本科畢業(yè)論文（設計）一種車廂可卸式垃圾車的設計 學 院 小三號黑體居中（下同）專 業(yè)學 號學生姓名指導教師提交日期 年 月 日2015-JXLW商 丘 工學院 專業(yè)代碼-編號誠 信 承 諾 書本人鄭重承諾和聲明:我承諾在畢業(yè)論文撰寫過程中遵守學校有關規(guī)定,恪守學術規(guī)范, 此畢業(yè)論文( 設計)中均系本人在指導教師指導下獨立完成, 沒有剽竊、抄襲他人的學術觀點、思想和成果, 沒有篡改研究數據, 凡涉及其他作者的觀點和材料 ,均作了注釋,如有違規(guī)行為發(fā)生, 我愿承擔一切責任, 接受學校的處理 ,并承擔相應的法律責任。畢業(yè)論文（設計）作者簽名： 年 月 日I摘要隨著市場經濟的發(fā)展，對專用汽車的需求日益增加，專用汽車的市場日漸擴大。由于專用汽車的專用功能對各行業(yè)的發(fā)展有著明顯的促進作用，其附加價值又相對較高，這就促使更多的其他行業(yè)加入到專用汽車行業(yè)中來。2005 年，我國專用汽車當年的保有量達 275 萬輛，當年的需求量為 34 萬輛；2010 年，我國專用汽車當年的保有量達到 425 萬輛，當年的需求量為 52 萬輛。一種車廂可卸式設計多選用定型的基本型汽車底盤進行改裝設計，這首先就需要了解國內外汽車產品，特別是貨車產品的生產情況、底盤規(guī)格、供貨渠道、銷售價格及相關資料等。然后根據所設計的專用垃圾車的功能和性能指標要求，在功率匹配、動力輸出、傳動方式、外形尺寸、軸載質量、購置成本等方面進行分析比較，優(yōu)選出一種基本型汽車底盤作為專用垃圾車改裝設計的底盤。能否選到一種好的汽車底盤，是能否設計出一種好的專用垃圾車的前提。在車廂內設置一塊面板呈鏟形并能沿預定軌道滑行的推板，推板在油缸的推動下，向車廂尾部作水平推擠運動，將垃圾推出車廂，實現卸料作業(yè)。這種卸料方式雖結構較為復雜，但卸料不受垃圾壓縮比的限制，卸料干凈，對車架的載荷分布較為均勻，卸料過程平穩(wěn)、安全。同時，可利用推板的阻力實現壓縮車雙向壓縮。因此，推板卸料是后裝壓縮式垃圾車較為理想的卸料方式。 關鍵詞：車廂可卸式垃圾車，可卸式，垃圾車 IIABSTRACTWith the development of market economy, the demand for private cars is increasing, private car market continues to expand. Since the special function of the special vehicles for development of the industry has a significant role in promoting their added value is relatively high, which prompted many more to join other industries dedicated to the automotive industry. In 2005, China's private car ownership in the year amounted to 2.75 million, the demand for the year 340 000; 2010, China's private car ownership in the year reached 4.25 million, the demand for the year was 52 million.A compartment on removable multi-use design stereotypes basic car chassis modifications designed, first and foremost you need to understand the domestic and foreign automotive products, in particular production, chassis specifications, sourcing, selling price and related information products, such as trucks . Then according to the function and performance requirements for the design of special garbage trucks, and analyzed at the power matching, power output, transmission mode, dimensions, axle load quality, cost of ownership and other aspects of comparison, it is preferable that a basic model as a dedicated car chassis garbage truck chassis design modifications. Ability to choose a good car chassis, is the ability to design a good special