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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
1.1概述
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著中國(guó)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(guó)城市生活垃圾產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)，年增長(zhǎng)速度在過(guò)去幾年曾達(dá)到5%—8%。到2001年,中國(guó)的城市生活垃圾清運(yùn)量近1.4億噸。近幾年，中國(guó)城市生活垃圾清運(yùn)量的增長(zhǎng)趨勢(shì)開(kāi)始變緩，進(jìn)入了一個(gè)低增長(zhǎng)階段。但是，隨著城市垃圾的累積量越來(lái)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(yùn)輸中造成二次污染，因此，保持垃圾在運(yùn)輸過(guò)程中的全程密閉，是現(xiàn)代垃圾車(chē)最基本的要求。
據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)大量使用的密閉垃圾車(chē)主要有自卸式垃圾車(chē)、擺臂式垃圾車(chē)、車(chē)廂可卸式垃圾車(chē)以及壓縮式垃圾車(chē)。其中，自卸式垃圾車(chē)在市場(chǎng)價(jià)格上占有較大優(yōu)勢(shì)，但其在使用上要配備垃圾的裝載車(chē)輛，增加了人力和物力的成本；車(chē)廂可卸式垃圾車(chē)，同樣需要附加垃圾裝載車(chē)輛，增加了運(yùn)作費(fèi)用；壓縮式垃圾車(chē)，相當(dāng)于一個(gè)流動(dòng)垃圾中轉(zhuǎn)站，能夠把垃圾擠入車(chē)廂壓實(shí)，并具有垃圾自動(dòng)推卸等功能。壓縮式垃圾車(chē)收集垃圾方式簡(jiǎn)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(diǎn)，被認(rèn)為是垃圾車(chē)的主要發(fā)展趨勢(shì)。但是我國(guó)大多城市現(xiàn)有的垃圾收集是定點(diǎn)收集方式，要變固定方式為流動(dòng)方式，不僅要改變?nèi)藗兊牧?xí)慣，還要耗費(fèi)大量人力物力重建垃圾收集站。同時(shí)，垃圾車(chē)的購(gòu)買(mǎi)大部分依靠財(cái)政撥款，資金成為又一不利因素。因此，壓縮式垃圾車(chē)在很多城市無(wú)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(chē)，能夠在一定程度上集括了上述幾種垃圾車(chē)的長(zhǎng)處。該車(chē)的特點(diǎn)是貨斗與車(chē)體分開(kāi)，能夠?qū)崿F(xiàn)一臺(tái)車(chē)與多個(gè)貨斗聯(lián)合作業(yè)，循環(huán)運(yùn)輸，充分提高了車(chē)輛的運(yùn)輸能力，特別適用于短途運(yùn)輸，在價(jià)格上也同樣占有較大優(yōu)勢(shì)。
本設(shè)計(jì)針對(duì)中型汽車(chē)底盤(pán)，在其性能允許范圍內(nèi)，進(jìn)行擺臂式垃圾車(chē)的車(chē)廂、擺臂、垃圾廂斗、車(chē)尾支腿及液壓系統(tǒng)的加置設(shè)計(jì)，使其能夠輕易完成垃圾清置部門(mén)的各項(xiàng)使用要求。同時(shí)，增大垃圾廂斗的盛載容積，增加一次運(yùn)輸垃圾貨物的數(shù)量，加強(qiáng)實(shí)用性。
1.2擺臂式垃圾車(chē)定義及組成功用
擺臂式垃圾車(chē)是一種既能自動(dòng)裝運(yùn)、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(zhuān)用車(chē)輛。主要由二類(lèi)貨車(chē)底盤(pán)、擺臂機(jī)構(gòu)、車(chē)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(jì)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(lái)控制自裝卸過(guò)程中的各個(gè)動(dòng)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(guò)控制桿的向前(向后)推動(dòng)，使主液壓缸伸縮，驅(qū)使主臂向前(向后)擺動(dòng),達(dá)到提升(放下)箱體的目的?？障鋾r(shí)可以使用快速調(diào)節(jié)功能,可讓主臂快速向后擺動(dòng),放下箱體。此時(shí),向后推動(dòng)控制桿的同時(shí),按下控制桿上的按鈕；
（4）擺臂：通過(guò)擺臂液壓缸的伸縮與拉伸動(dòng)作帶動(dòng)擺臂擺動(dòng),同時(shí)與擺臂通過(guò)鏈條相連的廂斗被帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng),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(chē)廂體 8.主車(chē)架 9.副車(chē)架 10.松木條
