压缩式垃圾车结构设计与研究（全套含CAD图纸）
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 压缩式垃圾车结构设计与研究 摘要 为了解决目前市场上现有的后装压缩式垃圾车压缩垃圾效率较低以及压缩机构寿命短、经常需要维修的问题，本此设计详细论述了一种针对现有的压缩式垃圾车压缩机构的改良方案。论文详细论述了对现有压缩机构的轨迹分析及力学分析过程，并针对这些分析对压缩机构进行的改良，以及对改良后的压缩机构的论证。本设计针对现有垃圾车的压缩机构进行改良，在提升压缩机构寿命的基础上，并没有大幅度地提高压缩机构的体积，因此 没有 对压缩式垃圾车的 结构产生较大 影响，对现在的都市垃圾清理工作有较大的意义。 关键词： 压缩 机构 ; 三维造型 ;运动仿真；力学分析 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2 of In to of as of of of in a of in of is To a in of so is no on of It a to of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 4 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 6 目录 压缩式垃圾车结构设计与研究 . 1 摘要 . 1 目录 . 2 第 1 章 前言 . 7 题背景 . 7 圾车现状 . 7 究的目的和内容 . 7 计方法 . 8 第二章 常用后装压缩式垃圾车的参数确定及建模 . 9 圾车的参数确定 . 9 于 垃圾车建模 . 9 第三章 对常用垃圾车压缩机构的运动学及结构静力学分析 . 13 圾车的运动学分析 . 13 圾车的结构静力学分析 . 20 第四章 垃圾车压缩机构的结构优化 . 25 对静力学分析后刮板的两种优化方案对比 . 26 接件的设计改良及建模 . 29 同材料对压缩机构形变的影响 . 31 体优化方案 . 36 第五章 改良后的垃圾车压缩机构的静力学验证 . 38 第六章 总结 . 41 致谢 . 42 参考文献 . 43 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 7 第 1 章 前言 题背景 随着 我国 国民生活水平 的 不断提高 以 及 城市规模 的 不断增大，我国的城市垃圾 数量 也呈几何级数增长。后装压缩式垃圾车在中国已经发展多年，随着城镇化的不断发展，后装 压缩式 垃圾车早已成为都市垃圾清理必不可少的工具之一， 成为 清洁用车中必不可少的一份子 。而后装 压缩式垃圾车 的 大量基本技术 早已 趋于成熟，很多城市的垃圾车也都更迭多代。 但是 ，在城市人口越来越多的今天，工作环境与工作量的变化对现代 压缩式 垃圾车 又 提出了新的要求，城市需要效率更高，耐用性更强的垃圾车。 圾车现状 现今，中国的 压缩式 垃圾车主要由老牌的生产商用 汽 车的厂商生产，他们的后装 压缩式垃圾车在 中国已经 更新换代 多年，有着大量的技术积累，很多厂商早已推出极其成熟的垃圾车解决方案。但是直到今天，现有的压缩式垃圾车依旧存在较多的难以解决的问题，如需要人力过多，密封性不强，难以清理等。而城镇化的快速发展，也对 后装压缩式 垃圾车的改进提出了更高更快的要求。 究的目的和内容 究的目的： 针对现有的后装压缩式垃圾车进行结构优化，使其能够在无需大幅度提高压缩机构体积的情况下提高压缩机构的使用寿命。 究的内容： 通过 对 建模后 的垃圾车 压缩机构进行 运动学及静力学分析 ，观察 其运动过程中内力最 大 时压缩机构 所在的运动位置 ， 并 进一步分析 在此位置 处 压缩机构的总体形变 和 应力应变分布情况，总结出压缩机构的形变 及 应变应力 分布 薄弱点，再根据这些 薄弱点 提出 一至二个 改良方案，并通过 析 进行方案对比，最后确定最终优化方案， 最后 讨论在此 优化 方案下不同材料 改良 件的 静力学表现 ，最终得出 使 用什么材料的压缩机构 改良 件最好。