基于solidworks手动液压车的设计.docx

手动液压叉车是一种无污染,无动力的装卸产品，该产品具有结构紧凑，运输灵活，操作简单，回转半径小等特点。适用于工厂，车间，仓库，车站，码头等处的货物搬运与堆垛。对于那些有防火，防爆要求的场地（如印刷车间，油库，码头，仓库等）更为适用。若配合托盘装箱，集装箱等及可实现单元化运输，有效减少了零部件的碰撞，划伤和堆放面积，减少搬运工作量，提高搬运效率。研究当前手动液压叉车工作原理及结构形式，运用技术系统进化法则分析出传统手叉车技术问题与功能不足之处，找出叉车应遵循的具有较大进化潜力的几大进化路线，为新型叉车的创新设计指明了方向，对新型叉车进行三维建模，找出实际的问题，反馈设计环节，逐步将设计方案进行完善，最终获得结构较合理的产品样机，充分证明了新型叉车技术方案的可行性以及结构的合理性与可靠性。关键词：So1.idWorks;手动液压；叉车AbstractManua1.hydrau1.icfork1.iftisapo1.1.ution-freeandpowerfree1.oadingandun1.oadingproduct.Theproducthasthecharacteristicsofcompactstructure,f1.exib1.etransportation,simp1.eoperationandsma1.1.turningradius.Itissuitab1.eforcargohand1.ingandstackinginfactories,workshops,warehouses,stations,docks,etc.Itismoresuitab1.eforthosesiteswithfireandexp1.osion-proofrequirements(suchasprintingworkshop,oi1.depot,wharf,warehouse,etc.).Ifcombinedwithpa1.1.etpacking,container,etc.,unittransportationcanberea1.ized,whichcaneffective1.yreducetheco1.1.ision,scratchandstackingareaofparts,reducethehand1.ingwork1.oadandimprovethehand1.ingefficiency.Studytheworkingprincip1.eandstructura1.formofthecurrentmanua1.hydrau1.icfork1.ift,ana1.yzethetechnica1.prob1.emsandfunctiona1.deficienciesofthetraditiona1.manua1.fork1.iftbyusingthe1.awoftechno1.ogica1.systemevo1.ution,findoutsevera1.evo1.utionaryrouteswithgreatevo1.utionarypotentia1.thatthefork1.iftshou1.dfo1.1.ow,pointoutthedirectionfortheinnovativedesignofthenewfork1.ift,conductthree-dimensiona1.mode1.ingofthenewfork1.ift,findouttheactua1.prob1.ems,feedbackthedesign1.inks,andgradua1.1.yimprovethedesignscheme,Fina1.1.y,theproductprototypewithreasonab1.estructureisobtained,whichfu1.1.yprovesthefeasibi1.ityofthetechnica1.schemeofthenewfork1.iftandtherationa1.ityandre1.iabi1.ityofthestructure.KeyWords：So1.idWorks;Manua1.hydrau1.ic;Fork1.ift;目录摘要IAbstractIII1引言11.1 