机械毕业设计（论文）-液压叉车提升机结构设计【全套图纸】 .pdf

黑龙江工程学院本科生毕业设计 i 摘 要 叉车具有装卸和搬运功能，机动灵活，能适应多变的装卸搬运要求，普遍适用于 港口、车站、货场、车间、仓库、油田及机场等处，还可以进入船舱和集装箱内进行 装卸作业，除此之外，还广泛应用于军事部门和特殊防爆部门，有的车辆可无人驾驶， 到人员不断接近的地方工作适用于柔性加工系统，总之，随着物流技术的不断发展和 工业化水平的提高，叉车使用范围将日益扩大，成为一种产量与品种很多的装卸搬运 机械。 现代叉车技术发展的主要趋势是充分考虑舒适性、安全可靠性和可维护性 ,产品专 业化、 系列多样化,大量应用新技术,完善操控系统,重视节能和环保 ,全面提升产品的性 能和品质。 通过对国际国内叉车造型设计的现状分析运用工业设计的理论和方法， 研究了叉车 造型设计的要素及设计原则：造型要求简洁明快、线条流畅，以体现车身的力度感与 坚实稳重的感； 色彩 力求单纯， 给人以轻松、 愉悦的感觉， 主色调以明度较高的黄 色、 橙色为宜；车身前后左右要求有宽大的玻璃，仪表具有良好的可读性。研究结果对叉 车设计具有重要的实际指导意义。 关键词：叉车； 门架；提升机；货叉；货叉架 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 黑龙江工程学院本科生毕业设计 ii abstract forklifts can do handing works,and can flexibility to adapt to changing of handing requirements and generally applicable to ports railway stations,freight yard,workshops,warehouses,oil fields and the airport and places,and forklifts could still enter the cabin and container handing operations within.in addition,forklifts are also widely used in military and special explosionproof sector,some vehicles will be unmanned,that officers should hot work in places close to or for flexible manufacturing system.in short, as the logistics and technological development and the enhancement of the level of industrialization,the use of fork lifts will be expanding ,and it will become a yield varieties with a lot of material handing machinery. the major trend of modern technology development of the fork truck is to be fully in consideration of the friendly operation, the reliability, the safety, the good maintenance, the specialization, the series, and the diversifiable, and to adopt new technology, to improve steering system, and to focus on energy saving and environment protection in order to promote the trucks capacity and quality. based on the analysis of current status of international