引言本次设计主要为32吨平衡重式柴油内燃叉车的门架系统。
由于该叉车的起重量大，为了防止滚轮压力一直处于较大的情况下，本门架结构不采用CC型截面，而是采用CL 并列式二级门架。
CC型截面的优点是内、外门架的立柱截面相同，材料规格单一，制造方便。
缺点是供内外门架升降导向的滚轮只能装在内门架立柱的下端腹板上，滚轮间距一定，在外载荷一定的条件下，不论内门架是否起升，滚轮压力总是比较大。
CL型截面的特点是，内门架立柱外翼缘均有外伸翼缘插入外门架立柱槽形内，这使得有可能在外门架立柱顶端装设一个内门架的导向滚轮，内门架的外伸缘翼压在此滚轮上运动。
内门架的另一个导向滚轮仍装在内门架立柱下端腹板上，此滚轮压在外门架立柱的后翼缘内壁上。
这样内门架受起重载荷的力矩作用后，由于内门架上下支撑滚轮间距大，滚轮上的的压力就小，门架受力情况改善。
但随着内门架上升的同时，滚轮间距逐渐变小，滚轮压力也增大，最大起升高度时，滚轮间距最小，压力最小，但从疲劳等效载荷的角度考虑还是比较有效的。
在此次设计过程中，根据基本参数及叉车的作业情况，本着满足了强度、刚度、稳定性的前提下，尽可能节约材料的原则，采用大截面、薄钢板，从而达到省材的目的，同时减小自重，也提高了门架的刚度。
在选用材料方面，考虑到性能要求，又兼顾经济性，此次设计过程中，门架立柱及上中下横梁均采用16Mn钢。
在整个设计过程中，全部采用国家标准，因此整个设计安全可靠，节材耐用。
1 设计参数1.1 基本参数额定起重量Q：32t载荷中心距C：1250mm最大起升高度Hmax: 3500mm自由起升高度：100mm起升速度：0.367m/s门架前后倾角：6°/ 12°行驶速度：28km/s最小外侧转弯半径Rmin: 5400mm最小离地间隙：250mm爬坡度：20%1.2 整体尺寸参数货叉表面至后部距离：5196mm宽度：2700mm门架回缩垂直高度：3497mm起升垂直高度：5147mm护顶架高度：2700mm驾驶座高度K:1690mm轴距L：3500mm轮距（M1前/M2后）：2100/2340mm1.3 其他参数轮胎数量（前/后）：4/2轮胎尺寸前 12.00-24-16PR后 12.00-20-16PR货叉尺寸（厚/宽/长）:130/280/2000动力形式：柴油行车踏板制动：液力停车手制动：机械蓄电池型号 12-6Q-19S容量 195/12 Ah/v发动机制造商/型号：上柴/6235 输出功率：120KW额定转速：2200r/min2 总体设计2.1自重估算由叉车自重估算的经验公式G≈[0.1L+C+1.4R]Q/[(0.55-0.1)L]=[(C+1.4R)/(0.45L)+0.22]Q=[(1250+1.4x610)/(0.45x3500)+0.22]x32∴叉车自重G取42.68t≈42t2.2静轴载满载时：前桥桥载：G1=90%（G+Q）=0.9x740000=666000N保证平衡重式叉车的纵向静态稳定性后桥桥载：G2=10%(G+Q)=0.1x740000=74000N保证转向所需要的附着力空载时：前桥桥载：G1’=45%G=0.45x420000=189000N后桥桥载：G2’=55%G=0.55x420000=231000N保证叉车的横向稳定性2.3稳定性计算2.3.1.稳定性试验原理由于平衡重式叉车的载荷位于车轮支撑平面之外，在装卸搬运过程中有失稳翻倒的危险，因此在总体设计中要进行稳定性计算。
稳定性试验的原理是利用倾斜平台上重力的分力模拟实际工作的水平力。
图一稳定性平台试验基本原理2.3.2.稳定性试验（1）纵向静稳定计算工况：门架垂直，前轴与倾翻平台轴线平行，额定载荷，起升到最大高度。
指标：倾斜度3.5%纵向静稳定试验时，满载叉车联合重心位于前轮中心0.1L处，即l=0.1L 根据平行力系的合成原理，可求出满载叉车联合重心高度为：h= (Hmax+C)[G/(G+Q)]+h1(G/G+Q)i=l/h>0.035h1< [0.1L (G+Q)-0.035(Hmax+C) Q]/0.035Q= [0.1x3500(32+42)-0.035(3500+1250) x32]/ (0.035x42)= 14266.7mm图二纵向静稳定计算（2）纵向动稳定计算工况：门架全后倾，前轴与倾翻平台轴线平行，额定载荷，起升300mm指标：倾斜度18%h= (300+C) [Q/ (G+Q)] +h2x [Q/ (G+Q)]i= l/h= 0.1L/ h> 0.18h2< [0.1L (G+Q)-0.18(300+C) Q]/0.18G= [0.1x3500(32+42)-0.18(300+1250) x32]/ (0.18x42)= 2511.6mm图三纵向动稳定计算（3）横向静稳定计算工况：门架全后倾，前轮着地点和转向桥轴中心连线与倾翻平台轴线平行，额定载荷，起到最大高度指标：倾斜度 6%φ=arctg(m/l)=arctg(0.5M1/L)=arctg [(0.5x2100)/3500]≈16.699°e=(L-l)sinφ= 0.9L sinφhg’= hg-r后（l/L）> 0.06h3< [(0.9L sinφ+0.06r后l/L）(G+Q)- 0.06(Hmax+C)Q]/0.06G= 