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东风摆臂式垃圾车设计【7张图/20000字】【优秀机械毕业设计论文】

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东风 摆臂式 垃圾车 设计 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份。58页。20000字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。

图纸共7张,如下所示
A0-副车架.dwg
A0-装配图.dwg
A1-支腿.dwg
A1-液压图.dwg
A1-车厢.dwg
A1-车斗.dwg
A2-摆臂.dwg

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垃圾车。
本设计中的主要工作及过程如下:首先进行了专用车辆的发展现状的简要的概述,
接下来就是方案的分析与选择,其中包括底盘、副车架以及托架的选择设计,总布置方案的分析和确定。然后进入了专用装置的设计,有液压系统的设计、取力器的选用以及摆臂的设计等,最后是对各种装置的校核和汽车总性能的计算。

关键词:专用汽车;摆臂式垃圾车;液压系统;摆臂

ABSTRACT

Garbage 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 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.
The main contact of the design as follows: first, it introduces the special-purpose automobile's development; secondly, it introduces the analysis and choose of the project; the project includes the design of the chassis, the assistant frame, the bracket and ensuring the total project. Thirdly, it introduces the design of special equipment, including the design of hydraulic pressure, the choose of the implement and the design of the waving arm of rubbish truck. Finally, it checks all the kinds of equipment and calulates the capability of the special-purpose automobile.

Key words:Special-Purpose Automobile; The Waving Arm Of Garbage Truck; Hydraulic System; Suspending Arm

目 录

摘要 Ι
Abstract Ⅱ
第1章 绪论 1
1.1 专用汽车的发展 1
1.2 专用汽车概念和分类 3
1.3 专用汽车设计要求 3
1.4 摆臂式垃圾汽车的设计内容 5
第2章 东风摆臂式垃圾汽车底盘的选取 6
2.1底盘的选取 6
2.1.1汽车底盘选型要求 6
2.1.2底盘选型 6
2.1.3底盘的选取 7
2.2选用的底盘主车架的尺寸 8
2.3摆臂垃圾车质量参数的估算 8
2.4本章小结 8
第3章 摆臂式垃圾车车厢结构设计 10
3.1 车厢设计 10
3.2 车厢车斗的外形设计 11
3.2.1厢斗形状的确定 11
3.2.2厢斗的尺寸设计 12
3.2.3厢斗选材 12
3.3 摆臂式垃圾车举升机构的设计 13
3.3.1摆臂液压缸的选用 13
3.3.2摆臂的设计 14
3.3.3摆臂的受力分析 15
3.3.4摆臂的设计计算与校核 18
3.4支腿的设计 21
3.5总体结构设计 22
3.6本章小结 23
第4章 摆臂式垃圾车副车架设计 24
4.1副车架截面形状及尺寸 24
4.1.1副车架前端形状及安装位置 24
4.1.2纵梁与横梁的链接设计 25
4.1.3副车架与主车架的连接设计 26
4.1.4副车架的形状 27
4.2副车架主要尺寸及参数设计计算 27
4.2.1副车架主要尺寸设计 27
4.2.2副车架强度刚度弯曲适应性校核 28
4.3本章小结 34
第5章 液压系统设计 35
5.1液压系统设计参数计算 35
5.1.1 摆臂举升液压缸选型与设计 35
5.1.2 摆臂举升油泵的选型计算 36
5.1.3 支腿油缸选型计算 37
5.1.4 油箱容积与油管内径计算 38
5.1.5 方向控制阀的选型 39
