毕业设计（论文）-手动液压升高车设计.doc

全套图纸加扣 3012250582 编号： 毕业设计说明书 题 目： 手动液压升高车 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导老师： 职 称： 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2016年6月3日摘 要手动液压升高车是近现代物流行业里面使用很广泛的搬运货物和材料的装置，该装置的结构十分紧凑，所有重要零部件集中在一起，但手动液压升高车却拥有运输灵活，搬运十分方便，操作的步骤非常简单，回转半径小等特点。本说明书中阐述了叉车的发展历史以及在未来叉车的合理期望。这次毕业设计是在对市场调查的情况下，发现手动液压升高车市场需求量很大，很多大中小型企业都用来搬运货物以及材料，叉车的性能和规格都是不一样的，主要看单位对叉车的用途和需求，设计不同种类的叉车。本次设计，通过查阅资料，了解升高车的结构特点，知道一般的机械装置的参数以及应用的材料，根据液压起升装置设备的性能，设计出合理的叉车，叉车设计的参数一般有手动液压升高车空载时占地面积小，操作安全可靠，并且不污染环境，噪音小，价格便宜，提高了经济效益。手动液压升高车适用于很多工业搬运的地方,本次毕业设计，通过提出方案并加以论证，选出最好的设计方案原则，阐述了手动液压升高车的结构设计和工作原理，论证了它的适用性，可行性。本设计主要内容包括了对叉车整机分析、传动方案的选择、货叉装置的校核、立柱门架以及液压系统的设计。关键词：分析；机构；液压；设计AbstractManual hydraulic forklift is modern logistics industry, which use a wide range of handling of goods and materials of the device, the device is compact in structure, All the important parts are concentrated together, but the manual hydraulic forklift has simple transportation, it is very convenient, the steps of the operation is very simple, small turning radius etc. characteristics. This specification describes the history of the development of the forklift truck and the reasonable expectations of the future. The graduation design is in of market survey and found that manual hydraulic increased car market demand, many large, medium and small enterprises are used to carry goods and materials, forklift performance and specifications are not the same, mainly to see the unit of Forklift uses and needs, different kinds of forklift truck design. The design, through access to information, understanding the structural characteristics of the car increased, know general mechanical device parameters and application of the material, according to the hydraulic lifting equipment performance, design reasonable forklift, forklift design parameters generally increase manual hydraulic car empty load covers an area of small, safe and reliable operation, and