garbage truck premise.Set up a panel in the compartment was a spade and can slide along the orbit of the push plate, the push plate in the cylinder, driven to the rear compartment horizontally pushing movement, will refuse to launch the car to achieve unloading operations. This way, although the discharge structure is more complex, but not discharge garbage compression ratio limit, discharge clean, more uniform load distribution on the frame, smooth unloading process safety. At the same time, it can be used to achieve compression resistance of the push plate car bidirectional compression. Thus, the push plate installed after the discharge is compressed garbage truck unloading ideal way.Keywords: detachable compartment garbage truck, removable, garbage truckIII目 錄前言 .1第 1 章 緒 論 .21.1 專用垃圾車的發(fā)展21.2 專用垃圾車的概念和分類.31.3 專用垃圾車設計要求.41.4 垃圾汽車的設計內容.5第 2 章 總體方案論證 .62.1 本課題基本前提條件和技術要求 .62.1.1 基本前提條件62.1.2 技術要求62.2 結構方案確定 .62.2.1 傳統(tǒng)自卸式垃圾車的結構分析62.2.2 本垃圾車的結構特點6第 3 章 垃圾車廂體設計 .93.1 合理選擇卸料方式 .93.2 確定廂體設計方案 .93.3 垃圾車廂體成形工藝 .113.3.1 概述113.3.2 影響成形工藝選擇的因素113.3.3 成形工藝的選擇113.3.4 拼焊工藝123.3.5 結果分析.13第 4 章 壓縮式垃圾車排出油缸安裝角及排出板斜度取值 .144.1 排出板的結構及工作情況 .144.2 排出機構的受力分析 .144.3 取值范圍的探討 .15第 5 章 液壓系統(tǒng)設計 .175.1 確定液壓系統(tǒng)方案 .175.1.1 垃圾收集時壓縮原理175.1.2 排出板油缸推力185.1.3 背壓力18IV5.1.4 兩種方式的比較195.1.5 液壓系統(tǒng)工況分析195.2 液壓缸的設計計算 .205.2.1 計算工作循環(huán)中的最大載荷.205.2.2 確定液壓缸參數235.2.3 確定管道直徑265.2.4 液壓油的選擇275.2.5 液壓缸壁厚、外徑及工作行程的計算275.2.6 液壓缸缸底和缸蓋的計算275.2.7 液壓缸進出油口尺寸的確定275.2.8 液壓缸結構設計285.2.9 液壓缸主要零件的材料和技術要求305.2.10 選擇各類控制閥315.3 油箱設計 .315.4 液壓泵裝置 .325.4.1 液壓泵的安裝方式325.4.2 液壓泵與電機的連接325.5 輔助元件的選用 .335.5.1 濾油器335.5.2 油位指示器、溫度計的選用33第 6 章 東風車廂可卸式垃圾汽車主要性能計算 .346.1 動力性計算346.1.1 發(fā)動機外特性.346.1.2 汽車的行駛方程式.356.1.3 動力性評價指標的計算.376.1.4 車廂可卸式垃圾汽車整車動力性計算.396.2 燃油經濟性計算 .416.3 車廂可卸式垃圾汽車穩(wěn)定性計算 .426.4 本章小結44結論 .45致 謝 .46參考文獻 .47前言1前言目前我國城市生活垃圾(MSW) 年總產生量已達1. 8 億噸，而且仍在不斷增長，年增長率為8 %～10 %。隨著城市建設規(guī)模的不斷擴大和人們生活水平的不斷提高，一方面，城市生活垃圾的成份發(fā)生了很大變化，其變化的主要特點是：垃圾密度不斷降低，可壓縮性增加。如果繼續(xù)采用常規(guī)的垃圾運輸方式，容易造成垃圾清運中的虧載，使垃圾轉運效率降低；另一方面，近郊可利用來填埋垃圾的洼地越來越少，人們不得不考慮在遠離市區(qū)的郊區(qū)建立垃圾處理處置場所。 據統(tǒng)計國內幾個大城市的垃圾處理廠距離市區(qū)均在50km 以上，運輸費用占垃圾處理費用的比例較高。 在一些發(fā)達國家運輸費用已占垃圾處理費用的80 %以上。 所以，降低垃圾清運費用是降低整個城市垃圾處理處置費用的關鍵。 垃圾壓縮可以解決垃圾運輸中的虧載問題，降低垃圾的運輸費用，是城市生活垃圾集運的發(fā)展方向。 因此壓縮式垃圾車的優(yōu)勢日漸明顯，高效的垃圾壓縮運輸方式有了長足的發(fā)展。