叉车国内外研究现状11.1.1 叉车国外研究现状11.1.2 国内叉车研究现状31.2 课题设计优势41.3 课题研究内容52液压叉车总体设计方案62.1 前移式手动液压叉车主要结构62.2 手动液压叉车的特点72.3 设计难点分析83传动装置及关键部件设计93.1 链传动的设计93.2 链轮主轴设计113.3 轴承校核143.4 关键部件设计144动力系统的设计184.1 液压千斤顶主要构件分析184.2 液压缸主要参数计算184.2.1 额定压力184.2.2 工作压力194.3 液压缸的输出力与输出力194.4 液压缸的输出速度194.5 液压缸的功率204.6 小液压缸的主要参数计算215结论29参考文献30致谢错误!未定义书签。1引言当前建筑施工行业迅猛发展，施工现场作为施工企业进行施工生产的场所，其现场施工管理工作对施工效率及质量水平的提高有着极其重要的意义。施工过程实质是对现场物料的应用与消耗，物料的搬运工作贯穿于施工工作各个部分，影响着整个施工工作的进程。这决定了现场物料搬运成为建筑企业物料应用与管理的出发点和落脚点。目前对物料系统进行创新研究，主要以降低搬运时间和费用为主要目标虫一般来说，搬运费用可以占到总生产费用的30-40%,采用不同的搬运方案、不同的搬运方式或设备对搬运时间和搬运效率有重大的影响。实际施工中，由于施工流水线整体过程安排严密，工序衔接紧凑，同时各工序施工都是同一个施工作业面进行，从而使得各道工序留下的物料管理的问题都会立即引起后序工序施工的障碍和困难。此外，工序之间还会有穿插进行的情形，如架子工负责为钢筋工和木工搭设施工用脚手架，他们相互之间的物料使用，如果管理不到位，都会相互制约施工效率的提高。施工过程中物料会经常移动，另外不同工种之间也经常发生由于相互挪用施工物料引发矛盾冲突，也留下质量隐患。由于施工物料管理水平的低下，搬运技术与装备落后，不仅增加了工程的成本，而且给建筑施工企业带来极大的负面影响，对建筑施工企业的经营发展极为不利。叉车的机动灵活强，能适应多变的装卸搬运要求，液压叉车主要用在仓库内中等高度的堆垛、取货作业，专门满足了额定起重量小、起身高度低的特别需求，在室内作业非常方便。叉车是应用十分广泛的流动式装卸搬运机械，广泛应用于公路运输、铁路运输、水路运输各部门。多年来，由于成件货物的品种多、规格杂、外形不一、包装各异，所以对这些货种很难实现装卸作业机械化。叉车的问世，使得这一难题得到解决，这不但保证了安全生产，而且暂用的劳动力大大减少，劳动强度大大降低。作业效率大大提高经济效益十分显著18，式1.1 叉车国内外研究现状1.1.1 叉车国外研究现状叉车早期服务于战争。据有关记载，最早的叉车出现在1932年的美国军用机场，用于装卸机场的军用物资，由美国克拉克公司在汽车上改装而成13”,电机驱动，单级门架叉车。尽管结构非常简易，但是，同人工装卸相比，大大提高了美军机场的装卸效率，因此在二次世界大战中得到了广泛地使用【。二战结束后，随着世界汽车工业的快速发展，叉车的技术和销量得到了快速地发展。叉车至问世以来主要呈现两极分化的发展趋势，即其规格向大型化及小型化发展，通过不断地选型改进其结构来提高装卸、运行效率。目前，英国1.ancerBoss公司已生产出世界上最大的额定起重量为59t的内燃平衡重式重型叉车，并已投入正常使用。二战后不久，联邦德国、美国相继生产出50t,35t叉车，至今已有40多年历史”引。在这40多年当中有很多国家，例如日本、法国、意大利、保加利亚、瑞典、瑞士.、芬兰、新西兰及我国的一些厂家，在生产一般叉车的同时又相继生产出重型叉车。这些重型叉车，-一般是指额定起重量在20t以上的大型叉车，但生产数量不多，一般生产1.-5t的叉车数量较多，销售也快。日本小松叉车公司最近投放市场的微型叉车是起重量为0.25t的蓄电池叉车，自重仅550kg,车宽为60Omm,最小转弯半径为1100mm。0.25t叉车是目前世界上较小的叉车。我国有0.5t,0.7t蓄电池叉车H刃。