no pollution to the environment, noise is small, cheap and improve the economic benefit. Manual hydraulic trucks increased application in many industrial handling, the graduation design, the proposed scheme is given and proved, select the best design principles, describes the manual hydraulic elevated structure design of the vehicle and the principle of work, demonstrates its applicability and feasibility. The main content of this design includes the analysis of the forklift, the choice of transmission scheme, the check of the fork gear, the design of the portal frame and the hydraulic system.Key words:analysis; agency; hydraulic; design目 录引言11 手动液压升高车的简介21.1 设计目的和设计意义21.2 手动液压升高车的发展21.2.1历史与发展21.2.2叉车新产品设计的技术趋势31.3 手动液压升高车的优势和行业前景41.4 手动液压叉车的优点41.5 手动液压升高车的设计参数51.6 本章小结52 总体设计方案62.1 手动液压升高车主要结构62.2 手动液压升车的特点72.3 设计总体分析82.4 本章小结83 液压升高车结构设计93.1 传动装置的选择93.2 链传动的设计113.2.1链条型号的选择和确定113.2.2链条的强度校核123.2.3链轮的结构和设计123.2.4确定润滑方式133.3 链轮轴的选择143.3.1选择轴的材料，热处理的选择143.3.2链轮轴的设计和计算143.4 轴承的选择173.4.1 计算轴承的当量载荷173.4.2选择润滑方式183.5 叉车外型结构设计193.6 手动液压升高车轮子的设计203.7 叉架的设计213.7.1叉架的框架结构设计213.7.2叉架的滚轮设计233.8 货叉设计243.8.1货叉的结构243.8.2货叉的强度校核263.8.3货叉的刚度校核263.8.4货叉挂钩的设计273.9 叉车螺钉的校核273.10 本章小结284 动力系统的设计294.1 液压千斤顶构件的分析294.2 液压缸的主要形式及选材294.3 液压回路原理设计294.4 液压缸的设计304.6 安全装置的设计324.7 本章小结32结论33谢 辞34参考文献35第 37 页 共 35页全套图纸加扣 3012250582 引言手动液压升高车是一种不污染环境，工作压力小的近距离传输搬运机构，该装置的结构十分紧凑，所有重要零部件集中在一个同心圆里，但升高车却拥有运输灵活，搬运十分方便，操作的步骤非常简单，灵活方便等特点。手动液压升高车适用于很多工业搬运的地方，比如说：工厂材料的堆放，码头集装箱的运转，车站物品的运输，仓库包裹的搬运，车间的近距离传输等，这些场所的货物搬运和堆垛的用途。还有就是，比如防火、防爆（如印刷车间，油库，码头，仓库等）特别要求的场所，需要具备有消防装置的场所，手动液压升高车则更加适用。手动液压升高车若是能够配合托盘装箱、集装箱等就可以很方便的实现单元化的运输，有效的减少了零部件之间的摩擦和碰撞，表面划伤和堆放面积过大的问题，这不仅仅减少了搬运的工作量，同时也提高了搬运的工作效率，增加收益。手动液压升高车的工字钢门架立柱的结构设计和转向方便灵活的特点，同时也适用于机械制造，造纸，印刷，搬运，物流等这些热门行业中使用。1 手动液压升高车的简介1.1 设计目的和设计意义手动液压升高车的机动灵活性强大，能适应多变的装卸搬运要求，手动液压堆高车主要应用在仓库里面普通高度的堆放、离地高度不是很高的取货，满足了起身高度不高、额定起重量比较小的特别需求，并且手动液压升高车在室内工作时非常的方便。手动液压堆高车是应用一种应用十分广泛的移动式的装卸搬运机械器件，它广泛应用于公路运输、铁路运输、水路运输等部门。