毕业设计（论文）-液压升降叉车设计

第1章 绪 论 中型运输叉车属于物料搬运作业的重要设备一种，其在物流管理中的作用日趋重要，是实现物流机械化作业，降低施工劳动强度、提高劳动生产率的主要工具。叉车因其具有轻巧灵活、易操作、回转半径小、价格低等优点，广泛使用于车间、仓库、站台、货场等处。是短距轻小物品的一种方便而经济的搬运工具。在机械工业生产中,应用叉车的主要目的,一是解决生产过程自动化，二是改善劳动条件，降低劳动强度，提高劳动生产率和降低产品成本。因此对中型运输叉车的设计提出了较高的要求，要求叉车成本低,品种多样化，零件、部件系列化、通用化、标准化，性能稳定可靠，以保证工人的操作安全、方便，工作的时候稳定可靠。针对上述要求，在设计中采用了合理的机械结构、先进的液压技术，满足了升降机构的各项功能要求，比较理想的解决了货叉升降及定位的问题。全套图纸加扣 3346389411或30122505821.1 中型液压运输叉车的概述中型液压运输叉车在物料搬运作业应用很广的一种起重和运输设备，其主要组成部分包括货叉、立柱、手动泵、液压缸、底座、万向轮、链轮链条等。货叉的升降由手动泵驱动液压缸，再由液压缸驱动链轮链条完成，可以在起升高度范围内的任何位置停止。手动泵升降液压运输叉车装有万向轮，在作业点需变动时可灵活移动。为保证工人操作安全、方便，立柱上装有防护栏杆。叉车起始高度为0.05m，最大高度为1.05m，净升高度为1m。1.2中型液压运输叉车的组成和原理1.2.1中型液压运输叉车的组成中型液压运输叉车分为原动装置、传动装置、工作装置和辅助装置四大结构。原动装置为手动泵，提供基本的运动和动力。工作装置为货叉，是具体功能的执行系统。由于货叉要能上下升降，停留自锁，而原动装置手动泵运动方式单一，所以需用传动装置液压缸、链轮链条将原动装置的运动和动力等进行转换并传递给工作机构货叉，以适用工作机的需要。为了满足移动、稳定、安全等方面的需要，还需设置万向轮、防护栏杆等辅助装置。1.2.2 中型液压运输叉车的原理1.2.2.1 原动装置 图1-1为原动装置手动泵的工作原理图：图1-1为使重物不断地上升，达到一定的高度，手动泵6应不断向液压缸3供油，以充满大活塞升起的空间。如图所示，当用手向下压杠杆时，手动泵6下部将产生一个压力，以等值传递到液压缸3的柱塞4的作用面上，使柱塞4受到一个力的作用，将重物顶起。为使重物升起一定的高度，就要在连通手动泵6下部和液压缸3的油管中设置一单向阀7，使油液不能由手动泵6传递到液压缸3。同时，手动泵6上部体积变大，形成真空，油箱1中的油液在大气压的作用下，通过单向阀8被吸入到手动泵6上部。当抬起杠杆时，手动泵6下部体积变大，形成真空，油箱1中的油液在大气压的作用下，通过单向阀9被吸入到手动泵6下部。而手动泵6上部将产生一个压力，以等值传递到液压缸3的柱塞4的作用面上，使柱塞4受到一个力的作用，将重物顶起。为使重物升起一定的高度，就要在连通手动泵6下部和液压缸3的油管中设置一单向阀7，使油液不能由手动泵6传递到液压缸3。这样反复拉压活塞5，就可使重物升降台不断上升，一直达到要求高度。1.2.2.2 传动装置 液压缸能举起载重的升降平台原理如图所示：在两个互相连通的密封液压缸中装有油液，液压缸的上部装有小活塞1和大活塞2，他们的面积分别为和，并于大活塞上放一重物W。如果在小活塞上加一外力，则小液压缸中油液的压力P=，根据帕斯卡原理，这一压力将传递到液压缸中所有各点，因此也传递到大液压缸中去，这时大活塞也受到一个压力P的作用，大活塞受到的总作用力为图1-2如果足以克服重物W所产生的外力，就可将重物抬起。由此可见，两活塞面积之比越大，大活塞升起重物的能力越大，也就是说，在小活塞上加不大的力，大活塞就可得到较大的作用力，将重物W举起，这就是传动装置液压缸的工作原理。1.2.3 液压传动的优缺点和应用1.2.3.1 液压传动的主要优点1. 借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。执行元件可以布置得离原动机较远，方位也不受限制，而且外形美观大方。2. 液压传动与电传动和机械传动相比，有重量轻，体积小的突出特点。如液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一。3. 可方便实现无级调速，调速范围大。4. 液压传动与电传动和机械传动相比，有惯性小，响应速度高的特点。5. 液压系统可借助安全阀等可自动实现过载保护，同时以油作介质时，相对运动表面间可自行润滑，故使用寿命长。6. 液压传动借助各种控制阀，可实现机器运行自动化。1.2.3.2 液压传动的缺点1. 由于液体流动的阻力损失和泄露较大，因此液压传动的效率较低，一般为75%80%左右。如果处理不当，泄露不仅污染场地，而且当附近有火种存在时，还可能引起火灾和爆炸事故。