畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-3t叉車門架系統(tǒng)設(shè)計(jì)

太原科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書3t叉車門架系統(tǒng)設(shè)計(jì)Designof3-tonforkliftgantrysystem學(xué)院（系）： 機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化學(xué)生姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 評閱教師： 企業(yè)導(dǎo)師： 完成日期： 2021.06.01 太原科技大學(xué)TaiyuanUniversityofScienceandTechnology全套圖紙加V信153893706或扣3346389411太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)院（直屬系：機(jī)械工程學(xué)院 時(shí)間：2021年3月1日學(xué)生姓名（班級、學(xué)號）指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)（論文）題目3t叉車門架系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容綜合應(yīng)用叉車工業(yè)車輛的門架系統(tǒng)和有關(guān)選修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析解決門架的設(shè)計(jì)問題，掌握叉車起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般方法和過程，合理選擇門架類型、參數(shù)和布置方式，正確對門架系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算，既符合安全要求，又經(jīng)濟(jì)適用。同時(shí)，熟悉查閱各種手冊規(guī)范等資料。研究方法查閱與分析相關(guān)國內(nèi)外資料，根據(jù)所給參數(shù)進(jìn)行叉車門架系統(tǒng)設(shè)最終達(dá)到設(shè)計(jì)合理。主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))起重量：Q=3000Kg；載荷中心距：500mm；起升高度：3000mm;起升速度：400mm/s前后傾角：6／12(度);最小離地間隙：115mm前后輪距：960mm/980mm;門架立柱截面組合：CL型教研室意見同 意教研室主任（專業(yè)負(fù)責(zé)人）簽字： 2021年3月1日-I--I-3t叉車門架系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械工程學(xué)院 機(jī)自17120x班 姓名 指導(dǎo)教師：xxx摘要：叉車上主要用來工作的裝置就是叉車實(shí)現(xiàn)了它對要搬運(yùn)的貨物進(jìn)行叉取、升降和碼垛等一系列的操作。承載能力。面進(jìn)行考慮。關(guān)鍵詞：叉車門架系統(tǒng)；叉架；貨叉；門架Designof3-tonforkliftgantrysystemSchooofMechanicalEngineering Mechanical17120x xxx Director:xxxAbstract：Theworkingdeviceoftheforkliftistoachieveaforkpick,lift,andpalletizingthegoods.Thestatusoftheforkliftdoorframesystemhasapivotalroleintheentireforklift,anditsdesignisdirectlyrelatedtotheworkingperformanceoftheentiretruck.Itisrelatedtotheloadcapacityoftheforklifttothedesignatedcargoandthemaximumloadcapacityofthedriedgoods.Thedesignofthedoorframesystemshouldtakeintoaccountmanyfactors,notonlytoconsidertheoreticalrequirements,butalsoconsidertheactualuserequirements.Thedesignthedoorframesystemincludesthedesignoftheheightandwidthdimensionofthedoorframe,thesizedesignofthegantrycolumnsection,theselectionofthefork,andtheoverallarrangementofthefork,andthechoiceofhydraulicsystemWiththearrangement,andthestrengthandstiffnessofthefinalschoolnucleargantrymeettheactualuserequirements.KeyWords：Forkliftdoorframesystem；Fork；Forkliftpalletfork；Thedoorframe-IIⅢ-目 