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叉车 系统 设计 说明书 仿单 cad

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湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计） 中 期 检 查 表 学 院： 工学院 学生姓名 任杰 学 号 200940614429 年级专业及班级 2009 级 机械设计制造及其自动化 专业 （ 4 ）班 指导教师 姓名 杨文敏 指导教师 职称 副教授 论文（设计）题目 3 吨叉车的门架系统设计 毕业论文（设计）工作进度 已完成的主要内容 尚需解决的主要问题 开题报告 设计方案的拟定 货叉的设计与计算 门架系统的部分尺寸计算 门架系统的验算 滚轮及链轮的设计 装配图零件图的绘制 毕业论文的撰写 指导教师意见 签 名： 年 月 日 检查小组意见 组长签名： 年 月 日 注： 可打印，但 意见 栏必须相应责任人亲笔 填写 。 湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计）开题报告 学生姓名 任杰 学 号 200940614429 年级专业及班级 2009 级 机械设计制造及其自动化 （ 4）班 指导教师及职称 杨文敏 副教授 学 院 工学院 20 13 年 1 月 16 日 毕业论文（设计）题目 3 吨叉车的门架系统设计 文献综述 （ 选题研究意义、 国内外研究现状 、 主要参考文献 等，不少于 1000 字 ） 选题 研究 意义 根据目前我国 内燃叉车门架的结构性能 ,进行改装性设计 ,由于叉车工作装置存在的问题有很多 。 比如 :门架变形很大 ,门架轨道面产生压痕和磨损 ,或者滚轮被压碎。 在设计当中注意这些问题，以 提高叉车门架 的稳定性，提 升 寿命和可靠性，以最低的的维修费用，较长的使用周期使叉车具有较高的经济性，对叉车的货叉进行刚度和强度验算，对门架进行设计与计算。从设计当中了解叉车门架以及提升部分的结构性能。 国内外研究现状 在今年全国 “ 两会 ” 上，全国政协提案委员会副主任、中国机械工业联合会会长王瑞祥告诉媒体，我国已成为世界装备制造大国，但 “ 大而不强 ” 却也是不争的事实。 叉车行业与技术正不断 进步 ，体现在： 走汽车工业专业化生产、零部件全球化采购的道路，中、小吨位叉车的变速器与驱动桥、转向桥，甚至门架逐渐转向专业化生产 ；通过改制、兼并、重组使生产厂家向万台以上的经济规模发展；增加 5t 以上大吨位叉车的产量，运用工程机械地盘技术，开发堆高机，正面吊等产品；增加蓄电池叉车、交流蓄电池叉车的品种与产量；增加防爆等特殊用途叉车的品种与产量；提 高叉车的外观设计水平，提高叉车的可靠性，改善驾驶员的舒适性与作业条件；发挥信息技术的优势，利用 术提高特型叉车的设计速度与水平，使叉车生产向多品种、小批量、用户定制化的方向发展。 3 月 永恒力 将在欧洲市场推出最新 10 和 413 型铰链式叉车。该车配置48 伏交流技术，分别载重 1 吨和 ，提升高度可达 7 米通过配置的基于术的 作系统，可在狭窄通达负载行驶。 据 永恒力相关人士表示，叉车可在获得指令下准确拣选货物，能增加 25%的运载效率。 凭借种类齐全的产品系列以及丰富多样的选择， 永恒力为 客户提供完全适应其操作需求的叉车 。可见，即使是拥有先进叉车制造技术的外企，依然在不断的创新，不断提高国际竞争力，稳固其高端叉车的市场。 世界排名前 20 的叉车制造企业都已进入中国。这直接导致中国叉车市场竞争比以往更为激烈，价格战作为销售利器在市场竞争中的作用被不断放大。虽然这样的低价策略一般不会持续太久，但是容易引起市场混乱，对行业正常发展产生巨大冲击。 对于我国 叉车 制造业来说，最 关键的还是加快自主研发能力建设。目前，我国的科研院所力量还非常分散，应该在整合集中方面想办法，大专院校也应该考虑如何参与进来。 