后壓縮式垃圾車便是其中的一種常見結構形式，它由汽車底盤、填料器、上裝廂體和排出板機構等組成。其發(fā)展方向是：提高垃圾的裝載量；改善車輛的密封性；垃圾的分類處理。垃圾的分類越細對于環(huán)境的保護效果就越好，目前城市垃圾主要可以分為4類： a.濕垃圾：主要指廚房產生的廚余、果皮等含水率較高的食物性垃圾。b.干垃圾（可回收利用垃圾）：主要指廢紙張、廢塑料、廢金屬、廢玻璃等可用于直接回收利用或再生后循環(huán)使用的含水率較低的垃圾。a. 有害垃圾：指對人體健康或者環(huán)境造成現實危害或者潛在危害的廢棄物，同時也包括對人體健康有害的重金屬或有毒物質廢棄物。b. 大件垃圾：指重量超過5千克或體積超過0.2立方米以及長度超過1米的廢舊家具、辦公用具、廢舊電器，以及包裝箱、籮筐等大型的、耐久性的固體廢棄物，是因體積較大等因素混入城市一般生活垃圾一起清運有困難的特殊的生活垃圾。垃圾如何進行分類處理是目前垃圾運輸中急待解決的難題，這對于環(huán)境的保護意義重大。本次設計的課題為上裝廂體設計，來源于湖北程力汽車有限公司。本次設計主要是針對垃圾車車廂設計和排出機構液壓設計。車廂是垃圾車的重要部件之一，主要起裝載、運輸垃圾之用。在運輸過程中，不得產生飄、灑、漏等現象，避免造成二次污染。根據設計要求，確定了廂體形狀和主要尺寸參數，重點考慮它的密封性。排出機構主要是用來排卸垃圾以及在垃圾裝載時提供一定的背壓力，使壓縮后的垃圾密度均勻。它采用液壓為動力裝置，實現作業(yè)自動化，大大降低勞動強度，提高工作效率。第 1 章 緒論2第 1 章 緒 論1.1 專用垃圾車的發(fā)展目前我國的專用垃圾車產業(yè)迅速發(fā)展。近 10 年來，專用垃圾車行業(yè)伴隨我國汽車工業(yè)得到了飛速的發(fā)展，成為我國汽車工業(yè)的一個重要組成部分。六七十年代期間，我國的專用垃圾車企業(yè)大多規(guī)模小，工藝設備差，人員技術素質低，產生方式落后，缺乏開發(fā)設計的能力，一般是根據下達任務的上級部門提供的原蘇聯(lián)的樣車進行仿制。那時供改裝車選用的底盤非常少，由于多數企業(yè)采用作坊式生產，工藝落后，專用垃圾車的產品技術水平比較低。到 80 年代末，全國專用垃圾車生產業(yè)僅 200 余家，年生產能力約 2.5 萬輛，各類專用垃圾車產品只有 100 種左右，遠遠滿足不了國民經濟建設和社會發(fā)展需要。隨著市場經濟的發(fā)展，對專用垃圾車的需求日益增加，專用垃圾車的市場日漸擴大。由于專用垃圾車的專用功能對各行業(yè)的發(fā)展有著明顯的促進作用，其附加價值又相對較高，這就促使更多的其他行業(yè)加入到專用垃圾車行業(yè)中來。2005 年，我國專用垃圾車當年的保有量達 275 萬輛，當年的需求量為 34 萬輛；2010 年，我國專用垃圾車當年的保有量達到 425 萬輛，當年的需求量為 52 萬輛。據有關部門的資料，我國專用垃圾車保有量得飽和值約為 2000 萬輛，需求量的飽和值約為200 萬輛[5]。由于我國專用垃圾車起步晚、管理不力、生產規(guī)模小、技術力量弱，尤其高新技術的應用上還不普及，與國外先進水平相比，仍有較大差距。就總體而言，我國專用垃圾車仍處于中低檔水平。要推動我國專用垃圾車進一步發(fā)展，高新技術化是必由之路。但是我國的專用垃圾車高新技術化也存在著許多諸多的問題：1.專用垃圾車底盤的專用化程度不高目前我國專用垃圾車，除了自卸車、半掛牽引車、混凝土攪拌運輸車等專用底盤有所供應外，多數專用垃圾車企業(yè)只能選用普通載貨汽車的二類底盤進行改裝。二類載貨汽車底盤不僅配置低檔，可靠性、安全性、耐久性和舒適性都達不到要求，而且專用化程度不高，極大地影響了專用垃圾車技術水平的提高。2.專用裝置的技術含量偏低專用垃圾車的專用裝置具有多樣性、復雜性和專用性的特點，因此隨著高新技術的發(fā)展和企業(yè)對新產品開發(fā)力度的加強，對專用裝置技術含量提出了越來越高的要求。3.運輸用專用垃圾車的技術水平停滯不前運輸用專用垃圾車是目前我國多數專用垃圾車廠家的主導產品，鑒于需求量大、技術要求低、容易生產，多數企業(yè)安于現狀，產品幾十年不變，技術水平處于停滯不前的狀態(tài)，更談不上高新技術的運用。4.專用垃圾車高新技術化步伐不快第 1 章 緒論3作業(yè)用專用垃圾車為滿足特殊作業(yè)的要求，一般具有較高的技術含量。但是，與國外先進水平相比在功能的可靠性、安全性、多樣性以及操作的簡便性等方面均存在著較大的差距，這其中的主用因素在于高新技術的運用還很不普遍。國產作業(yè)用專用垃圾車功能單一，使用效率很低時普遍存在的問題。作業(yè)用專用垃圾車為滿足特殊作業(yè)的要求，一般具有較高的技術含量。但是，與國外先進水平相比在功能上可靠性、安全性、多樣性以及操作的簡便性等方面均存在著較大的差距，這其中的主要因素在于高新技術的運用還很不普遍。中國的專用車市場處于性能提升階段，產品以中端市場需求為主，隨著城市經濟的高速發(fā)展，高性能、高品質的高端產品市場規(guī)模將進一步擴大，而隨著中國新農村的城鎮(zhèn)化建設，滿足基本功能、價格相對便宜的低端產品需求也將進一步擴大。國產作業(yè)用專用垃圾車的功能單一，使用效率很低是普遍存在的問題。在這一問題上，我國的專用車生產企業(yè)要予以重視。