錄摘 要 IAbstract II引 言 1叉車門架系統(tǒng)的構(gòu)成與原理 3門架系統(tǒng)的構(gòu)成 3門架系統(tǒng)的原理 4貨叉的設(shè)計(jì)計(jì)算 4貨叉結(jié)構(gòu)參數(shù)確定 5貨叉結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖 7貨叉強(qiáng)度剛度校核 9叉架的設(shè)計(jì)計(jì)算 10叉架結(jié)構(gòu)參數(shù)確定 10叉架強(qiáng)度校核 11門架的設(shè)計(jì)計(jì)算 14門架的構(gòu)成與原理 14門架結(jié)構(gòu)參數(shù)確定 15門架強(qiáng)度校核計(jì)算 17滾輪、鏈輪組件的選取與安裝 25叉架與內(nèi)門架滾輪選取 25外門架與內(nèi)門架滾輪選取 27鏈輪鏈條的選取與安裝 28結(jié) 論 30參考文獻(xiàn) 31致 謝 33––PAGE32–引 言15叉車是從起重設(shè)備演變而來的，起重設(shè)備是在1800年代后期起升重物和移動重物20易和高效，在戰(zhàn)爭造成的勞動力短缺的情況下，這一點(diǎn)變得尤為必要。19171920叉車。1923工作。1-550地面傾斜的趨勢以及貨物出現(xiàn)滑下貨叉的風(fēng)險(xiǎn)。傾斜也提供了在非水平地面上操作的有限能力。叉車有許多變化和負(fù)載能力。在典型的倉庫環(huán)境中,大多數(shù)叉車的負(fù)載能力在1—5噸之間。更大的機(jī)器,起重能力可達(dá)50噸,可用于起吊重物,包括己裝載的運(yùn)輸集裝箱。除了可以升高和降低貨叉的控件外,操作員還可以傾斜門架,以補(bǔ)償負(fù)載使貨又向地面傾斜的趨勢以及貨物出現(xiàn)滑下貨叉的風(fēng)險(xiǎn)。傾斜也提供了在非水平地面上操作的有限能力。又車過去被稱為又式裝卸車或鏟車,是一種以貨叉為標(biāo)準(zhǔn)取物裝置,通常能將3m能通過比較低矮的倉門;貨物的升降采用液壓操縱,使得操作簡單,動作平穩(wěn);在采用貨叉車門架系統(tǒng)的構(gòu)成與原理門架系統(tǒng)的構(gòu)成叉車門架系統(tǒng)包括:貨叉,叉架,內(nèi)門架,外門架,縱向滾輪,側(cè)向滾輪,起升液壓缸,起升鏈條,鏈輪,浮動橫梁。為了解決裝卸作業(yè)過程中所需的大起升高度與運(yùn)行通過時(shí)所要求的低結(jié)構(gòu)高度之間的矛盾,工作裝置的構(gòu)成一般都是由多級門式框架、外嵌套,通過升降壓缸室內(nèi)層門架沿外層門架伸縮移動。門架系統(tǒng)負(fù)責(zé)叉車對貨物進(jìn)行叉取,升降,碼垛等作業(yè)。一般的門架升降系統(tǒng)根據(jù)要求的起升高度與車輛最低結(jié)構(gòu)高度的限制,可做為二級門架和三級門架,但不論是幾級門架,其嵌套構(gòu)造方式是相似的。最重要的就是要能夠完成對貨物進(jìn)行空間上的運(yùn)移,其起升機(jī)構(gòu)就起到很大的作用。而這一功能的實(shí)現(xiàn)就需要起升液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。一般門架起升機(jī)構(gòu)由起升液壓缸,鏈輪,鏈條等組成,其中鏈條的一端與叉架相連,另一端在繞過起升液壓缸頭部浮動橫梁處的鏈輪后,固定在缸筒上部的法蘭或外門架上。對于叉車門架系統(tǒng),其骨架是內(nèi)、外門架,主要承受彎曲載荷。叉架又稱為滑架,其他取物裝置。貨叉是直接承載的又形構(gòu)建,又車就是由于具有貨叉而得名的。在叉架上一般安裝兩個(gè)貨叉,并且兩者之間的間距可以靈活調(diào)整。為了使叉車能根據(jù)作業(yè)對象方便裝卸,還專門設(shè)計(jì)有各種取物承載裝置取代貨叉,以擴(kuò)大作業(yè)范圍。對于門架升降裝置,它處于叉車最前面,由外門架下端的一對鉸軸與車架或者前橋鉸接。因此整個(gè)門架系統(tǒng)處在車輪支承平面之內(nèi),在裝卸作業(yè)時(shí),貨重就會以前橋?yàn)檩S心,產(chǎn)生一個(gè)很大的傾翻力矩,這正是平衡重叉車的特點(diǎn)。所以再制造門架裝置時(shí),前懸距越小越好。外門架立柱的最大寬度應(yīng)小于前輪內(nèi)側(cè)距離,以保證門架不與車輪的內(nèi)側(cè)面發(fā)生運(yùn)動干涉。在不與車輪前部發(fā)生運(yùn)動干涉的情況下,門架應(yīng)盡可能地靠近前橋,不僅能減少傾翻力矩,還可降低車體自重。貨又起升而內(nèi)門架不動時(shí)貨叉所能起升的最大高度叫做自由提升高度。一般自提升高度為300毫米左右。當(dāng)貨叉架起升到內(nèi)門架頂部以后,內(nèi)門架才與貨叉架同時(shí)起升的門架,稱為全自由提升門架。10噸以上的叉車鏈輪大多直接固定在內(nèi)門架頂部,起升油缸一開始就頂舉門架,所以不能自由提升。自由提升的叉車可進(jìn)入比它稍高的門洞。全自由提升的叉車用在低矮的場所,不會因?yàn)閮?nèi)門架頂?shù)轿蓓敹斐韶洸娌荒苌揭?guī)定高度的缺點(diǎn),所以它還適合在船艙、集裝箱內(nèi)作業(yè)。