and domestic forklift truck form design the key elements and design principles in forklift truck form design was researched using industrial design theory and methodology; it was put forward that the form of forklift truck should be simple and lively till smooth lines in order to convey the sense of strength and steadiness; the color strives simplicity to make people feel pleasant and light mainly using tones of yellow and orange; there should be big ass at the front and back of trucks; thein strewments should be easy to read.the research results provided practical reference for forklift truck design. keywords： forklift; mast; lifting mechanism; the fork; fork frame 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 第 1 章 绪 论 1.1 液压叉车提升机机构设计选题的目的和意义 叉车是应用十分广泛的流动式装卸搬运机械，是物料搬运机械(国外称为工业 车辆或地面运输车辆)的一种，是实现物流机械化作业，减轻工人搬运劳动强度， 提高作业效率的主要工具。叉车又名铲车、万能装卸车或自动装卸车。它是由在无 轨底盘上加装专用装卸工作装置构成的。叉车具有通用性强、机动灵活、活动范围 大等特点，所以叉车广泛用于车站、港口码头、机场、仓库以及工矿企业等部门， 用来实现机械化装卸、堆垛和短距离运输，是物流系统不可缺少的机械设备。而叉 车中进行装卸作业的直接工作的装置是叉车起重系统，货物的卸放、堆垛最终都是 由其完成的，所以它是叉车最重要的组成部分。 在我国国民经济的发展中，各行各业对叉车的需求量逐年增加。而目前我国叉 车已形成了相对集中的市场格局，初步形成高、中、低三个层次，中高端、高端市 场被以林德为代表的跨国巨头占领;中端、中低端市场以安徽合力叉车和杭州叉车 等为主导;低端市场以浙江如意、虎力等民营企业为首，格局基本稳定。从目前市 场来看，中低端占据着国内市场;从长远发展来看，中国叉车行业必将走向技术化、 高端化。随着国民经济的发展，各行各业对叉车的需求量逐年增加，尤其是近几年 物流热刺激市场需求，叉车市场拓展空间巨大。 1.2 叉车研究的现状及分析 1.2.1 我国叉车行业发展历程和现状 我国叉车工业起步于 20 世纪 50 年代末，当时主要仿制前苏联产品。从 70 年 代后期到 80 年代中期，全行业先后组织了 2 次联合设计，各叉车生产厂纷纷引进 国外先进技术，如北京叉车总厂引进日本三菱 15t 内燃平衡重叉车技术，大连叉 车总厂引进日本三菱 1040t 内燃平衡重叉车和集装箱叉车技术，天津叉车总厂引 进保加利亚巴尔干车辆公司 1.256.3t 内燃叉车技术， 杭州叉车总厂引进西德 o10 吨以上的叉车则采用内 燃机驱动和液力传动。产品种类之繁多，技术水平之高超，令世界同行所赞叹。丰 田、纳科、永恒力、小松、tcm、力至优等公司的产品技术基本处于同一水平，但 各家有各家技术优势和特色。 世界上著名叉车的技术特点是：品种齐全，技术先进，各具特色，尤其在提高 作业效率、人机工程、节能、环保及安全性等方面的技术发展非常快，追求各性化， 最大限度地满足客户的需求。 1.2.3 国内外市场分析 目前，国内外电动叉车大部分已经采用宽视野门架，起升液压缸由中间放置改 为两侧放置。液压缸的放置位置有两种：一种是液压缸位于门架后面；另一种是液 压缸位于门架外测。