平衡重叉车设计指导书1.doc

平衡重叉车设计指导书1 平衡重式叉车的构造和性能特点是货物重心位于四个车轮所围成的支撑平面之外，有稳定性问题；其底盘系统与汽车、拖拉运输车辆相比，有前轮驱动、后轮转向、车速较低、爬坡度大、机动性强、刚性悬架、越野性差、结构紧凑、自重较大等特点。 平衡重式叉车基本上有以下四大部分构成 (1)动力部分内燃叉车的动力部分大多是以往复活塞式内燃机为动力，它有汽油机、柴油机以及液态石油气机；电动叉车的动力装置是蓄电池和直流串激电动机构成，为叉车提供动力，一般装于叉车的后部，兼起平衡配重作用。 传动系是接受动力并把动力传递给行驶系的装置。 它一般有机械式传动系和液力机械式传动系两种。 前者由摩擦式离合器、齿轮变速器、万向传动装置及装在驱动桥内的主传动装置和差速器组成；后者以液力变距器取代摩擦式离合器，其余部分与前者相同。 (2)底盘（接受动力装置的动力，使叉车运动，并保证其正常行走）行驶系是保证叉车滚动运行并支撑整个叉车的装置。 它由支架、车桥、车轮以及悬架装置等组成；叉车的前桥为驱动桥，这是为了增大有载搬运时的前桥轴荷，以提高驱动轮上的附着质量，使地面附着力增加，以确保发动机的驱动力得以充分发挥。 其后桥为转向桥。 转向装置位于驾驶员前方，变速杆等操纵杆件置于驾驶员坐位的右侧。 转向系是用来使叉车按着驾驶员的意愿所决定的方向行走的系统，叉车转向系按转向所需的能源的不同，可分为机械转向系和动力转向系两种。 前者以驾驶员的体能为转向能源，由转向器、转向传动机构和操纵机构3部分组成；后者是兼用驾驶员的体能和发动机动力为转向能源的转向装置，常使用的动力转向装置有整体式动力转向器、半整体式动力转向器和转向加力器3种。 制动系是使叉车减速或停车的系统。 它由制动器和制动传动机构组成。 制动系按制动能源可分为人力制动系、动力制动系和伺服制动系3种。 前者以驾驶员体能为制动能源；中者完全依靠发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能为制动能源；后者是前者和中者的组合。 (3)工作部分工作部分是叉车进行装卸作业的直接工作机构，用以叉取和升降货物，它由下列部5分组成 (1)取物工具。 它是以货叉为代表的多种工作属具，用以叉取、夹取、铲取货物。 (2)起重货架。 用来安装货叉或其他工作属具，并拖动货物一起升降。 (3)门架。 它是工作装置的骨架，工作装置的大部分零部安装在门架上。 两节式门架由外门架和可沿外门架上、下升降的内门架组成；三节式门架由内、中、外3个门架组成。 (4)门架倾斜机构。 实现门架的前后倾斜，主要由倾斜油缸组成。 (5)起升机构。 拖动货物上、下升降的动力装置和牵引装置。 主要由链轮、链条和带动货架升降的起升油缸组成。 (6)液压操纵系统。 它是对货物的升降和门架的倾斜以及对其他由液压系统完成的动作，实现适时控制装置的总合。 它由液压元件、管路和操纵机构等组成。 2城市轨道交通车辆结构与原理课程设计（大题目）（题目） (4)电气设备。 电气设备主要由蓄电池、叉车照明、各种警告、警报信号装置以及其他电气元件和线路组成。 电瓶叉车有串激直流电机；内燃机叉车有电动起动机；此外，汽油机叉车还有高压电火花点火装置。 2总体技术条件2.1任务设计平衡重式电动叉车，并用SolidWorks三维造型软件完成各主要零部件的三维图及大致总装图，同时给出重要零件的主要性能、结构强度、安全性方面的计算说明书。 2.2技术条件本次设计的叉车是小吨位的平衡重式电动叉车，起重量在1.5t，载荷中心距500mm，起升高度3m，离地间隙不小于100mm，动力型式，电瓶式；满载最高运行速度10km/h；满载最大起升速度不低于10m/min；满载爬坡度不小于10%；门架前倾角6度；门架后倾角12度；轮胎型式，实心的；最小外侧转向半径（不大于）1450mm。 2.3总体方案本次设计的平衡重式叉车采用蓄电池提供动力，安置与前后桥之间或后桥上；传动系统采用机械式传动系统，主要由摩擦式离合器、齿轮变速器、万向传动装置及装在驱动桥内的主传动装置和差速器组成；转向系、制动系均采用动力式；工作部分采用液压系统操纵链传动二级门架装置。 3（个人具体分工项目）杨松林101108237货架设计及结构强度计算、安全性分析蔡鹏飞101108223门架装置设计及结构强度计算、安全性分析乔熙101108238传动系统设计赵亚君101108220行驶系统设计彭晓章101108222转向系统设计陈仕豪101108236制动系统设计游谭101108219叉车底盘设计温博101108239车型结构设计4设计方案4.1方案一（包括参数计算过程） 2、静轴载满载前桥桥载应为满载叉车总重量的90%左右，保证平衡重式叉车的纵向静态稳定性。 后桥桥载应为满载叉车总重量的10%左右，保证转向所需的附着力。 