这 几方面的力量组织在一起，一定能够逐步攻破技术瓶颈，突破高端 叉车 制造业国外企业垄断市场的现状 。 逐步形成以高新技术为引领，处于价值链高端和产业链核心环节， 提升整个 叉车 产业核心竞争力 。 主要参考文献 1苏恩一轻小型搬运车辆现状及其发展 J物流技术与应用， 2003 2张启君国外叉车技术发展趋势 J建设机械技术与管理， 1999 3瞿锐叉车的分类综述 J科技创新导报， 2008 4秦同瞬叉车的选用 J 港口装卸， 2001 5陶元芳，卫良保叉车构造与设计 M机械工业出版社， 2010 6裴向前前移式叉车是理想的选择 J总后建筑工程研究所， 1999 7陆植叉车设计 M 机械工业出版社， 1991 8刘皓宇浅谈我国工程机械行业发展的新思路 J建设机械技术与管理，2003 9李海涛对目前叉车行业的一些看法 J叉车技术， 2009 注：此表如不够填写，可另加页。 研究方案 （ 研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等） 研究目的：对叉车门架进行改装性设计， 以提高叉车门架的稳定性，提升寿命和可靠性 。 从设计过程中了解叉车门架的结构及性能。 研究内容：叉车货叉的强度和刚度；门架的设计； ， 件的综合应用 研究方法： 主要利用 软件，按三维动态仿真要求设计机构及相关零件结构，并选取和计算相应参数，绘制相应的受力分析图表等。 预期成果： 有完整的实验分析数据 ；对三维软件初步掌握并会画三维图；会用三维软件进行零件的配合 。 条件保障 ： ， ， 件， 纸， 纸，绘图工具，绘图板 等。 进程计划 （各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等） 2013 年 1 月 16 日 提交毕业设计开题报告 2013 年 3 月 1 日 2013 年 3 月 15 日 完成各部件功能的设计方案 2013 年 3 月 16 日 2013 年 3 月 30 日 完成各部件功能的方案设计报告书 2013年 3月 30日 2013年 4月 20日 绘制各个部件功能的零件图和装配图 2013 年 4 月 20 日 2013 年 5 月 6 日 完成毕业设计 论证小组 意见 组长 签名： 20 年 月 日 专业委员会 意见 专业委员会主任 签名： 20 年 月 日 注： 可打印，但 意见 栏必须相应责任人亲笔 填写 。 湖 南 农 业 大 学 全日制普通本科生毕业设计 3 吨叉车的门架系统设计 F 3 生姓名 ： 任 杰 学 号： 200940614429 年级专业及班级： 2009级机械设计制造及其自动 化 (4） 班 指导老师 及职称： 杨文敏 教授 学 院： 工 学院 湖南 长沙 提交日期： 2013 年 5 月 湖南农业大学全日制普通本科生毕业设计 诚 信 声 明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业 设 计作者签名： 年 月 日 目 录 摘要 1 关键词 1 1 前 言 2 2 叉车的种类和使用性能 3 车的种类 3 车的主要使用性能 3 3 叉车货叉强度和刚度验算 4 叉的主要结构参数 4 叉计算 简图 5 叉的强度计 算 6 4 叉架的设计计算 8 5 门架的设计与计算 9 架系统的构造原理 9 架强度的计算状态 10 算滚轮压力 11 架立柱截面几何性质 12 门架强度计算 15 架立柱断面 翼缘厚度 校核 15 架立柱断面腹板高度校核 16 架立柱的弯矩校核 16 门架强度计算 18 算 D 点整体弯曲 19 核局部弯曲应力 20 架刚度计算 20 架刚度的计算状态 20 定门架端部产生的各水平位移 23 核挠度 25 结 25 6 滚轮组件的安装及计算 26 门架与外门架滚轮的设计 26 的计算 26 承的选择 27 轮的设计 27 用挡圈 27 用挡圈 28 架与内门架滚轮的设计 29 7 总结 29 参考文献 29 致谢 301 3 吨叉车的门架系统设计 学 生：任 杰 指导老师： 杨文敏 （湖南农业大学工学院，长沙 410128） 摘 要 ： 根据目前我国内燃叉车门架的结构性能 ,进行改装性设计 ,由于叉车工作装置存在的问题有很多。