5.2操纵方式的选型 39
5.3液压系统原理 40
5.4取力器的选择 41
5.5本章小结 42
第6章 东风摆臂式垃圾汽车主要性能计算 43
6.1动力性计算 43
6.1.1 发动机外特性 43
6.1.2 汽车行驶方程式 43
6.1.3 动力性评价指标的计算 46
6.1.4 摆臂式垃圾车整车动力性计算 48
6.2燃油经济性计算 51
6.3汽车稳定性计算 52
6.4本章小结 53
结论 55
参考文献 56
致谢 57
附录 58

题目名称 东风摆臂式垃圾车设计
一、设计目的、意义
本课题的选择充分考虑了研究课题对汽车车辆工程专业学生学习和工作的指导作用,对本课题的研究能够使学生了解专用汽车改装设计方法,通过本课题的研究学生可以完成理论课程的实践总结,获得一定的工程设计工作方法。
二、设计内容、技术要求(研究方法)
主要内容:改装设计一种垃圾车。满足专用汽车相关设计要求。
要求正确进行二类底盘的选择、主要参数数据齐备、进行二类底盘选型分析、产生具有实践意义的选型总结;
要求进行车辆的总体布置,用总布置草图表达主要底盘部件的改动和重要工作装置的布置;
要求进行举升机构详细设计,在正确计算的基础上,完成部部件设计选型,要求工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高;
要求进行装卸装置设计计算选型;
完成总装配图,清楚表达设计。
要求完成整车性能分析计算,以评价和分析整车设计情况。针对性能分析结构如有必要进行设计改进。

三、设计完成后应提交的成果
全部图纸均要求计算机绘图;合计图量A0 3张左右;
提交设计说明书1份,字数大于1.5万字;符合规范要求。
四、设计进度安排
(1)调研、资料收集、完成开题报告 第1、2周(2月28日~3月13日)
(2) 根据给出的相关尺寸参数进行相关部件的参数计算,并进行验证 第 3、4、5周(3月14 日~4月3日)
(3) 绘制装配图并进行验证 第6、7、8周(4月4日~4月24日)
(4)绘制零件图 第9、10、11周(4月25日~5月15日)
(5)设计1.5万字说明书一份,零件图一套(包括PRO/E零件图)第12、13、14周(5月16日~6月5日)
(6)毕业设计审核、修改 第15、16周(6月6日~6月19日)
(7)毕业设计答辩准备及答辩 第17周(6月20日~6月26日)
五、主要参考资料
(1) 期刊类:道路与公路类,筑路机械或工程机械类,交通工程类,有关大学学报等(五年内)。
(2)科技图书和教材:机械设计类、制图类、及相关专业书;
(3)设计手册:机械设计手册等;
(4) 网络资源:检索关键词:举升汽车,专用汽车改装设计等;
其它:相关产品广告,参观有关产品展览会。


东风摆臂式垃圾车设计[汽车]









内容简介:
黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 用汽车的发展 目前我国的专用汽车产业迅速发展。近 10 年来,专用汽车行业伴随我国汽车工业得到了飞速的发展,成为我国汽车工业的一个重要组成部分。六七十年代期间,我国的专用汽车企业大多规模小,工艺设备差,人员技术素质低,产生方式落后,缺乏开发设计的能力,一般是根据下达任务的上级部门提供的原苏联的样车进行仿制。那时供改装车选用的底盘非常少,由于多数企业采用作坊式生产,工艺落后,专用汽车的产品技术水平比较低。到 80年代末,全国专用汽车生产业仅 200余家, 类专用汽车产品只有 100种左右,远远满足不了国民经济建设和社会发展需要。 随着市场经济的发展,对专用汽车的需求日益增加,专用汽车的市场日渐扩大。由于专用汽车的专用功能对各行业的发展有着明显的促进作用,其附加价值又相对较高,这就促使更多的其他行业加入到专用汽车行业中来。 2005年,我国专用汽车当年的保有量达 275 万辆,当年的需求量为 34 万辆; 2010 年,我国专用汽车当年的保有量达到 425万辆,当年的需求量为 52万辆。据有关部门的资料,我国专用汽车保有量得饱和值约为 2000万辆,需求量的饱和值约为 200万辆 5。 由于我国专用汽车起步晚、管理不力、生产规模小、技术力量弱,尤其高新技术的应用上还不普及,与国外先进水平相比,仍有较大差距。就总体而言,我国专用汽车仍处于中低档水平。要推动我国专用汽车进一步发展,高新技术化是必由之路。但是我国的专用汽车高新技术化也存在着许多诸多的问题: 目前我国专用汽车,除了自卸车、半挂牵引车、混凝土搅拌运输车等专用底盘有所供应外,多数专用汽车企业只能选用普通载货汽车的二类底盘进行改装。二类载货汽车底盘不仅配置低档,可靠性、安全性、耐久性和舒适性都达不 到要求,而且专用化程度不高,极大地影响了专用汽车技术水平的提高。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 专用汽车的专用装置具有多样性、 复杂性和专用性的特点,因此随着高新技术的发展和企业对新产品开发力度的加强,对专用装置技术含量提出了越来越高的要求。 