擺臂式垃圾車車廂設(shè)計[8張CAD高清圖紙和說明書]

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Han ChunqiangHeilongjiang Institute of Technology2008-06HarbinSY-025-BY-3畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告學(xué)生姓名王凱系部汽車工程系專業(yè)、班級車輛工程B04-15班指導(dǎo)教師姓名韓春強(qiáng)職稱講師從事專業(yè)交通運輸是否外聘是否題目名稱 擺臂式垃圾車車廂設(shè)計一、課題研究現(xiàn)狀,選題的目的、依據(jù)和意義1、研究現(xiàn)狀世紀(jì)年代末以來，我國垃圾車的研發(fā)機(jī)構(gòu)、改裝生產(chǎn)企業(yè)通過引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)，加快了國產(chǎn)垃圾車新產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，使國產(chǎn)垃圾車的技術(shù)裝備水平得到較快發(fā)展和很大提高，改變了傳統(tǒng)的垃圾裝運的作業(yè)方式，由人工作業(yè)向機(jī)械化、半機(jī)械化方向發(fā)展，垃圾車的裝備技術(shù)由簡易型向技術(shù)密集型方向發(fā)展。現(xiàn)代化垃圾車的裝備技術(shù)與生態(tài)型、現(xiàn)代化國際大都市發(fā)展相適應(yīng)，具有國際先進(jìn)、技術(shù)創(chuàng)新的裝備特征。從滿足單一的普通作業(yè)需求，向滿足文明作業(yè)、環(huán)境保護(hù)、質(zhì)量監(jiān)管、城市容貌等作業(yè)和管理需求方向發(fā)展。其主要特征為集成化、 環(huán)?；?、人性化和數(shù)字化 。從總體上看，由敞開式發(fā)展到密閉式，已經(jīng)成為垃圾車的發(fā)展趨勢。密閉式垃圾車包括壓縮式垃圾車、自裝卸式垃圾車、車廂可卸式垃圾車等機(jī)械化密閉式垃圾收運車輛。使車輛運輸效率和密閉性能得到提高。目前，我國擺臂垃圾車在功能上，部分接近國外同類產(chǎn)品水平。但在性能上與國外先進(jìn)產(chǎn)品還存在較大差距。生產(chǎn)企業(yè)的加工裝備簡陋、工裝模具不全、工藝技術(shù)落后、生產(chǎn)規(guī)模小，低端產(chǎn)品特征明顯，整車性能較差。并且在技術(shù)上缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)和概念創(chuàng)新。大部分國產(chǎn)垃圾車是以模仿進(jìn)口車功能為基礎(chǔ)來研制生產(chǎn)的，產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象較為普遍。2、目的、依據(jù)和意義從價格上看，密閉壓縮式垃圾車較昂貴，而擺臂式較之在價格上具有普遍優(yōu)勢。如若能在其實用的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善結(jié)構(gòu)，完美其功能，那么擺臂式垃圾車會更有廣闊的市場空間。本人所設(shè)計的擺臂式垃圾車車廂就是立足于普通垃圾車的功能基礎(chǔ)之上，完善垃圾廂斗的嚴(yán)密性，防止液體的散漏造成二次污染，加大垃圾箱斗的有效利用面積，同時增加舉升缸的舉升能力，提高垃圾作業(yè)的工作時效。擺臂式垃圾車廣泛適用與城市街道學(xué)校垃圾處理，適用全國通用垃圾斗，可一車配多個垃圾斗，各個垃圾點放置多個垃圾斗，廂斗可吊上放下，可自行傾倒垃圾，液壓操作，操作方便。二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容,擬解決的主要問題1、研究的基本內(nèi)容 所要研究的主要內(nèi)容是擺臂垃圾車車廂的設(shè)計。按選定車廂尺寸和所要實現(xiàn)的功能，設(shè)計垃圾車廂斗裝置及其擺臂裝置；按功能要求設(shè)計液壓系統(tǒng)管路；給出主要零件圖，并對主要零部件進(jìn)行校核。2、擬要解決的問題 （一）擺臂垃圾車車廂的設(shè)計（二）垃圾車廂斗的設(shè)計 （三）液壓缸在擺臂上的支點的確定 （四）車廂舉升裝置設(shè)計 （五）車廂液壓系統(tǒng)設(shè)計三、技術(shù)路線（研究方法）通過閱讀各種與題目相關(guān)的書籍和期刊雜志，收集各類資料，根據(jù)選定的技術(shù)參數(shù)、規(guī)格、范圍及性能確定擺臂拉圾車車廂的總體設(shè)計方案。主要對擺臂進(jìn)行民用工業(yè)要的設(shè)計，進(jìn)行結(jié)構(gòu)及運動學(xué)分析，設(shè)計和繪制工作裝配總圖及部件圖，最終得到能對生產(chǎn)實踐起重要作用的新型自卸車車廂。以下是設(shè)計流程梗概圖汽車底盤數(shù)據(jù)收集垃圾車車廂參數(shù)的確定及設(shè)計垃圾車車廂廂斗的參數(shù)確定設(shè)計擺臂垃圾車擺臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定設(shè)計垃圾車液壓缸參數(shù)的確定設(shè)計及校核垃圾車廂體、液壓缸零件圖及裝配圖繪制撰寫設(shè)計說明書四、設(shè)計（論文）進(jìn)度安排（1）調(diào)研、資料收集、完成開題報告；第4周（3月23日3月29日）（2）列出設(shè)計說明書提綱，提出最優(yōu)設(shè)計方案；第5周（3月30日4月5日）（3）繪制草圖，繪制原理圖； 第67周（4月6日4月19日）（4）繪制總體結(jié)構(gòu)圖、提供說明書初稿第810周（4月20日5月10日）（5）完善設(shè)計和說明書；第1115周（5月11日6月14日）（6）畢業(yè)設(shè)計（論文）審核、修改； 第16周（6月15日6月21日）（7）畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯準(zhǔn)備及答辯。 第17周（6月22日6月28日）五、參考文獻(xiàn)1王望予.汽車設(shè)計北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.8（2006.8重?。?2李壯云.液壓元件與系統(tǒng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.6.3王三民.機(jī)械原理與設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.4王賢坤.機(jī)械CAD/CAM技術(shù)、應(yīng)用與開發(fā).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.11.5曲繼.機(jī)構(gòu)原理與設(shè)計.北京：科學(xué)出版社，2007.6龔微寒.汽車現(xiàn)代設(shè)計制造M.北京：人民交通出版社,1995.7余仁義,梁濤.自卸汽車傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計J.專用汽車.2003,(2)：20-21.8葉軍祥.自卸車液壓舉升機(jī)構(gòu)的受力分析與計算方法J.專用汽車.1993,(3)：15-16.9劉敏杰,劉聚德.幾種舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與性能分析J.專用汽車.1999,(2)：23-25.10蘇金泉.連桿復(fù)合式舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計J.汽車技術(shù).1985,(3)：15-25.11唐桂云.自卸車連桿放大式舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計J.