【正文】 帶來(lái)全球工業(yè)的國(guó)際化，使得各國(guó)間及國(guó)內(nèi)貿(mào)易大幅上升。貿(mào)易的增加將推動(dòng)現(xiàn)代集裝箱搬運(yùn)與堆垛設(shè)備的高速發(fā)展。它負(fù)責(zé)貨物的起升及相應(yīng)的裝卸動(dòng)作，并對(duì)叉車(chē)的整機(jī)性能有極大的影響。內(nèi)外門(mén)架 是格子分別在左、右兩根立柱，通過(guò)上下不同數(shù)量的橫梁連接而成的門(mén)式框架。立柱截面有槽形鋼、工字鋼和其他異形狀，材料多為低合金 16Mn鋼。構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)，然后嵌套在一起，依靠裝在內(nèi)、外架上的滾輪，使內(nèi)門(mén)架沿外門(mén)架立柱滾動(dòng)。這是它的構(gòu)造特點(diǎn)。內(nèi)架、外架和叉架都是用型鋼焊成的平面框架，它們與起升油缸和鏈滑輪組和重量占了工作裝置總重的絕大部分，且集中在位于前軸外邊的門(mén)架平面內(nèi)，因而是影響叉車(chē)抵抗向前翻倒的能力的不利因素。 門(mén)架系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)與安裝關(guān)系 門(mén)架系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)與安裝關(guān)系（圖 22）是：貨叉掛在叉架上；叉架受鏈條的牽引，并以其縱、側(cè)向滾輪為“車(chē)輪”，以?xún)?nèi)門(mén)架為“活動(dòng)導(dǎo)軌”作升降運(yùn)動(dòng)；內(nèi)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 （手動(dòng)液壓堆高車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)） 10 10 門(mén)架則受起升液壓缸的頂推，也以其縱、側(cè)向滾輪為“車(chē)輪”，以外門(mén)架 2 為“固定導(dǎo)軌”而升降；外門(mén)架的下鉸坐鉸接在驅(qū)動(dòng)橋殼或車(chē)架上，中部靠?jī)蓚€(gè)并列的傾斜液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)門(mén)架系統(tǒng)的前、后傾動(dòng)作。起升鏈條的一端固定在起升液壓缸筒上（相當(dāng)于固定在外門(mén)架上），中部繞過(guò)固定在浮動(dòng)橫梁上的鏈輪后，另一端掛住叉架。 3—— 叉架， 4—— 貨叉， 5—— 縱向滾輪， 6—— 側(cè)向滾輪， 7—— 起升液壓缸， 8—— 鏈條， 9—— 鏈輪， 10—— 浮動(dòng)橫梁， 11—— 內(nèi)門(mén)架上橫梁。 圖 31 貨叉的結(jié)構(gòu)和尺寸 貨叉尺寸主要取決于起重量 Q、載荷中心距 c， 取 起重量 Q=1 噸， 按 GB/T 51832020 與 GB/T 51842020 選 出貨叉的基本參數(shù)和尺寸為 貨叉長(zhǎng)度： l=1000mm； 貨叉垂直高度： h=520mm； 貨叉 厚度和寬度：厚 30 寬 80mm； 貨叉兩鉸支點(diǎn)中心距： h1=383； 貨叉外伸距： e=76mm 據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇材料為 40cr 鋼， 調(diào)質(zhì)處理后 鋼屈服強(qiáng)度 MPaS 785?? 。按照這種簡(jiǎn)化，貨叉可看作一次超靜定剛架（圖 32）。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 （手動(dòng)液壓堆高車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)） 13 13 圖 32 超靜定剛架計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖 33 靜定剛架計(jì)算簡(jiǎn)圖 這兩種計(jì)算簡(jiǎn)圖，在集中載荷 P 力作用下，貨叉的危險(xiǎn)截面均在支座 A 以下的垂直段，其應(yīng)力狀態(tài)相同，強(qiáng)度相等。由于靜定剛架水平段的變形量大于靜定剛架水平段的變形量。 貨叉的強(qiáng)度驗(yàn)算 （ a） (b) (c) (d) 圖 34 貨叉強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算簡(jiǎn)圖 從貨叉所受的集中載荷 P力作用的內(nèi)力圖 (圖 34)來(lái)看 , 水平段受彎矩和剪力 , 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 （手動(dòng)液壓堆高車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)） 14 14 垂直段受彎矩和拉力 , 危險(xiǎn)截面支座 A 以下垂直段的最大正應(yīng)力為 6/2m a xw ba PCWM ??? abPFP ?? /1? 