2. 工作时受温度变化的影响大。温度变化引起液体粘性变化，随之泄露发生变化。3. 噪声较大。4. 液压元件制造精度要求较高，因而价格较贵；使用维修要求有较高的技术水平和一定的专业知识。5. 对污染敏感。污染的液压油会使液压元件磨损和堵赛，性能变坏，寿命缩短，甚至损坏。1.2.3.3 液压传动的应用近三十年来，由于加工工艺上的飞快进步和液压传动的独特优点，在很多部门都采用了液压传动。由于他有无级调速和传动平稳的优点，在磨床工作台的往复运动上用得较早。接着又在插、拉、刨、铣等机床上得到应用；因其布置方便并易于实现自动化，在组合机床上用得较广。由于液压执行元件的推力比较大、操纵方便、布置灵活，液压和电器配合易实现自动化和遥控，在冶金设备、矿山机械、钻探机械、起重运输机械、建筑机械、农业机械以及飞机和军舰上的许多控制机构都普遍采用着液压传动。由此预见，随着国民经济的发展，液压传动将会在许多工业部门中发挥越来越大的作用。1.3 国内外发展状况1.3.1 我国叉车行业发展历程与现状我国叉车工业起步于20世纪50年代末，当时主要仿制前苏联产品。从70年代后期到80年代中期，全行业先后组织了2次联合设计，各叉车生产厂纷纷引进国外先进技术，如北京叉车总厂引进日本三菱1t内燃平衡重叉车技术，大连叉车总厂引进日本三菱1040t内燃平衡重叉车和集装箱叉车技术，天津叉车总厂引进保加利亚巴尔干车辆公司1.256.3t内燃叉车技术，杭州叉车总厂引进西德O&K公司静压传动叉车、越野叉车和电动叉车技术，合肥叉车总厂、宝鸡叉车公司引进日本TCM株式会社110t叉车技术，湖南叉车公司引进英国普勒班机械公司内燃防爆装置技术。自90年代开始，一些骨干企业在消化吸收引进技术的基础上积极对产品进行更新和系列化，因此目前国产叉车的技术水平参差不齐。其中，电动叉车因受基础技术落后的制约，整体水平与世界先进水平差距很大，每年仍要进口价值近2亿美元的叉车产品。中国叉车能否逐鹿国际市场，并在与世界强手的竞争中立于不败之地，将依赖于叉车整体技术水平的提高，特别是电动叉车技术的飞速发展。1.3.2 国内外市场分析与预测全球约有250家叉车生产企业，年生产量保持在50万台左右。由于竞争的加剧，同20世纪80年代比，世界叉车工业出现了销售额增长而利润减少的反常现象。一方面，为降低成本，叉车巨头纷纷在发展中国家建厂。例如，在中国建有厦门林德、安徽TCM、北京汉拿、湖南德士达、烟台大宇重工、上海海斯特等。这些公司把具有世界20世纪90年代中期先进的产品和技术带到国内，促进了我国叉车技术的快速发展，同时对国内市场也造成了很大的冲击。另一方面，随着市场经济的发展，物流技术在经济发展中的地位与作用越来越明显，叉车普及率越来越高，已从过去单一的港口码头进入到国民经济的各行各业。目前我国叉车的保有量约18万台，实际年潜在需求量约10万台，而实际年销售量仅3万台左右，可见中国的叉车市场是巨大的。随着人们对环境污染危害的深刻认识，环保已成为世界共同关注的焦点，因此，环保型叉车将成为市场主流；其次，自动仓储系统、大型超市的纷纷建立，刺激了对室内搬运机械需求的增长，高性能电动叉车、前移式叉车、窄巷道叉车等各类仓储机械迅速发展是未来叉车市场的又一特征；另外，全球经济一体化必将带来全球工业的国际化，使得各国间及国内贸易大幅上升。有资料表明全世界集装箱吞吐量每年以30%左右的速度递增。贸易的增加将推动现代集装箱搬运与堆垛设备的高速发展。1.3.3 现代叉车技术发展趋势1 .产品的系列化与多样化 根据美国工业车辆协会的分类法，叉车分(1、2、3、4、5、6和7)7大类，分别为电动乘驾式叉车、电动窄巷道叉车、电动托盘搬运车、内燃平衡重式实心胎叉车、内燃平衡重式充气胎叉车、电动与内燃乘驾式拖车和越野叉车。各叉车公司皆以产品种类、系列的多样化去充分适应不同用户、不同工作对象和不同工作环境的需要，并不断推出新结构、新车型，以多品种小批量满足用户的个性化要求。2 .绿色化推动叉车动力技术的发展叉车分内燃叉车和电动叉车。内燃叉车以发动机为动力，功率强劲，使用范围广，缺点是排气和噪声污染环境，有害人类健康。电动叉车具有能量转换效率高、无废气排放、噪声小等突出优点，是室内物料搬运的首选工具，但其受蓄电池容量限制，功率小，作业时间短。未来叉车将广泛采用电子燃烧喷射和共轨技术。3 .节能和机电液一体化高新技术的应用微电子技术、传感技术、信息处理技术的发展和应用，对提高叉车业整体水平，实现复合功能，以及保证整机及系统的安全性、控制性和自动化水平的作用将更加明显，使电子与机械、电子与液压的结合更加密切。未来叉车的发展在于其电子技术的应用水平。4 .运用人类功效学原理，追求操纵舒适性各叉车公司不断优化改进叉车人机界面，使操纵简便省力、迅速准确，充分发挥人机效能。5 .