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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)
擺臂式垃圾車改裝設(shè)計(jì)
系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí)： 車輛工程 B07-2班
學(xué)生姓名： 殷寶升
指導(dǎo)教師： 呂德剛
職 稱： 講師
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○一一年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Design of Dong Feng 140 Swinging Arm Type Truck
Candidate：Yin Baosheng
Specialty：Veheicle Engineering
Class：B07-2
Supervisor：Lecturer Lv Degang
Heilongjiang Institute of Technology
2011-06·Harbin
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
擺臂式垃圾車是裝備有可回轉(zhuǎn)的起重?cái)[臂，車斗或集裝垃圾懸吊在起重?cái)[臂上,隨起重?cái)[臂回轉(zhuǎn)、起落、實(shí)現(xiàn)垃圾自裝自卸的專業(yè)自卸汽車。
發(fā)展擺臂式垃圾車具有節(jié)約資源,保護(hù)環(huán)境和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前，擺臂式垃圾車已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，垃圾運(yùn)輸己經(jīng)影響到我們生活的每一部分，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的意義。
文中介紹了擺臂式垃圾車的改裝設(shè)計(jì)說(shuō)明。對(duì)車廂、擺臂裝置、副車架、液壓系統(tǒng)和附屬機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)不同方案進(jìn)行了比較分析，保證了擺臂式垃圾車的先進(jìn)性及實(shí)用性。敘述了在改裝擺臂式垃圾車過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題及相關(guān)專用設(shè)備的工作原理，并對(duì)整車性能進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：專用汽車；液壓系統(tǒng)；垃圾運(yùn)輸；擺臂裝置；附屬機(jī)構(gòu)
ABSTRACT
Swinging arm type truck is equipped with can turn around lifting swinging arm, the car fight or containers junk is suspensory on lifting swinging arm, with lifting swinging arm again, taking off and landing from the pack of MSW dump professional dump trucks.
Development of swing arm garbage trucks with saving resources, protecting the environment and reduce labor intensity, and many other advantages. At present, swinging arm type truck has a wide range of applications, garbage transportation already affected every part of our lives for the development of national economy, has an important significance.
This paper introduces the modification of swing arm garbage design explains. For car, swinging arm device, hydraulic system and affiliates carried on the detailed design, and the different schemes are compared and analyzed, and guarantee the swing arm advanced and practical roll-off garbage trucks. Describes the modification process of roll-off garbage trucks swing arm of the problems and related to the working principle of special equipment, and the vehicle performance is analyzed.
Key words: Special Vehicle；Hydraulic system ；Junk transportation ；Swinging arm device ；Subsidiary body
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 擺臂式垃圾車的目的和意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展前景 1
1.2.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2.2 擺臂式垃圾車的發(fā)展前景 1
1.3 國(guó)外專用汽車產(chǎn)品的特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì) 2
1.3.1 國(guó)外專用汽車產(chǎn)品的特點(diǎn) 2
1.3.2 國(guó)外專用汽車產(chǎn)品的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) 3
1.4 課題主要內(nèi)容 3
第2章 方案設(shè)計(jì)分析與整車總布置 5
2.1 方案設(shè)計(jì)與分析 5
2.2 整車總布置 5
2.2.1 車廂廂體布置及副車架外型尺寸的確定 5
2.2.2 擺臂形式的選取與布置 5
2.2.3 液壓裝置的布置 5
2.3 二類底盤選型 7
2.3.1 二類底盤初選 7
2.3.2 二類底盤裝載質(zhì)量的初步校核 7
2.4 本章小結(jié) 8
第3章 車廂裝置及副車架設(shè)計(jì)計(jì)算 9
3.1 車廂外形尺寸設(shè)計(jì) 9
3.1.1 初步確定車廂尺寸及材料 9
3.1.2 車廂的設(shè)計(jì)規(guī)范及尺寸確定 9
3.2 副車架的設(shè)計(jì) 9
3.2.1 副車架的截面形狀及尺寸 10
3.2.2 加強(qiáng)板的布置 10
3.2.3 副車架前端形狀及尺寸 11
3.2.4 縱梁與橫梁的連接設(shè)計(jì) 13
3.3 本章小結(jié) 15
第4章 液壓系統(tǒng) 16
4.1 液壓油缸的選擇 17
4.2 舉升能力的校核 17
4.2.1 初始位置狀態(tài)的校核 17
4.2.2 液壓油缸舉升狀態(tài)的校核 17
4.3 液壓泵及控制閥的選擇 18
4.3.1 液壓泵及流量確定 19
4.3.2 液壓原理及液壓控制閥的確定 20
4.4 本章小結(jié) 21
第5章 擺臂的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算 22
