基于ProE與ANSYS的1.5T電動(dòng)叉車(chē)設(shè)計(jì)【含有限元】【說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE】,含有限元,說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE,基于ProE與ANSYS的1.5T電動(dòng)叉車(chē)設(shè)計(jì)【含有限元】【說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE】,基于,proe,ansys,電動(dòng)叉車(chē),設(shè)計(jì),有限元,說(shuō)明書(shū),仿單,cad 摘 要 電動(dòng)叉車(chē)?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。電動(dòng)叉車(chē)由于其操作控制簡(jiǎn)便，靈活外，其操作人員的操作強(qiáng)度要相對(duì)內(nèi)燃叉車(chē)而言輕很多，其電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，加速控制系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng)以及剎車(chē)系統(tǒng)都由電信號(hào)來(lái)控制，大大降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，這樣一來(lái)對(duì)于提高其工作效率以及工作的準(zhǔn)確性有非常大的幫助。且相較于內(nèi)燃叉車(chē)，電動(dòng)車(chē)輛的低噪音，無(wú)尾氣排放的優(yōu)勢(shì)也已得到許多用戶(hù)的認(rèn)可。電子控制技術(shù)的快速發(fā)展使得電動(dòng)叉車(chē)操作變得越來(lái)越舒適，適用范圍越廣，解決物流的方案越來(lái)越多。 國(guó)內(nèi)外用戶(hù)對(duì)電動(dòng)叉車(chē)的需求量不斷增加，電動(dòng)叉車(chē)在整個(gè)叉車(chē)銷(xiāo)量中所占比例穩(wěn)步上升。在發(fā)達(dá)國(guó)家，電動(dòng)叉車(chē)需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)燃叉車(chē)，尤其是在港口、倉(cāng)庫(kù)以及煙草、食品、輕紡等行業(yè)，電動(dòng)叉車(chē)正在逐步替代內(nèi)燃叉車(chē)。 本設(shè)計(jì)將要運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)完成對(duì)蓄電池、行走電機(jī)的選擇，完成叉車(chē)變速器齒輪、軸、軸承和整體尺寸的設(shè)計(jì)及校核，并對(duì)叉車(chē)的貨叉、內(nèi)外門(mén)架、叉架進(jìn)行設(shè)計(jì)及校核，運(yùn)用AutoCAD軟件完成叉車(chē)變速器二維結(jié)構(gòu)、叉車(chē)整車(chē)和貨叉部分的二維結(jié)構(gòu)圖，利用Pro/E軟件對(duì)叉車(chē)的內(nèi)外門(mén)架、貨叉、叉架等零部件進(jìn)行建模并完成整機(jī)裝配，完成整車(chē)的造型設(shè)計(jì)，運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件對(duì)貨叉和外門(mén)架進(jìn)行靜力分析。 關(guān)鍵詞：電動(dòng)叉車(chē)； 叉車(chē)變速器； 貨叉 ；門(mén)架 ；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；三維建模；有限元分析 ABSTRACT Electric forklift battery which converts electrical energy into mechanical energy is used by the motor as a power source. Because electric forklift is simple, flexible, it is relatively lighter internal combustion forklift trucks, the electric power steering system, the speed control system, hydraulic control system and by the electrical signal to control the brake system greatly reduces The operator's labor intensity, so that its work for improving the efficiency and accuracy of the work has a very big help. And compared to internal combustion forklifts, electric vehicles, low noise, no emissions advantage has also been recognized by many users. The rapid development of electronic control technology makes electric forklift operation becomes more and more comfortable the more widely the scope to address the logistics of the program more and more. Domestic and foreign users of the increasing demand for electric forklifts, electric forklift trucks in the percentage of sales increased steadily. In developed countries, demand is far greater than internal combustion electric forklift truck, Especially in ports, warehouses, and tobacco, food, textile and other industries, electric forklift is gradually replaced internal combustion forklifts. The design will have to apply the knowledge to complete the battery, the choice of running the motor to complete the truck transmission gears, shafts, bearings, and the overall size of the design and verification, and forklift forks, internal and external door frame, fork design And check, using AutoCAD software to complete the two-dimensional structure of transmission forklift, forklift fork part of the vehicle and two-dimensional