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SY-025-BY-2
畢業(yè)設計（論文）任務書
學生姓名
王凱
系部
汽車工程系
專業(yè)、班級
車輛工程B04-15班
指導教師姓名
韓春強
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計
一、設計（論文）目的、意義
1、設計目的
通過進行裝卸垃圾車車廂和自動傾倒液壓系統(tǒng)的設計，培養(yǎng)學生機械、液壓方面的設計能力；通過對所學知識的復習和對設計部分所涉及的課本以外知識的自主學習,進一步培養(yǎng)學生的系統(tǒng)學習能力。
2、設計意義
垃圾箱的裝運是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷膯栴}，提高裝卸效率和裝卸便捷性是垃圾裝卸工作的重要內(nèi)容，目前有許多種類型的垃圾裝卸車，功能和特點各不相同。擺臂式垃圾車車廂設計需要借鑒現(xiàn)有垃圾裝卸車的優(yōu)點，要能夠方便地裝卸垃圾箱斗并自動傾倒垃圾，方便城市清潔環(huán)保工作。
二、設計（論文）內(nèi)容、技術要求（研究方法）
1、設計內(nèi)容
認真查閱國內(nèi)外文獻，在全面掌握擺臂式垃圾車車廂構造和技術標準的基礎上，結合此次設計要求，完成車廂的布置和設計。設計的主要內(nèi)容有：按給定車廂尺寸和需要實現(xiàn)的功能，設計擺臂機械。按功能要求設計液壓系統(tǒng)，對擺臂機構進行部分設計計算，給出主要零部件圖和裝配圖，并對部分零部件進行校核。
2、技術要求
設計方案要合理，結構要符合人們的使用需要。所含圖紙必須采用計算機輔助制圖，要求工整、清晰、規(guī)范。設計說明書應層次分明，數(shù)據(jù)詳實，文字簡練，推理有據(jù)，內(nèi)容嚴謹。內(nèi)容一般包括主要部分組成，依次為：封面；任務書；中、英文摘要；目錄；正文；參考文獻；致謝；附錄等。正文一般包括：理論分析、設計方案、計算方法、試驗結果以及必要的圖表、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等，正文主體要求文字簡練、通順、層次清楚，重點突出。
三、設計（論文）完成后應提交的成果
（一）計算說明部分
1、設計研究題目的意義及發(fā)展趨勢； 2、設計研究內(nèi)容的問題與分析；3、設計方案的選定；
4、擺臂機構的計算、分析與校核；5、擺臂機構的幾何尺寸計算；6、擺臂機構材料選擇與強度計算；7、液壓系統(tǒng)的設計、計算與選型；8、主要參考文獻及附錄等
（二）圖紙部分
擺臂式垃圾車車廂總裝配圖以及零件圖，總共合3張以上A0圖紙。
四、設計（論文）進度安排
（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）列出設計說明書提綱，提出最優(yōu)設計方案； 第5周（3月30日～4月5日）
（3）繪制草圖，繪制原理圖； 第6～7周（4月6日～4月19日）
（4）繪制總體結構圖、提供說明書初稿 第8～10周（4月20日～5月10日）
（5）完善設計和說明書； 第11～15周（5月11日～6月14日）
（6）畢業(yè)設計（論文）審核、修改； 第16周（6月15日～6月21日）
（7）畢業(yè)設計（論文）答辯準備及答辯。 第17周（6月22日～6月28日）
五、主要參考資料
汽車設計制造相關書籍，機械設計、液壓傳動等相關資料。
[1] 王望予.汽車設計；
[2] 李壯云.液壓元件與系統(tǒng)；
[3] 王三民.機械原理與設計；
[4] 王賢坤.機械CAD/CAM技術、應用與開發(fā)。
[5]液壓識圖;
[6]機構創(chuàng)新原理;
[7]模具設計基礎
六、備注
指導教師簽字：
年 月 日
教研室主任簽字：
年 月 日
本科學生畢業(yè)設計
擺臂垃圾車車廂設計
系部名稱： 汽車工程系
專業(yè)班級： 車輛工程 B04-15班
學生姓名： 王凱
指導教師： 韓春強
職 稱： 講師
黑 龍 江 工 程 學 院
二○○八年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Design of the Van Boby of Suspends the Arm Garbage Truck
Candidate：Wang Kai
Specialty：Vehicle Engineering
Class：B04-15
Supervisor：lecturer. Han Chunqiang
Heilongjiang Institute of Technology
2008-06·Harbin
SY-025-BY-3
畢業(yè)設計（論文）開題報告
學生姓名
王凱
系部
汽車工程系
專業(yè)、班級
車輛工程B04-15班
指導教師姓名
韓春強
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
