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摆臂式自卸汽车改装设计【汽车类】【4张CAD图纸】

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摆臂式 自卸汽车 改装 设计 cad 图纸
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摆臂式自卸汽车改装设计

54页 17000字数+说明书+任务书+4张CAD图纸【详情如下】

A0副车架.dwg

A0摆臂支腿机构.dwg

A0整车装配图.dwg

A1液压系统原理图.dwg

任务书.doc

摆臂式自卸汽车改装设计论文.doc

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目  录

摘要I

AbstractII

第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2摆臂式垃圾车定义以及组成功用2

1.3国内外摆臂式垃圾车的发展现状3

1.4 摆臂式垃圾车的发展方向和前景4

1.5 本设计研究的主要内容5

第2章 摆臂式垃圾车的底盘选取6

2.1 底盘的选取6

2.1.1 底盘满足的要求6

2.1.2 底盘分类6

2.1.3 二类底盘的选取7

2.1.4 选用的底盘主要参数7

2.2 总质量的估算8

第3章 摆臂式垃圾车基本结构的确定9

3.1 副车架的设计9

3.1.1 副车架外形的设计9

3.1.2 副车架选材9

3.2 车厢的设计10

3.3 厢斗的设计10

3.3.1 厢斗形状的确定10

3.3.2 厢斗的密封与开合机构的设计11

3.3.3 厢斗的选材11

3.4 摆臂式垃圾车举升机构的设计12

3.4.1 摆臂液压缸的选用12

3.4.2 摆臂的设计12

3.5支腿的设计13

第4章 摆臂式垃圾车改装设计的设计计算15

4.1 摆臂式垃圾车副车架主要尺寸参数设计计算15

4.1.1 副车架主要尺寸的设计15

4.1.2 副车架的强度刚度及弯曲适应性校核17

4.2 摆臂式垃圾车车厢主要参数的设计23

4.3 摆臂式垃圾车厢斗主要参数的设计24

4.4 摆臂机构的设计计算24

4.5 支腿机构的设计计算37

第5章 摆臂式垃圾车的液压系统设计39

5.1 液压系统参数设计计算39

5.1.1 摆臂举升液压缸的选型39

5.1.2 摆臂举升油泵的选型40

5.1.3 支腿油缸选型42

5.1.4 邮箱容积与油管内径的计算42

5.1.5 方向控制阀的选型43

5.2 操纵方式的选择44

5.3 液压系统原理44

5.4 取力器的选择45

结  论48

参考文献49

致  谢50

摘  要

垃圾车在现代生活中起到的作用越来越大,越来越被人们的重视。现代的垃圾车设计在专用车设计中的占有的地位也越来越高。目前,垃圾车设计普遍存在着价位过高,与当前垃圾车的实际接受能力存有一定的距离,致使高消费的垃圾专用车的消费量较小。本设计从市场现实需求角度出发,看重实际,把设计功能较完善合理,充分满足功能要求作为设计目标。在设计中,积极使用新型材料、降低成本价格,以期生产出占有市场优势,功能全,价格低,市场需求量较多的实用型摆臂式垃圾车。

   设计中,针对现有的垃圾车露天式厢斗不环保的问题,改进为带柔性滑盖的密封型厢斗,并且后厢板带有铰接装置,实现垃圾的倾卸更快捷,有望成为摆臂式垃圾车密封型车厢的新产品。

关键词:垃圾车;车厢;摆臂;支腿;液压系统

  本设计主要的设计内容,是根据垃圾货物清置部门的使用要求,进行目标底盘的选取,并进行对能实现特殊功能装置的加置设计,包括副车架的设计、车厢体的设计、摆臂机构设计、厢斗设计、液压系统的选型计算以及相关设计零部件的必要刚度、强度校核等。

      第2章  摆臂式垃圾车的底盘选取


2.1 底盘的选取

  选取的底盘的好坏,直接影响到专用车的性能。在选取汽车底盘时,主要是根据专用车的用途、装载质量、使用条件、性能指标、专用装置或设备的外形吃讯及动力匹配等进行。目前,近80%的专用车辆采用二类底盘进行改装设计。

2.1.1 底盘满足的要求

   在专用汽车底盘选型方面,一般应满足下述要求:

   1.适用性

   对各种专用改装车的总成应适于专用汽车特殊功能的要求,并以此为主要目标进行改装选型设计。

   2.可靠性

   所选用的各总成工作应可靠,出现故障的几率少,零部件要有足够的强度和寿命,同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡。

   3.先进性

   所选用的底盘,应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵稳定性,行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平。而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。

2.1.2 底盘分类

  二类底盘:基本车型上去掉货箱,在改装设计布置时,在没有货箱的汽车底盘上,加载所需要的工作装置或特种车身。

  用途:油罐车,洒水车,吸粪车,吸污车,化工液体运输车,仓栅车,载货车,自卸车,随车吊,粉粒物料运输车,散装水泥车,高空作业车,清障车,牵引车等。

  三类底盘:基本车型去掉驾驶室与货箱后再根据设计进行特种设计(更换发动机也算作第三类底盘)。

  用途:客车,客货两用车。

  四类底盘:是在三类底盘上再去掉车架总成后剩余的散件。

2.1.3 二类底盘的选取

  选取二类底盘进行改装设计时,重点工作是整车总体布置和有特殊工作需求的装置的设计,对底盘仅作辅助的性能分析和必要的强度校核,确保改装后的整车性能在基本山与底盘接近,达到合理的匹配。

2.1.4 选用的底盘主要参数

  根据以上,本设计所用底盘主要从东风汽油与柴油摆臂垃圾车底盘中选用。以下表2——1将两种底盘参数列出,进行比较。

    表2——1 东风EQ1092FJ和EQ1092F19DJ底盘参数比较

 底盘型号 EQ1092FJ EQ1092F19DJ

 额定载质量(kg) 4000 4500

 整备质量(kg) 3550 3550

 外形尺寸(mm) 6605*2364*2370 6605*2364*2370

 发动机型号 EQ6100-1 YC4E140-20

 排量/功率(ml/kw) 5420/99 4257/105

 钢板弹片数(前/后) 8/11+8 9/11+8

 轴距(mm) 3950 3950

 前轮距/后轮距(mm) 1810/1800 1810/1800

 接近角/离去角(度) 34/19 34/19

 前悬/后悬(mm) 1065/1590 1065/1590

 燃油类型 汽油 柴油

 轴数/轮胎数 2/6 2/6    

 轮胎规格 9.00-20 9.00-20

 驾驶室准乘人数 3 3

 最高车速(km/h) 90 85

   由比较可以看到,EQ1092FJ和EQ1092F19DJ两种型号底盘在整体性能上相差无几,不同之处在于两种底盘汽车采用的燃料。采用汽油的汽车底盘在价格上略占有优势,但在燃料价格上,采用柴油的底盘具有长效优势。同时,采用柴油的底盘载重较大,功率稍大。因此选用EQ1092F19DJ作为本次设计的底盘。

   由上述选用的底盘EQ1092F19DJ底盘,其主车架尺寸如下:

       主车架的长度:                         6605mm

       主车架的宽度:                         860mm

       主车架上面尺寸到地面高度:             932mm

       主车架的厚度:                        60mm

2.2 总质量的估算

  额定载重质量是摆臂垃圾车基本使用性能的参数。由上面的叙述知道,本设计的垃圾车辆额定载质量定位4500 kg。

   整车整备质量也是摆臂垃圾车的重要性能参数。在摆臂垃圾车车厢的设计过程中,主要采用同类产品提供的数据进行估算整车整备质量。整车整备质量包括底盘质量、底盘以外外加的副车架、车厢、摆臂、厢斗以及液压系统等装置的质量,是加够各种油液料后的空车质量。本设计的垃圾车整车整备质量估算为3700 kg。

     装载质量                   选取为4500kg

     整车整备质量               估算为3700kg

     驾驶员质量     65kg/人,额定载员3人,

   汽车总质量是指装备齐全,装满额定货物后的汽车质量,包括驾驶员在内的额定载员质量。即:        


本章小结

   本章按确定的设计目标,主要对东风汽车汽油EQ1092FJ底盘和柴油EQ1092F19DJ底盘进行了对比,选择了这次设计的底盘,给出了选用底盘的主要参数,并对所设计的摆臂垃圾车进行了主要参数计算。