我國的專用垃圾車領域要想得到飛速的發(fā)展，就需要正視我們存在的問題并且要不斷的借鑒國外的技術，發(fā)展具有我們自己特點的專用垃圾車。擺臂自卸式汽車是工程機械中的一種車型，在我國的專用垃圾車領域里占有相當大的比例，也是專用運輸車輛中一個多品種車型。車廂可卸式垃圾車的載重范圍很大。隨著國際經濟的發(fā)展，自卸車主要以后傾式自卸車，發(fā)展到兩側傾斜式和三面傾斜式等多品種系列化。目前國外使用較多的是車廂可卸式自卸車，由于該形式自卸車得車廂與底盤是分開的，可卸下車廂裝貨和卸貨，而汽車底盤再換裝其它車廂繼續(xù)運輸，因此縮短了汽車裝卸的停歇時間，提高了運輸效率。車廂可卸式垃圾汽車是自卸汽車中的一種，以其顯著的特點得到了廣泛的應用。車廂可卸式垃圾汽車擺臂可以平移起落車斗，它同時具有車斗和垃圾自動裝卸的功能，而且兩種功能由同一個車載工作裝置完成。由于它具備自動裝卸車斗的功能，裝垃圾時一般均將車斗卸下降低裝垃圾的高度，裝滿垃圾后，則將車斗自動裝車并運輸。該車使用方便，運輸效率高，車廂可卸式垃圾車又依其特有的機動靈活的特點被廣泛應用于小噸位垃圾的運輸?，F如今經濟飛速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大，城市人口快速增長，導致了城市垃圾量也跟著急劇上升，隨之而來的是固體生活垃圾的處理越來越受到人們的重視。城市固體生活垃圾的處理大體有 3 種形式：分類回收、焚燒和填埋。而不論采用哪種處理方式，其最終的處理場所均需遠離城市居民區(qū)。而垃圾城市到處理場所的運輸就需要快捷、方便的交通運輸工具，垃圾車就擔當了每天上千噸（中等城市）的固體生活垃圾的運輸的重任。車廂可卸式垃圾汽車以其顯著的特點被廣泛的應用于城市垃圾的運輸，并且方便。所以為了更好的滿足城市固體垃圾運輸的需求，車廂可卸式垃圾汽車的改裝技術需要快速的發(fā)展，這就需要我們一代代汽車人的不斷努力來實現[21]。1.2 專用垃圾車的概念和分類專用車輛是為了實現各類專項作業(yè)的車輛。商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）4我國對“專用垃圾車”定義為：裝置有專用設備，具有專用功能，用于承擔專門運輸任務或專項作業(yè)的汽車和汽車列車。我國的專用垃圾車分劃為：廂式汽車、罐式汽車、專用自卸汽車、起重舉升汽車、倉柵汽車和特種結構汽車等六大類。其中專用自卸汽車的定義為：裝有由本身發(fā)動機驅動的液壓舉升機構，能將車廂卸下或使車廂傾斜一定角度，垃圾依靠自重能自行卸下的專用垃圾車[3]。1.3 專用垃圾車設計要求專用垃圾車與普通汽車的區(qū)別主要是改裝了具有專用功能的上裝部分，能完成某些特殊的運輸和作業(yè)功能。因此在設計上，除了要滿足基本型汽車的性能要求外，還要滿足專用功能的要求，這就形成了其自身特點，概括如下：專用垃圾車設計多選用定型的基本型汽車底盤進行改裝設計，這首先就需要了解國內外汽車產品，特別是貨車產品的生產情況、底盤規(guī)格、供貨渠道、銷售價格及相關資料等。然后根據所設計的專用垃圾車的功能和性能指標要求，在功率匹配、動力輸出、傳動方式、外形尺寸、軸載質量、購置成本等方面進行分析比較，優(yōu)選出一種基本型汽車底盤作為專用垃圾車改裝設計的底盤。能否選到一種好的汽車底盤，是能否設計出一種好的專用垃圾車的前提。對于不能直接采用二類底盤或三類底盤進行改裝的專用垃圾車，也應盡量選用定型的汽車總成和部件進行設計，以縮短產品的開發(fā)周期和提高產品的可靠性。專用垃圾車設計的主要工作是總體布置和專用工作裝置匹配，設計時既要保證專用功能滿足其性能要求，也要考慮汽車底盤的基本性能不受到影響。在必要時，可適當降低汽車底盤的某些性能指標，以滿足實現某些專用工作裝置性能的要求。專用垃圾車的生產特點是品種多、批量少，設計時應考慮產品的系列化，以便根據不同用戶的需要而能很快的進行產品變型。對專用垃圾車零部件的設計，應按“三化”的要求進行，最大限度地選用標難件，或選用已經定型產品的零部件，盡量減少自制件。對專用垃圾車自制件的設計，應遵循單件或小批量的生產特點。對專用垃圾車工作裝置中的某些核心部件和總成如各種水泵、油泵、氣泵、空壓機及各種閥等，要從專業(yè)生產廠家中優(yōu)選 因專用垃圾車專項作業(yè)性能的好壞，主要決定干這些部件的性能和可靠性。在普通汽車底盤上改裝的專用垃圾車，底盤受載情況可能與原設計不同，因此要對一些重要的總成結構件進行強度校核。專用垃圾車設計應滿足有關機動車輛公路交通安全法規(guī)的要求對于某些特殊車輛，如重型半掛車、油田修井車、機場寬體客車等，應作為特定作業(yè)環(huán)境的特種車輛來處理。某些專用垃圾車可能會在很惡劣的環(huán)境下工作，其使用條件復雜，要了解和掌握國家及行業(yè)相應的規(guī)范和標準，使專用垃圾車有良好的適應性，工作可靠，是要第 1 章 緒論5設安全性裝置[20]。然而，車廂可卸式垃圾車除了具有以上的特點外，還有自己獨特的要求，就車廂可卸式垃圾車而言，它的顯著特點就是對擺臂的要求高，不僅要加工工藝簡單而且要符合強度的要求。本設計中的車廂可卸式垃圾車是采用了雙車廂可卸式，而且車斗可更換。 