在多年以来，由于人们生活水平的提高，成件货物的品种逐渐增多、规格变得复杂、外形各异、包装也大不相同，所以对这些货种很难实现装卸作业的机械化。但是，叉车的发明生产，很好的解决了这一难题，这不但保证了安全生产的问题，而且升高车占用的劳动力大大的减少，劳动强度也有很大程度上的降低。工作效率却大大的提高，人们的工作时间可以得到缩减，能够得到更多的时间创造更多的利益，经济效益得到很大的提高。1.2 手动液压升高车的发展1.2.1历史与发展从上世纪末，人们开始大规模的生产和创造产品，货物逐渐增多，这就开始了液压升高车的开发。从1950年开始，我们国内开始首次模仿制造前苏联额定起重量5t的机械式传动叉车。过了10年，我们中国通过模仿设计，开始仿制外国的液压升高车，通过长时间的琢磨思考，自主研发了本国的液压叉车。从1960年开始，中国开创了自己本国的叉车行业，这也让当时国内叉车的外观受到日本叉车外型设计的影响很大。随着时间的推移，到了70年代初期，中国通过叉车行业巨头的联合研发设计，奠定了中国液压叉车行业的基础，这一举动对中国叉车行业具有历史性的深远影响。随着国产叉车行业的快速发展，80年代的新设计系列、解放研发思想、扩大叉车品种系列，更新设计理念，开始尝试使用范围广泛的宽视图门架，同步器换挡转变，液压动力传输和动力传输转向等新技术的尝试。自1980年代以来，我国广泛引进了外国先进技术的产品，并且慢慢消化吸收和本地化,提高了叉车行业、产业的技术水平。自1990年代以来的一批中外合资和独资企业的建立，如德国的德林，形成了多层次的产品质量模式和多层次的格局，这让叉车行业蓬勃发展。以大连叉车有限公司为首的国内叉车行业开始逐渐进入人们的日常生活。随着一拖、广西柳工、厦工、中国山推和其他知名企业的加入，连同今天的重组、兼并和许多外资企业和民营股份制企业加入，所以这标志着我国的叉车行业已经进入了一个黄金时代。2006年中国叉车企业、外资企业和全国其他企业总共生产15万多台，,虽然比不上汽车的年产量数百万卡车的数量，但是叉车仍然算是一个小型行业,但从中叉公司2003年度叉车产量大约2万5千台，到2007年的9万1千台，年增长率将近30%的情况,从这里我们可以看出，叉车行业的势头已经是非常快速的了。叉车行业技术的进步体现在下面几个方面：生产规模化汽车行业、采用的机械部件是通过全球采购，中小吨位的升高车的创新和改进，门架和叉架规模化的生产，已经产生行业标准；通过重组、兼并、改制，使得制造商已经向万台级别以上的规模经济发展；增加5 t 以上的大吨位叉车的产量，运用工程机械底盘技术，开发了正面吊机和堆高车等其他产品，增加了蓄电池叉车，交流蓄电池叉车的品种和产量；开发具有防爆装置等特别用途叉车的品种和产量及其他专用叉车的生产；升高车的外观进行美化改良，提高叉车整机的稳定性，改善升高车操作者的使用体验和操作条件；发挥信息技术的技术优势，利用CAD技术来提高特别外型的叉车的实际速度和水平，使得叉车生产多品种化、小批量化、面向客户定制化的方向发展。现在这个阶段，国内和国际航运和轻型和小型工业车辆的操控性，和以电瓶电力为动力的各种类型的运输、搬运、堆垛，牵引的工业车辆有手动托盘搬运车、自动和半自动插腿式叉车、电动堆高车、前移式轻型叉车、拣选车和牵引车等等。伴随着仓库物流产业的快速发展，工业产品需要进入到车辆车间、超市和家庭等，这不仅要求小型车辆需要结构小，同时提出噪音低于人们承受的程度、不能环境污染，除了这些以外，还要求通道的限高，宽窄，货物堆放的高度、还能要进入载物电梯，地板的最大承载能力,可以在低温的环境下工作，数控技术，这些要求只有轻小型搬运车可以比较容易做到。这几年来，物流成为人们生活重要的必须，国家投入大量的企业改进技术，大小仓库转换的大幅增加建立，各大城市的人口数量变多，都为轻小型小型搬运车辆增加产量和增加品种提供了很好的平台，所以小轻小型搬运车辆在物流时代是很受广大企业和个体户的欢迎。轻小型搬运车辆行业应尽可能快地抓住“物流热”的机会，努力提高行业产品的技术含量，增加叉车的品种和规格，并为各行业的业务服务提供商业物流服务。1.2.2叉车新产品设计的技术趋势1. 门架系统 起升高度高，如4.5m、6m或更高，满足棉花仓库、集装箱搬运处理等用途；起升高度低，例如2m以及2m以下，铁路或集装箱使用；特殊的结构：如三级上下门架、全自由旋转提升门架，特殊金属附件，综合滚轮等等。2转向系统 中小型吨位的叉车采用机械变向；轴距为改善后曲柄滑块曲柄重新设计的 气缸横向转向桥；增加最大转角，减少转弯半径。3制动系统 手动刹车和脚刹车。4传动系统 采用静液压传动，采用轮边的轮毂减速，形成两级主传动；机械零部件专业化生产传动部件；机械传动自动变换速度；采用耐磨尼龙轮胎或者高弹性的实心轮胎。