内容简介:
哈工大华德学院毕业设计(论文)评语 姓名: 赵长青 学号: 1079312209 专业:(交通运输)汽车运用工程 毕业设计(论文)题目: 摆臂式自卸汽车改装设计 工作起止日期:2010 年 10 月 11 日起 2010 年 12 月 28 日止 指导教师对毕业设计(论文)进行情况,完成质量及评分意见: 指导教师签字: 指导教师职称: 评阅人评阅意见: 评阅教师签字: 评阅教师职称: 答辩委员会评语: 根据毕业设计(论文)的材料和学生的答辩情况,答辩委员会作出如下评定:学生 毕业设计(论文)答辩成绩评定为: 对毕业设计(论文)的特殊评语: 答辩委员会主任(签字) 职称: 答辩委员会副主任(签字): 职称: 答辩委员会委员(签字): 年 月 日 哈工大华德学院毕业设计(论文)任务书 姓名:赵长青 院(系): 汽车工程系 专业:交通运输(汽车运用工程工程)班 号:0793122 任务起止日期:2010年 10月 11日至 2010年12月28日 毕业设计(论文)题目:摆臂式自卸汽车改装设计立题的目的和意义:摆臂式自卸汽车是自卸汽车中的一种,以其显著的特点得到了广泛的应用。摆臂式自卸汽车摆臂可以平移起落货箱,它同时具有货物和箱体自动装卸的功能,而且两种功能由同一个车载工作装置完成。由于它具备自动装卸箱体功能,装料时一般均将箱体卸下降低装料高度,装满料后,则将箱体自动装车并运输。该车使用方便,运输效率高,摆臂式自卸汽车又依其特有的机动灵活的特点被广泛应用于小吨位货物的运输。因此,通过对摆臂式自卸汽车的改装设计,可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和锻炼学生利用所学知识分析问题和解决问题的能力。技术要求与主要内容:一、要求正确进行二类底盘的选择、主要参数数据齐备,改装设计一种摆臂式随车起重运输车。(装载质量2500kg)二、本设计主要研究方法:1.文献调研和实际考察,研究前人经验、现实的需要以及存在的问题;2.对所要研究的课题进行初步可行性分析;3.进行实地设计和改进三、论文要求1.参考文献篇数:10篇以上(其中不少于2篇外文文献);2.内容充实,结构清晰合理,符合规范;3.必须进行大量的实地调查。四、设计(论文)完成后应提交的成果:1. 根据相关参数完成摆臂式自卸汽车相关计算和校核;2.撰写设计说明书10000字以上;3.绘制两张零号图纸以上,其中至少有一张CAD图。 进度安排:第12周(10月13日10月22日):收集资料,完成开题报告,完成总体设计方案并及时写好毕业设计日志;10月22日开题检查第37周(10月23日11月26日):1、完成整体设计,材料的选择和相关计算,完成所有草图的绘制;2、11月19日指导教师进行中期检查;3、11月26日全系中期检查并及时写好毕业设计日志。第89周(11月27日12月10日):1、完成所有正式图纸的绘制和论文草稿;2、12月10日结题检查。第1011周(12月11日12月16日):1、对毕业设计论文的内容、格式、英、汉文摘要、毕业论文等内容进行修改,2、完成正式论文的装订;3、12月16日上交所有毕业设计相关材料。第12周(12月17日12月28日):1、准备毕业设计答辩。2、12月28日答辩 同组设计者及分工: 指导教师签字 年 月 日 系(教研室)主任意见:系(教研室)主任签字 年 月 日哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)题 目 摆臂式自卸汽车改装设计 专 业 (交通运输)汽车运用工程 学 号 1079312209 学 生 赵长青 指导教师 李玉龙 答辩日期 2010年12月29日哈工大华德学院哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 概述11.2摆臂式垃圾车定义以及组成功用21.3国内外摆臂式垃圾车的发展现状31.4 摆臂式垃圾车的发展方向和前景41.5 本设计研究的主要内容5第2章 摆臂式垃圾车的底盘选取62.1 底盘的选取62.1.1 底盘满足的要求62.1.2 底盘分类62.1.3 二类底盘的选取72.1.4 选用的底盘主要参数72.2 总质量的估算8第3章 摆臂式垃圾车基本结构的确定93.1 副车架的设计93.1.1 副车架外形的设计93.1.2 副车架选材93.2 车厢的设计103.3 厢斗的设计103.3.1 厢斗形状的确定103.3.2 厢斗的密封与开合机构的设计113.3.3 厢斗的选材113.4 摆臂式垃圾车举升机构的设计123.4.1 摆臂液压缸的选用123.4.2 摆臂的设计123.5支腿的设计13第4章 摆臂式垃圾车改装设计的设计计算154.1 摆臂式垃圾车副车架主要尺寸参数设计计算154.1.1 副车架主要尺寸的设计154.1.2 副车架的强度刚度及弯曲适应性校核174.2 摆臂式垃圾车车厢主要参数的设计234.3 摆臂式垃圾车厢斗主要参数的设计244.4 摆臂机构的设计计算244.5 支腿机构的设计计算37第5章 摆臂式垃圾车的液压系统设计395.1 液压系统参数设计计算395.1.1 摆臂举升液压缸的选型395.1.2 摆臂举升油泵的选型405.1.3 支腿油缸选型425.1.4 邮箱容积与油管内径的计算425.1.5 方向控制阀的选型435.2 操纵方式的选择445.3 液压系统原理445.4 取力器的选择45结 论48参考文献49致 谢50 摘 要垃圾车在现代生活中起到的作用越来越大,越来越被人们的重视。现代的垃圾车设计在专用车设计中的占有的地位也越来越高。目前,垃圾车设计普遍存在着价位过高,与当前垃圾车的实际接受能力存有一定的距离,致使高消费的垃圾专用车的消费量较小。本设计从市场现实需求角度出发,看重实际,把设计功能较完善合理,充分满足功能要求作为设计目标。在设计中,积极使用新型材料、降低成本价格,以期生产出占有市场优势,功能全,价格低,市场需求量较多的实用型摆臂式垃圾车。设计中,针对现有的垃圾车露天式厢斗不环保的问题,改进为带柔性滑盖的密封型厢斗,并且后厢板带有铰接装置,实现垃圾的倾卸更快捷,有望成为摆臂式垃圾车密封型车厢的新产品。关键词:垃圾车;车厢;摆臂;支腿;液压系统 AbstractGarbage truck the role which plays in the modern life is getting bigger and bigger, more and more by peoples 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 consumptions trash private cars 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 SgstemIV第1章 绪 论1.1 概述改革开放以来,随着中国的经济高速发展,城市数量及人口显著增加,城市规模和范围不断扩大。随着城市化进程的加快,中国城市生活垃圾产量不断增长,近几年,中国城市生活垃圾清运量的增长趋势开始变缓,进入了一个低增长阶段。但是,随着城市垃圾的累积量越来越大,高效的城市垃圾处理已变的刻不容缓。为了避免垃圾在运输中造成二次污染,因此,保持垃圾在运输过程中的全程密闭,是现代垃圾车最基本的要求。