叉車工作裝置的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】
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本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
題 目： 叉車工作裝置的設(shè)計(jì)
目 錄
摘 要 II
Abstract III
第一章 前 言 1
1.1 選題背景和意義 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述 1
1.3 叉車未來發(fā)展趨勢 5
1.4叉車簡介 8
1.4.1叉車分類 8
1.4.2叉車適用范圍 9
1.4.3叉車的基本參數(shù) 9
1.4.4 叉車的安全操作規(guī)程 10
1.5存在的問題 12
第二章 方案論證 13
2.1明確設(shè)計(jì)要求 13
2.2主要參數(shù) 13
2.3總體方案設(shè)計(jì) 14
2.3.1門架的選型 16
2.3.2貨叉的選型 17
2.3.3鏈 17
2.3.4滑架 17
2.3.5滾輪 18
第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算 20
3.1叉車工作裝置的功用和組成 20
3.2門架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 21
3.3強(qiáng)度剛度驗(yàn)算 22
3.4鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算 23
3.5叉架計(jì)算 25
3.6門架立柱整體彎曲應(yīng)力 26
3.7縱向滾輪壓力與立柱翼緣的局部彎曲應(yīng)力 27
3.8滾輪壓力引起的接觸擠壓應(yīng)力 28
3.9確定液壓缸的主要尺寸 28
第四章 感 受 30
致 謝 31
參考文獻(xiàn) 32
13
CPD30叉車工作裝置的設(shè)計(jì)
摘 要
隨著社會(huì)的進(jìn)步，對物料的搬運(yùn)要求越來越嚴(yán)格。叉車是常用的機(jī)械化裝卸、堆垛和短距離運(yùn)輸?shù)母咝О徇\(yùn)機(jī)器，其工作部位的結(jié)構(gòu)和功能對搬運(yùn)方式和搬運(yùn)質(zhì)量影響很大。本課題是對CPD30叉車的工作裝置根據(jù)最大起升重量、載荷中心距、最大起升高度進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對國內(nèi)外叉車工作裝置的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了研究，按照功用分類，對其技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行了仔細(xì)的分析。本文對叉車工作裝置的設(shè)計(jì)，包括內(nèi)門架、外門架、貨叉、鏈、槽輪、叉架、擋貨架等零部件的設(shè)計(jì)，并對重要部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核,最終設(shè)計(jì)出了一種功能適當(dāng)、結(jié)構(gòu)合理、工作可靠的叉車工作裝置。
關(guān)鍵詞：叉車工作裝置；裝卸設(shè)備；車叉設(shè)計(jì)
CPD30 Forklift Truck Working Device Design
Abstract
Along with social progress, material transportation requirements becomes more and more strict. s Forklift truck is a commonly-used, mechanized loading and unloading, stacking as well as short distance transporting material handling machine with high efficiency. The structure and function of its working part have great influence on the handling mode and handling quality. The paper designs the working device of CPD30 forklift truck according to its maximum hoisting weight, load center distance and maximum hoisting height. The structure and function of working devices of forklift truck at home and abroad are studied, and according to its function classification, the technology status and development trends are analized carefully. The working devices design of forklift truck includes components of inner portal, outer portal, fork, chain, grooved pulley, fork holder and retaining shelf, and key components have been conducted strength check. Finally it turns out that a proper functioning, reasonable structured and reliable working working device of forklift truck is designed.
Keywords: CPD; forklift; goods fork; fork
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字典
第一章 前 言
1.1 選題背景和意義
隨著社會(huì)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物流設(shè)備在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位也越來越明顯，叉車普及率也越來越高。叉車在企業(yè)的物流系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色，是物料搬運(yùn)設(shè)備中的主力軍。廣泛應(yīng)用于車站、港口、機(jī)場、工廠、倉庫等國民經(jīng)濟(jì)各部門，是機(jī)械化裝卸、堆垛和短距離運(yùn)輸?shù)母咝гO(shè)備。按國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO把叉車稱為工業(yè)起升搬運(yùn)自裝載車輛。它種類很多，用途廣泛。它機(jī)械的把水平方向的搬運(yùn)和垂直方向的起升緊密結(jié)合起來，有效的完成各類裝卸搬運(yùn)作業(yè)。
當(dāng)前，叉車市場的競爭日益激烈，要求叉車產(chǎn)品技術(shù)更新?lián)Q代的速度越來越快，盡管我國物流業(yè)尚處于起步階段, 物流技術(shù)和物流設(shè)施與物流發(fā)達(dá)國家還存在較大的差距, 這些對我國叉車的發(fā)展有一定的阻礙作用, 但是, 隨著我國政府、企業(yè)及民眾對物流設(shè)備的認(rèn)識(shí)加深, 我國國際貿(mào)易的日益加強(qiáng), 外國企業(yè)介入中國市場帶來先進(jìn)的物流經(jīng)驗(yàn)。我國的叉車發(fā)展前景非常好。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