工业造型设计近年来各大企业皆推出了外观造型令人注目的新车型，体现了叉车造型轿车化的发展趋势。流线型、大圆弧过渡加之明快协调的色彩搭配。随着计算机技术的发展，虚拟样机设计、三维实体造型、快速成型等先进设计手段和先进制造技术的运用，叉车造型将越来越具有新意和特色。6 .重视叉车的安全可靠性与可维护性 保证驾驶员的安全一直是叉车设计人员重点考虑的问题。7 .集装箱叉车与集装箱正面吊运机的发展目前，集装箱搬运与堆垛设备的主要生产商集中在欧洲，如瑞典的Kalmar、SMV，意大利的Belotti、CVS、Fantuzzi，法国的PPM，芬兰的SISU Valmet，德国的Linde等。国内生产集装箱叉车的仅有1家，而生产正面吊运机吊具的也仅有2家，主要依赖进口。集装箱叉车仍是所有集装箱港口、码头、中转站搬运与堆垛空箱必不可少的设备，且堆垛层数有不断增加的趋势。用于搬运与堆垛20和40英尺重箱的集装箱正面吊运机，因其视野好，可跨越箱列吊运，具有堆垛第2、第3列集装箱的功能，运行平稳，将逐渐取代重箱集装箱叉车。因此，从目前国内情况看，叉车产品和叉车行业依然处于发展期，产品技术仍需发展完善；产品使用范围和使用量尚未得到足够拓展；市场经济环境下的产业自然调整仍处于初级阶段；客户使用意识和企业研发意识、能力依然落后。发达国家的用户和企业考虑的是如何把叉车用得更好，寻求更好的解决方案，而我国很多客户还在叉车和人工搬运间左右为难。从全球叉车产业发展周期角度分析，目前国际市场已处在成熟期，市场增速已经放缓。为了寻找新的利润增长点，国际叉车业巨头逐渐将目光转向中国这个世界叉车业最具潜力的市场。目前日本的市场很发达，而我国有一个很好的发展前景。1.4 课题的主要任务及研究方法1.4.1课题的主要任务 （一）课题的任务是：设计一台用于安装、维修、运输、清洁、建筑等方面的中型升降搬运叉车，完成总装图和规定的零部件图,并撰写文献综述、开题报告,翻译相关英文资料，用CAD作设计图纸不少于3张零号图纸的图纸量，撰写设计说明书一份。要求:方案可行，结构合理，经济实用，并满足以下给定的设计技术条件。1) 载重量：350kg 5) 整车重量：120kg2) 货叉起始高度：0.05m 6) 升降时间：150s 3) 货叉最大高度： 1.05m 7) 货叉升降能自锁4) 货叉净升高度：1m 8) 整车移动灵活，工作是能稳定（二）知识要求学生在毕业设计（论文）工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题。通过学习、研究与实践，使得理论认识深化、知识领域扩展、专业技能延伸。（三）能力要求学生应能依据课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；掌握实验、测试等科学研究的基本方法，具有分析与解决工程实际问题的能力。（四）素质要求 学生应能树立正确的设计思想，有严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工程设计中，应能树立正确的工程意识与经济意识，树立正确的生产观点、经济观点与全局观点。1.2 课题研究方法、步骤和措施（一）研究方法 对于一个给定的工程问题，为得到有充分科学依据的解决办法，需要具有丰富的工程科学知识。然而一个有充分科学依据的解决办法，并不一定有益于人类，评价一个工程问题的解决办法是否对人类有益，还需要有社会科学和人文科学方面的知识；工程问题的解决涉及社会、政治、经济等方面的诸多因素。 工程问题的解决，需要回答下述五个基本问题： 1) “能不能做”是工程问题得以解决的前提，通过理论研究和实践分析，回答给定的工程问题在技术上是否可能实现。 2) “会不会做”是工程问题得以解决的核心。通过工程技术研究与工程设计，确定工程实现的主要方法与途径。 3) “值不值得做”是工程问题得以解决的必要条件。任何工程问题的解决均应通过技术经济分析，从而确定工程问题的解决是否具有良好的经济效益。 4) “允不允许做”是工程问题得以解决的最重要的外部约束条件；任何工程问题的解决均应通过法律、法规进行认定。凡违反环境保护法的工程项目，即使在技术上和经济上能够圆满解决，这个工程项目也不能实施。 5) “是复现还是创新”是工程问题得以解决的生命力之所在，创新是解决工程问题的灵魂。没有创新而只有模仿的设计不具备竞争力，因而没有生命力。根据以上解决工程问题的指导思想，结合毕业设计的现有条件和要求，确定本课题的研究方法如下：对该课题的内容进行理论研究和技术分析，通过实践考察和查阅资料，解决作为毕业设计的这一工程实际问题。（二）研究步骤和措施1)熟悉课题，查找资料，撰写开题报告:为了搞好这次毕业设计，我查阅了大量有关叉车设计、叉车制造、叉车系统结构、汽车系统结构、起重设备使用与维修(有关千斤顶的) 、液压与气压传动、液压系统设计的资料，也实地参观考察了几个使用叉车的工厂，并着重学习了液压系统设计原理，通过学习,了解并掌握了设计所需要的专业知识。