5.1 吊裝工況受力分析 22
5.2 傾卸時(shí)的受力分析 23
5.3 本章小結(jié) 24
第6章 輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24
6.1 取力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選型 24
6.2 液力馬達(dá)的選型 25
6.3 本章小結(jié) 27
結(jié)論 28
參考文獻(xiàn) 29
致謝 30
附錄 31
34
第1章 緒 論
1.1 擺臂式垃圾車的目的和意義
垃圾處理工作是城市建設(shè)和管理的重要內(nèi)容，與人民生活密切相關(guān)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，環(huán)衛(wèi)部門需處理的垃圾從數(shù)量到種類都日益增多。無(wú)疑，垃圾處理工作量將加大，這樣，垃圾處理的效率問(wèn)題將是我們面對(duì)的一個(gè)重要問(wèn)題。垃圾的處理包括垃圾的收集、運(yùn)輸及最終處理，其中垃圾運(yùn)輸是重要的一環(huán)，這不僅因?yàn)樗男手苯佑绊懻麄€(gè)垃圾處理工作的效率，而且如運(yùn)輸工具選擇不慎，會(huì)在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生泄漏、廢氣等污染，嚴(yán)重影響垃圾處理工作及城市環(huán)境。擺臂式垃圾車由于裝載量大，工作穩(wěn)定，性能可靠，裝載能力強(qiáng)，為完成上述工作創(chuàng)造了有利的條件。
1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展前景
1.2.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)垃圾車輛的研發(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)，加快了對(duì)國(guó)產(chǎn)垃圾車產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，使國(guó)產(chǎn)垃圾車的技術(shù)裝備水平得到了較快發(fā)展和很大提高。經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展，垃圾車產(chǎn)品的類型、功能己能基本滿足一般的作業(yè)需求，技術(shù)己經(jīng)相對(duì)成熟，主要表現(xiàn)在:優(yōu)化的車廂填充角度設(shè)計(jì)，可使垃圾最大壓實(shí)密度提高;液壓、電氣控制系統(tǒng)同時(shí)具備全自動(dòng)、半自動(dòng)、電手動(dòng)、純手動(dòng)功能;針對(duì)城市生活垃圾采用的專門技術(shù)可大幅度降低裝載、壓縮時(shí)的油耗，減少運(yùn)行成本;密封設(shè)計(jì)技術(shù)可杜絕二次污染。
目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率較大的擺臂式垃圾車生產(chǎn)廠家有江蘇悅達(dá)、南京晨光、青海新路、煙臺(tái)海德和中聯(lián)中標(biāo)等企業(yè)。與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品相比，我國(guó)垃圾車的性能和功能還存在一定差距，低端產(chǎn)品特征明顯，整車性能較差，大部分國(guó)產(chǎn)擺臂式垃圾車是以模仿進(jìn)口車功能為基礎(chǔ)來(lái)研制生產(chǎn)的，缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和概念創(chuàng)新的產(chǎn)品。在液壓裝置、機(jī)械作業(yè)裝置、測(cè)量計(jì)一量裝置、自動(dòng)控制裝置、安全防護(hù)裝置的技術(shù)水平上與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品還存在著一定的差距。
1.2.2 擺臂式垃圾車的發(fā)展前景
我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家, 目前國(guó)內(nèi)垃圾運(yùn)輸水平還比較低,垃圾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在擺臂式垃圾車工作過(guò)程中，垃圾車的垃圾裝載情況是管理者所關(guān)心的。垃圾車負(fù)載變化及垃圾廂內(nèi)垃圾是否填滿，在一般情況下都是很難監(jiān)測(cè)的。通過(guò)加載垃圾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能隨時(shí)隨地檢測(cè)車輛負(fù)載的變化情況及垃圾是否填滿，為垃圾車司機(jī)和管理者提供參考。提高垃圾車作業(yè)的科學(xué)性和行車的安全性，同時(shí)也可以減少工作人員工作量，提高工作效率。
液壓控制裝置，垃圾車液壓裝置應(yīng)具有以下特征:按照需要提供流量;較小的節(jié)流損失;減少管路連接工作;無(wú)泄漏;可與其它液壓功能組合，如裝載機(jī)構(gòu)泵可以向番組桶等系統(tǒng)供油。
綠色視覺(jué)效果，車輛的外觀造型及彩化已越來(lái)越受到環(huán)衛(wèi)部門的重視，一些適合不同城市品味的彩化擺臂式垃圾車輛已成為城市的一道亮麗的風(fēng)景。通過(guò)對(duì)車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)周圍環(huán)境和人員的影響，使垃圾車輛與作業(yè)環(huán)境相協(xié)調(diào)。
除臭滅菌，除臭滅菌技術(shù)在垃圾車上的運(yùn)用也是發(fā)展方向，杜絕細(xì)菌傳播，減少臭氣污染已成為當(dāng)務(wù)之急。目前一些臭氧除臭除菌技術(shù)己在該類產(chǎn)品上成功運(yùn)用。
分隔車廂垃圾車車身內(nèi)部結(jié)構(gòu)可按一定比例劃分為幾部分，這種劃分結(jié)構(gòu)使得擺臂式垃圾車可在同一次作業(yè)時(shí)同時(shí)收集并且分隔幾種不同類型的垃圾，可以最優(yōu)化垃圾收集路線，這也為垃圾回收物流提供更多的可能性。
垃圾車物料監(jiān)測(cè)研究，擺臂式垃圾車物料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用于在作業(yè)的過(guò)程中對(duì)所裝垃圾量進(jìn)行計(jì)量。擺臂式垃圾車在作業(yè)中往往需要對(duì)所裝的垃圾進(jìn)行稱量，由于工作場(chǎng)所、作業(yè)特點(diǎn)與作業(yè)要求所限，這種稱量不可以采用固定的衡器也不可以讓擺臂式垃圾車停下來(lái)進(jìn)行靜態(tài)的稱量，而必須采用車載等其它設(shè)備進(jìn)行間接測(cè)量。物料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可對(duì)裝載的垃圾量累計(jì)計(jì)算，并用顯示儀表加以顯示，校準(zhǔn)簡(jiǎn)便，能清楚地顯示出所裝的垃圾量及需要再裝的垃圾量，從而使工作人員心中有數(shù)，以防止過(guò)載或欠載，減少無(wú)效跑車次數(shù)，節(jié)省作業(yè)時(shí)間，提高工作效率。
國(guó)內(nèi)目前只有少數(shù)廠家引進(jìn)國(guó)外技術(shù)在后裝擺臂式垃圾車上裝有車載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，自主研發(fā)的或者具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品較少。