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 8 计方法 通过查阅资料，再结合大学所学的知识以及生活经验，确定后装压缩式垃圾车的类型以及基本参数。通过对垃圾车的结构对比研究，以及对已有的后装压缩机构的 模，并用 机构进行受力分析，初步确定压缩机构的 改良方案，并针对改良方案 进行具体分析 ，具体设计过程如下： 通过对资料的查阅及购买的环卫用车维修手册，对后装压缩式垃圾车的基本结构及参数有一个大概的了解。并通过详尽的实验室结构手册对后装及压缩机构的运动有一个较为全面的认识。通过互联网及生活经验，分析比较压缩式垃圾车与其他垃圾车的优点及不足，并在了解机构的基础上对垃圾车进行改良。 思设计 以市场上现有的后装压缩式垃圾车为研究对象，对其后箱的 压缩 机构有一个全面的认识，并通过 后箱的 压缩 机构进行建模，在 力分析的基础上对机构进行改良优化，并确保优化后的垃圾车正常运作以及对现有压缩式垃圾车有一定进步。 型初步设计 由于本次设计需要对市场已有的垃圾车有充分的了解，因此笨的重点放在对已有的垃圾车的了解上。通过互联、书籍及图书馆资料的查阅，充分了解后装式车的后箱结构、结构的运动情况、基本参数及优缺点。在实验室用简要装置搭建出基本的机构模型，对其进行运动轨迹分析。再用 行 3D 建模，并通过资料确定各方面的参数，对 3D 模型进行参数 的修改及确定，在此基础上运用 压缩机构进行运动学分析，并将这些数据提交指导老师审阅。 面设计 借助对机构的运动学分析、结构静力学分析及查阅所得资料，对现有的机构进行改良并设计改良部件的基本参数，再对改良后的机构进行建模及结构静力学分析，确保它能够更好地运动。最后对改良机构 的 可行性进行论证并得出最终的设计结构，交由指导老师审核。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 9 第二章 常用 后装 压缩式 垃圾车的 参数 确定及建模 圾车 的参数确定 通过查阅图书馆资料 及上网对 比在售 压缩式垃圾车 的 参数得出垃圾车的 后箱压缩机构 部分的基本参数 如 下 表 2示 ： 表 2圾车 整体 参数 7440913480刮板 4009推卸 油缸 行程 3210定 压强 16 重油缸 行程 555定 压强 14板油缸 行程 245定 压强 14箱 载重 4000于 垃圾车建模 件 的 介绍 下的负责机械设计自动化的视窗软件 。 它遵循易用 、稳定 和创新三大原则， 涉及 机械、 汽车 及航空 等 领域， 在 整个国际市场有着极高的 市场占有率及 良好的用户评价。 能强大， 应用繁琐，却依然有着 操作简便 、逻辑清晰、易学易用的特点。 它 包括零件 图 、装配 图 和 工程图 三大模块，为用户提供多种不同的设计方案 ，最大程度地减少 了 用户 在 设计过程中的错误并 有效地 提高 了 产品质量。 于 垃圾车建模 根据现有的 垃圾车参数，运用 垃圾车 的零部件建模及整体装配如下： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 10 图 2卸油缸 推卸油缸采用四段式 设计，由大到小的四 段行程分别为 75078582055构成总 行程 为 3210一个 油缸，它由 四个油缸及一个杠杆构成，前后两个 连接 孔的 直径都为 30它被 装配于推卸 板 的前方，固定在整个箱体靠车头的部分，用于卸载垃圾车中的垃圾。 图 2板油缸 刮板 油缸 由 活塞 、缸体 、 缸盖 及杠杆四部分构成，前后两个连接孔直径为30行程 为 245它被装配于压缩机构 中，两个 一组 ，共 分 两组，分三步运动对压缩箱体内的垃圾 进行 回收与压缩。 