carer 公司的 r40/45 系列电动叉车的液压缸位于门架外侧， r50/60/70 系列叉车的液压缸则位于门架后面。 门架一般分为标准型、两节型或三节型。国内叉车的起升高度一般在 25m 之 间，且以 3m 及 3m 以下的居多，而国外电动叉车的起升高度一般在 26m 之间，由 于仓库的立体化程度高，因此起升高度 3m 以上。与预测全球约有 250 家叉车生产 企业，年生产量保持在 50 万台左右。由于竞争的加剧，同 20 世纪 80 年代比，世 界叉车工业出现了销售额增长而利润减少的反常现象。一方面，为降低成本，叉车 巨头纷纷在发展中国家建厂。例如，在中国建有厦门林德、安徽 tcm、北京汉拿、 湖南德士达、烟台大宇重工、上海海斯特等。这些公司把具有世界 20 世纪 90 年代 中期先进的产品和技术带到国内，促进了我国叉车技术的快速发展，同时对国内市 场也造成了很大的冲击。另一方面，随着市场经济的发展，物流技术在经济发展中 的地位与作用越来越明显，叉车普及率越来越高，已从过去单一的港口码头进入到 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 国民经济的各行各业。目前我国叉车的保有量约 18 万台，实际年潜在需求量约 10 万台，而实际年销售量仅 3 万台左右，可见中国的叉车市场是巨大的。 随着人们对环境污染危害的深刻认识， 环保已成为世界共同关注的焦点， 因此， 环保型叉车将成为市场主流；其次，自动仓储系统、大型超市的纷纷建立，刺激了 对室内搬运机械需求的增长，高性能电动叉车、前移式叉车、窄巷道叉车等各类仓 储机械迅速发展是未来叉车市场的又一特征；另外，全球经济一体化必将带来全球 工业的国际化，使得各国间及国内贸易大幅上升。有资料表明全世界集装箱吞吐量 每年以 30%左右的速度递增。贸易的增加将推动现代集装箱搬运与堆垛设备的高速 发展。 1.2.4 现代叉车技术发展趋势 1.2.4.1 产品的系列化与多样化 根据美国工业车辆协会的分类法，叉车分(1、2、3、4、5、6 和 7)7 大类，分 别为电动乘驾式叉车、电动窄巷道叉车、电动托盘搬运车、内燃平衡重式实心胎叉 车、内燃平衡重式充气胎叉车、电动与内燃乘驾式拖车和越野叉车。1999 年 7 月， 美国现代物料搬运杂志评出世界 20 强叉车公司，其中排在前 10 位的公司(产品 种类)是：linde(1、2、3、4、5 和 6)，toyota(1、2、3、4、5 和 6)，nacco/mhg(1、 2、3、4 和 5)，jungheinrich(1、2、3、4 和 5)，bt ndustries(1、2、3、4 和 5)， mitsubshi / caterpillar(1、2、3、4 和 5)，crown(1、2、3)，komatsu(1、2、3、4 和 5)，nissan(1、2、3、4 和 5)，tcm(1、4 和 5)。另外产品品种和系列也非常齐全， 如德国 linde 公司有柴油、液化石油气、电动平衡重叉车，前移式叉车，堆垛车， 拣选车，侧面式叉车，电动牵引车等近 110 种；而我国最大的叉车制造企业安徽叉 车集团生产 116 t 15 个级别 80 种机型 400 多个品种的叉车。 各叉车公司皆以产品 种类、系列的多样化去充分适应不同用户、不同工作对象和不同工作环境的需要， 并不断推出新结构、新车型，以多品种小批量满足用户的个性化要求。 1.2.4.2 绿色化推动叉车动力技术的发展 叉车分内燃叉车和电动叉车。内燃叉车以发动机为动力，功率强劲，使用范围 广， 缺点是排气和噪声污染环境，有害人类健康。环保要求推动了动力技术的更新： tcm 于 20 世纪 70 年代更新了 3.58t 柴油叉车，将预热燃烧室改为直喷式，省油 17%20%；80 年代初 perkins 发动机推出扁唇式燃烧系柴油机，省油 7%8%；80 年代中期德国 deute 公司开发出 f913g 型叉车专用柴油机，省油 60%，而瑞典推出 柴油机蓄电池混合动力叉车；90 年代液化石油气(lpg)叉车、压缩天然气(cng)叉 车、丙烷叉车等低公害叉车面市，且发展势头强劲。