比如 :门架变形很大 ,门架轨道面产生压痕和磨损 ,或者滚轮被压碎， 在设计当中注意这些问题 。 对叉车的货叉 和门架 进行 设计和计算， 以提高叉车门架的稳定性，提升寿命和可靠性。 从设计当中了解叉车门架以及提升部分的结构性能 ,并为以后该装置的研究提供基础数据和部分图纸。 关键词： 叉车货叉；叉架；门架；滚轮 f 3 10128, to of to of is or to in To of in to of of 前言 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2 业车辆或地面运输车辆 )的一种。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。 1917 年美国 司生产出世界上第一辆叉车。从全球叉车行业的发展周期看，叉车行业处于成熟期。 1990年全球叉车销量达 到历史最高，之后的几年中，由于西方经济的衰退，全球叉车销量基本保持在 55 60 万台。进入 21世纪之后，全球叉车销量开始走入上升通道 ， 2000年达到 59万台，2001年亦为 台， 2007年叉车年销量达到 1。近几年，随着全球经济的发展，全球各地区叉车需求量都在增加。目前，全世界大约有 250多家叉车生产企业，世界上三个最大的叉车销售市场依次是欧洲、北美和亚洲，其中，欧洲和北美都是成熟的市场，需求量已趋于稳定，亚洲是一个不断成长中的市场，在这个市场中中国的贡献最大。 我国的叉车生产是解放后才开始的。在 50 年代先后由沈阳电工机械厂和大连叉车厂分别仿制苏联产的 2，随后生产厂家 与产品的产量和种类规格逐渐增多， 70年代形成规模。改革开放以来，国外叉车制造商纷纷进入中国市场，林德、小松、现代、三菱、丰田、 资的进入给整个行业带来了良好的发展环境，提高了产品的科技含量 3。 我国现有叉车生产厂家约 100 余家，主要企业 50 余家，产品品种达 1000余种，已形成以安徽叉车集团公司、杭州叉车有限公司为主的重点企业。我国叉车行业产销量连续几年持续增长， 2007 叉车行业保持了强劲发展态势，年销量达 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。 在今年全国 “ 两会 ” 上，全国政协提案委员会副主任、中国机械工业联合会会长王瑞祥告诉媒体，我国已成为 世界装备制造大国，但 “ 大而不强 ” 却也是不3 争的事实。 叉车行业与技术正不断进步，体现在：走汽车工业专业化生产、零部件全球化采购的道路，中、小吨位叉车的变速器与驱动桥、转向桥，甚至门架逐渐转向专业化生产；通过改制、兼并、重组使生产厂家向万台以上的经济规模发展；增加 5t 以上大吨位叉车的产量，运用工程机械地盘技术，开发堆高机，正面吊等产品；增加蓄电池叉车、交流蓄电池叉车的品种与产量；增加防爆等特殊用途叉车的品种与产量；提高叉车的外观设计水平，提高叉车的可靠性，改善驾驶员的舒适性与作业条件；发挥信息技术的优势，利用 叉车生产向多品种、小批量、用户定制化的方向发展。 2 叉车的种类和使用性能 叉车的种类 叉车按其动力装置不同，分为内燃叉车和电瓶叉车；按其结构和用途不同，分为平衡式、插腿式、前移式（以上三种均为正叉式）、侧叉式、跨车以及其他特种叉车等。 叉车的主要使用性能 装卸性：这是指叉车起重能力和装卸快慢的主要性能。装卸性能的好坏对叉车的生产率有直接的影响。叉车的起重量大、载荷中心距大、工作速度高则装卸性能好。 牵引性：它表示叉车行驶和加速快慢、牵引力和爬坡能力大小等方面的性能。行驶和加速快、牵引力和爬坡度大则牵引性好。 制动性：它表示叉车在行驶中根据要求降低车速及停车的性能。通常以在一定行驶速度下制动时的制动距离来加以衡量。