2)总体方案拟订、力学分析: 仔细参祥所查阅的资料，分析综合重点，撰写开题报告。运用CAD或PRO/E等软件进行叉车结构设计和进行力学分析。3)叉车设计: 运用CAD等软件进行叉车总装图和零部件设计。4)整理资料,撰写设计说明书,准备毕业答辩: 按湖南工程学院毕业设计说明书要求撰写毕业设计说明书,准备毕业答辩。在指导老师的指导下，拟定出方案.在设计过程中。互相讨论，互帮互助，遇到难解的问题，向指导老师请教。充分体现现代解决工程问题的团队协作精。第2章 中型运输叉车的方案设计2.1 中型运输叉车设计的方案设计和选择 根据毕业设计任务书的设计任务要求：最后确定了两个设计方案，方案一是手动泵式运输叉车如图2-1，方案二是蜗轮蜗杆式运输叉车如图2-2。图2-1 方案一：手动泵运输叉车原理图本设计方案的优点是借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构，执行元件可以布置得离原动机较远，方位也不受限制，而且外形美观大方；有重量轻，体积小的突出特点；可方便实现无级调速，调速范围大；有惯性小，响应速度高的特点；液压系统可借助安全阀等可自动实现过载保护，同时以油作介质时，相对运动表面间可自行润滑，故使用寿命长；液压传动借助各种控制阀，可实现机器运行自动化。方案二的优点是机械传动效率较高；没有温度变化影响；机械传动零部件使用无污染，使用寿命高；承载力大等特点。根据现在市场需求和发展方向来看，我选择了方案一作为我这次毕业设计的课题。图1-3 方案2：蜗轮蜗杆式运输叉车原理图第三章 液压缸的设计 3.1 液压缸主要尺寸的确定3.1.1 液压缸工作压力的确定液压缸的压力主要根据液压设备的类型来确定。查液压系统设计简明手册表2-1，可选工作压力P为4MPa。3.1.2 液压缸柱塞杆直径d的确定由于液压缸为单柱塞杆液压缸。如图可知，可列方程式： 式中 P液压缸工作压力。d/D柱塞杆直径与液压缸内径之比，可按表2-3选取为0.8。F工作循环中最大的外负载。根据设计任务要求，货叉上总负载350Kg，再由链条传递到液压缸柱塞杆的拉力F约为13KN 液压缸密封处的摩擦力，由液压缸的机械效率进行估算。 式中为液压缸的机械效率，一般=0.90.97将代人式（2-1），可求得=13.8KN将以上以知条件代人（2-1）式中求得由计算所得d值分别按表2-4、表2-5查得相近的标准直径。取D=63mm，d=50mm。3.1.3 液压缸壁厚和外径的计算壁厚按薄壁圆筒公式计算式中 液压缸壁厚（m） 液压缸内径为0.063（m） 实验压力，一般取最大工作压力的（1.251.5）倍 （MPa）; 即41.5=6 缸筒材料的许用应力。其值为高强度铸铁：60MPa根据计算的结果，取液压缸的壁厚为15mm。则液压缸外径D1D+2=63+21593mm3.1.4 液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定。因执行机构实际工作的最大行程为1000mm。所以液压缸工作行程取500mm。3.1.5 液压缸最小导向长度的确定 当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度。设计时必须保证有一定的最小导向长度。 最小导向长度H应满足以下要求式中H液压缸的最大行程； D液压缸的内径。所以=56.5mm3.1.6 液压缸缸体长度的确定 液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端缸盖的厚度。一般液压缸的缸体长度不应大于内径的2030倍。缸体长度取 L=400mm3.1.7 液压缸的结构设计 液压缸主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。（一）缸体与缸盖的连接形式考虑到法兰连接结构简单、成本低、容易加工、便于装拆、强度较大、能承受高压。所以缸体与缸盖连接选择法兰连接。（二）柱塞杆与柱塞的连接结构 考虑到半环连接结构简单，装拆方便，不易松动。可应用于压力高、负荷大的场合。所以选折半环连接。（三）柱塞杆导向部分的结构选折导向套导向。导向套与柱塞杆接触支承导向，磨损后便于更换，导向套也可用耐磨材料。盖与杆的密封常用Y形及V形密封装置。密封可靠适用于中高压液压缸。（四）液压缸的安装连接结构（1）液压缸的安装形式根据安装位置和工作要求选折前后脚架安装形式。（2）液压缸进、出油口形式及大小的确定液压缸的进、出油口，布置在缸体上。由于液压缸无专用的排气装置，进、出油口应设在液压缸的最高处，以便空气能首先从液压缸排出。形式选用螺孔连接。油口尺寸为6mm。