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本科学生毕业设计东风140摆臂式垃圾车设计 系部名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 车辆工程 B07-2班 学生姓名： 殷宝升 指导教师： 吕德刚 职 称： 讲师 黑 龙 江 工 程 学 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of Swing Arm Garbage Truck Modification Candidate：Yin BaoshengSpecialty：Veheicle EngineeringClass：B07-2Supervisor：Lecturer Lv DegangHeilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要摆臂式垃圾车是装备有可回转的起重摆臂，车斗或集装垃圾悬吊在起重摆臂上，随起重摆臂回转、起落、实现垃圾自装自卸的专业自卸汽车。发展摆臂式垃圾车具有节约资源,保护环境和减轻劳动强度等诸多优点。目前，摆臂式垃圾车已经得到了广泛的应用，垃圾运输己经影响到我们生活的每一部分，对国民经济的发展有着重要的意义。文中介绍了摆臂式垃圾车的改装设计说明。对车厢、摆臂装置、副车架、液压系统和附属机构进行了设计，并对不同方案进行了比较分析，保证了摆臂式垃圾车的先进性及实用性。叙述了在改装摆臂式垃圾车过程中容易出现的问题及相关专用设备的工作原理，并对整车性能进行了分析。关键词：专用汽车；液压系统；垃圾运输；摆臂装置；附属机构ABSTRACT Swinging arm type truck is equipped with can turn around lifting swinging arm, the car fight or containers junk is suspensory on lifting swinging arm, with lifting swinging arm again, taking off and landing from the pack of MSW dump professional dump trucks. Development of swing arm garbage trucks with saving resources, protecting the environment and reduce labor intensity, and many other advantages. At present, swinging arm type truck has a wide range of applications, garbage transportation already affected every part of our lives for the development of national economy, has an important significance. This paper introduces the modification of swing arm garbage design explains. For car, swinging arm device, hydraulic system and affiliates carried on the detailed design, and the different schemes are compared and analyzed, and guarantee the swing arm advanced and practical roll-off garbage trucks. Describes the modification process of roll-off garbage trucks swing arm of the problems and related to the working principle of special equipment, and the vehicle performance is analyzed.Key words: Special Vehicle；Hydraulic system ；Junk transportation ；Swinging arm device ；Subsidiary body 摘 要粉粒物料运输车主要运输散装水泥、石灰石粉、电石粉和粉煤灰。发展粉料散装运输车具有节约资源,保护环境和减轻劳动强度等诸多优点。目前，粉粒物料运输车已经得到了广泛的应用，粉粒物料运输己经影响到我们生活的每一部分，对国民经济的发展有着重要的意义。