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?，F(xiàn)代的垃圾車設(shè)計(jì)在專用車設(shè)計(jì)中的占有的地位也越來越高。目前，垃圾車設(shè)計(jì)普遍存在著價(jià)位過高，與當(dāng)前垃圾車的實(shí)際接受能力存有一定的距離，致使高消費(fèi)的垃圾專用車的消費(fèi)量較小。本設(shè)計(jì)從市場現(xiàn)實(shí)需求角度出發(fā)，看重實(shí)際，把設(shè)計(jì)功能較完善合理，充分滿足功能要求作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。在設(shè)計(jì)中,積極使用新型材料、降低成本價(jià)格,以期生產(chǎn)出占有市場優(yōu)勢,功能全，價(jià)格低，市場需求量較多的實(shí)用型擺臂式垃圾車。設(shè)計(jì)中，針對現(xiàn)有的垃圾車露天式廂斗不環(huán)保的問題,改進(jìn)為帶柔性滑蓋的密封型廂斗，并且后廂板帶有鉸接裝置，實(shí)現(xiàn)垃圾的傾卸更快捷，有望成為擺臂式垃圾車密封型車廂的新產(chǎn)品。關(guān)鍵詞：垃圾車；車廂；擺臂；支腿；液壓系統(tǒng)IIAbstractGarbage truck the role which plays in the modern life is getting bigger and bigger, more and more by people's 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 with the current actual garbage truck market demand is uncoordinated, the cause high consumption's trash private car's 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,existing newest outdoor type compartments do not environmental protection problems, improvement for belt flexible a seal type compartments measures, and trunk plate with hinged device, realization of rubbish dump, is expected to become more efficient swinging arm roll-off garbage trucks sealed type carriage of new products.Key words: Garbage Truck; Container; Suspending Arm; Suspport Leg; Hydraulic Sgstem- 1 -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，近幾年，中國城市生活垃圾清運(yùn)量的增長趨勢開始變緩，進(jìn)入了一個(gè)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(yùn)輸中造成二次污染，因此，保持垃圾在運(yùn)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(jià)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(yùn)作費(fèi)用；壓縮式垃圾車，相當(dāng)于一個(gè)流動垃圾中轉(zhuǎn)站，能夠把垃圾擠入車廂壓實(shí)，并具有垃圾自動傾卸等功能。壓縮式垃圾車收集垃圾的方式簡便、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(diǎn)，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(diǎn)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(fèi)大量人力物力重建垃圾收集站。同時(shí)，垃圾車的購買大部分依靠財(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(diǎn)是貨斗與車體分開，能夠?qū)崿F(xiàn)一臺車與多個(gè)貨斗聯(lián)合作業(yè)，循環(huán)運(yùn)輸，充分提高了車輛的運(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。本設(shè)計(jì)針對中型汽車底盤，在其性能允許范圍內(nèi)，進(jìn)行擺臂式自卸汽車（以下稱之為擺臂式垃圾車）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(jì)，使其能夠輕易完成垃圾清置部門的各項(xiàng)使用要求。同- 2 -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 擺臂式垃圾車定義以及組成功用擺臂式垃圾車是在二類汽車底盤上裝有使車廂或貨斗具有裝卸功能的擺臂裝置的專用汽車。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(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控制自裝卸過程中的各個(gè)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。空箱時(shí)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(shí), 向后推動控制桿的同時(shí),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(shí)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。5.車廂 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,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(shí)輔助主車架支撐與承載；10.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，通過各種液壓閥及液壓部件完成各種需要的動作。