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湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
中 期 檢 查 表
學(xué) 院： 工學(xué)院
學(xué)生姓名
任杰
學(xué) 號(hào)
200940614429
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
2009 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè)（ 4 ）班
指導(dǎo)教師姓名
楊文敏
指導(dǎo)教師職稱
副教授
論文（設(shè)計(jì)）題目
3噸叉車的門架系統(tǒng)設(shè)計(jì)?
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作進(jìn)度
已完成的主要內(nèi)容
尚需解決的主要問(wèn)題
開(kāi)題報(bào)告
設(shè)計(jì)方案的擬定
貨叉的設(shè)計(jì)與計(jì)算
門架系統(tǒng)的部分尺寸計(jì)算
門架系統(tǒng)的驗(yàn)算
滾輪及鏈輪的設(shè)計(jì)
裝配圖零件圖的繪制
畢業(yè)論文的撰寫(xiě)
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
簽 名： 年 月 日
檢查小組意見(jiàn)
組長(zhǎng)簽名： 年 月 日
注：1.此表可用黑色簽字筆填寫(xiě)，也可打印，但意見(jiàn)欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫(xiě)。
2.此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名
任杰
學(xué) 號(hào)
200940614429
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
2009 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（4）班
指導(dǎo)教師及職稱
楊文敏???副教授
學(xué) 院
工學(xué)院
20 13 年 1 月 16 日
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
3噸叉車的門架系統(tǒng)設(shè)計(jì)?
文獻(xiàn)綜述（選題研究意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻(xiàn)等，不少于1000字）
選題研究意義
根據(jù)目前我國(guó)內(nèi)燃叉車門架的結(jié)構(gòu)性能,進(jìn)行改裝性設(shè)計(jì),由于叉車工作裝置存在的問(wèn)題有很多。比如:門架變形很大,門架軌道面產(chǎn)生壓痕和磨損,或者滾輪被壓碎。在設(shè)計(jì)當(dāng)中注意這些問(wèn)題，以提高叉車門架的穩(wěn)定性，提升壽命和可靠性，以最低的的維修費(fèi)用，較長(zhǎng)的使用周期使叉車具有較高的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)叉車的貨叉進(jìn)行剛度和強(qiáng)度驗(yàn)算，對(duì)門架進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算。從設(shè)計(jì)當(dāng)中了解叉車門架以及提升部分的結(jié)構(gòu)性能。
國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
在今年全國(guó)“兩會(huì)”上，全國(guó)政協(xié)提案委員會(huì)副主任、中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)會(huì)長(zhǎng)王瑞祥告訴媒體，我國(guó)已成為世界裝備制造大國(guó)，但“大而不強(qiáng)”卻也是不爭(zhēng)的事實(shí)。
叉車行業(yè)與技術(shù)正不斷進(jìn)步，體現(xiàn)在：走汽車工業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)、零部件全球化采購(gòu)的道路，中、小噸位叉車的變速器與驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向橋，甚至門架逐漸轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)化生產(chǎn)；通過(guò)改制、兼并、重組使生產(chǎn)廠家向萬(wàn)臺(tái)以上的經(jīng)濟(jì)規(guī)模發(fā)展；增加5t以上大噸位叉車的產(chǎn)量，運(yùn)用工程機(jī)械地盤技術(shù)，開(kāi)發(fā)堆高機(jī)，正面吊等產(chǎn)品；增加蓄電池叉車、交流蓄電池叉車的品種與產(chǎn)量；增加防爆等特殊用途叉車的品種與產(chǎn)量；提高叉車的外觀設(shè)計(jì)水平，提高叉車的可靠性，改善駕駛員的舒適性與作業(yè)條件；發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，利用CAD技術(shù)提高特型叉車的設(shè)計(jì)速度與水平，使叉車生產(chǎn)向多品種、小批量、用戶定制化的方向發(fā)展。
3月永恒力將在歐洲市場(chǎng)推出最新EFX 410和413型鉸鏈?zhǔn)讲孳?。該車配?8伏交流技術(shù)，分別載重1噸和1.25噸，提升高度可達(dá)7米．通過(guò)配置的基于RFID技術(shù)的JXP操作系統(tǒng)，可在狹窄通達(dá)負(fù)載行駛。據(jù)永恒力相關(guān)人士表示，叉車可在獲得指令下準(zhǔn)確揀選貨物，能增加25%的運(yùn)載效率。憑借種類齊全的產(chǎn)品系列以及豐富多樣的選擇，永恒力為客戶提供完全適應(yīng)其操作需求的叉車?？梢?jiàn)，即使是擁有先進(jìn)叉車制造技術(shù)的外企，依然在不斷的創(chuàng)新，不斷提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，穩(wěn)固其高端叉車的市場(chǎng)。
世界排名前20的叉車制造企業(yè)都已進(jìn)入中國(guó)。這直接導(dǎo)致中國(guó)叉車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)比以往更為激烈，價(jià)格戰(zhàn)作為銷售利器在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的作用被不斷放大。雖然這樣的低價(jià)策略一般不會(huì)持續(xù)太久，但是容易引起市場(chǎng)混亂，對(duì)行業(yè)正常發(fā)展產(chǎn)生巨大沖擊。對(duì)于我國(guó)叉車制造業(yè)來(lái)說(shuō)，最關(guān)鍵的還是加快自主研發(fā)能力建設(shè)。目前，我國(guó)的科研院所力量還非常分散，應(yīng)該在整合集中方面想辦法，大專院校也應(yīng)該考慮如何參與進(jìn)來(lái)。這幾方面的力量組織在一起，一定能夠逐步攻破技術(shù)瓶頸，突破高端叉車制造業(yè)國(guó)外企業(yè)壟斷市場(chǎng)的現(xiàn)狀。逐步形成以高新技術(shù)為引領(lǐng)，處于價(jià)值鏈高端和產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)，提升整個(gè)叉車產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。
主要參考文獻(xiàn)
[1]蘇恩一．輕小型搬運(yùn)車輛現(xiàn)狀及其發(fā)展[J]．物流技術(shù)與應(yīng)用，2003
[2]張啟君．國(guó)外叉車技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J]．建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，1999
[3]瞿銳．叉車的分類綜述[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008
[4]秦同瞬．叉車的選用[J]． 港口裝卸，2001
[5]陶元芳，衛(wèi)良保．叉車構(gòu)造與設(shè)計(jì)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2010
[6]裴向前．前移式叉車是理想的選擇[J]．總后建筑工程研究所，1999
[7]陸植．叉車設(shè)計(jì)[M]． 機(jī)械工業(yè)出版社，1991
[8]劉皓宇．淺談我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)發(fā)展的新思路[J]．建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2003
[9]李海濤．對(duì)目前叉車行業(yè)的一些看法[J]．叉車技術(shù)，2009
注：此表如不夠填寫(xiě)，可另加頁(yè)。
研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等）
研究目的：對(duì)叉車門架進(jìn)行改裝性設(shè)計(jì)，以提高叉車門架的穩(wěn)定性，提升壽命和可靠性。從設(shè)計(jì)過(guò)程中了解叉車門架的結(jié)構(gòu)及性能。
研究?jī)?nèi)容：叉車貨叉的強(qiáng)度和剛度；門架的設(shè)計(jì)；PRO/E，CAD軟件的綜合應(yīng)用