國外叉車發(fā)展較早，從美國克拉克公司于1932年向市場提供第一臺(tái)叉車起，至今已有70年歷史。進(jìn)入90年代以來，全世界大約有250多家叉車生產(chǎn)企業(yè)，主要的國家有德國、日本、美國、保加利亞和瑞典。亞洲主要有日本、韓國和中國。1990年世界叉車產(chǎn)量達(dá)到55.8萬臺(tái)，創(chuàng)歷史最高紀(jì)錄。其中德國19萬臺(tái)、保加利亞5.8萬臺(tái)、美國3.4萬臺(tái)、瑞典1.1萬臺(tái)、波蘭8000臺(tái)、捷克7000臺(tái)；在亞洲日本16萬臺(tái)、韓國2.7萬臺(tái)、中國1.6萬臺(tái)。從1990-2001年全球叉車的年總規(guī)模在55-60萬臺(tái)。世界叉車市場上電動(dòng)叉車呈上升趨勢，內(nèi)燃叉車略有下降，這與全球重視環(huán)保的因素有關(guān)。目前，國外對內(nèi)燃叉車正在推行環(huán)保治理，如采用歐Ｉ、歐ＩＩ標(biāo)準(zhǔn)。近幾年日本叉車市場上電動(dòng)叉車、汽油叉車、柴油叉車的銷售量大約各占三分之一，歐洲國家電動(dòng)叉車所占比例達(dá)到50%左右。
由于競爭的加劇，同80年代相比，90年代以來世界叉車工業(yè)出現(xiàn)了銷售額增長、盈利減少的反?，F(xiàn)象，為了改變這種狀況，叉車巨頭紛紛在發(fā)展中國家建廠，以便降低成本，維持盈利。
在目前國內(nèi)叉車企業(yè)多分散與競爭想并存的情況下，產(chǎn)品水平及品種規(guī)格能否滿足各種用戶的需要，順應(yīng)市場需要，順應(yīng)市場發(fā)展，是得以生存發(fā)展的生命線，也是扶植和發(fā)展經(jīng)濟(jì)規(guī)模的先決條件。作為叉車經(jīng)濟(jì)規(guī)模企業(yè)，應(yīng)組織多品種系列化生產(chǎn)，包括電瓶叉車在內(nèi)，借此擴(kuò)大生產(chǎn)和專業(yè)化水平，充分提高先進(jìn)工藝裝備的利用率，取得規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，沒有規(guī)模經(jīng)濟(jì)，效益就上不去。技術(shù)引進(jìn)使叉車行業(yè)面貌為之一新，叉車制造技術(shù)有了前所未有的提高。尤其是像安叉、北叉、大叉這樣對引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行認(rèn)真、細(xì)致消化，同時(shí)不斷加大技術(shù)改造力度的企業(yè)，更是受益匪淺，達(dá)到了90年代的制造水平，因此走在了行業(yè)的前列。當(dāng)前在國外一些知名叉車公司開始進(jìn)行戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，紛紛來華辦合資廠，形成我國國內(nèi)競爭化，導(dǎo)致我國稚嫩的叉車工業(yè)遭受了強(qiáng)烈的沖擊、陷入了步履維艱的窘境，在發(fā)展走勢十分嚴(yán)峻的形勢下，國家的重視和扶植，社會(huì)的關(guān)注和支持，是中國民族工業(yè)發(fā)展的后盾；同行的聯(lián)合合作是中國民族工業(yè)發(fā)展的希望所在。叉車行業(yè)只有形成整體優(yōu)勢，把握國內(nèi)叉車市場的主動(dòng)權(quán)，才能促使我國民族叉車工業(yè)健康的發(fā)展。
長期制約叉車行業(yè)主機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵是配套件，發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、蓄電池等的優(yōu)劣決定了主機(jī)的好壞。要想使叉車行業(yè)得到發(fā)展，一方面要采用國際配套，一方面應(yīng)發(fā)展我國的配套件，形成專業(yè)化的配套件生產(chǎn)企業(yè)。
目前我國叉車的主要問題有：部分產(chǎn)品安全性能及環(huán)保指標(biāo)不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求（主要是超載25%安全性、坡道停車制動(dòng)、噪聲和排放）；產(chǎn)品可靠性差，早期故障率高；主要作業(yè)性能不穩(wěn)定。
我國的叉車自50年代面世以來，到70年代才初具規(guī)模，到90年代末有28家內(nèi)燃叉車企業(yè)、24家電動(dòng)叉車企業(yè)、30余家倉儲(chǔ)叉車和輕小型搬運(yùn)車輛企業(yè)、10多家外資、合資企業(yè)。已形成0.5-45噸內(nèi)燃叉車系列、0.5-3噸電瓶叉車系列的生產(chǎn)能力。
目前，國內(nèi)叉車市場的需求量（包括進(jìn)口）3萬臺(tái)左右，其中2-4噸級的叉車占全部的80％，3噸叉車又占2-4噸級的60%以上。大噸位叉車、倉儲(chǔ)叉車（堆垛機(jī)、前移式叉車、插腿式叉車）是我國叉車的弱項(xiàng)。大噸位叉車的80%-90%依賴進(jìn)口。綜觀前幾年國內(nèi)叉車市場需求，總量變化不大，變化的只是外資企業(yè)、內(nèi)資企業(yè)的市場份額和品種結(jié)構(gòu)。主要原因是：較長一段時(shí)間國內(nèi)工業(yè)設(shè)計(jì)單位對新擴(kuò)建企業(yè)廠內(nèi)物料搬運(yùn)的設(shè)計(jì)習(xí)慣仍采用橋吊或其他類吊車：在勞動(dòng)力眾多、就業(yè)壓力日增的情況下，仍較多地依靠人力進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)；由于叉車屬廠內(nèi)工業(yè)車輛，在經(jīng)濟(jì)效益不好，國家又無指令要求過期叉車強(qiáng)制淘汰的情況下，超期服役車輛繼續(xù)使用，更新速度減慢，抑制了社會(huì)需求量的增長。同時(shí)國家拉動(dòng)內(nèi)需的工程對叉車需求有一定滯后期。
進(jìn)入2000年，國內(nèi)叉車市場需求出現(xiàn)了較大變化，在國家連續(xù)幾年采取刺激內(nèi)需政策的影響下，叉車市場需求也開始啟動(dòng)。同時(shí)由于物流熱持續(xù)升溫，一些企業(yè)對物流的重要性開始認(rèn)識(shí)，開始注重提高物流作業(yè)效率，這對叉車市場需求增長有較大促進(jìn)作用。各叉車企業(yè)在2000年中都明顯感到了這一點(diǎn)，一些叉車企業(yè)也趁機(jī)抓住這一機(jī)遇，擴(kuò)大了產(chǎn)品銷售。
專家學(xué)者預(yù)計(jì)：我國叉車的需求量將以10%以上的速度增長。對于未來叉車行業(yè)的發(fā)展前景，專家分析我國叉車產(chǎn)量在2-5年內(nèi)可能突破5萬臺(tái)，最高可達(dá)7-8萬臺(tái)左右。另外，與國外發(fā)達(dá)國家相比，目前我國叉車市場還有著很大的潛力，以日本為例，在其最輝煌的時(shí)期，其年產(chǎn)量超過16萬臺(tái)，在經(jīng)濟(jì)不景氣的年份里銷量也達(dá)到7萬臺(tái)左右。
我國叉車行業(yè)通過引進(jìn)先進(jìn)國外技術(shù)，消化吸收，主機(jī)生產(chǎn)在水平和生產(chǎn)規(guī)模已形成一定的基礎(chǔ)，基本上已能滿足市場的要求。而整套零部件無論是從質(zhì)量還是水平上都不能達(dá)到高可靠性工程機(jī)械產(chǎn)品的要求，已成為當(dāng)前制約我國叉車行業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要因素?，F(xiàn)階段國家應(yīng)限制生產(chǎn)主機(jī)的合資企業(yè)進(jìn)一步增加，而面對全行業(yè)生產(chǎn)高水平配套零件的合資企業(yè)應(yīng)給于一定的支持。
引進(jìn)叉車國產(chǎn)化是引進(jìn)叉車制造技術(shù)的發(fā)展方向，引進(jìn)叉車技術(shù)僅是發(fā)展我國叉車工業(yè)的一個(gè)手段，通過引進(jìn)國外先進(jìn)的叉車制造技術(shù)，使我國的叉車工業(yè)走上一個(gè)新臺(tái)階，但是我們必須擁有自己的產(chǎn)品老躋身于世界之林。中國叉車市場盡管仍相對窄小，單一引來了各國行業(yè)高手角逐其中。起碼顯示出兩個(gè)跡象：一是外資認(rèn)為中國市場較他們原有的市場更有利可圖；二是現(xiàn)在時(shí)他們進(jìn)入中國市場的最后機(jī)會(huì)。而相對弱小的我國叉車企業(yè)只有勇敢的面對挑戰(zhàn)，充分發(fā)揮國人的才智，抓住每個(gè)發(fā)展的契機(jī)，配合國家確定機(jī)械行業(yè)支柱行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策，中國叉車之路亦會(huì)滿載著希望而歸。
