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1、- 3噸機械內(nèi)燃叉車轉(zhuǎn)向橋設(shè)計 二 第三組 設(shè)計題目 1 3噸機械內(nèi)燃叉車驅(qū)動橋的設(shè)計 2 3噸機械內(nèi)燃叉車提升系統(tǒng)的設(shè)計 3 3噸機械內(nèi)燃叉車轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計 三 3噸機械內(nèi)燃叉車主要性能參數(shù) 1 額定起重量為 3000 kg 2 載荷中心距 500 mm 3 最大起升高度 3000 mm 4 最大起升速度 400 mm/s 5 門架前后傾角 6°/12° 6 行駛速度

2、 20 km/h 7 最小轉(zhuǎn)彎半徑 2450 mm 8 最小離地間隙 175 mm 9 輪距 前輪 1070 mm 后輪 1004 mm 10 軸距 1700 mm 11 整機重量 4540 kg 四 設(shè)計要求及說明 1 3個工程的設(shè)計總體性能必須到達整機性能相關(guān)要求 2 主要構(gòu)造

3、設(shè)計參數(shù),系統(tǒng)設(shè)計參數(shù),需要有關(guān)設(shè)計計算和說明 3 所設(shè)計的內(nèi)容應(yīng)構(gòu)造合理,工藝性好. 五 設(shè)計任務(wù) 要求每人完成 1 總裝配圖 2 主要部件圖 3 主要零件圖 4 主要零件加工方案或部件裝配方案 5 設(shè)計說明書 目錄 1、 概念性設(shè)計 2、總體構(gòu)造設(shè)計 3、主要零件材料的選擇 4、部件裝配方案 5、轉(zhuǎn)向橋總成圖 6、轉(zhuǎn)向橋零件圖 概念性設(shè)計 叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用是改變叉車的行駛方向或保持叉車直線行駛。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能直接關(guān)系到叉車行駛平安、作業(yè)效率和駕駛員的勞動強度。 優(yōu)良的轉(zhuǎn)向橋采用橫置油缸，轉(zhuǎn)向輪通過轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動，從而使叉車實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。不規(guī)則開頭的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

4、采用了CAD的輔助設(shè)計技術(shù)，從而使叉車具有最小的外側(cè)轉(zhuǎn)變半徑。此轉(zhuǎn)向橋的特性是構(gòu)造緊湊、運動部件少、易于保養(yǎng)。 一、 對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求 1） 工作可靠 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各零、部件應(yīng)有足夠的強度、剛度和壽命。 2） 滿足正確的運動規(guī)律 叉車轉(zhuǎn)彎時應(yīng)使各轉(zhuǎn)向輪無滑動地滾動，并應(yīng)使轉(zhuǎn)向輪有較大的偏轉(zhuǎn)角，以獲得盡量小的轉(zhuǎn)彎半徑。 3） 操作輕便 叉車作業(yè)時轉(zhuǎn)向頻繁，常常需以很小的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)向，故要求操縱輕便，施加在方向盤上的手力不應(yīng)大于100N。方向盤的回轉(zhuǎn)圈數(shù)要少，一般從中間位置向一個方向轉(zhuǎn)動至極限位置的圈數(shù)，不應(yīng)超過4~5圈。 4） 要有路感 轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向輪所受的側(cè)向力要適當(dāng)?shù)胤错懙椒较虮P

5、上，使駕駛員操作時心中有數(shù)。但反響不能太大，以免出現(xiàn) "打手〞現(xiàn)象，并使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零件承受過大的沖擊載荷。 5） 轉(zhuǎn)向靈敏 方向盤從中間位置向左、右轉(zhuǎn)動的空行程不應(yīng)超過15°。 6） 調(diào)整、維修方便。 二、 叉車的轉(zhuǎn)向方式 轉(zhuǎn)向橋 轉(zhuǎn)向橋包括橋體、轉(zhuǎn)向節(jié)和主銷。轉(zhuǎn)向桿系安裝在轉(zhuǎn)向橋體上，通過轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向輪相聯(lián)。轉(zhuǎn)向橋和車體相接，和驅(qū)動橋一起支承整臺叉車。轉(zhuǎn)向橋除承受垂直力外，還承受著由車體傳來的縱向力和輪子轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的側(cè)向力，并將它們傳給轉(zhuǎn)向輪。 轉(zhuǎn)向橋體的組成 〔一〕轉(zhuǎn)向橋體 轉(zhuǎn)向橋體為工字形截面的實心梁，它是鑄鐵焊接成型。焊接橋體重量輕，工藝簡單。 我們設(shè)計的轉(zhuǎn)向橋體與