研究方法：主要利用PRO/E軟件，按三維動(dòng)態(tài)仿真要求設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)及相關(guān)零件結(jié)構(gòu)，并選取和計(jì)算相應(yīng)參數(shù)，繪制相應(yīng)的受力分析圖表等。
預(yù)期成果：有完整的實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù) ；對(duì)三維軟件初步掌握并會(huì)畫(huà)三維圖；會(huì)用三維軟件進(jìn)行零件的配合。
條件保障：PC機(jī)，PRO/E，CAD軟件，A4圖紙，A3圖紙，繪圖工具，繪圖板等。
進(jìn)程計(jì)劃（各研究環(huán)節(jié)的時(shí)間安排、實(shí)施進(jìn)度、完成程度等）
2013年1月16日 提交畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
2013年3月1日——2013年3月15日 完成各部件功能的設(shè)計(jì)方案
2013年3月16日——2013年3月30日 完成各部件功能的方案設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)
2013年3月30日——2013年4月20日 繪制各個(gè)部件功能的零件圖和裝配圖
2013年4月20日——2013年5月6日 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)
論證小組意見(jiàn)
組長(zhǎng)簽名：
20 年 月 日
專業(yè)委員會(huì)意見(jiàn)
專業(yè)委員會(huì)主任簽名：
20 年 月 日
注：1.此表可用黑色簽字筆填寫(xiě)，也可打印，但意見(jiàn)欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫(xiě)。
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湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
開(kāi)題論證記錄
學(xué) 院： 工學(xué)院 記錄人：
學(xué)生姓名
任杰
學(xué) 號(hào)
200940614429
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
2009 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)（4）班
指導(dǎo)教師姓名
楊文敏
指導(dǎo)教師職稱
副教授
論文（設(shè)計(jì)）題目
3噸叉車的門架系統(tǒng)設(shè)計(jì)
論證小組質(zhì)疑：
1.門架系統(tǒng)主要由哪幾部分構(gòu)成？
2.設(shè)計(jì)門架系統(tǒng)主要計(jì)算哪幾部分尺寸？
3.設(shè)計(jì)門架要驗(yàn)算那些內(nèi)容？
學(xué)生回答簡(jiǎn)要記錄：
1.門架系統(tǒng)主要由貨叉、叉架、內(nèi)外門架、自由提升裝置、鏈輪及車架的連接部分組成。
2.主要計(jì)算：高度幾何尺寸、寬度幾何尺寸、前后位置布置、立柱截面設(shè)計(jì)。
3.要驗(yàn)算：工況與載荷、貨叉的強(qiáng)度與剛度、叉架強(qiáng)度、液壓缸與鏈條強(qiáng)度、門架強(qiáng)度、門架剛度。
論證小組
成員簽名
論證地點(diǎn)： 論證日期：20 年 月 日
注：此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。記錄、簽名欄必須用黑色筆手工填寫(xiě)。
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湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)
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學(xué)生姓名
任杰?
學(xué)??? 號(hào)
200940614429?
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(4)班
指導(dǎo)教師及職稱
楊文敏???副教授
學(xué)??? 院
工學(xué)院?
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2012年1月?7日
?
填 寫(xiě) 說(shuō) 明
?
一、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)是學(xué)校根據(jù)已經(jīng)確定的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目下達(dá)給學(xué)生的一種教學(xué)文件，是學(xué)生在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立從事畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作的依據(jù)。此表由指導(dǎo)教師填寫(xiě)。
二、此任務(wù)書(shū)必需針對(duì)每一位學(xué)生，不能多人共用。
三、選題要恰當(dāng)，任務(wù)要明確，難度要適中，份量要合理，使每個(gè)學(xué)生在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)，經(jīng)過(guò)自己的努力，可以完成任務(wù)書(shū)規(guī)定的設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容。
四、任務(wù)書(shū)一經(jīng)下達(dá)，不得隨意更改。
五、各欄填寫(xiě)基本要求。
（一）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）選題來(lái)源、選題性質(zhì)和完成形式：
請(qǐng)?jiān)诤线m的對(duì)應(yīng)選項(xiàng)前的“□”內(nèi)打“√”，科研課題請(qǐng)注明課題項(xiàng)目和名稱，項(xiàng)目指“國(guó)家青年基金”等。
（二）主要內(nèi)容和要求：
1．工程設(shè)計(jì)類選題
明確設(shè)計(jì)具體任務(wù)，設(shè)計(jì)原始條件及主要技術(shù)指標(biāo)；設(shè)計(jì)方案的形成（比較與論證）；該生的側(cè)重點(diǎn)；應(yīng)完成的工作量，如圖紙、譯文及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等要求。
2．實(shí)驗(yàn)研究類選題
明確選題的來(lái)源，具體任務(wù)與目標(biāo)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究現(xiàn)狀及其評(píng)述；該生的研究重點(diǎn)，研究的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方案；計(jì)算機(jī)應(yīng)用及工作量要求，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。
3．文法經(jīng)管類論文
明確選題的任務(wù)、方向、研究范圍和目標(biāo)；對(duì)相關(guān)的研究歷史和研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)要介紹，明確該生的研究重點(diǎn)；要求完成的工作量，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。
（三）主要中文參考資料與外文資料：
在確定了畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目和明確了要求后，指導(dǎo)教師應(yīng)給學(xué)生提供一些相關(guān)資料和相關(guān)信息，或劃定參考資料的范圍，指導(dǎo)學(xué)生收集反映當(dāng)前研究進(jìn)展的近1－3年參考資料和文獻(xiàn)。外文資料是指導(dǎo)老師根據(jù)選題情況明確學(xué)生需要閱讀或翻譯成中文的外文文獻(xiàn)。
（四）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的進(jìn)度安排：
1．設(shè)計(jì)類、實(shí)驗(yàn)研究類課題
實(shí)習(xí)、調(diào)研、收集資料、方案制定約占總時(shí)間的20%；主體工作，包括設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪制圖紙、實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析等約占總時(shí)間的50%；撰寫(xiě)初稿、修改、定稿約占總時(shí)間的30%。
2．文法經(jīng)管類論文
實(shí)習(xí)、調(diào)研、資料收集、歸檔整理、形成提綱約占總時(shí)間的60%；撰寫(xiě)論文初稿，修改、定稿約占總時(shí)間的40%。
六、各欄填寫(xiě)完整、字跡清楚。應(yīng)用黑色簽字筆填寫(xiě)，也可使用打印稿，但簽名欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。
?
?
畢業(yè)論文
（設(shè)計(jì)）題目
3噸叉車的門架系統(tǒng)設(shè)計(jì)?
選題來(lái)源
□結(jié)合科研課題?? 課題名稱：????????????????????????????????????????
■生產(chǎn)實(shí)際或社會(huì)實(shí)際?????????? □其他???
