长安微型密封式垃圾车的设计

摘 要随着我国城镇一体化建设速度的加快，城市规模的扩大，人口数量的增多，城市生活垃圾也随之日益增多，城市对垃圾运输车的需求将越来越大。据我国环卫信息网统计计算，以每年8%的速度增长。而与此同时，我国城市垃圾的搜集和运输能力明显不足，环卫车辆的保有量远远未达到建设部城镇环境卫生设施标准人配置标准要求。按配置标准要求，保有量缺口达40%，但现有车辆80%以上都在超负荷工作，满足不了实际需要。由此，垃圾车的城市需求量每年都在13000辆以上，而且在逐年的递增，课题所涉及的密封式垃圾车属于新型专用汽车以其自身环保性好已经在我国已经得到广泛的应用。文中介绍了微型密封式垃圾车的设计说明，叙述了在设计过程中出现的问题和解决方法，对于不同结构的密封式垃圾车进行比较，合理选用二类底盘，并设计了密封式车厢以及液压举升机构，选用正确的液压缸来保证举升机构正常行。关键词：微型密封式垃圾车；密封车厢；专用汽车；液压举升；自卸s to of on s of at .4 a s 7.5 75m to a 400% in 3,000 by to in of in on a to 摘要.微型密封式垃圾车设计的意义和目的.微型密封式垃圾车的研究现状与发展.密封式垃圾车不同结构形式的比较. 设计主要内容.整车主要参数的确定. 车厢的总体设计及质量参数确定.副车架的计算.梁弯曲应力计算.架扭转时纵梁应力计算.架载荷分析.架扭转应力的计算. 举升机构设计思路. 初步设计.举升机构结构型式的分类及特点.举升机构型式的分析与选择.举升机构的具体设计.车箱的转轴点、举升点.厢举升点计算.大举升角的确定. 液压缸的选择. 车厢加强设计. 举升机构设计小结. 概述.取力器的类型及其特点.取力器的选取.取力器的安装方式.取力器的输出连接. 概述. 汽车动力性能分析.本参数确定.车的行驶方程式.车最高车速的确定.燃油经济性计算. 整车轴荷分配计算. 整车稳定性分析.定性分析内容.载质心高度的计算.载侧倾角的计算及最小转弯直径的计算. 小结.人民生活密切相关。随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，环卫部门需处理的垃圾从数量到种类都日益增多。无疑，垃圾处理工作量将加大，这样，垃圾处理的效率问题将是我们面对的一个重要问题。垃圾的处理包括垃圾的收集、运输及最终处理，其中垃圾运输是重要的一环，这不仅因为它的效率直接影响整个垃圾处理工作的效率，而且如运输工具选择不慎，会在运输过程中产生泄漏、废气等污染，严重影响垃圾处理工作及城市环境。微型密封垃圾车由于结构简单，工作稳定，为完成上述工作创造了有利的条件。使用普通自卸垃圾车的运输方式，其机械化程度低，人工劳动强度大，运输中的二次污染问题比较严重，垃圾体积大重量轻，运输效率低，需配备更多的车辆和人员，越来越不适应现代化城市发展的需求。所以，密封式垃圾车的设计目的就是能够减轻环卫工人劳动强度，改善劳动条件，解决垃圾在运输过程中的二次污染。如自卸式垃圾车，压缩式垃圾车，摆臂式垃圾车，但多数垃圾车并不具备密封功能，而且多数垃圾车较大，在垃圾运输中显得比较笨拙，由于没有良好的密封性，垃圾在运输过程中很容易造成二次污染。微型密封式垃圾车的设计在我国已开展很长时间了，我国很多厂家已经开始自主研发和生产新型的垃圾车，例如长安密封式垃圾车，形式分为全密封式、上滑盖式三种，采用液压控制系统使操作变得十分方便，轻松卸下车厢内垃圾，该车的特点是适合大量装卸垃圾，适合人工或配合装载机联合作业，大量运输，同时充分提高了车辆的运输能力，密封性能好，可防止运输途中的二次污染，适用于城建、城市街道及大型厂矿部门运载各种垃圾，亦可运输灰、砂、石、土等散装建筑材料，也可以在矿山或煤矿中运送矿石或煤。