6、轉(zhuǎn)向節(jié)連接方式采用叉形構(gòu)造，這是便于轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)置于橋體中間。 〔二〕轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷轉(zhuǎn)向輪安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)上。與轉(zhuǎn)向節(jié)做成一體的轉(zhuǎn)向節(jié)臂與梯形機構(gòu)的橫拉桿相連。為了叉車直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向輕便，主銷有內(nèi)傾角β，車輪有外傾角α，它們均稱為轉(zhuǎn)向輪的定位角。 主銷有了內(nèi)傾角后，轉(zhuǎn)向節(jié)的軸線與主銷孔的軸線不再互相垂直，給轉(zhuǎn)向節(jié)的加工帶來困難；但主銷軸線與地面交點至車輪支承中心點的距離卻由e1減小為e，從而減小了轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)的阻力矩，還可以減小不平路面對轉(zhuǎn)向系的沖擊負載。此外，還可使轉(zhuǎn)向輪有自動回正作用，易于保持叉車直線行駛，減少蛇行現(xiàn)象。這是因為主銷內(nèi)傾角使車在直線行駛時，其重心處于最低位置，為穩(wěn)定平衡

7、狀態(tài)。一旦轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，叉車重心就隨之升高，存貯一定量的勢能，叉車處于不穩(wěn)定平衡狀態(tài)，這個勢能使叉車有回到穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢，迫使轉(zhuǎn)向輪偏向原來的作用。主銷內(nèi)傾角β= 5°~7°。在本設(shè)計方案將主銷內(nèi)傾角β定為0°。 車輪外傾角α能使車輪輪轂軸承和主銷襯套中存在間隙，受載后消失，這時仍能保證車輪平面與路面的垂直。外傾角α=1°~1°30′。 總體構(gòu)造設(shè)計 一、 根本構(gòu)造 采用六連桿機構(gòu)， 實質(zhì)是對稱的四連桿機構(gòu).這種設(shè)計方案在現(xiàn)代的叉車轉(zhuǎn)向橋設(shè)計中是比較成熟的，我們是在其根底上對其進展優(yōu)化，使其具有最小的轉(zhuǎn)彎半徑，并且運動部件少，構(gòu)造緊湊，易于保養(yǎng)。 自由度的計算 可簡化成〔如圖〕 P

8、=3N-2P-H =3×3-2×4 =1 所以構(gòu)造與設(shè)計要求有一個原動件相符合。 采用類比的方法，根據(jù)相關(guān)資料和一些成熟的設(shè)計方案，對其進展借鑒先確定出各桿件的長度〔具體見上圖〕 根據(jù)計算： 405+100〉296+115 又可知四桿機構(gòu)的最短桿與最長桿長度之和大于其余兩邊之和，所以他沒有整轉(zhuǎn)副，是雙搖桿機構(gòu)。符合轉(zhuǎn)向的要求。 根據(jù)圖中所示的極限位置，可確定油缸的長度。 二、校和設(shè)計 轉(zhuǎn)向油缸的轉(zhuǎn)向負載計算 空載時，前橋的負載占10%~15%，后橋占85%~90%；滿載時，前橋占60%，后橋占40%?？梢?，空載時后橋負載最大，其大小為 Fma*=〔85%~90%〕G空

9、 =〔85%~90%〕45400N =38590~40860N G空——空載時叉車重量 二、 根據(jù)圖求支反力 Na+Nb=F -l Na+=0 Na=Nb=20430N 根據(jù)剪力圖與彎距圖求最大彎距〔即危險點A點〕 M0=Na=0.405×20430=8274N?m M1= -M2=0.097×20430=1982 N?m 三、 轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角α和β確實定 如圖，M和L為量，A、B為兩主銷中心。G為的中點，線上任一點E與A、B兩點聯(lián)線所組成的角EAG和角EBG，就是轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角α和β，即角AOD和角BOC 所以可以得出 α 故 α= s

10、in-1 0.7225= 46.26o tg β= 故 β=tg-1 2.0812 = 64.336o 又因為 ctg α= ctg β= 故 ctg α- ctg β= 校核α、β 因為 ctg α- ctg β= ctg 46.26o- ctg 64.336o=0.4765 所以 α= 46.26oβ= 64.336o 主要零件材料的選擇 牌 號 熱處理 試 樣 毛 坯 尺 寸 〔mm〕 力學(xué)性能 鋼材退火或高溫回火供應(yīng)狀態(tài)布氏硬度〔HBS〕 淬 火

