叉车主体结构的有限元设计与安全性能分析.zip

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叉车 主体 结构 有限元 设计 安全 性能 机能 分析
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毕业设计(论文)开题报告毕业设计(论文)开题报告 题目叉车主体结构的有限元设计与安全性能分析 学生姓名马开拓学号20110884班级 机 1101-5 专业 机械设计制造及其自动 化 1 课题研究背景 叉车(forklift)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。 2 国内外叉车研究现状及发展趋势 目前,世界上所有的叉车在技术上分为欧系派和日系派,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。 技术发展趋势: 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,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 叉车产品差异化竞争的 3 本论文所要进行的主要工作和所采用的方法,以及预期达到结果。 1) 、采用三维设计软件 Solidworks、UG、Pro/E 等软件为平台,创建叉车主体工作装置的三维 模型。本论文以 DTTO 卡特式为列。 2) 、根据整车实际工况,利用 ANSYS 软件进行有限元强度分析和优化设计。 3) 、针对该车的安全性,进行防倾翻设计计算和防翻架(驾驶室)安全性能分析。 叉车产品差异化竞争的发展趋势。 1) 、具有特殊用途的专用叉车,将会被不断开发。例如称重叉车、专用的冷链叉车等。 2) 、随着地价的上涨,适用于立体仓库的 10 米以上的高起升叉车市场,将会扩大。 3) 、为了避免门架对驾驶员的遮挡,通过驾驶室旋转或其它方式,实现司机正向行驶的特殊叉 车。 指导教师签字时 间 年 月 日 注:可根据内容加页。 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 II 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 III Abstract The 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 direction 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 bolt, 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; IV 目目 录录 摘 要.II Abstract.III 目 录.IV 第 1 章 绪论.6 第 2 章 叉车简介.6 2.1 叉车工作原理.7 2.2 叉车发展状况及部分功能.7 2.2.1 国内外发展趋势.5 2.2.2 防翻架的特性.7 2.2.3 顶棚的作用及意义.9 第 3 章 叉车结构设计.11 3.1 叉车设计.13 3.2 叉车配件设计.18 第 4 章 有限元分析.19 4.1 有限元简介.19 4.1.1 有限元强度分析简介.19 4.1.2 有限元模态分析简介.19 4.2 前处理.19 4.3 网格划分.19 4.4 边界条件设定.21 4.5 强度分析.22 4.6 模态分析.23 第 5 章 分析结果.24 5.1 顶棚分析结论.25 5.2 防翻架分析结论.25 V 结论.32 参考文献.33 致 谢.34 6 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。 7 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: 8 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,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
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