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1、分 类 号 密 级 宁毕业设计(论文)叉车主体结构的有限元设计与安全性能分析所在学院机械与电气工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级11机自x班姓 名学 号指导老师 2015 年 3 月 31 日摘 要 叉车是现在人们常用的搬运车辆之一，是成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输、重物搬运作业的各种轮式搬运车辆。广泛应用于港口、车站、机场、货场、工厂车间、仓库、流通中心和配送中心等，并可进入船舱、车厢和集装箱内进行托盘货物的装卸、搬运作业，是托盘运输、集装箱运输中必不可少的设备。叉车应用之广泛，使用之频繁，必然引起叉车设计者及叉车使用人员对叉车主体结构和安全性能的重视。关键词：叉车，强度全套
2、图纸，三维，加15389370625AbstractThe link group comprises a connecting rod, the connecting rod cover, connecting rod bushing, connecting rod bearing and rod bolts (or screws). The connecting rod group under gas force piston pin came and its swing and piston reciprocating inertia forces, the magnitude and d
3、irection of these forces are cyclical changes. The connecting rod by compression, stretching and alternating load. The connecting rod must have enough fatigue strength and structural stiffness. The fatigue strength is insufficient, often caused by fracture of connecting rod or the connecting rod bol
4、t, resulting in destruction of the major accident. If the lack of rigidity, it will cause deformation of round rod bending deformation and the connecting rod, piston, cylinder, cause partial grinding bearing and crank pin.Key Words: rice thresher threshing; improved design;目 录摘 要IIIAbstractIV目 录V第1章
5、 绪论1第2章 叉车简介22.1 叉车工作原理22.2 叉车发展状况及部分功能32.2.1国内外发展趋势52.2.2 防翻架的特性72.2.3 顶棚的作用及意义9第3章 叉车结构设计113.1 叉车设计133.2 叉车配件设计14第4章 有限元分析164.1 有限元简介164.1.1 有限元强度分析简介164.1.2 有限元模态分析简介164.2 前处理174.3 网格划分194.4 边界条件设定214.5 强度分析224.6 模态分析23第5章 分析结果245.1 顶棚分析结论255.2 防翻架分析结论25结论26参考文献27致 谢28第1章 绪论 目前，世界上所有的叉车在技术上分为欧系派和
6、日系派，欧系派以林德叉车为代表，特点是行走系统采用静压传动，车体采用上下车架组合式，中间有硅阻尼减震器减震，整车具有微动性能好，噪声低，传动精度高的特点。而日系叉车一般以丰田叉车为代表，特点是行走系统采用液力传动，车体为整体式车架，具有传动效率高，制造成本有效控制的特点。 上世纪年代后到2000年前，世界叉车的年销量在4070万辆左右。叉车作为物流装备，当世界经济平稳运行时，叉车也将随着经济的平稳运行而平稳发展。中国叉车的发展经历了三个阶段。第一阶段从建国开始到1978年，是中国叉车的起源阶段。1953年上海生产了第一台非机动搬运车，1958年沈阳电工机器厂研制了1.5吨电动平衡重式叉车，上世
7、纪60年代，上海交通装卸机械厂研制了首台3吨内燃平衡重式叉车，山西机器厂研制出了首台1吨平衡重式汽油叉车。第二阶段，19782000年，是中国叉车行业规范、发展的阶段。1981年北京叉车总厂、大连叉车总厂引进了三菱技术，1985年安徽合力、宝鸡叉车引进了TCM技术。1987年上刚三厂轧制了14号、16号门架C形异型钢。根据日本技术，叉车行业的门架型钢由CC型改为焊接的CJ型。现国内3吨叉车主要的配套机型为490发动机。1995年后叉车质量得到了普遍提高。第三阶段，2001年到现在，这一阶段是中国叉车高速发展的阶段。叉车生产量大大提升。20006年，按照“引进、消化、吸收、创新”的策略，在辽宁宏
