【正文】 伍通過天安門廣場，向 國慶 十周年獻禮，向黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人報捷。中國第一臺內(nèi)燃叉車的誕生，在中國叉車制造史這張白紙上畫下了重重的一筆， 大連 叉車成為中國叉車的鼻祖并由此開創(chuàng)了中國叉車制造業(yè)史 。 叉車紙箱夾簡介 為了讓叉車適應(yīng)多種工況的需要，提高叉車工作效率及其安全性能，同時又能大大降低其破損的一個重要手段，就是叉車配裝屬具。例如：使用紙卷夾搬運紙卷，可以大大降低、避免紙卷的破 損，如果使用不帶紙卷夾的叉車，紙卷的破損率為 15%,對于用紙量大、紙質(zhì)量高的包裝企業(yè)，只需在較短時間內(nèi)就可以收回屬具投資，此后所避免的 15%破損率可大大降低企業(yè)生產(chǎn)成本 。調(diào)節(jié)叉的使用，使司機在座位上就可按需要通過操縱手柄來調(diào)節(jié)叉距，即提高工作效率，降低勞動強度，又避免了調(diào)節(jié)時托盤的破損和手指的損傷 。用推拉器進行物料的搬運，用一張滑板替代托盤，成本低廉，又節(jié)省了托盤的維修、堆垛的費用，特別是再集裝箱和車廂內(nèi)堆放貨物，更有效地節(jié)省了堆垛空間，由此可見叉車屬具對于充分發(fā)揮叉車功能所起的重要作用。叉車紙箱夾是叉車屬 具的一種，其對紙箱包裝類產(chǎn)品的搬運有方便快捷的優(yōu)勢，主要用于通過液壓油缸控制左右夾板對紙箱進行持夾搬運操作，其主要零部件有底座、夾臂、液壓油缸及夾板等組成。可以根據(jù)不同的工作需求調(diào)整油壓及更換夾板。 設(shè)計目標 工作對象：海爾 KBBCD 186? 包裝箱尺寸： 1500550650 ?? 重量： Kg51 包裝 紙箱側(cè)面抗壓強度： 22 /8 0 0/5 0 0 mNmN ?? 叉車型號： TCM 15FB 額定載荷： 門架類型：二級寬視野門架 一次搬運數(shù)量： 4個 即總重量： Kg204514 ?? 單面接觸面積： 22 9 5 0 0 0 015006502 mmm ???? 2 總體設(shè)計思路 根據(jù)工作對象的大小制定適合的夾板，設(shè)計合適的液壓油缸以及夾臂跟底座。由于叉車本身帶有液壓齒輪泵，所以只需在其基礎(chǔ)上多加一片控制紙箱夾夾臂運動的多路閥及壓力調(diào)節(jié)裝置即可。紙箱夾整體模型如圖 圖 紙箱夾整體設(shè)計圖 夾板安裝在夾臂上，夾臂跟底座通過滑動槽連接，可以水平移動，油缸的活塞桿通過銷連接在夾臂上，為夾臂的工作提供動力。 作為持夾的面板使用橡膠夾板，紙箱外側(cè)為復(fù)合膜 ，與橡膠夾板摩擦系數(shù) ?? ， 設(shè)所需持夾壓力為 F ； ?? MGF NF ? 為保證持夾穩(wěn)定，取 NF 350? 紙箱側(cè)面承壓為 ? ? 2/ mNFP ????? 22 /5 0 0/ 1 2 mNmNp ?? 所以不會壓潰紙箱 . 液壓油缸設(shè)計 由于液壓油缸需要提供夾臂往復(fù)運動的力，我們采用雙作用單桿活塞式液壓缸。 主要設(shè)計參數(shù)： 驅(qū)動的外負載： F=350（ N) 液壓缸最大伸出速度：λ =4 (m/min) 液壓缸最大行程： L =500 (mm) 主液壓缸額定 壓力計算 根據(jù)液壓缸的負載，額定壓力可按下列公式初步計算： 液壓缸額定壓力： 24DFP ?? (21) MP aPaP 3504 ????? 最高允許壓力 Pmax：也是動態(tài)實驗壓力，是液壓缸在瞬間所能承受的極限壓力。 M PaPP a x ?? (22) 主液壓缸缸筒內(nèi)徑（缸徑）計算 根據(jù)液壓缸的供油壓力和負載，缸筒內(nèi)徑 D 可按下列公式初步計算： 液壓缸負載為推力： )(4 1 mPFD ?? (23) 式中： F 為液壓缸實 際使用推力，單位為 N P 為液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力。 根據(jù)題目要求，取 F為 350N，為 ，為 ， P為 16Mpa 并代入公式 則 ????? πD 又依據(jù)手冊（ GB234880)對其進行圓整，取 D=40mm 缸壁壁厚的計算 先暫取 ? /D=,即則可按下列公式計算 ? ? )(2max mmp D?? ? (24) 式中： D 為缸筒內(nèi)徑（ m） 為缸筒的最高允許壓力（ MPa） ][? 