專用汽車.1995,(4)：27-31.12辛珍陽.前推連桿放大舉升機(jī)構(gòu)的改進(jìn)J.專用汽車.2000,(2)：26-27.13楊裕強(qiáng).有多節(jié)伸縮蓋板的自卸車大廂的設(shè)計J.機(jī)械設(shè)計與制造.2006,(3)：3-4.14向曉峰.軟索在自卸車啟閉機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用J.專用汽車.2005,(2)：34-35.15Martin W.Stockel,Martin T.Stockel.Auto FundamentalsR.U.S.A：Goodheart Wilcox Company,2003：102-110.16 Bryson, George Y.; Deal III, Walter F. The automobile: A designers dreamJ. Technology Teacher，1996，55（6）：36.六、備注指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 I 摘 要 垃圾車在現(xiàn)代生活中起到的作用越來越大，越來越被人們的重視。現(xiàn)代的垃圾車 設(shè)計在專用車設(shè)計中的占有的地位也越來越高。目前，垃圾車設(shè)計普遍存在著價位過 高，與當(dāng)前垃圾車的實際接受能力存有一定的距離，致使高消費的垃圾專用車的消費 量較小。本設(shè)計從市場現(xiàn)實需求角度出發(fā)，看重實際，把設(shè)計功能較完善合理，充分 滿足功能要求作為設(shè)計目標(biāo)。在設(shè)計中,積極使用新型材料、降低成本價格,以期生產(chǎn) 出占有市場優(yōu)勢,功能全，價格低，市場需求量較多的實用型擺臂垃圾車。 設(shè)計中，針對現(xiàn)有垃圾車廂斗由于使用環(huán)境問題，而致使存在的廂斗易腐蝕、使 用周期短的不良現(xiàn)象，加置抗腐蝕性強(qiáng)的內(nèi)層廂體，大大延長了廂斗的使用壽命，進(jìn) 一步增加了實用性。較好的解決了該類垃圾車車廂斗的易腐蝕問題。并且內(nèi)層材料價 格相對較低,有望成為擺臂式垃圾車密封車廂的新產(chǎn)品。 關(guān)鍵詞：垃圾車；車廂；擺臂；支腿；液壓系統(tǒng) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 II ABSTRACT Garbage truck the role which plays in the modern life is getting bigger and bigger, more and more by peoples value. The modern garbage truck design the status which holds in the private car design is also getting higher and higher. At present, garbage truck design universal existence changes to the high consumption, has certainly certainly with the current actual garbage truck market demand is uncoordinated, the cause high consumptions trash private cars consumption quantity is small. Regards the reality, from market realistic demand angle embarking, is perfect the design function reasonably, in satisfies the function request in the foundation, uses the new material, to truncate the low price, to hold the market superiority positively to take the design idea and the starting point, produces the function entire, the cost is low, the market demand many practical suspends the arm garbage truck. In the design, fights in view of the existing trash compartment as a result of the use environment question, but causes the existence the theater box to fight easily to corrode, the use cycle short undesirable tendency, Canada sets at the corrosion resistivity strong project with to gather hardly the chlorine second grade thin plastic level, lengthened the service life which greatly the theater box fights, further increased the usability. Key words: Garbage Truck; Container; Suspending Arm; Suspport Leg; Hydraulic Sgstem 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計目錄摘要IAbstractII第1章 緒 論11.1概述11.2擺臂式垃圾車定義及組成功用21.3國內(nèi)外擺臂式垃圾車的發(fā)展?fàn)顩r31.4擺臂式垃圾車的發(fā)展方向和前景31.5本設(shè)計研究的主要內(nèi)容4第2章 擺臂式垃圾車底盤的選取52.1底盤的選取52.1.1汽車底盤選型要求52.1.2底盤選型52.1.3底盤的選取62.2選用的底盤主車架的主要尺寸72.3垃圾車質(zhì)量參數(shù)的估算72.4本章小結(jié)7第3章 擺臂式垃圾車車廂結(jié)構(gòu)設(shè)計93.1副車架的設(shè)計93.1.1副車架外形設(shè)計93.1.2副車架選材93.2車廂設(shè)計103.3擺臂式垃圾車車箱斗外形設(shè)計113.3.1廂斗形狀的確定113.3.2廂斗的密封及開合機(jī)構(gòu)設(shè)計113.3.3廂斗的保護(hù)設(shè)計123.3.4廂斗選材123.4擺臂式垃圾車舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計133.4.1擺臂液壓缸的選用133.4.2擺臂的設(shè)計133.5支腿的設(shè)計143.6總體結(jié)構(gòu)設(shè)計153.7本章小結(jié)15第4章 擺臂式垃圾車車廂設(shè)計計算174.1垃圾車副車架主要尺寸參數(shù)設(shè)計計算174.1.1副車架主要尺寸設(shè)計174.1.2副車架的強(qiáng)度剛度彎曲適應(yīng)性校核174.2垃圾車車廂主要尺寸參數(shù)設(shè)計234.3垃圾車廂斗主要尺寸參數(shù)設(shè)計244.4擺臂設(shè)計計算254.5擺臂強(qiáng)度剛度及彎曲變形的校核294.5.1擺臂液壓缸最大推力的計算294.5.2擺臂強(qiáng)度剛度校核304.6支腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計374.7本章小結(jié)38第5章 擺臂式垃圾車液壓系統(tǒng)設(shè)計395.1液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)計算395.1.1擺臂舉升液壓缸選型與設(shè)計395.1.2擺臂舉升油泵的選型計算405.1.3支腿油缸選型計算415.1.4油箱容積與油管內(nèi)徑計算425.1.5方向控制閥的選型435.2操縱方式的選型435.3液壓系統(tǒng)原理445.4取力器的選擇455.5本章小結(jié)46結(jié) 論47參考文獻(xiàn)48致 謝 49黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第1章 緒 論1.1概述改革開放以來，隨著中國的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市數(shù)量及人口顯著增加，城市規(guī)模和范圍不斷擴(kuò)大。