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 电动叉车具有能量转换效率高、无废气排放、噪声小等突出优点，是室内物料 搬运的首选工具，但其受蓄电池容量限制，功率小，作业时间短。目前国内外均在 不断改进铅酸蓄电池技术，通过提高材料纯度等使其在复充电次数、容量和电效率 方面有了很大提高。由于技术的进步，电动叉车现已突破只能用于小吨位作业的局 限性。目前国际上电动叉车的产量已占叉车总量的 40%(国内为 10%15%)，在德 国、意大利等一些西欧国家电动叉车比例高达 65%。 未来叉车将广泛采用电子燃烧喷射和共轨技术。发动机尾气催化、净化技术的 发展将有效降低有害气体和微粒的排放。lpg、cng 等燃料叉车及混合动力叉车将 进一步发展。新型蓄电池燃料电池在各大公司的共同努力下，将克服价格方面的劣 势，批量进入市场。目前全球汽车巨人正联合致力于电动汽车的研究，电动汽车的 动力、传动、控制、安全等技术在叉车上的应用，将会使电动叉车整机性能有一个 质的变化。 1.2.4.3 节能和机电一体化高新技术的应用 微电子技术、传感技术、信息处理技术的发展和应用，对提高叉车业整体水平， 实现复合功能，以及保证整机及系统的安全性、控制性和自动化水平的作用将更加 明显，使电子与机械、电子与液压的结合更加密切。未来叉车的发展在于其电子技 术的应用水平。 实现以微处理器为核心的机电液一体化是未来叉车控制系统发展的主方向，即 以微处理器为核心， 控制由局部控制向网络化方向发展， 使整车保持最佳工作状态， 实现叉车的智能化作业。对于电动车辆，传统的电阻调速控制器已被淘汰，而新型 mosfet 晶体管因其门极驱动电流小，并联控制特性好且有软、硬件自动保护和硬 件自诊断功能等优点，得到广泛采用。串励和他励控制器仍是市场的主导产品，交 流控制技术则处于起步阶段。随着交流调速控制系统成本的降低与闭式交流电机技 术的成熟，交流电机叉车将会因其功率大、维护性能好而取代直流电机叉车。采用 电子转向系统与动力转向比可节能 25%，它可根据叉车使用工况，适时控制电机转 速，是叉车节能降噪的有效措施。另外，mosfet 晶体管比电阻式调速可节能 20%， 释放式再生制动可节能 5%8%，采用液压电机控制器和负载势能回收技术可分别 节能 20%和 5%。 1.3 本课题的主要内容 1.总体结构方案的拟定； 2.液压叉车的提升机构的设计； 3.液压叉车的倾斜机构的设计； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 4.滚轮组件的设计。 第第 2 章章 液压叉车提升机构设计总述 2.1 门架简介及设计要求 门架是叉车工作装置的重要组成部分，是叉车最富有特色的部件。它负责货物 的起升及相应的装卸、堆垛动作，并对叉车的整机性能有极大的影响。最常见的叉 车门架是由内、外两节组成。内外门架各有两根立柱，立柱是门架承载的主要构件， 又是叉架(或内门架)作升降运动的导轨。左右立柱之间连以横梁，构成形或各种 封闭形状的框架(图 2- 1)。外门架的立柱多数为槽形截面，内门架立柱的截面型式较 多，有槽形、工字形和其他异形形状。立柱截面的周边都不封闭，杆件的长度远大 于截面的高度和厚度，因此，它们属于力学上的开口薄壁杆范畴。 （a）内门架 （b）外门架 图 2- 1 门架结构简图 1立柱 2横梁 叉车的内、外门架里、外嵌套，用起升油缸使内架可在外架内移动，成为可伸 缩的构造。这是它的构造特点。加工要求，门架布置在车的前方，在前轴前边，这 是它在布置或位置上的特点。内架、外架和叉架都是用型钢焊成的平面框架，它们 与起升油缸和链滑轮组和重量占了工作装置总重的绝大部分，且集中在位于前轴外 边的门架平面内， 因而是影响叉车抵抗向前翻倒的能力的不利因素。 由于门架在前， 司机在后，因此组成门架系统的多数构件及起升油缸和链油轮组都会挡住司机的视 线。 在设计时，就要尽力去减小这些不利影响，为此必须注意两点：一是在保证工 作装置能正常工作的前提下，要尽可能地将它布置得靠近前轴；二是在考虑司机视 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 野问题时，要保证在叉车无载行驶下，司机能看见货叉叉尖，同时应力求在货叉由 地面升起至顶端的整个过程中，司机都能很好地观察货叉上货物的情况。 