3.1.8 油缸稳定性和柱塞杆的强度的计算由于油缸行程S10D，采用等截面计算法计算柱塞杆的强度。 kgf为了保证柱塞杆不产生纵向弯曲，柱塞杆上的推力P要求比稳定极限力小，其关系为： kgf结论：油缸零件的连接计算这里缸体与缸盖的连接采用法兰及螺钉连接。缸体与缸盖用法兰及螺钉连接（如图）螺纹处的拉应力： 图3.1螺纹处的剪应力(取=0.12)： 合成应力：y3.1.9 液压缸主要零件的材料和技术要求零件名称材料主要表面粗糙度技术要求缸体灰铸铁HT200液压缸内圆柱表面粗糙度为（1）内径用H8H9的配合（2）内径圆度、圆柱度不大于直径公差支半（3）缸体端面T对轴线的垂直度在直径每100mm上不大于0.04mm（4）缸体与端盖采用螺纹连接时，螺纹采用6H级精度（5）为防止腐蚀和提高寿命，内径表面可以镀0.030.04mm厚的硬铬，再进行抛光，缸体外涂耐腐蚀油漆。柱塞杆45钢外圆柱面粗糙度为（1）材料热处理：调质2025HRC（2）外径d和d2的圆度、圆柱度不大于直径公差之半（3）d2对d的径向跳动不大于0.01mm（4）活塞杆与导向套采用H8/f7配合，与活塞的连接采用H8/h8配合缸盖灰铸铁配合表面粗糙度为（1）配合表面的圆度、圆柱度不大于直径公差之半（2）d2、d3对D的径向跳动不大于0.03mm（3）端面A、B对孔轴线的垂直度在直径100mm上不大于0.04mm导向套球墨铸铁导向表面粗糙度为（1）导向套的长度一般取活塞杆长度的60%100%（2）外径与内孔的同轴度公差不大于内孔公差之半第4章 手动泵的设计液压泵是液压系统的动力装置，是能量转换元件，它们由原动机（人力、电动机等）驱动，把输入的机械能转换为油液的压力再输出到系统中去，为执行元件提供动力。是液压系统的核心元件，其性能好坏将直接影响到系统是否能正常工作。4.1 主要性能参数的确定4.1.1 手动泵压力的确定泵的吸人压力由人力提供由杠杆原理得 =1504.1.2 手动泵排量q和流量Q的确定 手动泵的活塞上或下移动一次，由几何尺寸计算得到的排出液体的体积叫泵的排量。手柄上抬或下压一次的时间为4秒，即手动泵的柱塞上或下移动一次的时间为4秒。由给定条件：升降时间150s。取升降时间为128秒。那么在一次上升或下降过程中，手动泵的手柄要上抬和下压的总共次数n=64/4=16（次）。也就是说，手动泵的手柄上抬和下压16次能将油液注满液压缸并推动液压缸的柱塞单向走完500mm的行程。由此可知，手动泵的排量为液压缸的容积除以16。即q=/16=306640泵的平均理论流量与排量的关系式如下：nq式中n泵的转速q泵的排量nq1/4306640=766604.1.3. 手动泵的功率泵的输入功率22504=562.5w4.2 手动泵主要尺寸的确定4.2.1 手动泵的内径D的确定根据帕斯卡原理：压强相等 即式中 手动泵的工作压力，为2250N 液压缸最大工作负载，为9000 N液压缸的最大工作负载是指工作机构在满负荷情况下，以一定的速度起动时对液压缸产生的总阻力，即=9000 N 式中 ：工作机构的重荷、自重等对液压缸产生的作用力 ：工作机构在满载荷下起动时的静磨檫力。 ：工作机构在满载荷下起动时的惯性力 手动泵的内径 液压缸的内径 液压缸活塞杆的直径所以40mm4.2.2 手动泵行程的确定根据方程式式中 手动泵的内径40mm 手动泵的行程 手动泵的排量306640所以 =/=306640/=51mm取行程=55mm。4.2.3 手动泵壁厚和外径的计算壁厚按薄壁圆筒公式计算式中 手动泵壁厚（m） 手动泵内径为0.04（m） 实验压力，一般取最大工作压力的(1.251.5)倍（MPa）; 即41.5=6 缸筒材料的许用应力。其值为高强度铸铁：60MPa根据计算的结果，取手动泵的壁厚为4mm。则手动泵外径DD+2=40+2450mm。4.2.4 手动泵最小导向长度的确定 当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度。设计时必须保证有一定的最小导向长度。 最小导向长度H应满足以下要求式中H手动泵的最大行程； D手动泵的内径。所以=22.5mm4.2.5 手动泵缸体长度的确定 手动泵缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端缸盖的厚度。一般手动泵的缸体长度不应大于内径的2030倍。缸体长度取 L=148mm。4.2.6 手动泵的结构设计手动泵主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。（一） 缸体与缸盖的连接形式考虑到法兰连接结构简单、成本低、容易加工、便于装拆、强度较大、能承受高压。所以缸体与缸盖连接选择法兰连接。（二）活塞杆与活塞的连接结构考虑到半环连接结构简单，装拆方便，不易松动。可应用于压力高、负荷大的场合。