隨著城市化進(jìn)程的加快，中國城市生活垃圾產(chǎn)量不斷增長，年增長速度在過去幾年曾達(dá)到5%8%。到2001年,中國的城市生活垃圾清運量近1.4億噸。近幾年，中國城市生活垃圾清運量的增長趨勢開始變緩，進(jìn)入了一個低增長階段。但是，隨著城市垃圾的累積量越來越大，高效的城市垃圾處理已變的刻不容緩。為了避免垃圾在運輸中造成二次污染，因此，保持垃圾在運輸過程中的全程密閉，是現(xiàn)代垃圾車最基本的要求。據(jù)了解，目前國內(nèi)大量使用的密閉垃圾車主要有自卸式垃圾車、擺臂式垃圾車、車廂可卸式垃圾車以及壓縮式垃圾車。其中，自卸式垃圾車在市場價格上占有較大優(yōu)勢，但其在使用上要配備垃圾的裝載車輛，增加了人力和物力的成本；車廂可卸式垃圾車，同樣需要附加垃圾裝載車輛，增加了運作費用；壓縮式垃圾車，相當(dāng)于一個流動垃圾中轉(zhuǎn)站，能夠把垃圾擠入車廂壓實，并具有垃圾自動推卸等功能。壓縮式垃圾車收集垃圾方式簡便、高效、壓縮比高、裝載量大，特別是其突出的密閉性好、更環(huán)保等優(yōu)點，被認(rèn)為是垃圾車的主要發(fā)展趨勢。但是我國大多城市現(xiàn)有的垃圾收集是定點收集方式，要變固定方式為流動方式，不僅要改變?nèi)藗兊牧?xí)慣，還要耗費大量人力物力重建垃圾收集站。同時，垃圾車的購買大部分依靠財政撥款，資金成為又一不利因素。因此，壓縮式垃圾車在很多城市無法迅速推廣，只在上海、武漢、廣州等大城市有較大比例的使用。而擺臂式垃圾車，能夠在一定程度上集括了上述幾種垃圾車的長處。該車的特點是貨斗與車體分開，能夠?qū)崿F(xiàn)一臺車與多個貨斗聯(lián)合作業(yè)，循環(huán)運輸，充分提高了車輛的運輸能力，特別適用于短途運輸，在價格上也同樣占有較大優(yōu)勢。本設(shè)計針對中型汽車底盤，在其性能允許范圍內(nèi)，進(jìn)行擺臂式垃圾車的車廂、擺臂、垃圾廂斗、車尾支腿及液壓系統(tǒng)的加置設(shè)計，使其能夠輕易完成垃圾清置部門的各項使用要求。同時，增大垃圾廂斗的盛載容積，增加一次運輸垃圾貨物的數(shù)量，加強(qiáng)實用性。1.2擺臂式垃圾車定義及組成功用擺臂式垃圾車是一種既能自動裝運、傾卸散裝貨物,又能自裝自卸集裝箱、預(yù)制構(gòu)件、機(jī)械設(shè)備等大件物體的專用車輛。主要由二類貨車底盤、擺臂機(jī)構(gòu)、車廂及廂斗、液壓操作系統(tǒng)及其他輔助機(jī)構(gòu)組成。具體各設(shè)計組成機(jī)構(gòu)與功能如下（如圖1.1）： （1）操縱裝置：上面的按鈕與操縱桿用來控制自裝卸過程中的各個動作；（2）地坑式廂斗：用于盛載各種垃圾貨物；（3）舉升液壓缸：通過控制桿的向前(向后)推動，使主液壓缸伸縮，驅(qū)使主臂向前(向后)擺動,達(dá)到提升(放下)箱體的目的?？障鋾r可以使用快速調(diào)節(jié)功能,可讓主臂快速向后擺動,放下箱體。此時,向后推動控制桿的同時,按下控制桿上的按鈕；（4）擺臂：通過擺臂液壓缸的伸縮與拉伸動作帶動擺臂擺動,同時與擺臂通過鏈條相連的廂斗被帶動轉(zhuǎn)動,完成廂斗的裝與卸；1.操縱裝置 2.箱體3.伸縮液壓缸 4.擺臂 5.U形鋼板 6.支腿 7.車廂體 8.主車架 9.副車架 10.松木條11. 液壓系統(tǒng)車外操縱箱 12. 液壓泵圖1.1 擺臂式垃圾車結(jié)構(gòu)組成示意圖（5）車廂U形鋼板部分：起到固定擺臂繞點的作用,同時在平行的中空鋼板里安置了支腿液壓缸與支腿； （6）支腿及支腿液壓缸：在擺臂旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)廂斗的裝卸及垃圾貨物的傾卸時,支腿打開,支撐到地面上,穩(wěn)定車身；（7）車廂：用于放置廂斗或整體貨物；（8）汽車底盤主車架：主要起到支撐固定擺臂垃圾車各種零部件，承載汽車?yán)浳镙d荷的作用；（9）副車架：起到增加主車架強(qiáng)度、剛度，增加主車架抵抗彎曲變形的能力，同時輔助主車架支撐與承載；（10）松木條：主要起到隔振吸振的作用；（11）液壓系統(tǒng)車外操縱箱：控制液壓系統(tǒng)完成垃圾貨物的裝載或傾斜工作；（12）液壓泵：從液壓油箱中泵取液壓油，輸出高壓力液壓油液，并使高壓力液壓油液在液壓系統(tǒng)管路中運行，通過各種液壓閥及液壓部件完成各種需要的動作。此種車廣泛用于施工單位，廠礦企業(yè)，城市環(huán)衛(wèi)部門以及港口碼頭、車站，實現(xiàn)了運輸、裝卸的機(jī)械化。它的特點是貨斗與車體分開，能實現(xiàn)一臺車與多個貨斗聯(lián)合作業(yè)，循環(huán)運輸，充分提高了車輛的運輸能力，特別適用于短途運輸。當(dāng)作為垃圾車時，可廣泛適用與城市街道學(xué)校垃圾處理，適用全國通用垃圾斗，可一車配多個垃圾斗，各個垃圾點放置多個垃圾斗，帶自卸功能，液壓操作，傾倒方便。貨物料的傾卸過程須由外部操作,操縱桿需向上推動1。1.3國內(nèi)外擺臂式垃圾車的發(fā)展?fàn)顩r20世紀(jì)80年代末以來，我國垃圾車的研發(fā)機(jī)構(gòu)、改裝生產(chǎn)企業(yè)通過引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)，加快了國產(chǎn)垃圾車新產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，使國產(chǎn)垃圾車的技術(shù)裝備水平得到較快發(fā)展和很大提高，改變了傳統(tǒng)的垃圾裝運的作業(yè)方式，由人工作業(yè)向機(jī)械化、半機(jī)械化方向發(fā)展，垃圾車的裝備技術(shù)由簡易型向技術(shù)密集型方向發(fā)展。目前，我國擺臂垃圾車同國外同類垃圾車相比,在功能上已接近國外同類產(chǎn)品水平,但在性能上還存在著較大差距。生產(chǎn)企業(yè)的加工裝備簡陋、工裝模具不全、工藝技術(shù)落后、生產(chǎn)規(guī)模小，低端產(chǎn)品特征明顯，整車性能較差，并且在技術(shù)上缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)和概念創(chuàng)新。國外發(fā)達(dá)國家的汽車工業(yè)起步較早,技術(shù)較為成熟。在垃圾車處理方面,他們也已經(jīng)形成規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化,各種垃圾車的研究生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)。針對垃圾處理的流程模式,在不同的處理階段,選擇應(yīng)用不同的車型：在垃圾的收集過程中,采用壓縮式垃圾車,進(jìn)行流動式收集,再分類整理后應(yīng)用大型全封閉式自卸車運到再處理點進(jìn)行進(jìn)一步處理。由于垃圾的最初存放處理階段較為有條理,城市環(huán)境美化要求和意識較高,擺臂式垃圾車較為少用,已有淡出趨勢。1.4擺臂式垃圾車的發(fā)展方向和前景現(xiàn)代環(huán)境意識的增強(qiáng)，對垃圾處理車的要求也越來越高。