【導(dǎo)讀】電動(dòng)叉車?yán)眯铍姵刈鳛閯?dòng)力源，由電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。且相較于內(nèi)燃叉車，電動(dòng)車輛的低噪音，無尾氣排放的優(yōu)勢(shì)也已得到許多用戶。電子控制技術(shù)的快速發(fā)展使得電動(dòng)叉車操作變得越來越舒適，適用范圍越廣，解決物流的方案越來越多。在發(fā)達(dá)國家，電動(dòng)叉車需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)燃叉車，尤其是在港口、倉庫以及。煙草、食品、輕紡等行業(yè)，電動(dòng)叉車正在逐步替代內(nèi)燃叉車。

　　

【正文】 + HBR = 1tF （ ） 21 LRLR HBHA ? （ ） 由以上兩式可得 ： HAR =， HBR =， HCM =mm 求垂直面內(nèi)支反力 VAR 、 VBR 和彎矩 VCM 。 VAR + VBR = 1rF （ ） LRdFLF VBar ?? 1111 21 （ ） 23 由以上兩式可得 ： VAR =， VBR =， 左VCM =， 右VCM =mm。 按第三強(qiáng)度理論得： 321222 ???? TMMM VCHC ?右Nmm （ ） ? ? M P a400M P 3 ???? ??? dM （ ） 圖 28 一 軸受力圖 由于一軸的 強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足要求，二軸的直徑與一軸相差不多，且受力也相差不多，RVA RHB RHA RVB Fa13 Fr13 Ft13 RHA Ft13 RHB L2 L1 L RVA RVB Fr13 M 9 26492 24 也能夠滿足強(qiáng)度要求，故掠去對(duì)二軸的校核。 變速器軸承的選擇 圖 29 一軸軸承受力圖 一軸軸承受力圖如上圖 29 一軸軸承受力圖 所示 ，軸承受很小的徑向 載荷，同時(shí)也受到更小的軸向載荷，所以 一軸軸承選擇角接觸球軸承 ，作為該軸兩端的軸承，對(duì)稱正裝，滿足使用要求。 初選軸承的型號(hào)為 7003AC， d=17mm ， D=35mm ， B=10mm， rc =， orc = ， 質(zhì)量 w=。 油潤滑時(shí)極限轉(zhuǎn)速為 2200r/min。 25 圖 210 二軸軸承受力圖 二 軸軸承受力圖如上 圖 210 二軸軸承受力圖 所示 ，軸承受很小的徑向載荷，同時(shí)也受到更小的軸向載荷，所 以二 軸軸承選擇角接觸球軸承 ，作為該軸兩端的軸承，對(duì)稱正裝，滿足使用要求。 初選軸承的型號(hào)為 7003AC， d=17mm ， D=35mm ， B=10mm， rc = ， orc = ， 質(zhì)量 w=。 油潤滑時(shí)極限轉(zhuǎn)速為 2200r/min。 本章 的 主要 內(nèi)容 有 根據(jù)叉車的基本參數(shù)，對(duì)叉車的蓄電池和行走電機(jī)進(jìn)行選擇，然后是 通過轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等參數(shù)， 對(duì)叉車變速器齒輪和變速器軸的設(shè)計(jì)及校核，最后是通過齒輪 形式 和轉(zhuǎn)速，對(duì) 變速器軸承 型號(hào) 的選擇。 設(shè)計(jì)及校核是很復(fù)雜的過程，需要認(rèn)真仔細(xì)進(jìn)行。 通過本章對(duì)叉車變速器完成 全部 整體的設(shè)計(jì)， 為出二維圖做準(zhǔn)備。 26 第 3章 貨叉的設(shè)計(jì)與校核 貨叉的類型、構(gòu)造選擇及 設(shè)計(jì) 貨叉裝在叉架上。它的外形是一個(gè) L 形桿件，分為水平段和垂直段兩部分。