1.4 垃圾汽車的設計內容車廂可卸式垃圾車的整車設計，副車架的選取，舉升機構力學分析，舉升裝置尺寸確定，車廂設計，液壓系統(tǒng)主要性能參數計算和車廂時間的校核，整車性能分析，利用 CAD 軟件建立自卸車舉升機構的裝配圖以及零部件圖。第 2 章 總體方案論證6第 2 章 總體方案論證2.1 本課題基本前提條件和技術要求2.1.1 基本前提條件設計裝運空間為 12m3，設計要求必須符合 QC/T2911-1993《垃圾車技術條件》要求。2.1.2 技術要求a. 滿足裝運空間為 12m3車。b. 結構設計應合理，填料器與箱體應可能連接滿足強度要求，自動鎖、安全棒等可靠。c. 排出機構等運動件工作安全、可靠，且便于維修、調整。d. 盡量使用通用件，以便降低制造成本。2.2 結構方案確定2.2.1 傳統(tǒng)自卸式垃圾車的結構分析主要采用側翼開啟、頂蓋前后梭動等幾種方式，這種車的主要特點是直接收集、轉運、不壓縮，適用于特定人工方式，操作簡單，成本低。缺點是：裝載量小、自動化程度低、轉運效率低，無法解決轉運中流污水的二次污染問題。2.2.2 本垃圾車的結構特點a.填料器的擺放布置后裝壓縮式垃圾車工作時，填料器有下放和上揚兩種布置形式。下放布置如圖 2-1 所示，填料器與廂體相吻合，底部機構聯(lián)接，以保證密封性能。這樣的布置充分考慮了行駛的平穩(wěn)性和駕駛性能。第 1 章 緒論7圖 2-1 垃圾車填料器下放布置 填料器上揚布置，整個填料器可以繞軸旋轉上揚 95 ，如圖 2-2 所示，這樣可?以保證廂體內的垃圾徹底排出。這種布置在填料器上揚時，整車的重心后移，汽車的行駛性能和爬坡能力降低，在不影響裝載量的情況下，回轉支承應盡量向前布置，使重心前移。這種布置和傳統(tǒng)的卸料方式相比，雖然結構較復雜，但是垃圾的排出比較徹底，同時避免了整車的重心過分后移，而造成翻車事故。圖 2-2 垃圾車填料器上揚布置b. 垃圾排卸方式采用推板推出的方式，和傳統(tǒng)車廂上舉，靠重力卸料的方式相比，可以避免由于過分壓縮的垃圾膨脹堵塞在車廂內，同時還可以防止卸料時重心過于后移而翻車。商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）82.2.3 垃圾車載質量利用系數的提高載質量利用系數的提高將有助于降低車輛的運行成本。后裝壓縮式垃圾車的載質量利用系數主要由二個方面組成:a. 底盤的載質量利用系數在底盤選型時,選擇技術含量高、動力性好、自重相對較輕的底盤。b. 專用裝置的自重后裝壓縮式垃圾車由于結構復雜,自重較大,在設計時應盡量采用新材料、新技術、新工藝。主要零部件采用高強度鋼板,輔助件(如擋泥板、裝飾件、蓋板等) 采用比重較輕的注塑件。主要構件采用特殊加工工藝方法,如:車廂側板及頂板采用數控折彎成弧形結構。受力構件采用局部加強法等,從而降低專用裝置的重量。2.2.4 垃圾壓縮比的提高壓縮機構中刮板對垃圾的壓強將直接影響垃圾的壓縮比。當壓強增大時，垃圾的壓縮比將增大；反之則減小。因而在設計壓縮機構時，應努力提高刮板的壓強。影響刮板壓強的因素主要有四個方面:a.刮板的壓縮面積根據使用場合、投料方式、垃圾投入量來確定，如能滿足使用要求，刮板的面積應盡量小。b.壓縮油缸的安裝形式應能充分利用油缸的最大能力，即在壓縮垃圾過程中應使油缸無桿腔作用。c.滑板與導軌的摩擦力將有助于提高垃圾壓縮力。因而，在選取滑板滑塊與導軌材料時應配對選取相對摩擦系數較小的材料；減小壓縮油缸軸線與滑板導軌的夾角，以避免由于壓縮油缸安裝不當產生的扭力使N1 、N2增大；減小壓縮油缸軸線與滑塊中心線的平行偏移量，假如油缸軸線上偏于滑塊中心線，將增大N1 、N2的值，如軸線下偏于滑塊中心線，將減小N1 、N2的值，但結構上很難布置，故通常將壓縮油缸置于滑塊中心線上。d.壓縮油缸與地面的水平夾角θ1越小，則壓縮油缸的推力沿車廂長度方向的分力將越大，有利于垃圾填滿整個車廂，提高垃圾壓縮比。2.2.5 車輛密封后裝壓縮式垃圾車由于壓縮力大，經壓縮后的垃圾產生大量的污水，如不加以控制，將嚴重影響環(huán)境，因而在設計時應從以下三個方面完善車輛密封，即:在車廂與填塞器之間安裝耐用型密封條，并加以壓縮、鎖緊；車廂底板做成前低后高，將污水控制在車廂內；在填塞器下部安裝便于清洗的積污水槽，用于車廂與填塞器之間滴漏的污水的臨時儲存。第 3 章 垃圾車廂體設計9第 3 章 垃圾車廂體設計3.1 合理選擇卸料方式本設計中選車廂后傾式卸料方式。其原理是:在傾卸油缸的作用下，車廂、壓縮機構及車廂內的垃圾繞車架尾部的回轉中心旋轉，旋轉至一定角度后車廂內的垃圾靠自重下落實現卸料作業(yè)。這種卸料方式的優(yōu)點是結構簡單，但在實際使用時存在許多弊端，如:a. 由于垃圾在車廂內被壓實，垃圾與車廂四周存在著較大的膨脹力與磨檫力，垃圾不易倒出，嚴重時垃圾的自重不足以克服摩擦力，產生垃圾脹死現象。b. 在傾翻作業(yè)時，車廂、壓縮機構及垃圾的重心將后移、上升，車輛前橋負荷降低，影響整車縱向穩(wěn)定性。嚴重時，前橋離地，整車傾翻(特別在路基較為松散的填埋場)。c. 傾翻時，所有重量將集中至車廂回轉中心及汽車大梁尾部，將對汽車大梁及后橋產生嚴重的損壞。3.1.2 推板卸料方式其原理是:在車廂內設置一塊面板呈鏟形并能沿預定軌道滑行的推板，推板在油缸的推動下，向車廂尾部作水平推擠運動，將垃圾推出車廂，實現卸料作業(yè)。這種卸料方式雖結構較為復雜，但卸料不受垃圾壓縮比的限制，卸料干凈，對車架的載荷分布較為均勻，卸料過程平穩(wěn)、安全。