文中介绍了举升式气卸粉罐汽车的改装设计说明。对粉罐罐体、流态化床、举升机构、气卸系统、人孔、卸料系统和附属机构进行了详细设计，并对不同方案进行了比较分析，保证了举升式气卸粉罐汽车的先进性及实用性。叙述了在改装举升式气卸粉罐汽车过程中容易出现的问题及相关专用设备的工作原理，并对整车性能进行了分析。关键词：专用汽车；散装水泥罐；流态化床；前顶举升机构；粉粒物料运输ABSTRACTPowder and materials convey truck mainly transport the cement, lime,calaium carbide and fly ash. There are many advantages just like the resource conservation, environmental protection and reduce the labor intensity. But for the powder and materials with the state of crude grain, large proportion, high moisture content, the ordinary convey truck cannot achieve the expected purpose. This product is designed as a lifting type, so when the pump truck loaded and droved the line at the center of the tank is in horizontal position; when unloading, the lifting mechanism will rise and make a certain angle with the horizon, then use the air compressed convey the cement out effectively. This elevator function makes the tank has a simple structure; the loading capacity and the adaptability of the medium for the tank are greatly improved, the potentials of the convey truck are explored maximumly.The air unload powder tank dump truck are component by the automobile chassis, powder tank gassy assembly, pneumatic conveying system, hydraulic pressure lifting system, electronic control system. This instruction is mainly about selection and designs each above system.Key words: Special Vehicle; Cement Tank; Air Unload; reposing Lift; Powder and materials conveyIII目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 改装举升式气卸粉罐运输车的目的和意义11.2 国内外现状及发展前景21.2.1 国内外发展现状21.2.2 散装水泥运输车的发展前景31.3 国外专用汽车产品的特点及其发展趋势41.3.1 国外专用汽车产品的特点41.3.2 国外专用汽车产品的现状及其发展趋势41.4 课题主要内容4第2章 方案设计分析与整车总布置62.1 方案设计与分析62.2 整车总布置62.2.1 粉罐罐体的布置及副车架外型尺寸的确定62.2.2 举升形式的选取与布置62.2.3 气卸装置的布置82.3 二类底盘选型82.3.1 二类底盘初选82.3.2 二类底盘装载质量的初步校核92.4 专业性能参数的确定102.4.1 卸料速度和剩余率102.4.2 工作压力112.4.3 压缩空气流量112.5 本章小结12第3章 粉罐装置设计计算选型133.1 粉罐外形尺寸设计133.1.1初步确定罐体尺寸及材料133.1.2 罐体总容积133.1.3 有效装载容积143.1.4 扩大容积143.1.5 装载容积143.2 流态化装置的设计143.2.1 流态化装置的类型和结构153.2.2 多孔板的设计153.2.3 流态化元件的设计153.2.4 