２０世紀８０年代末以來，我國垃圾車的研發(fā)機構、改裝生產(chǎn)企業(yè)通過引進、消化、吸收國外先進技術，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)向機械化、半機械化方向發(fā)展，垃圾車的裝備技術由簡易型向技術密集型方向發(fā)展。
現(xiàn)代化垃圾車的裝備技術與生態(tài)型、現(xiàn)代化國際大都市發(fā)展相適應，具有國際先進、技術創(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、質量監(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)?；⑷诵曰蛿?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。并且在技術上缺乏自主知識產(chǎn)權和概念創(chuàng)新。大部分國產(chǎn)垃圾車是以模仿進口車功能為基礎來研制生產(chǎn)的，產(chǎn)品同質化現(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上進一步完善結構，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之上，完善垃圾廂斗的嚴密性，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計。按選定車廂尺寸和所要實現(xiàn)的功能，設計垃圾車廂斗裝置及其擺臂裝置；按功能要求設計液壓系統(tǒng)管路；給出主要零件圖，并對主要零部件進行校核。
2、擬要解決的問題
（一）擺臂垃圾車車廂的設計
（二）垃圾車廂斗的設計
（三）液壓缸在擺臂上的支點的確定
（四）車廂舉升裝置設計
（五）車廂液壓系統(tǒng)設計
三、技術路線（研究方法）
通過閱讀各種與題目相關的書籍和期刊雜志，收集各類資料，根據(jù)選定的技術參數(shù)、規(guī)格、范圍及性能確定擺臂拉圾車車廂的總體設計方案。主要對擺臂進行民用工業(yè)要的設計，進行結構及運動學分析，設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)的確定及設計
垃圾車車廂廂斗的參數(shù)確定設計
擺臂垃圾車擺臂機構參數(shù)的確定設計
垃圾車液壓缸參數(shù)的確定設計及校核
垃圾車廂體、液壓缸零件圖及裝配圖繪制
撰寫設計說明書
四、設計（論文）進度安排
（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）列出設計說明書提綱，提出最優(yōu)設計方案； 第5周（3月30日～4月5日）
（3）繪制草圖，繪制原理圖； 第6～7周（4月6日～4月19日）
（4）繪制總體結構圖、提供說明書初稿 第8～10周（4月20日～5月10日）
（5）完善設計和說明書； 第11～15周（5月11日～6月14日）
（6）畢業(yè)設計（論文）審核、修改； 第16周（6月15日～6月21日）
（7）畢業(yè)設計（論文）答辯準備及答辯。 第17周（6月22日～6月28日）
五、參考文獻
[1]王望予.汽車設計北京：機械工業(yè)出版社，2004.8（2006.8重印）.
[2]李壯云.液壓元件與系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社，2005.6.
[3]王三民.機械原理與設計.北京：機械工業(yè)出版社，2004.
[4]王賢坤.機械CAD/CAM技術、應用與開發(fā).北京：機械工業(yè)出版社，2000.11.
[5]曲繼.機構原理與設計.北京：科學出版社，2007.
[6]龔微寒.汽車現(xiàn)代設計制造[M].北京：人民交通出版社,1995.
[7]余仁義,梁濤.自卸汽車傾卸機構的設計[J].專用汽車.2003,(2)：20-21.
[8]葉軍祥.自卸車液壓舉升機構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.幾種舉升機構的結構與性能分析[J].專用汽車.1999,(2)：23-25.
[10]蘇金泉.連桿復合式舉升機構的設計[J].汽車技術.1985,(3)：15-25.
[11]唐桂云.自卸車連桿放大式舉升機構設計[J].專用汽車.1995,(4)：27-31.
[12]辛珍陽.前推連桿放大舉升機構的改進[J].專用汽車.2000,(2)：26-27.
[13]楊裕強.有多節(jié)伸縮蓋板的自卸車大廂的設計[J].機械設計與制造.2006,(3)：3-4.
[14]向曉峰.軟索在自卸車啟閉機構中的應用[J].專用汽車.2005,(2)：34-35.
[15]Martin W.Stockel,Martin T.Stockel.Auto Fundamentals[R].U.S.A：Goodheart Wilcox Company,2003：102-110.
[16] Bryson, George Y.; Deal III, Walter F. The automobile: A designer's dream[J]. Technology Teacher，1996，55（6）：36.
