1、CPD50AC 蓄電池平衡重叉車設計計算書編制：審核：批準：第一章總體計算1.1 主要性能和尺寸參數額定起重量Kg5000載荷中心距mm500門架傾角（前 /后） 5/10最大起升高度mm3000自由提升高度mm155整車長度mm3863整車寬度mm1495整車高度mm2265最小離地間隙mm154轉彎半徑mm2557軸距mm1800輪距前/后mm1240/1050起升速度mm/s滿載280空載420行走速度Km/h滿載13.5空載14.5最大爬坡度%滿載20空載20自重Kg7212輪胎前輪250-15后輪21*8-91.2 穩定性計算1.2.1 叉車自重估算在初步設計階段，為了計算電機功率，

2、校核穩定性，選擇輪胎，必須對叉車的自重進行估算。據叉車推薦公式G=Q（ 1.4R+C）/L （ X X ）+X/ （ X X ）式中G叉車自重Q額定起重量， Q=5000kgC載荷中心距， C=500mmL 軸距， L=1800mmR前輪自由半徑R=367.5mmX 滿載后橋軸荷系數X=0.12X 空載后橋軸荷系數X =0.58代入上式得到G=1.5Q=7500kg7600 kg參照國內外同類產品參數，初定自重為1.2.2 部件重量、重心及平衡力矩估算說明： A 門架垂直最大起升B門架后傾，貨叉離地 300mmC后傾最大起升1.2.2.1 滿載堆垛時的縱向穩定性計算工況：叉車在水平路面上，門架

3、垂直，額定起重量位于規定的荷載中心，起升到最大起升高度（見圖 1）e1=(G0*x 0 -Q*a1)/(G0+Q)h g1=( G0* y 0+Q*H1) /( G 0+Q)i =e1/ hg10.04計算結果如下結論：本工況下 ,叉車縱向穩定性滿足要求,能保持穩定1.2.2.2 叉車滿載運行時的縱向穩定性G0(kg)Q(kg)x0（ m） y0（m）a1（m）H1（m）e1（ m）h g1（ m）i760050000.8710.610.963.50.1821.70.107工況：滿載貨叉起升 300mm,門架后傾最大 ,在水平路面上以最高速度行駛 ,進行緊急制動(見圖 2)圖 2e2=(G0*

4、 x 0-Q*a 2)/( G0+Q)h g2=( G0*y 0+ Q*h 2)/( G0+Q)i 2 =e2/hg20.18計算結果如下G0(kg)Q(kg)x0 （m） y0（m）a2 （m）H2（m） e2（m）h g2（ m）i 276050000.8710.610.960.80.1820.490.37結論：本工況下，叉車縱向穩定性滿足要求，能保持穩定。1.2.2.3 滿載堆垛時的橫向穩定性計算工況：叉車貨叉最大起升高度，門架后傾最大，叉車在水平路面上低速轉彎，接近貨垛（見圖 3）ex1=(L-e3)cosre3=(G0*x0-Q*a3)/(G0+Q)hg3=(G0*yo+Q*H3)/

5、(G0+Q)i3= ex1/ hg30.06計算結果如下G0Qx0y0a3h3ex1rh g3e3i3760050000.8710.610.4472.8670.36772.851.4580.3750.25結論：本工況下，叉車橫向穩定性滿足要求，能保持穩定1.2.2.4 叉車空載運行時的橫向穩定性工況：空載貨叉起升至300 ，門架最大后傾，在水平路面以上最大速度行駛，急轉彎e4=(Lx 0)cosrh g4= y0i 4=e4 / hg4(15+1.1V)%=31.5%計算結果如下x0（ m） y0 （m） L （m）V(Km/h)r（）e4（m） hg4（m） i40.8710.611.621

6、272.850.220.610.36結論：本工況下，叉車橫向穩定性滿足要求，能保持穩定1.2.2.5 軸荷分配計算空載T1=G（ L-L0 ） /L=7600*（ 1.62-0.871） /1.62=3513.8 T2=7600-3513.8=3076.2kg滿載T1=5000* （0.871+1.6）+12600*（1.6-0.871）/1.6=10899 T2=12600-10899=1701 軸荷分配系數計算空載1=3813.8/7600=50.2%2=3076.2/7600=49.8%滿載1=10899/12600=86.5%2=1078/12600=13.5%1.2.3 輪胎選擇估算

7、前后輪最大靜負荷 N1 和 N2前輪 N1=0.865（ G+Q） /n=0.865(7600+5000)/2=5450后輪 N2=0.538G/2=6778 根據 GB29822001工業輪胎系列初選前輪為250-15后輪為 21*8-91.2.4 電機選擇G=7600 Q=5000 最大行駛速度為12km/h機械傳動效率 =0.91.2.4.1 該車輛行駛速度最大為12KM/H, 所以只考慮道路阻力即可，所需電機凈功率1.2.4.1.1 空載平路行駛，在良好的瀝青，水泥路面上行駛取滾動阻力系數 f=0.02,則道路阻力為F1=G*f*9.8 =1489.6NB, 在碎石或硬土路面上行駛取