structure, the use of Pro / E, both inside and outside of the truck's door frame, fork, fork and other parts modeling And complete machine assembly, complete vehicle design, finite element analysis using ANSYS software and the outside door frame fork for static analysis. Key words: Electric forklift; Forklift transmission; Fork; Door frame; Structural design; Three-dimensional modeling; Finite element analysis I 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 緒 論 1 1.1 課題研究目的和意義 1 1.2 課題的研究現(xiàn)狀 1 1.3 課題的研究?jī)?nèi)容 3 1.4 課題的研究方法 3 第2章 叉車(chē)變速器的設(shè)計(jì)及校核 5 2.1 蓄電池的選擇 5 2.2 行走電機(jī)的選擇 6 2.3 基本數(shù)據(jù)的選擇設(shè)計(jì) 7 2.3.1 變速器齒輪的設(shè)計(jì)及校核 7 2.3.2變速器軸的設(shè)計(jì)及校核 17 2.3.3變速器軸承的選擇 24 2.4 本章小結(jié) 25 第3章 貨叉的設(shè)計(jì)與校核 26 3.1 貨叉的類(lèi)型、構(gòu)造選擇及設(shè)計(jì) 26 3.2 內(nèi)外門(mén)架及叉架的構(gòu)造設(shè)計(jì) 28 3.2.1 內(nèi)外門(mén)架的構(gòu)造設(shè)計(jì) 28 3.2.2 叉架構(gòu)造的設(shè)計(jì) 29 3.3 貨叉、叉架的剛度強(qiáng)度校核 30 3.4 叉車(chē)整車(chē)的穩(wěn)定性校核 33 3.5 本章小結(jié) 35 第4章 貨叉三維建模及整車(chē)造型 36 4.1 Pro/E軟件簡(jiǎn)介 36 4.2 三維模型 36 4.3 Pro/E整機(jī)裝配及爆炸圖 40 4.4 本章小結(jié) 41 第5章 貨叉有限元分析 42 5.1 有限元分析的簡(jiǎn)介 42 5.2 Pro/E和ANSYS接口的創(chuàng)建 44 5.3 貨叉、外門(mén)架的有限元分析 46 5.4 本章小結(jié) 61 結(jié)　　論 62 致　　謝 65 第1章 緒 論 1.1 課題研究目的和意義 我國(guó)加入WTO之后，物流行業(yè)發(fā)展的越來(lái)越快，叉車(chē)是物流領(lǐng)域的主要工具，叉車(chē)也迎來(lái)巨大的市場(chǎng)需求，但是我國(guó)在叉車(chē)方面的技術(shù)比較落后，目前在歐美國(guó)家叉車(chē)領(lǐng)域中，電動(dòng)車(chē)輛占了很大比例，而我國(guó)的比例仍然較低。但這種反差現(xiàn)象在未來(lái)可逐步得到改變，兩者之間的差距就是電動(dòng)車(chē)輛的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。未來(lái)中國(guó)叉車(chē)行業(yè)廠(chǎng)家間競(jìng)爭(zhēng)的主戰(zhàn)場(chǎng)，將逐漸從當(dāng)前的內(nèi)燃叉車(chē)轉(zhuǎn)到電動(dòng)車(chē)輛領(lǐng)域，因此對(duì)電動(dòng)叉車(chē)的設(shè)計(jì)研究具有重要意義。 本次設(shè)計(jì)選此課題的目的是希望通過(guò)對(duì)叉車(chē)的變速箱貨叉的設(shè)計(jì)，鞏固自己學(xué)過(guò)的知識(shí)，加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)叉車(chē)的結(jié)構(gòu)、功能進(jìn)行了解掌握。通過(guò)對(duì)變速器的設(shè)計(jì)和校核，可以加強(qiáng)對(duì)變速器的密封、潤(rùn)滑和齒輪的設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行掌握，通過(guò)對(duì)升降油缸的設(shè)計(jì)，可以對(duì)液壓系統(tǒng)的工作原理和油缸的工作狀態(tài)等方面進(jìn)行理解掌握，通過(guò)對(duì)貨叉的設(shè)計(jì)校核，掌握貨叉的材料、結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)等方面的知識(shí)。運(yùn)用Pro/E軟件完成電動(dòng)叉車(chē)的整車(chē)造型和運(yùn)動(dòng)仿真，利用ANSYS軟件對(duì)貨叉部分關(guān)鍵零件進(jìn)行有限元分析，提高對(duì)軟件運(yùn)用的熟練程度。 在電動(dòng)叉車(chē)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中運(yùn)用了AutoCAD、Pro/E、ANSYS等軟件，能夠加強(qiáng)對(duì)這些軟件的掌握程度，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行模擬仿真、關(guān)鍵零件進(jìn)行有限元分析，可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計(jì)缺陷，完善設(shè)計(jì)方案，縮短開(kāi)發(fā)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。通過(guò)對(duì)本課題的研究能夠使學(xué)生了解叉車(chē)總成部件設(shè)計(jì)校核的方法，使學(xué)生可以完成專(zhuān)業(yè)課程的實(shí)踐總結(jié)，掌握一種流行的設(shè)計(jì)方法和軟件，獲得一定的工程設(shè)計(jì)工作方法。運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)電動(dòng)叉車(chē)進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品制造之前就可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計(jì)缺陷，完善設(shè)計(jì)方案，縮短開(kāi)發(fā)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，為生產(chǎn)實(shí)際提供理論支持。 1.2 課題的研究現(xiàn)狀 叉車(chē)是一種以貨叉為標(biāo)準(zhǔn)取物裝置，通常能將貨物起升3米左右的特殊車(chē)輛。叉車(chē)的機(jī)體緊湊，軸距較短，轉(zhuǎn)向靈活，能在狹窄的場(chǎng)地和通道內(nèi)作業(yè)，能通過(guò)比較低矮的艙門(mén)；貨物的升降采用液壓操控，使操作簡(jiǎn)單，動(dòng)作平穩(wěn)；在采用貨叉搬運(yùn)成件貨物時(shí)自身具有裝卸功能。因此廣泛地利用于車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、港口、車(chē)站等場(chǎng)所，進(jìn)行裝卸、堆垛、拆垛和極短距離的搬運(yùn)。