11. 液壓系統(tǒng)車(chē)外操縱箱 12. 液壓泵
圖1.1 擺臂式垃圾車(chē)結(jié)構(gòu)組成示意圖
（5）車(chē)廂U形鋼板部分：起到固定擺臂繞點(diǎn)的作用,同時(shí)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(shí)現(xiàn)廂斗的裝卸及垃圾貨物的傾卸時(shí),支腿打開(kāi),支撐到地面上,穩(wěn)定車(chē)身；
（7）車(chē)廂：用于放置廂斗或整體貨物；
（8）汽車(chē)底盤(pán)主車(chē)架：主要起到支撐固定擺臂垃圾車(chē)各種零部件，承載汽車(chē)?yán)浳镙d荷的作用；
（9）副車(chē)架：起到增加主車(chē)架強(qiáng)度、剛度，增加主車(chē)架抵抗彎曲變形的能力，同時(shí)輔助主車(chē)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(chē)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(yùn)行，通過(guò)各種液壓閥及液壓部件完成各種需要的動(dòng)作。
此種車(chē)廣泛用于施工單位，廠(chǎng)礦企業(yè)，城市環(huán)衛(wèi)部門(mén)以及港口碼頭、車(chē)站，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸、裝卸的機(jī)械化。它的特點(diǎn)是貨斗與車(chē)體分開(kāi)，能實(shí)現(xiàn)一臺(tái)車(chē)與多個(gè)貨斗聯(lián)合作業(yè)，循環(huán)運(yùn)輸，充分提高了車(chē)輛的運(yùn)輸能力，特別適用于短途運(yùn)輸。當(dāng)作為垃圾車(chē)時(shí)，可廣泛適用與城市街道學(xué)校垃圾處理，適用全國(guó)通用垃圾斗，可一車(chē)配多個(gè)垃圾斗，各個(gè)垃圾點(diǎn)放置多個(gè)垃圾斗，帶自卸功能，液壓操作，傾倒方便。貨物料的傾卸過(guò)程須由外部操作,操縱桿需向上推動(dòng)[1]。
1.3國(guó)內(nèi)外擺臂式垃圾車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r
20世紀(jì)80年代末以來(lái)，我國(guó)垃圾車(chē)的研發(fā)機(jī)構(gòu)、改裝生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，加快了國(guó)產(chǎn)垃圾車(chē)新產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，使國(guó)產(chǎn)垃圾車(chē)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(yùn)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(chē)的裝備技術(shù)由簡(jiǎn)易型向技術(shù)密集型方向發(fā)展。
目前，我國(guó)擺臂垃圾車(chē)同國(guó)外同類(lèi)垃圾車(chē)相比,在功能上已接近國(guó)外同類(lèi)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(jiǎn)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(chē)性能較差，并且在技術(shù)上缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和概念創(chuàng)新。
國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車(chē)工業(yè)起步較早,技術(shù)較為成熟。在垃圾車(chē)處理方面,他們也已經(jīng)形成規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化,各種垃圾車(chē)的研究生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)。針對(duì)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(chē)型：在垃圾的收集過(guò)程中,采用壓縮式垃圾車(chē),進(jìn)行流動(dòng)式收集,再分類(lèi)整理后應(yīng)用大型全封閉式自卸車(chē)運(yùn)到再處理點(diǎn)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(shí)較高,擺臂式垃圾車(chē)較為少用,已有淡出趨勢(shì)。
1.4擺臂式垃圾車(chē)的發(fā)展方向和前景
現(xiàn)代環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)垃圾處理車(chē)的要求也越來(lái)越高?，F(xiàn)代垃圾車(chē)輛的裝備技術(shù)必需與生態(tài)型、現(xiàn)代化國(guó)際大都市發(fā)展相適應(yīng)，具有國(guó)際先進(jìn)、技術(shù)創(chuàng)新的裝備特征,必需從滿(mǎn)足單一的普通作業(yè)需求，向滿(mǎn)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)?；?