所以选折半环连接。（三）活塞杆导向部分的结构选折端盖直接导向。端盖与活塞杆直接接触导向，结构简单。但磨损后只能更换整个端盖。盖与杆的密封常用O型、Y型密封圈。（四）手动泵的安装连接结构（1）手动泵的安装形式根据安装位置和工作要求，将手动泵置于油箱内，泵的头部与油箱盖用螺钉紧固连接。（2）手动泵进、出油口形式及大小的确定手动泵的进、出油口，布置在缸体上。由于此手动泵为双向手动泵，总共有四个进出油口，顶端布置一进油口和一出油口，底端布置一进油口和一出油口。底端的进出油口设置在底盖上。 4.2.7 手动泵主要零件的材料和技术要求零件名称材料主要表面粗糙度技术要求缸体灰铸铁HT200液压缸内圆柱表面粗糙度为（1）内径用H8H9的配合（2）内径圆度、圆柱度不大于直径公差支半（3）缸体端面T对轴线的垂直度在直径每100mm上不大于0.04mm（4）缸体与端盖采用螺纹连接时，螺纹采用6H级精度（5）为防止腐蚀和提高寿命，内径表面可以镀0.030.04mm厚的硬铬，再进行抛光，缸体外涂耐腐蚀油漆。活塞45钢活塞外圆柱表面粗糙度为（1）外径D的圆度、圆柱度不大于外径公差之半（2）外径D对内孔d1的径向跳动不大于外径公差之半（3）缸体端面T对轴线的垂直度在直径每100mm上不大于0.04mm（4）活塞外径用橡胶密封圈密封时可取f7f9配合，内孔与活塞杆的配合可取H8活塞杆45钢外圆柱面粗糙度为（1）材料热处理：调质2025HRC（2）外径d和d2的圆度、圆柱度不大于直径公差之半（3）d2对d的径向跳动不大于0.01mm（4）活塞杆与导向套采用H8/f7配合，与活塞的连接采用H8/h8配合缸盖球墨铸铁配合表面粗糙度为（1）配合表面的圆度、圆柱度不大于直径公差之半（2）d2、d3对D的径向跳动不大于0.03mm（3）端面A、B对孔轴线的垂直度在直径100mm上不大于0.04mm4.3液压系统性能验算校核液压系统初步设计是在某些估计参数情况下进行的，当各回路形式、液压元件及连接管路等完全确定后，针对实际情况对所设计的系统进行各项性能分析。对一般液压系统来说，主要是进一步确却的计算液压回路各段压力损失及系统效率等。根据分析计算发现的问题对某些不合理的设计要进行重新调整，或采取其它必要的措施。1) 液压系统压力损失压力损失包括管路的沿程损失p1,管路的局部压力损失p2和阀类元件的局部损失p3,总的压力损失为p=p1+p2+p3p1= pap2= pa式中 l-管道的长度 m d-管道内径 m v-液流平均速度 m/s-液压油密度 -沿程阻力系数-局部阻力系数的具体值可参考机械设计手册31篇第5章有关内容代入数据有 式中 Qn-阀的额定流量 Q-通过阀的额定流量 m3s pn-阀的额定压力损失 pa（可从产品样品中查到）对于泵到执行元件间压力损失，如果计算出的p比选泵时的估计的管路损失大的多时，应该重新调整泵及其他元件的规格尺寸及参数。系统的调整压力 PTp1+p式中 PT-液压泵的工作压力或支路的调整压力2)液压系统的发热温升计算(1)计算液压系统的发热功率液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出有效功率外，其余功率损失全部转化为热量，使油温升高。本液压系统功率损失主要有以下几种形式：a. 液压泵的功率损失 W式中 Tt-工作循环周期 s z-投入工作液压泵的台数 pri-液压泵的输入功率 W p-各台液压泵的总效率 ti-第i台工作时间 sb. 液压执行元件的功率损失 W式中 M-液压执行元件的数量 prj-液压执行元件的输入功率 W -液压执行元件的效率 -第j个执行元件的工作时间 sc. 溢流阀的功率损失 W式中 -溢流阀的调整压力 pa -经溢流阀流回油箱的流量 m3sd. 液流油液流经阀或管道的功率损失ph3=pQ W式中 p -通过阀或管道的压力损失 pa Q-通过阀或管道的流量 m3s 由以上各种损失构成了整个系统的功率损失，即液压系统的发热功率ph3 = ph1 + ph2+ ph3+ ph4 W这一计算式适用于回路比较简单的液压系统。计算液压系统的散热功率液压系统的散热渠道主要是油箱表面，但如果系统外接管路较长，也应考虑管路表面散热。phc=(K1A1+K2A2) t W式中 K1 -油箱散热系数 见机械设计手册表37-5-13 K2-管路散热系数 见机械设计手册表37-5-14A1 A2-分别为油箱、管道的散热面积 m2t-油温与环境温度之差 C若系统达到平衡，则 phr=phc ,油温不在升高，此时，最大温差 。C环境温度为T0，则油温T= T0 +T0。如果计算出的油温不超过该液压设备允许的最高温（各种机械允许由温见机械设计手册表37-5-15），则设计可行。显然，本液压系统的有温正常，达到设计要求。