2.2 门架系统的运动与安装关系 门架系统的运动与安装关系（图 2- 2）是：货叉挂在叉架横梁上；叉架受起升 链条的牵引，并以其纵、侧向滚轮为“车轮”，以内门架为“活动导轨”作升降运动； 内门架则受起升液压缸的顶推，也以其纵、侧向滚轮为“车轮”，以外门架 2 为“固定 导轨”而升降；外门架的下铰坐铰接在驱动桥壳或车架上，中部靠两个并列的倾斜 液压缸来实现整个门架系统的前、后倾动作。起升液压缸分成两个，下端以半球面 支承在外门架后侧，中部受外门架“扶持”，上端顶在一个浮动横梁上，自由提升结 束后即与内门架上横梁重叠。起升链条的一端固定在起升液压缸筒上（相当于固定 在外门架上） ，中部绕过固定在浮动横梁上的链轮后，另一端挂住叉架。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 图 2- 2 门架示意图 门架部分参数见下表： 表 2- 1 1.8t 液压叉车门架主要性能参数 特 性 额定起重量 load capacity kg 1800 载荷中心距 load center mm 500 尺 寸 标准二级门架 额定起重时最大货叉高度 mm 3000 货叉架 iso 标准型 级 货叉厚度 t mm 40 货叉宽度 w mm 120 货叉长度 l mm 1000 货叉间距范围 最小最大 minmax mm 200920 门架前后倾角 前倾/后倾 f/r deg 6/10 速 度 最大行驶速度（无载） km/h 11 起升速度（满载） mm/s 220 2.3 本章小结 本章主要介绍了液压叉车提升机的门架系统以及设计要求。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 第 3 章 货叉的设计计算 3.1 货叉基本参数和尺寸的确定 货叉的主要尺寸有货叉水平段长度l； 货叉垂直段高度h； 货叉断面尺寸a b(a 为货叉厚度，b为货叉宽度等)（图 3- 1） 。 图 3- 1 货叉的结构和尺寸 货叉尺寸主要取决于起重量 q、载荷中心距 c，根据选题，已知起重量 q=1.8 吨，按 iso/dis1214- 79 标准规定，载荷中心距离为 c=500mm,再由 iso/dis2326- 81 和 iso2382- 77 标准，查出货叉的基本参数和尺寸为 货叉长度： 1000lm m= ； 货叉垂直高度： 520hmm= ； 货叉断面尺寸： 2 40 120a bmm= ； 货叉两铰支点中心距： 409dmm= ； 货叉外伸距： 76emm= ； 据机械设计手册选择材料为 40cr 钢，热处理工艺选用调质处理 40cr 钢屈 服强度 539mpa s s 。 3.2 货叉的计算简图 货叉和叉架的联接形式不同，其制支承类型有所不同，按照 iso2328- 77 标准 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 规定，1.8 吨叉车货叉和叉架的联接形式为挂钩型。挂钩型联接，上支承可简化为 活动铰支座。按照这种简化，货叉可看作一次超静定刚架（图 3- 2） 。与此同时，考 虑到挂钩型货叉上部的挂钩处有安装间隙，并非绝对不能转动，照此分析，货叉又 可简化为支承在两个铰接支座上的静定刚架（图 3- 3） 。 图 3-2 超静定刚架计算简图 图 3- 3 静定刚架计算简图 这两种计算简图，在集中载荷 p 力作用下，货叉的危险截面均在支座 a 以下的 垂直段，其应力状态相同，强度相等。但货叉垂直段的受力情况不同，导致变形不 同。由于静定刚架水平段的变形量大于静定刚架水平段的变形量。 为偏于安全起 见， 货叉的强度和刚度均按静定刚架进行计算。 3.3 货叉的强度验算 （a） (b) 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 (c) (d) 图 3- 4 货叉强度验算计算简图 从货叉所受的集中载荷 p 力作用的内力图(图 3- 4)来看, 水平段受弯矩和剪力, 垂直段受弯矩和拉力, 危险截面支座 a 以下垂直段的最大正应力为 () max 2 32pca a b s + = （式 3- 1） 式中 p货叉的计算载荷，n； c标准载荷中心距，mm； a货叉厚度；mm； b货叉截面宽度，mm。 