1.3 國(guó)外專用汽車產(chǎn)品的特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)
1.3.1 國(guó)外專用汽車產(chǎn)品的特點(diǎn)
多品種、小批量是西方工業(yè)先進(jìn)國(guó)家組織專用汽車生產(chǎn)的一個(gè)主要特點(diǎn)。如英國(guó)約克公司能生產(chǎn)牲畜運(yùn)輸車、保溫車、冷藏車、自卸車、市政工程車、粉粒物料散裝車等品種。日本東急車輛制造株式會(huì)社是日本最大的專用車公司，專用車產(chǎn)品以掛車、罐車為主，其中粉粒物料運(yùn)輸車占有較大比例。此外該公司還生產(chǎn)廂式車、自卸車、高空作業(yè)車、消防車、環(huán)衛(wèi)車等品種；
廠家多、規(guī)模小是國(guó)外專用汽車生產(chǎn)行業(yè)的又一特點(diǎn)。例如英國(guó)專營(yíng)和兼營(yíng)專用汽車的廠家有600～700家，其中70%的工廠職工人數(shù)在 30人以下;根據(jù)美國(guó) 1981年有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，專用車廠有900多家，而職工不足20人的有 500多家。據(jù) 1988年資料，日本生產(chǎn)專用汽車的公司約有128家，工廠近200家；
零部件專業(yè)化生產(chǎn)。國(guó)外大部分專用汽車廠實(shí)質(zhì)是一個(gè)總裝廠。其產(chǎn)品按結(jié)構(gòu)分工或組織專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)，如副車架、罐體、懸架等，自卸車油缸、工程車輛的關(guān)鍵專用設(shè)備等均由各專業(yè)廠集中生產(chǎn)。
1.3.2 國(guó)外專用汽車產(chǎn)品的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)
歐洲的專用汽車主要是重型專用汽車，且絕大多數(shù)產(chǎn)品為不同規(guī)格尺寸和不同承載量的低貨臺(tái)貨車、掛車和半掛車，最多的是適宜運(yùn)輸建筑機(jī)械的最大總質(zhì)量為30t或40t的低貨臺(tái)貨車。國(guó)外專用汽車產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，具有重型化、散裝水泥車的列車化、一車多用化、以及新材料、新技術(shù)和微電腦的應(yīng)用等特點(diǎn)，其中專用底盤專業(yè)化趨勢(shì)最為明顯。如日本豐田等大汽車公司的專用底盤均已實(shí)現(xiàn)系列化、專業(yè)化生產(chǎn)。近年來(lái)，國(guó)外不少汽車廠專門從事專用汽車底盤生產(chǎn)，尤其重視專用底盤的系列化、專業(yè)化生產(chǎn)，滿足專用車的特殊需要。
1.4 課題主要內(nèi)容
擺臂式垃圾車是通過(guò)安裝在車上的液壓控制系統(tǒng)控制擺臂回轉(zhuǎn)，擺臂式垃圾車是裝備有可回轉(zhuǎn)的起重?cái)[臂，車斗或集裝垃圾懸吊在起重?cái)[臂上，隨起重?cái)[臂回轉(zhuǎn)、起落、實(shí)現(xiàn)垃圾自裝自卸的專業(yè)自卸汽車。
參考我國(guó)現(xiàn)階段國(guó)情可見(jiàn)，在國(guó)家大力推行節(jié)能減排的政策指導(dǎo)下，垃圾車具有廣大的市場(chǎng)前景和可觀的收益回報(bào)，因此本文只對(duì)擺臂式垃圾車進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。
具體設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容。
1、二類底盤選擇；
2、專用汽車的總體布置，繪制總布置草圖；
3、箱體總成的設(shè)計(jì)；
4、擺臂的設(shè)計(jì)；
5、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
6、輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
7、整車性能計(jì)算分析。
設(shè)計(jì)時(shí)盡量滿足以下四點(diǎn):
1、按照技術(shù)指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)一種擺臂式樣垃圾車，滿足專用車相關(guān)設(shè)計(jì)要求；
2、正確根據(jù)給定東風(fēng)二類底盤選擇主要參數(shù)，進(jìn)行車輛的總體布置，用總布置
草圖表達(dá)主要底盤部件和重要工作裝置的布置；
3、對(duì)車廂進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成部部件設(shè)計(jì)選型；
4、擺臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
第2章 方案設(shè)計(jì)分析與整車總布置
2.1 方案設(shè)計(jì)與分析
專用汽車總體布置的任務(wù)是正確選定整車參數(shù)，合理布置工作裝置和附件。使取力裝置、專用工作裝置、其它附件與所選定的汽車底盤構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的整體，達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書所提出的整車基本性能和專用性能的要求。
1. 汽車底盤 2. 副車架 3. 液壓系統(tǒng) 4. 擺臂 5. 支腿
圖2.1
2.2 整車總布置
2.2.1 車廂廂體的布置及副車架外型尺寸的確定
為使前后軸荷分配合理，整車質(zhì)量分配均勻，車輛重心低穩(wěn)定性高，廂體的位置為封頭前端面距駕駛室前端3400mm處，底面與副車架接觸，副車架外型尺寸為 28961705200mm，材料型號(hào)為20的熱軋槽鋼（GB/T707-1988），中間設(shè)置加強(qiáng)梁。
2.2.2 擺臂形式的選取與布置
目前, 在自卸車行業(yè)有多種結(jié)構(gòu)型式。舉升機(jī)構(gòu)的型式目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的有: 三角架放大舉升機(jī)構(gòu)( F 式、T 式)、雙缸舉升、前頂舉升和雙面?zhèn)确?。其?中輕型自卸汽車多采用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、布置尺寸較小的舉升機(jī)構(gòu), 如加伍德機(jī)構(gòu)(D 式)；中、大型自卸汽車多采用油壓特性曲線較好的舉升機(jī)構(gòu), 如馬勒里機(jī)構(gòu)(T 式)；大型自卸汽車多采用舉升力系數(shù)較小的舉升機(jī)構(gòu)，如浮動(dòng)油缸連桿放大組合式(F 式和Z 式)或者前頂舉升式。
其中國(guó)際上尤其是歐美等國(guó)大都采用前舉升自卸方式。這種自卸方式2003年在國(guó)內(nèi)也得到了許多應(yīng)用, 如解放的CA3260- 8×4、重汽的ZZ3382- 8×4、川汽的CQ3300- 8×4 等車型先后問(wèn)世, 在市場(chǎng)也得到了用戶的認(rèn)可。
1．結(jié)構(gòu)組成。
擺臂式垃圾汽車主要是由二類底盤、上裝副車架、車廂及多級(jí)油缸等組成, 結(jié)構(gòu)
非常簡(jiǎn)單。
2．結(jié)構(gòu)性能優(yōu)點(diǎn)。
1）整車重心低, 行車穩(wěn)定性好, 只要后擋不干涉, 副車架縱梁可以做得很低, 最小可以與載貨車相同。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、車廂底板與主車架上平面的閉合高度可以很小, 整車穩(wěn)定性好, 液壓系統(tǒng)壓力較小；
