3t叉車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（含外文翻譯）

1、<p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　?。ㄓ芍笇Ы處熖顚懓l(fā)給學生）</p><p>　　專業(yè)/方向：機械設計制造及其自動化(CAD) 時間：2010 年3月24日</p><p>　　說明：一式兩份，一份裝訂入學生畢業(yè)設計（論文）內(nèi)，一份交學院（直屬系）。</p><p><b>　　目錄</

2、b></p><p>　　摘要…………………………………………………………………………… Ⅱ</p><p>　　Abstract ……………………………………………………………………… Ⅲ</p><p>　　前言 …………………………………………………………………………… Ⅳ</p><p>　　第１章 叉車概述………………

3、…………………………………………… 1 </p><p>　　第2章 叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計………………………………………… 2</p><p>　　2.1 確定叉車基本參數(shù)………………………………………… 2</p><p>　　2.2 機動性能的計算…………………………………………… 3</p><p>　　2.3 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)整體

4、選擇及其設計計算………………………… 5</p><p>　　2.4 轉(zhuǎn)向橋的設計計算及強度校核…………………………… 17</p><p>　　2.5 轉(zhuǎn)向節(jié)及主銷強度計算…………………………………… 25</p><p>　　2.6 軸承的選擇和計算………………………………………… 29</p><p>　　參考文獻…………………

5、…………………………………………… 35</p><p>　　致謝…………………………………………………………………… .36</p><p>　　附錄Ａ………………………………………………………………… 37</p><p>　　附錄Ｂ………………………………………………………………… 41</p><p><b>　　摘要<

6、;/b></p><p>　　本次畢業(yè)設計的題目是圓3噸叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計。本次設計是為了配合專業(yè)課的教學工作而進行的，是對叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計一次良好的實踐和學習的機會。</p><p>　　通過此次畢業(yè)設計，要求我們畢業(yè)生對叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計、制造工藝流程、技術(shù)要求等有一定的了解和掌握。</p><p>　　本設計書采用行業(yè)新標準和我國法定計量單位，符合工程設

7、計要求。</p><p>　　本設計書編寫時引用了教材《叉車構(gòu)造與設計設計》（修訂版，起機教研室 陶元芳 衛(wèi)良保 太原科技大學 2008年9月）</p><p>　　關(guān)鍵字：叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，設計，制造，技術(shù)要求。</p><p><b>　　Abstract </b></p><p>　　The topic of this

8、 graduation design is the steering system of a circle type 3 ton forklift. The design is in line with the teaching of specialized courses conducted, which provides a good practice and learning opportunity for the steerin

9、g system design of forklift. </p><p>　　Through this graduation design, the graduations should acquaint the steering system design of forklift, the process of manufacturing craft process, technical requiremen

10、ts etc, in some extent.</p><p>　　This designsheets adopt new professional standards and our country legal unit of measurement, matching the engineering design.</p><p>　　This designsheets quote f

11、rom the textbook 《the structure and design of forklift》 (revised version, staff room of hoisting machinery, Tao yuanfang, Wei liangbao, the university of science and technology, Septembe, 2008)</p><p>　　Key

12、words: the steering system of forklift, design, manufacturing, technology requirements </p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　本次畢業(yè)設計的題目是3噸叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計。本次設計是為了配合專業(yè)課的教學工作而進行的，是對叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計一次良好的實踐和學

13、習的機會。</p><p>　　通過此次畢業(yè)設計，要求我們畢業(yè)生對叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計、制造工藝流程、技術(shù)要求等有一定的了解和掌握。</p><p>　　本設計書采用行業(yè)新標準和我國法定計量單位，符合工程設計要求。</p><p>　　本設計書編寫時引用了教材《叉車設計與構(gòu)造》（修訂版，起機教研室 陶元芳 衛(wèi)良保 太原科技大學 2008年9月）的有關(guān)內(nèi)容。</p

14、><p>　　本次設計的特點是理論聯(lián)系實際，側(cè)重設計方法和實踐，在本次設計中得到了姚艷萍老師的熱心指導和幫助，在此表示深深的感謝！并對陶元芳老師認真負責的態(tài)度和對工程設計一絲不茍的精神表示敬意！</p><p><b>　　第一章 叉車概述</b></p><p>　　叉車[Forklift] </p><p>　　工業(yè)搬

15、運車輛，是指對成件托盤貨物進行裝卸、堆垛和短距離運輸作業(yè)的各種輪式搬運車輛。國際標準化組織ISO/TC110稱為工業(yè)車輛。 </p><p><b>　　適用范圍： </b></p><p>　　工業(yè)搬運車輛廣泛應用于港口、車站、機場、貨場、工廠車間、倉庫、流通中心和配送中心等，并可進入船艙、車廂和集裝箱內(nèi)進行托盤貨物的裝卸、搬運作業(yè)。是托盤運輸、集裝箱運輸必不可少的

16、設備。 </p><p>　　叉車在企業(yè)的物流系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色，是物料搬運設備中的主力軍。廣泛應用于車站、港口、機場、工廠、倉庫等國民經(jīng)濟各部門，是機械化裝卸、堆垛和短距離運輸?shù)母咝гO備。自行式叉車出現(xiàn)于1917年。第二次世界大戰(zhàn)期間，叉車得到發(fā)展。中國從20世紀50年代初開始制造叉車。特別是隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，大部分企業(yè)的物料搬運已經(jīng)脫離了原始的人工搬運，取而代之的是以叉車為主的機械化搬運。因此，

17、在過去的幾年中，中國叉車市場的需求量每年都以兩位數(shù)的速度增長。 </p><p>　　液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) .其中屬于轉(zhuǎn)向加力裝置的部件是：轉(zhuǎn)向液壓泵、轉(zhuǎn)向油管、轉(zhuǎn)向油罐 以及位于整體式轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥及轉(zhuǎn)向動力缸等。當駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，通過機械轉(zhuǎn)向器使轉(zhuǎn)向橫拉桿移動，并帶動轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而改變汽車的行駛方向。與此同時，轉(zhuǎn)向器輸入軸還帶動轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)向動力缸產(chǎn)生液壓作用力，幫