1max ??? ?? w ≤ ][? 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， 6/a2bW? ； a,b—— 貨叉截面的高和寬； F—— 在面面積， F=ab。 根據(jù)文獻(xiàn)《堆高車(chē)構(gòu)造與設(shè)計(jì)》 Q/2， n≥ 3 在此去 。 （式 42） 式中 Q—— 起重量， Q=1t=9800N 由此得出 NQP 4 9 0 029 8 0 02 ??? 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式 31 M P *30*30 6*500*4 9 0 0w ??? *304 9 0 01 MPabPFP ???? M P an S ][ ??? ?? 因?yàn)? 0 0 41m a x MPw ????? ??? ][ MP?? 所以貨叉滿(mǎn)足強(qiáng)度條件。計(jì)算貨叉的擾度一般采用圖乘法。為了計(jì)算方便，可將彎矩圖分成獨(dú)立規(guī)則的圖形，逐個(gè)相乘后在疊加，然后在除以貨叉的抗彎度 EI，就得到所求的擾度。M 彎矩圖 圖 35 貨叉叉尖撓度計(jì)算圖 由此可得叉尖的撓度 ]26)3(c[f decllEIP c lE ???? ≤ [f] 式中 I—— 貨叉的截面慣性矩， 貨叉作為等截面看待 12/3baI ? ； E —— 貨叉的彈性模量，； P1—— 貨叉的額定截荷， [f]—— 叉尖允許擾度，一般取 l/50. 代人數(shù)據(jù) , 得出 ]2**6)50100*3(21[12 8*3*10*100*50*4 9 0 0f311 ?????E 叉尖的許用撓度為 mmlf 2501 0 050][ ??? 由于 mmfmmfE 2][ ??? ,所以貨叉滿(mǎn)足剛度條件 貨叉與掛鉤焊接強(qiáng)度驗(yàn)算 掛鉤尺寸根據(jù) ISO232877 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定， z=， M=31mm， s=47mm，K=H=5mm， b=100mm， G=33mm（圖 36）。根據(jù)起重機(jī)焊接強(qiáng)度的計(jì)算 規(guī)范 , 由拉伸應(yīng)力 1? 和剪切應(yīng)力 1? 所組成的復(fù)合應(yīng)力 , 按等效應(yīng)力 cp? 來(lái)進(jìn)行計(jì)算 , 其計(jì)算公式為 222211 39。44cp FPH D H D? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 式中 39。P —— 所受垂直力， N。 ????????? ? ? ? mmHGD 2 4 6523321 0 0222b2 ?????????? 則 41 94 222121cp ??????? ????????? ???? ??? 貨叉與掛鉤焊接的焊 條選用 TB132, 焊條的抗拉強(qiáng)度 490b MPa? ? ,焊條的許用應(yīng)力 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 （手動(dòng)液壓堆高車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)） 17 17 ? ? 490 1 6 3 . 3 3339。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 （手動(dòng)液壓堆高車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)） 18 18 第四章叉架的設(shè)計(jì)計(jì)算 叉架的計(jì)算 叉架又名滑架，它的總用是安裝貨叉或者其他工作屬具，并帶動(dòng)貨物一起升降。由此，決定了叉架在構(gòu)造上是一個(gè)垂直運(yùn)動(dòng)的承載小車(chē)，一般由兩部分構(gòu)成。有鏈條牽引，眼門(mén)架導(dǎo)軌垂直升降。本次設(shè)計(jì)采用板式叉架，如圖 41 圖 41 叉架簡(jiǎn)圖 圖 42 叉架受力圖 如圖 42 所示， 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(chēng)簡(jiǎn)支梁（圖 42），只是力 F 作用在梁的上下邊緣上，是梁在受彎曲的同時(shí)，大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 （手動(dòng)液壓堆高車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)） 19 19 還受到扭矩。 由此可見(jiàn)，開(kāi)口框架上橫梁懸臂根部是危險(xiǎn)截面。 根據(jù)h/b= 查表的α = 代入數(shù)據(jù)得 mmNMNMmmNMTyx?????? 5 0 3 2 3 6 4 7 5 9 11 4 7 0 0 0 0 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 （手動(dòng)液壓堆高車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)） 20 20 圖 43叉架上橫梁截面計(jì)算圖 上橫梁截面由于被定為槽所削弱，為安全和 計(jì)算方便將截面（圖 43）作為矩形截面進(jìn)行計(jì)算，注意驗(yàn)算 A、 B 兩點(diǎn)應(yīng)力。 