图 2板 固定件 刮板 固定件用于连接 刮板 油缸 和 升重油缸， 它由 两个 滑槽 及两个连接孔构成， 两个滑槽 在一 定 程度上约束刮板的运动方向 ， 上方的连接孔用于固定上方压购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 11 缩油缸的位置， 下方的 连接孔与起重油缸 相连 ，用于升起后部的压缩箱体。它被固定于 压缩箱体中上方， 两个 连接孔的直径都为 30 图 2重油缸 升重 油缸 由缸盖、缸体 、活塞及杠杆四部分构成，前后两个连接孔直径为30行程 为 555它 用于 升起 压缩箱体，便于垃圾车卸料，被固定在后巷尾部，与后箱和压缩箱体相连接。 图 2板 刮板 由下部的主件及 上方的 连接部分构成， 刮板 的挂垃圾面 总 面积 约 两平方米，上方的 四个 连接孔的直径都为 30 图 2缸 连接件 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 12 刮缸连接件主要 用于 连接 刮板 和 上下 两组 刮板油缸，它与下方的刮板油缸配合以改变刮板的旋转角度， 并 受上方的刮板油缸带动，刮起并压缩垃圾。它的 三个 连接孔直径都为 30左 下 方的连接孔与上方的 刮板油缸 相连，左上方的连接孔与下方的刮板油缸相连，右边的连接孔 用于 固定刮板的位置。 整体 垃圾车的总装图 如下 ： 图 2买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 13 第三章 对 常用垃圾车压缩机构的 运动 学及结构 静 力学分析 查阅相关资料可知 ， 压缩机构的受力 最大位置 是 在 压缩机 构的 刮板 刮起 垃圾 并 压缩垃圾时 。 此时 ， 压缩机构 的 刮板 角度 接近于 竖直 ，以最大的面积压缩垃圾的体积， 受力 更 加 均匀 ， 更不易损坏 。 为 验证此结论 ，得出更加科学的 改良方案 ，下面通过 动学 分析软件 对 压缩机构的运动过程及受力 情况 进行分析。 圾车的运动学 分析 件的介绍 械系统 动力学分析软 件 ） 是美国机械动力公司 开发出的 虚拟样机 分析软件， 它是 世界上应用范围最广泛、使用行业 最多 、使用率最高的 机械系统动力学仿真软件。它拥有 交互式的 图形环境 、零件库、 约束 库和力库， 包含 基本模块、 扩展 模块 、接口模块、 专业领域 模块及工具箱 五大模块。明晰 的操作流程不仅可以 使 初学者运 用 一般模块对 简单的 机械结构进行 运动学 分析，还能让 有 特别要求的用户 对 特定 的 工业技术领域 问题 进行有效的建模及仿真分析 。 于 模型导入 由于 建模功能比较薄弱且不易操作，对一些 零件 较多、装配复杂的装配体 来说尤为 困难， 座椅 在专业建模软件中建立模型并导入 为 了 用户的首选。 在倒入 模型前， 由于 在 可以 设定 材料并 会 忽略已有的 约束 ， 所以 并不需要对装配体进行过多的设置， 并且不需要加入 销钉 等 固定件 。 直接将 三维模型 另存为 *缀 名的 文件 ， 在 ， 进行如下 选择 ，便可以成功导入模型。 在 入 模型后， 便 需要对模型 进行验证 ， 验证通过后选定 材料， 确定质量， 如下图 3示 ； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 14 图 3后 再次 验证模型的正确性， 即 是否 有 多余的力于约束，验证成功如下图3示 ： 图 3 基于 垃圾车 压缩机构动力学分析 （ 1）由于垃圾车的 装配零件 过多且 大部分重复 ，需要对垃圾车压缩机构的部分零件添加布尔运算，即固定一些零件的相对空间位置，图标如下图 3示： 图 3布尔运算的定义下，对于无相对运动的零件，尤其是相互平行的运动部件，可以大大减少驱动与约束的定义次数，具体操作及结果如下图 3示： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 15 点击 布尔运算图标后， 选定左右两个刮缸固定件，确定相对位置： 图 3置 布尔运算 在对整个装配体的 重复部件 施加布尔运算后， 显示的零件结构只剩下了 7 个，便于后续操作的进行。 