5整机技术参数 叉车的整机高度不求高，但是要求合理。比如行驶的速度，轴距，最大起升高度。6可靠性 可靠性体现在发动机、液压系统、传动系统、操作系统等方面。7舒适感 驾驶员操作，发动机的降噪、隔热，符合人体工程学的仪表板，操纵杆等。8. 外观设计 流线型的整机设计，具有形状搭配，同时搭配有转向装置等。1.3 手动液压升高车的优势和行业前景手动液压升高车具有转换能量高、噪音少、没有废气的排放、容易控制等方面的优点，在车间、仓库等货物堆放的场所以及制药和仪器仪表等实验室对环境条件要求比较苛刻的行业已经被广泛的使用，成为了室内货物、材料搬运工具的首选设备工具。在国外的市场，特别是一些美国和欧洲等地区的发达国家，在环境保护法的影响下，电动、半自动手动液压叉车的总生产量已经超过40%以上的比例，亚洲地区的国家手动液压升高车的总生产量也在逐渐的增长，日本生产的电动、半自动、手动液压叉车的产量也已经超过叉车总数量的1/3。在我国，手动液压叉车占市场的比例大约在20%左右，叉车的工作范围已经跨过了只能用于小吨位货物、材料搬运的瓶颈，从室内逐渐发展到了室外，国内市场的需求正在逐年增加。我国手动液压叉车在海外市场的需求量正在迅速整张，国产升高车进军国际大市场的前景光明。 我国手动液压升高车由于技术和设计等因素影响，占海外市场份额的比重仍然比较低，但凭借着性价比高的优势和出口退税导致出口量增加等因素，预计在未来我国手动液压叉车出口将保持比较快的增长速度，2010年的复合增长率会超过30%。而在未来的几年里，国内升高车销售全年增长比率预计有望仍继续保持在20%以上，再加上国产叉车的制造和设计技术的不断进步，国产叉车对海外市场的依赖程度会逐渐增加，叉车的出口产量已经成为一个国产液压升高车发展主要的推力。1.4 手动液压叉车的优点1. 手动液压升高车是一种不可缺少的货物、材料搬运处理的辅助工具，托盘搬运重量最轻，最重要的是所有人都可以轻易的操作。 2. 舵盘的造型根据人体力学设计，舵盘上带有塑料的手柄套，使用起来特别的舒适。操作者的手是由一个坚固可靠的的保护器保护，不会直接用身体部位接触货物和材料。可以很容易地操纵起升、下降和行走操纵杆，托盘叉车使用更加轻便，安全舒适。 3. 叉车门架是采用高强度合金钢，通过不同的热处理可以获得不同的用途。叉车的货叉是高度抗拉伸的槽钢组装焊接而成的。货叉的水平段原理门架立柱端做成圆形或者锥形，当插入托盘时，利用前端的圆角引导轨迹，防止了托盘被坚硬的货物碰断或者损坏，导向轮的设计使得货叉可以很容易插入需要升举的货物底部。4. 坚固的上升、下降系统，可满足绝大多数的起重要求，并且表面按照标准要求镀锌。过载保护装置安装在泵缸底，缸筒内镀铬。低位控制阀和减压阀可以确保操作者的操作安全和延长叉车的使用寿命。 5. 车轮运转灵活，后轮做成万向轮，转向更方便，并且安装有密封的滚动轴承，前后轮均由耐磨的尼龙材料制成，滚动的阻力很小，除此之外，叉车的轮子根据不同场合的操作环境，轮子轮子的材质还可以选用：橡胶，聚氨酯或者专门应用于恶劣工作环境的轮胎。 6. 液压系统和轴承不需要经常维修、护理，但是在极端情况下，比如在潮湿的环境下或用高压软管进行冲洗，所有轴承都应该备有加油孔方便加油润滑，减小零部件的摩擦，增加叉车的使用寿命。1.5 手动液压升高车的设计参数手动液压升高车的性能:标准起升高度1500mm，额定起重量为 2000kg。本论文所设计的手动液压升高车的基本数据如表1.1所示。表1.1 设计参数额定载荷重量 2000 kg 货叉最低高 度 100 mm 最高起升高度 1500 mm 货叉水平段长度 1000 mm 载荷中心距 500 mm 外 形 尺 寸长1560mm宽700mm高2000mm 前 轮 直 径 80 mm 后 轮 直 径 170mm 净 重 250kg1.6 本章小结绪论的部分通过对手动液压升高车的简单介绍，了解了国内外液压叉车行业的发展历史和行业的基本现状，以及未来对叉车外型和性能设计的发展趋势分析。手动液压升高车的设计满足了小型仓库和对载荷重量要求不是很大的工作场合的使用。2 总体设计方案2.1 手动液压升高车主要结构手动液压叉车的结构图，如图2.1所示：1-链轮 2-液压千斤顶 3-货叉 4-前轮 5-门架 6-提升杆 7-叉架 8-后轮 图2.1 手动液压叉车结构图手动液压升高车主要由门架部分、叉架部分、货叉装置、液压装置等组成。 