同時，可利用推板的阻力實現壓縮車雙向壓縮。因此，推板卸料是后裝壓縮式垃圾車較為理想的卸料方式。3.2 確定廂體設計方案目前市面上最流行的垃圾車車廂是流線型（圖3-1），樣子比較美觀，頂蓋做成弧形結構，可以承受垃圾對它向上的膨脹力。當然也有方型的（圖3-2），此種結構，造型比較笨重，質量比較大，無形中增加了汽車發(fā)動機的功率，造成浪費，已逐漸淘汰，在此不作說明。所以我選用圖3-1這種廂體流線型設計方案。商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）10圖 3-1 流線型廂體圖 3-2 方形廂體根據在湖北程力汽車有限公司的實習和現場觀察以及課題要求，所設計的垃圾車的車廂容積為12立方米，所以確定車廂形狀和尺寸如圖3-3。圖 3-3 廂體尺寸圖第 3 章 垃圾車廂體設計113.3 垃圾車廂體成形工藝3.3.1 概述垃圾車廂體是垃圾車的重要部件之一，主要起裝載、運輸垃圾之用，它由前板、左右側板、頂板、底板等五項主要零件組成。這些零件由于所處位置不同，受力情況各異，因而結構也不相同，選用的材質雖一致（Q235） ，但料厚有差異。對這幾項零件的工藝成形方法的選擇也完全不一樣。在此對廂體零件成形的工藝選擇作一分析。3.3.2 影響成形工藝選擇的因素下面分析垃圾車車廂成形工藝選擇的主要因素：a. 產品結構產品結構是決定成形工藝的主要因素。任何一種成形工藝都以滿足設計要求為前提，由于該幾項零件結構不同，因此它們的成形方法也不一樣，如前板為拉伸成形，側板和頂板為彎曲成形等。b. 產量和成本產量和成本是互相聯(lián)系的，降低成本是工藝工作的核心。當一個新產品投入生產前，應根據該產品的試制總方案設定的批量或年產量，決定該零件的成形方法，工藝裝備的選擇不宜成本過高，否則將加重產品的附加成本，不利市場的銷售。 東風多利卡后壓縮式垃圾車屬中批量生產。c. 研制周期研制周期也是決定零件成形工藝的主要因素，為適應市場經濟，一般要求研制周期越短越好。這就給選擇成形工藝帶來諸如模具制造、展開件試制等困難。東風多利卡后壓縮式垃圾車從方案論證到樣車鑒定，研制周期較短。選擇工藝成形方法時，就不能選用制造周期長的模具，而選擇那種既能保證零件成形質量，制造周期又短的模具。d. 設備工廠現有的工藝設備和工藝水平也是選擇成形工藝必須考慮的因素。e. 人員技術水平操作者的技術水平也是影響成形的因素之一，在考慮工藝方案時需結合本廠操作人員的技術水平。f. 拼料狀態(tài)由于東風多利卡后壓縮式垃圾車車廂尺寸為 4360、2015、1645mm（長、寬、高） ，超過一般板料幅面，而大幅面板料的訂貨又因用量有限受到制約，因而需進行拼焊，拼焊中因設備原因不能都采用對接鎢極自動氬弧焊。有的采用墊板接觸焊，由于各板焊接方法不同，因此在選擇零件成形工藝時還需考慮拼料狀態(tài)。3.3.3 成形工藝的選擇幾種工藝的比較及選擇：a. 采用帶壓邊裝置的拉伸模拉伸成形，生產的零件尺寸準確，表面質量好，商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）12但模具制造成本高，模具毛坯需外協(xié)加工，制造周期長，模具結構較復雜，維修困難。該工藝方法實用于大批量生產。b. 采用鉛鋅合金模落壓成形，模具制造方便，費用較低，制造周期也短。缺點是模具壽命短，零件外觀質量較差，人工修整工作量大，工作環(huán)境太差。該方法適宜試制或小批量生產。c. 采用鋼下模、鉛上模結構的沖壓模，模具制造時按鋼模澆鑄，模具吻合較好，零件的質量得到保證，制造成本相對較低。缺點是因無壓邊裝置，零件成形過程中有起皺現象，需在轉角處增開缺口，成形后采用人工補焊。該方法適于中批量生產。根據以上幾種工藝方法的比較，結合東風多利卡后壓縮式垃圾車的中批量生產模式，決定選用最后一種方法作為前板零件的成形工藝方法，做出合格的開口展開件。這樣既有利于零件的成形，又避免成形后過多的人工打磨。左右側板也采用相同的成形工藝方法，頂板采用壓制槽形件，然后在平板上進行焊接的方法成形。3.3.4 拼焊工藝東風多利卡后壓縮式垃圾車車廂尺寸為 4360、2015、1645mm，超過一般板料的幅面尺寸，大幅面板料的訂貨因受用量限制而制約，因此尋求一種適于不同加工成形的焊接方法是拼焊的關鍵。由于受成形方法和料厚的影響，拼焊工藝各異，具體方法簡述如下：a. 前板的拼焊前板零件的成形是拉伸成形，因此焊接滲透性要求較高，又考慮到在拉伸過程中焊縫對模具的影響，要求焊縫光順平滑無明顯的凸起，因此只能選擇成本相對高的鎢極自動氬弧焊，從而滿足了該零件的拼焊需要。采用該工藝拼焊的板料，滿足了零件成形的需要。b. 側板、頂板、底板的拼焊 側板、頂板、底板的拼焊選用加墊塊的點焊、滾焊工藝。由于這幾塊板在零件的成形中僅有彎曲成形（側板）或不需成形（底板） ，材料的受力狀態(tài)較前板好，加之該幾項零件都超過了鎢極自動氬弧焊的軌道，采用 CO2 焊因熱影響區(qū)較大，零件的變形也大，需大量手工較形，且不能滿足設計要求，因此選用影響區(qū)小的點焊、滾焊工藝是較合適的，它既克服了大量的人工勞動，又能滿足設計要求。具體拼接如圖 3-4，選用同牌號同料厚并與焊縫等長的墊板，采用先點焊后滾焊接融焊工藝。