【正文】 3噸叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書第一章 叉車概述叉車[Forklift] 　　工業(yè)搬運(yùn)車輛，是指對成件托盤貨物進(jìn)行裝卸、堆垛和短距離運(yùn)輸作業(yè)的各種輪式搬運(yùn)車輛。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC110稱為工業(yè)車輛。 　　適用范圍： 　　工業(yè)搬運(yùn)車輛廣泛應(yīng)用于港口、車站、機(jī)場、貨場、工廠車間、倉庫、流通中心和配送中心等，并可進(jìn)入船艙、車廂和集裝箱內(nèi)進(jìn)行托盤貨物的裝卸、搬運(yùn)作業(yè)。是托盤運(yùn)輸、集裝箱運(yùn)輸必不可少的設(shè)備。 　　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。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(jì)50年代初開始制造叉車。特別是隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大部分企業(yè)的物料搬運(yùn)已經(jīng)脫離了原始的人工搬運(yùn)，取而代之的是以叉車為主的機(jī)械化搬運(yùn)。因此，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。 　液壓式動(dòng)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(dòng)力缸等。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，通過機(jī)械轉(zhuǎn)向器使轉(zhuǎn)向橫拉桿移動(dòng)，并帶動(dòng)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(shí)，轉(zhuǎn)向器輸入軸還帶動(dòng)轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸產(chǎn)生液壓作用力，幫助駕駛員轉(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(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)小得多的轉(zhuǎn)向力矩，就能使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。 　　優(yōu)缺點(diǎn)：能耗較高,尤其時(shí)低速轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，覺得方向比較沉，發(fā)動(dòng)機(jī)也比較費(fèi)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)第二章 叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)：：3噸叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，要求為動(dòng)力轉(zhuǎn)向。（1）叉車起重量： .所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使起重量為Q=3t的叉車；（2）.載荷中心距為：按標(biāo)準(zhǔn)查得15t以下的叉車為500mm，即C=500mm；（3）.最大起升高度：按常規(guī)去3t叉車的起升高度=3000mm；（4）.自由提升高度：H=200mm；（5）.門架前后傾角：前傾角為，后傾角為；（6）.滿載行駛速度：=20km/h；（7）最大爬破度20%；（8）最大起升速度為r=300mm/s；（9）最小外側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑：根據(jù)起重量，3t叉車的=2375mm；（10）. 最小離地間隙：100mm；更據(jù)其相關(guān)叉車選取得軸距L=1780mm；主銷間距為：M=825mm；C=200mm，C為車體最外側(cè)到同側(cè)轉(zhuǎn)向主銷之間的距離； 機(jī)動(dòng)性能的計(jì)算：：(1).機(jī)構(gòu)類型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)決定了叉車的機(jī)動(dòng)性能，過去叉車多采用交叉式雙梯形轉(zhuǎn)向機(jī)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(jī)構(gòu)。(2)操縱方式 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(jī)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(qiáng)度大，作業(yè)過程中操作頻繁，為了方便操作，提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的靈敏性，降低司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)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。．最大內(nèi)輪轉(zhuǎn)角：(1)最小轉(zhuǎn)彎半徑 衡量和評(píng)價(jià)叉車的機(jī)動(dòng)性能(通過性能)的指標(biāo)有最小轉(zhuǎn)彎半徑，最小直角通道寬度，最小堆垛通道寬度，其中最直觀的就是最小轉(zhuǎn)彎半徑； L是叉車軸距，M是主銷間距；C是車體最外側(cè)到同側(cè)轉(zhuǎn)向主銷之間的距離；外側(cè)轉(zhuǎn)向車輪最大偏轉(zhuǎn)角度；內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向車輪最大偏轉(zhuǎn)角度；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(shè)計(jì)車體的形狀，能夠減小叉車的轉(zhuǎn)彎半徑，提高機(jī)動(dòng)性能。(2).最大外輪轉(zhuǎn)角根據(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：通常在50度到60度之間。已知：L=1780mm；M=825mm；=2375mm；C=200mm = = 在50度到60度之間，符合要求。(3).最大內(nèi)輪轉(zhuǎn)角：根據(jù)轉(zhuǎn)向行駛過程中把保持車輪純滾動(dòng)的條件，可求出：，一般為70度到80度，以此作為選擇或設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的依據(jù)。=tan/（1825/1780tan）=在范圍內(nèi)。