欧系日系图1.1国外叉车目前，叉车在技术上分为欧系和日系（图1.1）。欧系叉车以林德叉车为代表，特点是行走系统采用静压传动，车体采用上下车架组合式，中间有硅阻尼减震器减震，整车具有微动性能好、噪声低、传动精度高的特点日系叉车一般以丰田叉车为代表，特点是行走系统采用液力传动，车体为整体式车架，具有传动效率高、制造成本低的特点。按照销售额排序，目前世界上著名的叉车公司为：林德、丰田、海斯特、荣格莱西、美国克隆装备、三菱、PARTEA.曼尼通、克拉克等，这些叉车企业占据了全球大约50%以上的市场。总的来讲，国外叉车发展起步较早，在提高稳定性、降低噪声、提高传动效率以及适用多种条件、多种规格货物搬运、堆集、码放等各方面性能与用途有了较全面的提高和发展。1.1.2 国内叉车研究现状我国叉车的发展经历了三个阶段。第一阶段，我国叉车工业起步于20世纪50年代末，当时自行研制叉车的能力几乎为零，产品的设计受制于苏联，在仿苏的基础上，试制出首台1.5t电动平衡式叉车、首台5t内燃平衡式叉车，60年代后，首台It和3t平衡重式叉车诞生，这些叉车的研制成功点燃了中国叉车发展的星星之火U41。第二阶段，改革开放后至2000年以前，随着我国经济的快速发展，对物料搬运机械设备的产量水平及技术含量水平提出了更高的要求。我国叉车行业的行业规范逐步确立，管理和技术水平日臻成熟，在引进国外先进叉车技术的基础上“消化、吸收"31并进行再创新，逐渐能够达到关键零部件的自主生产及关键技术的自主开发的水平。2000年后中国叉车进入高速发展的阶段。上世纪80年代后至2000年前，中国叉车在世界上的销量比重并不大。2000年后，中国叉车行业逐渐崛起，使世界叉车的销量迅速增长，从2009年以来中国叉车的销量始终占世界总销量的近30%,并在2011年创下历史新高，超过了31万台1.因此，中国叉车市场越来越受到世界的关注。但在高速发展的背后，我国叉车技术现阶段存在不够理想的地方：1、对于手动叉车而言，其主要动力是通过人力驱动叉车控制部分，将人的动能转换为机械能，由于人体施力时的间断性及手动叉车控制系统的制动性，叉车无法一次性连续起升物料，而是多次驱动间断性的提升起物料。在单位时间内，起升的物料相对有限。2、对于施工场地较狭窄，货物小而繁杂，并要求连续快速堆垛的条件下，传统的叉车无论内燃型还是电动型，都不便使用，场地条件的适应性不强。3、采用传统动力源，以内燃叉车及电动叉车为例，内燃叉车以发动机为动力，功率强劲，使用范围广，但其排出的尾气与产生的噪声污染环境，有害人类健康122】，且石油资源不可再生，油价持续上涨，既不符合“可持续”的发展战略，也使得使用成本较高。对于电动叉车而言，往往以使用直流电机驱动为主，虽然开发了交流动力系统，使蓄电池的电量使用效率大幅提高，但无论是交流还是直流，都采用直流电源2%电池存储电量总归有限，需要及时充电更换，这是有时必须持续进行的物料搬运工作所不允许的。同时，电池报废之后如若处理不当，也会造成环境的破坏4、传统叉车（手动叉车外）结构较复杂，制造加工的成本较高，外形结构较笨重，不符合轻量化设计的要求。国内有用于物流搬运的小型叉车（图1.2）,但用于建筑施工现场物料集散搬运的少，特别是不能形成成套装备，无法规划使用，科学调度。图1.2国内小型叉车现有手动液压叉车其结构主要包括手柄、车架、支撑座、设置在支撑座上的液压缸和与液压缸的活塞杆上端连接的车架升降板，这种手动液压叉车由液压缸来实现货物的起升和下降，并由人力拉动完成搬运作业，它属托盘运输工具中最简便、最常见的装卸搬运工具，广泛用于物流、仓库、工厂、机场等。液压缸是叉车的重要组成部分，叉车车架的起升需要液压缸驱动完成。货物下降时，货叉和货物的重量使车架自动回落至底部。使用过程中，通过控制手柄处于不同的档位来调节车体的起升、空挡与下降。现有技术起升过程中需要不断往复按压手柄，使液体介质不断进入液压缸无杆腔内，推动活塞杆向上运动，车架升降板得到提升，货叉和货物起升，因此现有液压叉车起升较慢，为提高装卸效率，手动液压叉车起升速度应当增大【如。此外，考虑到升降搬运的货物一般较重，依靠货叉和货物自重使液压缸的下降速度也相应增大，但下降速度过大将有可能危及人身安全和设备安全。