為使司機(jī)具有較好的視野,起升油缸改用兩只并布置在門架兩側(cè)者,稱為寬視野門架。這種門架逐漸代替普通門架。叉車門架系統(tǒng)的原理貨叉是直接承載貨物的叉形構(gòu)件,它通過掛鉤裝在叉架上,兩貨叉間的距離可以視據(jù)作業(yè)的需要進(jìn)行調(diào)整,由定位裝置鎖定。叉架是由鋼板焊接而成的結(jié)構(gòu)件,具有滾輪組,內(nèi)門架內(nèi)側(cè)具有上下方向的槽形軌道,叉架與內(nèi)門架的聯(lián)接方式一樣,同樣也只能沿外門架的軌道作上下運(yùn)動。內(nèi)門架是由兩個(gè)槽形型作為立柱和棟梁組焊的框架結(jié)構(gòu)。它的下部鉸接在叉車的驅(qū)動橋(前橋)上,借助于傾斜液壓缸的作用,門架可以在前后方向傾斜一定角度。門架前傾是為了裝卸貨物方便,后傾的目的是當(dāng)叉車行駛時(shí),使貨叉上的貨物不至于滑落。起升液壓缸下端在外門架橫梁上,起升鏈條的一端與外門架下部聯(lián)接,另一端繞過鏈輪與叉架相連,向液壓缸通入壓力油時(shí),vv起升,,貨叉的設(shè)計(jì)計(jì)算貨叉是叉車最常用的取物裝置、叉車也由此得名。叉車裝有兩個(gè)如字母L的貨叉。貨叉的水平段是叉放貨物的工作部分,垂直段是支撐部分。在叉車叉取貨物時(shí),貨叉的水平段用來插入貨物或托盤的底部,叉起后,用來承載貨物。因此,貨叉水平段的上表面必須水平,水平段前端的下表面略有斜度,以使叉尖處厚度較薄,并且前端逐漸變窄,叉尖兩側(cè)帶有圓弧,這樣有利于便貨叉插入貨物底部,叉取貨物。貨叉的垂直段用來與叉架連,根據(jù)貨叉與叉架的聯(lián)結(jié)方式可分為鉸接型與掛鉤型兩種貨叉。鉸接貨叉的尾部帶有圓孔,套在叉架的水平軸上,貨叉可以繞水平軸向上轉(zhuǎn)動。這樣,車,當(dāng)貨叉需要在叉架軸上移動時(shí),常使用液壓缸推動。掛鉤型貨叉的尾部帶有方形鉤槽,位作用,用擋塊防止貨叉脫落。這種形式的貨叉制造過程是先鍛造成長條坯,在鐓彎成L型,,,也方便安裝和拆卸,用于中、小噸位的叉車,通常也用于起重量較小和經(jīng)常在平坦場地作業(yè)的叉車。口碼頭,,木叉等。貨叉結(jié)構(gòu)參數(shù)確定貨叉是叉車的重要構(gòu)件，受力大，要求截面小，重量要輕。因此就需要使用低合金鋼、中碳鋼等材料來制作，這里選用的材料是40Cr，并且還需要對材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚砝缡褂谜{(diào)質(zhì)熱處理方法，用以增加水平段表面硬度，提高其耐磨性能。貨叉的主要尺寸有貨叉水平段長度，也即貨叉長度L,L2C（C），2C。L每個(gè)貨叉在垂直段側(cè)面，應(yīng)打印表明該貨叉的額定起重量和載荷中心距，以便于更指定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，制定了掛鉤型貨叉尺寸、掛鉤型貨叉和叉架的安裝尺寸等國家標(biāo)準(zhǔn)。首先，選取掛鉤型貨叉，如圖2-1圖2-1掛鉤型貨叉Fig.2-1Hookedfork關(guān)于貨叉的一些基本尺寸，如圖2-2，貨叉-的結(jié)構(gòu)和尺寸示意圖。為了確定這些尺寸，查表6-3【1】：貨叉安裝尺寸，并選取A型貨叉查得結(jié)果如表2-3圖2-2貨叉結(jié)構(gòu)尺寸Fig.2-2Forkstructuresize表2-3貨叉參數(shù)表名稱參數(shù)起重量/t2.7~4.75載荷中心距/mm500貨叉形式Aa76b508h1568h2478h3476m140m238c123c221.5k117k216e19q10GB/T平段長度的推薦尺寸，經(jīng)查表格得出：貨叉的水平段長度：??>2??,其中??=500????,那么根據(jù)表格查得??=1050????貨叉垂直段高度，主要與門架的離地間隙以及叉架尺寸有關(guān)，首先確定貨叉截面相關(guān)尺寸查表6-2【1】，取貨叉截面尺寸為??×??=45????×120????;再根據(jù)表2-2，取??=568????,貨叉兩鉸支點(diǎn)中心距??=512????;貨叉外伸距??=73????。40Cr40Cr度≥539??????。要對他進(jìn)行強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核，必須要對它進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。2-4:圖2-4貨叉計(jì)算簡圖Fig.2-4Calculationdiagramoffork兩種計(jì)算簡圖在集中載荷??的作用下,危險(xiǎn)截面均在上圖所示的垂直A-A剖面處或其下方,應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度都相同,由于靜定剛架水平段的變形量大于超靜定剛架的水平段的變形量,并考慮到上部掛鉤處有安裝間隙,可以自由轉(zhuǎn)動,為使計(jì)算偏于強(qiáng)度驗(yàn)算和剛度校核均按靜定剛架進(jìn)行計(jì)算貨叉強(qiáng)度校核P2-5截面在支座A以下的垂直段處，在該截面處的最大正應(yīng)力應(yīng)為彎曲應(yīng)力和軸向應(yīng)力之A-A截面，計(jì)算該截面的彎曲正應(yīng)力和軸向應(yīng)力????:Mmax