根据散热要求计算油箱容量初步设计油箱的尺寸为60mm40mm30mm在初步确定油箱容积的情况下，验算其散热面积是否满足要求，当系统的发热量求出之后，可根据散热的要求确定油箱的容积。由最大温差的计算公式可得油箱的散热面积为 m2如不考虑管道散热该式可简化为 m2A1 =2.23016=0.045 m3 0.60.40.3=0.072 m3通过计算比较，本液压系统显然不必增设其他散热措施。33第5章 液压辅件 液压系统的辅件包括密封件、油管及管接头、滤油器、油箱等。这些元件，从液压传动的工作原理来看是起辅助作用的，但从保证液压系统有效的传递力和运动以及提高液压系统其他工作指标来看，他们却是非常重要的。经验证明，它们对液压系统和元件的正常工作、工作效率、使用寿命等影响极大。5.1 密封件漏油是液压系统经常发生的毛病之一，密封是防止漏油的最有效和最主要的方法。漏油不仅会降低容积效率使系统发热，而且向元件外部漏出的油液，还会弄脏设备，污染环境。密封过紧时，虽能防止漏油，但对动密封却会引起很大的摩擦损失，降低机械效率，并会使密封件的寿命降低。因此密封松紧要适当，以使总效率最高。5.1.1 O形密封圈O形密封圈是一种断面形状为圆形的耐油橡胶环，它可用于固定密封和动密封。为了减少或避免运动时O形密封圈发生扭曲和变形，用于动密封的O形密封圈的断面直径较用于固定密封的断面直径大。一般动密封用的O形密封圈也可用于固定密封。当O形密封圈用于动密封时，可采用内径密封和外径密封两种形式；用于固定密封时，可采用端面密封、角密封、圆柱密封。5.1.2 Y形橡胶密封圈Y形橡胶密封圈，用于往复运动密封，工作压力可达140帕，压力波动大时要加支承环以免产生翻转现象。Y形橡胶密封圈具有摩擦系数小，安装简便等优点。缺点是在速度高、压力变化大的场合易产生翻转现象。5.1.3 防尘圈防尘圈用以刮除活塞杆上的泥土，以防进入液压件内部。在灰尘较多的环境中工作的液压缸，其活塞杆与缸盖之间除装密封圈外一般还要装设防尘圈。防尘圈的形式很多，分为骨架式和无骨架式两种。5.2 油管和管接头液压系统用油管来传送工作液体，用管接头把油管或油管与元件连接起来。油管和接头应有足够的强度、良好的密封，并且压力损失要小、拆装方便。5.2.1 油管材料和种类液压系统中的油管主要采用冷拔无缝钢管、紫铜管和耐油橡胶软管，有时用一些塑料管和尼龙管。油管材料的选择主要根据工作压力、运动要求和部件位置关系等条件进行。无缝钢管耐压高变形小，耐油性、抗腐蚀性亦较好。装配时不易弯曲，装配后能长久保持原形，所以在中高压系统中得到广泛应用。橡胶软管可用于有相对运动的部件间的连接，能吸收液压系统的冲击和振动，装配方便。但软管制造困难，寿命短，成本高，刚性差，紧固连接一般不用。橡胶软管分为高压管和低压管两种，高压管用夹有钢丝的耐油橡胶制成，钢丝有交叉编织和缠绕两种，一般有23层。钢丝层数越多，管径越小，耐压力越高。紫铜管较易弯曲，安装方便，且管壁光滑，摩擦阻力小。但耐压力低，抗振能力弱，只适用于中、低压油路。由于铜和油接触能加速氧化，且铜材较缺，故应尽量不用或少用铜管，通常只限于用作仪表和控制装置的小直径油管。5.2.2 管接头对于直径较小的油管，目前普遍采用管接头连接，其形式很多，常用的有焊接管接头、卡套式管接头、扩口薄管接头等。软管与金属管或软管与元件之间的连接，都采用软管接头，其形式也很多，目前常用的有可拆式和扣压式两种。5.2.3 油管的安装油管安装不合理时，不仅会给安装检修带来麻烦，而且会造成过大的压力损失或出现振动、噪音等不良现象。安装时应注意以下几点：1. 管路应尽量短，布置整齐，转弯少，避免太小的转弯半径，并保证管路有必要的伸缩变形余地。规定硬管弯曲半径大于其直径的3倍，管径小时还应取大。布置接头时要保证拆装方便，系统中的主要管道或辅助件应能单独拆装而不影响其他元件。2.管路最好平行布置，少交叉，平行或交叉的油管间至少有10毫米的间隙，以防接触振动，并给安装管接头留有足够的空间。3. 对安装前的管子以及贮存不当而造成管子内部锈蚀的管子，一般要用20%的硫酸或盐酸进行酸洗，酸洗后用10%的苏打水中和，再用温水洗净后，进行干燥涂油，并作豫压试验，确认合格后再安装。5.3 液压油箱液压油箱的作用是贮存液压油、分离液压油中的杂质和空气，同时还起到散热的作用。油箱分开式、隔离式和压力式三种，前者液面直接和大气相通，后两者则不然。油箱的容积必须保证在设备停止运转时，系统中的油液在自重作用下能全部返回油箱。为了能很好的沉淀杂质和分离空气，油箱的有效容积通常要大于泵每分钟流量的3倍，通常低压系统取每分钟流量的24倍。第6章 其它零件的设计与选用6.1 车架导轨上的轴承的选用由于车架导轨上的轴承主要是起导向轮作，只受到径向力作用，而且受力不大，所以选用深沟球轴承，轴径为40mm。参考机械设计课程设计表15-3。选用重窄（3）系列滚动轴承6408GB276-89轴承。