眾多叉車中，平衡重式叉車首次出現(xiàn)是在第二次世界大戰(zhàn)期間，先用于軍事上。至今它已有大約半個(gè)多世紀(jì)的歷史。最早的叉車是汽車底盤上加裝簡單門架系統(tǒng)構(gòu)成的，在發(fā)展中改進(jìn)成可以伸縮的兩級門架，并逐漸地?cái)[脫了直接用汽車底盤改裝，但主要總成與部件仍借用現(xiàn)成汽車的，或僅做部分改變及變遷以適應(yīng)叉車的特殊要求。隨著叉車生產(chǎn)數(shù)量的不斷增加，開始制造專為叉車設(shè)計(jì)的各種配套總成與零部件后，叉車的主要性能和使用壽命得到提高。
現(xiàn)代叉車技術(shù)發(fā)展的主要趨勢是：充分考慮舒適性、安全可靠性和可維護(hù)性，產(chǎn)品專業(yè)化、系列化、多樣化，大量應(yīng)用新技術(shù)，完善操控系統(tǒng)，重視節(jié)能和環(huán)保，全面提升產(chǎn)品的性能和品質(zhì)。
通過對國際叉車造型設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀分析，運(yùn)用工業(yè)設(shè)計(jì)的理論和方法，研究了叉車造型設(shè)計(jì)的要素及設(shè)計(jì)原則：造型要求簡潔明快、線條流暢，以體現(xiàn)車身的力度感與堅(jiān)實(shí)穩(wěn)重感；色彩力求單純，給人以輕松、愉悅的感覺，主色調(diào)以明度較高的黃色、橙色為宜；車身前后左右要求有寬大的玻璃，儀表具有良好的可讀性。研究結(jié)果對叉車具有重要的實(shí)際指導(dǎo)意義。
制造工藝上的不斷改進(jìn)是促使叉車迅速發(fā)展的重要因素，但難于劃分階段和找出各階段的特點(diǎn)。制造工藝上可看出明顯變化的是門架立柱，它最初是用普通的建筑結(jié)構(gòu)的型鋼，焊成門架后再機(jī)械加工。后改用由鋼板經(jīng)熱沖壓成型的槽鋼，它的截面形狀能較好的符合受力情況的要求。現(xiàn)代叉車用的專用軋制異型鋼槽鋼的截面形狀與尺寸比例，不僅有良好的力學(xué)特性，并且能使重量減輕。劇烈的市場競爭迫使制造廠家積極地把各種新技術(shù)、新工藝和新材料引用到叉車制造上來，以保證生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、可靠、長壽且廉價(jià)的產(chǎn)品，加強(qiáng)競爭力。其中比較重要的措施是加強(qiáng)了試驗(yàn)檢查，不論對零部件和對整機(jī)都是這樣。制定了非常嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，及時(shí)改進(jìn)產(chǎn)品，而采用了強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)叉車最早出現(xiàn)在1914-1915年之間，到二十世紀(jì)三十年代在市場上開始出售叉車。解放前，我國只有數(shù)量極少的幾臺(tái)國外進(jìn)口叉車，在交通運(yùn)輸部門使用。解放后，我國國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，對叉車的需要日益增加。五十年代中期，我國開始制造3噸、5噸內(nèi)燃叉車的整套系列產(chǎn)品，10噸、16噸、25噸平衡重式叉車和30噸集裝箱叉車都已制成。除了傳統(tǒng)的機(jī)械式傳動(dòng)外，液力傳動(dòng)已經(jīng)在3噸以上的內(nèi)燃叉車上廣泛使用，靜壓傳動(dòng)的叉車也已制成。在電瓶叉車上已經(jīng)成功的運(yùn)用了可控硅技術(shù)。叉車的構(gòu)造已經(jīng)突破了汽車的框框而具有適應(yīng)于叉車作業(yè)的特點(diǎn)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化工作收到了很大成績。新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝不斷出現(xiàn)。產(chǎn)品的品種數(shù)量日益增多，質(zhì)量逐漸提高，整個(gè)叉車行業(yè)的地位不斷提高。
我國叉車生產(chǎn)正在走向?qū)I(yè)化。我國已經(jīng)有了自己的叉車其中列，修訂了0.5噸至8噸的叉車標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)合進(jìn)行了1噸-8噸叉車的改進(jìn)，叉車的質(zhì)量和性能的到了很大的提高。
1.3 叉車未來發(fā)展趨勢
我國的叉車行業(yè)在文革后才開始較快發(fā)展, 生產(chǎn)規(guī)模較小, 技術(shù)水平介于農(nóng)業(yè)機(jī)械與汽車之間, 落后于工程機(jī)械行業(yè)。叉車必須根據(jù)有限的市場容量，產(chǎn)品以多品種系列化來滿足用戶的最大需要為前提，確定相應(yīng)的工藝裝備水平和生產(chǎn)組織形式，并以此為基礎(chǔ)，研究發(fā)展叉車技術(shù)。近十年來技術(shù)進(jìn)步明顯, 發(fā)展趨勢和改進(jìn)方向主要有：
1.注重用戶需求, 加密起重量系列開發(fā)了不同類型、檔次的叉車品種
如汽油、柴油驅(qū)動(dòng)可選, 小噸位也有液力傳動(dòng)的品種, 大噸位的“ 東風(fēng)車” —東風(fēng)發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)、低成本、易維修研制了一些不同起升高度,特別是大起升高度的產(chǎn)品開發(fā)了許多新型屬具, 擴(kuò)大了叉車的應(yīng)用市場。
2.合理確定總體參數(shù)
不再片面追求性能參數(shù)上的過高指標(biāo), 總體參數(shù)趨于合理化。如適當(dāng)降低速度參數(shù)以便照顧穩(wěn)定性, 軸距有所增大以便減輕自重, 指標(biāo)適當(dāng)放寬以便照顧系列通用。
3.注重可靠性與可維護(hù)性
保證叉車駕駛員安全一直是設(shè)計(jì)人員重點(diǎn)考慮的問題。出停車、行車燈制動(dòng)系統(tǒng)、防側(cè)翻系統(tǒng)，以及采用電控、液壓、機(jī)械三套獨(dú)立制動(dòng)系統(tǒng)，可大大提高叉車整車的安全可靠性。另外，集裝箱叉車仍是所有集裝箱港頭、碼頭、中轉(zhuǎn)站搬運(yùn)與堆垛空箱比不可少的設(shè)備，且堆垛層數(shù)有不斷增加的趨勢。注重改進(jìn)工藝, 改善試驗(yàn)測試和生產(chǎn)檢測手段, 實(shí)行部件裝車前。檢驗(yàn)和整機(jī)試驗(yàn), 提高整機(jī)可靠性, 努力爭取打入港口市場和國外市場。?
豐田7系列叉車堪稱安全叉車的典范。該叉車轉(zhuǎn)向迅速，效率高，穩(wěn)定性好，比普通叉車舒適，特別是該車裝有主動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)(SAS)，可顯著降低叉車作業(yè)中諸如翻車等危險(xiǎn)。SAS采用一系列電子傳感器對叉車負(fù)荷、運(yùn)行速度、轉(zhuǎn)向角等參量進(jìn)行測量，當(dāng)測得潛在危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，SAS即開始工作，以提高叉車橫向穩(wěn)定性，從而達(dá)到安全作業(yè)的目的。
叉車造型隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，方、尖外表正被流線圓弧形外觀所取代，這也有利于改善司機(jī)的視野，提高操作安全性。
4.注意外觀設(shè)計(jì)