現(xiàn)代化城市的環(huán)衛(wèi)作業(yè)車(chē)輛，將從只滿(mǎn)足基本作業(yè)功能需求向滿(mǎn)足環(huán)保作業(yè)功能需求的方向發(fā)展。通過(guò)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(chē)輛的人性化是體現(xiàn)現(xiàn)代文明社會(huì)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(guò)程中對(duì)周?chē)h(huán)境和人們的影響二個(gè)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(dòng)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(duì)周?chē)h(huán)境和人們的影響方面，將以改變長(zhǎng)期以來(lái)環(huán)衛(wèi)車(chē)輛外形和作業(yè)的粗放形象為目標(biāo)，通過(guò)對(duì)車(chē)輛外形和性能的改進(jìn)，消除或減輕視覺(jué)污染，避免或減少作業(yè)時(shí)對(duì)周?chē)h(huán)境和人員的影響，使環(huán)衛(wèi)車(chē)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(duì)傳統(tǒng)環(huán)衛(wèi)車(chē)輛進(jìn)行技術(shù)改造和創(chuàng)新，是垃圾車(chē)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(chē)的發(fā)展和努力優(yōu)化的方向。但是由于擺臂垃圾車(chē)車(chē)廂的容積較大,需要占用較大地方,同時(shí)不利于城市的美觀要求,擺臂式垃圾車(chē)已不是垃圾車(chē)發(fā)展的主流方向，但是在近期內(nèi)也不會(huì)被淘汰。
1.5本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容
本設(shè)計(jì)主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容,是根據(jù)垃圾貨物清置部門(mén)的使用要求，進(jìn)行目標(biāo)底盤(pán)的選取，并進(jìn)行對(duì)能實(shí)現(xiàn)特殊功能裝置的加置設(shè)計(jì)，包括車(chē)廂體的設(shè)計(jì)、擺臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、廂斗設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)的選型計(jì)算以及相關(guān)設(shè)計(jì)零部件的必要?jiǎng)偠?、?qiáng)度校核等。
第2章 擺臂式垃圾車(chē)底盤(pán)的選取
從目前垃圾車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家的廣告及市場(chǎng)上銷(xiāo)售的擺臂垃圾車(chē)噸位來(lái)看，以中型底盤(pán)車(chē)改裝的，裝載質(zhì)量在4噸左右的車(chē)型為多。本設(shè)計(jì)的擺臂垃圾車(chē)的設(shè)計(jì)目標(biāo)噸位選為4.5噸，擬選取的底盤(pán)為中型車(chē)底盤(pán)。
2.1底盤(pán)的選取
2.1.1汽車(chē)底盤(pán)選型要求
汽車(chē)底盤(pán)一般應(yīng)滿(mǎn)足一下要求：
（1）適用性
專(zhuān)用汽車(chē)底盤(pán)應(yīng)適用于專(zhuān)用汽車(chē)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(jì)；
（2）可靠性
汽車(chē)底盤(pán)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(chē)底盤(pán),在動(dòng)力性,經(jīng)濟(jì)性，操作穩(wěn)定性，行駛穩(wěn)定性及通過(guò)性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類(lèi)車(chē)型的先進(jìn)水平，并且滿(mǎn)足國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；
（4）方便性
所選底盤(pán)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(pán)選型
我國(guó)目前生產(chǎn)的各類(lèi)型專(zhuān)用車(chē)輛的基本模式，大多是為了滿(mǎn)足在國(guó)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(chē)型底盤(pán)基礎(chǔ)之上，再進(jìn)行車(chē)身及有特殊工作要求的裝置的再設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)已有的汽車(chē)底盤(pán)進(jìn)行必要的更改，以達(dá)到滿(mǎn)足工作需求的要求，具有合理的匹配,良好的性能。
專(zhuān)用車(chē)輛采用的底盤(pán)主要分為二類(lèi)，三類(lèi)和四類(lèi)。二類(lèi)底盤(pán)，是在整車(chē)的基礎(chǔ)之上去掉廂體；三類(lèi)底盤(pán)，是從整車(chē)上去掉貨箱和駕駛室；四類(lèi)底盤(pán)，是在三類(lèi)底盤(pán)上再去掉車(chē)架總成后剩余的散件。
選取的底盤(pán)的好壞，直接影響到專(zhuān)用車(chē)的性能。在選取汽車(chē)底盤(pán)時(shí)，主要是根據(jù)專(zhuān)用車(chē)的用途，裝載質(zhì)量，使用條件，性能指標(biāo)，專(zhuān)用裝置或設(shè)備的外形尺寸及動(dòng)力匹配等進(jìn)行。目前，進(jìn)80%的專(zhuān)用車(chē)輛采用二類(lèi)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。