见图4.2。 空载前桥桥载应为空载叉车自重的45%左右。 后桥桥载应为空载叉车自重的55%左右，保证叉车的横向稳定性。 3城市轨道交通车辆结构与原理课程设计（大题目）（题目）叉车的前悬距（前轮中心到货叉垂直段前表面）B大约是前轮半径R的1.4倍（统计得来）。 由门架构造所决定，变化空间不大。 3轴载转移前、后轴的载荷随其运动情况而变化，称为轴载转移。 由于叉车重心具有一定的高度，在行驶过程中若受到惯性力的作用，会使轴载发生变化，类似于在静止状态下移动了叉车上所承载的载荷，因此称之为载荷转移。 载荷转移会使桥载（即轴载）变化，对驱动、制动、转向附着力，桥的强度、整体稳定性等均有影响，一般用载荷转移系数来体现。 载荷转移系数定义为指定运行情况下的轴载与其静止状态下相应的轴载之比，在有关部件设计中会用到。 4自重重心横向（驾驶员的左右方向）重心应居中，保证严格的对称，才能获得最好的横向稳定性。 纵向（驾驶员的前后方向）重心距前轮中心的距离应为轴距4.2方案二4.35部件选定方案细化设计5.1部件总体设计叉车的门架由内门架与外门架(简称内架及外架)组成，它们里外嵌套，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。 因工作要求，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的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滑轮组都会挡住司机的视线。 在设计时，应尽力减小这些不利影响，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，应尽可能地将它布置得靠近前轴，二是在考虑司机视野问题时，必须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。 外架和内架都是由两根立柱和一个或两个端梁焊成的框架。 内架仅有一个上端梁，下部有一个很弱的横系杆。 外架有上端梁及下端梁，为不妨碍内架，上端梁放在立柱顶端后翼缘后边。 中部由横梁加强，其两侧伸出有联接倾斜油缸的饺轴。 左右立柱为异型槽钢，其开口相对。 叉架和内架上的各滚轮组分别安放在内架和外架立柱的槽内，滚轮组构成叉架，内架和外架相互之间的活动联系，起传力和保证有正确运动的导向作用。 起升链滑轮组包含两套对称布置的起升链和动滑轮。 5.2关键零件设计一无自由提升的门架系统。 它的滑轮座固定在内架上梁。 起升油缸的上、下支座分别固定在内架上梁和外架下梁上，为保证安置在其间的起升油缸受纯压力，支座的支承表面常为球4城市轨道交通车辆结构与原理课程设计（大题目）（题目）面。 链的一端固定在外架的下梁或立柱上，另一端与叉架相连接。 为使两链受力均匀，连接处常装有简单的弹簧调节装置。 采用这种构造时，油缸的柱塞或活塞杆一伸出就迫使内架、动滑轮、链条和又架带着货叉同时运动，内架立即伸出在外架之外。 由于滑轮组的构造特性，货叉起升速度为柱塞伸出速度的2倍。 5.3关键零件设计二有自由提升的门架系统。 它的动滑轮不装在内架上，而装在起升油缸顶部横梁两端的轴颈上，该横梁与内架上梁之间有一段可获得自由把升的间隙。 柱塞初伸出时仅带动链轮使货叉升起而内架不动，当间隙消失后，柱塞继续上升时才迫使内架与货叉同时上升。 当货叉升至接近其最大高度，还差一个自由提升高度的距离时，叉架已达到内架上的最高位置，两者的定位挡块相互接触，此后由叉架将内架提起，它与油缸顶横梁间又出现间隙。 当货叉到达最大高度寸，这个间隙值恢复到与刚开始起升时一样。 下降过程与起升时相反。 为保证正确的相对运动，在内架下梁中央处装有向下的导杆，油缸顶部横梁上有与之对应的导孔，在油缸与内架有相对运动时，导杆将在导孔中移动。 这种自由提升是由合理地利用油缸在内架与外架之间的布置间隙得到的。 5.4关键零件设计三全自由提升的门架系统。 它的起升油缸为套筒式两级油缸，链滑轮装在外缸缸体上，链的一端固定于叉架，另一端固定于中间缸缸体。 起升开始时，内径较大的第一级油缸先工作，使外缸体相对于中间缸体向上升起，由链带动叉架使货叉上升直至内架上端，至此恰好耗尽第一级油缸的行程。 此后较细的第二级油缸接替工作，使中间缸带着外缸体，叉架和内架以同样的速度上升，达最大起升高度时，也正好用完这一级油缸的行程5.5方案比选综合比较上述三种方案，无自由提升的门架构造，对叉车的通过性能有不利影响。 而有自由提升的门架构造，货叉升起高度在一定范围（即自由提升高度）内时，内架顶端并不伸出在外架之上，因而叉车高度并不增大，这对叉车工作十分有利。 但有自由提升的门架系统中内门架对于起升高度的作用不大，因此需要链的长度足够长，门架够高，这对叉车工作十分不利。 