18、助駕駛員轉(zhuǎn)向操作。由于有轉(zhuǎn)向加力裝置的作用，駕駛員只需比采用機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時小得多的轉(zhuǎn)向力矩，就能使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。 </p><p>　　優(yōu)缺點：能耗較高,尤其時低速轉(zhuǎn)彎的時候，覺得方向比較沉，發(fā)動機也比較費力氣。又由于液壓泵的壓力很大，也比較容易損害助力系統(tǒng)</p><p>　　第二章 叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計</p><p>　　2.1設計任務和確定叉車的基本參數(shù)：&l

19、t;/p><p>　　2.1.1.設計任務：</p><p>　　3噸叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，要求為動力轉(zhuǎn)向。</p><p>　　2.1.2.叉車基本參數(shù)</p><p>　　（1）叉車起重量： </p><p>　　.所設計的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使起重量為Q=3t的叉車；</p><p>　?。?）.載荷中心距為：&

20、lt;/p><p>　　按標準查得1-5t以下的叉車為500mm，即C=500mm；</p><p>　?。?）.最大起升高度：</p><p>　　按常規(guī)去3t叉車的起升高度=3000mm；</p><p>　?。?）.自由提升高度：</p><p><b>　　H=200mm；</b></p

21、><p>　?。?）.門架前后傾角：</p><p>　　前傾角為，后傾角為；</p><p>　　（6）.滿載行駛速度：</p><p><b>　　=20km/h；</b></p><p>　?。?）最大爬破度20%；</p><p>　?。?）最大起升速度為r=300mm

22、/s；</p><p>　?。?）最小外側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑：</p><p>　　根據(jù)起重量，3t叉車的=2375mm；</p><p>　?。?0）. 最小離地間隙：100mm；</p><p>　　更據(jù)其相關(guān)叉車選取得軸距L=1780mm；</p><p>　　主銷間距為：M=825mm；</p><p

23、>　　C=200mm，C為車體最外側(cè)到同側(cè)轉(zhuǎn)向主銷之間的距離；</p><p><b>　　.</b></p><p>　　2.2 機動性能的計算：</p><p><b>　　2.2.1選型：</b></p><p><b>　　(1).機構(gòu)類型</b></p&g

24、t;<p>　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)決定了叉車的機動性能，過去叉車多采用交叉式雙梯形轉(zhuǎn)向機構(gòu)，現(xiàn)在大部分叉車采用曲柄滑塊式橫置油缸式轉(zhuǎn)向機構(gòu)。</p><p><b>　　(2)操縱方式</b></p><p>　　大噸位叉車采用助力或全液壓式轉(zhuǎn)向操作方式，中小噸位的叉車可采用機械式轉(zhuǎn)向操縱方式，但由于叉車的轉(zhuǎn)彎半徑小，轉(zhuǎn)向操作的幅度和強度大，作業(yè)過程中操作頻繁，為

25、了方便操作，提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的靈敏性，降低司機的勞動強度，隨著曲柄滑塊式橫置油缸轉(zhuǎn)向橋的普及，現(xiàn)在越來越多的中小噸位叉車業(yè)采用全液壓式轉(zhuǎn)向操作系統(tǒng)了。</p><p>　　2.2.2．最大內(nèi)輪轉(zhuǎn)角：</p><p><b>　　(1)最小轉(zhuǎn)彎半徑</b></p><p>　　衡量和評價叉車的機動性能(通過性能)的指標有最小轉(zhuǎn)彎半徑，最小直角通道寬度

26、，最小堆垛通道寬度，其中最直觀的就是最小轉(zhuǎn)彎半徑；</p><p><b>　　L是叉車軸距，</b></p><p><b>　　M是主銷間距；</b></p><p>　　C是車體最外側(cè)到同側(cè)轉(zhuǎn)向主銷之間的距離；</p><p>　　外側(cè)轉(zhuǎn)向車輪最大偏轉(zhuǎn)角度；</p><p&

27、gt;　　內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向車輪最大偏轉(zhuǎn)角度；</p><p>　　可見減小軸距，增大外側(cè)轉(zhuǎn)向車輪的偏轉(zhuǎn)角度，合理的設計車體的形狀，能夠減小叉車的轉(zhuǎn)彎半徑，提高機動性能。</p><p>　　(2).最大外輪轉(zhuǎn)角</p><p>　　根據(jù)最小外側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑的要求，可以反推出對于最大外輪轉(zhuǎn)角的要求：</p><p>　　通常在50度到60度之間。</

28、p><p>　　已知：L=1780mm；M=825mm；=2375mm；C=200mm</p><p><b>　　=0.818 </b></p><p><b>　　= </b></p><p>　　在50度到60度之間，符合要求。</p><p>　　(3).最大內(nèi)輪轉(zhuǎn)角：&

29、lt;/p><p>　　根據(jù)轉(zhuǎn)向行駛過程中把保持車輪純滾動的條件，</p><p><b>　　可求出：，</b></p><p>　　一般為70度到80度，以此作為選擇或設計轉(zhuǎn)向機構(gòu)的依據(jù)。</p><p>　　=tan/（1-825/1780tan）</p><p><b>　　=<

30、;/b></p><p><b>　　在范圍內(nèi)。</b></p><p>　　2.2.3.轉(zhuǎn)向操作系統(tǒng)：</p><p>　　(1).轉(zhuǎn)向輕便性：</p><p>　　要求手力小于100N。</p><p>　　(2).轉(zhuǎn)向靈敏性：</p><p>　　要求方向盤單側(cè)