一般的貨叉的水平段和垂直段做成整體的，稱為整體式貨叉。如圖 31 所示。 在叉車叉取貨物時(shí)，貨叉的水平段用來叉取貨物或托盤的底部，叉起后用來承載貨物。因此貨叉的水平段的上表面必須水平，水平段前段下面略有斜度，以使查尖處厚度較薄，并且前段逐漸 變窄，叉尖兩側(cè)帶有圓弧，這樣有利于使貨叉插入貨物底部，叉取貨物。貨叉的垂直段用來與叉架鏈接，根據(jù)鏈接形式不同，分為掛鉤式和鉸鏈?zhǔn)絻煞N。 貨叉是叉車的重要構(gòu)件，受力大，要求截面小，重量輕。因此需要用低合金鋼、中碳鋼等材料制造（如 40Cr），還需經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚恚ㄈ缯{(diào)制），以增加水平段的表面硬度，提高耐磨性能。 貨叉的主要尺寸有貨叉水平長(zhǎng)度 L、貨叉垂直段高度、貨叉斷面尺寸、掛鉤尺寸和軸孔尺寸等。 圖 31 貨叉的類型 貨叉長(zhǎng)度主要決定于載荷中心距，并考慮配合使用的托盤尺寸。一般取 L2C(C為載荷中心距 )，也可以稍小于 2C。 L 按標(biāo)準(zhǔn)選取。 貨叉垂直段高度，主要與門架的離地間隙和叉架的尺寸有關(guān)。 貨叉的截面尺寸及掛鉤 尺寸決定于起重量和載荷中心距，即決定于載荷力矩。 每個(gè)貨叉在垂直段側(cè)面，應(yīng)打印標(biāo)記該貨叉的額定起重量和載荷中心距，以便于更換取物裝置時(shí)不致混亂。 貨叉的基本尺寸可以由表 31 貨叉的基本尺寸 和圖 32 貨叉的基本構(gòu)造和 查取 27 圖 32貨叉的基本構(gòu)造 表 31 貨叉的基本尺寸 長(zhǎng)度 /mm 750 800 900 950 1000 1050 1150 1200 1350 1500 1600 1650 1800 20xx 2400 貨叉的安裝尺寸可以查下 表 32 貨叉的安裝尺寸查取 貨叉厚度/mm 貨叉寬度 /mm 80 100 120 130 140 150 160 180 200 25 X 30 X X 35 X X X 40 X X X X 45 X X X X X 50 X X X X X X 60 X X X X X 70 X X X 80 X X 90 X 28 表 32 貨叉安裝尺寸 起重量 /t 載荷中心距/mm 貨叉形式 a B H1 H2 H3 M1 M2 C1 C2 K1 K2 e q ~ 400 A 76 331 394 307 305 28 26 17.5 16 14 13 16 8 B 114 432 1~2.5 500 A 76 407 470 383 381 31 29 17.5 16 14 13 16 8 B 152 546 ~ 500 A 76 508 568 478 476 40 38 23 21.5 17 16 19 10 B 203 695 5~6.3 600 A 127 635 743 599 597 47 45 27 21.5 20 19 19 12 B 254 870 貨叉長(zhǎng)度 L大于 2C=1000mm 內(nèi)外門架是各自分別由左、右兩根立柱，通過上、中、下不同數(shù)量的橫梁鏈接而成的門式框架。立柱即是門架承載的主要構(gòu)件，又是叉架或內(nèi)門架做起升運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌。立柱截面有槽型（稱 C 形）、工字型（稱 I 形）、和其它異形形狀（分別稱作 L 形和J 形） ,材料多為低合金 16Mn 鋼。左右兩立柱通過二到三根橫梁連接，構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)，然后嵌套在一起，依靠裝在內(nèi)、外門架上的滾輪，使內(nèi)門架沿外門架立柱滾動(dòng)。