選題性質(zhì)
□基礎(chǔ)研究????? ■應(yīng)用研究???? □其他
題目完成形式
□畢業(yè)論文????? ■畢業(yè)設(shè)計(jì)???? □提交作品，并撰寫(xiě)論文
主要內(nèi)容和要求
叉車是指對(duì)成件托盤貨物進(jìn)行裝卸、堆垛和短距離運(yùn)輸、重物搬運(yùn)作業(yè)的一種輪式搬運(yùn)車輛。廣泛應(yīng)用于車站、港口、機(jī)場(chǎng)、工廠、倉(cāng)庫(kù)等國(guó)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。本畢業(yè)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)額定起重量為3噸的叉車的門架，主要技術(shù)要求為：額定起重量為3噸，載荷中心距500mm，最大起升高度3m，自由提升高度155mm，滿載行駛速度13.5km/h。
具體要求如下：
1、總體布置圖一張，門架裝配圖一張，主要零件圖若干張。
２、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)不得少于1.0萬(wàn)字。正文的主要結(jié)構(gòu)層次:
1）前言：主要寫(xiě)設(shè)計(jì)的目的、意義、研究的現(xiàn)狀、本畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。
2）總體方案的擬定與計(jì)算：要有方案的比較、選優(yōu)、必要的簡(jiǎn)圖和設(shè)計(jì)計(jì)算，驗(yàn)證能達(dá)到上述設(shè)計(jì)目標(biāo)。
3）關(guān)鍵零件的強(qiáng)度的計(jì)算與分析?？梢杂糜?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算，但要寫(xiě)清采用的計(jì)算軟件，對(duì)設(shè)計(jì)的已知條件和結(jié)果可以用圖形、表格等方式整理。
4）典型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明：要有必要的插圖，文字針對(duì)插圖進(jìn)行說(shuō)明。
5）設(shè)計(jì)總結(jié)：是對(duì)整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)主要成果的總結(jié)。在總結(jié)中應(yīng)明確指出本畢業(yè)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)（或沒(méi)有考慮周全的地方)，對(duì)其應(yīng)用前景和社會(huì)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值等加以預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，并指出今后進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)的方向與設(shè)想。
6）致謝：對(duì)老師和給予指導(dǎo)或協(xié)助完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的組織和個(gè)人表示感謝。內(nèi)容應(yīng)簡(jiǎn)潔明了、實(shí)事求是。
注：此表如不夠填寫(xiě)，可另加附頁(yè)。
主要中文參考資料與外文資料
1.文獻(xiàn)檢索關(guān)鍵詞：叉車（forklift）? 搬運(yùn)機(jī)械? 工業(yè)車輛
2. 陶元芳.叉車構(gòu)造與設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社.2001
3. 范祖蕘. 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.2008
4.陳慕忱.裝卸搬運(yùn)車輛. 人民交通出版社.2007
5. 胡宗武.非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.2008
工作進(jìn)度安排
起止日期
主要工作內(nèi)容
?2013．2．25前
?查閱文獻(xiàn)、收集資料、調(diào)查研究
?2013. 2.26—2013.4.15
?擬定設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制裝配圖零件圖
?2013. 4中旬
?中期考核
?2013.4.16—2013.5.1
?撰寫(xiě)畢業(yè)論文
?2013.5.1—2013.5.13
?畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、修改
?2013.5.13—2013.5.26
?畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯
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要求完成日期：2013年05月06 日??????? 指導(dǎo)教師簽名：? ??????????????????????
審查日期：2012年?12月04日??????????? 專業(yè)委員會(huì)主任簽名： ?????????????????
批準(zhǔn)日期：2012年12月?05日??????????? 學(xué)院指導(dǎo)委員會(huì)簽名（公章）：??????????
接受任務(wù)日期：2012年12月05 日? ??????學(xué)生本人簽名：???????? ???????????????
注：簽名欄必須由相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。
湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)
全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
3噸叉車的門架系統(tǒng)設(shè)計(jì)
THE SYSTEM DESIGN OF 3 TONS FORKLIFT TRUCK DOOR FRAME
學(xué)生姓名：任 杰
學(xué) 號(hào)：200940614429
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 (4）班
指導(dǎo)老師及職稱：楊文敏 教授
學(xué) 院：工學(xué)院
湖南·長(zhǎng)沙
提交日期：2013 年 5 月
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
誠(chéng) 信 聲 明
本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：
年 月 日
目 錄
摘要……………………………………………………………………………1
關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………1
1前言………………………………………………………………………………2
2叉車的種類和使用性能………………………………………………………………3
2.1叉車的種類 …………………………………………………………………3
2.2叉車的主要使用性能 ……………………………………………………………3
3叉車貨叉強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算………………………………………………………4
3.1貨叉的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)……………………………………………………………4
3.2貨叉計(jì)算簡(jiǎn)圖………………………………………………………………5
3.3貨叉的強(qiáng)度計(jì)算……………………………………………………………6
4叉架的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………8
5門架的設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………………………9
5.1門架系統(tǒng)的構(gòu)造原理……………………………………………………………9
5.2門架強(qiáng)度的計(jì)算狀態(tài)……………………………………………………………10
5.3計(jì)算滾輪壓力………………………………………………………………11
5.4門架立柱截面幾何性質(zhì)………………………………………………………12
5.5內(nèi)門架強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………………15
5.5.1門架立柱斷面翼緣厚度校核………………………………………………15
5.5.2門架立柱斷面腹板高度校核…………………………………………………16
5.5.3門架立柱的彎矩校核…………………………………………………………16
5.6外門架強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………………18
5.6.1計(jì)算D點(diǎn)整體彎曲……………………………………………………………19
5.6.2校核局部彎曲應(yīng)力……………………………………………………………20
5.7門架剛度計(jì)算…………………………………………………………………20
5.7.1門架剛度的計(jì)算狀態(tài)………………………………………………………20
5.7.2確定門架端部產(chǎn)生的各水平位移……………………………………………23
5.7.3校核撓度…………………………………………………………………25
5.8小結(jié)…………………………………………………………………………25
6滾輪組件的安裝及計(jì)算……………………………………………………26
6.1內(nèi)門架與外門架滾輪的設(shè)計(jì)……………………………………………………26
6.1.1軸的計(jì)算…………………………………………………………………26
6.1.2軸承的選擇…………………………………………………………………27
6.1.3導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………27
6.1.4軸用擋圈…………………………………………………………………27
6.1.5孔用擋圈………………………………………………………………28
6.2叉架與內(nèi)門架滾輪的設(shè)計(jì)………………………………………………………29
7總結(jié)………………………………………………………………………………29
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………29
致謝……………………………………………………………………………30
3噸叉車的門架系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué) 生：任 杰
指導(dǎo)老師：楊文敏
（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128）
摘 要：根據(jù)目前我國(guó)內(nèi)燃叉車門架的結(jié)構(gòu)性能,進(jìn)行改裝性設(shè)計(jì),由于叉車工作裝置存在的問(wèn)題有很多。比如:門架變形很大,門架軌道面產(chǎn)生壓痕和磨損,或者滾輪被壓碎，在設(shè)計(jì)當(dāng)中注意這些問(wèn)題。對(duì)叉車的貨叉和門架進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，以提高叉車門架的穩(wěn)定性，提升壽命和可靠性。從設(shè)計(jì)當(dāng)中了解叉車門架以及提升部分的結(jié)構(gòu)性能,并為以后該裝置的研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和部分圖紙。
關(guān)鍵詞：叉車貨叉；叉架；門架；滾輪
The System Design Of 3 Tons Forklift Truck Door Frame
Student：Ren Jie
Tutor:Yang Wenmin
(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)
Abstract: According to our current country internal combustion performance of the forklift truck door frame, to retrofit design, there are many problems because of the forklift truck working device. Such as: door frame deformation is large, the door frame rail surface indentation and wear and tear, or roller crushed. Pay attention to these problems in the design. To design and calculate the fork frame of the forklift, in order to improve the stability of the forklift frame, enhance the service life and reliability,understand the structural performance of forklift gantry and the hoisting part from the design, and provide the basic data and drawings for the future device.