据了解,目前国内大量使用的密闭垃圾车主要有自卸式垃圾车、摆臂式垃圾车、车厢可卸式垃圾车以及压缩式垃圾车。其中,自卸式垃圾车在市场价格上占有较大优势,但其在使用上要配备垃圾的装载车辆,增加了人力和物力的成本;车厢可卸式垃圾车,同样需要附加垃圾装载车辆,增加了运作费用;压缩式垃圾车,相当于一个流动垃圾中转站,能够把垃圾挤入车厢压实,并具有垃圾自动倾卸等功能。压缩式垃圾车收集垃圾的方式简便、高效、压缩比高、装载量大,特别是其突出的密闭性好、更环保等优点,被认为是垃圾车的主要发展趋势。但是我国大多城市现有的垃圾收集是定点收集方式,要变固定方式为流动方式,不仅要改变人们的习惯,还要耗费大量人力物力重建垃圾收集站。同时,垃圾车的购买大部分依靠财政拨款,资金成为又一不利因素。因此,压缩式垃圾车在很多城市无法迅速推广,只在上海、武汉、广州等大城市有较大比例的使用。而摆臂式垃圾车,能够在一定程度上集括了上述几种垃圾车的长处。该车的特点是货斗与车体分开,能够实现一台车与多个货斗联合作业,循环运输,充分提高了车辆的运输能力,特别适用于短途运输,在价格上也同样占有较大优势。本设计针对中型汽车底盘,在其性能允许范围内,进行摆臂式自卸汽车(以下称之为摆臂式垃圾车)的车厢、摆臂、垃圾厢斗、车尾支腿及液压系统的加置设计,使其能够轻易完成垃圾清置部门的各项使用要求。同时,增大垃圾厢斗的盛载容积,增加一次运输垃圾货物的数量,加强实用性。1.2 摆臂式垃圾车定义以及组成功用摆臂式垃圾车是在二类汽车底盘上装有使车厢或货斗具有装卸功能的摆臂装置的专用汽车。主要由二类货车底盘、摆臂机构、车厢及厢斗、液压操作系统及其他辅助机构组成。具体各设计组成机构与功能如下(如图11): 1.操纵装置:上面的按钮与操纵杆用来控制自装卸过程中的各个动作;2.地坑式厢斗:用于盛载各种垃圾货物;3.举升液压缸:通过控制杆的向前(向后)推动,使主液压缸伸缩,驱使主臂向前(向后)摆动,达到提升(放下)箱体的目的。空箱时可以使用快速调节功能,可让主臂快速向后摆动,放下箱体。此时,向后推动控制杆的同时,按下控制杆上的按钮;4.摆臂:通过摆臂液压缸的伸缩与拉伸动作带动摆臂摆动,同时与摆臂通过链条相连的厢斗被带动转动,完成厢斗的装与卸。5.车厢U形钢板部分:起到固定摆臂绕点的作用,同时在平行的中空钢板里安置了支腿液压缸与支腿;6.支腿及支腿液压缸:在摆臂旋转实现厢斗的装卸及垃圾货物的倾卸时,支腿打开,支撑到地面上,稳定车身;7.车厢:用于放置厢斗或整体货物;8.汽车底盘主车架:主要起到支撑固定摆臂垃圾车各种零部件,承载汽车垃圾货物载荷的作用;9.副车架:起到增加主车架强度、刚度,增加主车架抵抗弯曲变形的能力,同时辅助主车架支撑与承载;10.液压泵:从液压油箱中泵取液压油,输出高压力液压油液,并使高压力液压油液在液压系统管路中运行,通过各种液压阀及液压部件完成各种需要的动作。1.操纵装置 2.箱体3.伸缩液压缸 4.摆臂 5.U形钢板 6.支腿 7.车厢体 8.主车架 9.副车架 10. 液压泵图11 摆臂式垃圾车结构组成示意图此种车广泛用于施工单位,厂矿企业,城市环卫部门以及港口码头、车站,实现了运输、装卸的机械化。它的特点是货斗与车体分开,能实现一台车与多个货斗联合作业,循环运输,充分提高了车辆的运输能力,特别适用于短途运输。当作为垃圾车时,可广泛适用与城市街道学校垃圾处理,适用全国通用垃圾斗,可一车配多个垃圾斗,各个垃圾点放置多个垃圾斗,带自卸功能,液压操作,倾倒方便。1.3 国内外摆臂式自卸汽车的发展现状20世纪80年代末以来,我国垃圾车的研发机构、改装生产企业通过引进、消化、吸收国外先进技术,加快了国产垃圾车新产品的研发和生产,使国产垃圾车的技术装备水平得到较快发展和很大提高,改变了传统的垃圾装运作业方式,由人工作业向机械化、半机械化方向发展,垃圾车的装备技术由简易型向技术密集型方向发展。目前,我国摆臂垃圾车同国外同类垃圾车相比,在功能上已接近国外同类产品水平,但在性能上还存在着较大差距。生产企业的加工装备简陋、工装模具不全、工艺技术落后、生产规模小,低端产品特征明显,整车性能较差,并且在技术上缺乏自主知识产权和概念创新。国外发达国家的汽车工业起步较早,技术较为成熟。在垃圾车处理方面,他们也已经形成规模化和产业化,各种垃圾车的研究生产技术先进。针对垃圾处理的流程模式,在不同的处理阶段,选择应用不同的车型:在垃圾的收集过程中,采用压缩式垃圾车,进行流动式收集,再分类整理后应用大型全封闭式自卸车运到再处理点进行进一步处理。由于垃圾的最初存放处理阶段较为有条理,城市环境美化要求和意识较高,摆臂式垃圾车较为少用,已有淡出趋势。1.4 摆臂式自卸汽车的发展方向和前景现代环境意识的增强,对垃圾处理车的要求也越来越高。现代垃圾车辆的装备技术必须与生态型、现代化国际大都市发展相适应,具有国际先进、技术创新的装备特征,必须从满足单一的普通作业需求,向满足文明作业、环境保护、质量监管、城市容貌等作业和管理需求方向发展。这些特征如下: 1.集成化 即从一般的机械化向装备技术集成方向发展,这是集成化的技术基础;从单一功能的设备向装备系统集成方向发展,这是集成化的形态体现。 2.环保化现代化城市的环卫作业车辆,将从只满足基本作业功能需求向满足环保作业功能需求的方向发展。通过技术创新、产品改进、功能完善,提高产品在控制污水、扬尘、噪声、废气等污染方面的性能。3.人性化环卫车辆的人性化是体现现代文明社会以人为本的理念,分别反映在操作人员工作环境和作业过程中对周围环境和人们的影响二个方面。在操作人员工作环境方面,将以提高驾驶操作的舒适性,减轻作业人员的劳动强度为发展目标,使驾驶、作业人员的工作环境得到改善和提高。在作业中对周围环境和人们的影响方面,将以改变长期以来环卫车辆外形和作业的粗放形象为目标,通过对车辆外形和性能的改进,消除或减轻视觉污染,避免或减少作业时对周围环境和人员的影响,使环卫车辆与作业环境相协调。4.数字化以数字化装备理念对传统环卫车辆进行技术改造和创新,是垃圾车装备现代化发展的一种创新理念。以上特征要求也正是摆臂式垃圾车的发展和努力优化的方向。但是由于摆臂垃圾车车厢的容积较大,需要占用较大地方,同时不利于城市的美观要求,摆臂式垃圾车已不是垃圾车发展的主流方向,但是在近期内也不会被淘汰。1.5 本设计研究的主要内容本设计主要的设计内容,是根据垃圾货物清置部门的使用要求,进行目标底盘的选取,并进行对能实现特殊功能装置的加置设计,包括副车架的设计、车厢体的设计、摆臂机构设计、厢斗设计、液压系统的选型计算以及相关设计零部件的必要刚度、强度校核等。第2章 摆臂式垃圾车的底盘选取2.1 底盘的选取选取的底盘的好坏,直接影响到专用车的性能。在选取汽车底盘时,主要是根据专用车的用途、装载质量、使用条件、性能指标、专用装置或设备的外形吃讯及动力匹配等进行。目前,近80%的专用车辆采用二类底盘进行改装设计。2.1.1 底盘满足的要求在专用汽车底盘选型方面,一般应满足下述要求:1.适用性对各种专用改装车的总成应适于专用汽车特殊功能的要求,并以此为主要目标进行改装选型设计。2.可靠性所选用的各总成工作应可靠,出现故障的几率少,零部件要有足够的强度和寿命,同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡。3.先进性所选用的底盘,应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵稳定性,行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平。而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。2.1.2 底盘分类二类底盘:基本车型上去掉货箱,在改装设计布置时,在没有货箱的汽车底盘上,加载所需要的工作装置或特种车身。用途:油罐车,洒水车,吸粪车,吸污车,化工液体运输车,仓栅车,载货车,自卸车,随车吊,粉粒物料运输车,散装水泥车,高空作业车,清障车,牵引车等。三类底盘:基本车型去掉驾驶室与货箱后再根据设计进行特种设计(更换发动机也算作第三类底盘)。用途:客车,客货两用车。四类底盘:是在三类底盘上再去掉车架总成后剩余的散件。2.1.3 二类底盘的选取 选取二类底盘进行改装设计时,重点工作是整车总体布置和有特殊工作需求的装置的设计,对底盘仅作辅助的性能分析和必要的强度校核,确保改装后的整车性能在基本山与底盘接近,达到合理的匹配。2.1.4 选用的底盘主要参数根据以上,本设计所用底盘主要从东风汽油与柴油摆臂垃圾车底盘中选用。以下表21将两种底盘参数列出,进行比较。表21 东风EQ1092FJ和EQ1092F19DJ底盘参数比较底盘型号EQ1092FJEQ1092F19DJ额定载质量(kg)40004500整备质量(kg)35503550外形尺寸(mm)6605*2364*23706605*2364*2370发动机型号EQ6100-1YC4E140-20排量/功率(ml/kw)5420/994257/105钢板弹片数(前/后)8/11+89/11+8轴距(mm)39503950前轮距/后轮距(mm)1810/18001810/1800接近角/离去角(度)34/1934/19前悬/后悬(mm)1065/15901065/1590燃油类型汽油柴油轴数/轮胎数2/62/6 轮胎规格9.00-209.00-20驾驶室准乘人数33最高车速(km/h)9085由比较可以看到,EQ1092FJ和EQ1092F19DJ两种型号底盘在整体性能上相差无几,不同之处在于两种底盘汽车采用的燃料。采用汽油的汽车底盘在价格上略占有优势,但在燃料价格上,采用柴油的底盘具有长效优势。同时,采用柴油的底盘载重较大,功率稍大。因此选用EQ1092F19DJ作为本次设计的底盘。由上述选用的底盘EQ1092F19DJ底盘,其主车架尺寸如下:主车架的长度: 6605mm主车架的宽度: 860mm主车架上面尺寸到地面高度: 932mm主车架的厚度: 60mm2.2 总质量的估算 额定载重质量是摆臂垃圾车基本使用性能的参数。由上面的叙述知道,本设计的垃圾车辆额定载质量定位4500 kg。整车整备质量也是摆臂垃圾车的重要性能参数。在摆臂垃圾车车厢的设计过程中,主要采用同类产品提供的数据进行估算整车整备质量。整车整备质量包括底盘质量、底盘以外外加的副车架、车厢、摆臂、厢斗以及液压系统等装置的质量,是加够各种油液料后的空车质量。本设计的垃圾车整车整备质量估算为3700 kg。装载质量 选取为4500kg整车整备质量 估算为3700kg驾驶员质量 65kg/人,额定载员3人,汽车总质量是指装备齐全,装满额定货物后的汽车质量,包括驾驶员在内的额定载员质量。即: 本章小结本章按确定的设计目标,主要对东风汽车汽油EQ1092FJ底盘和柴油EQ1092F19DJ底盘进行了对比,选择了这次设计的底盘,给出了选用底盘的主要参数,并对所设计的摆臂垃圾车进行了主要参数计算。第3章 摆臂式自卸汽车改装设计的基本结构3.1 副车架的设计在设计摆臂式垃圾车时,所选取的二类底盘只有主车架,为了增加车架的强度刚度,延长车架的使用寿命,在原有主车架的基础上增加了副车架。其形状同主车架,主副车架用U型螺栓进行加固连接。3.1.1 副车架外形的设计副车架示意简图如图31所示。图31 副车架示意简图3.1.2 副车架选材在汽车制造工艺中,钢板冲压成型工艺占有十分重要的位置。冲压成形的零件具有互换性好、能保证装配的稳定性、生产效率高和生产成本低等优点。载重汽车用中板(中板是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材)数量较多,受力的车架纵梁和横梁、车厢的纵梁和横梁均采用中板冲制且多以低合金高强度钢板冲压生产,也是适应提高汽车承载能力、延长使用寿命、降低汽车自重和节能节材以及安全行驶等要求的发展趋势。目前,我国载重汽车车架的纵梁和横梁已经全部采用低合金高强度钢钢板制造。纵梁可以用抗拉强度为510MPa的16MnL和09SiVL(必须是用往复式扎机生产的)、10TiL和B510L钢板生产,横梁可以用抗拉强度为390MPa的08TiL和B420L钢板来生产。由以上,副车架材料选用载重汽车横纵梁的一般选用材料,纵梁采用16MnL,横梁采用08TiL生产。3.2 车厢的设计 车厢在运输中起到承载的作用,其由两部分组成。一部分用于盛放垃圾厢斗,将其设计成平面,底部与车厢大梁焊接;另一部分用于约束和放置摆臂液压缸、支撑约束摆臂,放置支腿和支腿液压缸,将其设计成两片平行钢板通过点焊联结后再分别与车厢大梁和车厢侧壁焊接,实现两部分的一体(在本设计中称为U型钢板)。同时,车厢与驾驶室之间设计安全挡板,与驾驶室空留一段距离,起到安全和便于维修检查的作用。车厢示意图如图32所示。1.安全挡板 2.车厢底部大梁 3.U型钢板 4.车厢体平面薄钢板图32 车厢示意图在全面分析车厢的工作条件、受力状态、工作环境和零件失效等各种因素的前提下,选用Q235工程用钢材。3.3 厢斗的设计3.3.1 厢斗形状的确定:摆臂式垃圾车的厢斗一般分为方形和船形两种形式。方形用于地坑式放置,船形置于地面,以便适用于公共场所、街道、生活区的垃圾收集。为了增加垃圾的运送量和汽车的运输效率,加强实用性,本设计采用方形厢斗,厢斗呈密闭式。3.3.2 厢斗的密封与开合机构的设计厢斗上部采用柔性滑盖,实现运送中的密闭。其结构如图33所示。 图33 厢斗密封示意图当将厢斗卸置到垃圾收集点,运送人员可以通过人力把厢斗盖打开至适当的位置,以供社区人进行垃圾的投放。后厢板采用绞接实现垃圾的方便倾卸。结构如图34所示。 图34 后厢板示意图当垃圾车进行垃圾的倾卸时,打开后厢板两侧的连接削,举升机构升至一定高度后,后厢板在重力的作用下自行打开,垃圾开始倾卸。倾卸完毕后,厢斗复位。再将后厢板两侧连接削复位,防止车辆运行中由于惯性,后厢板自行撞击。3.3.3 厢斗的选材 在遵循满足使用性能要求,较好工艺性和较好经济性的前提下,厢斗选用选用Q235工程用钢材。3.4 摆臂式垃圾车举升机构的设计摆臂式垃圾车的举升机构均采用车厢两侧双杠举升,采用液压驱动。举升机构主要由液压缸体,摆臂和悬挂链条组成,主要完成装载和倾卸放置。摆臂式垃圾车对倾卸机构的设计要求如下:1.装载机构应保证在设计的载荷下连续正常工作,工作循环不大于40s;2.装载机构应能在任何工作位置上停留。在满载提升过程的中间位置上停留5min,其提升液压油缸的活塞杆的沉降量不大于10mm;3.