而全自由提升的门架系统，大大改善了前两种门架系统的不足之处，因此设计门架系统选用第三种方案。 门架系统的设计计算门架系统的设计先从简单门架结构的理论尺寸开始，理论尺寸可理解为结构的外形轮廓尺寸。 然后参考现有的类型相同、规格相近的产品和根据经验选定立柱槽钢及其它构件，并绘出内架及外架等的具体构造图后，再校验它们的强度和刚度。 不合格时应加以修改，并重校验，直至合格为止。 一、高度几何尺寸设计5城市轨道交通车辆结构与原理课程设计（大题目）（题目）图5.1门架理论高度设计示意图图5.1是确定门架理论高度尺寸的示意图，表示了货叉在最大起升高度时的情况。 a为门架最低点离地面的距离，应满足最小离地间隙的要求；、分别表示内架与外架和叉架与外架相互重叠部分的长度，即导行滚轮组所占的安装长度加上保证不使导行滚轮外露所需的安全距离；、分别表示起升油缸的两级行程所对应的货叉起升高度；为货叉水平段处的厚度；考虑补偿因满载时前轮变形而引起的高度下降量?（大致与相当）；设内、外门架的理论高度分别为、。 已知最大起升高度h=+=3000，=350由门架理论高度设计示意图知则起升油缸的行程分别为，为得到最低的结构高度，且满足起升油缸的布置结构，最终确定内、外门架立柱高度分别为，=1750。 二、宽度几何尺寸设计6城市轨道交通车辆结构与原理课程设计（大题目）（题目）叉车门架立柱位于两个驱动车轮之间，其宽度最大值应小于前轮最内侧间的距离，并要保证，它在满载下能自由运动，宽度大些对门架结构的侧向刚度有利，并能扩大视野。 三、液压缸设计起升油缸为套筒式两级油缸。 第一级油缸的行程为，第二级油缸的行程为，则选定未工作时油缸的总高为1500。 四、立柱截面设计立柱截面有槽形（称C形）、工字形（称I形）和其他异形形状（分别成为L形和J形），材料多为低合金16Mn钢。 左、右两立柱通过二到三根横梁连接，构成框架结构，然后嵌套在一起。 当使用不同形状截面的型钢做门架立柱时，会有多种内外门架立柱的并列组合。 综合考虑选择CJ型截面，如图5.2所示。 图5.2CJ型截面形状叉车门架立柱槽钢其实不是型钢，而是特殊截面的钢材，比一般建筑上用的槽钢壁厚要厚，也没有斜角。 05t位级的C形和J形门架槽钢有轧制的产品，其几何尺寸与特性参数如表5.1和表5.2。 表5.1C形截面几何尺寸与特性参数起重量/t0.512345H/mm100132152164204212h/mm781041161xx2152B/mm364250567070b/mm91213151818d/mm111418222630面积/147424243282426463766936单位重力/(N/m)117.3190.3257.6334.4500.5541.0Wx/3802078060126790174540329260371240表5.2J形截面几何尺寸与特性参数起重量/t0.512345C/mm607288981xx0面积173828443936518376768492单位重力/(N/m)136.4223.3311.3407.3602.5662.4Wx/41820867101407001940803637404039707城市轨道交通车辆结构与原理课程设计（大题目）（题目） 五、链条链轮设计叉车采用链条作为挠性件。 由于片式链的承载能力较强，因此采用片式链比较普遍。 链条通常有两根，一端固定在叉架上，另一端固定在中间起升液压缸上。 链条的一端装有调节螺栓和螺母，用来调节长度，以便均衡载荷。 链轮位于外部起升液压缸上。 链轮在这里起的不是传动的作用，而是滑轮的作用，所以是不带齿的。 初取链长为1260mm，安装时根据实际情况通过调节螺栓和螺母来调节长度。 表5.3为常见吨位叉车起升链条配用片式链的情况。 表5.3片式链配用情况起重量/t0.522.5356链条型号LH1234LH1234LH1623LH2034LH2034节距/mm19.05019.05025.40031.75031.750片数组和3434233434极限载荷/N756207562084520182730182730安全系数6.16.15.67.36.16工艺分析内、外门架分别采用J、C形截面的钢材轧制而成，左、右两立柱通过二到三根横梁焊接连接，构成框架结构，然后嵌套在一起。 门架上的滚轮以及片式链均取用标准件，固定在门架上。 7总装分析（组装、加工、调试、维修维护?.）8总结或结论（从技术角度谈技术、工艺、材料、经济?）9结后语（从教学角度个人体会和认识）10参考资料1作者1,作者2.杂志文章名J.出版社,期刊号,页码范围2作者1,作者2.书名M.北京:出版社,出版时间(年月)3作者1,作者2.会议论文集文章名C.出版社,刊号,4作者1,作者2.专利名C.出版社,刊号11附件（总体技术规范或条件）12组内分工1第一篇规范条件格式2项目设计系统规范1.适用范围2.应用文件3.