后裝壓縮式垃圾車由于壓縮力大,經壓縮后的垃圾產生大量的污水,如不加以控制,將嚴重影響環(huán)境，所以為了滿足設計要求，不產生飄、灑、漏等問題，焊前涂點焊密封膠劑，以提高其密封性。 第 3 章 垃圾車廂體設計13圖 3-4 拼焊圖3.3.5 結果分析經過以上的成形工藝選擇和拼焊工藝選擇，滿足了設計要求，大大縮短了新產品開發(fā)研制周期。由于選用的工藝裝備合適，不僅滿足了工廠的生產需要，而且降低了研制費用。在拼焊中，由于合理選擇拼焊工藝，減少了大量人工較形，不僅保證了產品的質量，而且降低了成本，節(jié)約了資金?？傊诶囓噹某尚畏椒ㄟx擇中，由于本著從實際出發(fā)，結合現狀進行了認真選擇，因此所選工藝方法是成熟的，可行的，真正做到了投資少，見效快。 第 4 章 壓縮式垃圾車排出油缸安裝角及排出板斜度取值14第 4 章 壓縮式垃圾車排出油缸安裝角及排出板斜度取值4.1 排出板的結構及工作情況目前,國內生產的垃圾車主要是后壓縮式,垃圾裝滿后,填料器舉升,排出機構將垃圾推出車廂。后壓縮式垃圾車的排出機構均采用直面折彎形狀結構,便于垃圾推卸干凈。排出機構與排出油缸一端固定,排出機構兩端各裝兩個滑塊。推卸垃圾時,油缸推動排出機構前移,排出機構滑塊沿導軌滑動。排出油缸的安裝角度和排出機構折彎斜度各廠取值不同,教科書中也未給出取值范圍, 取值大小有何利弊? 現對排出機構進行受力分析，確定其取值。4.2 排出機構的受力分析圖 4-1 受力分析示意圖排出機構在推卸垃圾過程中, 受到排出油缸的推力 、壓縮的垃圾在車廂四tF壁產生的摩擦阻力 、排出板上方垃圾對排出板的作用力 、排出機構的重力 、T 'TW垃圾重量和排出機構重量在底板上產生的摩擦力 以及導軌對排出板機構的法向f作用力 ， 的作用。排出油缸的布置和排出板折彎斜度的不同,排出機構的受1N2力狀況也不同。剛開始移動前的平衡方程為：第 4 章 壓縮式垃圾車排出油缸安裝角及排出板斜度取值15（4-????????0coscos0' ft TFX??1）（4-??????0)(sini021' NWYt2）式中： ——推卸油缸的安裝角度，?——為 的傾斜角度 ?'T從圖中看, 、 均有水平分力 、 和向下的垂直分力 、tF' ?costF?s'T?sintF,水平分力推卸垃圾,向下的垂直分力以及排出機構的重力W , 三個力使排sin'T出機構滑塊緊壓在導軌上, 產生阻止排出機構前進的摩擦阻力 。'fT由(4-2) 式可得: ??sini'21TFWNt???即 ='fT)(21'= （4-)sii''t3）式中： ——滑動摩擦系數。'f排出油缸所需的最小推力,由4-1式得:（4-??cos' ft TF??4）4.3 取值范圍的探討由（4-3） （4-4）式知, 排出油缸的推力主要用于克服推卸垃圾的摩擦阻力, 而摩擦阻力基本是水平力。排出油缸的安裝角 越大, 推力的水平分力越小, 垂直?分力越大,即摩擦阻力越大, 滑塊的磨損越快, 排出機構移動所需的最小推力也越大, 油缸缸徑越大。排出板折彎斜度越大,垃圾對排出板的垂直分力越小,而排出板對垃圾反作用力的垂直分力(向上) 小, 頂蓋的受力情況改善;但垃圾對排出板的水平分力增加。此外,開始裝垃圾時,當滑板上移,刮板反轉,滑板下移,垃圾掉下來的多。但排出板折彎斜度也不要小于38°,否則垃圾卸不干凈。為了整車垃圾壓縮后密度均勻，延長油鋼的使用壽命，根據5.1節(jié)的分析，排商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）16出油缸的安裝角度應近可能大一點。無論怎樣，排出油缸的安裝角 和排出板折彎?斜度只要合理取值,垃圾均能全部卸干凈,不會增加成本和重量,還可延長滑塊的使用壽命。因此, 根據實習時的現場觀察和結構設計，排出油缸的安裝角度取62°。排出板折彎斜度不要太大,否則開始填裝垃圾時, 垃圾掉下的多, 填裝效率不高, 過小時垃圾卸不干凈, 一般應在38°～45°之間，因此決定取45°。此外,為使頂蓋能承受垃圾對它向上的膨脹力,頂蓋應做成弧形結構。第 5 章 液壓系統(tǒng)設計17第 5 章 液壓系統(tǒng)設計5.1 確定液壓系統(tǒng)方案眾所周知,后裝壓縮式垃圾車主箱中的推板（排出板）油缸有兩個作用:垃圾壓縮過程中提供背壓力,而卸載垃圾時提供推力。目前市場上的產品,油缸的擺放有兩種方式:平置(圖5-1) 和斜置(圖5-2) 。表面上看這兩種方式在功能上沒有什么區(qū)別,但認真分析,卻存在很大的差異。圖 5-1 推板油缸平置示意圖圖 5-2 推板油缸斜置示意圖5.1.1 垃圾收集時壓縮原理如圖5-3 ,推板推置主箱末端。通過填塞箱后壓縮機構的提升,垃圾不斷地被壓送到主箱中。在提升垃圾的過程中,刮板提升壓力作為背壓回路遠端控制信號通過油口Pil 將先導閥B 打開,使得推板油缸無桿腔回油路與背壓閥A 相通,當且僅當垃圾擠壓力超過推板油缸的背壓閥A 調定的預壓力(圖中為2 MPa) 時,推板油缸無桿腔內的液壓油通過背壓閥A 一部分回油箱。一部分通過單向閥補入有桿腔,從而垃圾和推板向主箱前端移動,直到推板油缸完全收回,垃圾充滿整個主箱。商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）185.1.2 排出板油缸推力排出板油缸是多級油缸,在收縮過程中,推力會因為活塞截面積的不同發(fā)生階段性的變化。