图 32)由于从 添加的约束在 导入 全部失效，故需要对连接部分重新添加约束。 提供的约束 包括固定副，转动副、移动副、圆柱副、球副、恒速 副、虎克副、螺旋副以及平面副，约束的图标如下图 3示： 图 3本次仿真中，主要用到的是转动副、 滑动副 以及点线约束，在结构中添加运动副的情况如下图 3图 3图 3 3示： 点击 转动副图标，再选定相互转动的 两个 零件，将 转动副 选定在 两零件 接触面的连接孔中心 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 16 图 3方 组刮缸 于 刮缸连接件相连的 转动副 图 3缸连接件与刮板之间相连的转动副 图 3方 组 刮缸与刮板之间相连的转动副 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 17 图 3承与槽之间的点线约束 （ 3）在添加完约束之 后，需要对上下四个油缸添加驱动。 含转动驱动与移动驱动，具体图标及结果如下： 图 3种 运动 副 图标 图 3动驱动的 添加情况 在添加驱动时 ，先选择缸体与杠杆，再将驱动位置添加在活塞底部 （活塞与杆件被添加了 布尔 运算），并定义运动的方向，驱动的 添加 就完成了。 由于在之前对上下两组的缸体 与杆件 分别施加了布尔运算，所以只需要在上下两组油缸中各添加 一个油缸的驱动，就完成了整个压缩机构的驱动设定。 在添加完驱动后，还需要对驱动添加 带的 动函数。下面分析一下压缩机构 的运动过程： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 18 首先，下方的刮缸开始上拉，使刮板上翘， 改变刮板的角度，使其 利于 刮走垃圾 。然后，上方的缸杆向下伸长，使刮板靠近压缩箱体底部。之后，下方 的 缸杆伸长，刮板转动一定角度 并固定， 向箱体内部刮动垃圾。最后，上方的缸杆收缩，托起并压缩垃圾。 根据上述压缩机构的运动过程，输入、调整后最终得出的驱动函数如下： 上方油缸： 在 1020 秒下下运动 200 3040 秒向上运动 200 3方组 液压缸驱动函数 下方油缸： 在 010 秒向上收缩 70 2030 秒向下伸长 100保证 刮板趋 近 于竖直方向） 图 3方组 液压缸驱动函数 （ 4）在确定了驱动函数之后，为压缩机构添加重力及外力。 带 5 种受力模式，包括单向作用力、力的分力（三个方向的力）、普通力的分力（三个方向的力和力矩）、单向力矩以及力矩分力。由于压缩机构上拉垃圾的重量不会超过 50压缩力并没有被告知，本 次试验主要目的在于确定在何种状态下压缩机构 的受 里最大， 力的 大小采用估算方法。 现添加一 20000N 的 较大压缩 力，它垂直于刮板的力并在逐渐增大后 再逐渐减小 。添加的力的函数及结果如下： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 19 图 3的类型图标 图 3力 驱动函数 力的作用时间段为 3040 秒，受力大小最大为 20000N 经过设定后的压缩机构的验证及模型如下图所示： 图 3 3体 驱动图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 20 （ 6）分析及结果： 运动仿真的结果如下： 图 3缩机构的 节点受力图 图 Y 轴 表示 受力 大小， X 轴 表示运动时间，红、蓝、紫、黑四色线条分别表示节点 1、 2、 4、 5 的 受力过程。 