六、備注
指導教師意見：
簽字： 年 月 日
黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 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 設計在專用車設計中的占有的地位也越來越高。目前，垃圾車設計普遍存在著價位過 高，與當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。本設計從市場現(xiàn)實需求角度出發(fā)，看重實際，把設計功能較完善合理，充分 滿足功能要求作為設計目標。在設計中,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，加置抗腐蝕性強的內(nèi)層廂體，大大延長了廂斗的使用壽命，進 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。 關鍵詞：垃圾車；車廂；擺臂；支腿；液壓系統(tǒng) 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 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黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒 論 1
1.1概述 1
1.2擺臂式垃圾車定義及組成功用 2
1.3國內(nèi)外擺臂式垃圾車的發(fā)展狀況 3
1.4擺臂式垃圾車的發(fā)展方向和前景 3
1.5本設計研究的主要內(nèi)容 4
第2章 擺臂式垃圾車底盤的選取 5
2.1底盤的選取 5
2.1.1汽車底盤選型要求 5
2.1.2底盤選型 5
2.1.3底盤的選取 6
2.2選用的底盤主車架的主要尺寸 7
2.3垃圾車質量參數(shù)的估算 7
2.4本章小結 7
第3章 擺臂式垃圾車車廂結構設計 9
3.1副車架的設計 9
3.1.1副車架外形設計 9
3.1.2副車架選材 9
3.2車廂設計 10
3.3擺臂式垃圾車車箱斗外形設計 11
3.3.1廂斗形狀的確定 11
3.3.2廂斗的密封及開合機構設計 11
3.3.3廂斗的保護設計 12
3.3.4廂斗選材 12
3.4擺臂式垃圾車舉升機構的設計 13
3.4.1擺臂液壓缸的選用 13
3.4.2擺臂的設計 13
3.5支腿的設計 14
3.6總體結構設計 15
3.7本章小結 15
第4章 擺臂式垃圾車車廂設計計算 17
4.1垃圾車副車架主要尺寸參數(shù)設計計算 17
4.1.1副車架主要尺寸設計 17
4.1.2副車架的強度剛度彎曲適應性校核 17
4.2垃圾車車廂主要尺寸參數(shù)設計 23
4.3垃圾車廂斗主要尺寸參數(shù)設計 24
4.4擺臂設計計算 25
4.5擺臂強度剛度及彎曲變形的校核 29
4.5.1擺臂液壓缸最大推力的計算 29
4.5.2擺臂強度剛度校核 30
4.6支腿機構的設計 37
4.7本章小結 38
第5章 擺臂式垃圾車液壓系統(tǒng)設計 39
5.1液壓系統(tǒng)設計參數(shù)計算 39
5.1.1擺臂舉升液壓缸選型與設計 39
5.1.2擺臂舉升油泵的選型計算 40
5.1.3支腿油缸選型計算 41
5.1.4油箱容積與油管內(nèi)徑計算 42
5.1.5方向控制閥的選型 43
5.2操縱方式的選型 43
5.3液壓系統(tǒng)原理 44
5.4取力器的選擇 45
5.5本章小結 46
結 論 47
參考文獻 48
致 謝 49
黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計
第1章 緒 論
1.1概述
改革開放以來，隨著中國的經(jīng)濟高速發(fā)展，城市數(shù)量及人口顯著增加，城市規(guī)模和范圍不斷擴大。隨著城市化進程的加快，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，相當于一個流動垃圾中轉站，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)藗兊牧晳T，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，在價格上也同樣占有較大優(yōu)勢。
本設計針對中型汽車底盤，在其性能允許范圍內(nèi)，進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、預制構件、機械設備等大件物體的專用車輛。主要由二類貨車底盤、擺臂機構、車廂及廂斗、液壓操作系統(tǒng)及其他輔助機構組成。具體各設計組成機構與功能如下（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，驅使主臂向前(向后)擺動,達到提升(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 擺臂式垃圾車結構組成示意圖
（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，承載汽車垃圾貨物載荷的作用；
（9）副車架：起到增加主車架強度、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。當作為垃圾車時，可廣泛適用與城市街道學校垃圾處理，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)展狀況
20世紀80年代末以來，我國垃圾車的研發(fā)機構、改裝生產(chǎn)企業(yè)通過引進、消化、吸收國外先進技術，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)向機械化、半機械化方向發(fā)展，垃圾車的裝備技術由簡易型向技術密集型方向發(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，并且在技術上缺乏自主知識產(chǎn)權和概念創(chuàng)新。