6.2 链轮及起重链计算和和选用6.2.1 链条的计算和选择根据最大工作负荷及安全系数计算链条的破坏载荷，以来选择链条。参考文献2（5-2）公式式中破坏载荷 链条最大工作负荷安全系数链条的最大工作负荷按文献2表5-68查得安全系数=4。所以破坏载荷39204=15680N查表5-72，选用LH122280 GB6074-85节距，板数结合，整链链节数63节的板式链。6.2.2 链轮的计算和选择参考文献7链轮设计部分d=p/sin(180/Z)=PKd分度圆直径 P节距K分度圆直径系数 Z齿数齿数范围从640，优先采用8，10，12，16和24已知配用链条的主要参数ISO链号节距p/mm排距Pt/mm滚子外径d1max/mm内链节宽b1min/mm销轴直径d2max/mm内链板高度h2max/mm抗拉载荷（单排）FQlim/N每米质量（单排）q/（kg/m）16A25.4029.2915.8815.757.9424.13556002.60查表链轮分度圆直径系数表知K=3.2361，设齿数Z=10.所以分度圆直径d=p/sin(180/Z)=PK=25.43.2361=82.2mm查表得最小作用角，最大作用角。齿顶圆直径mm， 齿根圆直径分度圆弦齿高 链轮采用45钢，经淬火、回火热处理，齿面硬度要求45-50HRC6.3 设计机械装置，编制技术文件1）液压装置总体布局根据机床的总体布局，把液压系统总体布局设计成集中式。将整个液压系统的油源、控制阀部分独立设置于主机之内，组成液压站，2）液压阀的配置形式方向控制阀安装在机床上，便于操作控制，其余的部件采用集中式配置，安装在机身上，使之结构紧凑、安装方便。3）绘制正式工作图，编写技术文件整机装配图，部装图和零件图见图纸资料。结 论1、本次设计的是一台用于安装、维修、运输、清洁、建筑等方面的手动泵运输叉车，相对其他运输叉车，它用手动，一人即可操作，操作方便。2、该运输叉车用手动泵作为原动装置，货叉的升降由手动泵驱动液压缸，再由液压缸驱动链轮链条完成，可以在起升高度范围内的任何位置停止。3、采用液压传动，借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构。有重量轻，体积小的突出特点。能实现过载保护。工作环境适应性好，不会因环境变化影响传动及控制性能。4、中型液压运输叉车装有万向轮，在作业点需变动时可灵活移动。参 考 文 献1王中发主编.实用机械设计.北京：北京理工大学出版社，1998 2成大先主编.机械设计手册.北京：化学工业出版社，19793机械设计手册联合编写组编.机械设计手册（上册）.北京：化学工业出版社，19874王昆等主编.机械设计、机械设计基础课程设计.北京：高等教育出版社，19965机械工业部第四设计研究院编写组编.集装单元化贮运机具图册.北京：机械工业出版社，19856何存兴主编.液压元件.天津： 机械工业出版社，19787徐灏等主编.机械设计手册第4卷.机械工业出版社，19918温松明等主编.互换性与测量技术基础.湖南大学出版社，20009陈裕川等主编.焊接工艺评定手册.机械工业出版社，200010徐锦康主编.机械设计.高等教育出版社,200411姜继海等主编.液压与气压传动.高等教育出版社,200312东北工学院机械零件设计手册编写组编.机械零件设计手册.冶金工业出版社,198913雷天觉主编.液压工程手册.机械工业出版社,199014机械制图国家标准工作组编.国家标准机械制图应用示例图册.国家标准出版社,198515刘小年 范东英 胡竞详主编.机械设计制图简明手册.机械工业出版社16Fred E.Meyers Matthew P.Stephens.制造设施设计和物料搬运.清华大学出版社,200217郭芝俊等主编.机械设计便览.天津科学技术出版社,1988致 谢 在本文即将完成之际，谨向所有帮助、支持过我的老师、同学和朋友表示最真诚的感谢!在这里我首先要感谢我的导师xx老师，毕业设计是在他的悉心指导下完成的。在我完成课题期间，杨老师在各方面给了我很大的支持和帮助。x老师对我的严格要求，使我明白了在机械设计上来不得半点马虎，必须专心思考并持之以恒。他丰富的专业知识，独特的学术见解，孜孜不倦的进取精神和宽厚待人的风范是值得我一辈子学习的。他帮我掌握了课题的研究方法和过程，巩固了大学四年所学的知识，提高了机械设计能力，陪养了我认真严谨的工作作风和团队协作精神。他教会了我如何查找资料，为以后学习和工作打下了良好的基础。至此在毕业设计即将完成之际，特向x老师致以最真挚的感谢和崇高的敬意。感谢系部所有老师给我的支持和鼓励，为作者的毕业设计提供了诸多方便和帮助。感谢所有帮助和协作过我的同学。感谢父母和亲人这些年的关怀和热爱，使我能顺利的完成大学学业。感谢所有在大学里帮助和鼓励过我的人，祝愿你们幸福，平安。