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叉车高门架设计与稳定性研究

作　者: 郭磊
导　师: 周建军；叶丹
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 叉车门架稳定性赫兹理论滚轮修形
分类号: TH242
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

随着近些年来科学技术的进步与我国加入WTO后市场经济的发展，物流装备在促进我国经济社会发展方面起着越来越重要作用。叉车作为物流装备中常用的码垛搬运设备被广泛使用。现代物流系统对空间的利用率有着很高的要求，这就对货物码垛高度的要求越来越高，高门架叉车在未来将有广大的应用空间。与普通叉车相比高门架叉车在起升高度要高出许多，这就对门架以及门架上升过程中叉车整体的稳定性有更高的要求。且叉车门架作为工作装置，由于其在叉车工作过程中运动频繁，其受力分布、稳定性、疲劳寿命等很大程度上影响叉车的稳定性。本文对叉车的门架力学稳定性情况进行了分析。鉴于滚轮与槽钢影响叉车门架受力的情况，引入赫兹理论,对叉车滚轮与槽钢的受力进行深刻的研究；提出以对数函数曲线对滚轮母线进行修形，综合考虑实际加工制造等影响因素对修形参数进行优化；改善叉车滚轮与门架槽钢接触应力，减小门架上的应力分布，提高了叉车稳定性。本文所做工作主要如下：1、设计高门架叉车模型；在充分考虑企业现有叉车设计的基础上，将人机系统的协调、色彩设计等设计思想引入，使用工业造型软件犀牛设计新型叉车模型。2、叉车高门架力学稳定性校核；查阅门架设计的相关文献，特别是国内外其学者研究建立的各种门架力学模型，建立危险工况下叉车门架的力学模型。使用有限元分析软件ANSYS等对建立的高门架模型进行有限元分析得到门架的应力、位移云图，校核高门架稳定性。3、建立影响高门架力学稳定性的滚轮、槽钢接触应力理论模型；将赫兹理论引入叉车门架滚轮的应力研究当中建立门架滚轮的接触应力模型，分析滚轮、槽钢的理论接触应力。4、对滚轮母线的修形，降低滚轮、槽钢接触应力提高门架力学稳定性；采用对数函数对滚轮的母线进行修形，综合考虑滚轮外形的加工与装配误差对修形参数优化得出最佳修形量，改善叉车滚轮与门架槽钢接触应力，减小门架上的应力分布，提高了叉车稳定性。5、叉车稳定性载荷修订，保证叉车门架起升过程的稳定性；采用重心法对叉车稳定性载荷进行研究，综合考虑叉车门架受载变形、多级门架移动副配合间隙、滚轮与叉车门架槽钢接触变形、货物重心偏载等因素对重心法建立的叉车稳定性载荷函数进行了修订。使用修订前后的稳定性载荷函数求出所设计的高门架叉车的稳定性载荷。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 叉车概述及分类  10-12
    1.1.1 叉车的概述  10
    1.1.2 叉车的分类  10-12
  1.2 叉车门架概述  12-13
  1.3 国内外研究现状及发展趋势  13-15
  1.4 研究目的及意义  15
  1.5 主要研究内容  15-16
  1.6 本章小结  16-17
第2章叉车高门架与车身外观设计  17-25
  2.1 叉车高门架与外观效果图设计  17-24
    2.1.1 设计要求  17
    2.1.2 国内外产品调研  17-19
    2.1.3 三级高门架外观效果图设计  19-20
    2.1.4 叉车车身外观效果设计  20-22
    2.1.5 设计方案的修改  22
    2.1.6 色彩的选择  22-24
  2.2 本章小结  24-25
第3章叉车门架系统静力学分析  25-38
  3.1 门架系统受力分析  25-30
    3.1.1 叉车计算模型及工况确立  25
    3.1.2 叉架计算载荷的确定  25-26
    3.1.3 叉架受力分析  26-28
    3.1.4 门架受力分析  28-30
  3.2 叉车门架静力学有限元分析  30-37
    3.2.1 叉架有限元分析  30-34
    3.2.2 门架有限元分析  34-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章基于赫兹理论的叉车滚轮与槽钢轨道接触力学研究  38-50
  4.1 轮轨接触力学相关理论研究  38
  4.2 叉车滚轮接触力学分析理论基础  38-43
    4.2.1 赫兹接触坐标系确立  39
    4.2.2 接触体间的几何条件  39-41
    4.2.3 弹性半空间的应力及变形  41
    4.2.4 Boussinesq 半空间理论  41-43
  4.3 基于 Boussinesq 半空间理论的叉车滚轮轨道赫兹平面接触问题解法  43-46
  4.4 叉车滚轮与槽钢轨道接触非线性分析  46-49
    4.4.1 ANSYS 接触分析概述  46
    4.4.2 接触算法分类  46-47
    4.4.3 ANSYS 接触问题的分类  47
    4.4.4 基于 ANSYS 滚轮与槽钢轨道接触非线性分析  47-49
  4.5 本章小结  49-50
第5章叉车滚轮母线修形  50-61
  5.1 滚动体母线修形原理与修形方式  50-53
    5.1.1 圆心在中线的全圆弧修形  50-51
    5.1.2 圆心在母线两端的圆弧修形  51-52
    5.1.3 两端为对数函数的滚动体母线修形  52-53
  5.2 现有叉车门架滚轮受力分析  53-55
    5.2.1 未修形滚轮槽钢接触分析  54
    5.2.2 两端圆弧滚轮槽钢接触分析  54-55
  5.3 两边对数函数滚轮母线修形  55-57
    5.3.1 对数函数修形量的确定  55-56
    5.3.2 两端对数函数修形滚轮槽钢接触分析  56-57
  5.4 基于加工装配误差的滚轮修形参数优化  57-60
    5.4.1 滚轮轴线水平左右摆动 1-3 度对接触的影响  57-58
    5.4.2 滚轮轴线垂直上下俯仰摆动 1-3 度对接触的影响  58
    5.4.3 修形参数的优化  58-60
  5.5 本章小结  60-61
第6章高门架叉车稳定性载荷分析  61-72
  6.1 重心法原理  62
  6.2 叉车稳定性载荷研究  62-64
    6.2.1 静态纵向堆垛稳定性载荷  62-63
    6.2.2 动态纵向堆垛稳定性载荷  63
    6.2.3 横向堆垛稳定性载荷  63-64
  6.3 叉车门架受载变形及滚轮间隙对叉车稳定性载荷的影响  64-68
    6.3.1 叉车门架受载变形后产生水平位移  64-66
    6.3.2 叉车滚轮与槽钢间隙产生的水平位移  66
    6.3.3 叉车滚轮与槽钢接触变形产生的水平位移  66-67
    6.3.4 叉车门架变形后货物重心变化  67-68
  6.4 载荷重心横向偏移对叉车稳定性载荷的影响  68-69
  6.5 高门架叉车稳定性载荷  69-71
    6.5.1 高门架叉车修订前稳定性载荷  69-70
    6.5.2 高门架叉车修订后稳定性载荷  70-71
  6.6 本章小结  71-72
第7章结论与展望  72-73
  7.1 结论  72
  7.2 展望  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-77
附录  77

叉车高门架设计与稳定性研究

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