國外發(fā)達國家的汽車工業(yè)起步較早,技術較為成熟。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)技術先進。針對垃圾處理的流程模式,在不同的處理階段,選擇應用不同的車型：在垃圾的收集過程中,采用壓縮式垃圾車,進行流動式收集,再分類整理后應用大型全封閉式自卸車運到再處理點進行進一步處理。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，對垃圾處理車的要求也越來越高?，F(xiàn)代垃圾車輛的裝備技術必需與生態(tài)型、現(xiàn)代化國際大都市發(fā)展相適應，具有國際先進、技術創(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、質量監(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
即從一般的機械化向裝備技術集成方向發(fā)展，這是集成化的技術基礎；從單一功能的設備向裝備系統(tǒng)集成方向發(fā)展，這是集成化的形態(tài)體現(xiàn)。
（2）環(huán)保化
現(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。通過技術創(chuàng)新、產(chǎn)品改進、功能完善，提高產(chǎn)品在控制污水、揚塵、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)人員的勞動強度為發(fā)展目標，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，通過對車輛外形和性能的改進，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)車輛進行技術改造和創(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本設計研究的主要內(nèi)容
本設計主要的設計內(nèi)容,是根據(jù)垃圾貨物清置部門的使用要求，進行目標底盤的選取，并進行對能實現(xiàn)特殊功能裝置的加置設計，包括車廂體的設計、擺臂機構設計、廂斗設計、液壓系統(tǒng)的選型計算以及相關設計零部件的必要剛度、強度校核等。
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，裝載質量在4噸左右的車型為多。本設計的擺臂垃圾車的設計目標噸位選為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
汽車底盤一般應滿足一下要求：
（1）適用性
專用汽車底盤應適用于專用汽車的特殊使用功能要求,在此基礎上進行改裝造型設計；
（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）先進性
所選汽車底盤,在動力性,經(jīng)濟性，操作穩(wěn)定性，行駛穩(wěn)定性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平，并且滿足國家或行業(yè)標準；
（4）方便性
所選底盤要便于改裝，檢查保養(yǎng)及維修，結構緊湊與調(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)濟的某一服務區(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之上，再進行車身及有特殊工作要求的裝置的再設計，同時對已有的汽車底盤進行必要的更改，以達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，裝載質量，使用條件，性能指標，專用裝置或設備的外形尺寸及動力匹配等進行。目前，進80%的專用車輛采用二類底盤進行改裝設計。
選取二類汽車底盤進行改裝設計時，重點工作是整車總體布置和有特殊工作需求的裝置的設計，對底盤僅做輔助的性能分析和必要的強度校核，確保改裝后的整車性能在基本上與底盤接近,達到合理的匹配。
2.1.3底盤的選取
根據(jù)以上，本設計所用底盤主要從東風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,進行比較：
表2.1 東風EQ1092FJ和EQ1092F19DJ底盤參數(shù)比較
底盤型號
EQ1092FJ
EQ1092F19DJ
額定載質量(kg)
4000
4500
整備質量(kg)
3550
3550
外形尺寸(mm)
6605*2364*2370
6605*2364*2370
發(fā)動機型號
EQ6100-1
YC4E140-20
排量/功率(ml/kw)
5420/99
4257/105
鋼板彈片數(shù)(前/后)
8/11+8
9/11+8
軸距(mm)
3950
3950
前輪距/后輪距(mm)
1810/1800
1810/1800
接近角/離去角(度)
34/19
34/19
前懸/后懸(mm)
1065/1590
1065/1590
燃油類型
汽油
柴油
軸數(shù)/輪胎數(shù)
2/6
2/6
輪胎規(guī)格
9.00-20
9.00-20
駕駛室準乘人數(shù)
3
3
最高車速(km/h)
90
85
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： 60mm
2.3垃圾車質量參數(shù)的估算
額定載重質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，本設計的垃圾車輛額定載質量定位4500 kg。
整車整備質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計過程中，主要采用同類產(chǎn)品提供的數(shù)據(jù)進行估算整車整備質量。整車整備質量包括底盤質量、底盤以外外加的副車架、車廂、擺臂、廂斗以及液壓系統(tǒng)等裝置的質量，是加夠各種油液料后的空車質量。本設計的垃圾車整車整備質量估算為3700 kg。
裝載質量 選取為4500kg
整車整備質量 估算為3700kg
駕駛員質量 65kg/人,額定載員3人,
汽車總質量是指裝備齊全，裝滿額定貨物后的汽車質量，包括駕駛員在內(nèi)的額定載員質量。即：
2.4本章小結
本章按確定的設計目標，主要對東風汽車汽油EQ1092FJ底盤和柴油EQ1092F19DJ底盤進行了對比，選擇了這次設計的底盤，給出了選用底盤的主要參數(shù),并對所設計的擺臂垃圾車進行了主要參數(shù)計算。
第3章 擺臂式垃圾車車廂結構設計
3.1副車架的設計
3.1.1副車架外形設計
