本科生毕业设计(论文)开题报告_17550.doc

本科生毕业设计（论文）开题报告课题名称基于力学特征的环卫车箱体设计一、 课题的来源本毕业设计的工作内容来源于天津市环卫设备厂委托天津大学开发的 “TH5050ZYS环卫车”项目。环卫车车厢的设计是其中一个重要的部分。而基于力学特征的环卫车的车厢箱体设计体现了该汽车使用安全性的设计理念。而车厢是环卫车的一个重要组成部分，车厢的重量将大大影响到环卫车的总体质量，而车厢箱体的安全性能将大大影响到整车的安全性能。因此基于力学特征下的环卫车的箱体设计就尤为重要，通过对箱体的设计，然后对箱体进行力学分析，从而保证整车的安全性能。二、 课题的意义随着我国城市步伐和社会生活节奏的加快，人们对城市环卫车辆的要求越来越高，环卫车辆不仅要满足工作高效率，和降低劳动强度这一基本要求。并且随着城市建设规模的不断扩大，高层建筑和住宅小区不断增多，城市垃圾的成分发生了很大的变化，其变化特点为：密度不断下降，可压缩性增加。压缩后的体积为原体积的1/31/5，为了提高垃圾车的载重功能和收运容量，对压缩式垃圾车的需求越来越多。通过对垃圾车箱体的力学设计，来考察箱体在载重的情况下的安全性能。三、国内外发展状况70年代以前，我国大多数城市的垃圾收集与运输作业，多采用东风，解放45t的中吨位自卸汽车，人工装载，运送时在车厢垃圾堆上加盖罩布，行车中，因颠簸及空气吹动，沿途随时都有可能有垃圾散落。80年代以后，我国许多汽车改装厂家先后开始生产专用的垃圾运送车，选用中吨位或者重吨位的货车底盘，加装密封的箱体，组装成垃圾集运车（无压缩推送机构）或压缩垃圾集运车。近年来垃圾的收集运输主要以摆臂式自装卸车，侧装式垃圾车等为主。随着垃圾中塑料、纸张等低比重物含量的增加，上述垃圾车由于自身存在的漂、洒、散、漏等二次污染，容量小、压缩性差等性能缺点，已经不能适应环保发展的要求，后装压缩式垃圾车将是垃圾车收集运输的理想工具。后装压缩式垃圾车主要用于收集转运袋装生活垃圾，它于其他形式垃圾运输车的区别是能压缩，破碎垃圾，增大载重质量。天津市环卫设备厂委托天津大学开发的“TH5050ZYS环卫车”就是一种新型的后装压缩式垃圾车。后装压缩式垃圾汽车的车厢一般采用骨架式结构，车厢的纵截面一般为直角梯形，车厢后端的斜角一般取80，这有利于装载厢以一定角度将垃圾装入车厢内。由于车厢内会有污水，所以还要有排水装置。车厢骨架一般设计成“井”字形的矩形框架结构，目前国外出现了无骨架式车厢。它采用高强度的“铁塑夹板层”作为车厢的壁板，同时兼有骨架和蒙皮的作用，从而大大减轻车厢的重量，简化制造工艺。四、课题研究内容根据垃圾车车厢的特点和功能要求，汽车的最大载重量的设计要求和汽车相应的设计标准进行车厢的参数设计。主要指标和技术参数依据汽车标准手册及环卫车行业标准等。该课题对学生的具体要求是：1、 查阅总结相关资料。2、 分析并设计环卫车厢体的零部件图纸。五、课题的研究方法1、箱体的外形设计（1）根据轮距，使用要求及其行业标准决定该环卫车的宽度。（2）根据轴距，使用要求及其行业标准决定该环卫车的长度。（3）车厢的高度主要决定于改装后的质心高度和法规限高。（4）车厢的容积是指推铲以后得车厢实际容积。它是垃圾车整车的主要参数。垃圾的主要组成成分非常复杂，而且因时因地而异。他的密度，摩擦系数，可压缩型都无法准确的测定。即使测定出某一地区，某一时期的平均值，而在实际收集，装载的特定条件下，也会相差很远。因此，在确定车厢容积前就必须假定一个垃圾的“计算密度”。垃圾车的净载质量车厢在推铲以后的最大实际容积计算密度计算密度是指具有各种不同密度的垃圾组成物在车厢内被押时候所具有的整体综合密度。他表达了装载物车厢内的压实程度。当净载质量一定时，计算密度值大，所设计的车厢就小。