國外叉車十分注重外形美觀, 無論是油漆, 外露的焊縫, 平衡重的形狀等都很講究。近年來，無論是國內(nèi)廠商還是國外公司，皆推出了外觀造型令人矚目的新車型，體現(xiàn)了叉車造型轎車化的發(fā)展趨勢。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬樣式的設(shè)計(jì)、三維實(shí)體造型、快速成型等先進(jìn)設(shè)計(jì)手段和先進(jìn)制造技術(shù)的運(yùn)用，使叉車造型越來越具有新意和特色。
5．提高部件水平
新設(shè)計(jì)的系列叉車吸收了一些汽車上的成熟技術(shù), 如同步器換檔的變速箱。提高了一些部件的叉車專用性, 如帶泵的發(fā)動(dòng)機(jī), 高速齒輪泵。但由于叉車批量小, 零部件配套困難、質(zhì)量難以保證的局面仍很嚴(yán)重。
6．改善司機(jī)的工作條件
司機(jī)是最直接司機(jī)是最直接的用戶。經(jīng)驗(yàn)表明，疲勞駕駛是最容易造成事故的，而舒適寬松的駕駛環(huán)境，則能有效的提高叉車的作業(yè)效率。大多數(shù)歐洲廠商對此投入了大量的研究，并且不斷改進(jìn)。叉車設(shè)計(jì)者對人的關(guān)懷滲透到各個(gè)細(xì)節(jié)。外觀簡潔而駕駛空間寬敞，懸浮式座椅的高度、前后位置、背靠角度都可以調(diào)節(jié)，還可以根據(jù)駕駛員的體重設(shè)定緩沖，長時(shí)間操作也不會(huì)疲勞。改善工作條件主要從分析和改進(jìn)車架結(jié)構(gòu)、減小振動(dòng)改進(jìn)消音器減小噪音適當(dāng)加大軸距改善行駛的平順性司機(jī)室安裝空調(diào)、改進(jìn)司機(jī)座椅增加舒適性合理布置儀表盤使之更加符合人機(jī)工程學(xué)的要求采用各種助力裝置—?jiǎng)恿Q檔、動(dòng)力轉(zhuǎn)向, 減輕司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度這些方面來考慮。這也時(shí)注重用戶需求, 擴(kuò)大市場銷售的重要方面。
例如，?? 德國JUNGHEIRICH集團(tuán)公司展示的概念叉車，駕駛室可旋轉(zhuǎn)180°，可避免司機(jī)運(yùn)載較為龐大的貨物及倒車時(shí)扭轉(zhuǎn)身體而導(dǎo)致背部和頸部疲勞。駕駛室內(nèi)各種控制手柄皆布置在座椅扶手上，很容易操控，大大提高了司機(jī)作業(yè)的舒適程度。MANUEL AYDT'S公司的概念叉車，門架位于駕駛室后面，行駛時(shí)司機(jī)可相對于所搬運(yùn)的貨物轉(zhuǎn)動(dòng)180゜，以獲得最佳視野。FLERIAN COENEN'S公司的剪叉式叉車，司機(jī)始終與貨物保持在一個(gè)水平線上，這樣在堆放或取回貨物時(shí)，始終保持良好的視野。STILL公司的RXX概念叉車，采用航天升降液壓缸，取消了型鋼門架，給司機(jī)提供了良好的前方視野，可避免司機(jī)工作時(shí)因扭轉(zhuǎn)身體而產(chǎn)生的疲勞現(xiàn)象，提高了作業(yè)舒適性，安全性也得到了改善。MER-FORD公司設(shè)計(jì)的司機(jī)座椅懸吊于天花板上，安全可調(diào)，大大提高了司機(jī)作業(yè)舒適程度。
?7.推廣計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
叉車的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)日趨多品種、小批量。許多根據(jù)用戶需要設(shè)計(jì)的特殊品種是由某一基本車型變形而來。采用微機(jī)輔助設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)這種需要, 快速設(shè)計(jì)出變形產(chǎn)品。叉車中已采用微機(jī)輔助設(shè)計(jì)的部分有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì), 門架系統(tǒng)中的強(qiáng)度驗(yàn)算, 總體設(shè)計(jì)中的參數(shù)優(yōu)化,電瓶叉車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)功率選擇與速比計(jì)算等。近年來各廠家在這方面的認(rèn)識(shí)提高較快, 工作的進(jìn)展較快。
8.引進(jìn)國外技術(shù)
叉車行業(yè)的發(fā)展經(jīng)過了七十年代末到八十年代中期的聯(lián)合設(shè)計(jì)和新系列設(shè)計(jì), 八十年代初期開始的技術(shù)引進(jìn),九十年代初開始的中外合資三個(gè)階段。也有一些廠家堅(jiān)持獨(dú)立發(fā)展。
9.增加品種, 擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模
產(chǎn)品趨于系列化, 多品種。自動(dòng)倉儲(chǔ)系統(tǒng)、大型超市的紛紛建立，刺激了對室內(nèi)搬運(yùn)機(jī)械需求量的增長。高性能電動(dòng)叉車、前移式叉車、窄巷道叉車等各類倉儲(chǔ)叉車得到迅速發(fā)展。另一方面，叉車的通用性也在提高，這樣可使用戶在不斷增加投資的前提下，充分發(fā)揮設(shè)備的效能，完勝更多的工作。新系列設(shè)計(jì)的叉車零部件通用化程度較高。內(nèi)燃叉車廠家紛紛試制電瓶叉車。隨著市場競爭的激烈化, 各廠都各自開發(fā)全系列的叉車產(chǎn)品, 不再遵守原行業(yè)的噸位分工, 但原主導(dǎo)產(chǎn)品在其產(chǎn)量構(gòu)成、基本車型等方面的影響依然存在。目前全國叉車年產(chǎn)量超過2萬臺(tái), 分布在機(jī)械、鐵道、林業(yè)、電工、商業(yè)、港機(jī)等部門, 年產(chǎn)超千臺(tái)的廠家不多。
10 綠色環(huán)保成為叉車工業(yè)追求的目標(biāo)
叉車分內(nèi)燃叉車和電動(dòng)叉車。內(nèi)燃叉車以發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，其功率強(qiáng)勁、適用范圍廣；缺點(diǎn)是排放和噪聲污染較大，對人類健康危害較大。隨著人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，環(huán)保法規(guī)的出臺(tái)，排放少、噪聲小的叉車必然受到歡迎。電瓶叉車以其零排放、噪聲小必將成為首選；天然氣、液化石油氣等燃料叉車也將會(huì)得到更進(jìn)一步的發(fā)展。
?有資料表明：目前國際電瓶叉車的產(chǎn)量已占叉? 車總量的40％(國內(nèi)則為10％～15％)，在德國、意大利等一些西歐國家電瓶叉車的比例則高達(dá) 65％，且有不斷上升的趨勢。
美國ALABAMA能源公司對選用電瓶叉車的客戶采取激勵(lì)措施，他們根據(jù)客戶使用電瓶叉車的新舊程度提供數(shù)量不等的補(bǔ)貼，極大地促進(jìn)了電瓶叉車的使用。
相比而言，在國外，生產(chǎn)、銷售、使用和出口工業(yè)搬運(yùn)車的主要國家有日本、保加利亞、美國、德國、意大利、法國登，各公司在國際叉車經(jīng)營與市場競爭越來越重視產(chǎn)品技術(shù)的先進(jìn)性，結(jié)構(gòu)的新穎性，他們的先進(jìn)技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1）.產(chǎn)品品種規(guī)格多樣化，適應(yīng)市場能力強(qiáng)。
2）.普遍應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)及計(jì)算機(jī)管理等先進(jìn)技術(shù)
3）.采用柔性加工系統(tǒng)，促進(jìn)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)
4）.重視節(jié)能技術(shù)機(jī)電一體化的高新應(yīng)用與推廣
5）.駕駛室采用人機(jī)工程學(xué)，提高舒適性
6）.不斷推出新車型
7）.不斷推出新結(jié)構(gòu)
8）.特種叉車與無人自動(dòng)導(dǎo)向車的發(fā)展迅速
9）.注意車輛的安全性
10）.提高機(jī)械的維修性，延長機(jī)械的使用壽命
1.4叉車簡介