為缸筒材料的許用應(yīng)力（ MPa） 由于采用無縫鋼管做缸筒（見結(jié)構(gòu)設(shè)計部分），查手冊有 =100110MPa,取=110MPa，代入上面公式 則 02 ?? ??? 由結(jié)果可知在所假設(shè)的范圍內(nèi)圓整，取為 2mm。 活塞桿直徑的計算 6322 ???? ?????? PRDd π 回主 (25) 根據(jù) GB/T23461993，取標準 d頂 =30mm 流量的計算 液壓缸流量根據(jù)下式計算： 設(shè)計初定活塞的平均速度： 當活塞桿外推時 V=而活塞的面積： 221 12 mDA ??? ? 容積效 率：取 =1 根據(jù)公式得到活塞桿外推時的流量： 1q = 1 30 . 1 2 5 6 2 . 4 6 0 1 0 0 . 3 0 11VAV? ?? ? ?? ? ?快 L/min (26) 最小導(dǎo)向長度的確定 當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到缸蓋滑動支承面中點的距離 H稱為最小導(dǎo)向長度。 如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計時必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。 對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度 H應(yīng)滿足以下要求 220 DLH ?? 式中 L —— 液壓缸的最大行程； D —— 液壓缸的內(nèi)徑。 故確定液壓缸的導(dǎo)向長度 45240020500 ???H 活塞的寬度 B一般取 ? ?DB ~? 故確定活塞寬度 mmB 2 8 04 0 ??? 缸蓋滑動支承面的長度 當 D＞ 80 mm 時，取 ? ?dl ~ ? 。 故確定缸蓋滑動支承面的長度 mml ??? 為保證最小導(dǎo)向長度 H，若過分增大 1l 和 B都是不適宜的，在缸蓋與活塞之間增加一隔套 K來增加 H的值。隔套的長度 C由最小導(dǎo)向長度 H 決定，即 ? ? 3521 ???? BlHC (27) 主要零部件設(shè)計與校核 缸筒的設(shè)計 缸筒的結(jié)構(gòu)與端蓋的連接形式、液壓缸的用途、工作壓力、使用環(huán)境以及安裝要求等因素有關(guān)。端蓋分為前端蓋和后端蓋。前端蓋將液壓缸的活塞杠（柱塞）腔封閉，并起這位活塞桿導(dǎo)向、防塵和密封的作用。后端蓋將缸筒內(nèi)腔一端封閉，并常常起著將液壓缸與其他機構(gòu)件連接的作用。 缸筒 與端蓋的連接選用內(nèi)螺紋形式，該形式體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。 缸筒材料 缸筒的材料，一般要求有足夠的強度和沖擊韌性。目前，普遍采用的缸筒的材料是熱軋或冷拔無縫鋼管。由于缸壁較薄，鋼筒直徑較小，故采用冷拔無縫鋼管，采用通用材料為 45 鋼。 查表可以得到： 缸筒材料的屈服強度 s? =484MP； 缸筒材料的抗拉強度 b? =610MP； 現(xiàn)在利用屈服強度來引申出： 選取安全系數(shù) n=，則缸筒材料的許用應(yīng)力 [? ]=/n=484/4=121MPa。 缸筒壁厚驗算 液壓缸的額定壓力 ? ? 22121()()DDp MP aD? ?? (28) 式中： D1 為缸筒外徑且： ? ?mmDD ?21 ?? D 為缸筒內(nèi)徑（ mm） D 為 40mm， D1為 45mm，將數(shù) 值代入公式可得 2 5 2 7p M Pa M Pa?? 符合要求。 活塞設(shè)計 活塞的材料 6 2 2 621 2 1 1 0 [ 4 5 4 4 0 0 ] 2 7 1 0454p P a? ? ?? ? ? 由于缸徑較小，故選用 45 鋼。 活塞結(jié)構(gòu)的設(shè)計 活塞根據(jù)壓力、速度、溫度等工作條件來選用密封件的型式，而選定的密封件型式?jīng)Q定了活塞的結(jié)構(gòu)型式。 常見的活塞結(jié)構(gòu)型式分活塞分為整體式和組合式，組合式制作和使用比較復(fù)雜，又因密封件的安裝要求不是很高，而且缸徑較小，故采用整體式活塞的結(jié)構(gòu)型式，其密封件和導(dǎo)向環(huán)分槽安裝。