3.3.1 计算载荷 p 的确定 () 1 2 2 q pk k= （式 3- 2） 式中 q起重量，q=1.8t=17640n k1动载荷系数，由文献1推荐，取 k1=1.2； k2偏载荷系数，由文献1推荐，取 k2=1.3. 由此得出 17640 1.2 1.3()13759.2 2 pn= 3.3.2 安全系数 n 的确定 安全系数的选取, 与货叉的计算载荷大小、动载荷系数和偏载荷系数的选取密 切相关。如果计算载荷比较准确, 安全系数可以取较小数值。否则，安全系数应取 较大数值。 强度计算时，安全系数应满足以下条件: 3 3.5 s n s s = 其中 n强度安全系数； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 s s 材料屈服极限； s危险截面处应力（即最大正应力） ； 注： s s 与s单位相同。 此次设计选择安全系数为 n=3。 3.3.3 计算最大正应力 539 179.67 3 s mpa n s s = （式 3- 3） 3.3.4 强度验算 把数据代入式 3- 1, 得出 () max 2 13759.23 5002 40 40120 113.23mpa s= + = 因为 max 113.23179.67mpampass=1933kg 4 pdd p h p =- - 校 （式 7- 5） 符合要求。 7.4.3 油缸行程计算 在确定倾斜油缸与门架的连接点和门架的前后倾角的条件下，可用作图法求得 倾斜油缸活塞的行程，拉力和行程确定之后，可设计倾斜油缸，考虑液压系统。 b d f e o 400 240 80 a a c c r=398mm aa a c a 图 7- 3 倾斜油缸行程分析 为了计算方便，引入 c 和 c（作为 a 和 a旋转一定角度后的另一种状态）求 行程 h。 1.求ba 在coa中 22 80400408oaoaoamm=+=； （式 7- 6） 在c oa中 80 arcsin11.3 c oacoac oa oa = （式 7- 7） 则 9583.7a odc oa= -= 在aoe中 sin240405.54240165.54166a aoaa odmmmm=-=-= 黑龙江工程学院本科生毕业设计 39 同理 510cos465.2465a boaa oddemm=-= 所以得 22 166465493a bmm=+= 2.求 r 由 90arcsin76.97 90arcsin a b oa ba od a b oe a od a = -+= -= （式 7- 8） 得 sin397.5398roaoa bmmmm= 3.求ba 由 22 baa aa b=+ （式 7- 9） 9672.7a odcocc oa= -= 240sin240149.5150a aa foaa odmmmm=-=-= 2 510389a bdfoaa fmm=-+= 得 22 416.9417a bbaa aa bmmmm=+= 综上可得：活塞杆行程为 493mm- 417mm=76mm。 7.4.4 油缸作用时间计算（从后倾 12到前倾 6） 油泵流量的选择一般据起升油缸的要求来决定，至于能否满足倾斜油缸的工作 需要，要按门架前倾最大角度时启用的时间来校核，时间一般规定在（1.52s）内， 据门架由垂直位置到前倾位置所需时间为 223 7.66.310 44 0.61 25.8 0.9 6060 v sd s ts q v pp h - = （式 7- 10） 式中 s门架前倾最大角度时活塞行程，作图法求得 s=76mm=7.6cm； q油泵的额定流量（l/min）暂取为起升油缸的流量 q=25.8 l/min； v油泵的容积效率，取为 0.9； p实际倾斜油缸活塞推出的压力（根据所选的换向阀要求小于 14mpa） 。 