現(xiàn)代垃圾車輛的裝備技術(shù)必需與生態(tài)型、現(xiàn)代化國際大都市發(fā)展相適應(yīng)，具有國際先進(jìn)、技術(shù)創(chuàng)新的裝備特征,必需從滿足單一的普通作業(yè)需求，向滿足文明作業(yè)、環(huán)境保護(hù)、質(zhì)量監(jiān)管、城市容貌等作業(yè)和管理需求方向發(fā)展。這些特征如下： （1）集成化 即從一般的機(jī)械化向裝備技術(shù)集成方向發(fā)展，這是集成化的技術(shù)基礎(chǔ)；從單一功能的設(shè)備向裝備系統(tǒng)集成方向發(fā)展，這是集成化的形態(tài)體現(xiàn)。 （2）環(huán)?；F(xiàn)代化城市的環(huán)衛(wèi)作業(yè)車輛，將從只滿足基本作業(yè)功能需求向滿足環(huán)保作業(yè)功能需求的方向發(fā)展。通過技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品改進(jìn)、功能完善，提高產(chǎn)品在控制污水、揚(yáng)塵、噪聲、廢氣等污染方面的性能。（3）人性化環(huán)衛(wèi)車輛的人性化是體現(xiàn)現(xiàn)代文明社會以人為本的理念，分別反映在操作人員工作環(huán)境和作業(yè)過程中對周圍環(huán)境和人們的影響二個方面。在操作人員工作環(huán)境方面，將以提高駕駛操作的舒適性，減輕作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度為發(fā)展目標(biāo)，使駕駛、作業(yè)人員的工作環(huán)境得到改善和提高。在作業(yè)中對周圍環(huán)境和人們的影響方面，將以改變長期以來環(huán)衛(wèi)車輛外形和作業(yè)的粗放形象為目標(biāo)，通過對車輛外形和性能的改進(jìn)，消除或減輕視覺污染，避免或減少作業(yè)時對周圍環(huán)境和人員的影響，使環(huán)衛(wèi)車輛與作業(yè)環(huán)境相協(xié)調(diào)。（4）數(shù)字化以數(shù)字化裝備理念對傳統(tǒng)環(huán)衛(wèi)車輛進(jìn)行技術(shù)改造和創(chuàng)新，是垃圾車裝備現(xiàn)代化發(fā)展的一種創(chuàng)新理念。以上特征要求也正是擺臂式垃圾車的發(fā)展和努力優(yōu)化的方向。但是由于擺臂垃圾車車廂的容積較大,需要占用較大地方,同時不利于城市的美觀要求,擺臂式垃圾車已不是垃圾車發(fā)展的主流方向，但是在近期內(nèi)也不會被淘汰。1.5本設(shè)計研究的主要內(nèi)容本設(shè)計主要的設(shè)計內(nèi)容,是根據(jù)垃圾貨物清置部門的使用要求，進(jìn)行目標(biāo)底盤的選取，并進(jìn)行對能實現(xiàn)特殊功能裝置的加置設(shè)計，包括車廂體的設(shè)計、擺臂機(jī)構(gòu)設(shè)計、廂斗設(shè)計、液壓系統(tǒng)的選型計算以及相關(guān)設(shè)計零部件的必要剛度、強(qiáng)度校核等。第2章 擺臂式垃圾車底盤的選取從目前垃圾車生產(chǎn)廠家的廣告及市場上銷售的擺臂垃圾車噸位來看，以中型底盤車改裝的，裝載質(zhì)量在4噸左右的車型為多。本設(shè)計的擺臂垃圾車的設(shè)計目標(biāo)噸位選為4.5噸，擬選取的底盤為中型車底盤。2.1底盤的選取2.1.1汽車底盤選型要求汽車底盤一般應(yīng)滿足一下要求：（1）適用性專用汽車底盤應(yīng)適用于專用汽車的特殊使用功能要求,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝造型設(shè)計；（2）可靠性汽車底盤工作可靠,出現(xiàn)故障的幾率要小，零部件要有足夠的強(qiáng)度剛度和使用壽命，并且各總成零部件的使用壽命趨于一致；（3）先進(jìn)性所選汽車底盤,在動力性,經(jīng)濟(jì)性，操作穩(wěn)定性，行駛穩(wěn)定性及通過性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型的先進(jìn)水平，并且滿足國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；（4）方便性所選底盤要便于改裝，檢查保養(yǎng)及維修，結(jié)構(gòu)緊湊與調(diào)試裝配空間合理匹配。2.1.2底盤選型我國目前生產(chǎn)的各類型專用車輛的基本模式，大多是為了滿足在國民經(jīng)濟(jì)的某一服務(wù)區(qū)域的特定使用要求，主要在已經(jīng)定型的已有車型底盤基礎(chǔ)之上，再進(jìn)行車身及有特殊工作要求的裝置的再設(shè)計，同時對已有的汽車底盤進(jìn)行必要的更改，以達(dá)到滿足工作需求的要求，具有合理的匹配,良好的性能。專用車輛采用的底盤主要分為二類，三類和四類。二類底盤，是在整車的基礎(chǔ)之上去掉廂體；三類底盤，是從整車上去掉貨箱和駕駛室；四類底盤，是在三類底盤上再去掉車架總成后剩余的散件。選取的底盤的好壞，直接影響到專用車的性能。在選取汽車底盤時，主要是根據(jù)專用車的用途，裝載質(zhì)量，使用條件，性能指標(biāo)，專用裝置或設(shè)備的外形尺寸及動力匹配等進(jìn)行。目前，進(jìn)80%的專用車輛采用二類底盤進(jìn)行改裝設(shè)計。選取二類汽車底盤進(jìn)行改裝設(shè)計時，重點工作是整車總體布置和有特殊工作需求的裝置的設(shè)計，對底盤僅做輔助的性能分析和必要的強(qiáng)度校核，確保改裝后的整車性能在基本上與底盤接近,達(dá)到合理的匹配。2.1.3底盤的選取根據(jù)以上，本設(shè)計所用底盤主要從東風(fēng)汽油與柴油擺臂垃圾車底盤中選用。以下表2.1將兩種底盤參數(shù)列出,進(jìn)行比較：表2.1 東風(fēng)EQ1092FJ和EQ1092F19DJ底盤參數(shù)比較底盤型號EQ1092FJEQ1092F19DJ額定載質(zhì)量(kg)40004500整備質(zhì)量(kg)35503550外形尺寸(mm)6605*2364*23706605*2364*2370發(fā)動機(jī)型號EQ6100-1YC4E140-20排量/功率(ml/kw)5420/994257/105鋼板彈片數(shù)(前/后)8/11+89/11+8軸距(mm)39503950前輪距/后輪距(mm)1810/18001810/1800接近角/離去角(度)34/1934/19前懸/后懸(mm)1065/15901065/1590燃油類型汽油柴油軸數(shù)/輪胎數(shù)2/62/6 輪胎規(guī)格9.00-209.00-20駕駛室準(zhǔn)乘人數(shù)33最高車速(km/h)9085由比較可以看到，EQ1092FJ和EQ1092F19DJ兩種型號底盤在整體性能上相差無幾，不同之處在于兩種底盤汽車燃用的燃料。燃用汽油的汽車底盤在價格上略占有優(yōu)勢，但在燃料價格上，然用柴油的底盤具有長效優(yōu)勢。同時，然用柴油的底盤載重較大，功率稍大。因此選用EQ1092F19DJ作為本次設(shè)計的底盤。2.2選用的底盤主車架的主要尺寸由上選用的底盤EQ1092F19DJ底盤,其主車架尺寸如下：主車架的長度: 6605mm主車架的寬度: 860mm主車架上面尺寸到地面高度: 932mm主車架的厚度： 60mm2.3垃圾車質(zhì)量參數(shù)的估算 額定載重質(zhì)量是擺臂垃圾車基本使用性能的參數(shù)。由上面的敘述知道，本設(shè)計的垃圾車輛額定載質(zhì)量定位4500 kg。整車整備質(zhì)量也是擺臂垃圾車的重要性能參數(shù)。在擺臂垃圾車車廂的設(shè)計過程中，主要采用同類產(chǎn)品提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算整車整備質(zhì)量。整車整備質(zhì)量包括底盤質(zhì)量、底盤以外外加的副車架、車廂、擺臂、廂斗以及液壓系統(tǒng)等裝置的質(zhì)量，是加夠各種油液料后的空車質(zhì)量。本設(shè)計的垃圾車整車整備質(zhì)量估算為3700 kg。