31、回轉(zhuǎn)圈數(shù)n=3-5圈。</p><p>　　2.3. 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的整體選擇及其設計計算：</p><p>　　2.3.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)在的形勢，采用全液壓式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向機構(gòu)為曲柄滑塊式。</p><p>　　這是一種新型轉(zhuǎn)向機構(gòu)，自上世紀以來八十年代初在國內(nèi)備采用，又稱橫置油缸式轉(zhuǎn)向機構(gòu)，由于其轉(zhuǎn)向機構(gòu)性能優(yōu)良，轉(zhuǎn)向橋

32、結(jié)構(gòu)緊湊，等特點，近年來叉車行業(yè)得到廣泛的應用，這種轉(zhuǎn)向機構(gòu)很適用于叉車。</p><p><b>　　其特點又以下：</b></p><p>　?。?）油缸橫置,機構(gòu)緊湊，各件較少，轉(zhuǎn)向橋獨立，油缸只通過軟管于液壓系統(tǒng)連接，布置方便，不會發(fā)生縱置油缸那種由于轉(zhuǎn)向橋擺動和差動活塞桿細而使活塞桿頭部容易斷裂，主銷沒有傾角。</p><p>　?。?/p>

33、2）機構(gòu)參數(shù)少，只有4各獨立參數(shù)；</p><p>　　（3）機構(gòu)特性好，轉(zhuǎn)角誤差小，1-2度左右，有利于間隙轉(zhuǎn)向阻力，減輕輪胎磨損，傳動角大，可以達到30度，機構(gòu)力學性能好，容易達到較大內(nèi)輪轉(zhuǎn)角可以達到80度以上，有利于減小車窗最小轉(zhuǎn)彎半徑，若維持原來轉(zhuǎn)彎半徑不變，則有可能增大軸距，方便調(diào)整布置，提高行駛性能。</p><p>　?。?）左右轉(zhuǎn)向一致，油缸兩邊出活塞桿，沒有差動現(xiàn)象，左右

34、轉(zhuǎn)向靈敏，完全相同。</p><p>　　（5）油缸結(jié)構(gòu)特殊，雙作用雙活塞桿，由于受橫向力作用，活塞桿應比較粗，油缸安裝應比較牢固，可以通過調(diào)整油缸偏距來調(diào)整機構(gòu)性能。</p><p><b>　　布置形式如下圖：</b></p><p>　　2.3.2.轉(zhuǎn)向機構(gòu)的設計：</p><p><b>　?。ㄒ唬├碚?/p>

35、分析</b></p><p>　?。?）雙軸線轉(zhuǎn)向角的理論關(guān)系式：</p><p><b>　?。?）軸線轉(zhuǎn)向曲線</b></p><p>　?。ǘ┣瑝K機構(gòu)設計：</p><p><b>　?。?）設計參數(shù)：</b></p><p>　　R1——轉(zhuǎn)向節(jié)臂長；

36、 a0——轉(zhuǎn)向節(jié)臂初始角；</p><p>　　D——基距； E——油缸偏距；</p><p><b>　　參數(shù)的一般范圍</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向節(jié)臂長R1略小于雙梯形機構(gòu)，可取0.11-0.145m，R1大則機構(gòu)行程大，相應的油缸行程也大，可能布置不下，無法實現(xiàn)，R1小則機構(gòu)受力大，相應的油

37、缸受力大，而行程太富裕。</p><p>　　轉(zhuǎn)向節(jié)臂初始角a0，可能在90度左右，a0越大，則機構(gòu)特性越好，有時會取到92度，基距變大，要根據(jù)和輪輞是否干涉來決定，該參數(shù)先確定。</p><p>　　基距D,該參數(shù)對于機構(gòu)特性不敏感，約等于轉(zhuǎn)向節(jié)臂長，他也和油缸的行程有關(guān)。</p><p>　　油缸偏距E，該參數(shù)對于機構(gòu)特性十分名，取值大約為轉(zhuǎn)向節(jié)臂的一半左右，應

38、進行精確調(diào)整，以便獲得最佳機構(gòu)特性。</p><p>　　（2）優(yōu)化設計經(jīng)驗公式</p><p>　　取r1-R1/D，e=E/D，使參數(shù)無量綱化</p><p>　　(a)優(yōu)化設計，轉(zhuǎn)角誤差，傳動角，力傳動比等為目標函數(shù)和約束條件，在不同的a0和M/L的情況下尋找最優(yōu)的r1和e。</p><p>　　(b)經(jīng)驗公式，整理優(yōu)化結(jié)果，把最優(yōu)的r

39、1和e表達成a0和M/L的二次函數(shù)，成為優(yōu)化設計經(jīng)驗公式：</p><p>　　表優(yōu)化設計經(jīng)驗公式的系數(shù)：</p><p><b>　　計算結(jié)果為：</b></p><p>　　=-8.807857+0.146783a09+8.3315333（M/L）-0.000562699-0.069538（M/L）-1.20057</p>&

40、lt;p><b>　　=0.547318</b></p><p>　　=-7.720729+0.12650658a0+8.1168（M/L）-0.000550566-0.058138（M/L）</p><p><b>　　-1.122867</b></p><p><b>　　=1.001024</b

41、></p><p>　　由此可的：先取D=100，R1=r1×D≈110mm，E=D×e≈60mm</p><p><b>　　(3)實際尺寸：</b></p><p>　　a.機構(gòu)的相似性，從機構(gòu)的特性看實際尺寸可大可小，應為機構(gòu)是相似的。</p><p>　　b.受力：從受力的角度，機構(gòu)的尺

42、寸越大越好；</p><p>　　c。油缸行程：油缸夾在當中，機構(gòu)尺寸過大會造成行程不夠；因此在油缸的行程夠用的前提下，機構(gòu)盡量大一些。</p><p><b>　　(4)其它</b></p><p>　　a.鉸點：使用關(guān)節(jié)軸承，</p><p>　　b.油缸：受橫向力作用，需要加粗活塞桿，加長導向套，采用青銅或耐磨材料