叉車是應(yīng)用十分廣泛的流動(dòng)式裝缷搬運(yùn)機(jī)械，是物料搬運(yùn)機(jī)械(國外稱為工業(yè)車輛或地面運(yùn)輸車輛)的一種。叉車又名鏟車，萬能裝缷車或自動(dòng)裝缷車。它是由在無軌底盤上加裝專用裝缷工作裝置構(gòu)成的。
叉車的主要用途是進(jìn)行裝卸、堆垛和拆垛以及短途搬運(yùn)工作，有時(shí)也可兼作牽引車，腹脹 來拖掛拖車提高運(yùn)量。
由于叉車具有很好的機(jī)動(dòng)性和通過性，又有較強(qiáng)的適應(yīng)性，適合于貨種多、貨量大且必須迅速集散和周轉(zhuǎn)的部門使用，因此叉車成了港口碼頭、鐵路車站和倉庫貨場等部門幾乎不可缺少的機(jī)種。
1.4.1叉車分類
叉車按動(dòng)力裝置可分為內(nèi)燃與電瓶兩大類, 目前以內(nèi)燃叉車為主。電瓶叉車僅限于小噸位, 但發(fā)展很快。
按結(jié)構(gòu)類型分為前移式, 平衡重式, 和側(cè)面叉車三種。前移式只用于倉庫室內(nèi)的小噸位叉車（1t及以下）,側(cè)面叉車主要用于林業(yè)系統(tǒng)（2-5t）, 而絕大多數(shù)內(nèi)然與電瓶叉車均為平衡重式。
按用途分為普通叉車（通用叉車）和特種叉車兩大種。
按其各系統(tǒng)或部件的技術(shù)特點(diǎn)又可分為a)機(jī)械傳動(dòng)液力傳動(dòng)；b)靜壓傳動(dòng)人力制動(dòng)；c)助力制動(dòng)人力機(jī)械轉(zhuǎn)向；d)助力式液壓轉(zhuǎn)向；e)全液壓轉(zhuǎn)向低門架鐵路用；f)高門架；g)全視野門架；h)全自由提升門架；i)帶特殊屬具的門架等不同特點(diǎn)的叉車品種。
按叉車構(gòu)造特點(diǎn)的不同分為a)直叉平衡重式叉車（簡稱平衡重叉車）；b)插腿式叉車；c)前移式叉車；d)四向走形式叉車；e)側(cè)面是叉車；f)跨車以及為各種特殊用途而專門設(shè)計(jì)的其他特種叉車等。
按操作時(shí)司機(jī)的工作姿態(tài)可分為坐式、站式及步行式三種。
叉車的起重量是其最主要參數(shù), 常見有0.5，1，1.5，2，2.5，3，5，6這幾個(gè)噸位, 10與16t叉車國內(nèi)也有產(chǎn)品。習(xí)慣上稱起重量小2t于的叉車為小噸位, 2-3t為中噸位,5-6t為大噸位。電瓶叉車的起重量由于受電瓶容量的限制一般小于3t, 集裝箱叉車一般大于20t。
1.4.2叉車適用范圍
叉車的選用要考慮經(jīng)濟(jì)性, 維修是否方便, 生產(chǎn)率和可靠性要求等多種因素。對于工廠車間使用的叉車, 由于工作不太繁忙, 貨物大小不一, 可選用機(jī)械傳動(dòng), 人力制動(dòng), 人力機(jī)械轉(zhuǎn)向, 標(biāo)準(zhǔn)門架的內(nèi)燃叉車, 起重量應(yīng)選大一些, 這樣適應(yīng)性強(qiáng)、價(jià)格較低, 維修也方便。對于環(huán)境有特殊要求的場合, 如在室內(nèi)或食品車間、冷庫等處工作, 則需要選用無污染的電瓶叉車。對于倉庫內(nèi)部小件物品的搬運(yùn)也可選用前移式的電瓶叉車。而對于車站, 碼頭等工作繁忙, 對生產(chǎn)率和工作可靠性要求較高的場合, 則必需選用液力傳動(dòng), 助力制動(dòng),助力或全液壓轉(zhuǎn)向的內(nèi)燃叉車。這種叉車工作簡便, 生產(chǎn)率高, 但維修復(fù)雜。因此一定要選用成熟產(chǎn)品, 并對發(fā)動(dòng)機(jī), 液壓系統(tǒng), 電氣系統(tǒng)的選配給予充分的注意, 以提高其工作的可靠性。
鐵路上多使用起升高度為的2m的叉車。對于貨物品種固定的工作場合, 應(yīng)選用噸位剛好夠用的叉車, 以便提高叉車噸位的利用率, 降低設(shè)備及運(yùn)行費(fèi)用。
叉車常用于車站、碼頭、車間等處, 進(jìn)行裝卸、堆垛、拆垛和短距離的搬運(yùn)。叉車的機(jī)動(dòng)性強(qiáng), 操作方便。但由于平衡重式叉車的自重大, 用于較長距離搬運(yùn)貨物是不經(jīng)濟(jì)的。
1.4.3叉車的基本參數(shù)
基本參數(shù)是用來表示機(jī)械的主要技術(shù)特性。工作性能或能力的數(shù)據(jù)，也用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)，作為設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，是進(jìn)行總體設(shè)計(jì)所必須的。由標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范給出的基本參數(shù)的規(guī)定值，是設(shè)計(jì)者必須遵從的，使用者根據(jù)具體的使用條件選用選擇叉車時(shí)，基本參數(shù)是必不可少的依據(jù)，基本參數(shù)有如下幾個(gè)：
⑴起重量（Q）—額定起重量，是指貨叉上的貨物重心位于規(guī)定的載荷中心矩上時(shí)，叉車能舉升的最大重量。
⑵載荷中心矩（c）是指貨物重心到貨叉垂直段前表面的規(guī)定距離。標(biāo)準(zhǔn)中所給出的規(guī)定值與起重量有關(guān)，起重量大時(shí)，載荷中心矩也大。
⑶起升高度（）是指叉車位于水平堅(jiān)實(shí)地面上，門架垂直放置且承受有額定起重量的貨物時(shí)，貨叉所能升起的最大高度——貨叉水平段上表面至地面的垂直距離。
⑷滿載行駛速度（）指貨叉上貨物達(dá)到額定起重量且變速器在高檔位時(shí)，叉車在平直干硬的道路上行駛達(dá)到的最高穩(wěn)定行駛速度。其單位為km/h。
⑸滿載最大起升速度（）指叉車在停止?fàn)顟B(tài)下，將發(fā)動(dòng)機(jī)油門開到最大時(shí)起升大小為額定起重量的貨物所能達(dá)到的平均起升速度。其單位為km/min。
⑹最小離地間隙（）指叉車在無載或滿載兩種情況下，除直接與車輪相連接的零件外，車體上最低點(diǎn)距地面的最小垂直間隙。其單位為mm。
⑺滿載爬坡度（）指貨叉上載有額定起重量的貨物的叉車，以最低穩(wěn)定速度所能爬上的長為規(guī)定的最陡坡道的坡度值。其值以百分?jǐn)?shù)計(jì)。
⑻門架的前傾角（）及后傾角（）分別指無載的叉車門架能從其垂直位向前和向后傾斜擺動(dòng)的最大角度。
⑼最小轉(zhuǎn)彎半徑（）指將叉車的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)至極限位置并以最穩(wěn)定速度作轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)時(shí)，其瞬時(shí)中心距車體最外側(cè)的距離。其單位為mm。
此外，自重及最大外形尺寸也是叉車的主要參數(shù)。其中最大高度是指門架完全縮回的最大結(jié)構(gòu)高度。前、后車輪中心線間的水平距離稱之為軸距。
1.4.4 叉車的安全操作規(guī)程
1、檢查車輛
（1）叉車作業(yè)前，應(yīng)檢查外觀，加注燃料、潤滑油和冷卻水。
（2）檢查啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)及制動(dòng)性能。
（3）檢查燈光、音響信號(hào)是否齊全有效。
（4）叉車運(yùn)行過程中應(yīng)檢查壓力、溫度是否正常。
（5）叉車運(yùn)行后還應(yīng)檢查外泄漏情況并及時(shí)更換密封件。
（6）電瓶叉車除應(yīng)檢查以上內(nèi)容外，還應(yīng)按電瓶車的有關(guān)檢查內(nèi)容，對電瓶叉車的電路進(jìn)行檢查。
2、起步
（1）起步前，觀察四周，確認(rèn)無妨礙行車安全的障礙后，先鳴笛，后起步。
（2）氣壓制動(dòng)的車輛，制動(dòng)氣壓表讀數(shù)須達(dá)到規(guī)定值才可起步。
（3）叉車在載物起步時(shí)，駕駛員應(yīng)先確認(rèn)所載貨物平穩(wěn)可靠。
（4）起步時(shí)須緩慢平穩(wěn)起步。
3、行駛
（1）行駛時(shí)，貨叉底端距地面高度應(yīng)保持300－400mm、門架須后傾。