流态化床主要参数计算153.3 进料装置173.4 出料装置、卸料软管和卸压装置173.4.1 出料装置173.4.2 卸料软管183.4.3 卸压装置193.5 本章小结19第4章 举升装置的设计计算204.1 举升角度的设计204.2 举升机构的布置204.2.1 确定上装重心位置204.2.2 确定反转点位置204.3 举升油缸的选取214.4 举升能力的校核224.4.1 初始位置状态时的校核224.4.2 第二和第三级油缸举升状态时的校核224.5 液压泵及液压控制阀的选择234.5.1 液压泵流量与排量的确定234.5.2 液压控制原理及控制阀的确定244.6 本章小结25第5章 气卸装置的设计计算及选型265.1 输送空气量的确定265.2输料管内径和气流速度的确定275.3输送系统压力损失275.3.1 动压损失275.3.2 静压损失285.4 流态化元件压力损失295.5 空气压缩机的选择295.6 本章小结30第6章 辅助系统设计316.1 取力机构的设计与选型316.2 液力马达的选型316.3 本章小结33第 7 章 整车性能分析347.1汽车动力性能分析347.1.1 基本参数的确定347.1.2汽车的行驶方程式357.1.3 汽车最高车速的确定387.2 燃油经济性计算387.3整车轴荷分配计算407.4 整车稳定性分析417.4.1空载质心高度的计算417.4.2 空载侧倾角的计算417.5 本章小结42结论43参考文献44致谢45附录46 0SY-025-BY-2毕业设计（论文）任务书学生姓名殷宝升系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程B07-2指导教师姓名吕德刚职称讲师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称摆臂式垃圾车改装设计一、设计（论文）目的、意义垃圾处理工作是城市建设和管理的重要内容，与人民生活密切相关。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。摆臂式垃圾车由于装载量大，工作稳定，性能可靠，装载能力强，为完成上述工作创造了有利的条件。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）（1）摆臂式不同结构形式的比较；（2）对汽车二类底盘进行参数确定；（3）对车厢等主要部件进行设计；（4）对摆臂等部件进行设计；外型尺寸: 718524703015轴距: 3950mm,实际容积: 6-8立方三、设计（论文）完成后应提交的成果全部图纸均要求计算机CAD绘图；合计图量A0 3张以上；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（论文）进度安排（1） 第1、2周 通过网络及图书馆收集资料，完成开题报告（2） 第3周 总体设计方案草图审核与修改（3） 第4-5周 整理收集材料，开始绘制图纸总成，零件图的设计绘图（4） 第6-8 周 开始撰写说明书并进行绘图，准备进行中期进度答辩（5） 第9-10周 完成主要部分图纸，部件修订，校核、完成计算，修改说明书（6） 第11-13周 初步完成设计内容，修改完善，进行预答辩（7） 第14-16周 设计说明书和图纸的修改及完善，指导教师评审（8） 第17周 毕业设计答辩五、主要参考资料1 陈树勋, 王海波, 应鸿烈. 拉臂式压缩垃圾车车厢结构的有限元分析与优化设计J. 装备制造技术 , 2008, (04) 2 陈树勋. 压缩垃圾车结构的载荷描述与优化设计J. 机械工程学报 , 2008, (03) 3 陈树勋, 孙建熙, 裴少帅. 半挂式散装水泥车结构分析与优化设计J. 机械设计 , 2005, (07)六、备注指导教师签字：年 月 日教研室主任签字： 年 月 日附 录 (英文文献及中英文对照 ) in of to as in in of we to of in in in of , or on of is to a up of of is to on to or So of or be is to is at to in In of to Or of is a So of of of It of a of X 2 840 N, 80 2.9 In in by 70 50 660 4.0 t t), in is of of 摆臂式垃圾车二次改装防污染 摘要： 城市生活垃圾在运输途中 ,是否造成二次污染 ,必然与装运垃圾的车辆设计结构有直接关系。比如后装压缩式等密封结构的垃圾车就能防止垃圾在运输途中的撒落 ;而目前正在使用的摆臂式垃圾车 ,易造成二次污染 ,为此我们针对摆臂式垃圾车的结构进行改装。 