运输用专用汽车是目前我国多数专用汽车厂家的主导产品,鉴于需求量大、技术要求低、容易生产,多数企业安于现状,产品几十年不变,技术水平处于停滞不前的状态,更谈不上高新技术的运用。 作业用专用汽车为满足特殊作业的要求,一般具有较高的技术含量。但是,与国外先进水平相比在功能的可靠性、安全性、多样性以及操作的简便性等方面均存在着较大的差距,这其中的主用因素在于高新技术的运用还很不普遍。国产作业用专用汽车功能单一,使用效率很低时普遍存在的问题。 作业用专用汽车为满足特殊作业的要求,一般具有较高的技术含量。但是,与国外先进水平相比在功能上可靠性、安全性、多样性以及操作的简便性等方面均存在着较大的差距,这其中的主要因素在于高新技术的运用还很不普遍。 中国的专用车市场处于性能提升阶段,产品以中端市场 需求为主,随着城市经济的高速发展,高性能、高品质的高端产品市场规模将进一步扩大,而随着中国新农村的城镇化建设,满足基本功能、价格相对便宜的低端产品需求也将进一步扩大。 国产作业用专用汽车的功能单一,使用效率很低是普遍存在的问题。在这一问题上,我国的专用车生产企业要予以重视。 我国的专用汽车领域要想得到飞速的发展,就需要正视我们存在的问题并且要不断的借鉴国外的技术,发展具有我们自己特点的专用汽车。 摆臂自卸式汽车是工程机械中的一种车型,在我国的专用汽车领域里占有相当大的比例,也是专用运输车辆中一个多品种车型。摆 臂式垃圾车的载重范围很大。随着国际经济的发展,自卸车主要以后倾式自卸车,发展到两侧倾斜式和三面倾斜式等多品种系列化。目前国外使用较多的是车厢可卸式自卸车,由于该形式自卸车得车厢与底盘是分开的,可卸下车厢装货和卸货,而汽车底盘再换装其它车厢继续运输,因此缩短了汽车装卸的停歇时间,提高了运输效率。 摆臂式垃圾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。摆臂黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 式垃圾汽车摆臂可以平移起落车斗,它同时具有车斗和垃圾自动装卸的功能,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车斗的功能,装垃圾时一 般均将车斗卸下降低装垃圾的高度,装满垃圾后,则将车斗自动装车并运输。该车使用方便,运输效率高,摆臂式垃圾车又依其特有的机动灵活的特点被广泛应用于小吨位垃圾的运输。 现如今经济飞速发展,城市规模不断扩大,城市人口快速增长,导致了城市垃圾量也跟着急剧上升,随之而来的是固体生活垃圾的处理越来越受到人们的重视。城市固体生活垃圾的处理大体有 3种形式:分类回收、焚烧和填埋。而不论采用哪种处理方式,其最终的处理场所均需远离城市居民区。而垃圾城市到处理场所的运输就需要快捷、方便的交通运输工具,垃圾车就担当了每天上千吨(中等城 市)的固体生活垃圾的运输的重任。摆臂式垃圾汽车以其显著的特点被广泛的应用于城市垃圾的运输,并且方便。所以为了更好的满足城市固体垃圾运输的需求,摆臂式垃圾汽车的改装技术需要快速的发展,这就需要我们一代代汽车人的不断努力来实现 21。 用汽车的概念和分类 专用车辆是为了实现各类专项作业的车辆。 我国对“专用汽车”定义为:装置有专用设备,具有专用功能,用于承担专门运输任务或专项作业的汽车和汽车列车。 我国的专用汽车分划为:厢式汽车、罐式汽车、专用自卸汽车、起重举升汽车、仓栅汽车和 特种结构汽车等六大类。其中专用自卸汽车的定义为:装有由本身发动机驱动的液压举升机构,能将车厢卸下或使车厢倾斜一定角度,垃圾依靠自重能自行卸下的专用汽车 3。 业汽车设计要求 专用汽车与普通汽车的区别主要是改装了具有专用功能的上装部分,能完成某些特殊的运输和作业功能。因此在设计上,除了要满足基本型汽车的性能要求外,还要满足专用功能的要求,这就形成了其自身特点,概括如下: 专用汽车设计多选用定型的基本型汽车底盘进行改装设计,这首先就需要了解国内外汽车产品,特别是货车产品的生产情况、底盘规格、供 货渠道、销售价格及相关资料等。然后根据所设计的专用汽车的功能和性能指标要求,在功率匹配、动力输出、黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 传动方式、外形尺寸、轴载质量、购置成本等方面进行分析比较,优选出一种基本型汽车底盘作为专用汽车改装设计的底盘。能否选到一种好的汽车底盘,是能否设计出一种好的专用汽车的前提。 对于不能直接采用二类底盘或三类底盘进行改装的专用汽车,也应尽量选用定型的汽车总成和部件进行设计,以缩短产品的开发周期和提高产品的可靠性。 专用汽车设计的主要工作是总体布置和专用工作装置匹配,设计时既要保证专用功能满足其性能要求,也要考虑汽车 底盘的基本性能不受到影响。在必要时,可适当降低汽车底盘的某些性能指标,以满足实现某些专用工作装置性能的要求。 专用汽车的生产特点是品种多、批量少,设计时应考虑产品的系列化,以便根据不同用户的需要而能很快的进行产品变型。