（2）行駛時(shí)不得將貨叉升得太高。進(jìn)出作業(yè)現(xiàn)場或行駛途中，要注意上空有無障礙物刮碰。載物行駛時(shí)，如貨叉又升得太高，還會(huì)增加叉車總體重心高度，影響叉車的穩(wěn)定性。
（3）卸貨后應(yīng)先降落貨叉至正常的行駛位置后再行駛。
（4）轉(zhuǎn)彎時(shí)，如附近有行人或車輛，應(yīng)發(fā)出信號(hào)、并禁止高速急轉(zhuǎn)彎。高速急轉(zhuǎn)彎會(huì)導(dǎo)致車輛失去橫向穩(wěn)定而傾翻。
（5）內(nèi)燃叉車在下坡時(shí)嚴(yán)禁熄火滑行。
（6）非特殊情況，禁止載物行駛中急剎車。
（7）載物行駛在超過7度和用高于一擋的速度上下坡時(shí)，非特殊情況不得使用制動(dòng)器。
（8）叉車在運(yùn)行時(shí)要遵守廠內(nèi)交通規(guī)則，必須與前面的豐輛保持一定的安全距離。
（9）叉車運(yùn)行時(shí)，載荷必須處在不妨礙行駛的最低位置，門架要適當(dāng)后傾，除堆垛或裝車時(shí)，不得升高載荷。在搬運(yùn)龐大物件時(shí)，物體擋住駕駛員的視線，此時(shí)應(yīng)倒開叉車。
（10）叉車由后輪控制轉(zhuǎn)向，所以必須時(shí)刻注意車后的擺幅，避免初學(xué)者駕駛時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的轉(zhuǎn)彎過急現(xiàn)象。
（11）禁止在坡道上轉(zhuǎn)彎，也不應(yīng)橫跨坡道行駛。
（12）叉車載貨下坡時(shí)，應(yīng)倒退行駛，以防貨物顛落。
4、裝卸
（1）叉載物品時(shí)，應(yīng)按需調(diào)整兩貨叉間距，使兩叉負(fù)荷均衡，不得偏斜，物品的一面應(yīng)貼靠擋貨架，叉載的重量應(yīng)符合載荷中心曲線標(biāo)志牌的規(guī)定。
（2）載物高度不得庶擋駕駛員的視線。
（3）在進(jìn)行物品的裝卸過程中，必須用制動(dòng)器制動(dòng)叉車。
（4）貨叉車接近或撤離物品時(shí)，車速應(yīng)緩慢平穩(wěn)，注意車輪不要碾壓物品、木墊等，以免碾壓物飛起傷人。
（5）用貨叉叉取貨物時(shí)，貨叉應(yīng)盡可能深地叉入載荷下面，還要注意貨叉尖不能碰到其它貨物或物件。應(yīng)采用最小的門架后傾來穩(wěn)定載荷，以免載荷向后滑動(dòng)。放下載荷時(shí)，可使門架小量前傾，以便于安放載荷和抽出貨叉。
（6）禁止高速叉取貨物和用叉頭缶堅(jiān)硬物體碰撞。
（7）叉車作業(yè)時(shí)，禁止人員站在貨叉上。
（8）叉車叉物作業(yè)，禁止人員站在貨叉周圍，以免貨物倒塌傷人。
（9）禁止用貸叉舉升人員從事高處作業(yè)，以免發(fā)生高處墜落事故。
（10）不準(zhǔn)用制動(dòng)慣性溜放物品。
（11）不準(zhǔn)在碼頭岸邊直接叉裝船上貨物。
（12）禁止使用單叉作業(yè)。
（13）禁止超載作業(yè)
1.5存在的問題
1. 門架的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中會(huì)出現(xiàn)由于起升高度的變化而引起其他參數(shù)變化，造成安全隱患。
2. 鏈張力的確定
3. 叉架力的計(jì)算中對個(gè)別構(gòu)件實(shí)際的截面慣性矩處理比較難確定。
第二章 方案論證
2.1明確設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。在制定智能控安全樁的基本設(shè)計(jì)方案并進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)的各部分設(shè)計(jì)之前，必須把設(shè)計(jì)的要求以及與該設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。
2.2主要參數(shù)
額定起重量3000 kg
載荷中心距 ：500mm
額定起重時(shí)最大貨叉高度：3000 mm
貨叉厚度×寬度×長度：45×125×1070 mm
貨叉間距范圍（最小/最大）250/1075 mm
門架傾角前傾/后傾 6°/12°
本設(shè)計(jì)采用的是兩節(jié)門架無自由起升裝置。如圖2-1，為門架理論尺寸計(jì)算原理圖。
圖2-1 門架幾何高度設(shè)計(jì)示意圖
2.3總體方案設(shè)計(jì)
貨叉裝在滑架上，隨門架升降?；苌档膶?dǎo)軌是門架，因此門架的工作高度要高于貨叉的起升高度。為了減小叉車在起升狀態(tài)下的外形高度，是叉車能通過較低的門道，叉車的門架通常由兩到三節(jié)組成，可以伸縮，大部分叉車采用兩節(jié)門架。外側(cè)的一節(jié)門架稱為外門架，其下部與車架或前橋鉸接，另一個(gè)支點(diǎn)通過傾斜油缸再與車架鉸接。傾斜油缸的柱塞的伸縮，可使門架前傾或后傾一個(gè)角度，帶動(dòng)貨叉前俯后仰，以便叉起或卸下貨物，并保證叉車運(yùn)行時(shí)貨物在貨叉上保持穩(wěn)定，制動(dòng)時(shí)也不致從貨叉上滑下。內(nèi)側(cè)的一節(jié)門架稱為內(nèi)門架，由起升油缸帶動(dòng)，沿門架上下移動(dòng)。
叉車的工作裝置是指提升貨物的機(jī)構(gòu)，又稱為門架，它是叉車起升機(jī)的骨架，它一方面支撐起升油缸，承受貨物重力等垂直力;另一方面，貨物給貨叉的力矩，通過叉架傳給門架，使門架承受縱向彎曲力矩。門架又通過下部鉸軸及傾斜油缸將力傳給車架，并保證門架平衡。門架由內(nèi)門架、外門架、貨叉架、貨叉、鏈輪、鏈條、起升油缸和傾斜油缸等組成。
以下是門架在叉車中的主要應(yīng)用的兩種方案
方案一
兩級無自由提升門架
圖2-2 兩級無自由起升門架
1、貨叉架 2、起升油缸 3、內(nèi)門架 4、外門架
如圖2-2所示，內(nèi)側(cè)的一節(jié)門架稱為內(nèi)門架，由起升油缸帶動(dòng)，沿門架上下移動(dòng)。起升油缸下端固定在于外門架下橫梁，柱塞頭部兩側(cè)裝有滑輪。鏈條繞過滑輪，一端與外門架上橫梁固定，別一端與滑架連接。起升油缸柱塞伸出時(shí)，通過滑輪與鏈條帶動(dòng)滑架、貨叉及貨物上升。內(nèi)門架和起升油缸柱塞的運(yùn)動(dòng)速度及位移完全相同。當(dāng)柱塞、內(nèi)門架和滑輪以相同的速度一起上升h高度時(shí)，滑架和貨叉一方面也要跟隨滑輪上升高度h，同時(shí)由于鏈條的牽引，滑架和貨叉還要相對于滑輪上升高度h。因此，滑架和貨叉的實(shí)際上升高度是內(nèi)門架上升高度的兩倍，上升速度是內(nèi)門架上升速度的兩倍。若柱塞全部伸出，內(nèi)門架可以升高h(yuǎn)，則貨叉可以達(dá)到的最大起升高度為2h。
方案二
三級門架
圖2-3 三級門架
1、貨叉架 2、起升油缸 3、內(nèi)門架 4、外門架 5、中門架
三級門架適用于采用具有加大的起升高度的二級門架仍不能滿足所要求的起升高度的情況。圖2-3 ①是它的構(gòu)造原理圖。在內(nèi)架和外架間加了一個(gè)中間門架，起升油缸是兩級的，各級的行程均與二級門架用油缸行程相同。鏈輪裝在外油缸體上端，并與內(nèi)架頂梁相接，鏈的兩端分別固定在叉架上和中間缸缸體下端。起升開始時(shí)，第一級即中間缸先向上伸出，將內(nèi)架頂起直至中間門架上端，叉架則一直升到內(nèi)架頂端，如圖2-3 ②所示。此后第二級油缸工作，將中間缸體連同中架、內(nèi)架和叉架一道頂起，直至貨叉達(dá)到最大起升高度位置，如圖2-3 ③所示。
CPD30叉車額定起重時(shí)最大貨叉高度為3000 mm，額定起重量3000 kg，方案二額定起重時(shí)最大貨叉高度遠(yuǎn)大于3000mm，額定起重量也在3000kg以上，成本高利用率低，不經(jīng)濟(jì)。目前市場上需求量最大的是無自由起升，成本也比較低，而方案一均滿足要求，因此在這兩種方案中，選擇方案一兩級無自由起升的裝置。
2.3.1門架的選型
兩節(jié)門架是叉車門架的基本型式，它由內(nèi)外門架組成，如圖2-4所示。叉車門架分為滑動(dòng)式和滾動(dòng)式兩大類。
滑動(dòng)式門架（圖a）是舊型叉車門架的主要形式。優(yōu)點(diǎn)是門架結(jié)構(gòu)緊湊，司機(jī)視野好。缺點(diǎn)是內(nèi)門架升降阻力大，內(nèi)門架強(qiáng)度剛度較低，難于做成封閉型框架，需要有色金屬作導(dǎo)軌，需經(jīng)常潤滑。