選取二類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)工作是整車(chē)總體布置和有特殊工作需求的裝置的設(shè)計(jì)，對(duì)底盤(pán)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(chē)性能在基本上與底盤(pán)接近,達(dá)到合理的匹配。
2.1.3底盤(pán)的選取
根據(jù)以上，本設(shè)計(jì)所用底盤(pán)主要從東風(fēng)汽油與柴油擺臂垃圾車(chē)底盤(pán)中選用。以下表2.1將兩種底盤(pán)參數(shù)列出,進(jìn)行比較：
表2.1 東風(fēng)EQ1092FJ和EQ1092F19DJ底盤(pán)參數(shù)比較
底盤(pán)型號(hào)
EQ1092FJ
EQ1092F19DJ
額定載質(zhì)量(kg)
4000
4500
整備質(zhì)量(kg)
3550
3550
外形尺寸(mm)
6605*2364*2370
6605*2364*2370
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)
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(lèi)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(zhǔn)乘人數(shù)
3
3
最高車(chē)速(km/h)
90
85
由比較可以看到，EQ1092FJ和EQ1092F19DJ兩種型號(hào)底盤(pán)在整體性能上相差無(wú)幾，不同之處在于兩種底盤(pán)汽車(chē)燃用的燃料。燃用汽油的汽車(chē)底盤(pán)在價(jià)格上略占有優(yōu)勢(shì)，但在燃料價(jià)格上，然用柴油的底盤(pán)具有長(zhǎng)效優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，然用柴油的底盤(pán)載重較大，功率稍大。因此選用EQ1092F19DJ作為本次設(shè)計(jì)的底盤(pán)。
2.2選用的底盤(pán)主車(chē)架的主要尺寸
由上選用的底盤(pán)EQ1092F19DJ底盤(pán),其主車(chē)架尺寸如下：
主車(chē)架的長(zhǎng)度: 6605mm
主車(chē)架的寬度: 860mm
主車(chē)架上面尺寸到地面高度: 932mm
主車(chē)架的厚度： 60mm
2.3垃圾車(chē)質(zhì)量參數(shù)的估算
額定載重質(zhì)量是擺臂垃圾車(chē)基本使用性能的參數(shù)。由上面的敘述知道，本設(shè)計(jì)的垃圾車(chē)輛額定載質(zhì)量定位4500 kg。
整車(chē)整備質(zhì)量也是擺臂垃圾車(chē)的重要性能參數(shù)。在擺臂垃圾車(chē)車(chē)廂的設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要采用同類(lèi)產(chǎn)品提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算整車(chē)整備質(zhì)量。整車(chē)整備質(zhì)量包括底盤(pán)質(zhì)量、底盤(pán)以外外加的副車(chē)架、車(chē)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(chē)質(zhì)量。本設(shè)計(jì)的垃圾車(chē)整車(chē)整備質(zhì)量估算為3700 kg。
裝載質(zhì)量 選取為4500kg
整車(chē)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(chē)總質(zhì)量是指裝備齊全，裝滿(mǎn)額定貨物后的汽車(chē)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(jì)目標(biāo)，主要對(duì)東風(fēng)汽車(chē)汽油EQ1092FJ底盤(pán)和柴油EQ1092F19DJ底盤(pán)進(jìn)行了對(duì)比，選擇了這次設(shè)計(jì)的底盤(pán)，給出了選用底盤(pán)的主要參數(shù),并對(duì)所設(shè)計(jì)的擺臂垃圾車(chē)進(jìn)行了主要參數(shù)計(jì)算。
第3章 擺臂式垃圾車(chē)車(chē)廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1副車(chē)架的設(shè)計(jì)
3.1.1副車(chē)架外形設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)擺臂式垃圾車(chē)時(shí)，所選取的二類(lèi)底盤(pán)只有主車(chē)架，為了增加車(chē)架的強(qiáng)度剛度，延長(zhǎng)車(chē)架的使用壽命，在原有主車(chē)架的基礎(chǔ)上增加了副車(chē)架。其形狀同主車(chē)架，在主副車(chē)架之間加一定厚度的松質(zhì)木條。其長(zhǎng)度同副車(chē)架的長(zhǎng)度，寬度同副車(chē)架的厚度。主副車(chē)架用u型螺栓進(jìn)行加固連接。副車(chē)架示意簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3.1。
圖3.1 副車(chē)架示意簡(jiǎn)圖
3.1.2副車(chē)架選材
在汽車(chē)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(diǎn)。
載重汽車(chē)用中板數(shù)量較多，受力的車(chē)架縱梁和橫梁、車(chē)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(chē)承載能力、延長(zhǎng)使用壽命、降低汽車(chē)自重和節(jié)能節(jié)材以及安全行駛等要求的發(fā)展趨勢(shì)。