对专用汽车零部件的设计,应按“三化”的要求进行,最大限度地选用标难件,或选用已经定型产品的零部件,尽量减少自制件。 对专用汽车自制件的设计,应遵循单件或小批量的生产特点。 对专用汽车工作装置中的某些核心部件和总成如各种水泵、油泵、气泵、空压机及各种阀等,要从专业生产厂家中优选 因专用 汽车专项作业性能的好坏,主要决定干这些部件的性能和可靠性。 在普通汽车底盘上改装的专用汽车,底盘受载情况可能与原设计不同,因此要对一些重要的总成结构件进行强度校核。 专用汽车设计应满足有关机动车辆公路交通安全法规的要求对于某些特殊车辆,如重型半挂车、油田修井车、机场宽体客车等,应作为特定作业环境的特种车辆来处理。 某些专用汽车可能会在很恶劣的环境下工作,其使用条件复杂,要了解和掌握国家及行业相应的规范和标准,使专用汽车有良好的适应性,工作可靠,是要设安全性装置 20。 然而 ,摆臂式垃圾车除了具有以上的特点外,还有自己独特的要求,就摆臂式垃圾车而言,它的显著特点就是对摆臂的要求高,不仅要加工工艺简单而且要符合强度的要求。 本设计中的摆臂式垃圾车是采用了双摆臂式,而且车斗可更换。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 臂式垃圾汽车的设计内容 摆臂式垃圾车的整车设计,副车架的选取,举升机构力学分析,举升装置尺寸确定,车厢设计,液压系统主要性能参数计算和车厢时间的校核,整车性能分析,利用 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 第 2 章 摆臂式垃圾车底盘的 选取 从目前垃圾车生产厂家的广告及市场上销售的摆臂垃圾车吨位来看,以二类底盘车改装的,装载质量在 4吨左右的车型为多。本设计的摆臂垃圾车的设计目标吨位选为 4吨,选取的底盘为东风二类底盘。 盘的选取 车底盘选型要求 汽车底盘一般应满足以下要求: ( 1)适用性 专用汽车底盘应适用于专用汽车的特殊使用功能要求 ,在此基础上进行改装造型设计; ( 2)可靠性 汽车底盘工作可靠 ,出现故障的几率要小,零部件要有足够的强度刚度和使用寿命,并且各总成零部件的使用寿命趋于一致; ( 3)先进性 所选汽 车底盘 ,在动力性 ,经济性,操作稳定性,行驶稳定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,并且满足国家或行业标准; ( 4)方便性 所选底盘要便于改装,检查保养及维修,结构紧凑与调试装配空间合理匹配 6。 盘选型 我国目前生产的各类型专用车辆的基本模式,大多是为了满足在国民经济的某一服务区域的特定使用要求,主要在已经定型的已有车型底盘基础之上,再进行车身及有特殊工作要求的装置的再设计,同时对已有的汽车底盘进行必要的更改,以达到满足工作需求的要求,具有合理的匹配 ,良好的性能。 专用车 辆采用的底盘主要分为二类,三类和四类。二类底盘,是在整车的基础之上去掉厢体;三类底盘,是从整车上去掉货箱和驾驶室;四类底盘,是在三类底盘上黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 再去掉车架总成后剩余的散件。 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尺寸及动力匹配等进行。目前,进 80%的专用车辆采用二类底盘进行改装设计。 选取二类汽车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,对底盘仅做辅助的性能分析和必要的强度校核,确保改装后 的整车性能在基本上与底盘接近 ,达到合理的匹配。 盘的选取 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 进行比较: 表 风 盘参数比较 底盘型号 定载质量 (4000 4000 整备质量 (3550 5000 外形尺寸 (6605*2364*2370 6910*2470*2475 发动机型号 量 /功 率 (ml/5420/99 2800/105 钢板弹片数 (前 /后 ) 8/11+8 9/11+8 轴距 (3950 3950 前轮距 /后轮距 (1810/1800 1810/1800 接近角 /离去角 (度 ) 34/19 34/19 前悬 /后悬 (1065/1590 1065/1895 燃油类型 汽油 柴油 轴数 /轮胎数 2/6 2/6 轮胎规格 驶室准乘人数 3 3 最高车速 (km/h) 90 95 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 由比较可以看 到, 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燃用的燃料。燃用汽油的汽车底盘在价格上略占有优势,但在燃料价格上,然用柴油的底盘具有长效优势。同时,然用柴油的底盘载重较大,功率稍大。