节点 1、 2、 4、 5 的 位置如 图 3示 。 用过运动学分析，可以观察到刮板及刮板油缸固定件的四个节点的受力大小，在施加 20000N 的压力后，上方刮板 油 缸收 缩到最大位置时节点 的 受力最大 ，节点的最大力为 257000N。下面用 压缩机构在此运动状态下进行静力学分析。 圾车的结构静力学 分析 由于 在 仿真分析中，并未对压缩机构安装螺钉等固定装置并对油缸施加外力，仅仅是分析 了节点受力情况并 得出在 何种 状态下的 压缩机构的受力最大 ， 并不能 判断压缩机构 在此状态下 的薄弱位置并加以改良， 现在 需要对压缩 机构 的变形及应力应变进性分析 ， 以此为基础对压缩机构进行改良。 故 下面将运用件 对压缩机构在这一状态下的位置进行静力学分析。 件的介绍 司 在 2002 年 推出的工程仿真技术集成平台，它为用户提供了全新的项目 视图 ，将整个仿真流程紧密地组合在一起，让用户只需通过简单的拖拽操作即可完成复杂的多 物理场 分析流程 。 含 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 21 双向 参数连接互动、项目数据自动更新机制、全面的参数管理以及无缝集成的优化设计等工具， 它 全面、易用 以及 强大的性能让 仿真驱动 及产品 设计 方面 达到了新的高度。 在 工具箱中，共分四大部分，即 次 毕业设计所使用的，是的 构 静力学分析 )模块。 图 3 图 3 基于 垃圾车压缩 结 构 的结构 静力学分析 首先 ，进入 建立 程 ， 将 型 以 入 然后 对 刮板、刮缸固定 板以 及刮缸连接件 进行四面体 网格 划 分 设置 ， 并 修改网格 划分 精度 与方法 ， 在 条件允许下最大程度提高网格的精度， 将 需要大面积 高精度 划分的 部位 设定为简单的四面体划分模式， 其余 机构 则进 行默认 网格 划分， 网格划分 结果如下： 图 3格划分图 此次网格 划分所设定的 关性 )值 为 50， 联中心 缺损值 )为 中等，在接下来的所 有 实验中，皆采用这 两个 数值。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 22 然 后 ， 将刮缸 固定 板 的两个面 设定 为固定约束 。由于 是 结构 静力学分析， 还需要对 四个 刮板 油缸 的 内部 施加 压强 。两组 液压缸的固定压强为 14这是液压缸在测试状态下的最大压强，并不具有现实意义 。 根据 刮板油缸的受力大小设置刮板 油 缸 压强 ， 并 跟据 当前 压缩机构 的 运动位置 及运动 方向设定液压缸 的 受力 方向。 力的方向垂直于 活塞 ， 且 对上面一组 液压缸来说 ，缸杆 的受力 向上 ，拉动刮板向上运动。 对下面 一组液压缸 来说 ，缸体的受力向外，控制刮板角度使其压缩垃圾。 根据 刮板的重力 （结构钢 材质的刮板重力为 3420N） 、 刮板 受到 的压缩 力（ 10000N） 的反作用力 以及 两组刮板油缸相对于地面的角度，可以初略估算出 上方组 刮板 油缸 的工作压强为 方 组 刮板油缸的 工作 压强 为 由于 无法 得知刮板 准确的压缩 力 大小 ， 在材料允许的情况下， 估算 刮板在压缩状态下所受压强 （拉起重物估算 最大重量为 50 伴随垃圾压缩）， 为使 分析出的结果更加明显以便于 结构改良 ， 可取一 较大值带入计算。 但 在 液压缸 受力及刮板受力 力 过大的情况下，物体所受压强可能会超过材料的屈服强度。现 取一个极大值 10000N 的力 (即 抬起 1000体所需的力 )垂直作用于 刮板， 最后施加 重力， 受力 结 果如下： 图 3构 受力图 结构受力图 的 左边记录了 分析模块，分析 所用时间等 一般参 数，黄、红两色的 方格 表示 压缩机构 所受的力的种类 以及 大小，黄色为重力，红色为 施加 的外力，而力的作用面及方向则在 图右 标出 （其中 由于液压缸受 的 力在缸体内部，固受力面没有表示）。