Key words: Forklift pallet fork; Fork; The door frame; Roller
1 前言
叉車是應(yīng)用十分廣泛的流動(dòng)式裝卸搬運(yùn)機(jī)械，是物料搬運(yùn)機(jī)械(國(guó)外稱為工業(yè)車輛或地面運(yùn)輸車輛)的一種。叉車又名鏟車、萬(wàn)能裝卸車或自動(dòng)裝卸車。它是由在無(wú)軌底盤上加裝專用裝卸工作裝置構(gòu)成的。叉車廣泛用于車站、港口碼頭、機(jī)場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)以及工礦企業(yè)等部門，用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化裝卸、堆垛和短距離運(yùn)輸，是物流系統(tǒng)不可缺少的機(jī)械設(shè)備。
1917年美國(guó)CLARK公司生產(chǎn)出世界上第一輛叉車。從全球叉車行業(yè)的發(fā)展周期看，叉車行業(yè)處于成熟期。1990年全球叉車銷量達(dá)55.8萬(wàn)臺(tái)，達(dá)到歷史最高，之后的幾年中，由于西方經(jīng)濟(jì)的衰退，全球叉車銷量基本保持在55～60萬(wàn)臺(tái)。進(jìn)入21世紀(jì)之后，全球叉車銷量開(kāi)始走入上升通道，2000年達(dá)到59萬(wàn)臺(tái)，2001年亦為58.38萬(wàn)臺(tái)，2007年叉車年銷量達(dá)到90.7萬(wàn)臺(tái)[1]。近幾年，隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球各地區(qū)叉車需求量都在增加。目前，全世界大約有250多家叉車生產(chǎn)企業(yè)，世界上三個(gè)最大的叉車銷售市場(chǎng)依次是歐洲、北美和亞洲，其中，歐洲和北美都是成熟的市場(chǎng)，需求量已趨于穩(wěn)定，亞洲是一個(gè)不斷成長(zhǎng)中的市場(chǎng)，在這個(gè)市場(chǎng)中中國(guó)的貢獻(xiàn)最大。
我國(guó)的叉車生產(chǎn)是解放后才開(kāi)始的。在50年代先后由沈陽(yáng)電工機(jī)械廠和大連叉車廠分別仿制蘇聯(lián)產(chǎn)的1.5t平衡重式電動(dòng)叉車和5t內(nèi)燃叉車開(kāi)始[2]，隨后生產(chǎn)廠家與產(chǎn)品的產(chǎn)量和種類規(guī)格逐漸增多，70年代形成規(guī)模。改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)外叉車制造商紛紛進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，林德、小松、現(xiàn)代、三菱、豐田、TCM和海斯特等著名制造商均在我國(guó)設(shè)立獨(dú)資或合資公司進(jìn)行叉車生產(chǎn)銷售。外資的進(jìn)入給整個(gè)行業(yè)帶來(lái)了良好的發(fā)展環(huán)境，提高了產(chǎn)品的科技含量[3]。
我國(guó)現(xiàn)有叉車生產(chǎn)廠家約100余家，主要企業(yè)50余家，產(chǎn)品品種達(dá)1000余種，已形成以安徽叉車集團(tuán)公司、杭州叉車有限公司為主的重點(diǎn)企業(yè)。我國(guó)叉車行業(yè)產(chǎn)銷量連續(xù)幾年持續(xù)增長(zhǎng)，2007叉車行業(yè)保持了強(qiáng)勁發(fā)展態(tài)勢(shì)，年銷量達(dá)13.9萬(wàn)輛。
目前我國(guó)叉車已形成了相對(duì)集中的市場(chǎng)格局，初步形成高、中、低三個(gè)層次，中高端、高端市場(chǎng)被以林德為代表的跨國(guó)巨頭占領(lǐng);中端、中低端市場(chǎng)以安徽合力叉車和杭州叉車等為主導(dǎo);低端市場(chǎng)以浙江如意、虎力等民營(yíng)企業(yè)為首，格局基本穩(wěn)定。從目前市場(chǎng)來(lái)看，中低端占據(jù)著國(guó)內(nèi)市場(chǎng);從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，中國(guó)叉車行業(yè)必將走向技術(shù)化、高端化。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)叉車的需求量逐年增加，尤其是近幾年物流熱刺激市場(chǎng)需求，叉車市場(chǎng)拓展空間巨大。
在今年全國(guó)“兩會(huì)”上，全國(guó)政協(xié)提案委員會(huì)副主任、中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)會(huì)長(zhǎng)王瑞祥告訴媒體，我國(guó)已成為世界裝備制造大國(guó)，但“大而不強(qiáng)”卻也是不爭(zhēng)的事實(shí)。叉車行業(yè)與技術(shù)正不斷進(jìn)步，體現(xiàn)在：走汽車工業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)、零部件全球化采購(gòu)的道路，中、小噸位叉車的變速器與驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向橋，甚至門架逐漸轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)化生產(chǎn)；通過(guò)改制、兼并、重組使生產(chǎn)廠家向萬(wàn)臺(tái)以上的經(jīng)濟(jì)規(guī)模發(fā)展；增加5t以上大噸位叉車的產(chǎn)量，運(yùn)用工程機(jī)械地盤技術(shù)，開(kāi)發(fā)堆高機(jī)，正面吊等產(chǎn)品；增加蓄電池叉車、交流蓄電池叉車的品種與產(chǎn)量；增加防爆等特殊用途叉車的品種與產(chǎn)量；提高叉車的外觀設(shè)計(jì)水平，提高叉車的可靠性，改善駕駛員的舒適性與作業(yè)條件；發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，利用CAD技術(shù)提高特型叉車的設(shè)計(jì)速度與水平，使叉車生產(chǎn)向多品種、小批量、用戶定制化的方向發(fā)展。
2 叉車的種類和使用性能
2.1 叉車的種類
叉車按其動(dòng)力裝置不同，分為內(nèi)燃叉車和電瓶叉車；按其結(jié)構(gòu)和用途不同，分為平衡式、插腿式、前移式（以上三種均為正叉式）、側(cè)叉式、跨車以及其他特種叉車等。
2.2 叉車的主要使用性能
裝卸性：這是指叉車起重能力和裝卸快慢的主要性能。裝卸性能的好壞對(duì)叉車的生產(chǎn)率有直接的影響。叉車的起重量大、載荷中心距大、工作速度高則裝卸性能好。
牽引性：它表示叉車行駛和加速快慢、牽引力和爬坡能力大小等方面的性能。行駛和加速快、牽引力和爬坡度大則牽引性好。
制動(dòng)性：它表示叉車在行駛中根據(jù)要求降低車速及停車的性能。通常以在一定行駛速度下制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)距離來(lái)加以衡量。叉車的制動(dòng)距離一般由試驗(yàn)測(cè)定，必要時(shí)可通過(guò)計(jì)算確定。影響叉車制動(dòng)距離的主要因素是叉車的行駛速度，制動(dòng)距離越小則制動(dòng)性能越好。我國(guó)叉車標(biāo)準(zhǔn)對(duì)行駛時(shí)的制動(dòng)能力作了相應(yīng)規(guī)定:1.叉車空載行駛車速為20km/h時(shí)，制動(dòng)距離應(yīng)不大于8m；2.叉車滿載行駛車速為10km/h時(shí)，制動(dòng)距離不大于4m。