叉車(chē)對(duì)于實(shí)現(xiàn)裝卸搬運(yùn)作業(yè)的機(jī)械化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率非常重要，是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要裝備。電動(dòng)叉車(chē)是以電力直流或交流為動(dòng)力實(shí)施裝卸、起重、搬運(yùn)、堆垛作業(yè)的車(chē)輛。八十年以來(lái), 由于電動(dòng)叉車(chē)具有易操作、作業(yè)靈活、安全、動(dòng)力利用率高、噪聲小, 對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn), 更適合于工礦企業(yè)作搬運(yùn)機(jī)械使用, 因而倍受人們重視, 得到了迅速發(fā)展。 國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的叉車(chē)行業(yè)在技術(shù)方面基礎(chǔ)穩(wěn)固，外部環(huán)境中包括原材料、化工、液壓、電子元器件等基礎(chǔ)工業(yè)水平高，自主研發(fā)能力強(qiáng)，特別在電動(dòng)叉車(chē)方面，國(guó)外叉車(chē)行業(yè)在外觀(guān)造型和表面處理，人機(jī)工程，電器系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向的能力特別強(qiáng)。國(guó)外著名叉車(chē)公司都生產(chǎn)全系列的電動(dòng)叉車(chē)，包括三支點(diǎn)和四支點(diǎn)平衡重式叉車(chē)、前移式叉車(chē)、揀選車(chē)、三向堆垛機(jī)和托盤(pán)搬運(yùn)車(chē)等；并投入大量的人力、財(cái)力于電動(dòng)叉車(chē)的研發(fā)，使之成為現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)品。國(guó)外市場(chǎng)特別是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，由于受環(huán)保法規(guī)影響，電動(dòng)叉車(chē)占到保有量的50%～60%，而我國(guó)目前的保有量約占15%～20%，有著廣闊的市場(chǎng)前景。 中國(guó)叉車(chē)產(chǎn)業(yè)是伴隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)而同步成長(zhǎng)起來(lái)的，促使中國(guó)叉車(chē)行業(yè)快速壯大的主要因素有經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)進(jìn)步所帶來(lái)的旺盛市場(chǎng)需求，對(duì)外開(kāi)放所帶來(lái)的技術(shù)和管理能力的提升，充分競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下本土企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力不斷提高。在我國(guó)以安徽叉車(chē)集團(tuán)公司、杭叉集團(tuán)股份、大連叉車(chē)股份公司為首的國(guó)內(nèi)叉車(chē)行業(yè)蓬勃發(fā)展，隨著一拖、柳工、廈工、山推等著名企業(yè)的加入，伴隨當(dāng)今的改制、兼并和許多外資企業(yè)及私營(yíng)企業(yè)股份制的加盟，使我國(guó)叉車(chē)行業(yè)進(jìn)入新的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期。雖然內(nèi)燃叉車(chē)應(yīng)占據(jù)國(guó)內(nèi)叉車(chē)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，但隨著企業(yè)環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，可靠性更高的電動(dòng)叉車(chē)得到了越來(lái)越多的企業(yè)青睞。電動(dòng)叉車(chē)是以直流電源(電瓶)為動(dòng)力的裝卸及搬運(yùn)車(chē)輛，其電動(dòng)平衡叉車(chē)產(chǎn)品外形大多采用了流線(xiàn)型設(shè)計(jì)，造型更加美觀(guān)。我國(guó)電動(dòng)叉車(chē)需求逐年上升，但技術(shù)落后，外資企業(yè)產(chǎn)品占據(jù)大部分市場(chǎng)份額。未來(lái)幾年，中國(guó)將繼續(xù)采取積極的宏觀(guān)經(jīng)濟(jì)政策，以保持經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快增長(zhǎng)。在宏觀(guān)經(jīng)濟(jì)全面恢復(fù)的背景下，國(guó)家的經(jīng)濟(jì)總量在穩(wěn)步提高；工業(yè)化程度在不斷加深；物流業(yè)呈現(xiàn)高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)；全社會(huì)的固定資產(chǎn)投資將持續(xù)保持在較高水平。這些，都為叉車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了更為廣闊的市場(chǎng)空間。宏觀(guān)經(jīng)濟(jì)因素將保證叉車(chē)行業(yè)在未來(lái)穩(wěn)步前行。 Pro/E軟件和ANSYS軟件是本次設(shè)計(jì)所用的關(guān)鍵的兩個(gè)軟件，因?yàn)樗麄冇懈髯缘膬?yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。Pro/E操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱(chēng)，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/E作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶(hù)可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。ANSYS軟件是美國(guó)ANSYS公司研制的大型有限元分析軟件，它是世界范圍內(nèi)增長(zhǎng)最快的CAE軟件，能夠進(jìn)行包括結(jié)構(gòu)、熱、聲、流體以及電磁場(chǎng)等學(xué)科的研究，在核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機(jī)械制造、能源、汽車(chē)交通、國(guó)防軍工、電子、土木工程、造船、生物制藥、輕工、地礦等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。ANSYS的功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單方便，現(xiàn)在它已成為國(guó)際最流行的有限元分析軟件。目前，中國(guó)100多所理工院校采用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析或者作為標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)軟件。 