因此选用 用的底盘主车架的主要尺寸 由上选用的底盘 其主车架尺寸如下: 表 风 盘主车架尺寸 (单位: 主车架的长度 6285 主车架的高度 1300 主车架上面尺寸到地面高度 755 主车架的厚度 250 圾车质量参数的估算 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 4000 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 5000 装载质量1整车整备质量2驾驶员质量3 ,额定载员 3人 ,6 5 3 1 9 5kg 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: 00019548004000321 。 章小结 本章按确定的设计目标,根据底盘选取的原则和要求,主要对东风汽车汽油黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 盘和柴油 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 ,并对所设计的摆臂式垃圾车质量参数的估算。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 第 3 章 摆臂式垃圾车车厢结构设计 厢设计 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隔离厢板,与驾驶室空留一段距离 ,起到安全和便于维修检查的作用。车厢示意图见图 图 厢示意图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 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 臂式垃圾车车箱斗外形设计 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,本设计采用多边形厢斗。 斗的 尺寸 设计 与同类产品进行比较, 盘垃圾车厢斗载重容积约在 610 立方米之间,拟设定长 *宽 *高为 2300*1760*1400,即其厢斗容积: 在常用容积之内,即车箱斗的长,宽,高选为: 表 厢尺寸 (单位: 车厢长度 2300 车厢宽度 1760 车厢高度 1400 车厢钢板厚度 2 车厢加强肋厚度 32 车厢加强肋宽度 30 厢斗采用多边形状,实现吊装、吊卸、倾卸的方便。其结构见示意图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 图 斗选材 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 工程塑料的一般选用原则:具有良好的使用性能,优良的工艺性及合理的经济性。 ( 1) 使用性能,使用性能是选材考虑的主要问题。 ( 2) 工艺性能,材料加工的工艺流程要适合批量生产。 ( 3) 经济性能,选择材料的经济性是当前注意的问题。 考虑到厢斗的使用条件和使用环境,工程塑料的选择要满足耐腐蚀性的要求,要黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 有长期受酸、碱及其他 腐蚀性介质侵蚀,抵抗各种强酸、强碱、强氧化剂和有机溶剂等化学介质腐蚀的能力,同时其热胀系数要小,粘附性要好。 满足以上要求,可选用硬聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氯化聚醚等,为适应经济性原则,选择硬聚氯乙稀作为设计所用材料。 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5提升液压油缸的活塞杆的沉降量不大于 10 ( 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 5举升液压缸的活塞杆沉降量不应大于 10 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 1。 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。 臂的设计 摆臂呈工字型,摆臂的两 侧下端与 U 型钢板绞接,上部用拉杆将两侧摆臂连接,在略低与拉杆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黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 滑动轴,在摆臂的中部安置用于卸料并带有链条的挂环。见示意图 压缸示意图 图 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 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。 臂的受力分析 摆臂的受力分析可按吊装和倾卸两种工况进行讨论。