叉车的制动距离一般由试验测定，必要时可通过计算确定。影响叉车制动距离的主要因素是叉车的行驶速度，制动距离越小则制动性能越好。我国叉车标准对行驶时的制动能力作了相应规定 :0km/动距离应不大于 8m； 动距离不大于 4m。 机动性 ：机动性是指叉车在最小面积内转弯的能力和通过狭窄、曲折通道的能力。衡量叉车机动性的指标主要有最小转弯半径、直角交叉通道宽度和直角堆垛通道宽度。最小转弯半径越小、直角交叉通道宽度和直角堆垛通道宽度越小，则叉车的机动性能越好。 通过性：叉车的通过性是指叉车克服道路障碍而通过各种不良路面的能力。叉车的外形尺寸大小，轮压力、离地间隙大、驱动轮牵引力大，则叉车的机动性4 越好。 操纵性：是指叉车的轻便性和舒适性。如果需要加于各操作手柄、踏板及转向盘上的力小、司机座椅与各操作件之间的位置布置得当，则操纵性越好。 稳定性：叉 车的稳定性是指叉车在行驶和作业过程中，抵抗纵向和横向倾翻的能力。稳定性是保证叉车安全作业的必要条件。叉车的稳定性分为纵向和横向性两类。 经济性：叉车的经济性主要是指它的造价和营运费用，包括动力消耗、生产率、使用方便和耐用的程度等。 3 叉车货叉强度和刚度验算 叉车是用与车站 ,码头仓库和工厂的件货装卸 ,堆垛及短途运输工具 ,货叉是叉车重要承载部件 ,其强度对于叉车的使用性能影响强大。 货叉的主要结构参数 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 为货叉厚度， b 为货叉宽度等 )（图 1）。 图 1 货叉的结构和尺寸 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=3吨，按 荷中心距离为 c=500由 出货叉的基本参数和尺寸为 货叉长度： 1000l ； 货叉垂直高度： 525h ； 货叉断面尺寸： 24 5 1 2 0a b m m ； 货叉两铰支点中心距： 409d ； 5 货叉外伸距： 76e ； 据机械设计手册选择材料为 40，热处理工艺选用调质处理 4039。 货叉计算简图 由于货叉和叉架的连接形式不同 ,其支承载荷类型也不同 ,按照准规定 1 吨叉车货叉和叉架的连接形式为挂钩型上支承可看作固定支座 ,下支承可简化为活动铰链支座 ,货叉可看作是超静定刚架 (见图 1)考虑到挂钩型货叉上部挂钩处有安装间隙 ,并非绝对不能转动固而货叉又可以简化为支承在两个铰接制座上的静定刚架 (图 2) （ 1） 超静定刚架计算简图 (1) 2） 静定刚架计算简图 (2) of 2 货叉受力简图 种计算简图在集中载荷 p 力气 作用下 ,危险截面均在图 1 所示垂直 应力状态和强度都相同 ,由于静定刚架水平段的变形量大于超静定刚架的水平段的变形量 ,并考虑到上部挂钩处有安装间隙 ,可以自由转动 ,为使计算偏于强度验算和刚度校核均按静定刚架进行计算 货叉的强度验算 6 从货叉受集中载荷 图 3)可以看出水平段受弯矩和剪力垂直段受弯矩和拉力 ,危险截面在下叉钩 面以下的垂直段 ,危险截面的最大正应力为 : m a xm a x 拉弯 (1) 式中 W= 2 /6W d b F=d b 40 钢 许 用 应 力 图 3 货叉受集中载荷简图 1） 计算载荷 P 的确定 221 式中 Q 表示起重量重力 Q=0000N 1K :动载荷系数取 1K =K :偏载荷系数取 2K = 1 . 2 1 . 3 3 0 0 0 0 234002 （ 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 ,动载荷系数系数1如用确定计算载荷比较明确 ,安全系数可取较小值 ,否则安全系数取较大值 ,通常取安全系数 ,n=1.5, 3） 许用应力 的确定 / 5 3 9 / 1 . 7 3 1 7 . 