裝載質(zhì)量 選取為4500kg整車整備質(zhì)量 估算為3700kg駕駛員質(zhì)量 65kg/人,額定載員3人,汽車總質(zhì)量是指裝備齊全，裝滿額定貨物后的汽車質(zhì)量，包括駕駛員在內(nèi)的額定載員質(zhì)量。即： 2.4本章小結(jié)本章按確定的設(shè)計目標(biāo)，主要對東風(fēng)汽車汽油EQ1092FJ底盤和柴油EQ1092F19DJ底盤進(jìn)行了對比，選擇了這次設(shè)計的底盤，給出了選用底盤的主要參數(shù),并對所設(shè)計的擺臂垃圾車進(jìn)行了主要參數(shù)計算。第3章 擺臂式垃圾車車廂結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1副車架的設(shè)計3.1.1副車架外形設(shè)計在設(shè)計擺臂式垃圾車時，所選取的二類底盤只有主車架，為了增加車架的強(qiáng)度剛度，延長車架的使用壽命，在原有主車架的基礎(chǔ)上增加了副車架。其形狀同主車架，在主副車架之間加一定厚度的松質(zhì)木條。其長度同副車架的長度，寬度同副車架的厚度。主副車架用u型螺栓進(jìn)行加固連接。副車架示意簡圖見圖3.1。圖3.1 副車架示意簡圖3.1.2副車架選材在汽車制造工藝中，鋼板沖壓成型工藝占有十分重要的位置。沖壓成形的零件具有互換性好、能保證裝配的穩(wěn)定性、生產(chǎn)效率高和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。載重汽車用中板數(shù)量較多，受力的車架縱梁和橫梁、車廂的縱梁和橫梁均采用中板沖制且多以低合金高強(qiáng)度鋼板沖壓生產(chǎn)，也是適應(yīng)提高汽車承載能力、延長使用壽命、降低汽車自重和節(jié)能節(jié)材以及安全行駛等要求的發(fā)展趨勢。目前，我國載重汽車車架的縱梁和橫梁已經(jīng)全部采用低合金高強(qiáng)度鋼鋼板制造。縱梁可以用抗拉強(qiáng)度為510MPa的16MnL和09SiVL(必須是用往復(fù)式扎機(jī)生產(chǎn)的)、10TiL和B510L鋼板生產(chǎn)，橫梁可以用抗拉強(qiáng)度為390MPa的08TiL和B420L鋼板來生產(chǎn)。由以上，副車架材料選用載重汽車橫縱梁的一般選用材料,縱梁采用16MnL，橫梁采用08TiL生產(chǎn)。3.2車廂設(shè)計1、車廂外形設(shè)計 車廂在運輸中起到承載的作用，其由兩部分組成。一部分用于盛放垃圾廂斗，將其設(shè)計成平面，底部與車廂大梁焊接；另一部分用于約束和放置擺臂液壓缸、支撐約束擺臂，放置支腿和支腿液壓缸，將其設(shè)計成兩片平行鋼板通過點焊聯(lián)結(jié)后再分別與車廂大梁和車廂側(cè)壁焊接，實現(xiàn)兩部分的一體(在本設(shè)計中稱為U型鋼板)。同時，車廂與駕駛室之間設(shè)計隔離廂板，與駕駛室空留一段距離,起到安全和便于維修檢查的作用。車廂示意圖見圖3.2。1.安全擋板 2.車廂底部大梁 3.U型鋼板 4.車廂體平面薄鋼板圖3.2 車廂示意圖2、車廂選材在全面分析車廂的工作條件、受力狀態(tài)、工作環(huán)境和零件失效等各種因素的前提下，選用Q235工程用鋼材。3.3擺臂式垃圾車車箱斗外形設(shè)計3.3.1廂斗形狀的確定擺臂式垃圾車的廂斗一般分為方形和船形兩種形式。方形用于地坑式放置，船形置于地面，以便適用于公共場所、街道、生活區(qū)的垃圾收集。為了增加垃圾的運送量和汽車的運輸效率，加強(qiáng)實用性，本設(shè)計采用方形廂斗，廂斗呈密閉式。3.3.2廂斗的密封及開合機(jī)構(gòu)設(shè)計廂斗上部采用側(cè)向柔性滑蓋，實現(xiàn)運送中的密閉。其結(jié)構(gòu)見示意圖3.3。圖3.3 廂斗密封示意圖當(dāng)將廂斗卸置到垃圾收集點，運送人員可以通過人力把廂斗蓋打開至適當(dāng)?shù)奈恢茫怨┥鐓^(qū)人進(jìn)行垃圾的投放。后廂板采用絞接實現(xiàn)垃圾的方便傾卸。結(jié)構(gòu)見示意圖3.4。圖3.4 后廂板示意圖當(dāng)垃圾車進(jìn)行垃圾的卸置時，打開后廂板兩側(cè)的連接削，舉升機(jī)構(gòu)升至一定高度后，后廂板在重力的作用下自行打開，垃圾開始傾卸。倒卸完畢后，廂斗復(fù)位。再將后廂板兩側(cè)連接削復(fù)位，防止車輛運行中由于慣性，后廂板自行撞擊。3.3.3廂斗的保護(hù)設(shè)計在廂斗底部焊接合適厚度肋條以實現(xiàn)箱底與地面保留空隙，同時，除了廂斗上面的滑蓋，除了后廂板內(nèi)側(cè)加置與其他四面分離的工程硬塑以外，在廂斗的其他四面加置同廂斗形狀一致的工程硬塑，以保護(hù)廂斗防止廂斗的過早浸蝕，延長廂斗的使用壽命。內(nèi)外廂斗用鉚釘連接。加置硬塑后的廂斗剖面圖見示意圖3.5。圖3.5 廂斗剖面圖3.3.4廂斗選材1、廂斗鋼板選材 在遵循滿足使用性能要求，較好工藝性和較好經(jīng)濟(jì)性的前提下，廂斗選用選用Q235工程用鋼材。2、廂斗工程硬塑選材工程塑料的一般選用原則：具有良好的使用性能，優(yōu)良的工藝性及合理的經(jīng)濟(jì)性。（1）使用性能 使用性能是選材考慮的主要問題。（2）工藝性能 材料加工的工藝流程要適合批量生產(chǎn)。（3）經(jīng)濟(jì)性能 選擇材料的經(jīng)濟(jì)性是當(dāng)前注意的問題?？紤]到廂斗的使用條件和使用環(huán)境，工程塑料的選擇要滿足耐腐蝕性的要求，要有長期受酸、堿及其他腐蝕性介質(zhì)侵蝕，抵抗各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑和有機(jī)溶劑等化學(xué)介質(zhì)腐蝕的能力，同時其熱脹系數(shù)要小，粘附性要好。滿足以上要求，可選用硬聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氯化聚醚等，為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性原則，選擇硬聚氯乙稀作為設(shè)計所用材料。3.4擺臂式垃圾車舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計擺臂式垃圾車的舉升機(jī)構(gòu)均采用車廂兩側(cè)雙杠舉升，采用液壓驅(qū)動。舉升機(jī)構(gòu)主要由液壓缸體，擺臂和懸掛鏈條組成，主要完成裝載和傾卸放置。擺臂式垃圾車對傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計要求如下：（1）裝載機(jī)構(gòu)應(yīng)保證在設(shè)計的載荷下連續(xù)正常工作，工作循環(huán)不大于40s；（2）裝載機(jī)構(gòu)應(yīng)能在任何工作位置上停留。在滿載提升過程的中間位置上停留5min，其提升液壓油缸的活塞桿的沉降量不大于10mm；（3）傾卸料的卸料角(包括后翻和側(cè)翻)不應(yīng)小于45度；（4）卸料機(jī)構(gòu)每個工作循環(huán)(從卸料動作開始至復(fù)位)時間不應(yīng)大于60s；（5）傾卸機(jī)構(gòu)在滿載的情況下，在傾卸角為2025度位置上停留5min，其舉升液壓缸的活塞桿沉降量不應(yīng)大于10mm。當(dāng)進(jìn)行廂斗的裝載時，液壓缸外伸的活塞桿拉動擺臂，帶動與擺臂相連的鏈條，將廂斗安穩(wěn)舉升到車廂上；進(jìn)行廂斗的卸載時，液壓缸的活塞桿推動擺臂做類似的動作，實現(xiàn)廂斗的卸載；進(jìn)行垃圾的傾倒時，將吊置在擺臂上傾倒用的鐵鏈掛到廂斗的勾環(huán)上，打開后箱體的鎖削，當(dāng)液壓缸推置廂斗到一定高度時，箱體后部被鏈條勾住抑制了后箱體的運動，此時隨著液壓缸的繼續(xù)舉升，箱體前半部分隨之抬高，后廂蓋在自重和垃圾貨物的壓力下，自動打開，完成了垃圾的傾卸。3.4.1擺臂液壓缸的選用由于液壓缸要完成擺臂的升降，所以液壓缸選擇單桿雙作用液壓缸，在兩側(cè)各放置一個，液壓缸后座絞接固定在車廂上，活塞桿的一端和擺臂的一處合適位置絞接。