受力分析如图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 图 装、吊卸工况摆臂受力分析 卸工况 o 点为油缸与车架的铰接点, A 点为油缸与摆臂的铰接点;双作用油缸作用力 为摆臂转角的单值函数; B 点为吊链位置,吊卸初始状态的吊链轴位置; 吊链在吊装工况初始状态的位置。 a 为油缸轴线与 x 轴的正向夹角。 摆臂式垃圾汽车的吊装和吊卸过程中,摆臂受力的两个典型工况:当 B 点位于时,摆臂可以从下极限位置吊装货箱;当 B 点位于 时摆臂可以从车架上吊卸车斗。 当吊装车斗时,计算公式如( 摆臂为分离体: 由 ,得: 021 111 式中 油缸作用力 x 轴、 y 轴上的投影( N); A 11、油 缸上铰支点 X、 Y 坐标值( m); 吊装重力( N); )。坐标值(点的、 1上式可以进一步整理成公式( 021s i nc o s 111 ( 继续整理后得到公式( 黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 A i nc o ( 由公式( 算出来的 为油缸提供负载依据,同时它也为摆臂强度和刚度计算提供依据。 有知道摆臂在下限位置时,摆臂转角为 1 ,111 x , 111 x,)111 y ,式中为 1 1夹角。将上三公式代入式( : 11 11111 11 )s i n ( c i ns i nc os c ( 式中11 、 为结构几何尺寸,均可通过计算获得。 当摆臂处 于吊卸初始位置时, B 点位于 ,根据上述分析同理可得: )s i n (c 式( ( 别给出了0和 1 时油缸所受的推力和拉力。通常情况下,以1 具体计算结果如下: 39362842470401118420 2733110936010 i n 3c i n c 1 111 黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 当摆臂在吊卸位置时: i n 110c i n c 0 000 由于倾卸工况所需油缸的推力和拉力远小于吊装、吊卸工况所需的油缸作用力,故对油缸作用力和摆臂受力和摆臂受力不予以讨论。通过分析计算,求出吊链所受的最大拉力,以便对吊链进行强度校核。倾卸工况受力分析如图 示: 图 倾翻初始,左吊链受力 : 1( 公式中的 当车斗倾卸到最大倾翻角时,左吊链受力 : 1( 理公式中 常的情况下左、右吊链尺寸、规格均相同时,故设计时只取 较大值作为选取吊链的依据。事实上,当车斗倾卸到最大角度时,车斗内的垃圾所剩不多,故一般情况下, 。 计算结果如下: 黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 0102745 由公式( : 2 2 0 4 021 臂的设计计算与校核 根据图( 构分析得 以分析 据总布置可以将摆臂简化成以下简支梁: 图 对 行受力分析: 图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 根据摆 臂材料体积估算摆臂重为 150 。 由以上得到: 5 2 0214 7 0 4 0根据 0p 得 21 0 4021 到: 9 9 021 0 0 因为 以 7 5 42 4 9 9 7 4 4 ,方向向下。 选取摆臂材料为 许用应力为 ,许用安全系数 , 画出摆臂的剪力图和弯矩图,摆臂的危险截面点为 黑龙江工程学院本科生毕业设计 20 图 臂剪力图 图 摆臂横截面高度 h 可按经济条件(结构质量最小)计算确定有: 3 ( 式中: M 摆臂承受的最大合成弯矩(以作业斗的额定载荷处在最大臂幅时计算) n 厚高比( 8.0n) 得到: 3 h 1 3 53 6 h 黑龙江工程学院本科生毕业设计 21 9428315950806 7010806 3333 x ( 得到: B=85臂截面 图如下: 图 惯性矩: 4333312 z ( = m M p 70 0 0 0 0 6 ( 由上式得出摆臂式安全的。 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。见识意图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 22 图 腿示意图 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 为支腿材料。 体结构设计 由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,如下示意图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 23 图 体结构示意图 章小结 本章主要对摆臂式垃圾车的车厢、厢斗、摆臂及支腿的结构形状设计进行了说明,对摆臂进行了详细的计算与校核,对关键位置进行受力分析,确保达到要求,确定了本设计的结构设计图样,为下一章的设计计算奠定了基础。