倾卸料的卸料角(包括后翻和侧翻)不应小于45度;4.卸料机构每个工作循环(从卸料动作开始至复位)时间不应大于60s;5.倾卸机构在满载的情况下,在倾卸角为2025度位置上停留5min,其举升液压缸的活塞杆沉降量不应大于10mm。当进行厢斗的装载时,液压缸外伸的活塞杆拉动摆臂,带动与摆臂相连的链条,将厢斗安稳举升到车厢上;进行厢斗的卸载时,液压缸的活塞杆推动摆臂做类似的动作,实现厢斗的卸载;进行垃圾的倾倒时,将吊置在摆臂上倾倒用的铁链挂到厢斗的勾环上,打开后箱体的锁削,当液压缸推置厢斗到一定高度时,箱体后部被链条勾住抑制了后箱体的运动,此时随着液压缸的继续举升,箱体前半部分随之抬高,后厢盖在自重和垃圾货物的压力下,自动打开,完成了垃圾的倾卸。3.4.1摆臂液压缸的选用由于液压缸要完成摆臂的升降,所以液压缸选择单杆双作用液压缸,在两侧各放置一个,液压缸后座绞接固定在车厢上,活塞杆的一端和摆臂的一处合适位置绞接。其安装结构如图35所示。3.4.2 摆臂的设计摆臂呈工字型,摆臂的两侧下端与U型钢板绞接,上部用横梁将两侧摆臂连接,在略低于横梁处的摆臂上安置能够随着厢斗的翻转而跟随着连接在其上的链条转动的滑动轴,在摆臂的中部安置用于卸料并带有链条的挂环。如图36所示。 图35 摆臂液压缸示意图图36 摆臂示意图在进行摆臂的刚度、强度及弯曲变形校核的前提下,考虑到较好的工艺性及合理性的经济性,摆臂选用Q235工程用钢材。摆臂链接的铁链长度尽量实现能够刚好满足厢斗与摆臂滑动轴之间的距离,防止厢斗在起吊的时候厢斗底部与车厢造成过大的摩擦。3.5 支腿的设计支腿在料斗卸料,在厢斗的提升过程中或者需要时可以独立打开,其结构形状设计成三角形状,采用液压缸实现支腿的打开与伸缩收回。如图37所示。由于支腿液压缸在工作的过程中,起到打开与收缩支腿的作用,选用双作用单杆液压缸,其结构形状同摆臂液压缸。在参考同类车型支腿材料选用的基础上,考虑到支腿的受力,选用Q235作为支腿材料。图37 支腿示意图在参考同类车型支腿材料选用的基础上,考虑到支腿的受力,选用Q235作为支腿材料。以上对摆臂式垃圾车车厢各结构形状的设计说明,进行优化组合后,可得整车形状结构,如图38所示。图38 整体结构示意图本章小结本章主要对摆臂式垃圾车的副车架、车厢、厢斗、摆臂及支腿的结构形状设计进行了说明,确定了本设计的基本结构设计图样,为下一章的设计计算奠定了基础。第4章 摆臂式垃圾车设计的设计计算4.1 摆臂式垃圾车副车架主要尺寸参数设计计算4.1.1 副车架主要尺寸的设计副车架对主车架起到加固作用,其宽度和选用的底盘的宽度相同,高度也相同,长度前端留出安全距离(与驾驶室之间为400mm,与车头之间为150mm)其尺寸设计如下:副车架长度: 4716mm副车架宽度: 860mm副车架高度: 120mm副车架厚度: 60mm 副车架与主车架连接如图41所示。图41副车架与主车架的连接AA处是截面突变点,在受冲击载荷时,此处出现应力集中,严重时造成主车架断裂。这就要求副车架的前端结构要设计成渐变截面,以减缓应力集中(如图42所示) 图42 副车架的前端结构副车架前端形状常有三种形状(如图43所示)。对于这三种不同形状的副车架前端,在其与主车架纵梁相接触的翼面上部加工有局部斜面,其斜而尺寸如图4.3(c)所示:;。图43 副车架的三种前端形状(a)U形;(b)角形;(c)L形如果加工上述形状困难时,可以采用如图44所示的副车架前端简易形状,此时斜面尺寸较大。对于钢质副车架:;对于硬本质副车架;图44副车架前端简易形状(a) 刚质副车架 ;(b)硬木质副车架副车架与主车架的连接常采用如下几种形式。1) 止推连接板如图45所示是斯泰尔重型专用汽车所采用的止推连接板的结构形状及其安装方式。连接板上端通过焊接与副车架固定,而下端则利用螺栓与主车架纵梁腹板相连接。止推板的优点在于可以承受较大的水平载荷,防止副车架与主车架纵梁产生相对水平位移。相邻两个推止推连接板之间的距离在5001000 mm范围内。图45止推连接板的结构1-副车架;2-止推连接板;3-主车架纵梁2) 连接支架 连接支架由相互独立的上、下托架组成,上、下托架均通过螺栓分别与副车架和主车架纵梁的腹板相固定,然后再用螺栓将上、下托架相连接,如图46所示。由于上、下托架之间留有间隙,因此连接支架所能承受的水平载荷较小,所以连接支架应和止推连接板配合使用。一般布置是在后悬架前支座前用连接支架连接,在后悬架前支座后用止推连接板连接。图46 连接支架1-上托架;2-下托架;3螺栓3) U型夹紧螺栓 当选用其它连接装置有困难时,可采用U型夹紧螺栓。但在车架受扭转载荷最大的范围内不允许采用U型螺栓。当采用U型螺栓固定时,为防止主车架纵梁翼面变形,应在其内侧衬以木块,坦在消声器附近,必须使用角铁等作内衬。综合考虑三种连接方式的特点,以及装配工艺性,本设计采用U型夹紧螺栓进行主副车架的连接。4.1.2 副车架的强度刚度及弯曲适应性校核在摆臂垃圾车按额定装载质量进行运输时,对主车架来说,其整车重心后移。其受力简图如图47所示。图47 主车架额定装载运输重心作用简图设定摆臂垃圾车在额定装载质量下,其前后轴承受的载荷相同,即有:由图,可以列出:求得 副车架和主车架通过U型螺栓相联,在摆臂垃圾车额定装载时,由主车架重心作用简图及求得的整车重心作用点,可以画出额定装载质量时摆臂垃圾车副车架受力简化如图48所示。 图48 副车架额定装载受力简图将此时受力的副车架看为简支梁(见如图49所示),以便进行强度刚度及弯曲变形的校核。可以列方程组: 图49 副车架等效简支梁简图 可求得:即大小为48322.87N,方向与设定的方向相同。可求得: 即大小为7187.37N,方向与设定的方向相反。由以上,可以画出实际的副车架等效梁示意图如图410所示。 图410副车架实际等效梁简图列出弯曲剪力及弯矩方程: OA段: AB段: BC段: 根据以上剪力和弯矩的求解,可以画出剪力及弯矩图如图411所示。 图411 副车架额定载荷时剪力及弯矩图副车架强度刚度校核:对于塑性材料,其弯曲正应力强度条件为: (41) 由 即有: 式中 梁内最大弯矩截面弯矩值 抗弯截面模量 梁截面对中性轴的惯性矩 最大弯矩截面距中性轴最远处对于矩形副车架截面,截面惯性矩 (42) 即有: 由于副车架设计成对称的矩形,其截面上下边缘最大抗拉应力与最大抗压应力相等,即有: 在所选材料的许用应力范围内。副车架弯曲变形校核:由以上知道副车架的等效简支梁形式,利用叠加法可求得梁的最大挠度和最大转角,然后进行副车架弯曲变形的校核。当梁的形式为如图412所示形式时,梁的挠曲线方程为: 图412 副车架等效简支梁 (43) (44) 梁的转角方程为: (45) (46) 式中 为作用在梁上的力,规定其向下为正,向上为负; 为梁构成材料的弹性模量,; 为梁的惯性矩。 进行叠加后求得,在摆臂垃圾车额定装载时,其挠度为: 即有最大挠度: 求得A、B两处转角为: 即梁的最大转角:度由计算的挠度和转角,参照选材的许用挠度和许用最大转角,均在许用数值之内。