原车设计构造为完全敞开式 ,吊装的垃圾斗厢无任何遮挡结构 ,垃圾在运输途中易撒落。改装方案在车厢的前端部和左右侧各增设固定的挡风墙板 ,在顶部增设活动式导风罩。占顶部面积约 2/3 大小的导风罩 ,左右侧各一小油缸 ,开启或关闭导风罩。挡风墙板能阻挡正前方和右侧方向的水平风力 ,呈流线型的导风罩则能将顶部的垂直风力引导抛开 ,有效地解决了原车的撒落垃圾的问题。 导风罩与垃圾车摆臂的机械运动关系 摆臂式垃圾车是靠摆臂的前后运动来提升垃圾厢而实现自装或自卸的。因此改装设计新 增设的顶部活动式导风罩 ,上下开启或关闭必须与摆臂的摆动对应协调 ,即两者之间的机械运动是按作业要求通过液压系统进行顺序控制。 车辆装载运输工况 液压系统的三位四通换向控制阀阀芯处于中央位置 ,摆臂、导风罩等工作状态处于静止。 向右拉动换向控制阀 ,使右阀芯处于中央位置。在液压系统顺序控制油路的作用下 ,首选通过导风罩小油缸把导风罩全程打开 ,再使主油缸推动摆臂向车后摆动 ,提升垃圾斗厢倾倒垃圾或卸去斗厢。 此工况下换向控制阀的右阀芯被推入中央位置 ,通过液压系 统顺序控制油路使摆臂和导风罩的机械运动与前述的倾卸工况恰好相反 ,即首先收回摆臂 ,装收垃圾斗厢 ,然后再关闭导风罩。至此 ,车辆的垃圾自装自卸作业全部完成。 改装后对车辆性能的影响车辆经改装后 ,其结构、重量是否会对车辆的性能产生影响 ?这需要从以下两个主要方面进行验证 。 经概算 ,改装增设的前挡风墙板面积约 3 ,使车辆行驶的空气阻力 所增加 , 可知车辆行驶阻力增加了 1 76040 N,即 180外在原车上因增设挡风墙板而加重约 370 项共计 550为增加的车辆最大附加载荷。但这对于满载松散型生活垃圾最大载荷 额定载荷 5 t),其发动机动力性、经济性还在正常使用范围内。 因改装后的车辆整体结构仍是左右对称的 ,前后轴荷分配在正常范围内。因此改装未对车辆的转向、制动系统的安全性和操纵性能产生任何不良影响。 本科学生毕业设计 摆臂式垃圾车改装设计 院系名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 车辆工程 B07-2班 学生姓名： 殷宝升 指导教师： 吕德刚 职 称： 讲师 黑 龙 江 工 程 学 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of Swing Arm GarbageTruck Modification Candidate：Yin BaoshengSpecialty：Vehicle EngineeringClass：B07-2Supervisor：Lecturer Lv DegangHeilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 : 摆臂式垃圾车 改装 设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆工程 学 生 姓 名 : 导 师 姓 名 : 开 题 时 间 : 2011 年 2 月 28 日 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 开题报告撰写要求 一、“开题报告”参考提纲 1. 课题研究目的 和意义 ； 2. 文献综述（ 课题研究 现状及分析）； 3. 基本内容 、 拟解决的主要问题 ； 4. 技术路线或研究方法； 5. 进度安排； 6. 主要参考文献。 二、“开题报告”撰写规范 请参照黑龙江工程学院本科生毕业设计说明书及毕业论文撰写规范要求 。 字数应在 4000 字以上，文字要精练通顺，条理分明，文字图表要工整清楚。 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 系部 汽车与交通 工程学院 专业、班级 车辆工程 导教师姓名 职称 讲师 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是否 题目名称 摆臂式垃圾车 改装 设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 垃圾处理工作是城市建设和管理的重要内容，与人民生活密切相关。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。摆臂式垃圾车由于装载量大，工作稳定，性能可靠，装载能力强，为完成上述工作创造了有利的条件。 1、课题的研究现状 20 世纪 80 年代以来，我国垃圾车辆的研发机构、改装生产企业通过引进、消化、吸收国外先进技术，加快了对国产垃圾车产品的研发和生产，使国产垃圾车的技术装备水平得到了较快发展和很大提高。