6pcw W a2bPP1 F ab

（2.1）maxw16pc

[]max

a2b ab圖2-5貨叉強(qiáng)度計(jì)算簡圖Fig.2-5Calculationdiagramofforkstrength式中，Mmax——截面所受最大彎矩P——貨叉的計(jì)算載荷C——載荷中心距W——截面抗彎模量a,b——貨叉的截面尺寸F——截面面積，其中F=ab。根據(jù)貨叉實(shí)驗(yàn)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試驗(yàn)載荷為其單個(gè)貨叉額定起重量的3倍，即??=??,安2n3P方面的研究不算成熟，因此在計(jì)算過程中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的積累這里取計(jì)算載荷：安全系數(shù)的確定

????=2

=2

??=15000??安全系數(shù)的選取與貨叉的計(jì)算載荷大小,動載荷系數(shù)系數(shù)以及偏載系數(shù)的選取關(guān)系非常緊密,那么如果要是確定計(jì)算載荷比較明確,那么安全系數(shù)可取較小值,否則安全系數(shù)取較大值,通常取安全系數(shù),??≥1.5,在這里n取2.1。許用應(yīng)力[??]的確定]sn貨叉的強(qiáng)度驗(yàn)算

539256.67MPa2.1 6pc

p615000500

15000

187.96MPamax

a2b

452120 45120則max[]256.67MPa,所以，貨叉滿足強(qiáng)度要求。貨叉剛度校核貨叉的剛度校核通常是驗(yàn)算叉尖處靜撓度,即以額定載荷作為計(jì)算載荷,按等截面靜定剛架計(jì)算叉尖處擾度。一般進(jìn)行貨叉剛度計(jì)算時(shí),不考慮貨叉偏載和動載系數(shù),而只把貨叉工作時(shí)的正常載荷作為計(jì)算載荷。如圖2-6為貨叉剛度計(jì)算簡圖圖2-6貨叉叉尖撓度計(jì)算圖Fig.2-6Calculationdiagramofforktipdeflection利用圖乘法計(jì)算得到貨叉叉尖撓度fE為??=

??( )

.式中，

[?????? ??

3l?

+6e+2h]≤[??]E——鋼的彈性模量；I——貨叉叉尖截面慣性矩，并且貨叉作為等截面看待，??=[??]—叉尖許用撓度，一般取??/50。

??3??；1215000×50×105 50

6×205.8×105×

4.53×12×[105×(3×105?50)+6×7.3+2×51.2]=1.91????12通用的叉車一般的許用撓度可計(jì)算為：[fE

]=L50

=1050=2.1cm （2.3）50因?yàn)????=1.91????<[????],則可知貨叉剛度滿足使用要求。叉架的設(shè)計(jì)計(jì)算這里選擇叉架形式為開口式板式結(jié)構(gòu)叉架。如圖3-1所示。圖3-1開口式板式結(jié)構(gòu)叉架Fig.3-1Openedplatestructurefork3-2所示圖3-2叉架相關(guān)尺寸Fig.3-2Fork-relatedsize如圖3-3為簡化后的叉架所受外力圖和計(jì)算模型以及彎矩圖。圖3-3叉架強(qiáng)度計(jì)算圖Fig.3-3ForkliteintensitycalculationFF為此受到彎曲的作用力，而且還會受到扭矩的作用效果。又在框架平面內(nèi)受到作用力P的作用，會形成三次對稱超靜定框架。并且承受最大彎矩位于上橫梁懸臂根部。通過這樣可以見得，開口框架上橫梁懸臂根部是危險(xiǎn)截面。由此可見，開口框架上橫梁懸臂根處是危險(xiǎn)截面，該截面作用在框架平面內(nèi)的彎矩為作用在垂直于框架平面的彎矩為

MxPlP(cab

(3.1)該截面的扭矩為

MFl2y f

(3.2)MFh

(3.3)式中，Q——起重量；l——懸臂長度；c——載荷中心距；a——貨叉厚度；b——橫梁截面厚度；h——橫梁截面計(jì)算高度。

T 2PQ2

(3.4)在列寫的方程式子中已經(jīng)確定的量有：??=30000??,??=200????,??=500????,??=45????,??=40????,?=120????,??=478????代入式子當(dāng)中得：作用在框架平面內(nèi)的彎矩為：????=????=15000×200=3000000???????垂直于框架平面的彎矩為：????=????=

??(??+??+??/2)????