0 6s n M P a （ 4） 强度验算把上列数据代入 (1)得 , 4 0 06120455002 3 4 0 02m a 即以额定载荷1按等截面静定刚架计算叉尖处扰度 ,计算方法用简便的弯矩图相乘 ,叉尖处的扰度计算公式 26361 (2) 式中 9 / 按等截面计算123 1P 表示货叉额定截面载荷力 500021 01003(100 0 0 035 通常叉车的许用挠度为 50L=2为 EE 以满足货叉要求的 4 叉架的设计计算 8 图 4 叉架受力图 by 图 4 所示，叉架一般 按简支梁计算其上横梁悬壁根部 面处的应力（ 其计算式为 22666LM L b h h b b h （ 3） 式中 L 货叉最外悬挂点到叉架上横梁臂端根部的距离， h 叉架上横梁悬壁端根部截面净高度， b 叉架上横梁悬壁端根部截面净宽度， b=M=31 垂直载荷， N。 800Q/2，即额定起重量的一半； F 纵向载荷， N。 F=m=c+a+ c=500 取 h=12083L=200 a=45b=31 c=500入式 2中，得 9 8 0 0 3 . 0 1470025 0 0 4 5 0 . 5 3 1 5 6 0 . 5m 1 4 7 0 0 5 6 5 . 5 2 1 5 1 2 . 6 63839 1 4 7 0 0 2 1 5 1 2 . 6 66 2 0 01 2 0 3 1 2 6 3 . 3 73 1 1 2 0 M P a 由第三章知 3 1 7 M P a 而此处 2 6 3 . 3 7 3 1 7 . 0 6M P a M P a 所以 叉架满足要求。 叉架的其它部分为超静定的框架结构，强度与刚度较大，不必计算校核。 5 门架的设计与计算 门架系统的构造原理 图 5为门架结构简图，内门架 1和外门架 2都是由两根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铰轴。左右立柱异型槽钢，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动力的导向作用。起升链滑轮组包含两套对称布置的起升链和动，滑轮座固定在内架上梁。起升油缸的上、下支座的支承分别固定在内架上梁和外加下梁上，为保证安置在期间的起升油缸受纯压力，支座的支承表面常为球面。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。 图 5 叉车门架结构 内门架 2 外门架 3 叉架 4 货叉 5 货物 6 导向滚轮 7 倾斜油缸 10 门架强度的计算状态 本设计选择门架材料为 16剪切弹性模量为 :G=105Kg/性模量为： E=106Kg/拉、抗压 22 4 0 0 /K g ，抗剪 21 4 5 0 /K g ，屈服点 23 5 0 0 /s K g 。 叉车起升的货物重量和叉架、货叉自重都是通过叉架滚轮和门架滚轮以集中力的形式作用在门架上的。当叉车满载、货叉起 升到最大高度、门架前倾最大角度 时，门架受力最大 (图 6)。在与门架垂直的平面内，取叉架为自由体，即可求出内门架对又架滚轮的反压力 1 0 0 1 1 1 1 222 1 11c o s s i n c o s s i i a Q b G a G b s Q G k （ 4） 式中 Q 额定起重量， 货叉和叉架的自重， S 链条总拉力， 门架最大前倾角，度； k 动力载荷系数， K=力系数） 物偏载系数） 。 图 6 门架载荷作用图 11 中 Q=30001 260a 665a 50 701 300b 0 380b 2 40a 6、 K= 代入式 4 得到 3 0 0 0 2 5 0 1 . 2 3 9 0 0S K g 1 1 . 2 3 0 0 0 6 6 5 c o s 6 3 0 0 0 3 8 0 s i n 6 1 0 0 0 2 6 0 c o s 6 1 0 0 0 3 0 0 s i n 6 3 9 0 0 4 02 3 7 03 6 2 7 . 8 4 2 13 6 2 7 . 8 4 3 0 0 0 2 5 0 s i n 623 4 5 7 . 9 8 从以上计算中可以看出，链条拉力 助于减小滚轮压力，从而减小门架所受的载荷。