2）在機(jī)構(gòu)式自卸汽車設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)發(fā)生機(jī)構(gòu)與底盤橫梁干涉, 從而需對(duì)底盤橫梁改制,很麻煩。而前擺臂方式則不必考慮上裝與底盤干涉的問(wèn)題,因而設(shè)計(jì)者不必再費(fèi)勁地做很多的校核圖了,大大地提高了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度；
3）現(xiàn)在的用戶對(duì)車廂的要求越來(lái)越大,垃圾車的軸距也較原來(lái)大,傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)式舉升無(wú)法將較長(zhǎng)車廂舉升到能卸貨的角度,除非將副車架縱梁和車廂底盤縱梁的高度做得很大,才能布置下加大加強(qiáng)的機(jī)構(gòu)。但這樣整車的重心必然提高了, 重心越高, 行車尤其是在調(diào)整或轉(zhuǎn)彎時(shí)很不穩(wěn)定, 存在安全隱患；
4）傳統(tǒng)的T 式機(jī)構(gòu)一般應(yīng)用在載重8t或以下的裝卸汽車中, F式機(jī)構(gòu)應(yīng)用在15t左右的裝卸汽車中。這種機(jī)構(gòu)的裝卸汽車在超載時(shí)由于液壓系統(tǒng)的壓力過(guò)大, 經(jīng)常發(fā)生燒油泵、密封件損壞和根本不舉升等問(wèn)題, 而垃圾擺臂汽車不需將油缸的推力放大到舉升架和拉桿上便可以將車廂舉升起來(lái)。因而前擺臂的油壓特性非常好。液壓元件不會(huì)因壓力過(guò)高而損壞, 液壓系統(tǒng)的使用壽命更長(zhǎng), 液壓系統(tǒng)的故障比很低；
5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 安裝維護(hù)較方便。機(jī)構(gòu)式擺臂由臂桿、吊鏈、舉升油缸及其安裝聯(lián)接的座和軸組成, 結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜, 前舉升是一種用多級(jí)油缸直推車廂前部從而達(dá)到卸貨的一種方式只有油缸而無(wú)其它零部件。這種結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單, 制造成本低, 工藝性好[7]。
隨著技術(shù)發(fā)展，今年來(lái)國(guó)內(nèi)的前頂舉升機(jī)構(gòu)也得到較大發(fā)展，其中的代表是已國(guó)產(chǎn)的荷蘭海沃整機(jī)系統(tǒng)，其成本也趨于合理?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)并參考國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品，本設(shè)計(jì)的舉升系統(tǒng)采用前置前頂舉升機(jī)構(gòu)。其底座與副車架連接，液壓缸通過(guò)焊接在廂體前端的支架鉸接在一起，隨舉升位置不同而轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.3 二類底盤選型
2.3.1 二類底盤初選
根據(jù)上裝廂體尺寸參數(shù)及產(chǎn)品日常使用維護(hù)保養(yǎng)方便，再綜合考慮產(chǎn)品造價(jià)，初步選擇東風(fēng)牌EQ1092F19DJ型二類地盤，其詳細(xì)參數(shù)如表2.1。結(jié)合上裝實(shí)際，需要對(duì)二類地盤尺寸進(jìn)行修改。
考慮到動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及滿足環(huán)保法規(guī)的要求，發(fā)動(dòng)機(jī)選用東風(fēng)康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司生產(chǎn)的C26020型柴油增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其參數(shù)見(jiàn)表2.2。變速器選擇DF6S750，六檔手動(dòng)變速器，該采用雙桿遠(yuǎn)距離操縱，傳動(dòng)比見(jiàn)表2.3。
表2.1 東風(fēng)EQ1092F19DJ參數(shù)
外型尺寸(長(zhǎng)寬高)(mm)
7185×2 470×3015
車廂尺寸(長(zhǎng)寬高)(mm)
2780×1678×1365
總質(zhì)量(Kg)
9765
整備質(zhì)量(kg)
5570
額定載質(zhì)量(kg)
4000
接近角/離去角(°)
29/15
前懸/后懸(mm)
1065/2170
軸距(mm)
3950
軸數(shù)
2
最高車速 (km/h)
90
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)
EQB140-20
發(fā)動(dòng)機(jī)功率(kw)
103
發(fā)動(dòng)機(jī)排量
3920
發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商
東風(fēng)康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司
底盤依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)
GB3847-1999 GB17691-2001
輪胎
9.00R20
2.3.2 二類底盤裝載質(zhì)量的初步校核
東風(fēng)EQ1092F19DJ裝載質(zhì)量為4000kg，由于廂體材料16MnR的密度為7900 kg/m3，則廂體直段質(zhì)量m 。
m=dLh
=479.837kg
由《JB-T4737-95橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)》得封頭質(zhì)量m。
m=2275.59kg
=551.18kg
則整個(gè)廂體的質(zhì)量M= m+ m=1 531.017kg。
初步計(jì)算裝載質(zhì)量為14 000+1 531.017=15 531.017kg，東風(fēng)EQ1092F19DJ二類底盤滿足要求。
表2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)
型式
直列六缸、四沖程水冷柴油增壓發(fā)動(dòng)機(jī)
型號(hào)
C26020
額定轉(zhuǎn)速r/min
2 200
額定功率KW (2200r/m)
191
最大轉(zhuǎn)矩N·M(1400r/min)
1 025
最低燃油消耗率g/(KW·h)
200
缸徑×沖程mm
114×135
排量L
8
壓縮比
17.3：1
工作順序
1-5-3-6-2-4
燃油：夏季：0號(hào)輕柴油：冬季：根據(jù)氣溫選用合適的輕柴油
表2.3 變速器傳動(dòng)比
一檔
二檔
三檔
四檔
五檔
六檔
10.31
7.33
5.21
3.77
2.13
1.94
2.4 本章小結(jié)
本章對(duì)整體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析對(duì)比，確定了整車方案設(shè)計(jì)分析與整車的布置、車廂廂體體的形式、擺臂選型、尺寸參數(shù)、裝載質(zhì)量及制造材料，以及廂體的舉升形式和副車架的布置。選定了專用車的二類底盤，并詳細(xì)介紹了二類底盤及動(dòng)力總成的參數(shù)，為下一步整車總布置做好準(zhǔn)備。
第3章 車廂裝置副車架設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 車廂外形尺寸設(shè)計(jì)
3.1.1 初步確定箱體尺寸及材料