滾動(dòng)式門架近代叉車門架的主要型式。與滑動(dòng)式門架相比，它可以增大內(nèi)門架的斷面而不受外門架的限制，內(nèi)門架的左右立柱便于連接橫梁，成為封閉型框架。而內(nèi)門架滾輪壓力的作用線，接近截面的彎曲中心，有利于提高內(nèi)門架的強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度。
滾動(dòng)式門架中內(nèi)外門架立柱截面組合形式很多，常見主要有CC型（圖b）、CI型(圖c)、CJ型（圖d）、CL型(圖e)和II型(圖f)。CI型的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)門架的抗彎截面模量比CC型大，在外門架頂端便于裝設(shè)滾輪，有利于內(nèi)門架的導(dǎo)向和支撐。而CL型式CI型的改進(jìn)。所以選用滾動(dòng)式門架中的CL型。
圖2-4 門架類型
2.3.2貨叉的選型
貨叉與滑架有鉸接和剛接兩種連接形式。
鉸接式貨叉的垂直段上端有圓孔，松套在滑架的水平軸上，且能繞軸前旋轉(zhuǎn)。這種貨叉主要用于起重量較大和在不平路面作業(yè)的叉車上。
而剛接式是靠定位銷插進(jìn)凹孔中，限制貨叉在橫梁上的移動(dòng)。這種貨叉的間距，通?？咳肆φ{(diào)整，因此它主要用在平坦路面作業(yè)的叉車上起重量較小的貨物。
在此次設(shè)計(jì)中，起重量是3t，因此選用掛鉤型鉸接式貨叉。
2.3.3鏈
鏈條是支承叉架和貨物重量并帶動(dòng)叉架運(yùn)動(dòng)的重要撓性件。由于鏈條具有相對伸長率低、滾輪直徑小、承載能力大的優(yōu)點(diǎn)，在叉車上都是用鏈條，很少使用鋼絲繩。
可采用單根鏈條和雙根鏈條。與單根鏈條相比較，使用雙根鏈條的叉車，載荷由兩根鏈條承受，鏈條節(jié)距可以減小。所以選用雙根鏈條。
鏈條選用板式鏈，因?yàn)榘迨芥湷杀镜汀⒔Y(jié)構(gòu)簡單、承重能力大、工作可靠，廣泛用于叉車、平衡重物及環(huán)保清潔車輛等需提升重物的裝置上，更適用于叉車。
鏈的一端與叉架相連，另一端固定在外門架的橫梁上或起升油缸的缸筒上。在后一種方案中，鏈條拉力的作用可使缸筒對外門架底部橫梁的壓力減小一半，但是鏈條拉力對缸筒偏心作用所產(chǎn)生的附加彎矩，將使缸筒和活塞桿向門架前傾的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。在這種情況下，內(nèi)門架的剛度和強(qiáng)度也都受到不利的影響。所以是將鏈條的一端固定在外門架的橫梁上。固定鏈條的橫梁位置越高，對司機(jī)的視野影響越小。
2.3.4滑架
選用焊接式滑架。焊接式滑架有板式和桿式兩種結(jié)構(gòu)形式，本設(shè)計(jì)選用桿式。
按照制造方式的不同，有鑄造叉架和焊接叉架兩種。鑄造叉架自重大，除了在小噸位的叉車上有時(shí)還能見到外，已被焊接叉架取代。
圖2-5 叉架的結(jié)構(gòu)
如圖2-5所示，圖a圖b圖c都是將整塊鋼板焊接在滾輪架上。為了減輕重量，圖b）、圖c）的鋼板中間挖孔。圖d）用四塊板材構(gòu)成上下橫梁和左右豎版，
它們都屬于開口式的框結(jié)構(gòu)。姑選用圖d）。
2.3.5滾輪
圖2-6 滾輪布置方案
a）全在內(nèi)架上 b）在內(nèi)架和外架上 c）三滾輪式
1-外架 2-內(nèi)架 3-縱向滾輪 4-側(cè)向滾輪
滑架滾輪的結(jié)構(gòu)形式有分置式、綜合式和斜置式，選用分置式。滾輪組全布置在內(nèi)架立柱上時(shí)，可有圖2-6a)中的四種組合方案，就受力來看，①比較合理。因滾輪間距越大，其上受力就越小，所以圖c）也可改變受力。在常用的升高情況下，有同側(cè)上下兩滾輪受力，在上滾輪高出外架立柱頂端后改由中、下兩滾輪受力，為此三滾輪的中心不在一條直線上，中滾輪的位置稍微偏后。缺點(diǎn)是在上、中兩滾輪作用交替時(shí)出現(xiàn)輕微沖擊。對受力更有利的是圖b），將組中上邊的滾輪改為布置在外架立柱頂端，但對安裝順序有一定要求。故三種方案中選用圖b）。
第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1叉車工作裝置的功用和組成
叉車的工作裝置也稱為起重裝置，它的功用是直接承受全部貨重并完成取貨、升降、堆放等裝卸工序。
平衡重式叉車的工作裝置安裝在叉車前方，叉車的工作裝置主要由貨叉、貨架、內(nèi)門架、外門架、起升油缸、傾斜油缸、鏈條、及滑輪等零部件組成。如圖3-1所示：
圖3-1 工作裝置
1-導(dǎo)向桿；2-柱塞頭頂板；3-內(nèi)門架上橫梁；4-滑架上橫梁；5-擋貨架； 6-滑架下橫梁；7-貨叉；8-滑架豎板；9-滑架滾輪支架；10-滑架滾輪；11-鏈條支架12-起升油缸；13-定位銷；14-彈簧；15-銷座；16-提銷；17-拔銷；18-滑架；19-內(nèi)外門架
貨叉裝在滑架上，隨滑架升降?；苌档膶?dǎo)軌是門架，因此門架的工作高度要高于貨叉的起升高度。為了減小叉車在未起升和低起升狀態(tài)下的外形高度，使叉車能通過較低的門道，叉車的門架通常由兩節(jié)或三節(jié)組成，可以伸縮。大部分叉車采用兩節(jié)門架。外側(cè)的一節(jié)門架稱為外門架，其下部與車架或前橋鉸接，另一個(gè)支點(diǎn)通過傾斜油缸再與車架鉸接。傾斜油缸柱塞的伸縮可使門架前傾或后傾一個(gè)角度，帶動(dòng)貨叉前俯或后仰，以便叉起或卸下貨物，并保證叉車運(yùn)行時(shí)貨物在貨叉上保持穩(wěn)定，制動(dòng)時(shí)也不致從貨叉上滑下。內(nèi)側(cè)的一節(jié)門架稱為內(nèi)門架，由起升油缸帶動(dòng)，沒外門架上下移動(dòng)。起升油缸下端固定于外門架下橫梁，柱塞頭部兩側(cè)裝有滑輪。鏈條繞過滑輪，一端與外門架上橫梁固定，另一端與滑架連接。起升油缸柱塞伸出時(shí)，通過滑輪與鏈條帶動(dòng)滑架、貨叉及貨物上升。圖示的起升油缸柱塞頭部與內(nèi)門架上橫梁固連，柱塞一伸出，內(nèi)門架隨即升起。
在本設(shè)計(jì)中由于最大起升高度只有3000mm，本設(shè)計(jì)中選用兩節(jié)門架的門架系統(tǒng) 。
3.2門架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
門架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)先從確定門架結(jié)構(gòu)的理論尺寸開始，理論尺寸可理解為結(jié)構(gòu)的外形輪廓尺寸。然后參考現(xiàn)有的類型相同、規(guī)格相近的產(chǎn)品和根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定立柱槽鋼及其它構(gòu)件，并繪出內(nèi)架及外架等的具體構(gòu)造圖后，再校驗(yàn)它們的強(qiáng)度和剛度。不合格時(shí)應(yīng)加以修改，并重校驗(yàn)，直到合格為止。
考慮門架理論尺寸時(shí)，在高度方面主要依據(jù)是最大起升高度hmax=3000mm,而在寬度方面雖無必須滿足的參數(shù)，但受總體布置的限制較大，其最大值應(yīng)小于前輪最內(nèi)側(cè)間的距離，并要保證它在滿 載下能自由運(yùn)動(dòng)，寬度大些對門架結(jié)構(gòu)的側(cè)身風(fēng)度有利。
本設(shè)計(jì)采用的是兩節(jié)門架無自由起升裝置。下圖為門架理論尺寸計(jì)算原理圖2-1。
圖2-1 門架幾何高度設(shè)計(jì)示意圖
為了減小整車最低結(jié)構(gòu)高度，必須使內(nèi)、外門架的高度相同。門架材料選擇16Mn
由上圖不難得出內(nèi)、外門架的立柱高度：
H1= H2 = (Hmax + L1 + L2 + 2d + /2……………………………………（3-1）
式中Hmax----最大起升高度(mm), Hmax=3000mm
-----貨叉厚度(mm)
參考現(xiàn)有成品初選45mm
-----起升過程中的輪胎變形量(mm)，大致與相當(dāng)
L1-----叉架(內(nèi)、外門架)的縱向滾輪間距(mm),查閱相關(guān)資料知，內(nèi)外門架的縱向滾輪間距應(yīng)小于叉架的縱向高度550mm,初選L1=450mm.