當(dāng)使用不同形狀截面的型鋼做門架立柱時(shí)，會(huì)有多種內(nèi)外門架立柱并列 組合。 內(nèi)外門架的高度為： 1H = 2H =（ maxH + ? ） + 1L +d+t=1980mm （ ） 式中： maxH —— 最大起升高度（ mm） ；  —— 滿載時(shí)輪胎變形量（大至與 ? 相當(dāng)）（ mm） ； ? —— 貨叉厚度（ mm） ； 1L —— 叉架（內(nèi)外門架間）的縱向滾輪間距（ mm） ； d —— 縱向滾輪直徑（ mm） ； t —— 構(gòu)造或焊接工藝結(jié)構(gòu)所需要的尺寸（ mm） 。 叉車的最低結(jié)構(gòu)高度： aH = 1H + mina （ ） 29 mina —— 門架最低點(diǎn)到地面的距離 。 起升液壓缸的行程： cS =（ maxH + ? ） /2 （ ） 液壓缸的安裝高 度： cH = cS + 1C （ ） 1C —— 液壓缸的導(dǎo)向、缸蓋、缸底等固定尺寸 。 各種組合形式都有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。 CC 型的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)、外門架立柱截面相同，材料規(guī)格單一，制造方便。缺點(diǎn)是供內(nèi)門架升降導(dǎo)向的滾輪只能裝在內(nèi)門架立柱下端腹板上，滾輪間距一定在外載荷一 定的條件下無論內(nèi)外門架是否起升，滾輪壓力總是比較大。 CI 型、 CJ 型、 CL型和 II 型截面的共同特點(diǎn)是，內(nèi)門架立柱外翼緣均有外伸翼緣插在外門架立柱槽型內(nèi)，這使得有可能在外門架立柱頂端裝設(shè)一個(gè)內(nèi)門架導(dǎo)向滾輪，內(nèi)門架的外伸翼緣壓在此滾輪上運(yùn)動(dòng)。內(nèi)門架的另一個(gè)的導(dǎo)向滾輪仍裝在內(nèi)門架立柱下端腹板上，此滾輪壓在外門架立柱的后翼緣內(nèi)壁上。這樣內(nèi)門架受到起重載荷的力矩作用后，由于內(nèi)門架上、下支撐滾輪間距大，滾輪的壓力就小，門架受力情況改善。但隨著內(nèi)門架上升的同時(shí)，滾輪間距逐漸變小，滾輪壓力也增大，最大起升高度時(shí)，滾輪間距最小 ，壓力最大。 內(nèi)門架通常具有上橫梁和中橫梁，同時(shí)也有下橫梁。內(nèi)門架橫梁的形狀既要考慮可靠的鏈接，又要注意避讓叉架和內(nèi)門架的運(yùn)動(dòng)，還要考慮不要與外門架的橫梁發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。 外門架通常具有上橫梁、中橫梁和下橫梁。外門架橫梁的形狀要考慮避讓叉架和內(nèi)門架的運(yùn)動(dòng)，外門架的下橫梁要考慮起升液壓缸的支座，還要注意避免與驅(qū)動(dòng)橋發(fā)生干涉，外門架的中橫梁往往與傾斜液壓缸支座相連。 滾輪布置為可變間距式，內(nèi)、外門架之間的縱向滾輪一組安裝在內(nèi)門架的下端，另一組安裝在外門架的上端。滾輪間距隨起升變化，滾輪壓力也隨之變化。起升較低時(shí)，滾輪間距大受力小，起升到最大高度時(shí)，滾輪間距最小，這時(shí)滾輪壓力最大，相當(dāng)于固定間距式的壓力。其最小滾輪間距與固定間距式相同。這種布置的最大優(yōu)點(diǎn)是門架的疲勞載荷小，缺點(diǎn)是只適應(yīng) CI 型、 CJ 型、 CL型和 II 型立柱截面 叉架構(gòu)造的設(shè)計(jì) 叉架又名為滑架，它的作用是安裝貨叉或其他工作屬具，并帶動(dòng)貨物一起升降。根據(jù)叉架在門架系統(tǒng)中的相對(duì)位置，貨物的重量考叉架傳給起重鏈條，貨物 30 重量產(chǎn)生的力矩通過叉架傳給門架，當(dāng)鏈條帶動(dòng)叉架升降時(shí)，叉架要可靠的沿著門架導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。