若手动液压叉车的液压系统中设置限速阀，无论货物重量大小，货物下落速度在限速阀调节下基本恒定，但在工作过程中无法进行实时的调节，也不能长时间将货物锁紧在某一位置；若采用单向阀实现货物长时间可靠地锁紧在某一位置,但要求液压缸具有进油和出油两条油路，且无法调节货物的下落速度磔】。1.2 课题设计优势1、前手动液压叉车是物料搬运不可缺少的辅助工具，托盘搬运最轻便,最主要的是任何人均可操作。2、舵柄的造型适宜，带有塑料手柄夹，使用起来特别舒服。操作者的手由坚固的保护器保护。用手可方便地操纵起升、下降和行走控制杆，托盘车使用起来轻便、安全、舒服。3、抗扭钢结构，货叉由高抗拉伸槽钢做成。叉尖做成圆形，插入托盘时，使托盘免受损坏，导轮使得货叉顺利插进托盘。4、坚固的起升系统，能满足大多数的起升要求，并按标准要求镀锌。泵油缸装在重载保护座上，缸筒是镀铝的。低位控制阀和溢流阀确保操作安全并延长使用寿命。5、车轮运转灵活，并装有密封轴承，前后轮均由耐磨尼龙做成，滚动阻力很小，并有橡胶，聚氨酯或专用轮胎供选。6、液压系统和轴承完全无须维护，但在极端情况下，如在潮湿的环境下或用高压软管进行冲洗，所有轴承均备有加油孔以供加油1.3 课题研究内容1、门架系统：高起升4.5m、6m或更高，满足一般仓库、集装箱搬运等用途；低起升，如2m,铁路或进集装箱用；特殊结构，如三级门架、全自由提升门架、特殊属具、综合滚轮等。2、转向系统：中小吨位叉车采用动力转向；改善轴距后重新设计曲柄滑块横置液压缸转向桥；增大最大转角，减小转弯半径。3、制动系统：手动制动和脚制动。4、传动系统：采用静力传动，采用轮边减速、二级主传动；传动部件专业化生产；机械传动同步器换挡；采用宽基轮胎或高弹性实心轮胎。5整机技术：参数不求高、求合理。如行驶速度、轴距、最大起升高度等。6、可靠性：重点在发动机、传动系统、液压系统、操作系统方面。7、舒适性：操作人员作业，发动机的隔热、降噪，符合人机工程学的仪表盘、操作杆等。8、外观设计：整机的流线型设计、形状搭配等。2基于So1.idWorks液压叉车总体设计方案2.1 设计参数手动液压叉车性能:在标准起升高度1600mm和额定起重量为500kg。本课题所设计的式手动液压叉车系统主要技术参数（如表2.1所示）。表1.1设计参数额定载重量500kZ度高 升 起 高 最距心度寸 径径 中长 尺 直直 荷叉 形 轮轮重 载货 外 前后净长宽高1600mm80mm450mm900mm1560mm700mm1960mmIOOmrn200mm140180kg2.2 手动液压叉车主要结构手动液压叉车主要由机架部分、底座部分、叉架部分、叉脚部分、传动部分、起升装置等组成。手动液压叉车由三维建模软件SoIidWOrkS完成，其总装图如图2.1所示。图2.1为手动液压叉车总装图2.3 手动液压叉车的特点手动液压叉车的门架或者货叉架可以上下移动，其中门架手动液压叉车是指作业时门架带动货叉前移，伸出到前轮之外叉取或放下货物，行走时货叉带货物收回，使货物重心在支撑面内；而货叉是指货架带动货叉前移至前轮之外进行作业，行走时叉架带动货叉回到支撑平面内。前移式叉车有两条前伸的支腿，支腿较长，且设计时考虑尽量避免与货物接触，所以支腿的间距较大，支腿前端有两个轮子，支腿的作用是确保叉车在负载时的稳定性。与插腿式叉车比较，前轮较大，支腿较高，作业时支腿不能插入货物的底部，而门架可以带着整个起升机构沿着支腿内侧的轨道移动，这样货叉叉取货物后稍微起升一个高度即可缩回，保证叉车运行时的稳定性。手动液压叉车与插腿式叉车一样,都是货物的重心落到车辆的支撑平面内，因此稳定性很好。适合于车间、仓库内作业。分析手动液压叉车的组成部分，结合设计任务，设计出来的手动液压叉车拥有以下特点：1、由于所设计的手动液压叉车是液压起重,对于工作环境的要求较低,所以可适应各种不同的工作环境。2、手动液压叉车的手动起升，本文所设计的手动液压叉车是由液压回路路控制的，其操纵简便，可大大降低劳动强度,提高劳动效率。