15000×(500+45+20)×200478=3546025.11???????

=???=0.5×17730.13×120=1063807.53???????2由圖示可以發(fā)現(xiàn)叉架上截面有定位槽，因此其強(qiáng)度按照矩形截面計(jì)算，并且為了安全和方便起見，主要驗(yàn)算圖3-4的A,B兩點(diǎn)的應(yīng)力值。圖3-4叉架上橫梁截面計(jì)算圖Fig.3-4Calculationofcross-beamcrosssectionontheforkA點(diǎn)處的應(yīng)力為：??=+=6????+6????=6×15000×200+6×3546025.11=142.06??????(3.5)????

???2

???2

40×1202

402×120可以得知：??=142.06??????<[??]=230??????B點(diǎn)的扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力最大，其大小為：??

??????

=????2?

= 1063807.53402×120×0.267

=20.75??????(3.6)其中：??與矩形截面寬高比有關(guān)，寬高比這里是3，查材料力學(xué)書本可以得到??=0.267?？梢缘弥????????<[??]=145??????,并且B點(diǎn)為雙應(yīng)力狀態(tài)，則由第四強(qiáng)度理論得：2 2 2=√[(

+3????????2]=√[110.81

+(3×20.75

)]=116.49??????(3.7)知道????<[??]=230??????,則叉架強(qiáng)度滿足要求。（C形（I形（LJ形16Mn在本次設(shè)計(jì)中選擇CL型門架立柱截面，門架級別為二級門架系統(tǒng)。如圖4-1圖4-1CL型門架立柱截面Fig.4-1CLtypedoorframecolumnsection下梁或立柱上，另一端與叉架相連接。如圖4-2和4-3分別為CL型內(nèi)、外門架構(gòu)造圖。 圖4-2內(nèi)架 圖4-3外Fig.4-2Innerdoorframe Fig.4-3Exteriordoorframe（1）確定門架立柱截面尺寸CL【16-8【1】4-44-5：圖4-4門立柱面 圖4-5外門立截面Fig.4-4Innerdoorframecolumnsection Fig.4-5Externalframecolumnsection（5）確定門架的主要尺寸參照現(xiàn)有的門架來確定最終的尺寸。4-6是確定門架理論高度尺寸用的原理圖,示的是貨叉在最大起升高度時(shí)的情況。圖4-6 門理高設(shè)示意圖Fig.4-6Gateframetheoryhighdesignschematic圖中????????為門架最低點(diǎn)到地面的距離,根據(jù)叉車的通過性,應(yīng)滿足最小離地間隙的要求。以此為端點(diǎn)A,作為保證叉架下部滾輪安全導(dǎo)向的運(yùn)動位置,然后根據(jù)叉架滾輪間距L1,必須保證貨又水平段上表面達(dá)到最大起升高Hmax時(shí),,B通対A、B兩點(diǎn)間的距離,再考慮內(nèi)、外門架滾輪運(yùn)動到最小間距時(shí)必須具備的重疊度,便可確定門架立柱的最小理論高度。那么根據(jù)幾何關(guān)系，可以得出內(nèi)外門架立柱高度相等并且等于：??=??

=???????????+Δ+

+??+?? （3.8）2 1 2 1式中，Hmax——最大起升高度；δ——貨叉厚度；?——滿載時(shí)的輪胎變形量；L1——叉架縱向滾輪間距；d——縱向滾輪直徑；t——構(gòu)造或焊接工藝結(jié)構(gòu)所需要的尺寸。其中Δ，δ，??1均為貨叉和叉架的參數(shù)，d與縱向滾輪間距選取有關(guān)。這里其中??=114????,??1=380????；

=

=3000?45+45+380+114=1994????；2叉車整車最低高度：????=??1+????????=1994+120=2114????；起升液壓缸行程為：????門架的計(jì)算工況

=???????????+Δ=1500????。2門架的受力情況比較復(fù)雜,強(qiáng)度計(jì)算的方法也不是很統(tǒng)一,,取許用應(yīng)力時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮足夠的安全系數(shù)。如果將門架系統(tǒng)()當(dāng)成一個(gè)隔離體,4-7中可以看出,當(dāng)貨物起升到最大高度、門架前傾最大角度時(shí),嚴(yán)重,AA截面具有最大外力矩。圖4-7架危工況 圖4-8架計(jì)工Fig.4-7GaterackmostdangerousFig.4-8Gateframecalculation但考慮到安全需要,,要求門架處于直立狀態(tài),根據(jù)此實(shí)際情況,也為了計(jì)算方便,可把門架垂直、額定起重量的重心位于載荷中心、起升到最大起升高度的這種工況,作為門架的計(jì)算工況(4-8),設(shè)計(jì)門架的強(qiáng)度。縱向滾輪壓力,即垂直于門架的平面內(nèi)的受力有:叉架滾輪給內(nèi)門架P1P2,P3、P4,內(nèi)門架上、下滾輪的最小間距如果等于叉架滾輪間距時(shí),內(nèi)門架滾輪的壓力值為最大,其值和叉架滾輪壓力相等,4-9圖4-9側(cè)視方向滾輪壓力作用示意圖Fig.4-9Schematicdiagramofsideviewdirectionrollerpressure如果忽略運(yùn)動中的摩擦阻力,按照圖4-10中所示的貨叉架的分離體,得式中，

??3

=

=

=

=??(??+?????1)+???(?????1)2????