根據(jù)任務(wù)書要求，需設(shè)計(jì)裝載質(zhì)量大于6t的擺臂式垃圾車。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際中對(duì)長(zhǎng)距離大質(zhì)量運(yùn)輸?shù)囊?，考?guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品及材料性能，廂體材料選擇16MnR。廂體尺寸如圖3.1所示。
圖3.1 廂體
3.1.2車廂的設(shè)計(jì)規(guī)范及尺寸確定
將全金屬焊接車廂設(shè)計(jì)成等剛度體車廂是專用汽車設(shè)計(jì)的重點(diǎn).但是很難既能保證高強(qiáng)度又能保證輕量化。
就整車而言，可以看成由車輪、前軸、后橋殼、懸架、車架、車廂及其橡膠緩沖塊等不同剛度單元組合而成的彈性體，受力時(shí)，將按照各自的剛度產(chǎn)生各自的變形，其變形量與剛度成反比，吸收的能量與剛度成正比。
車廂剛度，無(wú)論是彎曲剛度還是扭轉(zhuǎn)剛度，都會(huì)增加車架的相應(yīng)剛度，兩者的剛度是相輔相成、互相補(bǔ)償?shù)摹．?dāng)汽車前后左右車輪處于高差較大的路面，車架扭曲較大時(shí)，車廂應(yīng)該有一定的扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)性。如果車相的扭轉(zhuǎn)剛度過(guò)大，當(dāng)車架扭轉(zhuǎn)到一定程度時(shí)，車廂前支承緩沖塊相應(yīng)的一側(cè)壓到極限位置，車廂縱梁的另一側(cè)可能離開(kāi)緩沖塊，車廂前端的一大部分重量轉(zhuǎn)移到一側(cè)的車架縱梁上，縱梁可能超載損壞。如果車廂扭轉(zhuǎn)剛度過(guò)小，能與車架扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)，當(dāng)車架產(chǎn)生較大扭曲時(shí)，車廂可能因變形過(guò)大而早期損壞。
全金屬焊接等剛度車廂設(shè)計(jì)的規(guī)范化的定量的設(shè)計(jì)計(jì)算方法并不是很完善，根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)，可以知道一些設(shè)汁規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
車廂底板和側(cè)梁斷面應(yīng)小些，布置應(yīng)密集，這樣易于形成等剛度。垃圾汽車的車架斷面系數(shù)也應(yīng)比同級(jí)噸位的貨車車架大一倍。
對(duì)于兩軸載質(zhì)為6t的車廂，車架按1.5t整體重物從lm高處落人車廂的沖擊負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，車廂底板厚度應(yīng)不小于10mm，其選材強(qiáng)度等級(jí)大于60kg級(jí)。5t自卸汽車的車廂底板厚度應(yīng)不小于6mm，本文所設(shè)計(jì)的垃圾車，其額定載荷為4.5t，故其車廂底板厚度取8mm。
車廂的內(nèi)部形狀應(yīng)為簸箕形，底板前窄后寬，單邊角度1°～1.5°，橫端面下窄上寬，單邊角度1°～1.5°。這樣，當(dāng)車廂傾卸時(shí)，貨物不易在車廂內(nèi)卡住，易于傾卸。
由此，確定出EQ1092F19DJ車廂的尺寸如表3.1：
表3.1 EQ1092F19DJ車廂主要尺寸
長(zhǎng)(mm)
寬(mm)
高(mm)
底板厚(mm)
2896
1857
960
8
側(cè)板厚(mm)
底板傾斜角度(°)
側(cè)板傾斜角度(°)
8
1
1
3.2副車架的設(shè)計(jì)
在專用汽車設(shè)計(jì)時(shí)，為了改善主車架的承載情況，避免集中載荷，同時(shí)也為了不破壞主車架的結(jié)構(gòu)，一般多采用副車架(副梁)過(guò)渡。本車在工作中受較大的彎曲應(yīng)力。因此，本車副車架縱梁采用兩根抗彎性能較好的平直槽行梁，材料為16MnReL。
在增加副車架的同時(shí)，為了避免由于副車架剛度的急劇變化而引起主車架上的應(yīng)力集中，所以對(duì)副車架的形狀、安裝位置及與主車架的連接方式都有一定的要求。
3.2.1 副車架的截面形狀及尺寸
專用汽車副車架的截面形狀一般和主車架縱梁的截面形狀相同，多采用如圖3.2所示的槽形結(jié)構(gòu)，其截面形狀尺寸取決于專用汽車的種類及其承受載荷的大小。對(duì)于隨車起重運(yùn)輸車的副車架來(lái)說(shuō)，在安裝起重裝置的范圍內(nèi)，應(yīng)按如圖3.3和圖3.4所示的方式用一塊腹板將副車架截面封閉起來(lái)，以提高副車架的抗扭和抗彎能力。
參照國(guó)內(nèi)外總質(zhì)量相近車型的副車架縱梁端面尺寸，確定副車架縱梁端面尺寸為100、80、6mm。
圖3.2 副車架的截面形狀
圖3.3 加強(qiáng)后的副車架截面形狀
1-副車架；2-腹板
圖3.4 加強(qiáng)腹板的位置
3.2.2 加強(qiáng)板的布置
車架中部(液壓舉升機(jī)構(gòu)位置)所受彎曲、扭曲最大，因此在這一區(qū)域應(yīng)加加強(qiáng)板，考慮到零件的工藝性，由于下翼板所受彎曲應(yīng)力較大，因此，加強(qiáng)板緊貼下翼板，為了避免下翼板由于鉆孔而導(dǎo)致抗彎強(qiáng)度下降，除與后加強(qiáng)板重疊部位，該加強(qiáng)板主要與腹板連接。
在縱梁上加上加強(qiáng)板，加強(qiáng)板端頭區(qū)域車架容易產(chǎn)生集中應(yīng)力。為了降低應(yīng)力集中，加強(qiáng)板端頭形狀有三種設(shè)計(jì)方式，見(jiàn)圖3.5。
圖3.5 加強(qiáng)板的三種設(shè)計(jì)方式
本副車架為了批量生產(chǎn)時(shí)工藝簡(jiǎn)單，采用了圖3.5（b）角型的端頭形狀。
3.2.3 副車架的前端形狀及安裝位置
1) 在保證使用可靠的前提下，為了提高撓曲性，減小副車架剛度，應(yīng)盡量減少副車架的橫梁，以減少對(duì)縱梁的扭轉(zhuǎn)約束。
2) 副車架油缸支承橫梁與翻轉(zhuǎn)軸橫梁形成框架。油缸支承橫梁應(yīng)盡量靠近后懸架前支承處的橫梁，最好能位于后框架之內(nèi)。因?yàn)檫@段主車架變形小，所以副車架對(duì)其扭轉(zhuǎn)約束力也相應(yīng)減弱，同時(shí)保證了舉升機(jī)構(gòu)的幾何特性。
3) 在副車架結(jié)構(gòu)要求剛性較高時(shí)，可在主、副車架中間增加一層橡膠墊，當(dāng)主車架變形時(shí)以彈性橡膠的變形來(lái)減弱副車架對(duì)主車架的約束。
4) 副車架與主車架連接如圖3.6 所示。
圖3.6 副車架與主車架的連接
A-A處是截面突變點(diǎn)，在受沖擊載荷時(shí)，此處出現(xiàn)應(yīng)力集中，嚴(yán)重時(shí)造成主車架斷裂。這就要求副車架的前端結(jié)構(gòu)要設(shè)計(jì)成漸變截面，以減緩應(yīng)力集中(見(jiàn)圖3-7)
圖3.7 副車架的前端結(jié)構(gòu)
副車架前端形狀常有三種形狀(見(jiàn)圖3.8)。
對(duì)于這三種不同形狀的副車架前端，在其與主車架縱梁相接觸的翼面上部加工有局部斜面，其斜而尺寸如圖3.8(c)所示：；。
（a）U形；（b）角形；（c）L形
圖3.8 副車架的三種前端形狀
如果加工上述形狀困難時(shí)，可以采用如圖3.9 所示的副車架前端簡(jiǎn)易形狀，此時(shí)斜面尺寸較大。
對(duì)于鋼質(zhì)副車架：；
對(duì)于硬本質(zhì)副車架；；
副車架在汽車底盤上布置時(shí)，其前端應(yīng)盡可能地往駕駛室后圍靠近。
圖3.10為某散裝水泥運(yùn)輸車的罐體、副車架相對(duì)于汽車底盤的安裝位置。在滿足軸荷分配的前提下，其中A不宜過(guò)大，留足空壓機(jī)的位置即可；B為副車架的前增離主車架拱形橫粱的距離，一般在100 mm之內(nèi)；C為固定副車架的前面第一個(gè)U型螟栓距拱形橫梁的距離，一般控制在500-800 mm的范圍內(nèi)。