43、。</p><p>　　c.缸蓋：采用內(nèi)卡鍵式或螺紋式‘</p><p><b>　　計算油缸行程：</b></p><p>　　當轉(zhuǎn)向節(jié)臂如下圖轉(zhuǎn)至最右時，其夾角如圖可計算得,</p><p>　　其轉(zhuǎn)向極限，夾角為a=</p><p>　　可知連桿中心距為L===112mm</p>

44、<p>　　根據(jù)三角形的直角公式可求出此時的行程</p><p>　　轉(zhuǎn)向節(jié)臂中心的水平距離L1=R1×cosa=89.98，</p><p>　　其垂直高度為：L2=R1×sina=63.26</p><p>　　可得其離油缸中心為L3=3.26mm</p><p>　　即可求求出其油缸行程為：</p

45、><p>　　S=L1+D-=101mm</p><p>　　故油缸行程至少為101m，取其行程為100</p><p>　　應為其內(nèi)外輪轉(zhuǎn)角在同一各圓心故其計算行程一樣，</p><p>　　現(xiàn)在用行程校核內(nèi)外輪轉(zhuǎn)角</p><p>　　當油缸行駛到極限時，其如上圖，計算其內(nèi)輪轉(zhuǎn)角，</p><p&g

46、t;　　可知其逆運算得其轉(zhuǎn)角為==</p><p>　　計算結(jié)果為，相差不多</p><p><b>　　故油缸行程足夠。</b></p><p>　　2.3.3.轉(zhuǎn)向阻力轉(zhuǎn)矩的計算：</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)向行駛的阻力距：</p><p>　　只要所有車輪繞同一瞬心轉(zhuǎn)動，就可保證所有車輪作

47、純滾動。這是以輪胎僅一點接觸地為條件的，因為輪胎有一定的寬度，它與地面的接觸為一面積。當車輪一轉(zhuǎn)彎半徑R繞瞬心滾動時，輪胎各觸地點應有不同的線速度，但各觸地點卻有共同的角速度，故輪胎兩側(cè)，在相對與地面滾動的同時，還有相對滑動。在下圖中，兩側(cè)輪胎相對于O1的滑動速度方向相反，故引起地面對車輪的不同方向的附加阻力△F，這是一對力偶，其矩即轉(zhuǎn)向阻力矩。</p><p>　　設叉車的轉(zhuǎn)彎時以角速度繞瞬心O轉(zhuǎn)動，車輪以速度

48、v前進。車輪滾動時，路面受到壓力，輪胎與地面間產(chǎn)生相對滑動，因而使相對速度為零的點偏移了距離e，由原來的O1點移到E點，這時車輪上E、A兩點的速度可表示為：</p><p>　　——滑轉(zhuǎn)率，即因滑動引起速度降低的系數(shù)</p><p>　　由以上兩式可的滑轉(zhuǎn)率與偏移距的關(guān)系如下</p><p>　　這時，輪胎各點相對于地面的滑動速度分布為梯形ABCD。若地面的切向力與

49、滑移距離成正比，則地面反力的合力必通過梯形型心。這樣，該車輪的轉(zhuǎn)向阻力距為：</p><p>　　式中：——車輪驅(qū)動力；</p><p>　　a——梯形面積中心至輪胎縱向?qū)ΨQ面的距離。</p><p>　　令梯形中線長度為l，則兩底邊長分別為（e+0.5b）/e和（e-0.5b）/e，則得，b為輪胎寬度。將式代入上式得：</p><p>　　

50、由此可得轉(zhuǎn)向行駛時的阻力轉(zhuǎn)矩：</p><p><b>　　驅(qū)動輪縱的阻力轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　在式中，，B為驅(qū)動輪輪距，為驅(qū)動橋中心點的轉(zhuǎn)彎半徑。</p><p>　　從動輪在轉(zhuǎn)向行駛時的阻力轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　式中：R——轉(zhuǎn)向橋鉸軸處的轉(zhuǎn)彎半徑</p><p>　?。?）原

51、地轉(zhuǎn)向時的阻力轉(zhuǎn)矩</p><p>　　叉車作業(yè)時，常需原地轉(zhuǎn)向。原地轉(zhuǎn)向阻力可達行駛轉(zhuǎn)向阻力的2-3倍。為了保證叉車在最不利的情況下轉(zhuǎn)向，通常以原地轉(zhuǎn)向阻力轉(zhuǎn)矩作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的計算轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　車輪原地偏轉(zhuǎn)運動包括車路繞主銷的滾動和車輪繞輪胎與地面接觸中心的轉(zhuǎn)動。因此，原地轉(zhuǎn)向阻力轉(zhuǎn)矩包括：車輪繞主銷滾動時的滾動阻力轉(zhuǎn)矩；車輪與地面間的滑動摩擦阻力轉(zhuǎn)矩；主銷，轉(zhuǎn)向桿系鉸軸中的

52、摩擦阻力轉(zhuǎn)矩。其中以滑動摩擦阻力轉(zhuǎn)矩為主。各鉸軸的摩擦阻力轉(zhuǎn)矩用效率考慮‘</p><p>　　1）車輪的滑動摩擦阻力轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　車輪繞接觸地面中心的摩擦阻力轉(zhuǎn)矩，與輪胎的構(gòu)造即接觸地面積的形狀、大小有關(guān)。對于充氣輪胎，在所受車重力作用下，接觸地面積如圖所示。為了簡化計算，假設接觸地面積為以輪胎寬度b為直徑的圓面積，并設想接觸地面各壓強相等。此時，單個輪胎的滑動摩擦阻力轉(zhuǎn)矩

53、</p><p>　　式中P為壓強，而=，故有</p><p>　　——附著系數(shù)，可取=0.7;</p><p>　　——當量半徑，=b/3;</p><p><b>　　——單輪垂直載荷</b></p><p>　　已知： =0.55G/2</p><p>　　=4500