3本次设计的手动液压叉车，其车架主体部分的材料选用Q235A,且在手动液压叉车架的各关键受力点都辅以加强筋，使其受力均匀，使叉车能承受在叉物时所承受的重力，提高叉车的安全性能。4、手动液压叉车，本文所设计的液压叉吊车其载重能力更强,可以满足更多的工作要求。5、此次设计的手动液压叉车,由于其是使用液压,所以在工作时噪声小,且无污染。2.4 设计难点分析为了使设计出来的手动液压叉车能实现预定的功能，分析设计任务，前移式手动液压叉车在设计的过程中有以下的难点需要解决：1、提升装置的设计，如何达到提升高度，达到高度后并且还得承受载荷重量。2、为了使手动液压叉车能实现预定的载重量,对于液压系统要如何设计。3、完成液压系统的设计后，如何传递动力，选择何种传动装置。4、本次所设计的手动液压叉车，除了让叉车完成装卸的功能外，如何让叉车完成吊物的功能。5、完成手动液压叉车各部份的设计后，如何设计手动液压叉车的主体车架，及货叉架、加强筋等辅助部分的设计。3传动装置及关键部件设计传动装置有带传动装置、链传动装置、齿轮传动装置等，考虑到所设计的手动液压叉车应用在仓库、工厂等条件较为恶劣的环境中，且工作时对于速度要求不高，所以选择的传动方式为链传动。如图3.1为链传动So1.idWorks设计图。图3.1链传动设计3.1链传动的设计1、链轮的设计在实际工作过程中,此处链轮只作单个使用,起到一个传递运动力的作用,所以对于链轮轮齿强度、刚度要求较高。考虑到跟轴承的配合关系确定为基轴配合，由于要承受较大的压力，所公差确定为U7h6.相对普通链轮而言，轴承链轮不需要设计齿，中间设计为光滑凸轮就可以了，它只需要顶着滚子链中间的滚子转动即可，但是链轮要求要有足够的强度和耐磨性，故链轮齿面一般都经过热处理，使之达到一定硬度，常用加工方法为：淬火处理，表面发黑处理。2、链型号选择叉车承载500kg,链条工作载荷厂二5500N,根据这一特点结合滚子链的基本参数和尺寸选用链号25A的滚子链传动，其极限拉伸载荷=21.8KN,足以满足要求,因为有货叉架两边的轮子做保护，只要选用单链传动即可。由于此处链轮只作单个使用，所以不存在中心距ao,链节数由叉车起升装置的起升高度来确定。根据选定链号，查表得所选链的节距p=13.6mm,起升装置的起升高度h=1600mm,确定链节数二142节。3、强度校核在链轮正常工作情况下，链速vWO.1.m/s,所传递的功率p为其承载力与其速度的乘积，即P=FV,承载力F=55OON,则P=FV=5500X0.1=0.55kw链速vW0.1ms,即为低速链传动，链传动的主要失效形式为链条的过载拉断，因此应进行静强度计算。（本章计算公式参照简明机械零件设计手册第二版1997）静强度安全系数S计算公式如下：(3.1)S=XKZF式中：Fq单排链的极限拉伸载荷m链条排数Ka一一工作情况系数F链的工作拉力所选链的极限拉伸载荷F=21.8KN;采用单链传动，即m=1.；根据其工FjOOOP作情况，查表选取K=1.2；链的工作拉力P=5500N,则一c弓m17800×2OQ3=0.1JKcF1.2×4900/1满足强度要求。4、验算链速可以计算链条的速度:通过公式（3.2）V=ZB4=14x1.2xms=0.0535机/S60×100060×1000(3.2)通过计算可知，链速在预先设计的范围内。润滑方式采用人工定期润滑方式。5、链轮设计链轮的直径较小,因此采用实心式，其材料为中碳优质钢C45（如图3.2所示）图3.2链轮设计（1）链轮轮齿结构：齿宽b=0.91内链节宽4=7.75WOTI则bj=0.91Z?）=0.91×7.75=7.05fruit圆角半杼勺0.04p=0.04X12.7=0.508步?（2）链轮齿总宽：由于链轮内套轴承转动，所以总宽必须大于轴承宽度15mm,为了防止轴承跟链轮的轴向运动，特意在链轮左侧设计一凹槽来加入孔用弹性挡圈，以此来保证他们的稳定转动。3.2链轮主轴设计该轴传递的功率，对材料无特殊要求,故选用45钢,并经调质处理。