图2.2 门架结构图 图2.3 叉架结构图 图2.4 货叉实物图 图2.5 起升装置实物图图2.6 后轮实物图2.2 手动液压升车的特点手动液压升高车的门架或者货叉是通过连接叉车上的叉架上下移动，其中叉车的叉架可以由安装在叉车门架立柱上的，货叉的垂直上下移动，使得货物的重心不会超过门架插腿距离，保证了叉车移动搬运不会滑落，因此叉车稳定性很好。手动液压升高车可以运用在运动不是很平滑的车间和仓库作业。分析手动液压叉车的几个结构部分，结合了设计任务，设计的手动液压叉车拥有下面几个特点：1. 由于所设计的手动液压叉车是利用液压千斤顶的动力进行液压传输，对于工作环境要求不是很高，所以在各种工作环境中都可以使用。2. 对比与手动液压叉车的手动起升，本文所设计的手动液压升高车液压回路是基于液压千斤顶来设计的，利用回路中的单向阀，可以在提升过程中任何位置停止，另叉车操纵简便,这就降低了劳动强度,很大程度上减轻了工人的工作负担。3. 本次设计的手动液压叉车,其门架立柱主体部分的材料选用槽钢（Q235）,手动液压叉叉架的每个受力关键点，都利用加强筋和支架焊接,叉车其受力均匀,不会导致叉车某个部位受力不均而产生变形,提高了叉车的安全性能。4.货叉由液压千斤顶提供动力，能够安全、平稳升降货物，保证了叉车的稳定性，本文设计的手动液压叉车,使用的是液压油,在工作时噪音比较小,并且没有环境污染。 5.对比手动液压叉车,本文所设计的液压升高车货叉的下挂钩设计成可旋转，安装更方便,可以减少安装时间。2.3 设计总体分析为了让设计出来的手动液压升高车能够实现想要的功能和目的，通过市场调研和实物勘察，手动液压升高车在设计的过程中出现了下面几个的问题：1. 选定液压叉车的传动方式，主要是通过对比三大传动形式：带、链、齿轮传动，此外，还要考虑叉车整体的布局合理。2. 链轮的设计，以及链轮轴的选择，轴承采用国标，所以尺寸需要综合考虑。3. 叉车材料选用，设计出来的货叉是否符合额定载重量，选用的材料还要考虑价格和实用性。4. 液压缸的选择，怎么样选择才能够满足额定载重量，选材问题。5. 完成液压系统的设计，怎么传递液压动力，装置应该安装在叉车哪个位置合适。6. 完成手动液压叉车各部份的设计后，设计手动液压升高车的门架立柱，焊接的技术要求，能不能满足要求。2.4 本章小结通过图形对所设计的手动液压升高车各个结构和零部件件有了大概的了解，包括了门架立柱、叉架装置、起升装置等。介绍手动液压升高车的结构和特点，分析了毕业设计的关键点。3 液压升高车结构设计3.1 传动装置的选择在常规机械传动形式中，传动装置一般分为三种：带传动、链传动、齿轮传动。下面比较三种传动形式的特点。带传动的特点：（1）带传动是一种挠性传动，传动带具有很好的挠性，能够吸收震动，缓和冲击，传动平稳噪音小。（2）当带传动过载时，带在带轮上会打滑，防止其他机件的损坏，相当于起到了过载保护的作用。带传动中的弹性变形会引起弹性滑动，从而引起的带何带轮之间的相对滑动。（3）带传动的结构简单，造价低廉、安装使用和维修护理方便。（4）弹性滑动会出现在带传动形式中，不能保证带传动传动比的稳定，传动精度和传动效率也比较低（相比于链传动和齿轮传动）。（5）带传动工作时，需要给传送带施加一个张紧力，所以带对带轮轴有很大的压轴力。（6）在传递相同工作转矩时，带传动装置的外廓尺寸较大，相对于链传动和齿轮传动，结构不够紧凑。（7）传送带的寿命一般比较短，需要经常更换，防止传送带的打滑或者是断裂，影响操作安全。由于带传动存在上述几个特点，通常两个皮带轮的几何中心距过大，传动传递功率比较小，由于带传动传动不稳定，需要经常更换，外部轮廓尺寸比较大，所以带传动不适合用在轻小型手动液压叉车传动装置的选择中。齿轮传动的特点： （1）机械效率高 在三种机械传动形式里面，齿轮传动的机械传动效率是最高的，闭合式齿轮传动效率可以达到96%99%，适用于大功率传输的机构。 （2）结构紧凑 比带传动、链传动所需要的空间尺寸要小，外部轮廓尺寸可以缩减到很小的范围，比如一个小型减速器。 （3）齿轮使用寿命长齿轮传动的寿命长、工作可靠，设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动形式，正常工作的时间很长，一般可以使用一二十年不用更换，这个优点远远超过其他传动形式，这个对需要性能可靠并且长时间工作的机构有很大意义。 （4）传动比稳定 传动比稳定往往是对传动形式性能的基本要求，由于齿轮传动具有这个优点，齿轮传动应用在很多大型传动机构中。 由于齿轮传动存在上述几个特点，齿轮传动的制造以及其安装精度要求比较高，价格也比较昂贵，并且齿轮不适合用在传动中心距过大的场合，齿轮传动的重量大，啮合运行的时候噪音很大，并且需要经常人工对齿轮轴润滑润滑，减小摩擦。