54、9.80.55/2=12127.5N</p><p>　　=b/3=175/3=58.33mm</p><p>　　=58.330.712127.5</p><p>　　=495.17N·m</p><p>　　2）車輪的滾動阻力轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　由圖可知，單個車輪滾動阻力轉(zhuǎn)矩為：</p>

55、;<p>　　其中為滾動阻力系數(shù)，良好的路面=0.01-0.02；e為主銷軸線接觸地點與輪胎縱對稱面間的距離。</p><p>　　可得：e=C-B/2=200-175/2=112.5mm</p><p>　　=12127.50.02112.5</p><p>　　=27.286N·m</p><p>　　3）車輪的總

56、摩擦阻力轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　車輪的總摩擦阻力轉(zhuǎn)矩為：</p><p>　　由式可知，e越大，則在中占的比例愈大。</p><p>　　假定線與車輪滾動方向垂直，則車輪原地轉(zhuǎn)向的阻力轉(zhuǎn)矩可表示為：</p><p>　　式中為綜合摩擦系數(shù)，見下圖</p><p>　　是e/B的函數(shù)，曲線是試驗取得的，是在=0.7的

57、干燥混凝土路面上，e/B<1條件下測得的。</p><p>　　e/B=112.5/175=0.643</p><p>　　=353.47N·m</p><p>　　以上分析的是單個車輪的轉(zhuǎn)向阻力轉(zhuǎn)矩。對于一臺叉車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，計入轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各鉸軸的效率后，總的轉(zhuǎn)向阻力轉(zhuǎn)矩為：</p><p>　　式中：m——轉(zhuǎn)向輪個數(shù)；<

58、;/p><p>　　——轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動效率；</p><p>　　=2×353.47/0.9</p><p><b>　　=785.4N</b></p><p>　　連桿機構(gòu)的受力分析如下圖所示：</p><p>　　可知在此時其活塞桿受力最大</p><p>　　已知

59、：M=785.4N</p><p>　　根據(jù)曲柄滑塊的受力分析可知：</p><p><b>　　A點受力分析為下：</b></p><p><b>　　活塞桿受力為：</b></p><p>　　==M/(×sin<BCA=M/(×sin<BCA)</p>

60、;<p>　　=785.4N÷(112×60÷112)=13090N</p><p>　　則需要的驅(qū)動力為：F=2=13090N×2=26180N</p><p>　　2.3.4.轉(zhuǎn)向油缸的設計：</p><p>　　根據(jù)油缸行程可以預定尺寸：</p><p>　　可以確定缸桶內(nèi)徑D=80

61、mm;</p><p>　　活塞桿直徑d d=50mm;</p><p>　　缸桶長度為 L=720mm</p><p><b>　　其油缸工作壓力為：</b></p><p>　　p=F/A=26180N÷{3.14×}=2.138MP</p><p>　　對于液壓缸來說，缸

62、筒壁厚，活塞桿直徑d和缸蓋處固定螺釘?shù)闹睆剑诟邏合到y(tǒng)中，必須進行強度校核。</p><p><b>　　1)缸筒壁厚</b></p><p>　　在中低壓系統(tǒng)中，缸筒壁厚往往由結(jié)構(gòu)工藝要求決定，一般不需要校核，在高壓系統(tǒng)中，需按下列情況校核。</p><p>　　應為=80mm/7.5mm>10</p><p>

63、<b>　　按下式進行校核</b></p><p>　　式中：D——缸筒外徑</p><p>　　試驗壓力，當缸的額定壓力時，取=1.5，取=1.25；</p><p>　　[]——缸筒材料的許用應力，n為安全系數(shù)，一般取為n=5，缸筒采用45鋼，=355MP </p><p>　　[]=355÷5=71M

64、P</p><p><b>　　計算結(jié)果為：</b></p><p>　　=1.5×2.138×80÷2÷71=1.81mm</p><p>　　=7.5mm>1.81mm</p><p><b>　　故合格。</b></p><p&

65、gt;　　2）活塞桿直徑d的校核：</p><p>　　式中：F——活塞桿上的許用應力。</p><p>　　[]——活塞桿材料的許用應力，[]=</p><p>　　[]=355MP÷1.4=253.57MP</p><p><b>　　==8.118mm</b></p><p>

66、;　　d=50mm>8.118mm.</p><p>　　故所選的活塞桿直徑合理。</p><p><b>　　3}穩(wěn)定性校核：</b></p><p>　　活塞桿受軸向壓縮負載時，其值F超過某一臨界值時，就會失穩(wěn)，活塞桿穩(wěn)定性能按下式計算：</p><p>　　式中：——安全系數(shù)，一般取2-4；</p>

67、;<p>　　當活塞桿的細長比=625/25=25<90</p><p>　　故按下式計算穩(wěn)定性；</p><p>　　式中：l——安裝長度，其值與安裝方式有關(guān)，</p><p>　　——活塞桿截面最小回轉(zhuǎn)半徑，=</p><p>　　——由液壓缸決定的末端系數(shù)，查表5-3得，==1；</p><p&g

68、t;　　E——活塞桿材料彈性模量；E=2.06×Pa；</p><p>　　J——活塞桿截面慣性矩，J=；</p><p>　　A——活塞桿的橫截面積</p><p>　　f——由材料強度決定的試驗值，見表5-4，查得f=340MP</p><p>　　——系數(shù)，具體數(shù)值見表5-4，得=1/7500；</p><

69、p>　　代入公式計算結(jié)果得：</p><p>　　==615923.0769N</p><p>　　F<<,故其穩(wěn)定性良好</p><p>　　轉(zhuǎn)向油缸轉(zhuǎn)到極限位置所需油量為：</p><p><b>　　V=l</b></p><p>　　l——為油缸行程，l=100mm；&l

70、t;/p><p>　　則：V=100mm×3.14×=306.15ml；</p><p>　　因為方向盤旋轉(zhuǎn)圈數(shù)在3-5圈，故選擇液壓轉(zhuǎn)向器型號為BZZ、2、3-E100，其公稱排量為100m/r，最大入口壓力為16MP;最大連續(xù)背壓為2.5MP。</p><p>　　n=V/100=3.06r故合理。</p><p>　　液