经过这些年的发展，垃圾车产品的类型、功能己能基本满足一般的作业需求，技术己经相对成熟，主要表现在 :优化的车厢填充角度设计，可使垃圾最大压实密度提高 ;液压、电气控制系统同时具备全自 动、半自动、电手动、纯手动功能 ;针对城市生活垃圾采用的专门技术可大幅度降低装载、压缩时的油耗，减少运行成本 ;密封设计技术可杜绝二次污染。 目前国内市场占有率较大的摆臂式垃圾车生产厂家有江苏悦达、南京晨光、青海新路、烟台海德和中联中标等企业。与国外先进产品相比，我国垃圾车的性能和功能还存在一定差距，低端产品特征明显，整车性能较差，大部分国产摆臂式垃圾车是以模仿进口车功能为基础来研制生产的，缺乏具有自主知识产权和概念创新的产品。在液压装置、机械作业装置、测量计一量装置、自动控制装置、安全防护装置的技术水平上与国 外先进产品还存在着一定的差距。 国垃圾车发展趋势 (l)垃圾监测系统 在摆臂式垃圾车工作过程中，垃圾车的垃圾装载情况是管理者所关心的。垃圾车负载变化及垃圾厢内垃圾是否填满，在一般情况下都是很难监测的。通过加载垃圾监测系统能随时随地检测车辆负载的变化情况及垃圾是否填满，为垃圾车司机和管理者提供参考。提高垃圾车作业的科学性和行车的安全性，同时也可以减少工作人员工作量，提高工作效率。 (2)液压控制装置 垃圾车液压装置应具有以下特征 :按照需要提供流量 ;较小的节流损失 ;减少管路连接工作 ;无泄漏 ;可与其它液压 功能组合，如装载机构泵可以向番组桶等系统供油。 （ 3）绿色视觉效果 车辆的外观造型及彩化已越来越受到环卫部门的重视，一些适合不同城市品味的彩化摆臂式垃圾车辆已成为城市的一道亮丽的风景。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，使垃圾车辆与作业环境相协调。 (4)除臭灭菌 除臭灭菌技术在垃圾车上的运用也是发展方向，杜绝细菌传播，减少臭气污染已成为当务之急。目前一些臭氧除臭除菌技术己在该类产品上成功运用。 (5)分隔车厢 垃圾车车身内部结构可按一定比例划分为几部分， 这种划分结构使得摆臂式垃圾车可在同一次作业时同时收集并且分隔几种不同类型的垃圾，可以最优化垃圾收集路线，这也为垃圾回收物流提供更多的可能性。 圾车物料监测研究 摆臂式垃圾车物料监测系统主要用于在作业的过程中对所装垃圾量进行计量。摆臂式垃圾车在作业中往往需要对所装的垃圾进行称量，由于工作场所、作业特点与作业要求所限，这种称量不可以采用固定的衡器也不可以让摆臂式垃圾车停下来进行静态的称量，而必须采用车载等其它设备进行间接测量。物料监测系统可对装载的垃圾量累计计算，并用显示仪表加以显示，校准简便，能清楚地 显示出所装的垃圾量及需要再装的垃圾量，从而使工作人员心中有数，以防止过载或欠载，减少无效跑车次数，节省作业时间，提高工作效率。 国内目前只有少数厂家引进国外技术在后装摆臂式垃圾车上装有车载监测系统，自主研发的或者具有自主知识产权的产品较少。 2、选题的目的和意义 垃圾专用运输车是在提高垃圾收集车的机械化程度，并对这种车辆加以改良之后 解决垃圾问题 尽曦高效率地省力地处理垃圾的收集和运输、其选车标准如下 : (1)处理能力 务必高 ； （ 2)应易于操纵 ； (3)处理对象应尽猎广泛 ； (4)要求使用安全 、 无故障 ； (5)应尽最价廉垃圾车在规定的时间 必须完成肩负的垃圾处理的使命。 城市生活垃圾在运输途中 ,是否造成二次污染 ,必然与装运垃圾的车辆设计结构有直接关系。比如后装压缩式等密封结构的垃圾车就能防止垃圾在运输途中的撒落 ;而目前正在使用的摆臂式垃圾车 ,易造成二次污染 ,为此我们应应针对摆臂式垃圾车的结构进行改装。 原车设计构造为完全敞开式 ,吊装的垃圾斗厢无任何遮挡结构 ,垃圾在运输途中易撒落。改 装方案在车厢的前端部和左右侧各增设固定的挡风墙板 ,在顶部增设活动式导风罩。占顶部面积约 2/3 大小的导风罩 ,开启或关闭导风罩。挡风墙板能阻挡正前方和左右侧方向的水平风力 ,呈流线型的导风罩则能将顶部的垂直风力引导抛开 ,有效地解决了原车的撒落垃圾的问题。 二、设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 1、设计的基本内容 （ 1）摆臂式不同结构形式的比较； （ 2）对汽车二类底盘进行参数确定； （ 3）对车厢等主要部件进行设计； （ 4）对摆臂等部件进行设计 。 2、拟解决的主要问题 （ 1）对车厢进行设计，完成部部件设计 选型； （ 2）摆臂的结构设计 。 