（3.9）C—載荷中心距；G—貨叉與叉架質(zhì)量，取G=250kg;Ag—滾輪中心距，取Ag=380mm同時(shí)可以確定:??1=63????,??=500????,??=45+40+63+3=150??????=128.5????則

=

=

=

=30000×(500+151?63)+2600×(128.5?63)=23434.61??2×380內(nèi)門架強(qiáng)度校核

圖4-10貨叉架分離體Fig.4-10Folderseparation根據(jù)局部彎曲應(yīng)力計(jì)算公式

=3.06??≤[??] （3.10）得到：??≥式中，

3.06??√[????]

局部 ??2 ??

（3.11）s——材料屈服極限，16Mn鋼的s=3500Kg/cm2；P——滾輪壓力，P=P1=P2=2343.46Kg。所以得到??≥√3.06×2343.46=1.43????3500由于1.43cm<2.07cm，知此翼緣厚度設(shè)計(jì)合理。2)根據(jù)滾輪的接觸應(yīng)力??接觸來求腹板高度?? =0.418

PE????≤[??

] （3.12接觸 √???????? ??式中，P——滾輪壓力，2343.46Kg；??——滾輪踏面寬度，50mm；np E——導(dǎo)軌和滾輪材質(zhì)的綜合當(dāng)量彈性模量，鋼制滾輪時(shí)，E=2.1×104Kg/mm2np Pnp——導(dǎo)軌和滾輪的當(dāng)量曲率半徑，圓柱形滾輪對平面導(dǎo)軌時(shí)，Pnp=R=43mm。2[????]——與滾輪材質(zhì)和導(dǎo)軌表面硬度有關(guān)的許用接觸應(yīng)力，常用60~80Kg/mm。取[??]=70????/????2代入公式得??=0.418

2343.46×2.1×104√=63.24????/????2√50×43由??接觸=63.24????/????2<[????]=60~80????/????，知符合要求。由??接觸的等式經(jīng)轉(zhuǎn)換得：0.4182PER

0.1752343.462.1104

（3.132lk2

50702取滾輪的實(shí)際半徑為計(jì)算半徑的兩倍，即:R實(shí)際=2R，R實(shí)際=2×34.75=69.5mm（70mm），則腹板高度為：?0=2??實(shí)際+2??+2=2×70+2×1.34+2=144.68????由?=144.68????<?=160????知，此尺寸設(shè)計(jì)合格。0門架剛度校核門架的剛度計(jì)算主要是計(jì)算門架的整體變形量。門架在載荷作用下將向前彎曲傾斜,并使貨叉及載荷中心前移,傾覆力矩增加。如果載荷中心前移量較大,將影響叉車的穩(wěn)定性,尤其在起升高度大的情況下更是如此。所謂門架的剛度條件主要是指當(dāng)滿載的貨叉起升到最大高度，前傾至最大角度時(shí)，門架頂端的水平撓度應(yīng)小于許用值。門架計(jì)算簡圖如圖4-11所示。圖4-11門架剛度計(jì)算狀態(tài)簡圖Fig.4-11Gateframestiffnesscalculationstatediagram其中各已知參數(shù)分別為：Q=3000KgH=3000mmC=500mm、前傾角G1=250Kg、門架立柱慣性矩=2.231010????4=1.891010????4。門架各尺寸分別為：h0=530mmh1=h2=380mmH0=2114mmH1=1994mmH=H0+H1-h1=3728mmC0=400mmC1=300mm、l0=651mm、l1=128.5mm。滑架通過滾輪傳給內(nèi)門架和力按下式計(jì)算，參看圖4-12圖4-12門架計(jì)算簡圖Fig.4-12Gateframecalculation計(jì)算門架剛度的工況和計(jì)算門架強(qiáng)度的工況相同,即門架垂,直,額定起重量的重心位于載荷中心,起升到最大高度。在這種工況下計(jì)算內(nèi)門架頂端的水平前移量及轉(zhuǎn)角。內(nèi)門架頂端的水平前移及轉(zhuǎn)角由內(nèi)、外門的彎曲變形及們這架滾輪與導(dǎo)滾間隙構(gòu)成。內(nèi)門架頂端的水平前移量如圖4-13所示。4-131P1Ql1