71、壓轉(zhuǎn)向器如下圖所示：</p><p>　　活塞桿與活塞一體。通過導向套來緩沖壓力，</p><p>　　活塞桿密封采用O型密封圈，密封性能好，摩擦系數(shù)小，安裝空間小，廣泛用于固定密碼和運動密封。并在頭部安裝Y型密封圈和防塵圈，其缸蓋采用內(nèi)卡鍵連接。</p><p>　　2.4.轉(zhuǎn)向橋的設計計算及強度校核：</p><p>　　2.4.1.轉(zhuǎn)向

72、橋的計算載荷：</p><p>　　轉(zhuǎn)向橋內(nèi)取裝制動器，因此可忽略車輪受到的切向力，只考慮垂直力和因側(cè)滑引起的橫向力。轉(zhuǎn)向橋可以按下面兩種工況選取計算載荷。</p><p>　　1）最大垂直力工況：</p><p>　　空車運行通過不平路時引起的動載荷使垂直反力達到最大值。其值與道路不平度，輪胎彈性及行駛速度等有關(guān)，表達式為：</p><p>

73、;　　式中：、——動載系數(shù)，可取=2.5</p><p>　　——空載時轉(zhuǎn)向橋的靜負荷。</p><p>　　=4.5×0.55×1000×9.8=24255N</p><p><b>　　計算結(jié)果為：</b></p><p>　　=2.5×24255÷2</p&g

74、t;<p>　　=30318.75N</p><p><b>　　2）最大側(cè)向力工況</b></p><p>　　叉車空載轉(zhuǎn)向行駛，在離心力的作用下，車輪處于臨界側(cè)滑狀態(tài)，這時側(cè)向力打最大值為：</p><p>　　式中：——側(cè)滑附著系數(shù)，取=0.8-1.0</p><p>　　——一個車輪上的垂直反力.&

75、lt;/p><p><b>　　計算結(jié)果為：</b></p><p>　　=30318.75×0.8</p><p><b>　　=24255N</b></p><p>　　2.4.2轉(zhuǎn)向橋的強度計算：</p><p><b>　　計算見圖如下：</b&

76、gt;</p><p><b>　　最大垂直力工況：</b></p><p>　　=2.5×24255÷2</p><p>　　=30318.75N</p><p>　　危險截面Ⅰ-Ⅰ靠近中心鉸軸，其最大彎矩為；</p><p><b>　　式中：B——輪距；<

77、/b></p><p><b>　　計算結(jié)果為：</b></p><p>　　=30318.75N×975mm÷2</p><p>　　=14780.39N·m</p><p>　　(2)最大側(cè)向力工況：</p><p>　　由于離心力作用，左、右車輪的垂直反力

78、不在相等，在圖中所示的側(cè)滑方向，有</p><p>　　式中：h——空載時叉車的重心高度，h=590mm</p><p><b>　　計算結(jié)果為：</b></p><p>　　左右車輪的側(cè)向反力：</p><p><b>　　計算結(jié)果為：</b></p><p>　　危險截面

79、在Ⅱ—Ⅱ處靠近主銷，其彎矩為：</p><p><b>　　計算結(jié)果為：</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=30075.83N·m</p><p>　　以上兩種工況，應分別計算有關(guān)斷面的應力，取最大值進行強度校核。</p><p>

80、;　　最大垂直力工況下各截面應力</p><p><b>　　：</b></p><p><b>　　截面Ⅰ-Ⅰ：</b></p><p><b>　　其側(cè)面圖如上圖所示</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p&g

81、t;<b>　　根據(jù)公式計算其</b></p><p><b>　　÷12</b></p><p><b>　　=1.435×</b></p><p><b>　　=4.582×</b></p><p><b>　　

82、÷12</b></p><p><b>　　=1.435×</b></p><p><b>　　=4.582×</b></p><p><b>　　可知 </b></p><p>　　=1.435×+4.582×+

83、1.435×+4.582×+</p><p><b>　　=12.632×</b></p><p><b>　　其應力為：</b></p><p>　　=14780.39N·m×102.5mm÷12.632×</p><p>&l

84、t;b>　　=11.9MP</b></p><p>　　所選材料為45鋼，其許用應力為355MP符合條件。</p><p><b>　　截面在Ⅱ—Ⅱ</b></p><p><b>　　其側(cè)面圖如下圖所示</b></p><p><b>　　=1.094×<

85、;/b></p><p><b>　　=1.094×</b></p><p>　　=1.094×+1.094×+0.598×</p><p><b>　　=2.786×</b></p><p><b>　　其應力為：</b>

86、;</p><p>　　=14780.39N·m×102.5mm÷2.786×</p><p><b>　　=54.38MP</b></p><p><b>　　最大側(cè)向力工況下：</b></p><p><b>　　截面Ⅰ-Ⅰ：</b>

87、</p><p><b>　　根據(jù)公式計算其</b></p><p>　　÷12+205×20×</p><p><b>　　=9.85×</b></p><p><b>　　=6.605×</b></p><

88、;p>　　÷12+205×20×</p><p><b>　　=16.41×</b></p><p><b>　　=6.605×</b></p><p>　　=9.85×+6.605×+16.41×+6.605×+0.005&#

89、215; </p><p><b>　　=39.475×</b></p><p><b>　　其應力為：</b></p><p>　　=14780.39N·m×102.5mm÷2.786×</p><p><b>　　=54.38MP<

90、;/b></p><p><b>　　截面在Ⅱ—Ⅱ</b></p><p><b>　　其側(cè)面圖如下圖所示</b></p><p><b>　　=2.813×</b></p><p><b>　　=2.813×</b></p

91、><p>　　=2.8113×+2.813×+0.005×</p><p><b>　　=2.631×</b></p><p><b>　　其應力為：</b></p><p>　　=30075.835N·m×75mm÷2.631