本設(shè)計(jì)需利用AutoCAD軟件完成叉車(chē)變速器二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、貨叉部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行校核計(jì)算，結(jié)合叉車(chē)的造型設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，利用Pro/E軟件完成整車(chē)的造型設(shè)計(jì)，利用ANSYS軟件對(duì)貨叉部分關(guān)鍵零件進(jìn)行有限元分析。 1.3 課題的研究?jī)?nèi)容 1、設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 （1）叉車(chē)總體方案設(shè)計(jì)及校核； （2）利用AutoCAD軟件完成叉車(chē)變速器、貨叉設(shè)計(jì)及校核； (3) 利用Pro/E軟件完成貨叉三維建模及整車(chē)三維造型； （4）利用ANSYS軟件對(duì)貨叉部分關(guān)鍵零部件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性校核。 2、擬解決的主要問(wèn)題 （1）叉車(chē)變速器、叉車(chē)貨叉的設(shè)計(jì)及校核； （2）叉車(chē)變速器、貨叉二維總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核； （3）貨叉三維建模、整車(chē)三維造型、關(guān)鍵零件的有限元分析。 1.4 課題的研究方法 研究所采用的技術(shù)路線(xiàn)如圖1-1技術(shù)路線(xiàn)圖所示。 Auto CAD叉車(chē)變速器器、升降油缸、貨叉的設(shè)計(jì)、校核 Pro/E三維實(shí)體建模 Ansys關(guān)鍵零件分析 Pro/E整機(jī)裝配及干涉檢查 是否合理 N Y 是否合理 N Y 叉車(chē)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 調(diào)研、收集資料及總體方案論證 關(guān)鍵零部件和仿真的結(jié)論分析 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 圖1-1技術(shù)路線(xiàn)圖 第2章 叉車(chē)變速器的設(shè)計(jì)及校核 2.1 蓄電池的選擇 電動(dòng)叉車(chē)是指以電來(lái)進(jìn)行作業(yè)的叉車(chē)，大多數(shù)都是為蓄電池工作。而蓄電池是電池中的一種，蓄電池是一種能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存裝置，充電時(shí)，將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，加以?xún)?chǔ)存，放電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，輸送給電動(dòng)機(jī)。 蓄電池由正、負(fù)電極和電解液組成，蓄電池分為酸性蓄電池和堿性蓄電池，實(shí)用的酸性蓄電池有鉛蓄電池，以硫酸為電解液。堿性蓄電池由于需要貴重金屬，成本較高，目前很少用作叉車(chē)的能源。我國(guó)叉車(chē)主要用鉛酸蓄電池，鉛酸蓄電池正極板上是活性物質(zhì)氧化鉛，負(fù)極板上的活性物質(zhì)是海綿狀的純鉛，電解液是稀硫酸溶液。 蓄電池的主要性能參數(shù)為電壓和容量，蓄電池在指定的放電條件下所放出的電量稱(chēng)為容量Q,其單位為A·h，蓄電池的容量與放電電流及電解液的溫度有關(guān)，還與充電電流、電解液的相對(duì)密度和純度有關(guān)。 牽引用的蓄電池工作特點(diǎn)是：持續(xù)放電時(shí)間長(zhǎng)，放電電流比較均勻，不能隨時(shí)充電。為了不使叉車(chē)一次停車(chē)充電或更換蓄電池后有較長(zhǎng)的使用時(shí)間，要求這種蓄電池有較大的電容量。 蓄電池組的額定電壓由叉車(chē)的起重量選擇決定，起重量為1～2噸的電動(dòng)叉車(chē)一般選用額定電壓為48v，每個(gè)蓄電池2v的電壓，有12個(gè)電池組成。 對(duì)于電動(dòng)叉車(chē)，所有的電機(jī)使用同一個(gè)電池組，可由下式折算所需要的功率： P=+=54KW （2.1） 式中： ——分別為運(yùn)行電動(dòng)機(jī)和油泵電動(dòng)機(jī)功率； ——分別為運(yùn)行電動(dòng)機(jī)和油泵電動(dòng)機(jī)效率； ——油泵電動(dòng)機(jī)的工作持續(xù)率，即叉車(chē)一個(gè)作業(yè)循環(huán)中，油泵電動(dòng)機(jī)工作持續(xù)時(shí)間與叉車(chē)工作循環(huán)時(shí)間的比值。 已知所需功率，則蓄電池組容量按下式求出： Q==375A·h （2.2） 式中： T——每作業(yè)班內(nèi)車(chē)輛的凈工作時(shí)間； U——蓄電池組的額定電壓； 0.9——考慮蓄電池放電時(shí)電壓降低系數(shù)。 已知蓄電池組容量，通過(guò)查表可以選出蓄電池組的型號(hào)為DG-400，容量為400A·h滿(mǎn)足使用要求。 2.2 行走電機(jī)的選擇 行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)最終向車(chē)輪提供驅(qū)動(dòng)力矩，叉車(chē)上驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)，稱(chēng)為牽引電動(dòng)機(jī)，經(jīng)常采用直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)。這是由于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)具有軟的機(jī)械特性，能適應(yīng)車(chē)輛的運(yùn)行要求，且比較經(jīng)濟(jì)。這種電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，電樞電流增大時(shí)，磁極的磁通也增加，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩不僅由于電動(dòng)機(jī)電樞電流增加而提高，同時(shí)也由于磁通的增大而提高，在磁極磁通未飽和的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩幾乎和電樞電流的平方成正比。因此，可在電樞電流較小的情況下獲得較大的轉(zhuǎn)矩。這對(duì)減小蓄電池的放電電流，充分利用蓄電池的容量，也有好處。直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)用于車(chē)輛牽引的優(yōu)點(diǎn)有：可以帶載啟動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)無(wú)需離合器；能正反轉(zhuǎn)，無(wú)需倒檔，具有自動(dòng)適應(yīng)阻力變化的趨勢(shì)；力矩變化倍數(shù)大于電流變化的倍數(shù)，對(duì)保護(hù)蓄電池、延長(zhǎng)其使用壽命有利；與液力傳動(dòng)相比，在不同轉(zhuǎn)速下高效區(qū)寬。 