（a）剛質(zhì)副車架 ；（b）硬木質(zhì)副車架
圖3.9 副車架前端簡(jiǎn)易形狀
圖3.10 副車架的安裝位置
3.2.4 縱梁與橫梁的連接設(shè)計(jì)
橫梁與縱梁的連接方式主要有三種，見(jiàn)圖3.10
1-縱梁；2-連接板；3-橫梁
圖3.10 橫梁與縱梁的連接
圖3.10（a）橫梁與縱梁上下翼板連接，該種連接方式優(yōu)點(diǎn)是利于提高縱梁的抗扭剛度。缺點(diǎn)是當(dāng)車架產(chǎn)生較大扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，縱梁上下翼面應(yīng)力將大幅度增加，易引起縱梁上下翼面的早期損壞。由于車架前后兩端扭轉(zhuǎn)變形較小，因此本車架前后兩端采用了該種連接方式，為了提高縱梁的扭轉(zhuǎn)剛度采用了縱向連接尺寸較大的連接板。橫梁僅固定在腹板上
圖3.10（b）橫梁僅固定在腹板上，這種連接形式連接剛度較差，允許截面產(chǎn)生自由蹺曲，可以在車架下翼面變形較大區(qū)域采用，以避免縱梁上下翼面早期損壞。
圖3.10（c）橫梁同時(shí)與縱梁的腹板及上或下翼板相連，此種連接方式兼有以上兩種方式連接的特點(diǎn)，但作用在縱梁上的力直接傳遞到橫梁上，對(duì)橫梁的強(qiáng)度要求較高。由于該車平衡懸架的推力桿與平衡懸架支架上的兩根橫梁連接，因此，這兩根橫梁與縱梁共同承受平衡懸架傳遞過(guò)來(lái)的垂直力(反)和縱向力(牽引力、制動(dòng)力)。
綜合以上考慮，本副車架的縱梁與橫梁的連接采用第3種方式，即橫梁同時(shí)與縱梁的腹板及上或下翼板相連，同時(shí)為了降低成本和適于批量生產(chǎn)，本車架縱梁和橫梁的連接方式采用鉚接。
3.2.5 副車架與主車架的連接設(shè)計(jì)
副車架與主車架的連接常采用如下幾種形式。
1) 止推連接板
綜合考慮三種連接方式的特點(diǎn)，以及裝配工藝性，本文設(shè)計(jì)的EQ1092F19DJ主副車架之間采用止推連接板式。
圖3.11是斯泰爾重型專用汽車所采用的止推連接板的結(jié)構(gòu)形狀及其安裝方式。連接板上端通過(guò)焊接與副車架固定，而下端則利用螺栓與主車架縱梁腹板相連接。止推板的優(yōu)點(diǎn)在于可以承受較大的水平載荷，防止副車架與主車架縱梁產(chǎn)生相對(duì)水平位移。相鄰兩個(gè)推止推連接板之間的距離在500～1000 mm范圍內(nèi)。
1-副車架；2-止推連接板；3-主車架縱梁
圖3.11 止推連接板的結(jié)構(gòu)
2) 連接支架
連接支架由相互獨(dú)立的上、下托架組成，上、下托架均通過(guò)螺栓分別與副車架和主車架縱梁的腹板相固定，然后再用螺栓將上、下托架相連接，見(jiàn)圖3-12所示。由于上、下托架之間留有間隙，因此連接支架所能承受的水平載荷較小，所以連接支架應(yīng)和止推連接板配合使用。一般布置是在后懸架前支座前用連接支架連接，在后懸架前支座后用止推連接板連接。
1-上托架；2-下托架；3-螺栓
圖3.12 連接支架
3.2.6 副車架的強(qiáng)度校核
如果已知車架在危險(xiǎn)工況下，危險(xiǎn)截面的彎矩為，則可計(jì)算出副車架在危險(xiǎn)截面的彎矩，即:
副車架最大彎曲應(yīng)力滿足以下強(qiáng)度條件:
式中: H—副車架截面高度；
—許用彎曲應(yīng)力(可查有關(guān)手冊(cè))。
以上所得出的副車架彎矩計(jì)算和強(qiáng)度校核公式完全可以用于設(shè)計(jì)計(jì)算和指導(dǎo)副車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
自卸汽車車廂在舉升過(guò)程中，舉升力隨著舉升角度的變化和貨物下卸量的變化而變化。為了確定油缸最大舉升力和其他支承件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，必須了解車廂在整個(gè)舉升過(guò)程中力的變化規(guī)律，可以用解析法或作圖法求得。一般情況下，用作圖法比較方便。
從靜止開(kāi)始，每隔5°求一次舉升力。作圖方法如下:
車廂舉升時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)勻速運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)力平衡系統(tǒng)?？筛鶕?jù)平衡體三力匯交原則作出力圖(見(jiàn)圖3-13a)。
已知條件:貨廂與貨物總質(zhì)量以及質(zhì)心作用點(diǎn)A;油缸支承點(diǎn)以及BB'方向;車廂翻轉(zhuǎn)軸對(duì)翻轉(zhuǎn)軸套的作用點(diǎn)C;假設(shè)車廂；滿載不卸貨，即G為定值。
作圖步驟:第一，取力的比例尺度;第二，作出重力AA';第三，作BB'平行線交于A點(diǎn);第四，作CA平行線過(guò)A'點(diǎn)交于創(chuàng)點(diǎn);第五，得力平衡三角形AA'創(chuàng)，按力的比例量出力的大小和方向。A' C'為翻轉(zhuǎn)軸對(duì)車廂翻轉(zhuǎn)軸套的反力，C"A為油缸對(duì)車廂支承點(diǎn)的推力，方向如圖3-13所示。第六，車廂舉升每隔5°重復(fù)以上步驟，將數(shù)據(jù)填入表格，即可得到舉升力的變化規(guī)律。這種方法簡(jiǎn)單、快速、較準(zhǔn)確，能夠指導(dǎo)設(shè)計(jì)。
圖3.13 舉升力的作圖法
經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出：
去疲勞系數(shù)為1.4，考慮到自卸汽車的使用條件較差，取動(dòng)荷系數(shù)為4.7，則最大動(dòng)應(yīng)力為：
縱梁材料額16MnReL的屈服極限需用應(yīng)力：
從計(jì)算結(jié)果可知，本車架能夠安全的承受載荷。
3.3 本章小結(jié)
本章對(duì)車廂的裝置、副車架進(jìn)行選材設(shè)計(jì)。其中車廂的設(shè)計(jì)主要包括車廂外型尺寸設(shè)計(jì)，初步確定廂體的尺寸及材料，對(duì)車廂的設(shè)計(jì)規(guī)范化及尺寸的確定。副車架的設(shè)計(jì)內(nèi)容有副車架的截面形狀及尺寸、加強(qiáng)板的布置、副車架的前端形狀及安裝位置，縱梁與橫梁的連接設(shè)計(jì)。
第4章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 液壓油缸的選取
（4.1）
式中: ——液壓油缸最大壓力；
——系統(tǒng)效率，取0.8；
——各級(jí)舉升油缸相對(duì)應(yīng)的活塞直徑。
L——舉升缸最大工作行程。
(4.2)
式中: ——舉升缸在舉升角最大時(shí)兩鉸點(diǎn)的距離；
——舉升角為0時(shí)兩鉸點(diǎn)的距離。
根據(jù)、確定的舉升角度，可計(jì)算出舉升油缸的工作行程。
根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體情況初步選擇荷蘭海沃前頂舉升系列油缸FC129-3-3900型號(hào)，荷蘭海沃公司是全球領(lǐng)先的前頂舉升液壓產(chǎn)品生產(chǎn)商，其產(chǎn)品性能穩(wěn)定、可靠性高、維修保養(yǎng)方便。由產(chǎn)品手冊(cè)得其舉升角為0時(shí)兩鉸點(diǎn)間距離的初始值=343mm。具體的性能參數(shù)如表4.1所示。
表4.1 液壓缸性能參數(shù)
性能參數(shù)
第一級(jí)i=1
第二級(jí)i=2
第三級(jí)i=3
合計(jì)
活塞直徑d mm
129
110
91
行程 L mm
1 400
1 300
1 200
3 900
工作壓力P MPa
19
19
19
4.2 舉升能力的校核