92、15;</p><p><b>　　=79.68MP</b></p><p>　　所選材料為45鋼，其許用應力為355MP符合條件。</p><p>　　2.5.轉(zhuǎn)向節(jié)及主銷強度計算：</p><p>　　下圖為轉(zhuǎn)向節(jié)及主銷計算簡圖。因主銷無內(nèi)傾角，故無須考慮。</p><p>　　轉(zhuǎn)向節(jié)危險斷面

93、在軸頸根部：</p><p>　　計算方法與橋體類似，應分為兩種工況進行。</p><p><b>　　越過不平路面時：</b></p><p>　　——車輪中心至計算截面距離</p><p><b>　　計算結(jié)果為</b></p><p>　　=24255N÷2&

94、#215;2.5×55mm</p><p>　　=1667.53N·m</p><p>　　此處轉(zhuǎn)向節(jié)臂的半徑如圖所示：</p><p>　　=1667.53N·m÷(3.14×÷32)</p><p><b>　　=78.67MP</b></p>

95、<p>　　因為轉(zhuǎn)向節(jié)臂的材料為鑄鋼，故其許用應力為355MP，其附和要求。</p><p><b>　　側(cè)滑時：</b></p><p>　　——車輪中心至計算截面距離</p><p><b>　　計算結(jié)果為：</b></p><p>　　=23869.4076N×55mm-

96、19095.526N×295mm</p><p>　　=-4320.36N·m</p><p>　　=385.592N×55mm+308.4736N×295mm</p><p>　　=112.207N·m</p><p>　　=4321.82N·m</p><p&

97、gt;　　=4321.82 N·m÷(3.14×÷32)</p><p><b>　　=203.9MP</b></p><p>　　因為轉(zhuǎn)向節(jié)臂的材料為鑄鋼，故其許用應力為355MP，其附和要求。</p><p><b>　　主銷的計算:</b></p><p&g

98、t;<b>　　越過不平路面時：</b></p><p><b>　　計算節(jié)果為：</b></p><p>　　=2.5×24255N÷2×76mm÷165mm</p><p><b>　　=13965N</b></p><p><

99、b>　　主銷受力分析如圖：</b></p><p>　　計算M=13965N×82.5mm=1152.1N·m</p><p><b>　　則其應力為：</b></p><p>　　=1152.1N·m÷[3.14×÷32]</p><p>&

100、lt;b>　　=434MP</b></p><p>　　主銷為20Cr強度為540MP，符合要求。</p><p><b>　　側(cè)滑時：</b></p><p><b>　　計算結(jié)果為：</b></p><p>　　=（19095.526N×246mm-23869.407

101、6N×80mm）÷165mm</p><p>　　=16896.54N</p><p>　　=（19095.526N×364mm-23869.4076N×80mm）÷165mm</p><p>　　=26015.76N</p><p>　　=（385.592N×246mm+308.4

102、736N×80mm）÷165mm</p><p><b>　　=719.97N</b></p><p>　　=（385.592N×364mm+308.4736N×80mm）÷165mm</p><p>　　=1000.2N·m</p><p>　　M=26015

103、.76N×82.5mm=2146.80N·m</p><p>　　=2146.80N·m÷[3.14×÷32]</p><p><b>　　=521MP</b></p><p>　　主銷為20Cr強度為540MP，符合要求。</p><p>　　2.6.軸承的選

104、擇和計算：</p><p>　　2.6.1.轉(zhuǎn)向節(jié)和主銷軸承:</p><p>　　主銷和轉(zhuǎn)向節(jié)間的軸承，不僅要承受軸向力，還要承受較大的徑向力，一般可選用一個止推軸承和兩個徑向滑動軸承，或兩個滾針軸承?；瑒虞S承徑向尺寸小，能承受較大的徑向力，價格便宜。但轉(zhuǎn)向阻力大，需要經(jīng)常加注潤滑油。</p><p>　　滾針軸承的徑向尺寸較小，價格較貴，但轉(zhuǎn)向阻力低，潤滑時間間

105、隔和使用壽命長。設計時應注意在滑動軸承的襯套和主銷中開油槽和油孔。因轉(zhuǎn)動速度低，滑動軸承注要按比驗算。滾針軸承按所受最大徑向載荷計算。</p><p>　　滾動軸承選用滾針軸承，</p><p>　　僅受徑向力，可知其最不利時徑向力為：</p><p>　　F=26015.76N</p><p>　　選取為K303527，其基本參數(shù)為，=33

106、.8，=40，e=0.42</p><p>　　P=F=26015.76N</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=7191.86h</b></p><p>　　要求工作半年以上，t=24×365÷2=4380h</p><p&g

107、t;<b>　　符合要求。</b></p><p>　　止推軸承選用：選取為8306，其基本參數(shù)為，=36.2，=66.8，e=0.42</p><p>　　僅受軸向力，可知其最不利時徑向力為：</p><p>　　F=30318.75N</p><p><b>　　=</b></p>

108、<p><b>　　=23195.2h</b></p><p>　　要求工作半年以上，t=24×365÷2=4380h</p><p><b>　　符合要求。</b></p><p>　　2.6.2.輪轂軸承：</p><p>　　叉車轉(zhuǎn)向輪輪轂安裝在一對圓錐滾珠軸承

109、上，如圖，圓錐滾子軸承可承受較大的軸向和徑向載荷，間隙可調(diào)，能保證一定的剛度。為了避免轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸根部產(chǎn)生應力集中，軸頸根部采用較大的圓角半徑并附加一些墊圈，以確保內(nèi)軸承的正確安裝與傳力。</p><p>　　輪轂軸承的使用壽命主要取決與作用在輪上的垂直力，和軸承相對于車輪中心平面的位置。輪轂軸承按額定動載荷選擇。</p><p>　　軸承處的載荷仍需按轉(zhuǎn)向橋的兩種計算工況確定。軸承額定壽命