在一般情况下，链条拉力产生的力矩 (值上可达货物重量力矩的 1/10 1/9。当门架前倾最大角度时 ( 6)，滚轮最大压力比门架直立时约增加 10%左右。 由于链条拉力和门架前倾对滚轮压力所起的、数值上近乎相等的减载和增载作用，为了使计算简化，将其略去不计，按门架直立状态进行计算。 计算滚轮压力 （ 图 7） 门架直立时， 0 ，由此内门架滚轮压力为 1 2 0 1 1221 . 23 0 0 0 6 6 5 2 5 0 2 6 02 3 7 03 3 4 0 . 5 4 Q a G 知 8070 门架滚轮压力为 ： 23 4 113703 3 4 0 . 5 44802 5 7 5 . 0 0 12 图 7 门架滚轮压力计算图 c 门架立柱截面几何性质 此 叉车内外门架立柱的截面尺寸相同 ， 在计算开口薄壁杆件受弯扭综合作用时，除了一般的截面几何性质以外 (静矩、惯性矩、抗弯模量等 )，还要计算一些与截面翘曲有关的附加截面几何特性。 （ 1） 立柱截面 （ 2）扇性坐标 (1) (2) 3 (3)扇性静矩 (3) 8 门架立柱截面几何性质 8（ 1）为门架立柱截面图，（ 2）为扇性坐标图，（ 3）为扇性静矩图。此次设计起重量为 3t，根据机械课程设计简明手册选择槽钢型号为 16a，其相应截面尺寸分别为： h=b=参数值见表 1。 表 1 门架立柱截面结构尺寸及几何特性 he 称 符号 单位 量值 截面面积 F 心 X0 曲中心 XA 面惯性矩 Jx y 面抗弯模量 Wx y 抗扭惯性矩 JK 性惯性矩 J 束扭转特性 k 矩 4 参数计算如下 : 截面面积： 212 1 2 1 . 42 2 2 1 . 8 5 . 2 1 . 4 1 5 . 2 2 1 . 8 3 2 . 4 422tF t b t h t c m 形心位置： 2212012 2 11 . 45 . 2 1 . 8441 . 1 91 . 42 5 . 2 1 . 8 1 5 . 2 1 . 8 1 . 4222c t h t t 0 0y 心位置： 2 22123 3 5 . 2 1 . 8 1 . 8 86 1 . 4 1 5 . 2 6 5 . 2 1 . 8c mt h b t 0Ay 性截面惯性矩（截面惯性矩）： 32 32 412 1 . 4 1 5 . 2 5 . 2 1 . 8 1 5 . 2 1 4 9 0 . 9 81 2 2 1 2 2xt h b t hJ c m 232 21 0 2 023242621 . 8 5 . 2 5 . 21 5 . 2 1 . 4 1 . 1 9 2 5 . 2 1 . 8 1 . 1 9621 0 9 . 5 3bJ h t x b t 线性抗弯截面模量（截面抗弯模量）： 322 2 1 4 9 0 . 9 8 2 2 5 . 4 11 5 . 2 1 . 8c 301 0 9 . 5 3 2 7 . 3 15 . 2 1 . 1 9c 纯抗扭惯性矩 : 15 3312 2 13341 . 1 22321 . 1 2 1 . 42 5 . 2 1 . 8 1 5 . 2 1 . 8 1 . 4323 9 . 4 2b t h t 扇性惯性矩： 222 22226365 . 2 3 1 . 8 8 5 . 2 1 5 . 2 1 . 81 4 9 0 . 9 8 1 . 8 864 4 4 5 . 0 7x b h 静矩： 22A a 81 5 . 2 5 . 2 1 . 8 5 . 2 2 1 . 8 8 1 . 8 8 1 5 . 2 1 . 4+48= 1 2 7 . 2 3h b t b x x h 约束扭转特性： 5 168 . 4 1 0 3 9 . 4 2 0 . 0 62 . 1 1 0 4 4 4 5 . 0 7c 由于 x 比值约为 大于 15%，所以此门架平面内载荷不必进行计算。 内门架强度计算 门架立柱断面翼缘厚度 校核 根据局部弯曲应力计算公式： 23 P=s 局 部（ 7） 得到： s （ 8） 式中： s 材料屈服极限， 16的 s =3500Kg/ P 滚轮压力， P=2= 所以得到 3 . 