- 3 -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. 液壓泵圖 1 ——1 擺臂式垃圾車結(jié)構(gòu)組成示意圖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(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸、裝卸的機(jī)械化。它的特點(diǎn)是貨斗與車體分開，能實(shí)現(xiàn)一臺車與多個(gè)貨斗聯(lián)合作業(yè)，循環(huán)運(yùn)輸，充分提高了車輛的運(yùn)輸能力，特別適用于短途運(yùn)輸。當(dāng)作為垃圾車時(shí)，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(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。1.3 國內(nèi)外擺臂式自卸汽車的發(fā)展現(xiàn)狀20 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(yùn)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- 4 -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(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)境美化要求和意識較高,擺臂式垃圾車較為少用 ,已有淡出趨勢。1.4 擺臂式自卸汽車的發(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)必須與生態(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,必須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(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- 5 -輕視覺污染，避免或減少作業(yè)時(shí)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(shí)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(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)垃圾貨物清置部門的使用要求，進(jìn)行目標(biāo)底盤的選取，并進(jìn)行對能實(shí)現(xiàn)特殊功能裝置的加置設(shè)計(jì)，包括副車架的設(shè)計(jì)、車廂體的設(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)零部件的必要剛度、強(qiáng)度校核等。- 6 -第 2 章 擺臂式垃圾車的底盤選取2.1 底盤的選取選取的底盤的好壞，直接影響到專用車的性能。在選取汽車底盤時(shí)，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)備的外形吃訊及動力匹配等進(jìn)行。目前，近 80%的專用車輛采用二類底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。2.1.1 底盤滿足的要求在專用汽車底盤選型方面，一般應(yīng)滿足下述要求：1.適用性對各種專用改裝車的總成應(yīng)適于專用汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標(biāo)進(jìn)行改裝選型設(shè)計(jì)。2.可靠性所選用的各總成工作應(yīng)可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命，同一車型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于均衡。3.先進(jìn)性所選用的底盤，應(yīng)使整車在動力性、經(jīng)濟(jì)性、制動性、操縱穩(wěn)定性，行駛平順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。而且在專用性能上要滿足國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。2.1.2 底盤分類二類底盤：基本車型上去掉貨箱，在改裝設(shè)計(jì)布置時(shí)，在沒有貨箱的汽車底盤上，加載所需要的工作裝置或特種車身。用途：油罐車，灑水車，吸糞車，吸污車，化工液體運(yùn)輸車，倉柵車，載貨車，自卸車，隨車吊，粉粒物料運(yùn)輸車，散裝水泥車，高空作業(yè)車，清障車，牽引車等。三類底盤：基本車型去掉駕駛室與貨箱后再根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行特種設(shè)計(jì)（更換發(fā)動機(jī)也算作第三類底盤） 。用途：客車，客貨兩用車。四類底盤：是在三類底盤上再去掉車架總成后剩余的散件。- 7 -2.1.3 二類底盤的選取選取二類底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)工作是整車總體布置和有特殊工作需求的裝置的設(shè)計(jì)，對底盤僅作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山與底盤接近，達(dá)到合理的匹配。2.1.4 選用的底盤主要參數(shù)根據(jù)以上，本設(shè)計(jì)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采用的燃料。采用汽油的汽車底盤在價(jià)格上略占有優(yōu)勢，但在燃料價(jià)格上，采用柴油的底盤具有長效優(yōu)勢。同時(shí)，采用柴油的底盤載重較大，功率稍大。因此選用 EQ1092F19DJ底盤型號 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)動機(jī)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(zhǔn)乘人數(shù) 3 3最高車速(km/h) 90 85- 8 -作為本次設(shè)計(jì)的底盤。