110、，通常為叉車的一個大修期，可取為4800h-5000h。</p><p>　　軸承選用：2007108，其基本參數(shù)為：</p><p>　　=33.2KN，=30.8KN，e=0.3，Y=2，=1.1</p><p>　　軸承選用：2007112，其基本參數(shù)為：</p><p>　　=54KN，=54.5KN，e=0.33，Y=1.8，=1&

111、lt;/p><p><b>　　最大垂直力工況：</b></p><p>　　可知在兩軸承的支反力分別為如圖</p><p><b>　　徑向載荷：</b></p><p>　　==24255N÷2×25÷36=8421.875N</p><p>　

112、　==24255÷2×11÷36=3805.625N</p><p><b>　　軸向載荷：</b></p><p>　　軸向載荷僅有軸承派生出的力：</p><p><b>　　=/(2Y)</b></p><p>　　求出：=8421.875N /（2×2

113、）=4210.9375N</p><p><b>　　方向向左。</b></p><p>　　=3805.625N /（2×1.8）=926.406N</p><p><b>　　方向向右。</b></p><p><b>　　無軸向力，</b></p>

114、<p>　　故=-=4210.9375N-926.406N=3284.53N</p><p>　　故方向向左，左處軸受壓。右處軸放松；</p><p>　　當量動載荷P可求出得</p><p>　　==8421.875N</p><p>　　==3805.625N</p><p><b>　　驗算

115、軸承壽命：</b></p><p>　　驗算軸承1得：==6977.75h</p><p>　　驗算軸承2得：==660406.41h</p><p>　　大于4800h-5000h，軸承的壽命足夠。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 陶元

116、芳 衛(wèi)良保，叉車構(gòu)造與設計[M]太原科技大學修訂版。2008，9</p><p>　　[2] 工程機械設計基礎[M]太原科技大學內(nèi)部使用教材。2008，4</p><p>　　[3] 王積偉 章宏甲 黃誼[M]北京，機械工業(yè)出版社，2006，12</p><p>　　[4] 機械設計編委會，機械設計手冊[M]機械工業(yè)出版社，2004，8</p

117、><p>　　[5] 劉鴻文 材料力學[M]高等教育出版社，2004，1</p><p>　　[6] 濮良貴 紀名剛 等 機械設計[M]高等教育出版社，2006，5</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　經(jīng)過近三個月的設計，我對叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計步驟、內(nèi)容和方法有了更深入的了解，同時鞏固了

118、已學的機械設計的相關(guān)知識，為以后的工作學習打下了堅實的基礎。</p><p>　　這次設計叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的突出特點是其完全采用全液壓式轉(zhuǎn)向。在設計計算時叉車的最小轉(zhuǎn)彎半徑是其主要設計目的，根據(jù)其相關(guān)計算來滿足其設計要求，在設計轉(zhuǎn)向橋時，需要對所設計的橋體作一個全面的了解，。另一個收獲就是要學會根據(jù)結(jié)構(gòu)受力的特點應用材料，將材料用到該用的地方。而受力小的地方就盡可能少用材料。</p><p>

119、　　在設計過程中，得到了學院有關(guān)領(lǐng)導的關(guān)心和支持，尤其是指導老師xx給了我們很大的幫助，在此對他們認真負責的精神和付出的辛苦表示衷心的感謝。</p><p>　　由于時間較緊，而且我也是第一次完成這樣完整的設計，由于實踐經(jīng)驗的欠缺，在設計中一定有許多考慮不周的地方。需要在今后的學習和工作中總結(jié)提高。希望各位老師和同學批評指正。</p><p><b>　　附錄A</b>

120、;</p><p>　　Portal power</p><p>　　China’s rapid economic growth in the past decade has resulted in a big increase in freight traffic through the country’s seaports . Old ports are being expanded

121、and new ports built to handle the large growth in container and bulk cargo traffic all along the Chinese coastline.</p><p>　　China’s port expansion programme has provided a strong boost to the domestic port

122、equipment industry, which has enjoyed a strong increase in demand for port cranes of various types, including container cranes and portal cranes along with bulk cargo handling equipment.</p><p>　　State-run C

123、hina Harbour Engineering (group) Corporation Ltd, established under the ruling State Council, is China’s largest supplier of port cranes and bulk cargo handling equipment. The organization controls both Shanghai Zhenhua

124、Port Machinery Co Ltd (ZPMC),the world’s largest manufacturer of quayside container cranes, and Shanghai Port Machinery Plant (SPMP), which specializes in the manufacturer of portal cranes and other cranes used in ports

125、along with dry bulk cargo handling equipment.</p><p>　　SPMP’s main market is China, although the company is looking to expand its overseas sales. Although less well known than its associate ZPMC, SPMP also o

126、perates large manufacturing facilities, and is due to move part of its production shortly to Changxing Island near Shanghai where ZPMC already operates a large container crane fabrication plant.</p><p>　　Por

127、tal and other harbour cranes are SPMP’s major production item. During the past two years, the corporation has won contracts for 145 portal cranes from port authorities throughout China, both from new ports under construc

128、tion and ports undergoing expansion.</p><p>　　In recent years, SPMP has also supplied portal cranes to the United States, Iraq,and Myanmar.The port Rangoon of Myanmar in has purchased a 47m,40t portal crane

129、while BIW of the United States has purchased three cranes-15t,150t, and 300t portal cranes. Elsewhere, SPMP has supplied 12 portal cranes to several ports in Iraq since the end of the Saddam regime. </p><p>

130、　　In China, SPMP’s recent major orders for portal cranes include eight 40t, 45m radius cranes for Tianjin Overseas Mineral Terminal, while Yan Tai Port Bureau in Guangdong in southern China has purchased six 40t, 45m rad

131、ius cranes. Other large orders include seven 10t, 25m radius cranes for Zhenjiang Port Group and an order of 1025t, 33m radius cranes from Fangcheng Port Bureau, while the Yingkou Port Group has ordered 1325t,35m radius