所以齿轮传动也不适合用在手动液压叉车的传动装置。链传动的特点：（1）链传动是一种挠性传动，是由链条跟链轮（小链轮和大链轮）组成，带有中间挠性件的啮合传动，所以可以获得相对准确的传动比；（2）链传动和带传动相比，因为链条的刚性，链传动没有弹性打滑的现象，因此可以保持稳定的传动比，传动效率也比相对高一些，链传动所需要的预紧力比较小，不需要像带传动那样(传送带长得很紧)，所以链传动压轴力小，链传动传递的功率较大，效率也比较高，链传动受环境影响程度很小，可以在大多数工作环境中进行运作，例如：高温、低速、油污等情况中平稳的运行；（3）和齿轮传动相比，链传动的两链轮的几何中心距可以比较大，所以制造和安装精度要求相对于小一些，链条造价成本低廉，在一些需要远距离传动时，链传动的整体结构也要比齿轮传动轻便很多；（4）链传动运转时只能实现两个平行轴之间链轮的同向传动，在工作运转的时候不能保持恒定的瞬时传动比和瞬时链速，所以传动平稳性比较低，并且在齿轮磨损后容易发生跳齿现象（链轮上的齿跟链条啮合不均匀），工作时有会有噪音而且链条不适合台高；（5）链传动不适用在载荷变化很大，高速或者是急速反向的传动形式，载荷变化很，会加剧链条表面的断裂情况；链传动主要应用在要求工作可靠，而且两个链轮轴的中心距比较远，以及其他不宜采用齿轮传动（两轴的中心距很小）形式的场合。对比以上3种传动形式，结合设计的要求，所以手动液压叉车的传动装置选择为链传动形式。链传动装置主要由链轮轴、轴承、链轮、链条等部分组成。链传动结构形式装置，如图3.1所示。图 3.1 叉车链传动结构形式3.2 链传动的设计3.2.1链条型号的选择和确定叉车额定载荷2000Kg，链条工作载荷为F = 20KN，根据这个特点，再结合滚子链的基本参数和尺寸初步选用ISO链号16B的滚子链传动，链条的拉伸载荷= 60 KN，可以满足设计要求。滚子链的规格参数以及极限拉伸载荷，如表3.1所示。表3.1 滚子链的规格参数和拉伸载荷 链号 节距P 排距Pt 抗拉载荷单排链的质量 q min单排min双排min mm kN Kg/m10A15.8718.1221.843.61.010B15.8716.5822.244.50.9212A19.0522.7831.162.31.5012B19.0519.4628.957.81.2416A25.429.2955.6 111.22.6016B25.431.88601062.803.2.2链条的强度校核在链轮正常的工作情况下，手动液压升高车的提升链速一般为,所用的传递功率p，是其承载力和其速度的乘积，即，而承载力,则，链速（即为低速链传动），链传动的主要失效形式是链条的过载，在危险面断裂被拉断，因此应该对链条进行静强度校核计算。参照机械零件设计手册第二版，由计算公式3.1得：静强度安全系数S (3.1) 单排链的极限拉伸载荷 m 链条排数 工作情况系数 F 链的工作拉力所选的链条的极限拉伸载荷=60KN,采用的是两个单链传动，根据其工作情况查表选取，由公式3.2得，链条的工作拉力为： （3.2）所以链条满足强度要求。（注：链条满足强度要求则应当满足关系：）3.2.3链轮的结构和设计经过观察叉车的实际框架设计，链条只需要一个链轮来传动，起到支撑的作用，所以对链轮轮齿强度、刚度要求较高。考虑到跟轴承的配合关系确定为基轴配合，由于要承受较大的径向压力，所用公差确定为P7/h6（过盈配合）。相对于普通的链轮来说，轴承链轮不需要设计表面带有齿的，中间设计成一个光滑凸轮，链条卡在中间，只需要顶着滚子链中间的滚子转动就可以了，但是链轮要求要有足够的强度和耐磨性，所以表面一般都要经过热处理，使链轮达到一定硬度，常用加工方法有：表面发黑处理，淬火处理等。根据液压叉车的是安装使用情况，采用的是实心式链轮，链轮的材料应该保证其表面有足够的强度和耐磨性，所以链轮表面一般都是经过特殊的热处理，让它到达一定的硬度，常见的材料见表3.2，要求强度较高和耐磨性能较好的链轮，综合选定链轮材料为45钢，淬火、回火，表面硬度达到40-45HRC。链轮结构如图3.2所示。表3.2 链轮常用材料参数 材料热处理 硬度应用的范围15、20钢 渗碳、淬火50-55HRC 有冲击力的链轮45、50回火、淬火 40-45HRC 没有剧烈冲击耐磨链轮 40Cr淬火、回火40-50HRC 要求强度高重要链轮A3、A5 退火 140HBS 中低速的大链轮胶木 速度快、声音小的链轮灰铸铁淬火、回火250-270HBS 齿数大于50的链轮（1）链轮的结构如图3.2所示，链轮外圈用来卡住链条宽度为15mm（链条内链节内宽b=17.02mm），用用来安放轴承，与轴承采用过盈配合。