23325.4mm图四横向静稳定计算（4）横向动稳定性计算工况：门架全后倾，前轮着地点和转向桥铰轴中心线与倾翻平台轴线平行，空载，起升300mm指标：倾斜度（15+1.1Va）%横向动稳定试验时，空载叉车联合重心位于距前轮中心0.55L处，即l=0.55L e= (L-l)sinφ=0.45Lsinφr’=arctgr’=arctg[r后/(L/cosφ)]= arctg[559/(3500/cos16.699)]≈8.6976°hg’= (hg-n)cosr’= (hg-r后（l/L）)cosr’I4= e/hg’> (15+1.1Va)%=23.56%h4<(0.45x3500sin16.699+23.56%x599x0.55cos8.6976)/(23.56%cos8.6976) = 2252.57mm图五横向稳定性计算由四项稳定性计算得出的结果，叉车的空载重心高度不得超过2.25m.3 门架系统设计门架系统是叉车的工作装置，是叉车最富有特色的部件。
它负责货物的起升及相应的装卸、堆垛动作，并对叉车的整体性能都有极大的影响。
本门架将采用CL并列式二级门架，故内、外门架高度及截面尺寸相同。
3.1几何尺寸设计3.1.1门架的横向尺寸门架的横向尺寸（即宽度）由布置情况确定，车体宽为2700mm，前轮轮距为2100mm，故叉车的前轮内侧间距约为1500mm，门架与车轮之间的间隙为100mm，由此可得门架宽为1300mm。
图六门架安装示意图3.1.2立柱的理论高度尺寸内、外门架的立柱高度H1、H2的计算取叉车的纵向滚轮间距L1=700mm，纵向滚轮直径d=220mmH1=H2=(Hmax-S+△)/2+L1+d+t≈Hmax/2+L1+d=3500/2+700+220=2670mm图7 门架理论高度设计示意图叉车整车最低结构高度 Ha=H1+amin=2670+250=2920mm起升油缸的行程为 Sc=(Hmax-S+△)/2≈Hmax/2=1750mm取油缸的导向、缸盖、缸底等固定尺寸C1=800mm油缸的安装高度为 Hc=Sc+C1=1750+800=2550mm3.1.3 立柱的截面尺寸内门架立柱的截面为L截面，取d= 40mm,h= 220mm,H= 300mm,b= 25mm,B= 100mm,h1= 50mm, d1=30mm, b1=90mm.各矩形形心位置：I(50,130) II(-57.5,85) III(0,0) IV(50,-130)图8 内门架截面尺寸各矩形面积：AIV =AI=(100-25)x40=3000mm2Aii=30x90=2700mm2Aiii=25x300=7500mm2A=Ai+Aii+Aiii+Aiv=16200mm2整体图形的形心位置：X=（AiX1+AiiX2+AiiiX3+AivX4）/A=8.94 Y=（AiY1+AiiY2+AiiiY3+AivY4）/A=14.17 所以形心的坐标为（8.94,14.17）整个图形对Xc轴的惯性矩为Ixc I=1/12x75x403+(130-14.17)2x40x75=4.06x107mm4Ixc II=1/12x90x30x30x30+(85-14.17)(85-14.17)x30x90=1.37x107Ixc III=1/12x25x300x300x300+(0-14.17)(0-14.17)x25x300=5.78x107 Ixc IV=1/12x75x40x40x40+(-130-14.17)(-130-14.17)x40x75=6.28x107 ∴Ixc=1.749x108mm4对Yc轴的惯性矩为Iyc I=1/12x40x753+(50-8.94)2x40x75=6.46x106mm4Iyc II=1/12x30x90x90x90+(-57.5-8.94)2x30x90=1.37x107mm4Iyc III=1/12x300x25x25x25+(0-8.94)2x300x25=0.99x106mm4Iyc IV=1/12x40x75x75x75+(50-8.94)2x40x75=6.46x106mm4∴Iyc=2.761x107mm4总的惯性矩 I=1.77x108mm4外门架截面为C截面图9 外门架截面尺寸取h=220mm, d=40mm, H=300mm, b=25mm, B=100mm各矩形形心位置 I(50,130) II(0,0) III(50,-130)各矩形面积 Ai=Aiii=(100-25)x40=3000Aii=25x3000=7500A=Ai+Aii+Aiii=13500∴整体图形的形心位置为（22.22,0）整个图形对Xc轴的惯性矩为Ixc I=Ixc III=1/12x75x40x40x40+130x130x40x75=5.11x107Ixc II=1/12x25x300x300x300=5.625x107Ixc=1.5845x108对Yc轴的惯性矩为Iyc I =Iyc III=1/12x40x75x75x75+(50-22.22)x（50-22.22）x40x75=3.72x106Iyc II=1/12x300x25x25x25+22.22x22.22x25x300=4.09x106Iyc=1.153x107∴总惯性矩为 I=1.589x1083.2 门架的强度计算3.2.1 门架的计算工况根据实际情况，也为了计算方便，可把门架垂直，额定起重量的重心位于载荷中心，起升到最大起升高度的工况，作为门架的计算工况，设计门架强度。