機(jī)動(dòng)性：機(jī)動(dòng)性是指叉車在最小面積內(nèi)轉(zhuǎn)彎的能力和通過(guò)狹窄、曲折通道的能力。衡量叉車機(jī)動(dòng)性的指標(biāo)主要有最小轉(zhuǎn)彎半徑、直角交叉通道寬度和直角堆垛通道寬度。最小轉(zhuǎn)彎半徑越小、直角交叉通道寬度和直角堆垛通道寬度越小，則叉車的機(jī)動(dòng)性能越好。
通過(guò)性：叉車的通過(guò)性是指叉車克服道路障礙而通過(guò)各種不良路面的能力。叉車的外形尺寸大小，輪壓力、離地間隙大、驅(qū)動(dòng)輪牽引力大，則叉車的機(jī)動(dòng)性越好。
操縱性：是指叉車的輕便性和舒適性。如果需要加于各操作手柄、踏板及轉(zhuǎn)向盤上的力小、司機(jī)座椅與各操作件之間的位置布置得當(dāng)，則操縱性越好。
穩(wěn)定性：叉車的穩(wěn)定性是指叉車在行駛和作業(yè)過(guò)程中，抵抗縱向和橫向傾翻的能力。穩(wěn)定性是保證叉車安全作業(yè)的必要條件。叉車的穩(wěn)定性分為縱向和橫向性兩類。
經(jīng)濟(jì)性：叉車的經(jīng)濟(jì)性主要是指它的造價(jià)和營(yíng)運(yùn)費(fèi)用，包括動(dòng)力消耗、生產(chǎn)率、使用方便和耐用的程度等。
3 叉車貨叉強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算
叉車是用與車站,碼頭倉(cāng)庫(kù)和工廠的件貨裝卸,堆垛及短途運(yùn)輸工具,貨叉是叉車重要承載部件,其強(qiáng)度對(duì)于叉車的使用性能影響強(qiáng)大。
3.1 貨叉的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)
貨叉的主要尺寸有貨叉水平段長(zhǎng)度；貨叉垂直段高度；貨叉斷面尺寸(為貨叉厚度，為貨叉寬度等)（圖1）。
圖1 貨叉的結(jié)構(gòu)和尺寸
Fig1 Pallet fork structure and size
貨叉尺寸主要取決于起重量Q、載荷中心距c，根據(jù)選題，已知起重量Q=3噸，按ISO/DIS1214-79標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，載荷中心距離為c=500mm,再由ISO/DIS2326-81和ISO2382-77標(biāo)準(zhǔn)，查出貨叉的基本參數(shù)和尺寸為
貨叉長(zhǎng)度：；
貨叉垂直高度：；
貨叉斷面尺寸：；
貨叉兩鉸支點(diǎn)中心距：；
貨叉外伸距：；
據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇材料為40Cr鋼，熱處理工藝選用調(diào)質(zhì)處理40Cr鋼屈服強(qiáng)度。
3.2 貨叉計(jì)算簡(jiǎn)圖
由于貨叉和叉架的連接形式不同,其支承載荷類型也不同,按照ISO2328---77標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定1噸叉車貨叉和叉架的連接形式為掛鉤型上支承可看作固定支座,下支承可簡(jiǎn)化為活動(dòng)鉸鏈支座,貨叉可看作是超靜定剛架(見(jiàn)圖1)考慮到掛鉤型貨叉上部掛鉤處有安裝間隙,并非絕對(duì)不能轉(zhuǎn)動(dòng)固而貨叉又可以簡(jiǎn)化為支承在兩個(gè)鉸接制座上的靜定剛架(圖2)
（1） 超靜定剛架計(jì)算簡(jiǎn)圖
(1) the statically indeterminate frame diagram calculation
（2） 靜定剛架計(jì)算簡(jiǎn)圖
(2) the calculation diagram of statically determinate rigid frame
圖2 貨叉受力簡(jiǎn)圖
Fig 2 Pallet fork force diagram
兩種計(jì)算簡(jiǎn)圖在集中載荷p力氣\作用下,危險(xiǎn)截面均在圖1所示垂直A-A剖面處或其下方,應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度都相同,由于靜定剛架水平段的變形量大于超靜定剛架的水平段的變形量,并考慮到上部掛鉤處有安裝間隙,可以自由轉(zhuǎn)動(dòng),為使計(jì)算偏于強(qiáng)度驗(yàn)算和剛度校核均按靜定剛架進(jìn)行計(jì)算
3.3 貨叉的強(qiáng)度驗(yàn)算
從貨叉受集中載荷P作用的力(圖3)可以看出水平段受彎矩和剪力垂直段受彎矩和拉力,危險(xiǎn)截面在下叉鉤A-A斷面以下的垂直段,危險(xiǎn)截面的最大正應(yīng)力為:
(1)
式中p---貨叉的計(jì)算載荷
---載荷中心距
W---抗彎截面膜量.W=
F---貨叉垂直段截面積.F=d × b
圖3 貨叉受集中載荷簡(jiǎn)圖
Fig 3 Pallet fork with concentrated load diagram
（1） 計(jì)算載荷P的確定
式中Q表示起重量重力
Q=mg=30000N
:動(dòng)載荷系數(shù)取=1.2
:偏載荷系數(shù)取=1.3
（2） 安全系數(shù)n的確定
安全系數(shù)的選取與貨叉的計(jì)算載荷大小,動(dòng)載荷系數(shù)系數(shù)和偏載系數(shù)的選取密切相關(guān),如用確定計(jì)算載荷比較明確,安全系數(shù)可取較小值,否則安全系數(shù)取較大值,通常取安全系數(shù),n>=1.5,n取1.7
（3） 許用應(yīng)力的確定
（4） 強(qiáng)度驗(yàn)算把上列數(shù)據(jù)代入(1)得,
貨叉滿足強(qiáng)度貨叉的剛度校核通常是驗(yàn)算叉尖處?kù)o撓度,即以額定載荷作為計(jì)算載荷,按等截面靜定剛架計(jì)算叉尖處擾度,計(jì)算方法用簡(jiǎn)便的彎矩圖相乘,叉尖處的擾度計(jì)算公式
(2)
式中E-40cr鋼彈性模量
I表示貨叉截面慣性矩,按等截面計(jì)算
表示貨叉額定截面載荷力
通常叉車的許用撓度為==2cm
因?yàn)樗詽M足貨叉要求的
4 叉架的設(shè)計(jì)計(jì)算
圖4 叉架受力圖
Fig4 Fork by trying to
如圖4所示，叉架一般按簡(jiǎn)支梁計(jì)算其上橫梁懸壁根部A-A截面處的應(yīng)力（MPa），其計(jì)算式為
（3）
式中
L——貨叉最外懸掛點(diǎn)到叉架上橫梁臂端根部的距離，mm；
h——叉架上橫梁懸壁端根部截面凈高度，mm；
b——叉架上橫梁懸壁端根部截面凈寬度，mm，b=M=31mm；
Fp——垂直載荷，N。Fp=9800Q/2，即額定起重量的一半；
F——縱向載荷，N。F=Fpm/h2，見(jiàn)表4-1，m=c+a+0.5b，a為貨叉厚度,
c為載荷中心距，c=500mm。
取 h=120mm、h2=383mm、L=200mm，知a=45mm、b=31mm 、c=500mm
代入式2中，得
由第三章知
而此處
所以 叉架滿足要求。
叉架的其它部分為超靜定的框架結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度與剛度較大，不必計(jì)算校核。
5 門架的設(shè)計(jì)與計(jì)算
5.1 門架系統(tǒng)的構(gòu)造原理
圖5為門架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，內(nèi)門架1和外門架2都是由兩根柱和一個(gè)或兩個(gè)端梁焊成的框架。內(nèi)架僅有一個(gè)上端梁，下部有一個(gè)很弱的橫系桿。外架有上端梁及下端梁，為不妨礙內(nèi)架，上端梁放在立柱頂端后翼緣后邊。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。左右立柱異型槽鋼，其開(kāi)口相對(duì)。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。起升鏈滑輪組包含兩套對(duì)稱布置的起升鏈和動(dòng)，滑輪座固定在內(nèi)架上梁。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。鏈的一端固定在外架的下梁或立柱上，另一端與叉架相連接。