（2）链轮总宽度由于链轮送内套轴承转动，为了防止轴承跟链轮的轴向运动，所以特别在轴的两个顶端设计一个凹槽，并且加入轴用的弹性挡圈，链轮卡住轴承外圈，轴肩和轴用弹性挡圈卡住轴承内圈，保证轴承跟链轮的稳定转动，延长机械零部件工作寿命。图3.2 链轮结构图3.2.4确定润滑方式由于本文设计的手动液压堆高车是通过液压系统手动提升的，速度不是很大，一般为，属于低速传动，查机械设计第九版图9-14可知，应采用人工定期润滑的方式即可。3.3 链轮轴的选择3.3.1选择轴的材料，热处理的选择由于链轮轴的功率对材料没有特殊要求，所以选用的是45号钢，经过调质处理。由机械设计第九版教材P258的表15-1，轴的常用材料及主要力学性能，调质处理后，HB218-255，抗拉强度极限，屈服强度极限，弯曲疲劳极限。3.3.2链轮轴的设计和计算在本文中，我们设计的链轮轴是不转动的心轴，只作支撑链轮的作用，心轴工作时只承受弯矩，而不受扭矩(扭矩通过滚动轴承抵消)，所以这里主要考虑的是承受弯矩作用。设计链轮轴的结构，如图3.3所示。图3.3 链轮轴（1） 轴的强度校核按照抗弯曲合成强度校核轴径，轴的受力简图，如图3.4所示。图3.4 轴受力简图 在之间有一段距离，我们设为x（x是链轮轴长度的一半），如图3.5所示。图 3.5 受力分析图 ， 图3.6 剪力弯矩图建立剪力、弯矩方程，由公式3.3可得，由平衡方程可得： （3.3）轴的两端受力几何中心距为200mm，由公式3.4得： （3.4）由公式3.5得： （3.5）在上式中可以知道，轴的最大弯曲正应力跟最大弯矩成正比，跟抗弯截面系数成反比，由公式3.6，计算轴圆形截面，则抗弯截面系数为： （3.6）查机械设计手册，由公式3.5得：查机械零件的许用安全系数表，许用安全系数取n=2，链轮轴的许用弯曲应力为：计算轴最小直径，由公式3.5和公式3.6，推算出公式3.7： （3.7） 考虑到滚动轴承选用的是国家标准件，所以取轴的直径为d=50mm。 所以设计的链轮轴符合强度要求。（2） 链轮轴的刚度校核轴的挠度简图，如图3.7所示。 图3.7 轴的挠度简图 （3.8） （3.9） 所以该轴的刚度满足设计的要求。3.4 轴承的选择3.4.1 计算轴承的当量载荷根据上面所求的结果，要选择合适的轴承，要求出轴承的当量载荷，因为这里设计的轴承只受的作用（即径向载荷），只考虑向心滚子轴承的设计。查表，选用深沟球轴承，结构代号为60000，其性能和特点是：主要承受的是径向载荷，也可以同时承受比较小的轴向压力。根据工作的环境和设计的要求，选择合适尺寸，轴承的载荷-寿命曲线如图3.8所示。图3.8 轴承载荷-寿命曲线接下来预算一下轴承的使用寿命，由公式3.10得： （3.10）上式中: 轴承预期寿命n轴承转速C额定动载荷P当量载荷注：对于球轴承，对于滚子轴承我们预计轴承使用寿命为5年，每天8h，每年工作300天计算，则： 由公式3.11，求得轴承的当量载荷： （3.11） 上式中：载荷系数径向力轴向力根据经验而定的载荷系数，查轴承使用情况载荷系数表，定为载荷为轻微冲击，则载荷系数为：我们设计的轴承主要承受的是径向载荷，所以轴向力很小，则：查表可知，X=1，Y=0，则：由公式3.12，可得：由于上文部分已经计算出轴径d=50mm，查国家标准表深沟球轴承，可知，最后选定轴承中窄（3）系列，轴承型号为：旧标准310新标准6310，额定动动载荷，可以满足正常的使用要求。3.4.2选择润滑方式选择适合的润滑方式对于机械器件的运作有着很重要的影响，例如：机构在运转时，有时候一些部位得不到良好的润滑就会产生机械摩擦，就会产生我们所说的干摩擦。通过科学实验已经证明了：干摩擦在短时间内会产生大量的摩擦热，这个热量能够让金属受损，甚至是融化，从而造成了零部件的损坏，以至零部件的卡死，很多漏水或者是滴油的汽车出现抱轴、拉缸等这些机械故障，其主要原因是是这个。所以必须对零部件运行的过程中产生的摩擦部位给予很好的润滑。当润滑油沿着零部件的转动流到摩擦部位之后，就会粘附在摩擦表面上，形成一层薄薄的润滑保护油膜，这大大减少零部件之间运转时产生的摩擦，从而减少其摩擦表面的摩擦阻力，而发挥润滑作用的关键就是在于油膜的韧性和强度。综和上面所说，润滑的作用有：洗涤、密封、防锈、减小冲击载荷等。对机械零部件润滑的方法常用的有两种形式：油润滑和脂润滑。（1）油润滑一般用在对于摩擦表面有液体摩擦的部位，以及要求需要冷却或者是需要清理摩擦表面的时候。在使用油润滑方式的时候，向摩擦表面加入润滑油的方式一般有两种：间歇式油润滑和连续式油润滑。（2）脂润滑只能是间歇式对机械零部件提供润滑脂。