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 24 第 4 章 摆臂式垃圾车副车架设计 车架的截面形状及尺寸 专用汽车副车架的截面形状一般和主车架纵梁的截面形状相同,多采用如 图 截面形状尺寸取决于专用汽车的种类及其承受载荷的大小。 图 车架的前端形状及安装位置 在保证使用可靠的前提下,为了提高挠曲性,减小副车架刚度,应尽量减少副车架的横梁,以减少对纵梁的扭转约束。 副车架油缸支承横梁与翻转轴横梁形成框架。油缸支承横梁应尽量靠近后悬架前支承处的横梁,最好能位于后框架之内。因为这段主车架变形小,所以副车架对其扭转约束力也相应减弱,同时保证了举升机构的几何特性。 在副车架结构要求刚性较高时,可在主、副车架中间增加一层 橡胶垫,当主车架变形时以弹性橡胶的变形来减弱副车架对主车架的约束。 副车架前端形状常有三种形状 (见图 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黑龙江工程学院本科生毕业设计 25 局部斜面,其斜而尺寸如图 4.2(c)所示:0 1h 0 1 5 2 0l m m。 ( a) b)角形;( c) 图 如果加工上述形状困难时,可以采用如图 时斜面尺寸较大 1。 对于钢 质副车架:0 5 7h 0 2 0 0 3 0 0l m m对于硬本质副车架;0 5 1 0h 0车架在汽车底盘上布置时,其前端应尽可能地往驾驶室后围靠近。 梁与横梁的连接设计 横梁与纵梁的连接方式主要有三种,见图 23图 图 a)横梁与纵梁上下翼板连接,该种连接方式优点是利于提高纵 梁的抗扭刚度。缺点是当车架产生较大扭转变形时,纵梁上下翼面应力将大幅度增加,易引起纵梁上下翼面的早期损坏。由于车架前后两端扭转变形较小,因此本车架前后两端采用了该种连接方式,为了提高纵梁的扭转刚度采用了纵向连接尺寸较大的连接板。横梁仅固定在腹板上。 图 b)横梁仅固定在腹板上,这种连接形式连接刚度较差,允许截面产生自黑龙江工程学院本科生毕业设计 26 由跷曲,可以在车架下翼面变形较大区域采用,以避免纵梁上下翼面早期损坏。 图 c)横梁同时与纵梁的腹板及上或下翼板相连,此种连接方式兼有以上两种方式连接的特点,但作用在纵梁上的力直接传 递到横梁上,对横梁的强度要求较高。由于该车平衡悬架的推力杆与平衡悬架支架上的两根横梁连接,因此,这两根横梁与纵梁共同承受平衡悬架传递过来的垂直力 (反 )和纵向力 (牵引力、制动力 )。 综合以上考虑,本副车架的纵梁与横梁的连接采用第 1种方式,即横梁与纵梁上下翼板连接,同时为了降低成本和适于批量生产,本车架纵梁和横梁的连接方式采用螺栓连接 15。 车架与主车架的连接设计 副车架与主车架的连接常采用如下几种形式。 图 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 500 1000 围内。 123 12图 推连接板的结构 图 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,见图 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。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 27 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,本文设计的自卸车主副车架之间采用止推连接板式。 车架的形状 图 车架主要尺寸参数设计计算 车架主要尺寸设计 由参考文献 12可知,在设计自卸车时,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。 对具有较高质心位置及载质量较大的厢式车一般采用槽形通长式副纵粱。制造材料应具有良好的焊接性和机械性能,一般要求抗拉强 度 b 370N 屈服极限 1 240N 伸率以s 20翼缘宽度应与主车架纵粱 (简称主纵粱 )翼缘宽度相黑龙江工程学院本科生毕业设计 28 同。不宜大于主纵粱翼缘宽度。副纵粱截面尺寸确定后,要分别对副纵粱和主纵粱进行强度计算,并根据其惯性矩、抗弯截面系数分配弯矩 。 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 510 16 09须是用往复式扎机生产的 )、10510梁可以用抗拉强度为 3908420 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 16梁采用 08 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,高度可以小于主车架,长度在底盘主车架长度基础上去掉主车架与车厢之间的距离长度。其尺寸设计如下: 表 车架尺寸 (单位: 副车架长度 34500 副车架宽度 1300 副车架高度 150 副车架厚度 5 车架的强度刚度弯曲适应性校核 对主车架来说,其 整车重心后移。