圖5 叉車門架結(jié)構(gòu)
Fig 5 Forklift truck door frame structure
1——內(nèi)門架 2——外門架 3——叉架 4——貨叉 5——貨物 6——導(dǎo)向滾輪 7——傾斜油缸
5.2 門架強(qiáng)度的計(jì)算狀態(tài)
本設(shè)計(jì)選擇門架材料為16Mn，其剪切彈性模量為:G=8.4×105Kg/cm2，彈性模量為：E=2.1×106Kg/cm2?？估⒖箟?，抗剪，屈服點(diǎn)。
叉車起升的貨物重量和叉架、貨叉自重都是通過(guò)叉架滾輪和門架滾輪以集中力的形式作用在門架上的。當(dāng)叉車滿載、貨叉起升到最大高度、門架前傾最大角度時(shí)，門架受力最大(圖6)。在與門架垂直的平面內(nèi)，取叉架為自由體，即可求出內(nèi)門架對(duì)又架滾輪的反壓力Pl、P2。
（4）
式中
Q——額定起重量，Kg；
G1——貨叉和叉架的自重，Kg；
S——鏈條總拉力，Kg；
——門架最大前傾角，度；
k——?jiǎng)恿d荷系數(shù)，K=K1（動(dòng)力系數(shù)）×K2（貨物偏載系數(shù)）。
圖6 門架載荷作用圖
Fig 6 Door frame loading diagram
其中Q=3000Kg、 、G1=250Kg、h2=370mm、、、、、K=1.2。
代入式4得到
從以上計(jì)算中可以看出，鏈條拉力S對(duì)滾輪中心產(chǎn)生的力矩，有助于減小滾輪壓力，從而減小門架所受的載荷。在一般情況下，鏈條拉力產(chǎn)生的力矩(sa2)數(shù)值上可達(dá)貨物重量力矩的1/10～1/9。當(dāng)門架前傾最大角度時(shí)()，滾輪最大壓力比門架直立時(shí)約增加10%左右。
由于鏈條拉力和門架前傾對(duì)滾輪壓力所起的、數(shù)值上近乎相等的減載和增載作用，為了使計(jì)算簡(jiǎn)化，將其略去不計(jì)，按門架直立狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。
5.3 計(jì)算滾輪壓力（圖7）
門架直立時(shí)，，由此內(nèi)門架滾輪壓力為
知h1=480mm，h2=370mm
外門架滾輪壓力為：
圖7 門架滾輪壓力計(jì)算圖
Fig 7 Door wheel pressure calculation c
5.4 門架立柱截面幾何性質(zhì)
此叉車內(nèi)外門架立柱的截面尺寸相同，在計(jì)算開(kāi)口薄壁桿件受彎扭綜合作用時(shí)，除了一般的截面幾何性質(zhì)以外(靜矩、慣性矩、抗彎模量等)，還要計(jì)算一些與截面翹曲有關(guān)的附加截面幾何特性。
（1）立柱截面 （2）扇性坐標(biāo)
(1) The column section (2) Tan coordinates
(3)扇性靜矩
(3) The fan static moment
圖8 門架立柱截面幾何性質(zhì)
Fig 8 Door frame column section geometric properties
圖8（1）為門架立柱截面圖，（2）為扇性坐標(biāo)圖，（3）為扇性靜矩圖。此次設(shè)計(jì)起重量為3t，根據(jù)《機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》選擇槽鋼型號(hào)為16a，其相應(yīng)截面尺寸分別為：h=15.2cm、t1=1.4cm、t2=1.8cm、b=5.2cm,各參數(shù)值見(jiàn)表1。
表1 門架立柱截面結(jié)構(gòu)尺寸及幾何特性
Tap1 The door frame column section structure size and geometric features
名稱
符號(hào)
單位
量值
截面面積
F
cm2
32.44
形心
X0
cm
1.19
彎曲中心
XA
cm
1.88
截面慣性矩
Jx
cm4
1490.98
Jy
cm4
109.53
截面抗彎模量
Wx
cm3
225.41
Wy
cm3
27.31
純抗扭慣性矩
JK
cm4
39.42
扇性慣性矩
cm6
4445.07
約束扭轉(zhuǎn)特性
k
cm-1
0.06
靜矩
Smax
cm4
127.23
參數(shù)計(jì)算如下:
截面面積：
形心位置：
彎心位置：
線性截面慣性矩（截面慣性矩）：
線性抗彎截面模量（截面抗彎模量）：
純抗扭慣性矩:
扇性慣性矩：
靜矩：
約束扭轉(zhuǎn)特性：
由于Wy和Wx比值約為15.57%，大于15%，所以此門架平面內(nèi)載荷不必進(jìn)行計(jì)算。
5.5 內(nèi)門架強(qiáng)度計(jì)算
5.5.1 門架立柱斷面翼緣厚度校核
根據(jù)局部彎曲應(yīng)力計(jì)算公式： （7）
得到： （8）
式中：
——材料屈服極限，16Mn鋼的=3500Kg/cm2；
P——滾輪壓力，P=P1=P2=3340.54Kg。
所以得到
由于1.71mm<1.8mm，知此翼緣厚度設(shè)計(jì)合理。
5.5.2 門架立柱斷面腹板高度校核
根據(jù)滾輪的接觸應(yīng)力來(lái)求腹板高度
（9）
式中：
P——滾輪壓力，3340.54Kg；
——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=2.1×104Kg/mm2。
Pnp——導(dǎo)軌和滾輪的當(dāng)量曲率半徑，圓柱形滾輪對(duì)平面導(dǎo)軌時(shí)，Pnp=R=43mm。
——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60~80Kg/mm2。
取
代入公式得
由，知符合要求。
由的等式經(jīng)轉(zhuǎn)換得：
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=2×34.80=69.60mm（取70mm），則腹板高度為：
由知，此尺寸設(shè)計(jì)合格。
5.5.3 門架立柱的彎矩校核
把內(nèi)門架看作外伸懸臂梁，按一端鉸支、一端自由的單根薄壁桿來(lái)計(jì)算。在垂直于門架的平面內(nèi)，由于滾輪的集中作用，計(jì)算門架立柱中產(chǎn)生的最大彎矩。又介于內(nèi)外門架的應(yīng)力情況較復(fù)雜，計(jì)算工作量較大，現(xiàn)根據(jù)呂維鎮(zhèn)、張質(zhì)文老師介紹的簡(jiǎn)化計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算。簡(jiǎn)化計(jì)算的整體強(qiáng)度安全系數(shù)應(yīng)大于4，校核翼緣的局部彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)N局應(yīng)不小于1.2，最危險(xiǎn)截面在B點(diǎn)(圖9)。
在整體彎曲和約束扭轉(zhuǎn)的共同作用下，內(nèi)門架立柱的危險(xiǎn)截面是與叉架下滾輪相接觸的截面B,如圖9。叉車起重鏈條的一端固定在起升油缸缸筒上，鏈條拉力S對(duì)缸筒產(chǎn)生的力矩通過(guò)活塞桿在內(nèi)門架和上端產(chǎn)生推力，其方向垂直于門架平面，使內(nèi)門架彎曲。在截面B上的這個(gè)附加彎矩?cái)?shù)值極小，可以略去不計(jì)。因此，截面B的計(jì)算彎矩仍可寫(xiě)為：
1.整體彎曲正應(yīng)力
已知許用彎曲應(yīng)力為（取N值為4）：
由可知整體安全。
圖 9 門架立柱
Fig 9 Door frame columns
2.整體彎曲剪應(yīng)力
（10）
式中
P——截面剪力，Kg；
S——所求應(yīng)力點(diǎn)以外的截面面積對(duì)中性軸的靜矩，cm3；
Jx——截面對(duì)中性軸X的慣性矩，cm4;
b——所求應(yīng)力點(diǎn)處的截面寬度，cm。
得到
許用剪切應(yīng)力為：
由知滿足要求。
3.局部彎曲應(yīng)力
B點(diǎn)局部變異應(yīng)力：
（11）