其安裝結(jié)構(gòu)見示意圖3.6。3.4.2擺臂的設(shè)計1、擺臂結(jié)構(gòu)設(shè)計擺臂呈工字型，擺臂的兩側(cè)下端與U型鋼板絞接，上部用拉桿將兩側(cè)擺臂連接，在略低與拉桿處的擺臂上安置能夠隨著廂斗的翻轉(zhuǎn)而跟隨著連接在其上的鏈條轉(zhuǎn)動的滑動軸，在擺臂的中部安置用于卸料并帶有鏈條的掛環(huán)。見示意圖3.7。圖3.6 液壓缸示意圖圖3.7 擺臂示意圖2、擺臂選材 在進(jìn)行擺臂的剛度、強(qiáng)度及彎曲變形校核的前提下，考慮到較好的工藝性及合理性的經(jīng)濟(jì)性，擺臂選用Q235工程用鋼材。3、擺臂鏈接鏈條長度應(yīng)用說明擺臂鏈接的鐵鏈長度盡量實現(xiàn)能夠剛好滿足廂斗與擺臂滑動軸之間的距離，防止廂斗在起吊的時候廂斗底部與車廂造成過大的摩擦。3.5支腿的設(shè)計1、支腿的結(jié)構(gòu)設(shè)計支腿在料斗卸料，在廂斗的提升過程中或者需要時可以獨立打開，其結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計成三角形狀，采用液壓缸實現(xiàn)支腿的打開與伸縮收回。見識意圖3.8。圖3.8 支腿示意圖2、支腿的液壓缸的選用由于支腿液壓缸在工作的過程中，起到打開與收縮支腿的作用，選用雙作用單桿液壓缸，其結(jié)構(gòu)形狀同擺臂液壓缸。3、支腿選材在參考同類車型支腿材料選用的基礎(chǔ)上，考慮到支腿的受力，選用Q235作為支腿材料。3.6總體結(jié)構(gòu)設(shè)計由以上對擺臂式垃圾車車廂各結(jié)構(gòu)形狀的設(shè)計說明，進(jìn)行優(yōu)化組合后，可得整車形狀結(jié)構(gòu)，如下示意圖3.9。3.7本章小結(jié)本章主要對擺臂式垃圾車的車廂、廂斗、擺臂及支腿的結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計進(jìn)行了說明，確定了本設(shè)計的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖樣，為下一章的設(shè)計計算奠定了基礎(chǔ)。圖3.9 整體結(jié)構(gòu)示意圖第4章 擺臂式垃圾車車廂設(shè)計計算4.1垃圾車副車架主要尺寸參數(shù)設(shè)計計算4.1.1副車架主要尺寸設(shè)計副車架對主車架起到加固作用，其寬度和選用的底盤的寬度相同，高度也相同，長度在底盤主車架長度基礎(chǔ)上去掉主車架與車廂之間的距離長度。其尺寸設(shè)計如下：副車架長度： 3600mm(從車廂到駕駛室方向400mm)副車架寬度： 860mm副車架高度： 120mm副車架厚度： 60mm 4.1.2副車架的強(qiáng)度剛度彎曲適應(yīng)性校核1、額定裝載時整車重心作用點的求解在擺臂垃圾車按額定裝載質(zhì)量進(jìn)行運輸時，對主車架來說，其整車重心后移。其受力簡圖見圖4.1。圖4.1 主車架額定裝載運輸重心作用簡圖設(shè)定擺臂垃圾車在額定裝載質(zhì)量下，其前后軸承受的載荷相同，即有：由圖，可以列出：求得 2、副車架剪力及彎矩的求解副車架和主車架通過U型螺栓相聯(lián)，在擺臂垃圾車額定裝載時，由主車架重心作用簡圖及求得的整車重心作用點，可以畫出額定裝載質(zhì)量時擺臂垃圾車副車架受力簡化圖4.2。圖4.2 副車架額定裝載受力簡圖將此時受力的副車架看為簡支梁(見下圖4.3)，以便進(jìn)行強(qiáng)度剛度及彎曲變形的校核。由圖4.4，可以列方程組：圖4.3 副車架等效簡支梁簡圖 可求得： = = 即大小為59920.71N，方向與設(shè)定的方向相同。可求得： = = 即大小為18773.79N，方向與設(shè)定的方向相反。由以上，可畫出實際的副車架等效梁示意圖4.4。圖4.4 副車架實際等效梁簡圖列出彎曲剪力及彎矩方程：OA段 = = 59920.71 N (0X331)= = 59920.71X (0X331)AB段= = 59920.7182271 =22350.29 (331X2306) = (331X2306)BC段 = = (2306X3600)= 18785.21X67626762 (2306X3600)根據(jù)以上剪力和彎矩的求解，可以畫出剪力及彎矩圖4.5。圖4.5 副車架額定載荷時剪力及彎矩圖3、副車架強(qiáng)度剛度校核對于塑性材料，其彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件為：由即有 (4.1)式中， 梁內(nèi)最大彎矩截面彎矩值； 抗彎截面模量； 梁截面對中性軸的慣性矩； 最大彎矩截面距中性軸最遠(yuǎn)處。對與矩形副車架截面，截面慣性矩 (4.2)即有： 由于副車架設(shè)計成對稱的矩形，其截面上下邊緣最大抗拉應(yīng)力與最大抗壓應(yīng)力相等，即有：在所選材料的許用應(yīng)力范圍內(nèi)。4、副車架彎曲變形校核由以上知道副車架的等效簡支梁形式，利用疊加法可求得梁的最大撓度和最大轉(zhuǎn)角，然后進(jìn)行副車架彎曲變形的校核。當(dāng)梁的形式為圖4.6所示形式時，梁的撓曲線方程為：圖4.6 副車架等效簡支梁 (0xa) (4.3) (axl) (4.4)梁的轉(zhuǎn)角方程為： (4.5) (4.6)式中，為作用在梁上的力，規(guī)定其向下為正,向上為負(fù)； E為梁構(gòu)成材料的彈性模量,； I為梁的慣性矩。 進(jìn)行疊加后求得，在擺臂垃圾車額定裝載時,其撓度為： (0xa) (axl)即有最大撓度： 求得A、B兩處轉(zhuǎn)角為： 即梁的最大轉(zhuǎn)角：0.956860522度由計算的撓度和轉(zhuǎn)角，參照選材的許用撓度和許用最大轉(zhuǎn)角，均在許用數(shù)值之內(nèi)。4.2垃圾車車廂主要尺寸參數(shù)設(shè)計在車廂的設(shè)計說明部分已經(jīng)知道，車廂的尺寸由兩步分組成，一部分尺寸用于盛放垃圾廂斗，另一部分是U型鋼板的尺寸。取車廂的整體尺寸為：車廂長度： 3756mm(不包括U型鋼板尾部多出副車架的部分。)車廂寬度： 2350mm車廂厚度： 5mm(用于盛放廂斗的車廂部分)擋板肋高度： 1033mm(下端部分分別與車廂大梁、車廂板和U型鋼板焊接)擋板鋼板厚度 5mm擋板寬度 2350mm擋板肋寬度： 30mm擋板肋厚度： 30mm車廂板大梁中間平行高度： 158mm車廂板大梁邊緣高度： 80mm在廂斗橫向尺寸上預(yù)留30mm作為用于盛放廂斗的車廂部分的邊緣，即廂斗和U型鋼板內(nèi)壁之間的安全距離留為30mm。U型鋼板的厚度選用5mm，車廂橫向上的剩余尺寸作為液壓缸的留有放置位置尺寸。4.3垃圾車廂斗主要尺寸參數(shù)設(shè)計1、廂斗外鋼板尺寸確定與同類產(chǎn)品進(jìn)行比較，EQ1092F19DJ底盤垃圾車廂斗載重容積約在610立方米以間，擬設(shè)定長*寬*高為3050*1940*1305，即其廂斗容積：在常用容積之內(nèi)，即車箱斗的長，寬，高選為：廂斗長度 ： 3050mm廂斗寬度： 1940mm廂斗高度： 1325mm廂斗鋼板厚度： 5mm廂斗加強(qiáng)肋厚度： 20mm廂斗加強(qiáng)肋寬度： 30mm2、廂斗內(nèi)層尺寸確定與廂斗鋼板鉚固在一起的工程硬塑的厚度選為4mm，其長寬各為廂斗的長寬相應(yīng)減掉廂板鋼板和廂斗加強(qiáng)肋的厚度，高度減去鋼板厚度，即有廂斗內(nèi)層硬塑的長，寬，高為：內(nèi)層硬塑長度： 3000mm內(nèi)層硬塑寬度： 1886mm內(nèi)層硬塑高度： 1295mm即有，廂斗的有效體積為：3、廂斗上擺臂鏈結(jié)點尺寸確定廂斗鏈結(jié)點定在廂斗前后尺寸長度的四分之一處，高度定在廂斗高度的三分之二處，即有鏈接點尺寸： 鏈接點距前后廂斗尺寸： 762mm 鏈接點高度： 890mm（距離廂板高度）4.4擺臂設(shè)計計算1、擺臂傾斜角度選用擺臂傾斜角，是擺臂在未工作的情況下，擺臂和車廂水平面之間的角度。由同類產(chǎn)品類比，選取擺臂的傾斜角度參數(shù)為46度。