22 ssrc fff e= 1）当工件工进时 580 a ffn= 小 233.795800 sba ff= 故 轴承 3 压紧，轴承 1、2 松开 33 22 1 233.7958041.14 772.65 41.14 233.79 asbas as asb ffff n ffn ffn =+=+ = = = 2 求轴承当量载荷 1）当工件工进时 1 1 346.21 0.59 41.14 a r f e f = 取 0 14.7f = 0 0 14.7 346.21 0.36 14200 a r f f c = 查 机械零件设计手册 ， 11 0.44,1.40xy=， 查表取冲击载荷系数1.2 d f = （中等冲击） 111 1 ()1.2 (0.44 41.14 1.4 346.21) 603.23 dra pff xf y w =+=+ = 1 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 3 设计计算 23 2 2 41.14 0.4 205.68 a r f e f = 0 0 14.7 772.65 0.8 14200 a r f f c = 查机械零件设计手册 得 33 0.44,1.28xy= 333 3 205.68 ()1.4 (0.441.28 772.65) 2 1241 dra pff xf y w =+=+ = 3 2 2 41.14 0.4 205.68 2 a r f e f = 查机械零件设计手册 得 22 1,0xy= 2222 205.68 ()1.2 (10 41.14) 2 123.41 dra pff xf y w =+=+ = 2 （3） 确定小头孔轴承寿命 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 3 设计计算 24 由 16670 () 2 tr h f c l p = 查 机械零件设计手册 表 取温度系数1 t f = ， 转速相同均为 413r/min， 选用 max p来计算轴承的极限寿命 3 16670 1 19500 ()82489 21241 h lh = 4 动力头部分的设计 4.1 研具材料的选择： 研具在一定程度上会把本身的集几何形状复映给工件，因此，要求研具要 有一定的几何形状精度， 足够的刚性。 良好的耐磨性和精度保持性， 材质均匀， 组织细密。 研具材料应比工件软，而叉车工件材料为 45#，硬度为 hb217293，查询 机械加工技术手册可选用铸铁为研具材料。 4.2 动力棒的结构： 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 4 研磨头部分的设计 25 由于是湿研研具，要考虑到及时排屑。存储多余的磨料及散热等，所以采 用在研具上开直槽和螺旋槽的措施。 研具外径口比工件内径小 0.01-0.25mm， 则大头孔研具直径 53 小头孔直 径 28 。 研具与锥柄心轴的配合锥度选用 1：50 锥柄心轴与主轴的配合锥选用莫氏 3 号锥角，取其精度等级为 5 级，锥度 c=1：19，锥角 0 2 52 31 =，锥角角度公差大头为1 15，小头为2。 4.3 动力操作工艺参数的选