8、昌轧钢厂采用OEM的形式，开发出了叉车C、J形门架异型钢，结束了中国没有J型钢的历史，并在此基础上，开发了10个型号的叉车门架异型钢，有力地促进了叉车行业产品质量的提高，也促进了叉车的出口。现在，中国叉车在产品规格型号上，已经基本与国际接轨。叉车起重量的范围达到了0.546吨，高度14米，基本接近或达到国际先进水平。第2章 叉车简介2.1 叉车工作原理叉车机构中的构件有杆状、块状、偏心轮、偏心轴和曲轴等型式。当构件上两转动副轴线间距较大时，一般做成杆状。 带两个转动副的双副杆结构： 带三个转动副的三副杆结构： 杆状结构的构件应尽量做成直杆。有时为了避免构件之间的运动干涉，也可将杆状构件做成其他
9、结构。 带三个转动副的三副杆的结构设计较为灵活，与三个转动副的相对位置和构件加工工艺有关，下图为8种典型结构形式： 2.2叉车叉车发展状况 1）、清洁排放是叉车技术发展的首要方向2）、轻量化设计不同品种叉车的发展趋势:1）、电动叉车市场需求的比例相对于内燃叉车而言，将会持续、快速的提高。2）、电动叉车的励磁方式，将会按照串励、他励、交流、永磁等的顺序换代发展。3）、内燃叉车中，由于天然气叉车在清洁排放上，可以达到“国四”的排放要求；在经济性上，可以节省大约40%的费用，在动力性上、蓄能方式上、持续工作时间上都优于电动叉车，因此，天然气叉车将会迎来快速的发展机遇。4）、生产汽油和柴油叉车的企业，
10、应当关注国家的排放政策和发动机的技术进步，以及石油价格的走势，整体上增速会放缓。发发2.2.1国内外发展趋势叉车小头多为薄壁圆环形结构，为减少与活塞销之间的磨损，在小头孔内压入薄壁青铜衬套。在小头和衬套上钻孔或铣槽，以使飞溅的油沫进入润滑衬套与活塞销的配合表面。叉车杆身是一个长杆件，在工作中受力也较大，为防止其弯曲变形，杆身必须要具有足够的刚度。为此，车用发动机的叉车杆身大都采用形断面， 形断面可以在刚度与强度都足够的情况下使质量最小，高强化发动机有采用H形断面的。有的发动机采用叉车小头喷射机油冷却活塞，须在杆身纵向钻通孔。为避免应力集中，叉车杆身与小头、大头连接处均采用大圆弧光滑过渡。为降低
11、发动机的振动，必须把各缸叉车的质量差限制在最小范围内，在工厂装配发动机时，一般都以克为计量单位按叉车的大、小头质量分组，同一台发动机选用同一组叉车。V型发动机上，其左、右两列的相应气缸共用一个曲柄销，叉车有并列叉车、叉形叉车及主副叉车三种型式。2.2.2 叉车的整机结构及选择叉车组件由叉车轴，叉车盖，小轴套，大轴瓦，螺丝等组成，如上图所示2.2.3 叉车叉车的工作流程 叉车的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在叉车上的三个高应力区域。叉车的工作条件要求叉车具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。传统叉车加工工艺中其材料一般采用45钢、40Cr或40MnB等调
12、质钢，硬度更高，因此，以德国汽车企业生产的新型叉车材料如C70S6高碳微合金非调质钢、SPLITASCO系列锻钢、FRACTIM锻钢和S53CV-FS锻钢等(以上均为德国din标准)。合金钢虽具有很高强度，但对应力集中很敏感。所以，在叉车外形、过度圆角等方面需严格要求，还应注意表面加工质量以提高疲劳强度，否则高强度合金钢的应用并不能达到预期效果。第3章 叉车设计3.1 叉车原理叉车体由三部分构成，与活塞销连接的部分称叉车小头；与曲轴连接的部分称叉车大头，连接小头与大头的杆部称叉车杆身。叉车小头多为薄壁圆环形结构，为减少与活塞销之间的磨损，在小头孔内压入薄壁青铜衬套。在小头和衬套上钻孔或铣槽，以
13、使飞溅的油沫进入润滑衬套与活塞销的配合表面。叉车杆身是一个长杆件，在工作中受力也较大，为防止其弯曲变形，杆身必须要具有足够的刚度。为此，车用发动机的叉车杆身大都采用形断面， 形断面可以在刚度与强度都足够的情况下使质量最小，高强化发动机有采用H形断面的。有的发动机采用叉车小头喷射机油冷却活塞，须在杆身纵向钻通孔。为避免应力集中，叉车杆身与小头、大头连接处均采用大圆弧光滑过渡。为降低发动机的振动，必须把各缸叉车的质量差限制在最小范围内，在工厂装配发动机时，一般都以克为计量单位按叉车的大、小头质量分组，同一台发动机选用同一组叉车。V型发动机上，其左、右两列的相应气缸共用一个曲柄销，叉车有并列叉车、叉
14、形叉车及主副叉车三种型式。3.2 叉车配件设计叉车盖设计如上图所示第4章 有限元分析4.1 有限元简介4.1.1 有限元强度分析简介 在数学中，有限元法（FEM，Finite Element Method）是一种为求解偏微分方程边值问题近似解的数值技术。求解时对整个问题区域进行分解，每个子区域都成为简单的部分，这种简单部分就称作有限元。它通过变分方法，使得误差函数达到最小值并产生稳定解。类比于连接多段微小直线逼近圆的思想，有限元法包含了一切可能的方法，这些方法将许多被称为有限元的小区域上的简单方程联系起来，并用其去估计更大区域上的复杂方程。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对
15、每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。选择位移模式在有限单元法中，选择节点位移作为基本未知量时称为位移法；选择节点力作为基本未知量时称为力法；取一部分节点力和一部分节点位移作为基本未知量时称为混合法。位移法易于实现计算自动化，所以，在有限单元法中位移法应用范围最广。当采用位移法时，物体或结构物离散化之后，就可把单元总的一些物理量如位移，应变和应力等由节点位移来表示。这时可以对单元中位移的分布采用一些能逼近原函数的近似函数予以描述。通常，有限元法我们就将位移表示为坐标变量的简单函数。这种函数称为位移模式或位移函数。分析单元的力学性质