4.2 摆臂式垃圾车车厢主要参数的设计车厢长度: 4546mm(不包括U型钢板尾部多出副车架的部分)车厢宽度: 2350mm车厢厚度: 5mm (用于盛放厢斗的车厢部分)挡板肋高度: 1051mm (下端部分分别于车厢大梁、车厢板和U型钢板焊接)挡板钢板厚度: 5mm挡板宽度: 2350mm挡板肋宽度: 15mm挡板肋厚度: 15mm4.3 摆臂式垃圾车厢斗主要参数的设计与同类产品进行比较,EQ1092F19DJ底盘垃圾车厢斗载重容积约为立方米之间,拟定长宽高为350019401305,即其容积为:在常用容积之内,即厢斗的长,宽,高选为:厢斗长度: 3500mm厢斗宽度: 1940mm厢斗高度: 1305mm厢斗钢板厚度: 5mm厢斗加强肋厚度: 20mm厢斗加强肋宽度: 30mm 厢斗上摆臂链结点尺寸确定:厢斗链结点尺寸: 链结点距前后厢斗尺寸:542mm 链结点高度: 887mm(距离厢板高度)4.4 摆臂机构的设计计算摆臂倾斜角,是摆臂在未工作的情况下,摆臂和车厢水平面之间的角度。由同类产品类比,选取摆臂的倾斜角度参数为46度。如图413所示,可以计算出摆臂绞接绕点到摆臂顶端的长度:图413摆臂计算示意图2843.12mm选A长度为2843mm。式中 是摆臂绕点到铁链轴承相对应的摆臂距离;是铁链绕点到摆臂顶端点相对应的摆臂距离。即有摆臂总长度:(mm)参照现在生产的同类产品,摆臂旋转绞接点的高度设定为1050mm摆臂支点在摆臂上的垂直相交点,选择在离摆臂绕点800mm处,可计算出摆臂液压缸的支点到摆臂液压缸支点臂在摆臂上的垂直相交点之间的距离。其计算坐标简图如414所示。图414 摆臂支点臂长度的确定计算简图在坐标图中 O点为摆臂绕点,作为坐标原点; A为支点臂在摆臂上的投影点; B为支点臂与车厢钢板的接触点。直线OA的斜率K为:K =令A点的坐标(X,Y),有:同时有:1.035联立两公式,求得A点坐标为(555.873,575.329 )。直线AB和OA垂直相交,即有AB的斜率K为:K =且AB过A点(555.873,575.329 ),有直线AB为:直线BC为车厢钢板表面所在的直线,由前面的参数选择,有BC所在的直线方程:联立直线AB,求B点坐标(X,Y)为:在直角坐标中,求得支点臂长度AB为:mm取507mm。摆臂链条长度计算:摆臂链条长度的计算可以参照示意简图如图415所示。图415 摆臂连接链条长度计算示意简图由图,结合前面的摆臂长度计算,可以出摆臂的竖直高度h: mm即有摆臂轴承中心A到摆臂绞接绕点所在水平面的竖直距离为: mmAC段对应的竖直高度: mm则摆臂链条AC长度为:mm取AC长度1757mm。摆臂最大旋转角的确定计算: 将摆臂静止摆角和最大摆角处的工作状态简化如图416所示。图416 摆臂静止与最大摆角状态简图图中 OA为摆臂绞接绕点到摆臂上滚轴中心点所对应的摆臂长度; BC为车厢所在的水平面; OD为摆臂绕点所在的水平面。由简图,在最大摆角处,摆臂滚轴中心到地面的距离,即为摆臂滚轴中心到车厢水平面的距离AC: 在最大摆角处AD长度为: 在三角形中,由 计算a角为: 即有最大转角A为: 在许用值内。摆臂强度刚度及弯曲变形的校核:摆臂液压缸最大推力的计算: 液压缸最大推力由 (47) 式中 G是总质量, ;为机械效率,取。即有: 摆臂强度刚度校核:将摆臂工作过程受力示意图简化如图417所示。图417 摆臂受力简图将厢斗及垃圾货物的重力G分解为与摆臂平行的和与摆臂相垂直的,即有:将液压油缸的推力F分解为与摆臂平行的和与摆臂相垂直的,有:由上面分析,可将摆臂受力等效为直杆压缩(如图418所示)图418 摆臂受力等效的直杆压缩部分和悬臂梁的弯曲变形(如图419所示)的组合。然后分别进行最大轴力下杆件压缩的强度、刚度校核和最大剪力、弯矩下的弯曲强度、刚度及弯曲变形校核。 图419 摆臂受力等效的悬臂梁弯曲部分以图417为原形建立直角坐标系,如图420所示。在坐标图中,将液压缸近似看为水平安装,D点为液压缸的底座端坐标,从液压缸底座端到摆臂绞接绕点预留2300mm,结合前面的计算,有以下各点坐标:D(2300,225) A(,) 图420 摆臂直角坐标角a和角b在摆臂转动过程中其数值大小相等,即ab,角c随着摆臂转角的变化,也变化,需要确定角a和角c之间的关系。对直线OA,其斜率且直线OA过A点,则直线OA的方程为:由直线BD与直线OA相互垂直,即有直线BD的斜率:同时直线BD过D点,有直线BD的方程为:联立以上两方程整理有:即有即有B点坐标(,)。在OXY坐标中有:化简后得到:同样,有:化简后得到:即有 式中 a转角范围为。摆臂等效杆件轴力图及最大杆件压缩轴力计算:在和方向相同时杆件的轴力比二者方向相反时大,所以杆件求解最大轴力在二者方向相反时进行。由图418,可画出杆件轴力如图421所示。 图421 压缩杆件轴力图即最大轴力式中 是垃圾货物和厢斗的重力; F是液压缸的推力,由于液压缸的推力由负荷决定,即有: 所以有 在内,将角a用带入法,得出最大杆件轴力的变化规律,求得当a角为46度时杆件轴力的最大值的近似值115999.89N摆臂等效杆件压缩时杆件强度及刚度校核:对压缩压杆的强度条件: (48) 式中 是摆臂最大等效轴应力值,由上知115999.89N;A是摆臂等效轴的横截面面积,带入摆臂轴的最小截面面 。即有:对压缩杆件的刚度条件: (49) 即有: 摆臂等效悬臂梁的最大弯矩的计算:由上面的计算过程知,当摆臂转角为46度时有最大的轴力,同时有最大的剪力。对于摆臂等效简支梁,先求出摆臂转角为46度时其最大弯矩然后进行弯曲强度及变形校核。针对420,在摆臂稳定情况下,由受力平衡求得列剪力弯矩方程:和段 和段 根据以上剪力和弯矩的求解,可以画出剪力及弯矩如图422所示。摆臂等效简支梁强度刚度校核:对于塑性材料,其弯曲正应力强度条件为: (410) 由即有: 式中 梁内最大弯矩截面弯矩值; 抗弯截面模量; 梁截面对中性轴的惯性矩;最大弯矩截面距中性轴最远处。 图422 摆臂等效悬臂梁剪力及弯矩图对于矩形摆臂截面,截面惯性矩 (411) 带入摆臂最小截面,即有: 摆臂截面为对称矩形,其截面的上下边缘最大抗拉应力与最大抗压应力相等,即有:500MPa在所选材料的许用应力范围内。4.5 支腿机构的设计计算摆臂支腿由摆臂支腿的上半部分和摆臂支撑脚构成,其设计及尺寸计算数据如下:1.支腿高度参数尺寸的设计:参考同类摆臂垃圾车产品,设计选用摆臂垃圾车U型钢板最低点到地面的高度距离为490mm,即有支腿的高度h为:支腿宽度数据设计为95mm,支腿钢板厚度选为5mm.2.支腿支撑脚部分尺寸设计:支腿支撑脚尺寸设计为: 长: 100mm 宽: 135mm 高: 129mm与支腿铰接孔直径: 67mm 钢板厚度: 5mm3.支腿上半部分尺寸设计:由上,摆臂支腿上半部分的高度:支腿上半部分铰接固定端削孔直径尺寸: 100mm支腿上半部分铰接固定边角度尺寸: 85度支腿上半部分铰接固定端边缘长度尺寸:支腿上半部分液压缸铰接端削孔直径尺寸: 100mm支腿上半部分液压缸铰接边角度尺寸: 80度支腿上半部分液压缸铰接端边缘长度尺寸:支腿上半部分下端半圆弧直径: 127mm支腿上半部分下端铰接孔直径: 40mm支腿上半部分上端长度尺寸:本章小结本章针对上一章设计的摆臂式垃圾车副车架、车厢、摆臂、厢斗及液压缸支腿的形式,进行了相关尺寸的选用设计、确定计算及一部分部件的强度校核、刚度校核、弯曲的应力及变形的校核,得到了相关设计零部件的最终尺寸。