由上述選用的底盤 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： 60mm2.2 總質(zhì)量的估算額定載重質(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(jì)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(jì)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(jì)的垃圾車整車整備質(zhì)量估算為 3700 kg 。裝載質(zhì)量 選取為 4500kg1m整車整備質(zhì)量 估算為 3700kg2駕駛員質(zhì)量 65kg/人,額定載員 3 人,3 6519kg??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： 123450719583Mmkgkg?????本章小結(jié)本章按確定的設(shè)計(jì)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(jì)的底盤，給出了選用底盤的主要參數(shù),并對所設(shè)計(jì)的擺臂垃圾車進(jìn)行了主要參數(shù)計(jì)算。- 9 -第 3 章 擺臂式自卸汽車改裝設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)3.1 副車架的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)擺臂式垃圾車時(shí)，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，主副車架用 U 型螺栓進(jìn)行加固連接。3.1.1 副車架外形的設(shè)計(jì)副車架示意簡圖如圖 3——1 所示。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(diǎn)。載重汽車用中板（中 板 是 一 種 寬 厚 比 和 表 面 積 都 很 大 的 扁 平 鋼 材 ）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?？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- 10 -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 車廂的設(shè)計(jì)車廂在運(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點(diǎn)焊聯(lián)結(jié)后再分別與車廂大梁和車廂側(cè)壁焊接，實(shí)現(xiàn)兩部分的一體(在本設(shè)計(jì)中稱為 U 型鋼板)。同時(shí)，車廂與駕駛室之間設(shè)計(jì)安全擋板，與駕駛室空留一段距離,起到安全和便于維修檢查的作用。車廂示意圖如圖 3——2 所示。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 廂斗的設(shè)計(jì)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。- 11 -為了增加垃圾的運(yùn)送量和汽車的運(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 廂斗的密封與開合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)廂斗上部采用柔性滑蓋，實(shí)現(xiàn)運(yùn)送中的密閉。其結(jié)構(gòu)如圖 3——3 所示。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(shí)現(xiàn)垃圾的方便傾卸。結(jié)構(gòu)如圖 3——4 所示。圖 3——4 后廂板示意圖當(dāng)垃圾車進(jìn)行垃圾的傾卸時(shí)，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。傾卸完畢后，廂斗復(fù)位。再將后廂板兩側(cè)連接削復(fù)位，防止車輛運(yùn)行中由于慣性，后廂板自行撞擊。3.3.3 廂斗的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。3.4 擺臂式垃圾車舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)- 12 -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(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(gè)工作循環(huán)(從卸料動作開始至復(fù)位)時(shí)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 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(shí)，液壓缸的活塞桿推動擺臂做類似的動作，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，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(gè)，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)如圖 3——5 所示。3.4.2 擺臂的設(shè)計(jì)擺臂呈工字型，擺臂的兩側(cè)下端與 U 型鋼板絞接，上部用橫梁將兩側(cè)擺臂連接，在略低于橫梁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)。如圖 3——6 所示。- 13 -圖3——5 擺臂液壓缸示意圖圖 3——6 擺臂示意圖在進(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。擺臂鏈接的鐵鏈長度盡量實(shí)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(shí)候廂斗底部與車廂造成過大的摩擦。3.5 支腿的設(shè)計(jì)支腿在料斗卸料，在廂斗的提升過程中或者需要時(shí)可以獨(dú)立打開，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)支腿的打開與伸縮收回。如圖 3——7 所示。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。