行走電機(jī)的功率計(jì)算。 滿(mǎn)載運(yùn)行功率： ==3.1337 （2.3） 式中： f——滾動(dòng)阻力系數(shù)，f=0.02； 總質(zhì)量：ma=4500Kg； 最高車(chē)速：=11Km/h； ——傳動(dòng)效率，取0.86。 功率： =（1.5～2）=4.7～6.267 （2.4） 原因是上坡時(shí)功率增加，取功率 =5KW。 通過(guò)查資料選取電機(jī)規(guī)格為：XQ-5-1。 電機(jī)的基本參數(shù)如下表2-1電機(jī)的基本參數(shù)。 表2-1電機(jī)的基本參數(shù) 規(guī)格 額定功率 額定電壓 額定電流 額定轉(zhuǎn)速 XQ-5-1 5(KW) 45(V) 139(A) 1480(r/min) 勵(lì)磁方式 定額 重量 最高工作轉(zhuǎn)速 電機(jī)轉(zhuǎn)向 串 60min 95kg 3200(r/min) 雙向 2.3 基本數(shù)據(jù)的選擇設(shè)計(jì) 2.3.1 變速器齒輪的設(shè)計(jì)及校核 （1）設(shè)計(jì)的初始數(shù)據(jù) 最高車(chē)速：=11Km/h； 行走電機(jī)功率：=5KW； 額定轉(zhuǎn)速：=1480 r/min； 最大爬坡度： =18%=0.178； 總質(zhì)量：ma=4500Kg； 前車(chē)輪：6.50-10-10PR ； 滾動(dòng)半徑r=295mm。 （2）變速器各檔傳動(dòng)比的確定 ①一檔傳動(dòng)比 =0.8～0.9 選擇一檔傳動(dòng)比=0.9 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩： ==32.2635 N. m （2.5） 式中： ——行走電機(jī)功率； ——額定轉(zhuǎn)速。 ②主減速器傳動(dòng)比： =10.5256 （2.6） 式中： ——額定轉(zhuǎn)速； ——最大爬坡度； ——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩； ——一檔傳動(dòng)比； ——傳動(dòng)效率，取0.86； ma——總質(zhì)量； r——滾動(dòng)半徑。 ③二檔傳動(dòng)比： =0.377=1.1924 （2.7） 式中： ——最高車(chē)速； ——額定轉(zhuǎn)速； r——滾動(dòng)半徑； ——主減速器傳動(dòng)比； ——限速影響系數(shù) =1.1。 ④由于=1.436，傳動(dòng)比相差較小，換擋平穩(wěn)沖擊小，采用斜齒輪同步器換擋，換擋更加平穩(wěn)。由于行走電動(dòng)機(jī)可以雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，故可以不在變速器上設(shè)置倒檔。 變速器的傳動(dòng)路線(xiàn)示意圖如圖2-2變速器傳動(dòng)路線(xiàn)示意圖。 圖2-2變速器傳動(dòng)路線(xiàn)示意圖 （3）變速器中心距的確定 初選中心距時(shí)，可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式： =58.98mm （2.8） 式中：—變速器中心距（mm）； —中心距系數(shù)， 取=17； ——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩； ——二檔傳動(dòng)比。 初選中心距=60mm， 對(duì)中心距系數(shù)K進(jìn)行修正： =17.3 （2.9） 齒輪參數(shù)： ①模數(shù) 初選模數(shù)時(shí)，可參考同類(lèi)汽車(chē)的齒輪模數(shù)確定，也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： 斜齒輪法向模數(shù)： =2.6256 （2.10） 設(shè)計(jì)斜齒輪法向模數(shù)=3 。 ②壓力角 國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20°，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為20°。 ③螺旋角 初選斜齒輪齒輪螺旋角為20°。 ④齒寬 對(duì)于斜齒輪，取為6.0～8.5，取7.0， 齒寬b=7×3=21。 ⑤齒頂高系數(shù) 在齒輪加工精度提高以后，包括我國(guó)在內(nèi)，規(guī)定齒頂高系數(shù)取為1.00。 齒頂高 ====3； 齒根高 ====3。 （4）確定齒輪的齒數(shù) 齒數(shù)和： =37.588 （2.11） 式中：——變速器中心距（mm）； ——斜齒輪法向模數(shù)=3 ； ——螺旋角。 螺旋角修正值： ==18.1949° （2.12） 取齒數(shù)和：=38 由公式： =0.9 =+=38 可求得 =20 取齒數(shù) =20。 =18 =18 由公式： =1.2924 =+=38 可求得 =16.577 取齒數(shù) =17 =21.423 =21。 分度圓直徑： =63.16 =56.84 =53.68 =66.32 變位系數(shù)： 通過(guò)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)由手冊(cè)表的變位系數(shù)： =-0.04 =0.04 =0.1 =-0.1 各齒輪參數(shù)如下表： 表2-3齒輪參數(shù) 齒輪 齒數(shù) 分度圓直徑 變位系數(shù) 齒頂高 1 20 63.16 -0.04 2.88 2 18 56.84 0.04 3.12 3 17 53.68 0.1 3.3 4 21 66.32 -0.1 2.7 齒根高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 節(jié)圓直徑 螺旋角 3.87 68.92 55.42 60 18.1949° 3.63 63.08 49.58 54 18.1949° 3.45 60.28 46.78 51 18.1949° 4.05 71.72 58.22 63 18.1949° （5） 變速器齒輪的校核 齒輪壞損形式及避免錯(cuò)失 變速器齒輪的損壞形式主要有三種：齒輪折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合。 ①齒輪折斷 齒輪在嚙合過(guò)程中，輪齒表面承受有集中載荷的作用?？梢园演嘄X看作懸臂梁，輪齒根部彎曲應(yīng)力很大，過(guò)渡圓角處又有應(yīng)力集中，故輪齒根部很容易發(fā)生斷裂。齒輪折斷有兩種情況，一種是齒輪受到足夠大的突然載荷的沖擊作用，導(dǎo)致齒輪斷裂，這種破壞的斷面為粗粒狀。另一種是受到多次重復(fù)載荷的作用，齒根受拉面的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂縫，裂縫逐漸擴(kuò)展到一定深度后，齒輪突然折斷。這種破壞的斷面在疲勞斷裂部分呈光滑表面，在突然斷裂部分呈粗粒狀表面。變速器中齒輪的折斷以疲勞破壞居多數(shù)。 ②齒面點(diǎn)蝕 齒面點(diǎn)蝕是閉式齒輪傳動(dòng)經(jīng)常出現(xiàn)的一種損壞形式。因閉式齒輪傳動(dòng)齒輪在潤(rùn)滑油中工作，齒面長(zhǎng)期受到脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用，會(huì)逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。