则 2 d 4 t p p h = 推 黑龙江工程学院本科生毕业设计 40 ()()13753600sin650cos1603288sin170cos = 398398 100 2220sin100 1000sin15 455sin 398 5295.8 t kg bbbb bbb + + + + = 推 （式 7- 11） 所以 =2=2647.92648ttkgkg 推单 2 2 2648 89.5/ 6.30.95 4 pkg cm p = 起升油缸公称压力 100mpa，故()89.5100140 mpa是满足要求的。 当 p=89.5kg/cm2时， 实际流量为： 23.1 l/min； 对应的实际油缸作用时间 t=0.68s 综上：油缸作用时间不在（1.52s）内，所以为了弥补这一弊端在油缸的各进 油管路中装有回油节流阀以减慢油缸的动作速度。 7.4.5 稳定性校核 根据力矩平衡，列出下式： ()()0cossin 1144332211 =+aalgqllglglglgql （式 7- 12） 上述方程各项除 cos 得 1 1 11223344 tan 1375 650 160 170 1375 36003288 160 100 2220 120 1000 15 455 0.0158 qlgl qlg lg lg lg l a - = + - = + =- （式 7- 13） =8.98(向后倾斜) 参看工程力学347 页，压杆稳定性校核计算步骤， 1）根据压杆支承情况及相关尺寸求出压杆的柔度（长细比）； 2）根据压杆材料求出 2和 1 ； 3）由 值确定压杆类型，并选用适当的公式求出临界力或临界应力； 4）按压杆稳定条件计算。 上式所求结果含负号表示此时油缸后倾 =8.98时才开始进入受压工况，在门 架后倾最大角 =12活塞杆受压最厉害。活塞杆受压最大时计算油缸的长细比： （采 用两端铰支 =1，据 q235 钢的 e=200gpa，p=200mpa） 据公式 3 1 200 10 100 200 p l = 据经验公式 q235 钢的 a=304；b=1.12 黑龙江工程学院本科生毕业设计 41 2 304235 62 1.12 s a b s l - = （式 7- 14） 再据公式 i i a =和 22 1 41.74 16.89 7.66.3 l t m l = + 式中，焊缝外径 7.6cm 满足 21 l ll，即62100l。 故此时油缸的活塞杆属于短杆，不存在失稳计算与校核，稳定性计算略去。 7.4.6 油缸壁厚的计算 168 6.3 0.666.6 22 800 y p d cmmmd s = （式 7- 15） 式中 py液压系统最大工作压力的 1.2 倍,为 py =1401.2=168kg/cm2； d油缸内径，d=6.3cm； 缸体材料的许用应力 20 号无缝钢,b=4000kg/cm2； n安全系数，n=5。 故=4000/5=800 kg/cm2。 选用油缸壁厚 7663 6.5 2 mmd - =，故壁厚强度满足。 （焊缝外径 7.6cm） 综合以上，设计的倾斜油缸缸体的零件图为： 图 7- 4 倾斜油缸缸体零件图 7.4.7 活塞杆强度计算 由于活塞杆受压时不存在稳定性计算，则活塞杆计算主要为拉、压强度破坏。 max 2 4 t d ss p = 杆 则 max 4t =d ps 杆 （式 7- 16） 式中 tmax取受压时最大压力 t推=2648kg； 2 6000 2000/ 3 b kg cm n s s =。 （式 7- 17） 注：45 号钢 2 6000/ b kg cms =，n 取 3。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 42 所以得到 4 2648 =1.29 2000 dcm p = ,则选用 d=2.2cm 强度足够。 7.4.8 缸体螺纹连接计算 螺纹处拉应力 ()() 2 22 22 1 1.45 1933 294.2/ 0.7857.26.3 4 kp kg cm dd s p = - （式 7- 18） ()() 2 10 2333 1 0.12 1.45 1933 8 109.4/ 0.20.27.26.3 k kpd kg cm dd t = - （式 7- 19） 式中 k螺纹预紧力系数，通常取 k=1.252.5（此时暂取 1.45） ； p拉力 1933kg； d缸内径 6.3mm； d1螺纹内径=7.188mm； d0螺纹直径 8mm； k1螺纹内摩擦系数=0.12。 