第5章 摆臂式垃圾车的液压系统设计摆臂式垃圾车采用的液压泵、液压缸、液压阀等液压系统元件均为高度标准化、系列化、通用化且由专业化液压元件厂集中生产供应。因此在摆臂车改装设计中只需要进行液压元件选型计算。其主要内容包括液压缸直径与行程、液压泵工作压力、流量、功率以及油箱容积与内径等。5.1 液压系统参数设计计算5.1.1 摆臂举升液压缸的选型液压缸作为液压系统中的执行元件,以直线往复运动、旋转运动、旋转往复运动三种形式为主,将液压能转变为机械能输出。液压缸种类繁多。按供油方式可分为单作用缸和双作用缸。单作用缸只往缸的一侧输入压力油,活塞仅作单向出力运动、靠外力使活塞杆返回。双作用缸则分别向缸的两侧输入压力油,活塞的正反向运动均靠液压来完成。按结构形式可以分为活塞式液压缸、柱塞式液压缸和伸缩式套筒液压缸。按活塞杆形式可以分为单活塞杆和双活塞杆两种。为了经济性并且满足使用要求,选用单活塞杆双作用液压缸。液压缸内径d的计算:由 (51) 式中 是在举升厢斗过程中由外荷决定的液压缸最大推力,由前面的计算,带入F120000N;是液压缸中液压油工作压力,参照同类产品,选用14。即有:参照液压缸的设计,选。液压缸最大工作行程:在摆臂最大转角的计算中计算出摆臂转过的角度,由摆臂支点与摆臂铰接绕点距离为800mm,可近似计算出摆臂在旋转中摆臂伸出量为:参照液压缸设计,选。由以上,摆臂液压缸选用型车辆用单活塞杆双作用、耳环安装式结构。型号为。5.1.2 摆臂举升油泵的选型一般常用的液压泵分为齿轮泵、柱塞泵、叶片泵、螺杆泵。按泵的流量特性,可分为定量泵和变量泵两种。前者在泵转速不变时,不能调节流量,后者当泵转速不变时,通过变量机构的调节,可使具有不同的流量。齿轮泵一般为定流量式,叶片泵和柱塞泵有定量式及变量式两种。对变量泵,按输油方式,又可分为单向变向泵和双向变量泵。前者工作时,输由方向不可变,后者工作时,通过调节,可以改变输出油流动的方向。齿轮泵分为外啮合及内啮合中两种。前者构造简单,价格便宜,工作可靠,维护方便,对冲击负荷适应性好,旋转部分惯性小,多用于速度中等,作用力不大的简单液压系统中,应用广泛。后者制造复杂,应用于飞机等重量要求很轻的机器上。由以上,选用单级齿轮泵。液压泵额定流量: (52)式中 V是液压工作容积;是举升时间,取;是液压系统效率,取。即有:液压泵排量 (53) 式中 泵额定转速,取即有:液压泵工作压力: (54)式中 为摆臂在举升过程中的最大推力,带入; 为液压缸的工作截面面积,。即有:由以上,液压泵选择单级齿轮泵,型号为.由于支腿工作需要的液压力较小,其泵体工作压力也较摆臂泵体需要的工作液压力小,也将摆臂泵体的型号作为液压系统的所用泵体,即液压系统的液压泵型号为。5.1.3 支腿油缸选型由支腿的设计计算中知道支腿的转角,可近似计算出支腿在旋转中的伸出量为:考虑到支腿液压缸只起到支出和回收支腿的作用,需要的力也较小,参照支腿的伸出行程量,选用型车辆用单活塞杆双作用、耳环安装式结构,型号为。5.1.4 油箱容积与油管内径的计算液压系统油箱容积计算:液压系统的用途主要是储油和散热。如果容量过大,占地增加,增加了设备重量,而且操作不变;过小,则油温升高会超过许用值,诱掖将会溢出油箱。液压系统的油箱容积应满足一下要求:(1)设备停止运行时,液压油液能够靠重力作用返回油箱;(2)操作时,油面保持适当高度位置;(3)能散发操作时产生的热量;(4)能够分离出油中的空气和杂物等。油箱容积一般不小于全部工作液压缸容积的三倍,即 (55) 拟设定液压系统油箱尺寸为。 即油箱选择系列中63公称容量。液压管路内径的计算:由计算公式 (56) 可以计算出高压管路内径 (57)式中 是油泵的理论流量,取; 高压管中油液的流速,取。即有取用。低压管路内径式中,是低压管路系统中液压油的流速,取。即有取用。5.1.5 方向控制阀的选型方向控制阀是用来使液压系统中的油路通断或改变油液的流动方向,从而控制液压执行元件的起动或停止,改变其运动方向的阀类。包括单向阀、换向阀、压力表开关等。单向阀又称止回阀,只允许液流沿着一个方向通过,而反向液流被截止的方向阀,又包括普通单向阀和液控单向阀两类。换向阀是利用阀心和阀体相对位置的不同,来变换阀体上各主油口的通断关系,实现各油路连通切断或改变液流方向的阀类。换向阀在液压系统中应用最多,按结构特点,分为滑阀型、锥阀型和转阀型;按换向阀的工作位置和控制的通道数,可分为二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等;按换向阀的操纵方式,可分为手动、机动、电磁、液动、电动和气动。根据摆臂垃圾车使用与要求,选用通用性强可靠性好,维修方便的三位四通手动换向阀。5.2 操纵方式的选择液压系统的操纵方式分为以下几种:1.操纵式机械机械操纵式可靠性好、通用性强、维修方便,但是它的杆件较多,同时布置复杂;2.操纵式液压式操纵方式借助于手动阀控制油压,以实现关闭或打开举升方向控制,实现摆臂的举升与下落。它是通过切断动力来实现工作进程的停止,便于远距离控制,操纵可靠,缺点是反应较慢;3.操作式依靠汽车贮气筒压缩空气,通过控制操纵气控液压换向阀,控制油路方向实现摆臂的举升下降。该系统操作简单、功能齐全、结构较为先进,适用于中重型车。缺点是气动转化成液动需要两套管路。由于机械操纵式的可靠性好、通用性强、维修方便等优点,本设计中的液压操作系统均采用机械操作式。5.3 液压系统原理在摆臂垃圾车的设计中,摆臂两侧的两个液压缸和起到支撑作用的两个支腿液压缸用到了液压,属于液压系统的设计范畴。具体设计方案如图51所示液压系统中用到了单级齿轮泵,型和型液压缸,型二级同心先导溢流阀,三位四通手动换向阀,溢流节流阀,及滤油器、油箱、高低压油管等液压元器件,由它们共同构成了液压系统,完成指定的动作,实现摆臂垃圾车的功能要求。要进行提升装载着垃圾货物厢斗的工作过程时,先将控制支腿液压缸的三位四通手动换向阀向上推起,液压油液由液压管路进入垃圾车尾部两侧支腿液压缸,推动支腿完成支腿的摆动,支脚接触地面后,对垃圾车起到支撑作用;完成支腿支出接触地面动作后,再将控制摆臂运动的三位四通手动阀向下推动,液压油经过溢流节流阀后,再流经三位四通阀,进入摆臂液压缸,拉动摆臂向上摆起,带动垃圾厢斗完成垃圾货物的装载。在此过程中,溢流节流阀起到稳定液压油流量,使其不受到外界负荷的变化的影响,只受到节流阀阀心开口大小的控制,进而实现摆臂的稳定运动。装载后,再将控制支腿运动的手动阀向下推动,拉动支腿完成复位动作,而后将手动阀至于中间位置。要进行垃圾货物的倾斜时,过程同货物的装载过程相近。先将控制支腿的手动阀向上推动,完成支腿支出动作后,再将控制摆臂的手动阀向上推起,摆臂液压缸即可推动摆臂完成垃圾货物的倾斜动作。倾斜完毕后再将支腿手动阀复位只中间。5.4 取力器的选择各类专用汽车的专用工作装置的动力来源,主要由汽车发动机提供。取力器就是其中一种动力输出的专用装置,它能够实现从发动机取出部分功率,用于驱动各类液压泵、真空泵、空压机以及各类专用汽车工作机械。 专用车取力方案的布置取决于取力方式。常见的取力方式分类:1.发动机取力: (1)从前端取力 从发
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