目前，我國(guó)載重汽車(chē)車(chē)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?？v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(lái)生產(chǎn)。
由以上，副車(chē)架材料選用載重汽車(chē)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(chē)廂設(shè)計(jì)
1、車(chē)廂外形設(shè)計(jì)
車(chē)廂在運(yùn)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(jì)成平面，底部與車(chē)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(jì)成兩片平行鋼板通過(guò)點(diǎn)焊聯(lián)結(jié)后再分別與車(chē)廂大梁和車(chē)廂側(cè)壁焊接，實(shí)現(xiàn)兩部分的一體(在本設(shè)計(jì)中稱(chēng)為U型鋼板)。同時(shí)，車(chē)廂與駕駛室之間設(shè)計(jì)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(chē)廂示意圖見(jiàn)圖3.2。
1.安全擋板 2.車(chē)廂底部大梁 3.U型鋼板 4.車(chē)廂體平面薄鋼板
圖3.2 車(chē)廂示意圖
2、車(chē)廂選材
在全面分析車(chē)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(chē)車(chē)箱斗外形設(shè)計(jì)
3.3.1廂斗形狀的確定
擺臂式垃圾車(chē)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(chǎng)所、街道、生活區(qū)的垃圾收集。為了增加垃圾的運(yùn)送量和汽車(chē)的運(yùn)輸效率，加強(qiáng)實(shí)用性，本設(shè)計(jì)采用方形廂斗，廂斗呈密閉式。
3.3.2廂斗的密封及開(kāi)合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
廂斗上部采用側(cè)向柔性滑蓋，實(shí)現(xiàn)運(yùn)送中的密閉。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)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(diǎn)，運(yùn)送人員可以通過(guò)人力把廂斗蓋打開(kāi)至適當(dāng)?shù)奈恢?，以供社區(qū)人進(jìn)行垃圾的投放。
后廂板采用絞接實(shí)現(xiàn)垃圾的方便傾卸。結(jié)構(gòu)見(jiàn)示意圖3.4。
圖3.4 后廂板示意圖
當(dāng)垃圾車(chē)進(jìn)行垃圾的卸置時(shí)，打開(kāi)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(kāi)，垃圾開(kāi)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(chē)輛運(yùn)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(jì)
在廂斗底部焊接合適厚度肋條以實(shí)現(xiàn)箱底與地面保留空隙，同時(shí)，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(guò)早浸蝕，延長(zhǎng)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(jiàn)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(mǎn)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(wèn)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(wèn)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(mǎn)足耐腐蝕性的要求，要有長(zhǎng)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(shí)其熱脹系數(shù)要小，粘附性要好。
滿(mǎn)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(jì)所用材料。
3.4擺臂式垃圾車(chē)舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
擺臂式垃圾車(chē)的舉升機(jī)構(gòu)均采用車(chē)廂兩側(cè)雙杠舉升，采用液壓驅(qū)動(dòng)。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(chē)對(duì)傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求如下：
（1）裝載機(jī)構(gòu)應(yīng)保證在設(shè)計(jì)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(mǎn)載提升過(guò)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(gè)工作循環(huán)(從卸料動(dòng)作開(kāi)始至復(fù)位)時(shí)間不應(yīng)大于60s；
（5）傾卸機(jī)構(gòu)在滿(mǎn)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(yīng)大于10mm。