8、f=0.03F2=2234.5N1.2.4.1.2 滿載平路上行駛F3=（ G+Q） f*9.8 =2469.6N1.2.4.1.3 坡道阻力取 f=0.02F4=（ G+Q） *Sin *9.8 =24216.5N考慮到叉車坡道滿載行駛，則總阻力為F=F1+F4=25706.2N叉車坡道行駛速度按2.5Km/h,傳動比為 26.05，傳動效率 0.9 則功率要求為P=n* T M/9550=(512*282)/9550/0.9=21.6kw由以上三種情況計算得知,滿載爬坡時消耗功率最大,故以此作為選擇電機的依據。根據國內電機配套情況及該叉車結構選用常州華盛電機標定功率 11Kw標定轉速為 2

9、200 rpmXYDB(F)-11-1H 。其參數為額定扭矩為 38.5 Nm1.3 液壓系統工作油泵驅動功率計算該叉車液壓系統采用油泵低速運轉.油泵選用 DSG05A18F9H-R270T ，其參數為排量25ml/rpm最高轉速3000 rpm最低轉速500 rpm額定壓力20 Mp容積效率0.9校核流量要求 ,起升速度 280mm/min,油缸直徑 56Q=（282*3.14 ） *(280*60)=41.3L/min工作壓力 16.9MPa，計算見門架及液壓系統泵的輸入功率P=Q*P/612* t=42*169/612*0.8=14.5kw選用遼源匯豐XQD-10-3H-1 電機，其參數

10、為標定功率 13.5Kw標定轉速為 2000 rpm額定扭矩為 64 Nm1.4 叉車傳動系速比的確定1.4.1 電機和輪胎已選定，可按標定的最高車速，確定減速箱的傳動比。i=2731/113=24.17根據國內配套情況現初步選定為26.05第二章門架及液壓系統計算2.1 門架系統的強度和鋼度計算2.1.1 貨叉計算貨叉參數為載荷中心距 c=500mm貨叉長度 L=1070 mm截面為 a*b=125 mm*50 mm支點中心距 d=409 mm外延伸 e=74 mm材料為 40Cr(Cs=5500kg/cm2)A ，強度計算載荷P=K1*K 2*Q/2其中 K 1=1.2動載荷系數K 2=1

11、.3貨叉偏載系數P=1.2*1.3*5000/2=2340Kg=22932N= w+ 1= M max/W+P/F=Pc/W+P/F= Pc/ （ 1/6） *a* a* b+p/ a* b=28736N/ 2安全系數n=CS/ =5500*9.8/28736=1.9 1.6結論：強度條件滿足其中 E=2.1*106 Kg/ 2f=1.7f=L/50=105/50=2.1結論：剛度條件滿足2.1.2 鏈條選用鏈條承受的最大靜載荷S=Q/2=2500 鏈條破斷載荷P=S*nn安全系數，叉車規定n 5P=2500*5=12500 2.1.3.3 內門架強度校核計算工況：最大起升高度，前傾6，滿載計

12、算滾輪壓力P1=（2500* Cos6 *65.1+2500* Sin6 *41.3+240* Cos6 *12.5+2134）9.8/35.4*8=34621NP2=34621-（2500+240） * Sin6 選用 ISO 鏈條 LH1623 片式鏈 P=845000NPP結論：滿足使用條件=37776NP2 =P1-（Q+G）*Sin6 =37006 NB，叉車滿載，門架垂直，最遠一對滾輪接觸偏載荷，動載荷鏈條拉力 F=（ P+G）*K 1=（ 2500+240）*1.2=2088 KgP1 =（ 2500*1.2*1.3*65.1+240*1.2*12.5+240*1.2*8 ）*9

13、.8/48=32306NP2 =P1=32306N2.1.3.2 滑架側向滾輪計算G=（P1 P2） *45.9/47.6P1 =2500*1.2*1.3=2340 KgP2 =（ 5000-2500*1.3）*1.2*9.8=12348NG=（2340*9.8-12348）*45.9/47.6=10206N軸承靜載荷 17738N結論：滿足要求2.1.3.3 內門架強度校核計算工況：最大起升高度，前傾5，滿載計算滾輪壓力P1 =（ 2500* Cos5 *65.1+2500* Sin5 *41.3+240* Cos5 *12.5+2134）9.8/35.4*8=34621NP2 =34621