2、擺臂長度計算由示意圖4.7，可以計算出擺臂絞接繞點到擺臂頂端的長度：圖4.7擺臂計算示意圖2843.12mm選A長度為2843mm。式中：是擺臂繞點到鐵鏈軸承相對應(yīng)的擺臂距離；是鐵鏈繞點到擺臂頂端點相對應(yīng)的擺臂距離。即有擺臂總長度：(mm)3、擺臂寬度及厚度等尺寸設(shè)計選用結(jié)合現(xiàn)代同類產(chǎn)品，擺臂的寬度和厚度等尺寸設(shè)計如下：擺臂寬度選用 100mm擺臂厚度（擺臂小端） 180mm 擺臂厚度（擺臂支點臂對應(yīng)擺臂厚度） 250mm 擺臂交接固定端 200mm 擺臂長度方向上擺臂下邊緣角度尺寸 50度 擺臂絞接固定端絞接孔直徑尺寸 60mm 擺臂頂端長度 320mm 擺臂頂端滾動軸承外端蓋直徑 100mm4、擺臂旋轉(zhuǎn)絞接點距地面高度選用參照現(xiàn)在生產(chǎn)的同類產(chǎn)品，擺臂旋轉(zhuǎn)絞接點的高度設(shè)定為1050mm。5、擺臂支點臂長度的計算擺臂支點在擺臂上的垂直相交點，選擇在離擺臂繞點800mm處，可計算出擺臂液壓缸的支點到擺臂液壓缸支點臂在擺臂上的垂直相交點之間的距離。其計算坐標(biāo)簡圖如4.8。圖4.8 擺臂支點臂長度的確定計算簡圖在坐標(biāo)圖中，O點為擺臂繞點,作為坐標(biāo)原點； A為支點臂在擺臂上的投影點； B為支點臂與車廂鋼板的接觸點。直線OA的斜率K為：K =令A(yù)點的坐標(biāo)(X,Y)，有：同時有：1.035聯(lián)立兩公式，求得A點坐標(biāo)為(555.873,575.329 )。直線AB和OA垂直相交，即有AB的斜率K為：K =且AB過A點(555.873,575.329 )，有直線AB為：直線BC為車廂鋼板表面所在的直線，由前面的參數(shù)選擇，有BC所在的直線方程：聯(lián)立直線AB，求B點坐標(biāo)(X,Y)為：在直角坐標(biāo)中,求得支點臂長度AB為：mm取507mm。6、擺臂鏈條長度計算擺臂鏈條長度的計算可以參照示意簡圖4.9。圖4.9 擺臂連接鏈條長度計算示意簡圖由圖，結(jié)合前面的擺臂長度計算，可以出擺臂的豎直高度h： mm即有擺臂軸承中心A到擺臂絞接繞點所在水平面的豎直距離為： mmAC段對應(yīng)的豎直高度： mm則擺臂鏈條AC長度為：mm取AC長度1757mm。7、擺臂最大旋轉(zhuǎn)角的確定計算 將擺臂靜止擺角和最大擺角處的工作狀態(tài)簡化為圖4.10。圖4.10 擺臂靜止與最大擺角狀態(tài)簡圖圖中，OA為擺臂絞接繞點到擺臂上滾軸中心點所對應(yīng)的擺臂長度； BC為車廂所在的水平面； OD為擺臂繞點所在的水平面。由簡圖，在最大擺角處,擺臂滾軸中心到地面的距離，即為擺臂滾軸中心到車廂水平面的距離AC： 在最大擺角處AD長度為： 在三角形中，由 計算a角為： 即有最大轉(zhuǎn)角A為： 在許用值內(nèi)。4.5擺臂強(qiáng)度剛度及彎曲變形的校核4.5.1擺臂液壓缸最大推力的計算 液壓缸最大推力由 (4.7)式中，G是總質(zhì)量， ；為機(jī)械效率，取。即有： 4.5.2擺臂強(qiáng)度剛度校核將擺臂工作過程受力示意圖簡化為圖4.11。圖4.11 擺臂受力簡圖將廂斗及垃圾貨物的重力G分解為與擺臂平行的和與擺臂相垂直的，即有：將液壓油缸的推力F分解為與擺臂平行的和與擺臂相垂直的，有：由上面分析，可將擺臂受力等效為直桿壓縮（簡圖4.12）圖4.12 擺臂受力等效的直桿壓縮部分和懸臂梁的彎曲變形（簡圖4.13）的組合。然后分別進(jìn)行最大軸力下桿件壓縮的強(qiáng)度、剛度校核和最大剪力、彎矩下的彎曲強(qiáng)度、剛度及彎曲變形校核。圖4.13 擺臂受力等效的懸臂梁彎曲部分以圖4.11為原形建立直角坐標(biāo)系，見圖4.14。圖4.14 擺臂直角坐標(biāo)在坐標(biāo)圖中，將液壓缸近似看為水平安裝，D點為液壓缸的底座端坐標(biāo)，從液壓缸底座端到擺臂絞接繞點預(yù)留2300mm，結(jié)合前面的計算，有以下各點坐標(biāo)：D（2300，225） A（，）角a和角b在擺臂轉(zhuǎn)動過程中其數(shù)值大小相等，即ab，角c隨著擺臂轉(zhuǎn)角的變化，也變化，需要確定角a和角c之間的關(guān)系。對直線OA，其斜率且直線OA過A點，則直線OA的方程為：由直線BD與直線OA相互垂直，即有直線BD的斜率：同時直線BD過D點，有直線BD的方程為：聯(lián)立以上兩方程整理有：即有即有B點坐標(biāo)（，）。在OXY坐標(biāo)中有：化簡后得到：同樣，有：化簡后得到：即有 式中，a的轉(zhuǎn)角范圍為。1、擺臂等效桿件軸力圖及最大桿件壓縮軸力計算在和方向相同時桿件的軸力比二者方向相反時大，所以桿件求解最大軸力在二者方向相反時進(jìn)行。由圖4.12，可畫出桿件軸力圖4.15：圖4.15 壓縮桿件軸力圖即最大軸力式中，是垃圾貨物和廂斗的重力； F是液壓缸的推力，由于液壓缸的推力由負(fù)荷決定，即有： 所以有 在內(nèi)，將角a用帶入法，得出最大桿件軸力的變化規(guī)律，求得當(dāng)a角為46度時桿件軸力的最大值的近似值115999.89N2、擺臂等效桿件壓縮時桿件強(qiáng)度及剛度校核對壓縮壓桿的強(qiáng)度條件： (4.8)式中，是擺臂最大等效軸應(yīng)力值，由上知115999.89N；A是擺臂等效軸的橫截面面積，帶入擺臂軸的最小截面面 。即有：對壓縮桿件的剛度條件： (4.9)即有： 3、擺臂等效懸臂梁的最大彎矩的計算由上面的計算過程知，當(dāng)擺臂轉(zhuǎn)角為46度時有最大的軸力，同時有最大的剪力。對于擺臂等效簡支梁，先求出擺臂轉(zhuǎn)角為46度時其最大彎矩然后進(jìn)行彎曲強(qiáng)度及變形校核。針對4.14，在擺臂穩(wěn)定情況下，由受力平衡求得列剪力彎矩方程：和段 和段 根據(jù)以上剪力和彎矩的求解，可以畫出剪力及彎矩圖4.16。4、擺臂等效簡支梁強(qiáng)度剛度校核對于塑性材料，其彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件為： 由即有： (4.10)式中， 梁內(nèi)最大彎矩截面彎矩值； 抗彎截面模量； 梁截面對中性軸的慣性矩；最大彎矩截面距中性軸最遠(yuǎn)處。圖4.16 擺臂等效懸臂梁剪力及彎矩圖對于矩形擺臂截面，截面慣性矩 (4.11)帶入擺臂最小截面，即有： 擺臂截面為對稱矩形，其截面的上下邊緣最大抗拉應(yīng)力與最大抗壓應(yīng)力相等，即有：500MPa在所選材料的許用應(yīng)力范圍內(nèi)。4.6支腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計擺臂支腿由擺臂支腿的上半部分和擺臂支撐腳構(gòu)成，其設(shè)計及尺寸計算數(shù)據(jù)如下：1、支腿高度參數(shù)尺寸的設(shè)計 參考同類擺臂垃圾車產(chǎn)品，設(shè)計選用擺臂垃圾車U型鋼板最低點到地面的高度距離為490mm，即有支腿的高度h為：支腿寬度數(shù)據(jù)設(shè)計為95mm，支腿鋼板厚度選為5mm.2、支腿支撐腳部分尺寸設(shè)計支腿支撐腳尺寸設(shè)計為： 長： 100mm 寬： 135mm 高： 129mm與支腿鉸接孔直徑： 67mm 鋼板厚度： 5mm3、支腿上半部分尺寸設(shè)計由上，擺臂支腿上半部分的高度：支腿上半部分鉸接固定端削孔直徑尺寸： 100mm支腿上半部分鉸接固定邊角度尺寸： 85度支腿上半部分鉸接固定端邊緣長度尺寸：支腿上半部分液壓缸鉸接端削孔直徑尺寸： 100mm支腿上半部分液壓缸鉸接邊角度尺寸： 80度支腿上半部分液壓缸鉸接端邊緣長度尺寸：支腿上半部分下端半圓弧直徑： 127mm支腿上半部分下端鉸接孔直徑： 40mm支腿上半部分上端長度尺寸：4.7本章小結(jié)本章針對上一章設(shè)計的擺臂式垃圾車車廂副車架、車廂、擺臂、廂斗及液壓缸支腿的形式，進(jìn)行了相關(guān)尺寸的選用設(shè)計、確定計算及一部分部件的強(qiáng)度校核、剛度校核、彎曲的應(yīng)力及變形的校核，得到了相關(guān)設(shè)計零部件的最終尺寸。