面裂縫中充滿(mǎn)了潤(rùn)滑油，嚙合時(shí)，由于齒面互相擠壓，裂縫中油壓增高，使裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，最后導(dǎo)致齒面表層一塊塊剝落，齒面出現(xiàn)大量扇形小麻點(diǎn)，這就是齒面點(diǎn)蝕現(xiàn)象。若以節(jié)圓為界，把齒輪分為根部及頂部?jī)啥危瑒t靠近節(jié)圓的跟部齒面處，較靠近節(jié)圓的頂部齒面處點(diǎn)蝕嚴(yán)重；兩個(gè)互相嚙合的齒輪中，主動(dòng)的小齒輪點(diǎn)蝕嚴(yán)重。點(diǎn)蝕的后果不僅是齒面出現(xiàn)許多小麻點(diǎn)，而且由此使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷，也可能引起輪齒折斷。 ③齒面膠合 高速重載齒輪傳動(dòng)、軸線(xiàn)不平行的螺旋齒輪傳動(dòng)及雙曲面齒輪傳動(dòng)，由于齒面相對(duì)滑動(dòng)速度大，接觸壓力大，使齒面間滑動(dòng)油模破壞，兩齒面間金屬材料直接接觸，局部溫度過(guò)高，互相熔焊粘聯(lián)，齒面沿滑動(dòng)方向形成撕傷痕跡，這種損壞形式叫膠合。在汽車(chē)變速器齒輪中，膠合損壞情況不多。 增大輪齒根部齒厚，加大齒根圓角半徑，采用高齒，提高重合度，增多同時(shí)嚙合的輪齒對(duì)數(shù)，提高輪齒柔度，采用優(yōu)質(zhì)材料等，都是提高輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度的措施。合理選擇齒輪參數(shù)及變位系數(shù)，增大齒廓曲率半徑，降低接觸應(yīng)力，提高齒面強(qiáng)度等，可提高齒面的接觸強(qiáng)度。采用黏度大、耐高溫、耐高壓的潤(rùn)滑油，提高油膜強(qiáng)度，提高齒面強(qiáng)度，選擇適當(dāng)?shù)凝X面表面處理方法和鍍層等，是防止齒面膠合的措施。 齒輪材料的種類(lèi)很多，在選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素也很多，下述幾點(diǎn)可供選擇材料時(shí)參考： 1）齒輪材料必須滿(mǎn)足工作條件的要求。 2）應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。 3）正火碳鋼。 4）合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。 5）飛行器中的齒輪傳動(dòng)，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼。 現(xiàn)代變速器齒輪的常用材料是20CrMnTi。 現(xiàn)在這種低碳合金鋼都需隨后的滲碳、淬火處理，以提高表面硬度，細(xì)化材料晶粒。為消除內(nèi)應(yīng)力，還要進(jìn)行回火。 變速器齒輪輪齒表面滲碳層深度的推薦范圍如下： 滲碳層深度0.8～1.2mm 3.5＜＜5 滲碳層深度0.9～1.3mm 滲碳層深度1.0～1.6mm 滲碳齒輪在淬火、回火后，要求輪齒的表面硬度為58～63HRC，心部硬度為33～48HRC。 變速器齒輪大都采用滲碳合金鋼制造，使輪齒表面的高硬度與輪齒心部的高韌性相結(jié)合，大大提高了其接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及耐磨性。在選擇齒輪的材料及熱處理時(shí)也應(yīng)考慮其加工性能及制造成本。 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩 齒輪傳動(dòng)效率99%，軸承傳動(dòng)效率96%。 Ⅰ軸： ==30.973N·m （2.13） Ⅱ軸： 一檔 ==26.493N·m （2.14） 二檔 ==36.3544N·m （2.15） 斜齒輪的彎曲應(yīng)力公式為： （2.16） 式中：——圓周力()，； ——計(jì)算載荷(N·m)； ——節(jié)圓直徑(mm)，，－法向模數(shù)(mm)，－齒數(shù)， －斜齒輪螺旋角()； ——應(yīng)力集中系數(shù)，； ——齒面寬(mm)； ——法向齒距(mm)，； ——齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在圖5-1中查得； ——重合度影響系數(shù)，。 將上述有關(guān)參數(shù)代入公式后，可得到斜齒輪的彎曲應(yīng)力公式為： （2.17） 對(duì)齒輪1: =32.056 對(duì)齒輪2: =27.828 對(duì)齒輪3: =31.523 對(duì)齒輪4: =34.64 通過(guò)計(jì)算以上四個(gè)齒輪均滿(mǎn)足要求 輪齒接觸應(yīng)力： 　　　　 （2.18） 式中：——輪齒的接觸應(yīng)力（MPa） ——齒面上的法向力（N），； ——端面內(nèi)分度圓切向力，； ——計(jì)算載荷(N·m)； ——節(jié)圓直徑(mm)； ——節(jié)點(diǎn)處壓力角()； ——齒輪螺旋角()； ——齒輪材料彈性模量(MPa)，=20.6×104 N·mm-2； ——齒輪接觸實(shí)際寬度(mm)； ，——主動(dòng)及被動(dòng)齒輪節(jié)圓處齒廓曲率半徑(mm)。 其中： 斜齒輪——； ，； 、 ——主動(dòng)及被動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑(mm)。 所以： 斜齒輪——，； ——斜齒輪法向模數(shù)； ——斜齒輪當(dāng)量齒數(shù)。 將所有參數(shù)帶入式得： 斜齒輪： 　 　 （2.19） 對(duì)于齒輪1 ： =606.712； 對(duì)于齒輪2 ： =591.473； 對(duì)于齒輪3 ： =660.83； 對(duì)于齒輪4 ： =644.157。 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力如表2-4。 表2-4齒輪的許用接觸應(yīng)力 齒輪 /MPa 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一檔和倒檔 1900～2000 950～1000 常嚙合齒輪和高檔 1300～1400 650～700 通過(guò)計(jì)算以上四個(gè)齒輪均滿(mǎn)足要求。 計(jì)算各檔齒輪的受力 一檔斜齒輪1,2的受力： mm，mm，=30.973N·m，=26.493N·m，=18.1949° （2.20） （2.21） （2.22） （2.23） （2.24） （2.25） 二檔斜齒輪3，4的受力： mm，mm，=36.3544N·m，=30.973N·m，=18.1949° ； ； ； ； ； 。 2.3.2變速器軸的設(shè)計(jì)及校核 （1）軸的功用及其設(shè)計(jì)要求 變速器在工作是承受力扭矩、彎矩，因此應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。軸的鋼的不足，在負(fù)荷作用下，軸會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形，影響齒輪的正常嚙合，產(chǎn)生過(guò)大的噪聲，并會(huì)降低齒輪的使用壽命。這一點(diǎn)很重要，與其它零件的設(shè)計(jì)不同。 設(shè)計(jì)變速器軸時(shí)主要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：軸的結(jié)構(gòu)形狀，軸直徑、長(zhǎng)度、軸的強(qiáng)的和剛度，軸上花鍵型式和尺寸。 