式中K0=2、t=t2=1.8cm
則有
局部許用彎曲應(yīng)力為（取N局=1.2）
由，可知局部危險(xiǎn)點(diǎn)亦安全。
5.6 外門架強(qiáng)度計(jì)算
外門架是由左右立柱和多根橫梁組成的外形封閉的復(fù)雜剛架結(jié)構(gòu)。由于通過(guò)立柱與橫梁的彎曲中心的縱軸不在同一平面內(nèi)，因此外門架并不是一個(gè)平面薄壁框架。
在外載荷作用下，外門架立柱產(chǎn)生的彎曲變形和約束扭轉(zhuǎn)變形與內(nèi)門架立柱相似。我們同樣也把外門架簡(jiǎn)化為單根立往計(jì)算，橫梁的影響則通過(guò)支座約束來(lái)考慮。
外門架立柱在垂直門架平面內(nèi)的整體彎曲，不考慮門架前傾的影響.，從門架下滾輪接觸點(diǎn)至立柱與傾斜油缸連接處的一整段內(nèi)，都承受最大彎矩Mbmax的作用。門架滾輪壓力對(duì)外門架立柱還產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)。外門架立柱一般在上中下三處或四處有橫梁連系，立住與橫梁的連接均可看成鉸支，它允許立柱的截面翹曲，但不允許
圖10 外門架強(qiáng)度計(jì)算簡(jiǎn)圖
Fig10 Outside door frame strength calculation diagram
截面轉(zhuǎn)動(dòng)。
外門架強(qiáng)度計(jì)算簡(jiǎn)圖10，危險(xiǎn)截面在D點(diǎn)。知H0=1866mm、h0=525mm、h1=480mm。
5.6.1 計(jì)算D點(diǎn)整體彎曲
鏈條拉力S對(duì)起升油缸產(chǎn)生力矩，通過(guò)活塞桿及內(nèi)門架使門架滾輪壓力增加，門架彎曲增加。
門架滾輪壓力增量為：
（12）
其中
S——鏈條拉力，Kg；
a2——鏈條與軸中心距，cm；
Hmax——最大起升高度，cm。
知Hmax=300cm，取a2=6cm，求得
（13）
則有
所以D點(diǎn)最大彎矩為：
則整體彎曲應(yīng)力為：
前面已經(jīng)得到，許用彎曲應(yīng)力為:
由可知，符合要求。
5.6.2 校核局部彎曲應(yīng)力
（14）
同樣，已由前面得到局部許用彎曲應(yīng)力：
由知，符合要求。
5.7 門架剛度計(jì)算
5.7.1 門架剛度的計(jì)算狀態(tài)
所謂門架的剛度條件主要是指當(dāng)滿載的貨叉起升到最大高度，前傾至最大角度時(shí)，門架頂端的水平撓度應(yīng)小于許用值。門架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖11所示。
圖11 門架剛度計(jì)算狀態(tài)簡(jiǎn)圖
Fig11 The door frame stiffness calculation state diagram
其中各已知參數(shù)分別為：
起重量Q=3000Kg、起升高度H=3000mm、載荷中心C=500mm、前傾角、滑架重量G1=250Kg、門架立柱慣性矩J0=J1=J=1490.98cm4。
門架各尺寸分別為：
h0=525mm、h1=480mm、h2=370mm、H0=1866mm、H1=1830mm、H=3211mm C0=380mm、C1=300mm、l0=665mm、l1=260mm。
滑架通過(guò)滾輪傳給內(nèi)門架和力按下式計(jì)算，參看圖12
圖12 門架計(jì)算簡(jiǎn)圖
Fig12 The door frame diagram calculation
（ 15）
可以把力P1、P2對(duì)門架的作用分解為一個(gè)力偶與一個(gè)集中力，內(nèi)門架端部力偶以M1表示，外門架端部的力偶以M0來(lái)表示，參看圖6及圖10來(lái)求其值。
另外
伸縮式門架在端部力偶和集中力作用下，端部產(chǎn)生的水平位移f（撓度）是由三部分組成的：外門架端部水平位移f0、內(nèi)門架端部水平位移f1和內(nèi)門架繞外門架端部轉(zhuǎn)動(dòng)角在內(nèi)門架端部引起的水平位移，見(jiàn)圖12。
式中
、——力偶M作用在外門架端部產(chǎn)生水平位移和轉(zhuǎn)角；
、——集中力P1-P2作用在外門架端部產(chǎn)生水平位移和轉(zhuǎn)角；
、——由力偶M及集中力P1-P2作用在內(nèi)門架端部的產(chǎn)生的水平位移。
圖12 門架變形圖
Fig12 The door frame deformation figure
5.7.2 確定門架端部產(chǎn)生的各水平位移
由圖5-10彎矩圖用圖乘法可求出在力偶M0作用下外門架端部產(chǎn)生水平位移fM0:
圖13 外門架計(jì)算簡(jiǎn)圖
Fig13 Outside door frame diagram calculation
同樣，由力偶M1作用在內(nèi)門架端部產(chǎn)生的水平位移fM1為：
力偶M0作用下，內(nèi)門架繞外門架端部轉(zhuǎn)動(dòng)角度可參照?qǐng)D13用圖乘法來(lái)求。
由集中力P1-P2和作用，在外門架端部引起和水平位移f0p為：
同理，由力P1-P2的作用引起的內(nèi)門架端部水平位移f1p為：
由于集中力P1-P2的作用，在外門架的端部使內(nèi)門架繞外門架端部而轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的角度為：
5.7.3 校核撓度
通過(guò)上面的計(jì)算，可以求出伸縮式門架在端部力偶和集中力作用下端部產(chǎn)生的水平位移f（撓度）。其值為：
其許用撓度值為：
（21）
由知，滿足剛度要求。
5.8 小結(jié)
叉車門架是由開(kāi)口薄壁桿組成的薄壁剛架。立柱是叉車門架直接承受滾輪壓力作用的構(gòu)件。由于滾輪壓力不通過(guò)立柱截面彎心，必然產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)。計(jì)算表明，約束扭轉(zhuǎn)的正應(yīng)力與整體彎曲正應(yīng)力為同一量級(jí)，不容忽視。
內(nèi)、外門架的計(jì)算簡(jiǎn)圖與橫梁數(shù)目和橫梁剛度有關(guān)。內(nèi)門架按形薄壁剛架和一端鉸支、一端自由的薄壁桿計(jì)算，約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力的差別不大于10%。為減少計(jì)算工作量，可按單根薄壁桿計(jì)算。將外門架簡(jiǎn)化為單根薄壁桿計(jì)算時(shí)，支座約束的假定對(duì)約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力影響不大，差值一般在3～10%的范圍內(nèi)，因此可按比較簡(jiǎn)單的二跨連續(xù)梁的簡(jiǎn)圖計(jì)算。
立柱截面中的剪應(yīng)力與正應(yīng)力相比，數(shù)值較小，約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力更可忽略不計(jì)。考慮到滾輪壓力對(duì)立柱冀緣還要產(chǎn)生局部彎曲作用，因此門架立柱截面應(yīng)在滿足制造工藝要求的條件下，使腹板減薄，冀緣加厚。
采用初參數(shù)法進(jìn)行叉車門架的約束扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，比較簡(jiǎn)單，便于實(shí)用。
叉車門架端部的水平撓度主要是由外門架的變形引起的，因?yàn)橥忾T架是內(nèi)門架的基礎(chǔ)，外門架端部的水平變位和轉(zhuǎn)角都會(huì)導(dǎo)致內(nèi)門架端部的水平位移。因此從增強(qiáng)門架剛性的要求出發(fā)，外門架應(yīng)采用比較剛強(qiáng)的結(jié)構(gòu)。
6 滾輪組件的安裝及計(jì)算
6.1 內(nèi)門架與外門架滾輪的設(shè)計(jì)