14、-（2500+240）* Sin5 =34439NP4 =（3462.1+2134.4）*155.3-3443.9*120.3/48S1=Q+GX+P1*f+P 2*f+P f*f其中 P1=34621NP2=34439NP3=2570 KgP4=9476 KgPf =1591 Kg（側向滾輪正壓力）=9476 P3 =9476+3462.1-3443.9=2570 2.2 油缸計算2.2.1 提升缸計算，油缸載荷計算作用在油缸上的力 P=S1+S2+P n其中：S1 鏈條活動分支拉力S2鏈條固定分支拉力P n內門架重及門架滾輪摩擦力f=0.002 （滾輪與內門架的摩擦系數S1 =2500+2

15、40+3462.1*0.002+3443.9*0.002+1191*0.002=1756 KgS2 = S1 /0.95=2002 KgP n =80+0.002*（ 2570+9476+1591）=107 KgP=1756+2002+107=3865 Kg初選油缸缸徑 D=56 活塞桿 d=40 油缸外徑=70 則面積 S=D2/4=24.63 2考慮聯合操作超載10%P=1.1P=4252 Kg壓力損失 10 kg/ 2P=4252/24.63+10=183 kg/ 2按等截面桿計算穩定臨界力計算柔度：=149.5/1.002=149 1=105油缸主要受縱向穩定控制穩定臨界力 Pk=2*

16、E*J 1/(u*L)=11644KgPk/ P=11644/4252=2.74B，油缸穩定性計算最大撓度 x 確定x= E*J/( P/2)=2280*0.049*4/3865=130安全系數 n=2-42.2.2 傾斜油缸的計算2.2.2.1 傾斜油缸的行程計算tg EBC=EC/BE=219/570EBC=21BC=219/Sin21=611mmCAG=53.3AC=535BAF=68.9AB=694.5 mmBAC=57.7結論：穩定性通過C，活塞桿強度計算因油缸中部有支撐，按x L 計算初始撓度 =（ 1 + 2） L1*L 2 /2a*L=(0.015+0.018)*149.5*1

17、64.5/2*15*314=0.086=P/S+P* +F(L 1-a/2)W=4252/12.566+4252*0.086+50(149.5-15/2)/6.285=1526 Kg/ 2 =3600/1.4=2571結論：強度滿足要求油缸的確定： D=56mmd=40mm行程為 1495 mmBAC=63.7BAC=45.7a=66.3 a=49.98 a- a=16.3 確定行程為 167 mm2.2.2.2 傾斜油缸的計算計算工況：額定起重量，最大起升高度位置門架前傾6初選桿徑 d=40(D 2-d2)* /(4*K)=F/PK=1.2 (動載系數 )P=175Kg/cm2(系統工作壓力

18、 )F=3576 KgD=64.4 mm取 D=70 mm活塞桿校核 d=40 mm =1200 Kg/cm2d=4K*F/ =21.3 mmd 符合要求結論：強度滿足要求油缸的確定： D=70 mm確定為：缸徑D=70 mmd=40 mm桿徑 d=50 mm行程為 167 mm行程 160 mm2.3 轉向油缸的計算轉向油缸的工作壓力為9 MPa，受力狀況較好，不作詳細計算2.4 液壓元件的計算2.4.1 流量2.4.2 工作壓力 P2.4.2.1 升降油缸以超載 25%計算F=3000*125%*2/0.9=8333P=F/2S=169MPa符合要求2.4.2.2傾斜油缸F*65=3000

19、*125%* Sin6 *316+3000*125%*Cos6 *97.5+860 *Sin6 *230+860* Cos6 *25F=8146kg2.4.1.1 升降油缸 Q根據油缸系列標準，確定為D=56Q=2400*2*3.14*5.6*5.6/2*4=59.11/min2.4.1.2 轉向油缸流量 Q轉向時間為 3 秒V=3.14*D 2*L/4=0.314 升Q=0.314*60/3*0.8=7.851/minF=P/2=4073 kgP= F/S=157 MPa2.4.2.3 轉向油缸轉向額定壓力很小，這里不作計算。第三章傳動系統計算3.1 驅動橋橋殼與半軸計算依據廠家提供的圖紙，

20、危險斷面在制動鼓兩支承軸承處和與門架固定點3.1.1 計算危險斷面的抗彎模量W 1=3.14*（D4- d4） /（32*D ）=33.21066W 2=83.6 103.2 按四種工況進行強度校核，叉車滿載狀態以最大牽引力倒退起步，此時橋體受到垂直和水平兩個方向的彎矩滿載時前輪G1=（ L-L 1） *G*9.8/L=（1700-200） * （ 5000+4358）*9.8/1700=63615N垂直彎矩M 1=63615*1.22*0.073/2=3344Nm2M 2=63615*1.2 *0.18/2=8244 Nm水平彎矩M 1=0.7*14*9.8*6.182*2.1*3.253*