軸的結(jié)構(gòu)主要依據(jù)變速器結(jié)構(gòu)布置的要求，并考慮加工工藝，裝配工藝而最后確定。 （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)保證齒輪、同步器部件及軸承等安裝、固定。并與工藝要求有密切關(guān)系。 第一軸安裝同步器齒轂的花鍵采用漸開(kāi)線(xiàn)花鍵，漸開(kāi)線(xiàn)花鍵固定連接的精度要求比矩形花鍵低，定位性能好，承載能力大，花鍵齒短，其小徑相應(yīng)增大，可提高軸的剛度。選用漸開(kāi)線(xiàn)花鍵是以大徑定心更合適。第一軸各檔齒輪與軸之間有相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，無(wú)論裝滾針軸承、襯套還是鋼件對(duì)鋼件直接接觸，軸的表面粗糙度均要求很高，不應(yīng)低于0.8。表面硬度不應(yīng)低于58～63HRC。 第二軸通常和齒輪做成一體，為了便于裝拆第二軸，軸承與齒輪之間用花鍵連接，其直徑根據(jù)兩端軸承內(nèi)徑確定。公差一般選 （3）軸的尺寸 可按以下公式初選軸直徑： 各軸的最小直徑： （2.26） 其中：——軸的估算最小徑； ——計(jì)算常數(shù)，取決于軸的材料及受載情況，見(jiàn)表2-4軸的材料C值； ——軸傳遞的功率（kW）； ——軸的轉(zhuǎn)速。 第一軸花鍵部分： （2.27） 其中：——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，； ——電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。 表2-4軸的材料C值 軸的材料 Q235、20 Q275、35 45 40Cr、35SiMn 126～149 112～135 103～126 97～112 通過(guò)計(jì)算得軸的基本尺寸如圖2-5軸的基本尺寸。 圖2-5軸的基本尺寸 1.軸的剛度驗(yàn)算 若軸在垂直面內(nèi)撓度為，在水平面內(nèi)撓度為和轉(zhuǎn)角為δ，可分別用下式計(jì)算 （2.28） （2.29） （2.30） 式中：——齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）； ——齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）； ——彈性模量（MPa），=2.06×105MPa； ——慣性矩（mm4），對(duì)于實(shí)心軸，； ——軸的直徑（mm），花鍵處按平均直徑計(jì)算； 、——齒輪上的作用力距支座、的距離（mm）； ——支座間的距離（mm）。 軸的全撓度為： mm。 （2.31） 軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為=0.05～0.10mm，=0.10～0.15mm。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)0.002rad。 一軸的剛度受力變形如圖2-6所示 a b L δ Fr 圖2-6一軸的剛度受力變形 一檔時(shí)： ，，mm，，mm，mm =0.0465mm ； =0.0515； ； =0.00108rad0.002rad。 二檔時(shí)： ，，mm，mm，，mm， =0.064mm ； =0.0578； ； =0.00144rad0.002rad。 （2）二軸的剛度受力變形如圖2-7所示 a b L δ Fr 圖2-7二軸的剛度受力變形 一檔時(shí) ，，mm，，mm，mm =0.0465mm =0.0515 =0.00108rad0.002rad 二檔時(shí) ，，mm，mm，，mm， =0.067mm =0.0608 =0.00152rad0.002rad 2．軸的強(qiáng)度計(jì)算 作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直平面內(nèi)彎曲變形，而圓周力使軸在水平面彎曲變形。先求取支點(diǎn)的垂直面和水平面內(nèi)的反力，計(jì)算相應(yīng)的垂向彎矩、水平彎矩。則軸在轉(zhuǎn)矩和彎矩的同時(shí)作用下，其應(yīng)力為： （2.32） 式中: (MPa) （2.33） 為軸的直徑(mm)，花鍵處取內(nèi)徑； 為抗彎截面系數(shù)(mm2)，在低擋工作時(shí)，≤400MPa。 1． 一軸的強(qiáng)度校核如圖2-8 一軸受力圖 N·mm； ；；； ；；；；。 一檔時(shí)撓度最大，最危險(xiǎn)，因此校核。 求水平面內(nèi)支反力、和彎矩 += （2.34） （2.35） 由以上兩式可得： =602.717N，=236.2N，=17478.793N·mm 求垂直面內(nèi)支反力、和彎矩。 += （2.36） （2.37） 由以上兩式可得： =582.878N，=346.1N，=16903.462N.mm，=25611.4N·mm。 按第三強(qiáng)度理論得： N·mm （2.38） （2.39） RVA RHB RHA RVB Fa13 Fr13 Ft13 RHA Ft13 RHB L2 L1 L RVA RVB Fr13 M 17478.7939 16903.462 25611.4 26492 1187973.303 圖2-8 一軸受力圖 由于一軸的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足要求，二軸的直徑與一軸相差不多，且受力也相差不多，也能夠滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，故掠去對(duì)二軸的校核。 2.3.3變速器軸承的選擇 圖2-9一軸軸承受力圖 一軸軸承受力圖如上圖2-9一軸軸承受力圖所示，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(chēng)正裝，滿(mǎn)足使用要求。 初選軸承的型號(hào)為7003AC， d=17mm ， D=35mm ， B=10mm， =6.3KN， =3.68 ，質(zhì)量 w=0.36kg。 油潤(rùn)滑時(shí)極限轉(zhuǎn)速為2200r/min。 圖2-10二軸軸承受力圖 二軸軸承受力圖如上圖2-10二軸軸承受力圖所示，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(chēng)正裝，滿(mǎn)足使用要求。 初選軸承的型號(hào)為7003AC， d=17mm ， D=35mm ， B=10mm， =6.3KN ， =3.68 ， 質(zhì)量 w=0.36kg。 油潤(rùn)滑時(shí)極限轉(zhuǎn)速為2200r/min。 2.4 本章小結(jié) 本章的主要內(nèi)容有根據(jù)叉車(chē)的基本參數(shù)，對(duì)叉車(chē)的蓄電池和行走電機(jī)進(jìn)行選擇，然后是通過(guò)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等參數(shù)，對(duì)叉車(chē)變速器齒輪和變速器軸的設(shè)計(jì)及校核，最后是通過(guò)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(guò)程，需要認(rèn)真仔細(xì)進(jìn)行。通過(guò)本章對(duì)叉車(chē)變速器完成全部整體的設(shè)計(jì)，為出二維圖做準(zhǔn)備。 