11、回 火 抗拉強度 σb 屈服點 σs 伸長點 δ 5 收縮率 ψ 沖擊值 ak 第一次淬火 (℃) 第二次淬火 (℃) 冷卻劑 溫度 (℃) 冷卻劑 〔MPa〕 (%) (MJ/m) ≥ 20Cr 880 780-820 水，油 200 水，空 15 835 540 10 40 0.588 179 40Cr 850 - 油 520 水，油 25 980 785 9 45 0.588 207 轉(zhuǎn)向節(jié)〔40Cr〕 20Cr用于要求心部強度較高，承受磨損

12、，尺寸較大的滲碳零件，如齒輪，齒輪軸，蝸桿，凸輪，活塞銷等；也用于速度較大受中等沖擊的調(diào)質(zhì)零件，滲碳淬火HRC56-62 40Cr用于承受交變載荷，中等速度，中等載荷，強烈磨損而無很大沖擊的重要零件，如重要的齒輪，軸，曲軸，連桿，螺栓，螺母等零件；并用于直徑大于400mm，要求低的沖擊韌性的軸與齒輪等，外表淬火HRC48-55 其中，40Cr經(jīng)調(diào)制處理后，具有良好的綜合力學(xué)性能、低溫沖擊韌度及低的缺口敏感性，淬頭性良好，油冷時可得到較高的疲勞強度，彎冷塑性中等，正火或調(diào)制后切削性能好，易于加工。 所以轉(zhuǎn)向節(jié)采用40Cr。 橋體〔Q235〕 Q235屈服點σs≥ 235MPa，抗拉強度

13、σb375~460 Mpa，縱向沖擊功≥27J，其主要應(yīng)用于金屬構(gòu)造件，心部強度要求不高的滲碳或氰化零件，吊鉤、拉桿、車鉤、套筒、氣缸、連桿、輪軸、蓋、焊接件。橋體主要是焊接而成，故采用Q235為橋體的材料。 軸承座〔ZG270-500〕 ZG270-500屈服點σs≥ 270MPa，抗拉強度σb500 Mpa，縱向沖擊功≥22J，其應(yīng)用廣泛，可用做扎鋼機機架，軸承座、連桿、曲拐、缸體等。 油缸缸體〔45*〕 45*具有良好的綜合力學(xué)性能，屈服點σs≥ 284MPa，抗拉強度σb≥569 Mpa，沖擊值ak≥0.24 MJ/m，其用于制造齒輪、連輪、軸、銷、壓縮機、泵的零件等。但是其焊

14、接性不好，焊前先預(yù)熱，一般在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，還可以進展碳氮共滲和高頻外表淬火處理。油缸的焊接處較少，所以可以采用45*作為缸體材料 軸承的選擇 1． 轉(zhuǎn)向節(jié)和主銷軸承 主銷和轉(zhuǎn)向節(jié)間的軸承，不僅要承受軸向力，還要承受較大的徑向力，一般可選用一個止腿軸承和兩個徑向滑動軸承，或兩個滾針軸承?；瑒虞S承徑向尺寸小，能承受較大的徑向力，價格廉價。但轉(zhuǎn)向阻力大，與要經(jīng)常加注潤滑油。滾針軸承的徑向尺寸較小，價格較貴，但轉(zhuǎn)向阻力低，潤滑時間間隔和使用壽命較長。綜合考慮，比較兩種方案，用滾針軸承的方法的性價比較高，工藝性也較好，所以選用次方案。 轉(zhuǎn)向節(jié)通過止推軸承承受作用于轉(zhuǎn)向橋的垂直力。可用得止推軸承

15、有三種：滑動止推軸承，廉價，摩擦阻力大，轉(zhuǎn)向沉重；滾動止推軸承〔滾珠或滾柱〕，摩擦阻力小，轉(zhuǎn)向輕便。線接觸的滾柱止推軸承，有較大的承載能力。經(jīng)比較滑動軸承的公益性較差，而線接觸的滾柱止推軸承的價格有較高，沒有什么經(jīng)濟性，所以考慮使用滾珠止推軸承。又叉車的轉(zhuǎn)向橋在橋體上方的承受的載荷較大，下方受到的載荷較小，在上方布置一個軸承就可。 2． 輪轂軸承 叉車轉(zhuǎn)向輪輪轂安裝在一對圓錐滾柱軸承上。圓錐滾子軸承可承受較大的軸向和徑向載荷，間隙可調(diào)，能保證一定的剛度。為了防止轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸根部產(chǎn)生應(yīng)力集中，軸徑根部采用較大的圓角半徑，并附加一墊圈，以確保內(nèi)軸承的正確安裝和傳力。 . z.