當(dāng)進(jìn)行廂斗的裝載時(shí)，液壓缸外伸的活塞桿拉動(dòng)擺臂，帶動(dòng)與擺臂相連的鏈條，將廂斗安穩(wěn)舉升到車(chē)廂上；進(jìn)行廂斗的卸載時(shí)，液壓缸的活塞桿推動(dòng)擺臂做類(lèi)似的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)廂斗的卸載；進(jìn)行垃圾的傾倒時(shí)，將吊置在擺臂上傾倒用的鐵鏈掛到廂斗的勾環(huán)上，打開(kāi)后箱體的鎖削，當(dāng)液壓缸推置廂斗到一定高度時(shí)，箱體后部被鏈條勾住抑制了后箱體的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)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(dòng)打開(kāi)，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(gè)，液壓缸后座絞接固定在車(chē)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(jiàn)示意圖3.6。
3.4.2擺臂的設(shè)計(jì)
1、擺臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(dòng)的滑動(dòng)軸，在擺臂的中部安置用于卸料并帶有鏈條的掛環(huán)。見(jiàn)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(zhǎng)度應(yīng)用說(shuō)明
擺臂鏈接的鐵鏈長(zhǎng)度盡量實(shí)現(xiàn)能夠剛好滿(mǎn)足廂斗與擺臂滑動(dòng)軸之間的距離，防止廂斗在起吊的時(shí)候廂斗底部與車(chē)廂造成過(guò)大的摩擦。
3.5支腿的設(shè)計(jì)
1、支腿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
支腿在料斗卸料，在廂斗的提升過(guò)程中或者需要時(shí)可以獨(dú)立打開(kāi)，其結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)成三角形狀，采用液壓缸實(shí)現(xiàn)支腿的打開(kāi)與伸縮收回。見(jiàn)識(shí)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(guò)程中，起到打開(kāi)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(lèi)車(chē)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(jì)
由以上對(duì)擺臂式垃圾車(chē)車(chē)廂各結(jié)構(gòu)形狀的設(shè)計(jì)說(shuō)明，進(jìn)行優(yōu)化組合后，可得整車(chē)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(duì)擺臂式垃圾車(chē)的車(chē)廂、廂斗、擺臂及支腿的結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)進(jìn)行了說(shuō)明，確定了本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖樣，為下一章的設(shè)計(jì)計(jì)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(chē)車(chē)廂設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1垃圾車(chē)副車(chē)架主要尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1.1副車(chē)架主要尺寸設(shè)計(jì)
副車(chē)架對(duì)主車(chē)架起到加固作用，其寬度和選用的底盤(pán)的寬度相同，高度也相同，長(zhǎng)度在底盤(pán)主車(chē)架長(zhǎng)度基礎(chǔ)上去掉主車(chē)架與車(chē)廂之間的距離長(zhǎng)度。其尺寸設(shè)計(jì)如下：
副車(chē)架長(zhǎng)度： 3600mm(從車(chē)廂到駕駛室方向400mm)
副車(chē)架寬度： 860mm
副車(chē)架高度： 120mm
副車(chē)架厚度： 60mm
4.1.2副車(chē)架的強(qiáng)度剛度彎曲適應(yīng)性校核
1、額定裝載時(shí)整車(chē)重心作用點(diǎn)的求解
在擺臂垃圾車(chē)按額定裝載質(zhì)量進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，對(duì)主車(chē)架來(lái)說(shuō)，其整車(chē)重心后移。其受力簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4.1。
圖4.1 主車(chē)架額定裝載運(yùn)輸重心作用簡(jiǎn)圖
設(shè)定擺臂垃圾車(chē)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(chē)架剪力及彎矩的求解
副車(chē)架和主車(chē)架通過(guò)U型螺栓相聯(lián)，在擺臂垃圾車(chē)額定裝載時(shí)，由主車(chē)架重心作用簡(jiǎn)圖及求得的整車(chē)重心作用點(diǎn)，可以畫(huà)出額定裝載質(zhì)量時(shí)擺臂垃圾車(chē)副車(chē)架受力簡(jiǎn)化圖4.2。
圖4.2 副車(chē)架額定裝載受力簡(jiǎn)圖
將此時(shí)受力的副車(chē)架看為簡(jiǎn)支梁(見(jiàn)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(chē)架等效簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)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(huà)出實(shí)際的副車(chē)架等效梁示意圖4.4。
圖4.4 副車(chē)架實(shí)際等效梁簡(jiǎn)圖
列出彎曲剪力及彎矩方程：
OA段
= = 59920.71 N (0
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