由于選擇的舉升油缸為多級(jí)油缸，每一級(jí)油缸的有效直徑不同，則油缸的最大舉升力也不相同，考慮到當(dāng)?shù)诙?jí)或第三級(jí)油缸升出時(shí)，水泥由于安息角的關(guān)系可能傾卸的不多或者沒(méi)有傾卸，因此要對(duì)每一級(jí)油缸升出時(shí)的推舉能力進(jìn)行校核。
4.2.1 初始位置狀態(tài)時(shí)的校核
此時(shí)廂體內(nèi)的垃圾最多，阻力臂也最大（相對(duì)于翻轉(zhuǎn)點(diǎn)），廂體在啟動(dòng)時(shí)還有慣性阻力的作用，需要的油缸推力也最大。
根據(jù)力矩平衡原理（如圖4.2），舉升缸所需的舉升推力為
=5 721.8517N
根據(jù)公式(4.1)計(jì)算出第一級(jí)油缸產(chǎn)生的最大舉升力為
198 560.412N
因?yàn)?，所以舉升缸在初始狀態(tài)下滿足要求。
4.2.2 第二和第三級(jí)油缸舉升狀態(tài)時(shí)的校核
由于油缸的有效直徑降低，此時(shí)的受力情況如圖4.3所示。根據(jù)力矩平衡原理，此時(shí)的舉升推力為
或 (4.3)
式中: ——第二節(jié)油缸伸出時(shí)廂體和物料的重量；
——第三節(jié)油缸伸出時(shí)廂體和物料的重量；
——第三節(jié)油缸伸出時(shí)，車廂重心至翻轉(zhuǎn)軸的距離；
——舉升缸推力至翻轉(zhuǎn)軸的垂直距離；
——第二級(jí)油缸伸出時(shí)所需的舉升推力；
——第三級(jí)油缸伸出時(shí)所需的舉升力。
同理，根據(jù)公式（4.1）可分別計(jì)算出第二級(jí)和第三級(jí)油缸所產(chǎn)生的最大舉升力和。一般情況下，最惡劣的情況是最后一節(jié)油缸伸出的時(shí)侯，因此在校核時(shí)，只要考慮最后一節(jié)油缸伸出時(shí)的情況即可。
98 808.892N
=2 292.2727N
由于，所以舉升油缸滿足舉升要求[12、13、18、19]。
4.3 液壓泵及液壓控制閥的選擇
舉升油缸確定后需要對(duì)舉升液壓泵及液壓控制閥進(jìn)行選擇。選擇時(shí)需要進(jìn)行液壓泵流量和排量的計(jì)算。
4.3.1 液壓泵流量及排量的確定
液壓缸的容積，用來(lái)表示。
(4.4)
式中: ——各級(jí)油缸的工作行程，=；
——各級(jí)油缸的活塞直徑。
=4.65610ml
=2.69710ml
=110ml
=8.35310ml
液壓泵額定流量Q應(yīng)滿足下式要求。
(4.5)
式中: t——擺臂回轉(zhuǎn)時(shí)間，一般在12～22s之間，本設(shè)計(jì)預(yù)定為20s；
——液壓系統(tǒng)的容積效率，一般取0.8～0.85，本設(shè)計(jì)中為0.85。
取Q為5ml/s。
當(dāng)液壓泵流量Q確定以后，液壓泵排量q可由下式確定。
(4.6)
式中: q——液壓泵排量，ml/r；
n——液壓泵轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)采用外嚙合齒輪泵，轉(zhuǎn)速為2 000r/min。
=150ml/r
根據(jù)以上條件，參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—液壓傳動(dòng)與控制單行本》中的相關(guān)內(nèi)容，選取由阜新市液壓件廠生產(chǎn)的CBF-E125型外嚙合雙聯(lián)齒輪泵，該產(chǎn)品具有外形尺寸較小，技術(shù)成熟，質(zhì)量穩(wěn)定，維護(hù)保養(yǎng)方便，成本低等優(yōu)點(diǎn)。其技術(shù)規(guī)格如下表4.2中所示。
表4.2 液壓泵參數(shù)
排量/mLr
125
壓力/MPa
額定16
最高20
轉(zhuǎn)速/rmin
額定2 000
最高2 500
容積效率（%）不小于
93
總效率（%）不小于
85
驅(qū)動(dòng)功率/kW
76
質(zhì)量/kg
10.5
4.3.2 液壓原理及液壓控制閥的確定
當(dāng)進(jìn)行卸料過(guò)程時(shí)，液壓系統(tǒng)開(kāi)始工作。首先進(jìn)行液壓缸舉升過(guò)程，此時(shí)液壓泵提供的高壓油頂開(kāi)單向閥經(jīng)雙向節(jié)流閥后到達(dá)多級(jí)液壓缸，完成舉升工作。此時(shí)電磁換向閥接通使液力馬達(dá)工作，液力馬達(dá)帶動(dòng)空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。液壓系統(tǒng)工作原理見(jiàn)圖4.4。
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，選擇GRPO-70-PK-3型雙向節(jié)流閥，HA-1/8-QS-4型單向閥，HCG-03-A1-22型電磁換向閥，BG-03-32型溢流閥，HY37-50型網(wǎng)式過(guò)濾器，GSNJ-06-01型液壓油箱。
3
4
1-油箱 2-粗過(guò)濾器 3-單向定量液壓泵 4-溢流閥 5-溢流閥 6-換向閥7-單向順序閥 8-擺臂液壓缸 9-雙向液壓鎖
圖4.4 液壓系統(tǒng)工作原理
4.4 本章小結(jié)
本章系統(tǒng)的對(duì)液壓舉升系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核，液壓油缸的選取、初始位置狀態(tài)時(shí)的校核、液壓泵及液壓控制閥的選擇、液壓泵流量及排量的確定、舉升缸、與驗(yàn)證等方面完成了液壓舉升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
第5章 擺臂裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1擺臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
擺臂用鋼板焊接成箱形截面構(gòu)件具有足夠的剛度和強(qiáng)度。擺臂上端安裝吊鏈軸，下端裝在擺臂軸上，擺臂軸固定在副車架上，應(yīng)保證擺臂運(yùn)動(dòng)自如。擺臂上安裝的傾卸軸是車斗傾翻時(shí)的土電，在運(yùn)輸過(guò)程中電起固定車斗作用；在吊裝、吊卸時(shí)傾卸軸對(duì)車斗的約束自動(dòng)解除。擺臂的受力分析可按吊裝(吊卸)和傾卸兩種工況進(jìn)行討論。
5.1.1 吊裝(吊卸)工況受力分析
如圖5.1所示，0點(diǎn)為液壓缸與副車架的鉸支點(diǎn)，A為液壓缸與擺臂的鉸支點(diǎn)。
5.1 吊裝、吊卸工況擺臂受力分析
當(dāng)?shù)跹b車斗時(shí)，取擺臂為分離體，由得
式中Fax、Fay——液壓缸作用力在x軸、y軸上的投影。
，——液壓缸上鉸支點(diǎn)的x、y的坐標(biāo)值；
——吊裝重力；
——點(diǎn)B的x坐標(biāo)值。
上式也可寫作：
整理得
（ 5.1 ）
由式(5.1)計(jì)算得出的Fa值，將為選用液壓缸和擺臂的剛度和強(qiáng)度計(jì)算提供負(fù)載依據(jù)。當(dāng)Fa計(jì)算值為正時(shí)，液壓缸對(duì)擺臂作用力為推力；反之，為拉力。
擺臂式垃圾車在吊裝和吊卸過(guò)程中擺臂受力分析有兩個(gè)典型上況：其一是當(dāng)B點(diǎn)位于B1時(shí)()，擺臂從下極限位置吊裝車斗；其二是B點(diǎn)處于B。時(shí)()，擺臂從副車架上吊卸車斗。在總布置初確定情況后，Ax、Ay、ya。對(duì)不同的角口可通過(guò)幾何關(guān)系確定，則由式(5.1）可求得兩個(gè)典型工況下的液壓缸作用力和 。
5.1.2 傾卸時(shí)的受力分析
由于傾卸時(shí)所需的液壓缸推力和拉力遠(yuǎn)小于吊裝(卸)工況，所以對(duì)液壓缸的推力和擺臂的受力可不作討論，只需通過(guò)分析計(jì)算，求得吊鏈所受的最大拉力，對(duì)吊鏈進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，如圖（5.2）所示。
5.2 傾卸工況吊鏈?zhǔn)芰Ψ治?