由表查得强度极限/=650MR/,再由表得许用应力+叼=200MP%（本章计算公式参照简明机械零件设计手册第二版1997）按扭转强度估算轴径P=IXI.3=1.3KW根据表得C=Io7118,又由式得又由公式（3.4）：(3.4)由设计手册取标准直径4=33nno设计轴的结构并绘制结构草图（如图3.3所示）图3.3链轮轴设计1、按弯曲合成强度校核轴径画出轴的受力图（如图3.4所示）Fu.4C图3.4受力分析图片+工=与K=K=IoIOON笈=202OON在耳和耳之间载一段距离为X（如图3.5所示）F1.×pM1.FI图3.5受力分析图(3.5)EF=OK=g与=IoIooN因M1.的扭转方向为逆时针为负所以得出：F1x=0M1=-F1X=-10100%又因为在耳和6之间截任一段距离。所以X的取值为（°x965）又因是阶梯轴，轴的粗细不一所以当X=Io时，也可能存在危险截面M=-Io1.OoXIO=-IO1.OoON所以当X=96.5时M1.=-101OO×96.5=974650/Vmm在巴和尼之间截一段距离为Y(如图3.6所示)fiIyIf4pF图3.6受力分析图Z&=0Z吊=IO1.OoNZ%=0M2+10100/-20200(K-96.5)=0M2+oooy-22oy+1949300=0所以在K和R之间任取一段。.y的取值为(965丫V193)M2=-10100*r-1.949300N所以当Y取最大时Y=193NM2=-10100X193-1949300=38986002、链轮主轴的转矩图设计(如图3.7所示)-8000Nmm图3.7转距图3、求当量弯矩因为此轴为静应力状态下的轴，转矩不变，修正系数。为S3。Mex=M1.2+(T2)=59746502÷(O.3×O)2=9748507VmmMe2=(2)2+(tzT)2=3898600/Vmm4、确定危险截面及校核强度,974850.Q.e1.=1.=7=311.95Mpa,卬0.1×253,Me2386000M小e1.=-=90.02p42W0.1×353查表得%=200的巴满足q%J的条件，故此处所设计的轴的强度足够，并有一定宽余量。3.3轴承校核根据以上所求的结果，要选择轴承，要先求出当量载荷，因该向心轴承受Fr作用。求出当量动载荷P。计算时用到的径向系数X,轴向系数丫。要Fa根据嬴值查取，而C”是额定静载荷，在轴承型号为选定前不知道，故用试=0.17算法。查表暂取C”;e=0.34;X=1=O,P=XF什YFa=1x9600+0=9600即轴承在/r=9600N作用下的使用寿命,相当于在纯径向载荷960ON作用下的使用寿命。（本章计算公式参照简明机械零件设计手册第二版1997）1、计算所需的径向基本额定静载荷计算所需的径向基本额定静载荷1.=8000?C=Ih由式（3.6）所知：(3.6)M=I=3"=1.2通过计算得到：3号吗陪、=99039.1742N2、选择型号查表选60206型轴承其G'=99039.1742N<C。=100100/V故60206轴承的CorIOOIOO与原估计值接近,选择的轴承适用。3.4关键部件设计1、门架截面图（如图3.8所示）IOO1-图3.8门架截面图2、底座前插腿：铸钢、U形钢槽，980X90X70（如3.9所示）图3.9底座前插腿组件1.前轮座2.前插脚矩形管3.机架横档组件：Q235A,620×50×7 （如图3.10所示）图3.10机架横档组件4、机架后轮架组件：Q235A、矩形管,230X115X100（如图3.11所示）5、机架立柱组件：C型钢槽，100X36X1860（如图3。12所示）山,图3.12机架立柱组件为了保证前移式手动液压叉车在运输及起重物的过程中的稳定性,应具有四个支持点,叉车重心的投影点不论在工作位置或运输位置,都不应超出四点所形成的四边形,要使转弯时叉车的转动方便、灵活,在转弯时必须要求各个轮子有一个共同瞬时的回转中心,所设计的两后轮轴应在同一轴线上,所以选用插头式脚轮。后轮选择的是万向轮，有标准的尺寸，由于额定起重量为500kg,所以选择万向轮的尺寸为（表3.1）：表3.1为万向轮尺寸选择轮径轮宽载重单轮材料轴承安装高度孔径200mm50mm240kg铁心防滑胶轮滚珠230mm12mm前轮轮架为精铸造件，其规格与尺寸大小以轮子尺寸而定，其轴承孔与轴承作过盈配合，前轮组内包含：轴用弹性挡圈、防尘盖、轴承、前轮、前轮轴。