车工业也随之壮大，原来笨重的汽车已不多见，现代人们都追求汽车的“迷你”也就是汽车的微型化，微型汽车较原来的汽车首先是车形上的改观，微型汽车相比传统汽车十分的小，同时赋予其容易使用的特点；其次是微型车的燃油经济性，相比传统汽车，微型汽车耗油量小，燃油经济性能提高。现在的人们经济水平大大提高，丰富的物质生活导致了生活垃圾日益增多，如果不能及时处理就会导致环境污染危害人类，而垃圾需要远离城市集中处理，所以人们设计了垃圾车来运输垃圾，建立了垃圾处理点来处理垃圾，但是，这种传统意义上的垃圾车只能起到运输垃圾的作用，在运输垃圾的过程中无法避免垃圾的外漏和飘散，鉴于这种情况，研发了密封式的垃圾车，有效地减少了垃圾运输过程中的二次污染，但是这种密封式垃圾车车型较大，使用不方便，所以现在需要一种微型密封式的垃圾车来取代传统的密封式垃圾车，这种垃圾车整车质量车身采用了轻量化设计，提高了中转清运垃圾的功能，具有一次装载运输量大和密闭运输的特点。液压系统与车厢体联接，安全可靠，并可防止垃圾飘散、异味及污水外溢所造成的城市及街道的二次污染，运输率高，成本低，而且该车具有自装自卸功能，不需要专门的起重设备，能够减轻环卫工人劳动强度，改善劳动条件是城市生活垃圾运输的最佳选择。是一种安全、节能、环保型垃圾专用运输车，具有较大的市场发展空间，而且对我国城市垃圾运输有着巨大的意义。见的有：压缩式垃圾车；摆臂式垃圾车；自卸式垃圾车。下面分析不同结构形式密封式垃圾车压缩式垃圾车：这种垃圾车是装备有液压举升机构和尾部填塞器，能将垃圾自行装入、转运和倾斜的专用自卸汽车，主要用于收集，转运袋装生活垃圾。其特点为：能压缩、破碎垃圾，增大装载质量。经压缩，可将密度为 3/400200 生后垃圾压缩到密度为 3/600400 摆臂式垃圾车：该车装备有可回转的其中臂，车斗或集装垃圾选调在起重摆臂上，随起重摆臂回转、起落，实现垃圾自装自卸。其特点为：摆臂装置可以使集装垃圾箱与汽车的主体分离，实现垃圾箱的自装卸；摆臂可以使车厢倾翻来自卸垃圾。计主要内容微型密封式垃圾车主要设计的是密封式车厢的结构和液压举升机构。其中，车厢的设计包括：车厢尺寸参数的确定、车厢材质的选择以及车厢内壁的防腐处理。液压举升机构的设计包括：液压缸的选择、举升机构结构形式选择、液压油泵选择、举升机构的优化设计、整车性能分析。)外廓尺寸外廓尺寸指的是整车的长、宽、高，由所选的汽车底盘及工作装置决定，但最大尺寸需要满足法规要求。在我国车外廓尺寸的界限中有明确的规定。我所设计的长安微型密封式垃圾车根据其底盘可知该车外形尺寸为：长3530145017402)轴距轴距影响到车辆的总长，最小转向直径、纵向通过半径、轴荷分配。综合设计考虑微型密封式垃圾车轴距选用20003)轮距轮距影响整车的总宽，横向通过半径、转向时的通道宽度以及车辆的横向稳定性，所以轮距要与车宽相适应，设计的微型密封式垃圾车了的轮距为12004)前、后悬汽车的前、后悬直接影响汽车的接近角和离去角，一般要求在25以上，最少不小于20。所设计汽车需满足车辆接近角和轴荷分配的要求；后悬应满足车辆离去角和轴荷分配的要求。确定微型密封式垃圾车的前悬为805悬为715二类底盘的选择以及参数的确定(1)底盘的选择根据设计要求的外形尺寸选用长安2)底盘参数 表一底盘参数类型 依据标准 轴数 轴距 轮胎数二类 2000整车外廓规格 长 宽 高 400715 后 总质量 整备质量121520039065悬 后悬 接近角 离去角2 805953发动机型号 功率 最高车速 轮胎规格 弹簧片数94km/h 145据外廓尺寸： 174014503530 确定密封车厢的尺寸。同时，为了保证良好的密封性能确定密封车厢设计为矩形。