d-----縱向滾輪直徑 d=120mm
H1= H2 = （Hmax + L1 + L2 + 2d + /2
=(3000+450x2+120x2) /2=2070mm
叉車整車最低結(jié)構(gòu)高度(不考慮護(hù)頂架):
……………………………………………………………（3-2）
式中----門架下端的離地間隙，初選=125mm
=2070+125=2195mm
3.3強(qiáng)度剛度驗(yàn)算
貨叉應(yīng)力計(jì)算
貨叉總質(zhì)量364Kg
貨叉垂直段下部截面處的應(yīng)力(MPa)為
…………………………………………（3-3）
式中CP----額定起重量(T)
C-----標(biāo)準(zhǔn)載荷中心距(mm)
----貨叉厚度(mm) 初選45mm
b-----貨叉寬度(mm) 初選125mm
max=9800×3×（3×500+125×45×45）
=184.68MPa
動(dòng)載與偏載可在安全系數(shù)中考慮，在此不作計(jì)算。相對于材料屈服點(diǎn)的貨叉靜強(qiáng)度安全系數(shù)不得小于3。
貨叉的材料選擇40Cr.查數(shù)據(jù)知：40Cr鋼屈服極限=78Mpa
max < 3=3×78=234 MPa
所以貨叉滿足強(qiáng)度要求。
貨叉的剛度可不專門考慮，必要時(shí)加大強(qiáng)度安全系數(shù)來提高貨叉剛度。
3.4鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)鏈條用以承受滑架和貨物的重量并帶動(dòng)滑架起升。本設(shè)計(jì)采用兩套滑輪鏈條組。為了開闊駕駛員的視野，我們采用兩個(gè)油缸，分別立于門架兩側(cè)立柱后方，滑輪鏈條組也分兩邊貼近立柱布置。
叉車的起升鏈條有套筒滾子鏈和片式鏈兩種形式，每根鏈條承擔(dān)額定起重量的一半。由于片式鏈片數(shù)多，承載能力和抗沖擊能力大，工作可靠，應(yīng)用廣泛。本設(shè)計(jì)中采用片式鏈。
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)有兩根鏈條，承擔(dān)的壓力應(yīng)該是貨物跟貨叉及叉架的總重量即：
F=(Gp+G1)g=(3000+4800) 9.8=76.44KN…………………………（3-4）
所以每根鏈條應(yīng)承擔(dān)F/2的重量，即38.22KN
根據(jù)要求，起重鏈條的安全系數(shù)應(yīng)大于5
查<鏈傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)>，結(jié)合本叉車要求，設(shè)計(jì)中選用LH2044型號(hào)鏈
相關(guān)數(shù)據(jù)見表3-1：
表3-1 LH2044 鏈相關(guān)參數(shù)
鏈號(hào)
公稱
節(jié)距
P
鏈板厚度b0 max
板數(shù)組合
鉸接鏈節(jié)鏈板孔徑d1min
銷軸直徑
d2 max
鏈條通道高度h1min
鏈板高度
h3
max
銷軸長度
b1b2b3
max
極限拉伸載荷
Q min
每米質(zhì)量
q
mm
mm
mm
kN
kg/m
LH2044
31.75
4.9
44
11.14
11.11
30.48
30.18
45.19
231.3
6.9
(2)槽輪
槽輪直徑D1 max =3p……………………………………………………（3-5）
=531.75=95.25mm
p----節(jié)距
輪緣間寬b1 max =1.05b………………………………………………（3-6）
=1.0545.19=47.45mm
b----銷軸長度
輪緣直徑Dz max =D1+h1+d2…………………………………………………（3-7）
=95.25+30.48+11.11=136.84mm
h1----鏈條通道高度
d1----銷軸直徑
(3)端接頭
與LH2044型號(hào)鏈配用的端接頭的開頭和尺寸見表3-2：
表3-2 LH2044型號(hào)鏈配用的端接頭 mm
鏈號(hào)
b8
b9
b10
b11
b12
pt
d1
h4
r
LH2044
10.26
30.07
--
--
7.35
19.81
11.14
15.88
15.88
端接頭和用以連接板式鏈的銷軸就具有不低于板式鏈的極限拉伸載荷的強(qiáng)度。
3.5叉架計(jì)算
叉架材料選擇16Mn, s=345MPa.經(jīng)計(jì)算叉架的質(zhì)量為220Kg.
叉架一般只按簡支梁計(jì)算，如下圖：
圖3-2：叉架受力圖
其上橫梁懸臂端根部A-A截面處的應(yīng)力(Mpa)
…………………………………………………………………………（3-8）
式中L----貨叉最外懸掛點(diǎn)到叉架上橫梁懸臂端根部的距離(mm)L=200mm
h----叉架上橫梁懸臂端根部截面凈高度(mm) h=80mm
Fp----垂直載荷(N)；
Fp=9800Cp/2=14700N，即額定起重量的一半
F----縱向載荷(N)；
F=Fpm/h2, ………………………………………………………………（3-9）
M=C+…………………………………………………………（3.-10）
C為載荷中心距 ，為貨叉厚度M=500+45+0.540=565,F=14700565/450=18457N
b----叉架上橫梁懸臂端根部截面凈寬度(mm) b=40mm
=6200[14700/(4080)+18457/(4080)]
=241.2Mpa
故叉架滿足要求。
叉架的其他部分為超靜定的框架結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度與剛度較大，一般不作計(jì)算，可按構(gòu)造與工藝條件參考現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行類比設(shè)計(jì)，必要時(shí)驗(yàn)算個(gè)別焊縫或局部應(yīng)力即可。
3.6門架立柱整體彎曲應(yīng)力
簡化計(jì)算的工況為門架直立，貨叉滿載并起升到最大高度。在叉車的縱向平面內(nèi)，立柱承擔(dān)由貨物重力和叉架與自重重力產(chǎn)生的彎矩。內(nèi)、外門架立柱所受的彎矩基本相同，立柱的整體彎曲應(yīng)力為：
……………………（3-11）
式中 K----動(dòng)載系數(shù)，可取K=1.2
Cp----額定起重量(t)
C----載荷中心距(mm)
a-----貨叉垂直段前表面到門架中心線之間的縱向水平距離(mm)
a=210mm
G1----貨叉與叉架的自重力之和(N)
G1=（220+120）×9.8=3332N
b-----貨叉與叉架的聯(lián)合重心到門架中心線之間的縱向水平距離(mm)
b=190mm
Wx---- 單根立柱的縱向抗彎截面系數(shù)(mm) 查表知：
Wx=217.083 cm
由于是簡化計(jì)算，安全系數(shù)應(yīng)不小于4
=59.44MPa
5.8≥4
所以材料滿足強(qiáng)度要求。
3.7縱向滾輪壓力與立柱翼緣的局部彎曲應(yīng)力
縱向滾輪的壓力(N)
F=M/(2h)=[98
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