其中前轮直径为IOOmm,前轮轴直径为12mm,如图3.13。图3.13前轮轮架结构夹具的设计主要是保证前移支撑板的前进和固定，从而保证前移货叉的稳定性，它的左边部分套在货叉架上的丝杠上，右边部分与前移支撑杆松连接，通过摇动丝杠使前移支撑杆前伸来达到移动货叉的目的，非常方便。前支撑移杆的长度为420mm,宽度为28mm,孔径为8mm,另外一端与货叉相连，丝杠的梯形螺距是7mm,从头转到尾需要58转，如图3.14、3.15。图3.15丝杠4动力系统的设计4.1 液压千斤顶主要构件分析该系统是一个组焊件，技术条件要求为：组焊后加工，热处理调质达到HB240HB280。表面粗糙度最高达到Ra2.3m,最低达到Ra1.2.5m,尺寸公差较小，另外有一处位置公差要求，这就需要经过粗加工、半精加工、精加工过程。本零件用于大批量生产。本系统主要运用了：杠杆原理，帕斯卡原理，单向阀单向导通原理等。4.2 液压缸主要参数计算液压缸能将液压能转换为机械能，用来驱动工作机构作直线运动或摆动运动。它是液压执行元件。液压缸由于结构简单，工作可靠，除单个使用外，还可几个组合或与杠杆、连杠、齿轮齿条、棘轮棘爪、凸轮等其他机构配合，实现多种机械运动，因此应用十分广泛。液压缸有多种类型。按结构特点可分为活塞式、柱塞式和组合式三大类；按作用方式又可分为单作用式和双作用式两种。由于液压缸要承受较大压强,故液压缸采用：45号钢活塞式单作用液压缸。4.2.1 额定压力额定压力也称为公称压力，是液压缸能用以长期工作的最高压力。油液作用在活塞单位面积上的法向力图4.1。单位为Pa,其值为：Pn=GA=0.5×104÷(3.14×0.2×0.2)=3.98×IO4Pa(4.1)图4.1液压缸的计算简图式中：弓为活塞杆承受的总负载；A为活塞的工作面积。上式表明，液压缸的工作压力是由于负载的存在而产生的，负载越大，液压缸的压力也越大。4.2.2 工作压力由于活塞的重力大约在g=10N左右，要远比物体的重力小，所以可以忽略不计。所以：P="=GZA=0.5x104÷(3.14x0.2x0.2)(4.2)A=3.98168×104PaPn=3.98×104Pa最高允许压力PEaX也称试验压力，是液压缸在瞬间能承受的极限压力。通常为：Pm<15Pn=1.5×3.98×104Pa=5.97×104Pa0.06MPa4.3 液压缸的输出力与输出力液压缸的理论输出力F阳等于油液的压力和工作腔有效面积的乘积，即尸=PA=AG=5x104N(4.3)由于液压缸为单活塞杆形式，因此两腔的有效面积不同。所以在相同压力条件下液压缸往复运动的输出力也不同。由于液压缸内部存在密封圈阻力回油阻力等，故液压缸的的实际输出力小于理论作用力。F入=Fi1×A÷A2=5×104×(0.022÷0.22)=5×102N(4.4)式中：A1.表示小液压缸的横截面积，0.02(m)表示小液压缸的半径；A2表示大液压缸的横截面积，0.2(m)表示大液压缸的半径。4.4 液压缸的输出速度1、大液压缸的输出速度V=nSAA2=10×0.3×0.01=0.03m/min(4.5)Ae=SA=10×0.3×3.14×(0.02)2=3.768×10-31./min(4.6)式中：V为液压缸的输出速度；。为输入液压缸工作腔的流量；A2为大液压缸工作腔的有效面积；A1.表示小液压缸的横截面积；n=10表示小液压缸每分钟回程10次；S=0.3表示小液压缸工作行程为300mm2、速比Ny="=W"(47)式中：V1.活塞前进速度；V2活塞退回速度；Ai活塞无杆腔有效面积；A2活塞有杆腔有效面积。速度不可过小，以免造成活塞杆过细，稳定性不好。4.5 液压缸的功率1、输出功率输出功率Po:液压缸的输出为机械能。单位W,其值为：PO=Fv=5×104×0.03=1500W(4.8)式中：F作用在活塞杆上的外负载；V活塞平均运动速度。2、输入功率输入功率化：液压缸的输入为液压能。单位为W,它等于压力和流量的乘积，即q=nSA=10×0.3×3.14×(0.02)2=3.768×10-31./minpi=3.98168×105×3.768×10-3=1500.3W式中：P大液压缸的工作压力；q大液压缸的输入流量。