故合成应力为 22222 +3= 294.2 +3 109.4 =350/ n kg cmsst= （式 7- 20） 由 n ss知螺纹处强度足够。 7.4.9 缸底厚度及缸底的焊缝强度计算 1.缸底厚度 22 140 0.50.5 4.50.848.4 1000 p dcmmd s = （式 7- 21） 式中 d2缸底内径，mm； p液压系统最大压力，p=140kg/cm2； s 许用拉力 b ns， 因为20号钢的 b s =4000， n取4， 故有 s =1000 kg/cm2。 结构上要求缸底厚度要超过 7mm 才可，故满足要求。 2.缸体和缸底焊缝强度计算 焊缝应力： ()() 2 22 22 2 2466 418/ 0.7857.66.80.7 4 p kg cm dd s p h = - （式 7- 22） 黑龙江工程学院本科生毕业设计 43 式中 p油缸推力 2648kg； - - - 焊接效率（一般不高） ，取为 0.7； d1焊缝外径，为 7.6cm； d2焊缝内径，为 6.8cm。 最终设计出的倾斜油缸装配图示： 图 7-5 倾斜液压缸总装图 7.5 本章小结 本章主要是对液压叉车倾斜机构的设计，主要是根据要求进行结构设计 以及对各部分进行强度校核。 本章的重点是对液压缸结构的设计。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 44 总 结 本课题以液压叉车提升机结构的机械结构为主要研究对象。在总结了现存的同 类机构的基础上，结合实际工作和设计要求并研究如何设计出结构简单且满足实际 工作要求的机械结构，使叉车的工作装置能够完成升降倾斜。提升机是叉车的工作 装置，同时也是叉车的主要部件。叉车的工作装置是通过起升液压缸的运动带动链 条运动，链条的一端连接在门架上带动其运动进而带动货叉运动。在设计提升机的 同时，参考并总结现存的同类机构的基础上，结合实际工作和设计要求，设计出了 结构简单且满足实际工作要求的液压叉车提升机结构设计。并通过对提升机中主要 零件的设计及校核计算，说明了设计的机构满足强度要求。 本设计工作是针对黑龙江工程学院机械设计制造及其自动化专业所进行的毕 业设计，对叉车的起升系统进行整体设计，并用 autocad 进行绘图。在此过程中， 首先我阅读了大量有关叉车的书籍，对其工作原理有了深入了解，然后对国内外叉 车的现状及发展趋势有了一定的了解，从而明确本设计的意义。在设计的过程中， 从刚开始的困惑到现在的产品出图，我学到了很多书本上学不到的知识，同时积累 了丰富的设计经验。根据本设计任务书的要求，主要完成了如下工作： 在设计初步阶段，我根据陆值的叉车技术 、陶元芳的叉车构造与设计 以及大量的相关参考资料对野战叉车参数进行了一些变化，然后和民用叉车设计条 件进行比较，最后制定了本次设计的参数。 在设计阶段，首先制定系统设计步骤，再根据自己设定的参数，计算了叉车门 架滚轮所受的压力，然后根据压力计算内门架和外门架的强度，进而选取内门架和 外门架的材料，最后绘制系统的液压原理图，同时对液压缸的整体结构和尺寸进行 设计，并设计了各自的安装方式。在整体设计完成后，再用 autocad 软件进行三视 图绘制。 本文虽然经过作者设计与校核，但其中肯定有很多设计不妥和校核不完善之 处。恳请老师给予批评和指正！ 黑龙江工程学院本科生毕业设计 45 参考文献 1武汉水运工程学院编写组编.装卸拖动车辆.人民交通出版社，2007. 2陶元芳，卫良保.叉车构造与设计.机械工业出版社,2010:2- 1. 3 张利平.液压气动技术速查手册. 化学工业出版社,2008. 4 张黎骅,郑平.新编机械设计手册.人民邮电出版社,2010. 5王耀斌,简晓春.物流装卸机械.北京：人民交通出版社,2009. 6陈慕忱.装卸搬运车辆.北京：人民交通出版社，2011. 7刘娜,陈慕忱.cpd1 型电动叉车设计计算书.武汉：2008. 8陈启松.液压传动与控制手册.上海：上海科技出版社，2008:12. 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