Fig.4-13DormationdiagramofthedoorframesinGlcosGCsin1380

0 0 11 113000651cos63000400sin6260128.5cos6260300sin65550.30KgPP1QGsin5550.3013000260sin65379.92Kg2 1 2 1 2可以把力P1、P2對門架的作用分解為一個(gè)力偶與一個(gè)集中力，內(nèi)門架端部力偶以M1表示，外門架端部的力偶以M0來表示，參看圖6及圖10來求其值。M1P2h25379.9238204437.07Kgcm4P1MPPHh4 1 1 2 1 11 1204437.075550.33379.92199.438 386103.58KgM0P4h16103.5838231936.40Kgcm另外，P3412028gf（撓度）f0f10角在內(nèi)門架端部引起的水平位移0H1h1，見圖4-14。ff0f10H1h1f0f1

fM0f0PfM1f1P

（3.140M00P式中，fM0、M0M作用在外門架端部產(chǎn)生水平位移和轉(zhuǎn)角；f0P、0P——集中力P1-P2作用在外門架端部產(chǎn)生水平位移和轉(zhuǎn)角；fM1、f1P——由力偶M及集中力P1-P2作用在內(nèi)門架端部的產(chǎn)生的水平位移。由圖5-10彎矩圖用圖乘法可求出在力偶M0作用下外門架端部產(chǎn)生水平位移????0:MH2 2 h2 h2fM000 H0h001EJ02 3 6 6 231936.40 211.422 53.02382

（3.152.110618900

211.453.02 3

6 6 0.75cm圖4-14外門架計(jì)算簡圖Fig.4-14Externalframecalculation同樣，由力偶M1作用在內(nèi)門架端部產(chǎn)生的水平位移fM1為：MH22 h2h2fM

11 1 2EJ12 3 6 6204437.07

2

3822.11062230

199.4383

6

（3.16 0.76cm力偶M0作用下，內(nèi)門架繞外門架端部轉(zhuǎn)動角度M0可參照圖13用圖乘法來求。 M0

2

2h

231936.40

.42328.5（3.17M0 EJ

30 31

2.11061890

3 3 0 由集中力P1-P2和作用，在外門架端部引起和水平位移f0p為：f 12HHh2

170.38

.4.432.0m（3.1800P 3EJ 0 0 0

32.11061890同理，由力P1-P2的作用引起的內(nèi)門架端部水平位移f1p為：f 12HHh2

170.38

.4.482.0m（3.1911P 3EJ 1 1 11

32.11062230由于集中力P1-P2的作用，在外門架的端部使內(nèi)門架繞外門架端部而轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的角度0P為：0

PPH2 21 20

h2 h201EJ02 3 6 6 170.38 211.422

532

3822.11061890

211.4532 3

6

（3.20 0.00064cm通過上面的計(jì)算，可以求出伸縮式門架在端部力偶和集中力作用下端部產(chǎn)生的水平位移f（撓度）。其值為：ff01011fM0f0PfM11PM00PH11