润滑脂的作用是减少机件摩擦并且能够防止摩擦表面所产生的热量腐蚀，还可以防止杂物进入运转工作表面，影响机件的工作；在转速低，不经常工作的摩擦表面也常常采用脂润滑的方式进行润滑。根据本文设计的手动液压升高车的链传动实际工作情况来看，应该采用人工油润滑的方式，也可以根据自身工作性质和工作时间进行必要的保养润滑，从而达到增加叉车的使用寿命的效果。3.5 叉车外型结构设计机架的主要组件的材料及尺寸的选择门架系统是叉车的工作装置，是进行装卸门架系统是叉车的工作装置，是进行装卸 作业的直接工作机构，货物的叉取卸放、 作业的直接工作机构。根据货叉抬升材料起升的高度的要求不同，叉车的门架可以做成二级或者是多级，我们生活中常见门架一般是两级的，也有全部自由的三节门架，里门架和外门架组成两级门架，凭借着叉架上的纵向滚轮和横向滚轮组带动货叉沿着门架立柱的内外侧上升或者下降。装配时，叉架从门架顶端放入，使滚轮组平行落下。叉车的纵向滚轮是贴着门架立柱的外表面，横向滚轮组是贴着门架立柱的内表面，叉架上挂着货叉；当货叉取货物时，由于重力的原因，纵向滚轮表面挤压立柱外表面，横向滚轮往叉车正前方挤压立柱内表面，使得叉架紧紧贴合了叉车门架，通过链传动装置，链条一端锁紧在门架中间横梁，一端绕过链轮顶端，通过链条锁紧螺钉，固定在叉架上的倒链支撑，液压提升装置加压，大活塞杆顶着链轮轴，链条拉紧，叉架被链条带动沿着门架立柱垂直上升，从而实现了手动液压升高车提升货物的功能。本文设计的叉车门架是左右两边立柱，一般是三根横梁焊接在立柱中间，起到固定立柱的作用，上、中、下横梁跟立柱构成了叉车的主要框架，主要结构件焊接固定好了以后，通过叉架上安装的提升滚轮组，让滚轮组可以沿着立柱的外部表面滚动，在叉架上安装好货叉后，就可以很方便的搬运货物。本次设计的是门架采用的槽钢，材料一般为热处理的Q235。通过不同的热处理方式，可以得到不同强度的门架。门架的各个组成部分均是由焊接工艺焊接而成的；为了防止因为潮湿腐蚀材料，影响叉车的使用寿命，所以门架的表面都会进行喷漆防锈。（1） 门架图二维图，如图3.9，3.10所示。 图3.9门架正视图 图3.10门架左视图图（2）门架中间横梁门架中间横梁的作用，用来固定液压千斤顶油箱以及叉车提升链条的锁定螺钉和螺母 的固定，门架中间横梁，如图3.11所示。图3.11中间横梁 中间横梁由两个链条紧固螺钉和螺母，一个U型双头螺杆组成，锁紧链条和固定油缸。 3.6 手动液压升高车轮子的设计（1）后轮的设计为了保证手动液压堆高车在运输过程中以及在搬运货物时的稳定性和安全性，应该具备有四个支撑点，叉车中心的投影点无论在工作的时候还是在运输的位置，都不应该超过四个点所形成的四边形内。若要使叉车转弯时灵活方便，在转弯时要求每个轮子都有一个共同中心，所以设计的叉车的两个后轮轴应该保持在同一水平轴线上，所以本文设计选用的是插头式脚轮。后轮应该设计成万向轮，我们设计的叉车额定起重为2000kg，所以选用万向轮的参数和尺寸，如表3.3所示。表3.3后轮参数表轮径轮宽后轮材料轴承孔径175mm50mm耐磨尼龙深沟球轴承20mm（2）前轮的设计前轮是精密铸造件，其规格和尺寸的大小可以视轮子尺寸来定的，轴承孔跟轴承采用过盈配合，前轮的设计应该包括：轴用弹性挡圈、轴承、前轮、前轮轴等。前轮尺寸和规格，如表3.4所示。表3.4前轮参数表尺寸宽度前轮材料 轴承孔径80mm50mm 耐磨尼龙 深沟球轴承20mm3.7 叉架的设计3.7.1叉架的框架结构设计 叉车的叉架又叫做滑动架，它是用来安装叉车货叉或者是其他工作器具的，从而能够实现带动货物一起进行升降的目的，根据叉架在叉车门架系统中的位置来看，要提升的货物的重量是靠叉架传递给门架的，当叉车链条带动叉架进行升降的同时，叉架需要稳定的沿着门架的内外导轨（即工字钢表面）运动，所以，决定了叉架在结构上相当于一个能够垂直运动的承载体和滑行架。叉架一般是由两个部分构成的：前面部分是一焊接的框架结构，主要是用来安装悬挂货叉以及其他构件，后面部分是由两列装有导向滚轮的滚轮架，这两个部分均为焊接构成一体的。此外，叉架有链条的牵引，可以沿着门架的导轨进行垂直的升降动作，这是液压堆高车能够抬起货物的基本形式之一。根据货叉的外形结构和叉架在框架上面的安装方式，叉架有可以分为两种形式：滑杆式结构和板式结构。考虑到货叉设计成挂钩型，为了方便安装，这里采用的板式叉架，板式叉架的框架又分为多种形式：封闭框架结构、开口框架结构、封闭板式结构、开口板式结构。但凡货叉叉架不管采用什么结构，一般都是由钢板焊接而成的，或者是整块钢板按照所需要的结构进行切割，挖去多余的部分用来减轻框架的总体重量。