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。- 14 -圖 3——7 支腿示意圖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。以上對擺臂式垃圾車車廂各結(jié)構(gòu)形狀的設(shè)計(jì)說明，進(jìn)行優(yōu)化組合后，可得整車形狀結(jié)構(gòu)，如圖 3——8 所示。圖 3——8 整體結(jié)構(gòu)示意圖本章小結(jié)本章主要對擺臂式垃圾車的副車架、車廂、廂斗、擺臂及支腿的結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)進(jìn)行了說明，確定了本設(shè)計(jì)的基本結(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)。- 15 -第 4 章 擺臂式垃圾車設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 擺臂式垃圾車副車架主要尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.1 副車架主要尺寸的設(shè)計(jì)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，長度前端留出安全距離（與駕駛室之間為 400mm，與車頭之間為150mm）其尺寸設(shè)計(jì)如下：副車架長度： 4716mm副車架寬度： 860mm副車架高度： 120mm副車架厚度： 60mm 副車架與主車架連接如圖 4——1 所示。圖 4——1 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(如圖 4——2 所示)圖 4——2 副車架的前端結(jié)構(gòu)- 16 -副車架前端形狀常有三種形狀(如圖 4——3 所示)。對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 4.3(c)所示： ；01hm?。015~2lm?圖 4——3 副車架的三種前端形狀（a）U 形；（b）角形；（c ）L 形如果加工上述形狀困難時(shí)，可以采用如圖 4——4 所示的副車架前端簡易形狀，此時(shí)斜面尺寸較大。對于鋼質(zhì)副車架： ；05~7hm?02~3lm?對于硬本質(zhì)副車架； ；1H圖 4——4 副車架前端簡易形狀（a） 剛質(zhì)副車架 ；（b）硬木質(zhì)副車架副車架與主車架的連接常采用如下幾種形式。1) 止推連接板如圖 4——5 所示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)。圖 4——5 止推連接板的結(jié)構(gòu)- 17 -1-副車架；2-止推連接板；3-主車架縱梁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，如圖 4——6 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。圖 4——6 連接支架1-上托架；2-下托架；3 螺栓3)U 型夾緊螺栓當(dāng)選用其它連接裝置有困難時(shí)，可采用 U 型夾緊螺栓。但在車架受扭轉(zhuǎn)載荷最大的范圍內(nèi)不允許采用 U 型螺栓。當(dāng)采用 U 型螺栓固定時(shí)，為防止主車架縱梁翼面變形，應(yīng)在其內(nèi)側(cè)襯以木塊，坦在消聲器附近，必須使用角鐵等作內(nèi)襯。綜合考慮三種連接方式的特點(diǎn)，以及裝配工藝性，本設(shè)計(jì)采用 U 型夾緊螺栓進(jìn)行主副車架的連接。4.1.2 副車架的強(qiáng)度剛度及彎曲適應(yīng)性校核在擺臂垃圾車按額定裝載質(zhì)量進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，對主車架來說，其整車重心后移。其受力簡圖如圖 4——7 所示。圖 4——7 主車架額定裝載運(yùn)輸重心作用簡圖- 18 -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： 5.41328.93521???F由圖，可以列出： ?? xFxGF ??????? 2121 215903950求得 ??mx356219035??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(shí)，由主車架重心作用簡圖及求得的整車重心作用點(diǎn)，可以畫出額定裝載質(zhì)量時(shí)擺臂垃圾車副車架受力簡化如圖 4——8 所示。圖 4——8 副車架額定裝載受力簡圖將此時(shí)受力的副車架看為簡支梁(見如圖 4——9 所示)，以便進(jìn)行強(qiáng)度剛度及彎曲變形的校核?？梢粤蟹匠探M：- 19 -圖 4——9 副車架等效簡支梁簡圖BCFOACG????203可求得： OCBFA???20471615908.358.93?N.42?即 大小為 48322.87N，方向與設(shè)定的方向相同。0F可求得：OCBFAG???23471631268.958.95?N3.71??即 大小為 7187.37N，方向與設(shè)定的方向相反。3F由以上，可以畫出實(shí)際的副車架等效梁示意圖如圖 4——10 所示。圖 4——10 副車架實(shí)際等效梁簡圖- 20 -列出彎曲剪力及彎矩方程：OA 段： ??NFXQ87.43201???150??XMAB 段：?? 13.948827.4302 ????GFX1615?????XM.651023?XBC 段：??37.18203???FGFQ??47162?X??5??XM967.18???根據(jù)以上剪力和彎矩的求解，可以畫出剪力及彎矩圖如圖 4——11 所示。圖 4——11 副車架額定載荷時(shí)剪力及彎矩圖副車架強(qiáng)度剛度校核：- 21 -對于塑性材料，其彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件為：(4——1)??????zWMmaxax由 maxyIWzz?即有： zIyMmaxmax??式中 ——梁內(nèi)最大彎矩截面彎矩值maxM——抗彎截面模量zW——梁截面對中性軸的慣性矩zI——最大彎矩截面距中性軸最遠(yuǎn)處maxy對于矩形副車架截面，截面慣性矩 zI(4——2)321bhdyhz??即有：??331021062698.47mN???????MPa.由于副車架設(shè)計(jì)成對稱的矩形，其截面上下邊緣最大抗拉應(yīng)力 與最大抗t?