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 23 最后根据 需要 选定 算出 的 变量类型， 本次 分析 研究 压缩机构的总体形变 量 、弹性应变及总体应力 的分布 ， 对设定好的垃圾车 压缩机构进行 分析后 出图，结果如下 （变形 及应力应变 量 最大为 红色 ，最小为蓝色，颜色越鲜艳值越大）： 图 3体 变形图 图 3性应变图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 24 图 3力分布图 由 图 3知 ，压缩机构的最大形变量为 处在刮板的中下部 位 ，最小形变量为 0处在刮缸固定板 下方， 从刮缸连接件中部以上 皆 表示正常 。 由图 3知 ，压缩机构的最大 弹性应变 为 处于 上方组 刮板油缸的固定位置，最小为 位于 刮缸连接件的 顶点。 搞弹性应变 主要分布在 两组 刮 板 油缸的底部、刮缸连接件以及刮板的固定位置。 由图 3知 ，压缩机构的 应力 最大值为 有 超过结构钢的屈服 强度， 并且 由于本次分析改良是 以对 形变、应变以及应力分布的改善 为 目标，适当 的力有利于 观察零件 的状态变化并改进 零件的 结构，故在接下来的实验中压缩 力 都会采用 10000N 这一 极大值。 最大的应力位于刮板 与刮缸 固定 件连接 的 连接孔 处 ，最小为 位于 刮缸连接板 的顶点位置。 高 应力 范围 主要分布在刮缸连接件、刮板的固定位置以及滑槽中的轴承上 。 由上述 分析结果 可得： （ 1） 垃圾车压缩机构 最大的形 变集中在 刮板正下方中间位置，并向压缩机构上 方 逐渐递减， 最后 到 连接件转折处 以上 位置 皆为正常。 （ 2） 弹性 应变 集中在 刮板 与 刮板油缸 连接处、 刮板与刮板连接件 连接处、刮板 连接件弯折处、 上下两组刮板油缸的缸底位置以及 上方 刮板油缸的 固定位置， 弹性应变 的 最大位置在 上方组刮板油缸的 固定位置。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 25 （ 3） 总体应力集中在 刮板 与 刮板油缸 连接处、 刮板与刮板连接件 连接处、刮板 连接件弯折处 以及上 方组 刮板油缸的 固定位置， 尤其是刮板连接件的应力 集中 比较明显。 下面 ，针对变形量大、高应力以及高应变的位置提出改良方案。 第四章 垃圾车压缩机构的 结构 优化 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 26 对 静力学分析 后刮板 的 两种优 化 方案对比 （ 1）方案的建立及对比 由于压缩机构的应力应变分布主要集中在刮板上方的连接孔周围以及 刮缸连接件的弯折部分 ，而压缩机构的形变则主要处于 刮板的 最下方中心位置。运用控制变量法 ， 分 两部分对压缩机构进行优化。 首先 ， 通过 上章的静力学分析， 考虑对刮板连接处的转折处倒角或直接移动连接点的位置， 以避免应力过于集中 ，并对刮板的下方倒角。在 相同材料 （结构钢 ）的情况下， 得到的方案及分析结果如下 ： 原始的 刮板结构： 图 4良 优化方案 如 表 4示 ： 表 4案一： 在连接处倒角 方案二： 移动连接点的位置 建模 图 4 4买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 27 总体变形图 图 4变 最大值为 仍然 处于刮板中下部为，但改变 不 明显 。刮板的下部和刮板的连接位置变形情况与原机构相比改变不大 图 4变最大值为 刮板下部的最大变形范围产生了扩大，但 形变程度却大幅度下降了。 