在傾卸初始時(shí)劃左吊鏈?zhǔn)芰?
式中，PE和L，由結(jié)構(gòu)尺寸決定。
當(dāng)車斗傾卸到最大傾翻角時(shí)，右吊鏈?zhǔn)芰?
式中，PF和Lm由結(jié)構(gòu)尺寸決定。
通常左、右吊鏈取相同尺寸，因此在設(shè)計(jì)時(shí)只要取較大值作為選取吊鏈的依據(jù)，并進(jìn)行強(qiáng)度校核。
5.2 本章小結(jié)
本章對(duì)擺臂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，擺臂的選材，厚度、以及加工方式，加工軸的位置，吊耳的焊接位置，其中主要分兩部分內(nèi)容，吊裝工況的受力分析，傾卸時(shí)的受力分析，并對(duì)傾卸工況時(shí)擺臂極限位置的校核計(jì)算。
第6章 輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.1 取力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選型
二類底盤所配變速器型號(hào)為DF6S750，六檔手動(dòng)變速器。根據(jù)此變速器型號(hào)選取4205KBA-010B型取力器。其主要技術(shù)參數(shù)如表6.1所示。
表6.1 4205KBA-010B型取力器參數(shù)
取力器型號(hào)
4205KBA-010B
速比
1.3
輸出旋轉(zhuǎn)方式
與發(fā)動(dòng)機(jī)相反
輸出方式
法蘭
最大輸出扭矩 （Nm）
450
操縱方式
遠(yuǎn)距離電控氣操作
變速器取力齒輪參數(shù)見(jiàn)表6.2。
表6.2變速器取力齒輪參數(shù)
齒數(shù)
30
法向模數(shù)
4.25
壓力角
20
螺旋角
23.5
徑向變位系數(shù)
+0.3
齒輪旋向
右旋
齒寬
28
變速器取力窗口尺寸如圖6.1。取力器安裝位置如圖6.2，尺寸見(jiàn)表6.3。
表6.3 取力器尺寸參數(shù)
A
B
C
D
E
224.5mm
130mm
287mm
265mm
459.5mm
6.2 液力馬達(dá)的選型
由于空壓機(jī)需要外接動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)，考慮到整個(gè)系統(tǒng)的性能需要、布置條件及制造成本，決定采用液力馬達(dá)為空壓機(jī)提供動(dòng)力。其中液力馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)皮帶傳遞給空壓機(jī)。參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取CM型齒輪馬達(dá)，型號(hào)為CM-D70C，其具體技術(shù)參數(shù)如表6.4。
圖6.1 變速器取力窗口尺寸
圖6.2 取力器安裝位置示意圖
表6.4 齒輪馬達(dá)參數(shù)
排量/mLr
壓力/MPa
轉(zhuǎn)速/r
轉(zhuǎn)矩/Nm
額定
最高
額定
最高
70.8
10
14
1 800
2 400
112.7
6.3 本章小結(jié)
通過(guò)本章對(duì)取力器的設(shè)計(jì)選型，采用的是變速器外端蓋取力，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)變速器，再經(jīng)取力器到液壓傳動(dòng)裝置，具體確定了取力器的布置位置及型號(hào)，并為空壓機(jī)選擇了動(dòng)力來(lái)源，為液壓系統(tǒng)和汽卸系統(tǒng)解決了動(dòng)力來(lái)源。
結(jié) 論
本次設(shè)計(jì)主要以最新的J G /T5059.1-1995《專用車設(shè)計(jì)技術(shù)條件》、 QC/T560-1999《散裝水泥車技術(shù)條件》和GB150 鋼制容器為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)現(xiàn)有車型進(jìn)行研究了解設(shè) 計(jì)原理和參數(shù)選定,在其基礎(chǔ)上,具體的設(shè)計(jì)出了擺臂式垃圾汽車的廂體總成和副車架。設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是廂體總成與液壓舉升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
研究的內(nèi)容和成果如下。
1、設(shè)計(jì)容積為6-8m3的擺臂式垃圾汽車,首先要參考大量專用運(yùn)輸車輛和自卸車輛的資料和文獻(xiàn),其次是對(duì)滿足載質(zhì)量要求的二類底盤進(jìn)行選擇,確定二類底盤的參數(shù)；
2、擺臂式垃圾汽車的廂體設(shè)計(jì)是按照《GB150 鋼制壓力容器》的規(guī)格要求進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì),從整車的安全性能、實(shí)用性能、經(jīng)濟(jì)性能入手設(shè)計(jì)了廂體，并對(duì)廂體的附件按照設(shè)計(jì)的廂體規(guī)格，進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)。
3、按照設(shè)計(jì)出廂體的體積總質(zhì)量以及規(guī)格性能參數(shù)，對(duì)副車架進(jìn)行設(shè)計(jì)。并對(duì)取力系統(tǒng)和氣卸系統(tǒng)進(jìn)行選型與布置；
4、通過(guò)分析比對(duì)不同形式的取力機(jī)構(gòu)，擇優(yōu)選擇了擺臂式垃圾車的取力系統(tǒng)；
5、最后對(duì)整車進(jìn)行分析，對(duì)汽車的動(dòng)力性進(jìn)行了分析，計(jì)算了燃油經(jīng)濟(jì)性。對(duì)整車的軸荷分配進(jìn)行了計(jì)算。最后分析了整車的穩(wěn)定性，保證擺臂式垃圾汽車的行駛安全。
由于時(shí)間緊迫及設(shè)計(jì)人員水平有限，一些新材料新技術(shù)沒(méi)有完全應(yīng)用于設(shè)計(jì)中，若以后有機(jī)會(huì)進(jìn)行設(shè)計(jì)改型，定將彌補(bǔ)遺憾，力求卓越。
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