初步确定车厢尺寸为长：2279：1350：1027二车厢尺寸车厢长度/279350027通自卸车车厢多数为矩形，钢板的厚度多为底8边4前4后5(于所涉及的车厢为矩形，所以可选用厢顶与厢底厚度为8端厚度为5 前底有效宽度有效长度有效高度 车厢体积 339 ，规定车厢容积为 332 m ，而 内在规定容积 33 323 满足规定，故车厢尺寸满足要求。够燃料、液压油和冷却液的空车质量。它一般是二类底盘整备质量与改装部分质量的总和，是自卸式垃圾车总体设计的重要设计参数之一。自卸式垃圾车总质量是指装备齐全，包括驾驶员，并按规定装满货物的质量。其值可按下式确定 (中 自卸式垃圾车总质量(自卸式垃圾车整车整备质量(装载质量(驾驶员质量(按65计算。自卸式垃圾车质量利用系数 是指装载质量 整车整备质量 比 该系数是一项评价汽车设计、制造水平的综合性指标。因此，新车型设计时，就应力求采用新工艺、新材料、新技术，不断减轻汽车自身质量，提高汽车性能。通常由二类货车底盘改装的自卸式垃圾车( 。取 175以0L 为半径画孤交 00于 0B 点。连 0 0为液压缸中心线在举升角 0 时的位置。 0B 点坐标为(3530，94)， 1000 。(5)车厢放平时拉杆与三角臂铰接点0A 的确定连接 0并将 0 0C 转到00半径画弧，再以液压缸自由长度与最大有效工作行程之和为半径画弧，两弧交于接 6一般(68)，又以 0B 为顶点， 00边，作 000 ，根据结构允许尺寸，取 5000 ，连接 00此确定 0A 点的坐标为(3615，即 000 和 分别为 0 和 50 时三角架所处的位置。(6)拉杆与副梁铰接点 线于整整数，最后确定170，75)。拉杆长度01480作图法初选出各铰支点位置后，需要对不同举升角作运动轨迹校核。如果出现点 0B 至车厢底板距离小于点 0C 至车厢底板距离的情况，则应加大 00与数值，重新计算各铰支点参数值。第二步：令自变量在0 之间变化，将作图法的结果代入并用解析法解出一系列液压缸推力和拉杆的拉力，然后进行比较，选取最大液压缸推力和拉杆的拉力作为设计液压系统压力和拉杆强度计算的依据，如图3所示，坐标原点0点为车厢后铰支点。点 0A 、 0B 、 0C 、零度时三角臂三顶点及液压缸下铰支点的位置，它们的坐标值已由第一步得出；点A、B、的三角臂三顶点。坐标值也由第一步得出。 0G 为为零度车厢满载时质心，根据自卸车结构参数，可得 0G 坐标(1664，879)。图3前推连杆组合式举升机构的受力分析当举升角为时，角臂与车厢底部铰支点)坐标 ： 0 00 CC ，x 和 ： 222 222 )()( )()( ， 点坐标值 ： 222 222 )()( )()( 时，举升质量质心x 和 ： 0 00 GG 力矩也最大，车厢启动时又有惯性阻力作用，此时液压缸推力较大。因此，下面以初始位置为例对液压缸推力和拉杆挣力的计算过程进行分析在举升角=0时，直线 直线 方程分别为0)()()()( 000000 )()()()(000000 点 0,( 00 FF 以通过联立求解式(4式(4解，即得 02821, 028。在举升角=0时，点0距离 00 )( )()( 200200 0000000 (车厢作为分离体，根据力矩平衡 00 M 得 被举升的重力(N)；00作用在直线 00向的力(N)。在举升角=0时，点 0A 至直线 0距离 00 53)()( )()()()( 2020 0000000000 在举升角=0时，点 0A 至直线 00距离 000 )( )()()()( 200200 00000000000000 取三角臂000 分离体，根据力矩平衡 00 得 00000 式中， 对应任意举升角=0时的液压缸推力(N)。