三、技术路线（研究方法） 四、进度安排 （ 1） 第 1、 2 周 通过网络及图书馆进 行 资料收集，完成开题报告 （ 2） 第 3 周 研究摆臂式垃圾车的设计步骤 （ 3） 第 4 对所收集的材料进行整理， 按设计步骤 完成主要 设计 部分的计算 （ 4） 第 6 开始撰写说明书 并进行 绘图 ，准备 进行中期进度答辩 （ 5） 第 9 完善设计内容 ， 完成 大 部分图纸 （ 6） 第 11 初步 完成设计 内容 ，进行预答辩 （ 7） 第 14 设计说明书 和图纸的 修改及完善 （ 8） 第 17 周 毕业设计答辩 通过收集资料研究各种摆臂式垃圾车的结构 根据设计数据选择二类底盘 初步进行车辆的总体布置，用总布置草图 表达主要底盘部件和重要工作装置； 的绘制 使用 件， 对车厢、 摆 臂等主要部件进行设计 绘图 初步审核，对主要受力部件进行校核，修改设计方案 再次复核，最终确定设计方案，完成摆臂式垃圾车的设计 五、 参考文献 1 陈树勋 , 王海波 , 应鸿烈 . 拉臂式压缩垃圾车车厢结构的有限元分析与优化设计 J. 装备制造技术 , 2008, (04) 2 陈树勋 . 压缩垃圾车结构的载荷描述与优化设计 J. 机械工程学报 , 2008, (03) 3 陈树勋 , 孙建熙 , 裴少帅 . 半挂式散装水泥车结构分析与优化设计 J. 机械设计 , 2005, (07) 4 卞学良 . 专用汽车结构与设计 M . 北京：机械工程出版社， 2007. 5 徐达，蒋崇贤 M . 北京：北京大学出版社， 2000. 6 冯晋祥 M . 北京：人民交通出版社， 2007. 7 陈家瑞 . 汽车构造（第二版） M. 北京：机械工业出版社 ,2005 8 蔡兴旺 . 汽车构造与原理 M. 北京：机械工业出版社 , 2004 7 肖生发 . 汽车工程学基础 M. 北京：人民交通出版社 , 2002 9 张胜文等 . 网格细分技术在汽车外形设计中的应用 J. 工程图学学报 , 2007,(03) 10 严扬 , 刘志国 , 高华云 . 汽车造型设计概论 M. 清华大学出版社， 2006 11 田晋跃，于英 M. 北京 :兵器工业出版社， 2008 12 陈伟民，俞立伟 J1999(3) 13 of KJ. 001,(4) 14 2006,(3) 15 2007,(7) 六、备注 指导教师意见： 签字： 年 月 日 本科学生毕业设计 摆臂式垃圾车 改装 设计 系部名称 ： 汽车与交通工程学院 专业班级 ： 车辆工程 学生姓名 ： 指导教师 ： 职 称 ： 讲师 黑 龙 江 工 程 学 院 二一一年六月 黑龙江工程学院本科生毕业设计 摘 要 摆臂式垃圾车是装备有可回转的起重摆臂，车斗或集装垃圾悬吊在起重摆臂上 ,随起重摆臂回转、起落、实现垃圾自装自卸的专业自卸汽车。 发展 摆臂式垃圾车 具有节约资源 ,保护环境和减轻劳动强度等诸多优点。 目前， 摆臂式垃圾车 已经得到了广泛的应用，垃圾运输己经影响到我们生活的每一部分，对国民经济的发展有着重要的意义。 文中介绍了 摆臂式垃圾车 的改装设计说明。对车厢、摆臂装置、副车架、液压系统和附属机构进行了设计，并对不同方案进行了比较分析，保证了 摆臂式垃圾车 的先进性及实用性。叙述了在改装 摆臂式垃圾车 过程中容易出现的问题及相关 专用设备的工作原理，并对整车性能进行了分析。 关键词： 专用汽车；液压系统；垃圾运输；摆臂装置；附属机构 黑龙江工程学院本科生毕业设计 is or is on SW of At a of of of an of on of of to of is 黑龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 1 臂式垃圾车 的目的和意义 . 1 内外现状及发展前景 . 1 内外发展现状 . 1 臂式垃圾 车的发展前景 . 1 外专用汽车产品的特点及其发展趋势 . 2 外专用汽车产品的特点 . 2 外专用汽车产品的现状及其发展趋势 . 3 题主要内容 . 3 第 2 章 方案设计分析与整车总布置 . 5 案设计与分析 . 5 车总布置 . 5 厢厢体 布置及副车架外型尺寸的确定 . 5 臂 形式的选取与布置 . 5 压 装置的布置 . 5 类底盘选型 . 7 类底盘初选 . 7 类底盘装载质量的初步校核 . 7 章小结 . 8 第 3 章 车厢 装置 及副车架 设计计算 . 9 厢 外形尺寸设计 . 9 步确定 车厢 尺寸及材料 . 9 厢的设计规范及尺寸确定 . 9 车架的设计 . 9 黑龙江工程学院本科生毕业设计 车架的截面形状及尺寸 . 10 强板的布置 . 10 车架前端形状及尺寸 . 11 梁与横梁的连接设计 . 13 章小结 . 15 第 4章 液压系统 . 16 压油缸的 选择 . 17 升能力的校核 . 17 始位置状态的校核 . 17 压油缸举升状态的校核 . 17 压泵及控制阀的选择 . 18 压泵及流量确定 . 19 压原理及液压控制阀的确定 . 20 章小结 . 21 第 5 章 摆臂的结构与 设计 计算 . 22 装工况受力分析 . 22 卸时的受力分析 . 23 章小结 . 24 第 6 章 辅助系统设计 . 