：(1).轉(zhuǎn)向輕便性：要求手力小于100N。(2).轉(zhuǎn)向靈敏性：要求方向盤單側(cè)回轉(zhuǎn)圈數(shù)n=35圈。. 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的整體選擇及其設(shè)計(jì)計(jì)算：： 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(jī)構(gòu)為曲柄滑塊式。 這是一種新型轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，自上世紀(jì)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(jī)構(gòu)，由于其轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)性能優(yōu)良，轉(zhuǎn)向橋結(jié)構(gòu)緊湊，等特點(diǎn)，近年來叉車行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)很適用于叉車。 其特點(diǎn)又以下：（1）油缸橫置,機(jī)構(gòu)緊湊，各件較少，轉(zhuǎn)向橋獨(dú)立，油缸只通過軟管于液壓系統(tǒng)連接，布置方便，不會(huì)發(fā)生縱置油缸那種由于轉(zhuǎn)向橋擺動(dòng)和差動(dòng)活塞桿細(xì)而使活塞桿頭部容易斷裂，主銷沒有傾角。（2）機(jī)構(gòu)參數(shù)少，只有4各獨(dú)立參數(shù)；（3）機(jī)構(gòu)特性好，轉(zhuǎn)角誤差小，12度左右，有利于間隙轉(zhuǎn)向阻力，減輕輪胎磨損，傳動(dòng)角大，可以達(dá)到30度，機(jī)構(gòu)力學(xué)性能好，容易達(dá)到較大內(nèi)輪轉(zhuǎn)角可以達(dá)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。（4）左右轉(zhuǎn)向一致，油缸兩邊出活塞桿，沒有差動(dòng)現(xiàn)象，左右轉(zhuǎn)向靈敏，完全相同。（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(yīng)比較粗，油缸安裝應(yīng)比較牢固，可以通過調(diào)整油缸偏距來調(diào)整機(jī)構(gòu)性能。布置形式如下圖：：（一）理論分析（1）雙軸線轉(zhuǎn)向角的理論關(guān)系式： （2）軸線轉(zhuǎn)向曲線（二）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：（1）設(shè)計(jì)參數(shù)：R1——轉(zhuǎn)向節(jié)臂長； a0——轉(zhuǎn)向節(jié)臂初始角；D——基距； E——油缸偏距；參數(shù)的一般范圍轉(zhuǎn)向節(jié)臂長R1略小于雙梯形機(jī)構(gòu)，R1大則機(jī)構(gòu)行程大，相應(yīng)的油缸行程也大，可能布置不下，無法實(shí)現(xiàn)，R1小則機(jī)構(gòu)受力大，相應(yīng)的油缸受力大，而行程太富裕。轉(zhuǎn)向節(jié)臂初始角a0，可能在90度左右，a0越大，則機(jī)構(gòu)特性越好，有時(shí)會(huì)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?；郉,該參數(shù)對于機(jī)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)。油缸偏距E，該參數(shù)對于機(jī)構(gòu)特性十分名，取值大約為轉(zhuǎn)向節(jié)臂的一半左右，應(yīng)進(jìn)行精確調(diào)整，以便獲得最佳機(jī)構(gòu)特性。（2）優(yōu)化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式 取r1R1/D，e=E/D，使參數(shù)無量綱化(a)優(yōu)化設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)角誤差，傳動(dòng)角，力傳動(dòng)比等為目標(biāo)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。(b)經(jīng)驗(yàn)公式，整理優(yōu)化結(jié)果，把最優(yōu)的r1和e表達(dá)成a0和M/L的二次函數(shù)，成為優(yōu)化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式：表優(yōu)化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式的系數(shù)：下標(biāo)123456C++G++計(jì)算結(jié)果為： =++（M/L）（M/L）= =++（M/L）（M/L） =由此可的：先取D=100，R1=r1D≈110mm，E=De≈60mm(3)實(shí)際尺寸：，從機(jī)構(gòu)的特性看實(shí)際尺寸可大可小，應(yīng)為機(jī)構(gòu)是相似的。：從受力的角度，機(jī)構(gòu)的尺寸越大越好；c。油缸行程：油缸夾在當(dāng)中，機(jī)構(gòu)尺寸過大會(huì)造成行程不夠；因此在油缸的行程夠用的前提下，機(jī)構(gòu)盡量大一些。(4)其它：使用關(guān)節(jié)軸承，：受橫向力作用，需要加粗活塞桿，加長導(dǎo)向套，采用青銅或耐磨材料。：采用內(nèi)卡鍵式或螺紋式‘計(jì)算油缸行程：當(dāng)轉(zhuǎn)向節(jié)臂如下圖轉(zhuǎn)至最右時(shí)，其夾角如圖可計(jì)算得,其轉(zhuǎn)向極限，夾角為a=可知連桿中心距為L===112mm根據(jù)三角形的直角公式可求出此時(shí)的行程轉(zhuǎn)向節(jié)臂中心的水平距離L1=R1cosa=，其垂直高度為：L2=R1sina=可得其離油缸中心為L3=即可求求出其油缸行程為：S=L1+D=101mm故油缸行程至少為101m，取其行程為100應(yīng)為其內(nèi)外輪轉(zhuǎn)角在同一各圓心故其計(jì)算行程一樣，現(xiàn)在用行程校核內(nèi)外輪轉(zhuǎn)角當(dāng)油缸行駛到極限時(shí)，其如上圖，計(jì)算其內(nèi)輪轉(zhuǎn)角，可知其逆運(yùn)算得其轉(zhuǎn)角為==計(jì)算結(jié)果為，相差不多故油缸行程足夠。：（1）轉(zhuǎn)向行駛的阻力距：只要所有車輪繞同一瞬心轉(zhuǎn)動(dòng)，就可保證所有車輪作純滾動(dòng)。這是以輪胎僅一點(diǎn)接觸地為條件的，因?yàn)檩喬ビ幸欢ǖ膶挾?，它與地面的接觸為一面積。當(dāng)車輪一轉(zhuǎn)彎半徑R繞瞬心滾動(dòng)時(shí)，輪胎各觸地點(diǎn)應(yīng)有不同的線速度，但各觸地點(diǎn)卻有共同的角速度，故輪胎兩