導(dǎo)行滾輪分為縱向及側(cè)向兩組，各由四個(gè)滾輪組成。前者在垂直于門架的平面內(nèi)，而后者在門架自身的平面內(nèi)起傳力和導(dǎo)行作用。它們的構(gòu)造示于圖14上?？v向滾輪受力較大，故直徑也大且用滾動(dòng)軸承，側(cè)向滾輪受力小，直徑也小，故用滑動(dòng)軸承或滾針。
（a）縱向滾輪 （b）側(cè)向滾輪
圖14 滾輪構(gòu)造
Fig14 Roller structure
6.1.1 軸的計(jì)算
滾輪軸在門架上升或下降時(shí)主要受切應(yīng)力，所以要根據(jù)軸的切應(yīng)力條件來(lái)計(jì)算。對(duì)于圓形截面梁，由切應(yīng)力互等定理可以知道，在橫截面邊緣各點(diǎn)處切應(yīng)力與周邊相切。因此即使在平行于中性軸的同一橫線上，各點(diǎn)處切應(yīng)力也不盡相同，但經(jīng)過(guò)分析表明，圓截面上最大彎曲切應(yīng)力仍發(fā)生在其中性軸上，并可近似認(rèn)為在中性軸上各點(diǎn)處的切應(yīng)力平行于剪力，且沿中性軸均勻分布，于是得圓截面梁的最大彎曲切應(yīng)力為：
（22）
已知
及
于是可得
（23）
式中
R——圓形截面的半徑，mm；
IZ——圓形截面對(duì)中性軸的慣性矩，mm3；
SZ,max——半圓截面對(duì)中性軸的靜矩，mm3；
該軸的材料選用45號(hào)鋼，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可以查到[]=30～40MPa，取[]=35 MPa。由
（24）
于是得到
考慮到門架的重量，選擇半徑為12.5mm，則滾輪軸的直徑為25mm。
6.1.2 軸承的選擇
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇深溝球軸承，代號(hào)為6405
表2 6405軸承相關(guān)數(shù)值
Tap2 Bearing related numerical
名稱
單位
符號(hào)
量值
基本尺寸
mm
d
25
Ｄ
80
B
21
da(min)
34
Da(max)
71
ra(max)
1.5
其他尺寸
mm
d2≈
42.3
D2≈
62.7
r(min)
1.5
基本額定靜載荷
KN
Co
38.2
基本額定動(dòng)載荷
KN
C
19.2
極限轉(zhuǎn)速
(r/min)
脂
8500
極限轉(zhuǎn)速
(r/min)
油
11000
重量
kg
W≈
0.529
6.1.3 導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)
門架的寬度為121mm，軸承的外徑為80mm，為了使門架在運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠平穩(wěn)，故此導(dǎo)輪的的內(nèi)徑為80mm，外徑為120mm
6.1.4 軸用擋圈
根據(jù)軸的尺寸選擇軸用擋圈
表3 軸用擋圈尺寸
Tap3 Shaft with a retaining ring size
軸徑 d0
25
mm
d
基本尺寸
23.2
mm
極限偏差
(+0.21,-0.42)
s
基本尺寸
1.2
mm
極限偏差
(+0.05,-0.13)
d1
2
mm
b
3.32
mm
h
3.32
mm
溝槽 d2
基本尺寸
23.9
mm
極限偏差
(0,-0.21)
溝槽 m
基本尺寸
1.3
mm
極限偏差
(+0.14,0)
溝槽 n
≥
1.7
mm
孔 d3
≥
35
mm
每1000個(gè)鋼擋圈重量約為1.90 kg
6.1.5 孔用擋圈
表4 孔用擋圈尺寸
Tap4 Hole with ring size
孔徑
d0
80
mm
D
基本尺寸
85.5
mm
極限偏差
(+1.30,-0.54)
S
基本尺寸
2.5
mm
極限偏差
(+0.07,-0.22)
d1
3
mm
b
6.8
mm
溝槽 d2
基本尺寸
83.5
mm
極限偏差
(+0.35,0)
溝槽 m
基本尺寸
2.7
mm
極限偏差
(+0.14,0)
溝槽 n
≥
5.3
mm
軸d3
≤
63
mm
根據(jù)導(dǎo)輪內(nèi)徑的尺寸選擇孔用擋圈
每1000個(gè)鋼擋圈得重量約為22.0 kg。
6.2 叉架與內(nèi)門架滾輪的設(shè)計(jì)
由于該滾輪的受力與內(nèi)門架處的滾輪受力幾乎相等，故此處的設(shè)計(jì)跟上面一樣，在此不在進(jìn)行計(jì)算。
7 總結(jié)
本設(shè)計(jì)工作是針對(duì)湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)所進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)叉車的門架系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，并用AUTOCAD進(jìn)行繪圖。在此過(guò)程中，首先我對(duì)學(xué)校八教樓下的叉車門架進(jìn)行觀察和分析，也做了一些測(cè)量，并閱讀了大量有關(guān)叉車的書(shū)籍，對(duì)其工作原理有了深入了解，然后對(duì)國(guó)內(nèi)外叉車的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)有了一定的了解，從而明確本設(shè)計(jì)的意義。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，從剛開(kāi)始的困惑到現(xiàn)在的產(chǎn)品出圖，我學(xué)到了很多書(shū)本上學(xué)不到的知識(shí)，同時(shí)積累了豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)本設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，主要完成了如下工作：對(duì)叉車貨叉、門架立柱、內(nèi)外門架進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)起強(qiáng)度和剛度等方面進(jìn)行驗(yàn)算。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我從大學(xué)畢業(yè)生走向社會(huì)工作崗位關(guān)鍵的一步。從最初的選題，開(kāi)題到計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)。其間，查找資料、老師指導(dǎo)、與同學(xué)交流、反復(fù)修改圖紙、計(jì)算說(shuō)明書(shū)，每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。同時(shí)我也深刻地感受到：有一個(gè)端正的學(xué)習(xí)態(tài)度是非常的重要，團(tuán)隊(duì)合作精神也是不可缺少的。
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致 謝
本論文是在楊文敏老師的悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的。從開(kāi)題報(bào)告到中期檢查，再到設(shè)計(jì)完成，無(wú)論是論文格式問(wèn)題還是設(shè)計(jì)方面的疑問(wèn)，楊老師總是在百忙之中耐心地給我解答，在楊老師的幫助下，最終完成此次設(shè)計(jì)。
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，由于個(gè)人水平的有限，加上沒(méi)有較多的工作經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中仍然存在許多不足之處，望各位老師提出寶貴建議。再次感謝楊文敏老師這段時(shí)間的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷。
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