（3.210.750.00760.760.00820.00750.00064199.4382.84cm其許用撓度值為：f

H0H1h1211.4199.4383.728cm

（3.22100 100 100f2.84cmf3.728cm知，滿足剛度要求。安裝在內(nèi)門架下端,另一組安裝在外門架上端。滾輪間距隨起升變化,滾輪壓力也隨之變,受力小,起升到最大高度時(shí)滾輪間距最小,這時(shí)滾輪壓力最大點(diǎn)是門架的疲勞載荷小,CJ型、(CL型、)CII型立柱截面。側(cè)向滾輪選取如圖5-1為側(cè)向滾輪示意圖。圖5-1叉車門架專用側(cè)向滾輪組Fig.5-1Speciallateralrollersetforforkliftgantry名稱參數(shù)軸承型號SR60B47-1B/mm60L/mm80d/mm24.4D/mm名稱參數(shù)軸承型號SR60B47-1B/mm60L/mm80d/mm24.4D/mm47C/mm30Cr/KN22.22C0r/KN12.36圖5-2側(cè)向滾輪參數(shù)表Fig.5-2Siderollerparametertable縱向滾輪的選取5-3為：MG40A3-13，5-4圖5-3門架縱向滾輪結(jié)構(gòu)圖Fig.5-3Portraitofagantry名稱參數(shù)名稱參數(shù)軸承型號MG40A3-13B/mm23d/mm40D/mm118.5C/mm28Cr/KN40.75C0r/KN24.01圖5-4縱向滾輪參數(shù)表Fig.5-4Longitudinalrollerparametertable輪。與起重機(jī)不同的是叉車采用鏈條作為撓性件。在本次設(shè)計(jì)中選擇片式鏈(圖5-5)兩種。由于片式鏈的承載能力較強(qiáng),因此采用片式鏈比較普遍。鏈條通常有兩根,在叉架上,圖5-6片式鏈Fig.5-6Slicechain鏈條的一端裝有調(diào)節(jié)螺栓和螺母,用來調(diào)整長度,以便均衡載荷。鏈輪位于內(nèi)門架上6-4【1】得知該種鏈條具體參數(shù)如下：表5-7片式鏈參數(shù)表名稱參數(shù)起重量/t3鏈條型號LH1623節(jié)距/mm25.4片數(shù)組合2X3極限載荷/N84520安全系數(shù)5.6節(jié)距p/mm25.4鏈板高度h2/mm24.13鏈板厚度T/mm4.09銷軸直徑d2/mm9.54銷軸長度L/mm25.48抗拉強(qiáng)度Q/KN84.50平均抗拉強(qiáng)度Q0/KN108.20每米重量q/(Kg/m)2.70對于其鏈輪的選擇，根據(jù)安裝尺寸的限制，選擇如圖5-8所示的鏈輪：圖5-8鏈輪結(jié)構(gòu)示意圖Fig.5-8Structureofthesprocket選取的鏈輪型號為CG40A1-12，其具體尺寸參數(shù)以及具體值如圖5-9所示：名稱參數(shù)名稱參數(shù)軸承型號CG40A1-12d/mm40D/mm138D1/mm120C/mm37C1/mm28B/mm23Cr/KN40.75Cor/KN24.01圖5-9鏈輪尺寸參數(shù)Fig.5-9Ballsizeparameters結(jié) 論本次設(shè)計(jì)中，針對叉車的門架系統(tǒng)進(jìn)行了一次完整的設(shè)計(jì)。門架的組成部分眾多，現(xiàn)智能控制，這樣會大大提高工作效率，以及各種系統(tǒng)的維護(hù)便利性。參考文獻(xiàn).叉車門架有限元分析及系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]10.袁正.一種3t平衡重式叉車外門架結(jié)構(gòu)與有限元分析驗(yàn)證[J].200（2）2:14-17.李景湧.有限元法[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2002.陶元芳，衛(wèi)良保.叉車構(gòu)造與設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.吳慶鳴，何小新.工程機(jī)械設(shè)計(jì)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2006.吉林工業(yè)大學(xué).工程機(jī)械液壓與液力傳動[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1979.馬永輝.工程機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算[M].學(xué).叉車.北京：人民交通出版社，1979.吳波．叉車起升系統(tǒng)ＣＡＤ的研究與開發(fā)［Ｄ］．2008．陳慕忱．裝卸搬運(yùn)車輛［Ｍ］．1999．[10] 劉向陽.我國叉車行業(yè)發(fā)展綜述[J].集裝箱工業(yè),2006,(08):40～41.[11] 龍工(上海)叉車有限公司.201510437272.216.楊忠敏.工業(yè)物流車輛及產(chǎn)品發(fā)展趨勢[J].中國設(shè)備工程,2009:11-12.GilbertBP,RasmussenKJ.Determinationofaccidentalforklifttruckimpactforcesondrive-insteelrackstructures[J].EngineeringStructures,2011,33(5):1403-1409.C.T.Fiross.FiniteElementMethodsinStructuralMechanics[M].America.EllisHorwoodLimited.1985.J.O.Song,E.J.Haug.DynamicAnalysisofPlanarFlexibleMechanisms[J].ComputerMethodsinAppliedMechanicsandEngineering,1980,24(2),359~381.孫蘭鳳，梁艷書.工程制圖[M].北京：高等教育出版社，2004:10-30張質(zhì)文.叉車的門架計(jì)算[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，1982,01：2-10周志鰲.叉車門架剛度計(jì)算[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，1976,05：19-28張質(zhì)文.叉車門架的約束扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，1979,03:13-19賀毅.組合滾輪在叉車門架系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].工程機(jī)械，2008,01(39):10-43張莉.國內(nèi)外叉車技術(shù)發(fā)展趨勢[J].工程機(jī)械與維修，2008,06:88-90胡佳友.2T平衡重式叉車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].化學(xué)工程與裝備，2008,08:69-71[23] 張水松，張偉武.叉車門架[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，1985,06:2-12李平林.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].北京：高等教育出版社，2006：1-23王忠平.對叉車門架的改進(jìn)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，1979，01：30-37張長健.2噸叉車門架的可靠度分析及計(jì)算[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，1998,02:42-43蔣旭東，胡曉春.叉車四節(jié)門架的設(shè)計(jì)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2005，11：12-14陳娟.G系列平衡重式叉車[J].工程機(jī)械與維修，2008，07：130凌明.CPCD-5型叉車門架結(jié)構(gòu)與工藝改進(jìn)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2006,04:28-47GuangXia,JiachengLi,XiwenTang,YangZhang,JinfangHu.Anti-rolloverofthecounterbalancedforklifttruckbasedonmodelpredictivecontrol[J].JournalofMechanic