由此，決定了叉架在構(gòu)造上的一個(gè)垂直運(yùn)動(dòng)的承載小件，一般由兩 部分構(gòu)成。其前部是一個(gè)焊接框架結(jié)構(gòu)，主要用于懸掛貨叉及其他屬具；后部是兩列裝有導(dǎo)向滾輪的滾輪架，與前部框架焊接構(gòu)成一體，由鏈條牽引，沿門架門架導(dǎo)軌垂直升降。根據(jù)貨叉的形式和他在框架上的安裝方式，叉架有兩種形式，即板式和滑桿式。 當(dāng)貨叉為掛鉤型時(shí)，采用板式叉架。板式叉架的框架有多種形式，但不管哪種一般都是鋼板焊接而成，或整塊鋼板按照所需尺寸結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割，挖去多余部分以減輕重量。貨叉的上掛鉤在框架的上橫梁上，貨叉的下掛鉤鉤住框架的下橫梁。由于掛鉤和叉架間的安裝尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，各種屬具均具有和貨叉相同的掛鉤。板式 叉架能方便的更換屬具，因此焊接板式結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛。 貨叉或其他屬具可從叉架側(cè)面裝上或卸下，當(dāng)叉架上裝有擋貨叉時(shí)，側(cè)面不變裝卸，在叉架下橫梁開一個(gè)缺口，可以方便裝拆貨叉。為了使貨叉在叉架上定位，在框架上橫梁 上對(duì)稱的做有若干定位孔或定位槽，在貨叉上端的掛鉤上裝有帶彈簧的定位銷。根據(jù)貨物的尺寸，貨叉可以在叉架上滑動(dòng)以調(diào)整兩叉間距，并定位在合適的位置上。 叉架上的滾輪是把貨物的重力，以力偶矩的形式傳遞給內(nèi)門架。因?yàn)闈L輪是固定間距的，對(duì)門架立柱的作用力大應(yīng)合理布置。 貨叉、叉架的剛度強(qiáng)度校核 貨叉受集中載荷作用后的內(nèi)力圖如圖 33 貨叉受集中載荷作用后的內(nèi)力圖所示。 圖 33 貨叉受集中載荷作用 后的內(nèi)力圖 31 （ 1）貨叉的強(qiáng)度計(jì)算 水平段受彎矩和剪力，垂直段受彎矩和拉力。危險(xiǎn)截面在垂直段的下部，其上的最大正應(yīng)力為彎曲應(yīng)力和軸向應(yīng)力之和。彎曲應(yīng)力 w? 和軸向應(yīng)力 1? WMw max??=62bacP = （ ） 1? =FP=baP= （ ） max? = w? + 1? =? ?? （ ） 式中： maxM —— 最大彎矩； P—— 貨叉的計(jì)算載荷； C—— 載荷中心距； W—— 抗彎截面模量， W = 6ba2 ； a、 b—— 貨叉截面的高和寬； F—— 截面面積。 F=ab； ? ?? —— 許用應(yīng)力 (2)貨叉的剛度計(jì)算 貨叉剛度計(jì)算的目的，是確定貨叉水平段在外載荷作用下的變形，通常都以叉尖或載荷中心處的垂直靜撓度作為計(jì)算值。撓度越小，表示貨叉剛度越大。 Ef = ? ? ????? ?? h2e6cl3lcclEIP =??f （ ） 式中： E—— 鋼的彈性模量； I—— 貨叉截面慣性矩，貨叉作為等截面看待， I= 12ba2 ； a、 b—— 貨叉截面的高和寬； P—— 貨叉的計(jì)算載荷； c—— 載荷中心距； ??f —— 叉尖允許撓度，一般取 l/50。 32 叉架的受力比較復(fù)雜，在垂直框架平面內(nèi)作用的力 F，對(duì)于上、下橫梁可簡(jiǎn)化成雙懸臂對(duì)稱簡(jiǎn)支梁，只是作用力 F 作用在梁的上、下邊緣上， 使梁在受彎曲的同時(shí)，還受到扭矩。在框架平面內(nèi)受到力 P 的作用，構(gòu)成三次對(duì)稱超靜定框架，其受力圖如下圖 34 所示，最大彎矩位于上橫梁懸臂根部。 