21、0.9*0.073/0.335=795 NmM 2=0.7*14*9.8*6.182*2.1*3.253*0.9*0.18/0.335=1961 Nm斷面的彎矩M 1=G1（ *r-b ）=63615(0.335-0.073)=16666 Nm=M 1/W1 =502N/mm2應力=M/W斷面的剪切應力=S2 /F=216524/F=88.3N/ mm2合成應力=517.3N/ mm2合成彎矩M1=3374 NmM2=8340 Nm1=101.6 N/ mm22=100.2 N/ mm2B，叉車滿載緊急制動從橋體結構形式所知，其制動力矩將通過支承板傳給車架，橋殼本身不受扭垂直彎矩和第一種工況一

22、樣。M 1=3288 NmM 2=8107 Nm水平彎矩M 1=G1* * b/2=63615*0.7*0.073/2=1625 NmM 2=4007 Nm合成彎矩M 1=3660 Nm S1 =152909N S2 =216524ND，在不平路面上行駛M 2=9040 Nm應力1=112 N/ mm22=110N/ mm2C，叉車滿載轉彎處側滑的臨界狀態，此時全部前輪壓由外側車輪支承，橫向力最大，危險斷面在輪轂內軸承一側。車輪軸承受到的徑向力為M 1=63615*1.2*2.5*0.073/2=6965NM 2=17175N應力1=209 N/ mm22=206 N/ mm2以上四種工況，已

23、滿載側滑時達到最大 =516.4 N/ mm2驅動橋材料采用球墨鑄鐵 =588 N/ mm 2結論：通過計算，符合強度要求3.3 半軸強度計算半軸結構采用全浮式，故只考慮受扭狀態根據叉車提供的公式，只按兩種情況進行計算，并以較小者為計算依據。3.3.1 半軸扭轉應力計算按電機最大扭矩進行計算M=0.6*M e*i*i* =0.6*14.5*6.182*3.253*2.1*0.9=3240.6Nm按最大附著力計算M=62561*0.335*0.7/2=7335 Nm取兩者較小者為計算依據，則=3240.6/（ 3.14*0.042*0.042*0.042/16）=223 N/ mm2半軸采用 4

24、0Cr(35CrMnSi) 據汽車設計推薦 =500600 N/ mm2 故可通過3.3.2 半軸花鍵擠壓應力計算=M/ （ *Z*F*Rm ）=3240.6/(0.8*16*0.0001612*0.04185)=37 N/ mm2據汽車設計推薦 , =200 N/ mm2因而可通過3.3.3 半軸花鍵剪切應力計算=3240.6/（ 16*0.62*0.0432*0.04185）=54 N/ mm2 =72.5 N/ mm2可通過3.3.4 半軸剛度計算=M/E*F其中 E=80*109 N/ m2（剪切彈性模量）J=3.14 d4/32（慣性矩）=7.6 度 / m3.3.5 半軸連接螺栓計

25、算螺栓為 M12，分布園直徑 D=158 mm，材料 35 調質=（ 3240.6*2/0.158）/10*0.81=50.6 N/ mm235 鋼經調質處理后 =300 N/ mm2，當安全系數 2 時， =150 N/ mm2，而 =0.5 0.6 ，故螺栓強度可通過。3.3.6 軸承壽命計算驅動橋采用兩個相同的軸承軸承型號為 7815C=15000Kge=0.33Y=2計算徑向負荷S1 =63615*43/70*2=19539N軸向負荷S1 =19539/2*2=4885NS1 /S1=4885/19539=0.25e=0.33P=S1=19539Nf f=1.8f t=1根據公式c=P

26、* f h* f f/f n*f tf h=2.64查表得軸承壽命為L n=12000 小時3.4 制動器計算3.4.1 叉車所需制動力矩計算根據叉車標準，進行制動距離修正S=4*9 2 /102=3.24 mS=8*18.5 2/202=6.8 m3.4.1.1 正常制動力矩滿載22M= （ 3000+4358）*9 *0.335/2*3.24*3.6空載M=2835 Nm3.4.1.2 緊急制動力矩叉車滿載狀態，速度為8Km/h 時，制動距離為1.42m 時不應向前傾翻，稱為緊急制動。S=1.42*9 2/82=1.8mM=7358*9 2 *0.335/2*1.8*3.6 2=4280Nm3.4.1.3 最大制動力矩M=0.9*7358*1.2*0.7*0.335*9.8=18261Nm3.4.1.4 制動器所能產生的力矩根據叉車標準和叉車穩定性試驗規定，制動器蹄端推力只要能滿足空載和緊急制動狀況即可選用國內成熟的配套，這里不作詳細的計算3.4.2 制動性能計算3.4.2.1 制動器產生的力矩d=22mm（初選總泵活塞直徑）d=28mm（初選分泵活塞直徑