在設計擺臂式垃圾車時，所選取的二類底盤只有主車架，為了增加車架的強度剛度，延長車架的使用壽命，在原有主車架的基礎上增加了副車架。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度鋼板沖壓生產(chǎn)，也是適應提高汽車承載能力、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度鋼鋼板制造?？v梁可以用抗拉強度為510MPa的16MnL和09SiVL(必須是用往復式扎機生產(chǎn)的)、10TiL和B510L鋼板生產(chǎn)，橫梁可以用抗拉強度為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車廂設計
1、車廂外形設計
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，將其設計成兩片平行鋼板通過點焊聯(lián)結后再分別與車廂大梁和車廂側壁焊接，實現(xiàn)兩部分的一體(在本設計中稱為U型鋼板)。同時，車廂與駕駛室之間設計隔離廂板，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，加強實用性，本設計采用方形廂斗，廂斗呈密閉式。
3.3.2廂斗的密封及開合機構設計
廂斗上部采用側向柔性滑蓋，實現(xiàn)運送中的密閉。其結構見示意圖3.3。
圖3.3 廂斗密封示意圖
當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?shù)奈恢?，以供社區(qū)人進行垃圾的投放。
后廂板采用絞接實現(xiàn)垃圾的方便傾卸。結構見示意圖3.4。
圖3.4 后廂板示意圖
當垃圾車進行垃圾的卸置時，打開后廂板兩側的連接削，舉升機構升至一定高度后，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，廂斗復位。再將后廂板兩側連接削復位，防止車輛運行中由于慣性，后廂板自行撞擊。
3.3.3廂斗的保護設計
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)濟性能 選擇材料的經(jīng)濟性是當前注意的問題。
考慮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侵蝕，抵抗各種強酸、強堿、強氧化劑和有機溶劑等化學介質腐蝕的能力，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，為適應經(jīng)濟性原則，選擇硬聚氯乙稀作為設計所用材料。
3.4擺臂式垃圾車舉升機構的設計
擺臂式垃圾車的舉升機構均采用車廂兩側雙杠舉升，采用液壓驅動。舉升機構主要由液壓缸體，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構的設計要求如下：
（1）裝載機構應保證在設計的載荷下連續(xù)正常工作，工作循環(huán)不大于40s；
（2）裝載機構應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(包括后翻和側翻)不應小于45度；
（4）卸料機構每個工作循環(huán)(從卸料動作開始至復位)時間不應大于60s；
（5）傾卸機構在滿載的情況下，在傾卸角為20~25度位置上停留5min，其舉升液壓缸的活塞桿沉降量不應大于10mm。
當進行廂斗的裝載時，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。其安裝結構見示意圖3.6。
3.4.2擺臂的設計
1、擺臂結構設計
擺臂呈工字型，擺臂的兩側下端與U型鋼板絞接，上部用拉桿將兩側擺臂連接，在略低與拉桿處的擺臂上安置能夠隨著廂斗的翻轉而跟隨著連接在其上的鏈條轉動的滑動軸，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
在進行擺臂的剛度、強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)濟性，擺臂選用Q235工程用鋼材。
3、擺臂鏈接鏈條長度應用說明
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支腿的設計
1、支腿的結構設計
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，其結構形狀設計成三角形狀，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，其結構形狀同擺臂液壓缸。
3、支腿選材
在參考同類車型支腿材料選用的基礎上，考慮到支腿的受力，選用Q235作為支腿材料。
3.6總體結構設計
由以上對擺臂式垃圾車車廂各結構形狀的設計說明，進行優(yōu)化組合后，可得整車形狀結構，如下示意圖3.9。
3.7本章小結
本章主要對擺臂式垃圾車的車廂、廂斗、擺臂及支腿的結構形狀設計進行了說明，確定了本設計的結構設計圖樣，為下一章的設計計算奠定了基礎。
圖3.9 整體結構示意圖
第4章 擺臂式垃圾車車廂設計計算
4.1垃圾車副車架主要尺寸參數(shù)設計計算
4.1.1副車架主要尺寸設計
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上去掉主車架與車廂之間的距離長度。其尺寸設計如下：
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副車架的強度剛度彎曲適應性校核
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量進行運輸時，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
設定擺臂垃圾車在額定裝載質量下，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)，以便進行強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，方向與設定的方向相同。
可求得：
=
=
即大小為18773.79N，方向與設定的方向相反。
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 (0
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