整个刮板的中部变形范围明显凸起， 但 相较于原有的 变形情况改变明显 。连接件与液压缸的形变有向刮板固定件 上方扩散的趋势但， 刮板连接 件 上的 形变程度 依然 明显 减少 。 弹性应变图 图 4大 弹性 应变量 为 大应变 量有一定程度的降低， 并且 在 下方组 刮缸底部的应变明显减少。 最大弹性应变处于 刮板与刮缸连接件的连接孔位置 ，最小 弹性应力分布位于刮缸固定件的 顶部 。 图 4大 弹性因变量为 于刮缸固定件 与滑槽连接位置 ，最小 弹性应力分布位于刮缸固定件的 上 方。 局部放大 图 4接机构的应变分布无明显改善，但 刮板连接位置的 应变分布明显改善，且下方组刮缸后部的弹性应变更加集中， 尤其是个别点 的应 变 出现突变，过度不明显。 。 图 4体尾端的弹性应变过渡更加明显，连接机构 的应变也明显变小， 刮板的弹性应变 明显变小。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 28 应力分布图 图 4大的 应力分布为 中于 刮板 油缸与刮缸连接件的连接孔位置。 图 4力 最大为 集中于 刮板 油 缸 连接件与 滑槽 草的连接位置。 局部放大 图 4板连接位置的应力分布状况有改善，但应力 的最大值提升， 应力 更加集中， 这并不利于连接孔处的 零件 使用 。 刮 板油 缸 部分的 应力 范围没有变化 ， 但应力 大小提高了。 图 4体尾端的应力无明显变化，连接机构的应力分布范围明显变小，且刮板 连接部位的应力 得 到明显改 善 。 注 ： 变形 及应力应变 量 最大为 红色 ，最小为蓝色，颜色越鲜艳值越大。 （ 2）结论 由 运算结果可知，采用第一种方案后，压缩机构的总体形变量变大了一 点 ， 但 形变范围并无太大变化 ，尤其是刮板的形变并无太大变化，而它的应力分布 范围变小， 应力 值变大， 应力 更加集中，且主要集中 在 刮缸连接件上，不利于刮 板油 缸连接件对 刮板 的支撑 。弹性应变 值 虽然得到 了一定程度的下降， 但在下方组 的刮 板油 缸底部 出现 了突变。 而方案 2 由于移动了刮板上的一个连接位置，使得刮板的总体形变向其中间更加集中了，刮板的大幅度形变由刮 板下部直接扩散到了刮板的中部，但 刮板的形变量 得到 大幅度下降 ， 最大性贬值下降了 右，这更有利于 刮板的使用及垃圾的压缩。 而压缩机构的 应力应变 量 也得到了一定程度的改善， 虽然最大应力值 提高了 20分布更加均匀， 逐层 递减更加合理。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 29 相对比较两种改良方案，方案 2 对刮板主体的形变程度的改善更大，并且对刮板连接部位、连接机构以及液压缸的应力应变变化情况都有改善明显，故选用方案二，即不仅在刮板的连接件的连接处倒角，并且改变了连接点的位置。 接件的设计改良及建模 （ 1）方案的建立及对比 通过对连接件的 应力情况及外形分析，并且考虑到在缸体的运动的带动下，连接件的受力大小 与方向 会不断变化，而 原有的连接件在结构上存在从直线到曲线的转折，不利于应力 应变 的消除，所以 考虑可以通过倒角及适当地增加厚度来改变这种情况。在材料皆为结构钢 的情况下， 现有连接件 与改良后的 连接件 方案对比如表 4示： 表 4改变刮板 结构的前提下不改变连接件的结构 在改变刮板结构的 前提下，改变连接件的结构 改变的主要构件 图 4 4体形变图 图 4变最大值为 4较于 优化缺前，刮板的 刮板的形变程度增大不明显，和优化前一样 ， 最大 形变 集中于刮板下部中心位置。形变 分层 处 没有处于连接 件 的转折处， 且 相较于优化前， 没 有向压缩机构上半部分扩散的趋势 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 30 弹性应变图 图 4大 4缩机构的 最大 应变为 性应变局部放大图 图 4 4接件的应变最大值减小不明显，但是最大值的 位置移动到了上方刮缸的固定 处 ， 更有利于滑槽中轴承的稳定。