壓應(yīng)力 相等，即有：c???MPact 51086.maxaxmax ?????- 22 -在所選材料的許用應(yīng)力范圍內(nèi)。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。maxymax?當(dāng)梁的形式為如圖 4——12 所示形式時(shí)，梁的撓曲線方程為：圖 4—12 副車架等效簡支梁(4——3) ??226bxlEIFy?????a0?x(4——4) ????????323a1ll ??1梁的轉(zhuǎn)角方程為：(4——5)??EIlbFaA6???(4——6) B?式中 ——為作用在梁上的力，規(guī)定其向下為正,向上為負(fù)；F——為梁構(gòu)成材料的彈性模量, ；E52.10EMPa??——為梁的慣性矩。I進(jìn)行疊加后求得，在擺臂垃圾車額定裝載時(shí),其撓度 為：yxxy 63151002745.0. ?????? ??a?61028357.???- 23 -??1xa?即有最大撓度 ：may315ax0.x???476.28求得 A、B 兩處轉(zhuǎn)角 為：?????15039415904763.67151827????????804.?????15322.b819562.???即梁的最大轉(zhuǎn)角 ：max?度8109562.0???由計(jì)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 擺臂式垃圾車車廂主要參數(shù)的設(shè)計(jì)車廂長度： 4546mm（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： 1051mm （下端部分分別于車廂大梁、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： 15mm擋板肋厚度： 15mm- 24 -4.3 擺臂式垃圾車廂斗主要參數(shù)的設(shè)計(jì)與同類產(chǎn)品進(jìn)行比較，EQ1092F19DJ 底盤垃圾車廂斗載重容積約為立方米之間，擬定長 寬 高為 3500 1940 1305，即其容積為：10~6????????386.13059435mmV??在常用容積之內(nèi)，即廂斗的長，寬，高選為：廂斗長度： 3500mm廂斗寬度： 1940mm廂斗高度： 1305mm廂斗鋼板厚度： 5mm廂斗加強(qiáng)肋厚度： 20mm廂斗加強(qiáng)肋寬度： 30mm 廂斗上擺臂鏈結(jié)點(diǎn)尺寸確定：廂斗鏈結(jié)點(diǎn)尺寸：鏈結(jié)點(diǎn)距前后廂斗尺寸：542mm鏈結(jié)點(diǎn)高度： 887mm（距離廂板高度）4.4 擺臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算擺臂傾斜角，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。如圖 4——13 所示，可以計(jì)算出擺臂絞接繞點(diǎn)到擺臂頂端的長度：圖 4——13 擺臂計(jì)算示意圖2843.12mm1230516240coscosA?????????選 A 長度為 2843mm。- 25 -式中 ——是擺臂繞點(diǎn)到鐵鏈軸承相對應(yīng)的擺臂距離；1A——是鐵鏈繞點(diǎn)到擺臂頂端點(diǎn)相對應(yīng)的擺臂距離。2即有擺臂總長度：(mm)60329A??總 長 度 ＝參照現(xiàn)在生產(chǎn)的同類產(chǎn)品，擺臂旋轉(zhuǎn)絞接點(diǎn)的高度設(shè)定為 1050mm擺臂支點(diǎn)在擺臂上的垂直相交點(diǎn)，選擇在離擺臂繞點(diǎn) 800mm 處，可計(jì)算出擺臂液壓缸的支點(diǎn)到擺臂液壓缸支點(diǎn)臂在擺臂上的垂直相交點(diǎn)之間的距離。其計(jì)算坐標(biāo)簡圖如 4——14 所示。圖 4——14 擺臂支點(diǎn)臂長度的確定計(jì)算簡圖在坐標(biāo)圖中 O 點(diǎn)——為擺臂繞點(diǎn),作為坐標(biāo)原點(diǎn)；A——為支點(diǎn)臂在擺臂上的投影點(diǎn)；B 為支點(diǎn)臂與車廂鋼板的接觸點(diǎn)。直線 OA 的斜率 K 為：K = ??035.146180??otgn令 A 點(diǎn)的坐標(biāo)(X,Y)，有：- 26 -2280xy??同時(shí)有：1.035yx?聯(lián)立兩公式，求得 A 點(diǎn)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 = ??96.0418??otgn且 AB 過 A 點(diǎn)( 555.873,575.329 )，有直線 AB 為：?0.962.3yx?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： 127502y??聯(lián)立直線 AB，求 B 點(diǎn)坐標(biāo)(X,Y)為： 9.6X25Y?在直角坐標(biāo)中,求得支點(diǎn)臂長度 AB 為：mm07.1AB取 507mm。擺臂鏈條長度計(jì)算：擺臂鏈條長度的計(jì)算可以參照示意簡圖如圖 4——15 所示。- 27 -圖 4——15 擺臂連接鏈條長度計(jì)算示意簡圖由圖，結(jié)合前面的擺臂長度計(jì)算，可以出擺臂的豎直高度 h：ooAh46sin28346sin???mm05.即有擺臂軸承中心 A 到擺臂絞接繞點(diǎn)所在水平面的豎直距離為： 824.80OAh???mm1965.AC 段對應(yīng)的豎直高度 ：AC2870OAh??mm.則擺臂鏈條 AC 長度為： ??22870.3576AC????mm1取 AC 長度 1757mm。擺臂最大旋轉(zhuǎn)角的確定計(jì)算：將擺臂靜止擺角和最大擺角處的工作狀態(tài)簡化如圖 4——16 所示。- 28 -圖 4——16 擺臂靜止與最大擺角狀態(tài)簡圖圖中 OA——為擺臂絞接繞點(diǎn)到擺臂上滾軸中心點(diǎn)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(diǎn)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： ??10527461735???otgnAC.在最大擺角處 AD 長度為： 157.640D2?在三角形中，由 .5sin173cos46AO?0.2?計(jì)算 a 角為： arcsin.1?o02即有最大轉(zhuǎn)角 A 為： oo102.4618??