在举升角=0时,点 0C 至直线 0距离 00 )( )()()()( 2020 0000000000 在举升角=0时，点 0C 至直线 距离 0 为: )( )()()()( 2020 0000000000 取三角臂000 分离体，根据力矩平衡 00 得:000 中用于工程及矿山用自动倒泄垃圾结构和特种车辆车厢的后卸、侧卸和三向卸。（1）型号说明4500 伸出级数：4级液压缸型式力级出套筒最大外径（总行程（安装方式端耳环；部耳轴。(2)性能参数多级液压缸的套筒(柱塞)外径分别为60,80,100,120,150,180和210出级数为26级；单级行程1251500合国家标准定压力16数 单级行程 总行程 安装中心距范围 全伸后中心距* 300500 9001500 525740 14252240*5 160300 3201500 340495 660 199026 750150014007200 10401950 244091503 400630 12001890 670940 1870283026 700150014007200 10601980 24609180*5 160300 3201500 125160 4451660*6 700150014007200 10501960 24509160* 300630 9001890 6501010 15502900*3 400800 8002400 7601350 15603750根据上表选定液压缸为3液压缸全伸够中心距为17008585缸举升力缸推力： M (油缸举升力矩： 最大举升阻力矩： (油缸举升力：ww (中： 最大装载质量和货箱之和举升过程中它为变量，因此油缸举升力也随之成为变量。上述质心至翻转轴中心的水平坐标是岁车厢举升角变化而变化的函数。实际上，在举升开始阶段由于各铰链支点静摩擦力矩较大，所以车厢的最大阻力矩发生在车厢即将被举起时刻，为最大值，此时的直推式举升机构进行受力分析和设计计算时，还应考虑力矩比，即当任意一节伸缩油缸套筒将要伸出时，举伸机构提供的举伸力矩与阻力矩之比。油缸直径的确定：油缸推力与第一节油缸直径的关系为：4 21 (中：求得第一节油缸的最小直径： ww (w (上式计算出各级油缸的最小直径和各界油缸的举升力。在本设计中 54 ，再结合上述表格的标准，代入上述公式计算可以得到三节的油缸直径分别为10000级推力分别为：8501 0422 8263 。厢加强及铰链机构的设计根据经验，往往把车厢设计成装有加强筋的钢板式结构，车厢是用于装载和倾卸货物。它一般是由前栏板、左右侧栏板，典型后倾式车厢结构的底板横剖面呈矩形。为避免装载时物料下落碰坏驾驶室顶孟，通常在车厢前栏板加做向上前方延伸的防护挡板；车厢底板固定在车厢底架之上，车厢的侧栏板、前后栏板外侧面通常布置有加强筋以保证车厢的牢固。座的结构形式铰链座的底板有6个为板的厚度为10毫米，两侧支座的高度为78毫米，厚和宽分别为20、32毫米。孔径的标准与销的直径相符合。销的结构和尺寸都是由机械手册查得，均有相关标准。设计质量直接影响自动倒泄垃圾结构的使用性能。随着自动倒泄垃圾结构产品技术的发展,举升机构的结构型式也不断增多。若能将不同类型的举升机构其各自的特点配备到与之相适应的自动倒泄垃圾结构则无论是自动倒泄垃圾结构的工作性能,还是举升机构的使用效率,都会得到很大的改善。述取力器是安装在专用汽车变速器上用来驱动专用汽车辅助动力装置的装置，在专用汽车上取力器就是一组变速齿轮，与汽车变速箱采用齿轮连接，与举升泵采用轴连接，是变速箱里单独的一个档位，当司机挂上这个档位，踩下油门，举升油泵开始工作，实现举升车厢的作用。气机、绞盘、消防云梯等装置的齿轮装置，它通常装在变速器上，它的作用是将汽车发动机的动力，通过发动机飞轮经离合器从动盘、变速器输入轴或中间轴传到需要驱动的装置上，最终实现辅助动力装置的正常工作。