其受力简图如下 黑龙江工程学院本科生毕业设计 29 图 设定自卸车在额定装载质量下,其前后轴承受的载荷相同,即有: 4 10 02 0021 ( 由图,可以列出: 2121 2214 0 014 0 039 5 0 求得 1952 214003950 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自卸车副车架受力简化图 如下图: 图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 30 将此时受力的副车架看为简支梁 (见下图 ),以便进行强度刚度及弯曲变形的校核。由下图,可以列方程组: 图 1 C F O C F B C 1 O F O C F B O 可求得: 1G A C F B = 3 4 0 0 4 0 0 0 9 0 0 = 向与设定的方向相同。 可求得: 1G A O F B = 3400 = 即向与设定的方向相反。 由以上,可画出实际的副车架等效梁示意图。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 31 图 列出弯曲剪力及弯矩方程: 1F= (0X205) ( 1 (0 X 205) ( 2 4000 (205X2000) ( 2 4 3 48 0 3 6 0 0 02050 (205 X 2000) ( 3 F= (2000X3400) ( 3 200022050 036000+19600 (2306 X 3600) ( 根据以上剪力和弯矩的求解,可以画出剪力及弯矩图 如下图 : 黑龙江工程学院本科生毕业设计 32 图 对于塑性材料,其弯曲正应力强度条件为: m a xm a 由W y即有 m a x m a xm a ( 黑龙江工程学院本科生毕业设计 33 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。 对与矩形副车架截面,截面惯性矩b y d y b h( 即有: 3333m a x = 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t与最大抗压应力c相等,即有: M p a xm a xm a x 510 在所选材料的许用应力范围内。 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然后进行副车架弯曲变形的校核。 当梁的形式为下图所示形式时,梁的挠曲线方程为: 2 2 26F b xy l x l (0 x a) ( 3 2 2 316F b xy x a l b x l b (a x l) ( 梁的转角方程为: 黑龙江工程学院本科生毕业设计 34 6AF a b l l ( 6BF a b l l ( 式中, F 作用在梁上的力,规定其向下为正,向上为负; E 梁构成材料的弹性模量, ; I 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 y 为: 1 5 3 65 . 5 0 1 0 0 . 0 0 0 2 7 4 5 0 7 1 0y x x (0 x a) 1 5 3 6 65 . 5 0 1 0 0 . 0 0 0 2 7 4 5 0 7 1 0 0 . 0 1 2 8 6 3 2 5 7 1 0y x x (a x l) 即有最大挠度 1 5 3m a x 5 . 5 0 1 0 315 求得 A、 B 两处转角 为: A 15103 9 1 9 1 04 014003400140020001225031953400319520524500 8101 5 0 0 6 1 7 9 15103 9 1 9 1 0 4 02 0 0 03 4 0 01 4 0 02 0 0 01 2 2 5 02053 4 0 03 1 9 52052 4 5 0 0 A 8103 2 5 0 0 0 2 即梁的最大转角 8103 2 5 0 0 0 2 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。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 35 图 车架等效简支梁 章小结 副车架对专用车来说是一个重要的部件,本章主要是进行副车架截面形状及尺寸的设计,通过对副车架的结构设计和力学分析,该摆臂式垃圾车的副车架设计已经基本完成 ,还需要进一步的校核和对整车的性能进行分析。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 36 第 5 章 摆臂式垃圾车液压系统设计 摆臂 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
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