0 6 3 3 4 0 . 5 4 1 . 7 13500 16 由于 此 翼缘厚度 设计合理。 门架立柱断面腹板高度校核 根据滚轮的接触应力 接 触来求腹板高度 4 1 8 np 接 触 （ 9） 式中： P 滚轮压力， l 滚轮踏面宽度， 50 导轨和滚轮材质的综合当量弹性模量，钢制滚轮时， 04Kg/ 导轨和滚轮的当量曲率半径，圆柱形滚轮对平面导轨时， =43 k 与滚轮材质和导轨表面硬度有关的许用接触应力，常用6080Kg/ 取 27 0 /K g m m 代入公式得 4 23 3 4 0 . 5 4 2 . 1 1 00 . 4 1 8 7 0 . 5 0 /5 0 4 3 K g m m 接 触由 27 0 . 5 0 / 6 0 8 0 /kK g m m K g m m 接 触，知符合要求。 由 接 触的等式经转换得： 2 42 20 . 4 1 8 0 . 1 7 5 3 3 4 0 . 5 4 2 . 1 1 0 3 4 . 8 05 0 7 0m 取滚轮的实际半径为计算半径的两倍，即 : R 实际 =2R，则 R 实际 =2 70则腹板高度为： 0 2 + 2 + 2 = 2 7 0 + 2 1 + 2 = 1 4 4 . 6 8h R m m 实 际由0 1 4 4 . 6 8 1 5 2h m m h m m 知，此尺寸设计合格。 架立柱的弯矩校核 把内门架看作外伸悬臂梁，按一端铰支、一端自由的单根薄壁杆来计算。在垂直于门架的平面内，由于滚轮的集中作用，计算门架立柱中产生的最大弯矩。又介于内外门架的应力情况较复杂，计算工作量较大，现根据吕维镇、张质文老师介绍的简化计算法进行计算。简化计算的整体强度安全系数应大于 4，校核翼17 缘的局部弯曲强度安全系数 N 局 应不小于 危险截面在 图 9)。 在整体弯曲和约束扭转的共同作用下，内门架立柱的危险截面是与叉架下滚轮相接触的截面 B,如图 9。叉车起重链条的一端固定在起升油缸缸筒上，链条拉力 杆在内门架和上端产生推力，其方向垂直于门架平面，使内门架弯曲。在截面 以略去不计。因此，截面 m a x 4 1 1 2 3 3 0 . 5 4 3 7 1 2 3 5 9 9 . 9 8 h P h K g c m 2m a x 1 . 2 1 2 3 5 9 9 . 9 8 6 5 8 . 0 0 /2 2 5 . 4 1 g c 已知许用弯曲应力为（取 ）： 23500 8 7 5 /4s K g c 由 226 5 8 . 0 0 / 8 7 5 /w K g c m K g c m 可知整体安 全。 图 9 门架 立柱 x （ 10） 式中 18 P 截面剪力， S 所求应力点以外的截面面积对中性轴的静矩， 截面对中性轴 X 的惯性矩， b 所求应力点处的截面宽度， 得到 21 . 43 3 4 0 . 5 4 5 . 2 1 . 8 6 . 72 1 4 4 . 8 4 K /1 . 4 1 4 9 0 . 9 8x g c m 许用剪切应力为： 21450 3 6 2 . 5 /44x K g c m 由 221 4 4 . 8 4 K / 3 6 2 . 5 /c m K g c m 知满足要求。 0 2=局（ 11） 式中 、 t=有 323 3 4 0 . 5 4= 2 2 0 6 2 . 0 6 /1 . 8 K g c m 局 局部许用弯曲应力为（取 N 局 = 23500= = 2 9 1 6 . 6 7 K /1 . 2s g c 局局 由 322 0 6 2 . 0 6 / 2 9 1 6 K /K g c m g c m 局 局，可知局部危险点亦安全。 外门架强度计算 外门架是由左右立柱和多根横梁组成的外形封闭的复杂刚架结构。由于通过立柱与横梁的弯曲中心的纵轴不在同一平面内，因此外门架并不是一个平面薄壁框架。 在外载荷作用下，外门架立柱产生的弯曲变形和约束扭转变形与内门架立柱相似。