侧置取力器侧置取力器，常用于动力要求不高的辅助动力装置，它通常装在变速器的侧面、顶部或底部的开口处，通常取力齿轮与中间轴上的主动齿轮相啮合进行取力，为了改变其旋向，还可以直接与中间轴上的主动齿轮相啮合进行取力来满足需求。装在顶部的取力器由于位置高，不易润滑，一般都带有单独的润滑系统；装在底部的取力器由于油质差，一般都要设计过滤器，设计过于复杂。后置取力器后置取力器通常装在变速器后盖的取力孔上，或是直接安装在变速器后端面上，通过中间轴后端花键与结合套连接进行取力，此类取力器在类取力器可以传递大功率，但这类取力器的转速受到中间轴的限制，其转速较低，要得到高转速，必须增加升速齿轮副。前置取力器和全功率取力器它们通常安装在变速器与离合器之间，又称为夹心式取力器，用于动力要求很高的辅助动力装置，输出转速不受变速器常啮比的影响。所不同的是，前置取力器是通过变速器一轴进行取力，而全功能取力器是直接与发动机曲轴连接，通过取力器上的液压操纵的多片金属摩擦片来接通、切断动力，工作时不影响离合器工作和变速器换档。个档位的取力器主要用于油泵、压力机等辅助动力装置，而多档位可逆式取力器主要用于绞盘等专用装置。本设计中取力器主要用于驱动液压油泵所以取力器档位选择一个，下面是取力器选取的具体依据：a) 档位和旋向b) 取力器功率选择合理匹配的取力器，首先取力器必须具有足够的输出功率来满足辅助动力装置的需要。从理论上讲，取力器的输出功率等于扭矩和转速的乘积，确定功率大小的基本依据是节线速度，一般来说，节线速度越快，功率就越大。取力器功率来自于发动机经变速器传递来的功率，取力器输出功率的大小取决于取力器齿轮的节线速度。节线速度： 2 （以看出，节线速度等于取力齿轮的节圆长度与转速的乘积。取力器安装位置不同，取力器齿轮也不同，其转速也有变化。前置取力器（一轴取力）的取力齿轮安装在变速器一轴上，其转速n=置取力器的取力齿轮就是安装在主动轴上的输入齿轮，其转速n=常；侧置取力器的取力齿轮就是与变速器中间齿轮啮合的取力器的输入齿轮，其转速n=常n I 以取力器设计必须具有一定的节线速度。一般情况下，取力器齿轮的节线速度，在发动机转速为1000r/得低于200，约等于11千瓦；在发动机转速为2000r/得低于300，约等于19千瓦。这就要求发动机具有一定的输出转速和扭矩，变速器具有一定驱动能力，取力器才会有足够的输入功率来驱动辅助动力装置。c) 取力器传动比和转速为了满足辅助动力装置的需要，取力器的输出转速不是固定不变的，匹配不同的发动机、变速器，取力器的输出转速、变速器的常啮齿轮比及其取力器齿轮装置的传动比。前置取力器 取发 置取力器 取常发 置取力器 取档常发 以上可以看出，选定一定的发动机、变速器，即取力器输入一定的功率。在具有足够的输出功率的情况下，取力器传动比力器的转速和相应的扭矩输出的大小可以在用户需要的范围内变动。所以，在确定取力器的输出转速时，通常可以采用直接输出和间接输出。如果所选用的取力器转速能够满足辅助动力装置的正常工作要求，可采用直接输出，反之，可采用间接输出。采用间接输出时，如果必须增大取力器的输出转速来满足辅助动力装置的正常工作时，取力器的输入扭矩应高于输出扭矩，反之应低于输出扭矩。因为取力器转速与其扭矩有关，所以，在确定取力器输出转速的同时必须考虑取力器的额定扭矩。于变速器的种类繁多，与变速器连接的端面一般不能进行标准化设计，但有时可以采用同一毛坯壳体，加工出不同的连接螺栓孔来进行系列化设计。后置取力器安装在变速器的后端面或后盖上，与中间轴花键啮合，啮合花键可以进行标准化设计，可以在中间后端面上加工成三角键，通过与连接轴连接进行取力。安装在变速器后端面的取力器都是专用的，与变速器形成一个整体，根据变速器壳体后端面进行设计，能传动发动机的不同功率，适应于连续运转的辅助动力装置。而安