这样可以节省材料并充分利用其车的承载能力，但要求压板有较大的挤压力，因而对机构和液压系统的要求较高，设计和制造过程中的困难和费用也会增加。通过大量的测定或者计算来确定计算密度值都是非常困难的，因此，希望能借鉴国外较成熟的经验和这些年内的研制、试验、和试用的经验来探讨它，以求找出适合我国国情的计算密度值。从日本新明和工业株式会社的压缩式垃圾车的系列产品资料以及英国一家废物处理系统的公司的系列产品资料中可推算出这些车型的计算密度在0.300.65的范围内变化，超出这个范围的很少。从我国的情况来看，在0.30.5的范围内选用计算密度值是最适用的。（5）车厢地板高度直接影响着汽车质心的高度，过高会对汽车行驶的稳定性产生影响，过低则有可能使轮胎和地板平面的运动干涉机会加大，影响车厢地板高度的主要因素有：轮胎直径，道路条件，悬架动挠度，及车辆空载时，轮胎和地板下平面之间预留的空间等。（6）车厢的纵截面形状一般为直角梯形，该垃圾车采用尾部曲面的方式向上倾斜，有利于填装器把垃圾以一定的角度送入车厢。车厢安装在车架上时，应与车架面成1度左右的倾角，以便压出污水能从车前排出。（由于倾角很小，在分析时可以忽略）。车厢的横截面有矩形和鼓形从受力的角度来看，鼓形截面不能承载较大的横向膨胀力，而且因为形成了左侧面，右侧面，和顶侧面三个纵向柱面，所以加强了车厢的纵向刚性和扭转刚性。因而，在中小型垃圾车上设计这种截面时，除车厢两端外，中部几乎不再需要布置加强梁，但是由于加工鼓形截面存在着一定的工艺难度，所以现在的垃圾车多选用矩形截面，本垃圾车横截面选取为矩形截面。（7）推铲滑块的滑动轨道在车厢内的布置形式有：中央工字形轨道采用这种布置形式时，轨道只有一条，作为轨道的工字形同时可作为车厢的主纵梁，在推出垃圾时也作为承受全部拉力的主构件。它的缺点是导轨与滑块间的配合精度要求较高，否则，推铲的横向稳定性就差。边置式轨道这种方式是车厢的两下角焊接两条纵向槽钢，显然这种方式的横向稳定性好，由于轨道设置在车厢的底部，轨道里的垃圾就不易清除，轨道和滑块在工作中可能经常浸泡在污水中。为了避免这一缺陷，设计中可把轨道提高一些。本设计中采用边置式轨道。2、车厢的有限元分析有限元分析方法：将实体的对象分割成不同大小、种类的小区域称为有限单元。根据不同领域的需求推导出的每一个元素的作用力方程，组合整个系统的元素并构成系统方程组，最后将系统方程求解，得到系统的作用力与位移，这就是有限元法的基本思路。车厢箱体有限元分析的基本步骤：（1）建立箱体的有限元模型建立箱体的有限元模型是前置处理阶段的主要工作，包括几何建模、网格划分、载荷移置、材料定义。而对于作用在箱体上面的载荷的正确分析尤为重要，作用在车厢箱体上的载荷主要有静载荷，在运动过程中对静载荷加动载系数进行修正。（2）箱体有限元分析车身有限元分析可利用ANSYS软件完成。经有限元分析后可得到若干结果文件，如：节点位移文件，单位应力文件。这些文件是车厢后置处理的基础。（3）后置处理箱体后置处理主要是将箱体的有限元分析的结果以等值线图，云图的方式可视化显示，并且进行刚度、强度等分析，研究箱体的局部变形，校验箱体刚度，分析车身变形对车身正常使用的影响，校核箱体强度等。六参考文献黄金陵，汽车车身结构与设计1997刘惟信主编，汽车设计，2001周开勤，机械零件手册，天津：高等教育出版社，2003王凤歧，现代设计方法，天津：天津大学出版社，2003邱宣怀等，机械设计，北京：高等教育出版社，1996赵志岗等，材料力学，天津：天津大学出版社，2000黄宗益，一种新型压缩食物垃圾收集车，工程机械与维修，2003王生业，浅谈QG5101ZLJ后装压缩式垃圾车，青海科技，2002，6许文，哈勒牌环卫车辆与市政车辆，专用汽车，2002，2曹建国，后装压缩式