形式如圖 圖 活塞 密封環(huán)安裝圖 活塞的寬度一般由密封件、導(dǎo)向環(huán)的安裝溝槽尺寸來決定，本課題，依據(jù)結(jié)構(gòu)要求與密封件與導(dǎo)向件的結(jié)構(gòu)，取活塞寬度 B為 40mm 活塞的密封 活塞的密封選用準則取決于壓力、速度、溫度和工作介質(zhì)等因素。選用應(yīng)用廣泛的 O型密封圈，由于工作壓力大于 10MPa，為防止密封圈被擠入間隙而損壞，故選用為副密封件為聚四氟乙烯（ PTFE）的擋圈與主密封件組合在一起使用。這種組合式密封圈顯著地提高了密封性能，降低了摩擦阻力，無爬行現(xiàn)象，具有良好的動態(tài)及靜態(tài)密封性，耐磨損，使用壽命長、安裝溝槽簡單、裝坼方便 。 活塞桿桿體的選擇 活塞桿的桿體分為實心桿和空心桿?？招臈U多用于 d/D比值較大或桿體內(nèi)有位置傳感器等場合。而實心桿加工簡單，采用較多， 故選用實心桿。 活塞桿的外端是液壓缸用以與負載連接的部位，可根據(jù)液壓缸的安裝連接形式有多種結(jié)構(gòu)形式。本課題因液壓缸垂直安裝且活塞桿下端要裝壓板，為方便連接，活塞桿外端采用外螺紋（帶肩）形式。其外螺紋根據(jù)國家標準 GB235080可選取。 活塞桿材料 因為沒有特殊要求，所以選用 45 號鋼作為活塞桿的材料，本次設(shè)計中活塞桿只承受壓應(yīng)力，所 以不用調(diào)制處理，但進行淬火處理是必要的，淬火深度可以在 — 1mm 左右。 安裝活塞的軸頸和外圓的同軸度公差不大于 ，保證活塞桿外圓和活塞外圓的同軸度，避免活塞與缸筒、活塞桿和導(dǎo)向的卡滯現(xiàn)象。安裝活塞的軸間端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于 ，保證活塞安裝不產(chǎn)生歪斜。 活塞桿外圓粗糙度選擇為 因為是運行在低載荷情況下，所以省去了表面處理。 活塞桿強度的校核 由設(shè)計要求有液壓缸最大行程 L=500mm 已設(shè)計活塞桿直徑為 d=50mm 查手冊有校核公 式為 ? ?4Fd??? (28) 則 24 9 0 2 5 / 4 4 2 .9110 mm??? ? ? ?? 而活塞桿的最小直徑為 45mm 所以活塞桿滿足強度要求 液壓缸穩(wěn)定性校核 假設(shè)液壓缸只承受軸向載荷，則它所承受的力 F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負載 ,以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸正常工作。的值與 活塞桿的材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。 校核公式為： kkFF n? (29) （式中 kn 為安全系數(shù)，取 3） 查相關(guān)手冊別結(jié)合以設(shè)計數(shù)據(jù)，取 kF = 則 22 5 9 0 / 4 5 3 5 03kkF K N F K Nn ???? ? ? ? 所以液壓缸的穩(wěn)定性滿足要求。 活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵 導(dǎo)向環(huán)：在液壓缸的前端蓋內(nèi)，有對活塞桿導(dǎo)向的內(nèi)孔 ,在這對內(nèi)孔中裝導(dǎo)向環(huán)。本設(shè)計選擇非金屬導(dǎo)向環(huán)，用高強度塑料制成，這種導(dǎo)向環(huán)的優(yōu)點是摩擦阻力小、耐磨、使用壽命長、裝導(dǎo)向環(huán)的溝槽加工簡單，并且磨損后導(dǎo)向環(huán)易于更換。 防塵：使用 DH 防塵圈，材料 是聚氨酯，既有防塵作用，又有潤滑作用。 緩沖裝置 由設(shè)計要求選擇的緩沖裝置為桿頭緩沖，緩沖由桿頭和缸底部端蓋共同作用。 排氣裝置 液壓缸為雙作用，故需要兩個排氣孔，分別設(shè)置在缸的兩端。均取 M16 的排氣閥，具體尺寸見裝配圖。 液壓缸的安裝 由設(shè)計要求有安裝方式為底座安裝，查相關(guān)手冊，選具體安裝方式為底面腳架安裝，安裝圖形如圖 圖 液壓油路設(shè)計 根據(jù)設(shè)計需要，我們要設(shè)計一個可以同時控制兩個液壓油缸同步運動的液 壓油路 由于叉車本身具有液壓油泵，只需在其基礎(chǔ)上多加一片多路閥即可提供所需的供油需求。 采用限壓閥控制油壓，兩個油缸并聯(lián)工作，如圖