第5章 擺臂式垃圾車液壓系統(tǒng)設(shè)計擺臂車采用的液壓泵、液壓缸、液壓閥等液壓系統(tǒng)元件均為高度標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化且由專業(yè)化液壓元件廠集中生產(chǎn)供應(yīng)。因此在擺臂車改裝設(shè)計中只需要進(jìn)行液壓元件選型計算。其主要內(nèi)容包括液壓缸直徑與行程、液壓泵工作壓力、流量、功率以及油箱容積與內(nèi)徑等。5.1液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)計算5.1.1擺臂舉升液壓缸選型與設(shè)計液壓缸作為液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，以直線往復(fù)運動或回轉(zhuǎn)擺動的形式，將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸出。液壓缸種類繁多。按供油方式可分為單作用缸和雙作用缸。單作用缸只往缸的一側(cè)輸入壓力油，活塞僅作單向出力運動，靠外力使活塞桿返回。雙作用缸則分別向缸的兩側(cè)輸入壓力油，活塞的正反向運動均靠液壓力來完成。按結(jié)構(gòu)形式可以分為活塞缸柱塞缸和伸縮缸。按活塞桿形式可以分為單活塞缸和雙活塞缸。按液壓缸的特殊用途分為串聯(lián)缸增壓缸增速缸多位缸步進(jìn)缸等此類液壓缸不是一個單純的缸筒，而是和其他的缸筒或構(gòu)件組合而成，又稱組合缸2。從經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，在滿足使用要求的情況下，選用雙作用單活塞桿液壓缸。1、液壓缸內(nèi)徑d的計算由,有 (5.1)式中，是在舉升廂斗過程中由外荷決定的液壓缸最大推力，由前面的計算，帶入F120000N；是液壓缸中液壓油工作壓力，參照同類產(chǎn)品，選用14。即有：參照液壓缸的設(shè)計，選。2、液壓缸最大工作行程在擺臂最大轉(zhuǎn)角的計算中計算出擺臂轉(zhuǎn)過的角度，由擺臂支點與擺臂鉸接繞點距離為800mm，可近似計算出擺臂在旋轉(zhuǎn)中擺臂伸出量為：參照液壓缸設(shè)計，選。由以上，擺臂液壓缸選用型車輛用單活塞桿雙作用、耳環(huán)安裝式結(jié)構(gòu)。型號為。5.1.2擺臂舉升油泵的選型計算一般常用的液壓泵分為齒輪泵、柱塞泵、葉片泵、螺桿泵。按泵的流量特性，可分為定量泵和變量泵兩種。前者在泵轉(zhuǎn)速不變時，不能調(diào)節(jié)流量，后者當(dāng)泵轉(zhuǎn)速不變時，通過變量機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)，可使具有不同的流量。齒輪泵一般為定流量式，葉片泵和柱塞泵有定量式及變量式兩種。對變量泵，按輸由方式，又可分為單向變向泵和雙向變量泵。前者工作時，輸由方向不可變，后者工作時，通過調(diào)節(jié)，可以改變輸出油流的方向。齒輪泵分為外嚙合及內(nèi)嚙合中兩種。前者構(gòu)造簡單，價格便宜，工作可靠，維護(hù)方便，對沖擊負(fù)荷適應(yīng)性好，旋轉(zhuǎn)部分慣性小，多用于速度中等，作用力不大的簡單液壓系統(tǒng)中，應(yīng)用廣泛。后者制造復(fù)雜，應(yīng)用于飛機(jī)等重量要求很輕的機(jī)器上。由以上，選用單級齒輪泵。1、液壓泵額定流量 (5.2)式中，V是液壓工作容積，；是舉升時間,取；是液壓系統(tǒng)效率,取。即有：2、液壓泵排量 (5.3)式中，為油泵額定轉(zhuǎn)速，取即有：3、液壓泵工作壓力 (5.4)式中，為擺臂在舉升過程中的最大推力，帶入； 為液壓缸的工作截面面積，。即有：由以上，液壓泵選擇單級齒輪泵，型號為.由于支腿工作需要的液壓力較小，其泵體工作壓力也較擺臂泵體需要的工作液壓力小，也將擺臂泵體的型號作為液壓系統(tǒng)的所用泵體，即液壓系統(tǒng)的液壓泵型號為。5.1.3支腿油缸選型計算由支腿的設(shè)計計算中知道支腿的轉(zhuǎn)角，可近似計算出支腿在旋轉(zhuǎn)中的伸出量為：考慮到支腿液壓缸只起到支出和回收支腿的作用，需要的力也較小，參照支腿的伸出行程量，選用型車輛用單活塞桿雙作用、耳環(huán)安裝式結(jié)構(gòu)，型號為。5.1.4油箱容積與油管內(nèi)徑計算1、液壓系統(tǒng)油箱容積計算液壓系統(tǒng)的用途主要是儲油和散熱。如果容量過大，占地增加，增加了設(shè)備重量，而且操作不變；過小，則油溫升高會超過許用值，誘掖將會溢出油箱。液壓系統(tǒng)的油箱容積應(yīng)滿足一下要求：（1）設(shè)備停止運行時，液壓油液能夠靠重力作用返回油箱；（2）操作時，油面保持適當(dāng)高度位置；（3）能散發(fā)操作時產(chǎn)生的熱量；（4）能夠分離出油中的空氣和雜物等。油箱容積一般不小于全部工作液壓缸容積的三倍，即 (5.5)擬設(shè)定液壓系統(tǒng)油箱尺寸為。即油箱選擇系列中63公稱容量。2、液壓管路內(nèi)徑的計算由計算公式 (5.6)可以計算出高壓管路內(nèi)徑 (5.7)式中，是油泵的理論流量，??； 高壓管中油液的流速，取。即有取用。低壓管路內(nèi)徑式中，是低壓管路系統(tǒng)中液壓油的流速，取。即有取用。5.1.5方向控制閥的選型方向控制閥是用來使液壓系統(tǒng)中的油路通斷或改變油液的流動方向，從而控制液壓執(zhí)行元件的起動或停止，改變其運動方向的閥類。包括單向閥、換向閥、壓力表開關(guān)等。單向閥又稱止回閥，只允許液流沿著一個方向通過，而反向液流被截止的方向閥，又包括普通單向閥和液控單向閥兩類。換向閥是利用閥心和閥體相對位置的不同，來變換閥體上各主油口的通斷關(guān)系，實現(xiàn)各油路連通切斷或改變液流方向的閥類。換向閥在液壓系統(tǒng)中應(yīng)用最多，按結(jié)構(gòu)特點，分為滑閥型、錐閥型和轉(zhuǎn)閥型；按換向閥的工作位置和控制的通道數(shù)，可分為二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等；按換向閥的操縱方式，可分為手動、機(jī)動、電磁、液動、電動和氣動。根據(jù)擺臂垃圾車使用與要求，選用通用性強(qiáng)可靠性好，維修方便的三位四通手動換向閥。5.2操縱方式的選型液壓系統(tǒng)的操縱方式分為以下幾種：（1）機(jī)械操縱式機(jī)械機(jī)械操縱式可靠性好、通用性強(qiáng)、維修方便，但是它的桿件較多，同時布置復(fù)雜；（2）液壓操縱式液壓式操縱方式借助于手動閥控制油壓，以實現(xiàn)關(guān)閉或打開舉升方向控制，實現(xiàn)擺臂的舉升與下落。它是通過切斷動力來實現(xiàn)工作進(jìn)程的停止，便于遠(yuǎn)距離控制，操縱可靠，缺點是反應(yīng)較慢；（3）氣動操作式依靠汽車貯氣筒壓縮空氣，通過控制操縱氣控液壓換向閥，控制油路方向?qū)崿F(xiàn)擺臂的舉升下降。該系統(tǒng)操作簡單、功能齊全、結(jié)構(gòu)較為先進(jìn)，適用于中重型車。缺點是氣動轉(zhuǎn)化成液動需要兩套管路。由于機(jī)械操縱式的可靠性好、通用性強(qiáng)、維修方便等優(yōu)點，本設(shè)計中的液壓操作系統(tǒng)均采用機(jī)械操作式。5.3液壓系統(tǒng)原理在擺臂垃圾車的設(shè)計中，擺臂兩側(cè)的兩個液壓缸和起到支撐作用的兩個支腿液壓缸用到了液壓，屬于液壓系統(tǒng)的設(shè)計范疇。具體設(shè)計方案見圖5.1液壓系統(tǒng)中用到了單級齒輪泵，型和型液壓缸，型二級同心先導(dǎo)溢流閥，三位四通手動換向閥，溢流節(jié)流閥，及濾油器、油箱、高低壓油管等液壓元器件，由它們共同構(gòu)成了液壓系統(tǒng)，完成指定的動作，實現(xiàn)擺臂垃圾車的功能要求。要進(jìn)行提升裝載著垃圾貨物廂斗的工作過程時，先將控制支腿液壓缸的三位四通手動換向閥向上推起，液壓油液由液壓管路進(jìn)入垃圾車尾部兩側(cè)支腿液壓缸，推動支腿