我们同样也把外门架简化为单根立往计算，横梁的影响则通过支座约束来考虑。 外门架立柱在垂直门架平面内的整体弯曲， 不考虑门架前倾的影响 .，从门19 架下滚轮接触点至立柱与倾斜油缸连接处的一整段内，都承受最大弯矩 门架滚轮压力对外门架立柱还产生约束扭转。外门架立柱一般在上中下三处或四处有横梁连系，立住与横梁的连接均可看成铰支，它允许立柱的截面翘曲，但不允许 图 10 外门架强度计算简图 面转动。 外门架强度计算简图 10，危险截面在 8662580 计算 D 点整体弯曲 链条拉力 过活塞杆及内门架使门架滚轮压力增加，门架弯曲增加。 门架滚轮压力增量为： 2 （ 12） 其中 S 链条拉力， 链条与轴中心距， 20 最大起升高度， 知 00 得 11 . 2 1 . 2 3 0 0 0 2 5 0 3 9 0 0S Q G K g （ 13） 2 4 6 0 6 78300P K g 则有 47 8 1 3 5 2 1 9 . 3 7 548P K g 34 2 1 9 . 3 7 5P P K g3 4 1 3 3 3 4 0 . 5 4 2 1 9 . 3 7 5 3 5 5 9 . 9 1 5P P P P K g 所以 m a x 3 1 3 5 5 9 . 9 1 5 4 8 1 7 0 8 7 5 . 9 2 h K g c m 则整体弯曲应力为： 2m a 2 1 . 2 1 7 0 8 7 5 . 9 2 8 3 7 . 6 8 /2 2 5 . 4 1 g c 前面已经得到，许用弯曲应力为 : 23500 8 7 5 /4s K g c 由 228 3 7 . 6 8 / 8 7 5 /w K g c m K g c m 可知，符合要求。 校核局部弯曲应力 222P 3 5 5 9 . 9 1 5= 2 2 2 1 9 7 . 4 7 /1 . 8 K g c 局 （ 14） 同样，已由前面得到局部许用弯曲应力： 23500= = 2 9 1 6 . 6 7 K /1 . 2s g c 局局由 322 1 9 7 . 4 7 / 2 9 1 6 K /K g c m g c m 局 局知 ，符合要求。 门架刚度计算 门架刚度的计算状态 所谓门架的刚度条件主要是指当满载的货叉起升到最大高度，前倾至最大角21 度时，门架顶端的水平挠度应小于许用值。门架计算简图如图 11所示。 图 11 门架刚度计算状态简图 he 中各已知参数分别为： 起重量 Q=3000升高度 H=3000荷中心 C=500倾角 6、滑架重量 50架立柱惯性矩 1=J= 门架各尺寸分别为： 258070866830H=32110=3801=3006560 滑架通过滚轮传给内门架和力按下式计算，参看图 12 图 12 门架计算简图 he 1 0 0 1 1 1 121c o s s i n c o s s i 0 0 6 6 5 c o s 6 3 0 0 0 3 8 0 s i n 612 5 0 2 6 0 c o s 6 2 5 0 3 0 0 s i n 63705 8 8 0 . 3 1P Q l Q C G l G （ 15） 22 2 1 111s i n 5 8 8 0 . 3 1 1 8 0 0 2 5 0 s i n 6 5 7 7 3 . 1 722P P Q G K g 可以把力 门架端部力偶以 外门架端部的力偶 以 看图 6及图 10来求其值。 1 2 2 5 7 7 3 . 1 7 3 7 2 1 3 6 0 7 . 4 7M P h K g c m 4 1 1 2 1 11112 1 3 6 0 7 . 4 7 5 8 8 0 . 3 1 5 7 7 3 . 1 7 1 8 3 4 8484 7 5 1 . 4 8P M P P H 0 4 1 4 7 5 1 . 4 8 4 8 2 2 8 0 7 1 . 3 7M P h K g c m 另外 3 4 1 2 5 8 8 0 . 3 1 5 7 7 3 .