第3章 貨叉的設(shè)計(jì)與校核 3.1 貨叉的類(lèi)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(chēng)為整體式貨叉。如圖3-1所示。 在叉車(chē)叉取貨物時(shí)，貨叉的水平段用來(lái)叉取貨物或托盤(pán)的底部，叉起后用來(lái)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(lái)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(chē)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3-1貨叉的類(lèi)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(pán)尺寸。一般取L>2C(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(mén)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3-1貨叉的基本尺寸和圖3-2貨叉的基本構(gòu)造和查取 圖3-2貨叉的基本構(gòu)造 表3-1貨叉的基本尺寸 長(zhǎng)度/mm 750 800 900 950 1000 1050 1150 1200 1350 1500 1600 1650 1800 2000 2400 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 貨叉的安裝尺寸可以查下表3-2貨叉的安裝尺寸查取 表3-2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 0.5~ 0.75 400 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 2.7~4.75 500 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 3.2 內(nèi)外門(mén)架及叉架的構(gòu)造設(shè)計(jì) 3.2.1 內(nèi)外門(mén)架的構(gòu)造設(shè)計(jì) 內(nèi)外門(mén)架是各自分別由左、右兩根立柱，通過(guò)上、中、下不同數(shù)量的橫梁鏈接而成的門(mén)式框架。立柱即是門(mén)架承載的主要構(gòu)件，又是叉架或內(nèi)門(mén)架做起升運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌。立柱截面有槽型（稱(chēng)C形）、工字型（稱(chēng)I形）、和其它異形形狀（分別稱(chēng)作L形和J形）,材料多為低合金16Mn鋼。左右兩立柱通過(guò)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(mén)架上的滾輪，使內(nèi)門(mén)架沿外門(mén)架立柱滾動(dòng)。當(dāng)使用不同形狀截面的型鋼做門(mén)架立柱時(shí)，會(huì)有多種內(nèi)外門(mén)架立柱并列組合。 內(nèi)外門(mén)架的高度為： ==（+-）++d+t=1980mm （3.1） 式中：——最大起升高度（mm）； ——滿(mǎn)載時(shí)輪胎變形量（大至與相當(dāng)）（mm）； ——貨叉厚度（mm）； ——叉架（內(nèi)外門(mén)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(chē)的最低結(jié)構(gòu)高度： =+ （3.2） ——門(mén)架最低點(diǎn)到地面的距離。 起升液壓缸的行程： =（+-）/2 （3.3） 液壓缸的安裝高度： =+ （3.4） ——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(mén)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(mén)架升降導(dǎo)向的滾輪只能裝在內(nèi)門(mén)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(wú)論內(nèi)外門(mén)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(mén)架立柱外翼緣均有外伸翼緣插在外門(mén)架立柱槽型內(nèi)，這使得有可能在外門(mén)架立柱頂端裝設(shè)一個(gè)內(nèi)門(mén)架導(dǎo)向滾輪，內(nèi)門(mén)架的外伸翼緣壓在此滾輪上運(yùn)動(dòng)。內(nèi)門(mén)架的另一個(gè)的導(dǎo)向滾輪仍裝在內(nèi)門(mén)架立柱下端腹板上，此滾輪壓在外門(mén)架立柱的后翼緣內(nèi)壁上。這樣內(nèi)門(mén)架受到起重載荷的力矩作用后，由于內(nèi)門(mén)架上、下支撐滾輪間距大，滾輪的壓力就小，門(mén)架受力情況改善。但隨著內(nèi)門(mén)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(mén)架通常具有上橫梁和中橫梁，同時(shí)也有下橫梁。內(nèi)門(mén)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(mén)架的運(yùn)動(dòng)，還要考慮不要與外門(mén)架的橫梁發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。 外門(mén)架通常具有上橫梁、中橫梁和下橫梁。外門(mén)架橫梁的形狀要考慮避讓叉架和內(nèi)門(mén)架的運(yùn)動(dòng)，外門(mén)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(mén)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(mén)架之間的縱向滾輪一組安裝在內(nèi)門(mén)架的下端，另一組安裝在外門(mén)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(mén)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 3.2.2 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(mén)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 重量產(chǎn)生的力矩通過(guò)叉架傳給門(mén)架，當(dāng)鏈條帶動(dòng)叉架升降時(shí)，叉架要可靠的沿著門(mén)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(mén)架門(mén)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(kāi)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(chēng)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(xiāo)。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(mén)架。因?yàn)闈L輪是固定間距的，對(duì)門(mén)架立柱的作用力大應(yīng)合理布置。 3.3 貨叉、叉架的剛度強(qiáng)度校核 1.貨叉的強(qiáng)度和剛度計(jì)算 貨叉