由于液压缸内存在能量损失(摩擦和泄露等)，因此，输出功率小于输入功率。4.6 小液压缸的主要参数计算1、小液压缸的输出力等于大液压缸的输入力，即：F=500N2、小液压缸的流速为：V=(A>A)×V大二IOOXo.03=3m/min3、小液压缸的流量为：q=nSA=10×0.3×3.14×(0.02)2=3.768×1031./min5三维建模过程设计5.1So1.idWorks介绍So1.idWorks是美国达索系统的分公司So1.idWorks公司在Windows平台上开发的设计软件，该软件可以很方便的绘制三维零件图、设计装配图和画工程图。So1.idWorks除了拥有其强大的建模功能外，还可以运用其插件进行Motion运动仿真和Simu1.ation分析。其中Motion运动仿真可以模拟零件或装配体运动的过程，而Simu1.ation实际上就是So1.idWorks中的一个有限元分析模块。本论文在后面将会重点介绍Simu1.ation分析。So1.idWorks在设计零件时，只需要绘制零件的形状，就可以通过参数对零件进行全方面的控制。通过这种方式可以在风机塔筒原有的基础上生成一系列结构相似的零件。So1.idWorks通过尺寸驱动、特征驱动的方式实现参数化设计，提高了设计效率，缩短了研发周期。5.2 零件实体介绍So1.idWorks软件的强大功能在于对零部件的实体建模，机架作为整体装置最主要的部分，通过绘制草图后对其进行拉伸得到机架的三维图，其材质选择市场上应用最多的45钢，管体为空心状，其强度足够日常使用并能承受一定的外部压力。其他零件实体介绍：设备中所使用到的零部件可以被分为标准件及非标准件两类。其中标准件就是诸如螺丝、垫圈这些可以直接从五金店采购到的零部件。这些零件都有相应的国家标准，故根据标准进行设计可以大幅降低设备开发时间，同时可以起到降低成本的作用。在本次设计中使用到的双头螺栓、连接螺栓、链轮和链条等零件就是使用的标准件如图5.2、5.3为链轮和链条三维建模图。液压缸也可作为标准的装置，有固定的的参数，在选择时可以直接够买，如图5.4所示。图5.4为液压缸三维图而非标准件需要对其进行设计，如图5.5所示为液压车网格，设计的目的是为了在液压车工作的时候以防操作者受到危险的护栏。图5.6为扶手的设计，在工作时能够帮助操作者减轻压力，在推动时能够保证平衡。图5.7为液压叉车的主要提升板，在工作时将其插入所需起升的物体下，在液压的的作用下将其抬起。图5.5为护栏三维图设计图5.6为扶手三维建模图图5.7为提升板三维建模图5.3 零件装配三维建模软件的装配功能是一个比较强大的功能，可以通过各种配合命令模拟实际生产要求情况对三维实体进行组装，发现在设计中存在的结构不合理、尺寸不合理、干涉的问题，是属于设计的最后一道把关，设计中结构不出现干涉，不出现装配故隙，基本上代表了一个设计的初步成型了，本设计应用造型软件对液压叉车的零件按照标准的装配流程精细组装，修改了装配中发现的问题，保证了结构最后的合理性和完整性，其结构依次如下图所JO1、在本次设计中，在对绘制好的零部件进行装配时，首先需要将与机架结构相关的零部件添加配合关系，此部分为整个设备的基准，装配好后如图5.8所示。图5.8机架连接2、之后需要对移动轮进行装配，移动轮包括移动前轮和移动后轮，装配好的效果如下图5.9所示。图5.9移动轮装配3、第三步，需要将液压缸固定在固定板上。在使两者配合过程中，要以固定板上的孔作为基准，防止液压缸没有被准确安装在固定板上。在确认好位置后，需要将液压缸的底部与固定板的表面紧密贴合，安装好的效果图如图5.10所示。图5.10液压缸装配4、之后需要将扶手与相应机架进行配合，其过程与步骤3类似，不在此叙述，安装好的效果图如图5.11所示。图5.11扶手安装5、第五步需要完成安全网的装配，在添加配合关系时，需要将安全网按顺序进行装配，避免出现一些不可控制的问题，下图为安全网在安装时的示意图。7、第七步则是将链轮进行装配，链轮在装配时要保证其平衡，其安装示意图如5.14所示。