刮缸连接 件的 弹性应变 范围为 见效明显，并且由于 由于 没有从直线到曲线的转折，刮缸连接件更不容易折断。 应力分布图 图 4力 最大为 图 4缩机构的 最大应力点 减小 到了 力分布局部放大图 图 4 4大应力相较于 优化前减少了 17小不明显，但 它 的位置转移到了上方刮缸 的 固定点出， 连接件上的应力减弱明显， 最大应力只有购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 31 37且应力分布范围得到了很好的控制 ，在滑槽中的 轴承 处 应力 也 得到 改善 。 注 ： 变形 及应力应变 量 最大为 红色 ，最小为蓝色，颜色越鲜艳值越大。 （ 2）结论 由上述 析的 方案对比图 可知，对连接构件进行倒角主要优势 在于 可以改善连接件的应力应变分布情况，虽然 刮板的最大形变，应力应变的 最大值 都变化不大 ， 但是 刮板的形变集中在 刮板 下部中心位置的很小范围内，对刮板刮起及压缩垃圾影响不大，而连接件的应力应变集中 在与 刮板连接的 连接孔处以及 刮缸固定件的转折处 ，对 连接件的使用寿命影响巨大， 并且 连接件其他部位，尤其是原有连接件弯曲与转折 部位 的应力应变改善 明显 ，故压缩机构的 结构优化方案确定为： 在不改变刮板整体尺寸的的情况下，对刮板的连接转折处进行倒角并移动 与刮缸连接件相连的连接孔的位置 ，最后对连接件整体进行倒角。 同材料 对压缩机构 形变 的影响 由于 不同材料的 刚度 、硬度、 屈服强度 等 材料特性的不同 ， 在同样的运动位置 及 受力 情况下 ，材料的改变 会对压缩机构的变形情况产生 哪些 影响 ， 下面将对结构钢 铸铁 304 不锈钢三种材料进行比较 。 (1)连接件及 刮板为结构钢的情况： 图 4体形变 图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 32 图 4性应变图 图 4体应力 图 当压缩机 构的 材料为屈服强度 为 250 构钢时 ： 由 图 4知 ， 压缩机构 最大形变 量 为 要集中于刮板的下部中心。 由 图 4知 ， 最大 弹性应变 量 为 于上方组 刮缸的固定位置，其他应变 主要集中于 连接件的前端连接孔处 。 由图 4知最大 应力为 处在上方组刮缸的固定位置， 其他应力 主要分布于连接件前端的连接孔处 。 （ 2） 连接件 及刮板为灰铸铁的情况： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 33 由于 材料改为 屈服强度为 240灰铸铁，其密度 发生较 大变化 ， 由此对液压缸的工作压强 以 一下 改动 ：上方组刮板油 缸的工作压强为 方组刮板油 缸的工作压强为 图 4体形变图 ： 。 图 4性应变图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 34 图 4体 应力图： 在压缩机构的 材料为灰铸铁 时： 由 图 4知， 刮板的最大形变量 为 较于结构钢变化巨大。对比结构钢 的连接件， 其上 的变 形 增大 也很明显 由图 4知 ， 压缩机构 的 弹性应变 的最大值为 于下方刮缸连接件 的连接 孔 处。 其他弹性形变主要集中在 刮 板油 缸连接件与刮板相连的连接 孔上周围以及 下方组刮 板油 缸的 末端 ， 相较于结构钢有一定程度的增大 。相较于 结构钢， 灰铸铁连接件的应变 面积 增大明显 ， 原有的应 变 主要 集中于上方刮板油缸的 固定位置 ，
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