A點(diǎn)的應(yīng)力為 6/6/ 22 hb Flbh PlWMWM yyXXA ?????≤ ][? 截面中 B 點(diǎn)的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力最大，其值為 hbMT2max a?? ≤ ][? B點(diǎn)為雙向應(yīng)力狀態(tài)，按第四強(qiáng)度理論： 2m a xy3)( ?? ?? WM yB ≤ ][? 代入數(shù)據(jù) MPA ?? M P aM P aB a x???? 最后得 M P aMPM P aMPM P aM P aBA1 6 0][ 2 41 1 2][1 6 0][ 1 5m a x??????????????? 所以叉架滿(mǎn)足要求。內(nèi)架僅有一個(gè)上端梁，下部有一個(gè)很弱的橫系桿。中部由橫梁加強(qiáng)，其兩側(cè)伸出有聯(lián)接傾斜油缸的鉸軸。叉架和內(nèi)架上的各滾輪組分別安放在內(nèi)架和外架立柱的槽內(nèi)，滾輪組構(gòu)成叉架，內(nèi)架和外架相互之間的活動(dòng)聯(lián)系，起傳力和保證有正確動(dòng)力的導(dǎo)向作用。起升油缸的上、下支座的支承分別固定在內(nèi)架上梁和外加下梁上，為保證安置在期間的起升油缸受純壓力，支座的支承表面常為球面。 圖 51 堆高車(chē) 門(mén)架結(jié)構(gòu) 1—— 內(nèi)門(mén)架 2—— 叉架 3—— 內(nèi)門(mén)架 4—— 貨叉 5—— 貨物 6—— 導(dǎo)向 滑輪 門(mén)架幾何高度設(shè)計(jì) 二級(jí)門(mén)架的橫向尺寸又布置來(lái)定，立柱的截面尺寸由強(qiáng)度來(lái)定，高度尺寸要滿(mǎn)足起升高度的要求。大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 （手動(dòng)液壓堆高車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)） 22 22 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖 52 圖 52 內(nèi)外門(mén)架的高度為 H2=H1 ? ? dLH ??? 2m a 計(jì)算滾輪壓力 本設(shè)計(jì)選擇門(mén)架材料為 Q345，其剪切彈性模量為 :G=，彈性模量為：E=10。 )a(h2 110221 GQaKPP ??? 式中 Q—— 額定起重量， Kg； G1—— 貨叉和叉架的自重， Kg； k—— 動(dòng)力載荷系數(shù)， K=K1（動(dòng)力系數(shù)） K 2（貨物偏載系數(shù)）。3122 2 6 7 9 8, mmWmmS x ?? 門(mén)架立柱斷面 翼緣厚度校核 立柱翼緣在滾輪壓力作用下，產(chǎn)生局部彎曲，存在局部彎曲應(yīng)力。經(jīng)有關(guān)文獻(xiàn)精確分析和實(shí)驗(yàn)研究，在已知如圖 55 所示的尺寸時(shí)，對(duì)于滾輪這樣分布?jí)毫ψ饔么髮W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 （手動(dòng)液壓堆高車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)） 25 25 下的翼緣局部彎曲應(yīng)力，可按下列公式計(jì)算： 根據(jù)局部彎曲應(yīng)力計(jì)算公式： ? ? P= s??? ?局 部 得到： ? ?s? ?? 式中： ? ?s? —— 材料屈服極限， Q345 鋼的 ? ?s? =350MPa； P—— 滾輪壓力， P=P1=P2=。 門(mén)架立柱斷面腹板高度校核 根據(jù)滾輪的接觸應(yīng)力 ?接 觸 來(lái) 求腹板高度 ? ?PE0 .4 1 8 np knplP????接 觸 （式 55） 式中： P—— 滾輪壓力， ； l —— 滾輪踏面寬度， 50mm； Enp—— 導(dǎo) 軌 和 滾 輪 材 質(zhì) 的 綜 合 當(dāng) 量 彈 性 模 量 ， 鋼 制 滾 輪 時(shí) ，Enp= 5 MP? 104Kg/mm2。 ? ?k? —— 與滾輪材質(zhì)和導(dǎo)軌表面硬度有關(guān)的許用接觸應(yīng)力，常用 60~80MPa。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 （手動(dòng)液壓堆高車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)） 26 26 由 ?接 觸 的等式經(jīng)轉(zhuǎn)換得： ? ? mml EPR k np 2 42 ?? ??????? ? 取滾輪的實(shí)際半徑為計(jì)算半徑的兩倍，即 : R 實(shí)際 =2R，則 R 實(shí)際 =2=（取 46mm），則腹板高度為： mm1 1