由此可見，開口框架上橫梁懸臂根部是危險(xiǎn)截面。 該截面作用在框架平面內(nèi)的彎矩為： xM =pl=3120xx （ ） 該截面作用在框架平面內(nèi)的彎矩為： yM =Fl=P(c+a+b/2)l/f=509005 （ ） 該截面扭矩為： TM =Fh/2=69132 （ ） P=Q/2=750kg （ ） 式中： a—— 貨叉厚度； C—— 載荷中心距； Q—— 起重量 ； L—— 懸臂長(zhǎng)度 ； b—— 橫梁截面厚度； h—— 橫梁截面計(jì)算高度； f—— 框架上、下橫梁作用力 F 間的距離。 圖 34 三次對(duì)稱超靜定框架受力圖 33 上橫梁截面由于被定位銷所削弱，為安全和計(jì)算方便起見，將截面如圖 35 叉架上橫梁截面計(jì)算 圖作為矩形截面進(jìn)行計(jì)算，主要驗(yàn)算 A、 B 兩點(diǎn)應(yīng)力。 圖 35 叉架上橫梁截面計(jì)算圖 A 點(diǎn)應(yīng)力為 ： XA WMX?? +YWMY = 6/bh2Pl + 6/hb2Fl =? ?? （ ） 截面中 B 點(diǎn)的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力最大，其值為 ： max? = hb2?TM = Mpa ? ?? （ ） 式中 ： ? —— 與矩形截面高寬比有關(guān)的系數(shù)， B 點(diǎn) 為雙向應(yīng)力狀態(tài)，按第四強(qiáng)度理論： m a x22Y 3?? ??????????YA WM = Mpa ? ?? （ ） 叉車整車的穩(wěn)定性校核 叉車的自重及其中心是設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)參數(shù)，與電動(dòng)機(jī)的選擇、牽引性能、制動(dòng)性能和穩(wěn)定性等都有關(guān)系 。 叉車在 裝卸搬運(yùn)作業(yè)中有失穩(wěn)傾倒的危險(xiǎn)，因此在設(shè)計(jì)中要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。 34 本次設(shè)計(jì)的叉車 的軸距 L 為 ，叉車 自重 G 為 3000kg，前橋橋載 G1 應(yīng)為空載叉車自重的 45%，后橋橋載 G2 應(yīng)為空載叉車自重的 55%，保證叉車的橫向穩(wěn)定性 ，從而得出叉車重心距離叉車前輪 。 叉車的前懸距（前輪重心到到貨叉垂直段前表面） B 大約是前輪半徑 R 的 倍（統(tǒng)計(jì)得來）， 由設(shè)計(jì)得出 B 值為， 由門架構(gòu)造所決定，變化空間不大。叉車的載荷中心距 C 在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)規(guī)定出來，為 500mm，叉車的 載荷起重量 Q 為 1500kg?；境叽缛鐖D 36 叉車基本校核尺寸所示。 前后軸的載荷隨其運(yùn)動(dòng)情況而變化，成為軸載轉(zhuǎn)移。由于叉車重心具有一定的高度，叉車的門架使貨叉的載荷具有升降的功能，叉車的門架具有前傾和后傾的角度。載荷轉(zhuǎn)移會(huì)使橋載發(fā)生變化，對(duì)于驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向附著力，橋的強(qiáng)度，整機(jī)穩(wěn)定均有影響。 圖 36 叉車基本校核尺寸 35 當(dāng)叉車的貨叉升到最大起升高度 H，門架向外傾斜到最大角度 ? 時(shí)， 叉車的重心向前偏移最大，前橋橋載最 大，對(duì)這一時(shí)刻叉車的穩(wěn)定性進(jìn)行校核， G=3000kg Q=1500kg B= L