而且在實際工作中,在垃圾擠壓的情況下,油缸活塞桿由小到大順序收回,所以推力 變化的趨勢是由小到大。以三級油缸為例 , 推力變化趨勢與推板后退行油 缸F程L 的關系見圖5-4 。= P·Si （5-油 缸F1）式中： ——排出板油缸推力油 缸FP ——背壓值Si ——活塞的作用面積圖 5-3 背壓油路原理圖 圖 5-4 F 油箱與推板 L 的關系5.1.3 背壓力a. 平置油缸當油缸平置時(圖5-5) , = ,推力 變化的趨勢是由小到大,從而背 壓F油 缸 油 缸F導致背壓力的變化,這與用戶追求的整車垃圾壓縮后密度均勻的效果是向背的,意味著被壓縮的垃圾是前松后緊,而且滿載時也會造成整車后橋過重。b. 斜置油缸在推板油缸斜置的情況下,隨著推板向主箱前端移動,θ的增大, 背壓力( ) 背 壓F逐漸減小(圖5-6) , = 。但同時,因為活塞截面積階段性的增大,又背 壓F油 缸 ?cos第 5 章 液壓系統(tǒng)設計19會在一定程度上彌補因角度變化引起的背壓力損失。圖5-5 平置油缸背壓力 圖5-6 斜置油缸背壓力5.1.4 兩種方式的比較通過對比,我們可以發(fā)現排出板油缸斜置方式比較平置方式有以下優(yōu)點:a. 節(jié)省安裝空間,提高主箱容積利用率。b. 有利于垃圾在壓縮過程中密度均勻。c. 利于油缸的保護,避免主箱內污水損害油缸體,保證使用壽命。d. 有利于排出機構平穩(wěn)移動(防偏轉) 。所以，決定選用油缸斜置式放置。5.1.5 液壓系統(tǒng)工況分析亙據設計要求，在排卸垃圾時，液壓系統(tǒng)能發(fā)出足夠的力使垃圾排出；在裝載垃圾時，為了使壓縮后的垃圾密度均勻，提高其裝載量，液壓系統(tǒng)要提供一定的背壓力，使其滿足設計要求。所以，液壓原理圖如圖5-7商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）20圖 5-7 液壓原理圖5.2 液壓缸的設計計算5.2.1 計算工作循環(huán)中的最大載荷A. 對排出機構進行受力分析,見圖 4-1可得如下方程：（5-????????0coscos0' ft TFX??2）（5-??????0)(sini021' NWYt3）式中： ——推卸油缸的推力 ，也就是液壓缸的最大載荷tF——推卸油缸的安裝角度 ???62?——壓縮的垃圾在車廂四壁產生的摩擦阻力T——排出板上方垃圾對排出板的作用力 '第 5 章 液壓系統(tǒng)設計21——為 的傾斜角度 ?'T??4?——排出板機構的重力W——垃圾重量和排出板機構重量在底板上產生的摩擦力f， ——為導軌對排出板機構的法向作用力1N2由 5-2 式得，（5-??cos' ft TF??4）B. 排出機構的重量計算底部鋼管： LsAsWLm)854.2(0157.1 ???824.1)3.7.3??9.2?kg式中： ——方管邊長 ( )Am——方管壁厚 ( )s——每米鋼管重量 ( )Wkg——方管長 ( )L頂部鋼管： 68.1)23854.7(2.30157.2 ?????m9?kg側部鋼管： 871.0)23854.7(2.30157.3 ?????6?kg側部鋼管1： 365.0)2854.7(2.3057.4 ?????m6?kg側部鋼管2：商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）22320.1)854.27(2.30157.5 ?????m9?kg側部鋼管3： 725.0)3854.27(2.30157.6 ??????kg此鋼板的理論重量為 [1]，所以，此鋼板重量為：0.2mkg)0768(824.105.7 ????m?kg排出板前板： 98.124.05.18??6kg所以，排出機構重量 7654321 )(mmM????8.201.39.296?58kg因為，一些小零件采取估算的方式以及計算誤差所以，最后取 20?MkgC. 壓縮的垃圾在車廂四壁產生的摩擦阻力 的計算TpfabcT)2(?? 1.07482)015.46.35.146.3???79?N式中： ——廂體的有效長度 a)(m——廂體的有效寬度 b——廂體的有效高度 c)(——垃圾壓縮后對廂體的壓力 ，垃圾的單位膨脹力為 6235 ，那p)(Pa3mPa第 5 章 液壓系統(tǒng)設計23其對廂體的壓力 748201623??pPa——垃圾與車廂壁之間的動摩擦系數，查表取f 1.0?fD. 排出板上方垃圾對排出板的作用力 的計算'T20'rbcLgT?24508.96.45.1. ??768?N式中： ——排出板機構底部長度 L)(m——重力加速度 g8.9(2取s——垃圾壓縮后的密度 0r 3450kgE. 垃圾重量和排出板機構重量在底板上產生的摩擦力 的計算fTgfVrMfTf 0'??1.0894512.892??54N式中： ——廂體的容積 V312mV?——排出板機構與導軌之間的動摩擦系數，查表取 'f 1.0'?fF. 將上述數據代入式（5-4）中則， ????62cos5487.5481.379tF0.?N5.2.2 確定液壓缸參數a. 此液壓缸為三級液壓缸，各級壓力和速度可按活塞式液壓缸有關公式來計算。??????????????????????211211 4DppFDcmt??