24 力机构的设计与选型 . 24 力马达的选型 . 25 章小结 . 27 结论 . 28 参考文献 . 29 致谢 . 30 黑龙江工程学院本科生毕业设计 第 1 章 绪 论 臂式垃圾车的目的和意义 垃圾处理工作是城市建设和管理的重要内容，与人民生活密切相关。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。摆臂式垃圾车由于装载量大，工作稳定，性能可靠，装载能力强，为完成上述工作创造了有利的条件。 内外现状及发展前景 内外发展现状 20世纪 80年代以来，我国垃圾车辆的研发机构、改装生产企业通过引进、消化、吸收国外先进技术，加快了对国产垃圾车产品的研发和生产，使 国产垃圾车的技术装备水平得到了较快发展和很大提高。经过这些年的发展，垃圾车产品的类型、功能己能基本满足一般的作业需求，技术己经相对成熟，主要表现在 :优化的车厢填充角度设计，可使垃圾最大压实密度提高 ;液压、电气控制系统同时具备全自动、半自动、电手动、纯手动功能 ;针对城市生活垃圾采用的专门技术可大幅度降低装载、压缩时的油耗，减少运行成本 ;密封设计技术可杜绝二次污染。 目前国内市场占有率较大的摆臂式垃圾车生产厂家有江苏悦达、南京晨光、青海新路、烟台海德和中联中标等企业。与国外先进产品相比，我国垃圾车的性能和功能还 存在一定差距，低端产品特征明显，整车性能较差，大部分国产摆臂式垃圾车是以模仿进口车功能为基础来研制生产的，缺乏具有自主知识产权和概念创新的产品。在液压装置、机械作业装置、测量计一量装置、自动控制装置、安全防护装置的技术水平上与国外先进产品还存在着一定的差距。 臂式垃圾车的发展前景 我国是发展中国家 , 目前国内垃圾运输水平还比较低 ,垃圾监测系统，在摆臂式垃圾车工作过程中，垃圾车的垃圾装载情况是管理者所关心的。垃圾车负载变化及垃圾黑龙江工程学院本科生毕业设计 厢内垃圾是否填满，在一般情况下都是很难监测的。通过加载垃圾监测系 统能随时随地检测车辆负载的变化情况及垃圾是否填满，为垃圾车司机和管理者提供参考。提高垃圾车作业的科学性和行车的安全性，同时也可以减少工作人员工作量，提高工作效率。 液压控制装置，垃圾车液压装置应具有以下特征 :按照需要提供流量 ;较小的节流损失 ;减少管路连接工作 ;无泄漏 ;可与其它液压功能组合，如装载机构泵可以向番组桶等系统供油。 绿色视觉效果，车辆的外观造型及彩化已越来越受到环卫部门的重视，一些适合不同城市品味的彩化摆臂式垃圾车辆已成为城市的一道亮丽的风景。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，使垃圾车辆与作业环境相协调。 除臭灭菌，除臭灭菌技术在垃圾车上的运用也是发展方向，杜绝细菌传播，减少臭气污染已成为当务之急。目前一些臭氧除臭除菌技术己在该类产品上成功运用。 分隔车厢垃圾车车身内部结构可按一定比例划分为几部分，这种划分结构使得摆臂式垃圾车可在同一次作业时同时收集并且分隔几种不同类型的垃圾，可以最优化垃圾收集路线，这也为垃圾回收物流提供更多的可能性。 垃圾车物料监测研究，摆臂式垃圾车物料监测系统主要用于在作业的过程中对所装垃圾量进行计 量。摆臂式垃圾车在作业中往往需要对所装的垃圾进行称量，由于工作场所、作业特点与作业要求所限，这种称量不可以采用固定的衡器也不可以让摆臂式垃圾车停下来进行静态的称量，而必须采用车载等其它设备进行间接测量。物料监测系统可对装载的垃圾量累计计算，并用显示仪表加以显示，校准简便，能清楚地显示出所装的垃圾量及需要再装的垃圾量，从而使工作人员心中有数，以防止过载或欠载，减少无效跑车次数，节省作业时间，提高工作效率。 国内目前只有少数厂家引进国外技术在后装摆臂式垃圾车上装有车载监测系统，自主研发的或者具有自主知识产权的产 品较少。 外专用汽车产品的特点及其发展趋势 外专用汽车产品的特点 多品种、小批量是西方工业先进国家组织专用汽车生产的一个主要特点。如英国约克公司能生产牲畜运输车、保温车、冷藏车、自卸车、市政工程车、粉粒物料散装车等品种。日本东急车辆制造株式会社是日本最大的专用车公司，专用车产品以挂车、罐车为主，其中粉粒物料运输车占有较大比例。此外该公司还生产厢式车、自卸车、高空作业车、消防车、环卫车等品种； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 厂家多、规模小是国外专用汽车生产行业的又一特点。例如英国专营和兼营专用汽车的厂家有 600 700 家，其中 70%的工厂职工人数在 30 人以下 ;根据美国 1981 年有关资料统计，专用车厂有 900 多家，而职工不足 20 人的有 500 多家。据 1988 年资料，日本生产专用汽车的公司约有 128 家，工厂近 200 家； 零部件专业化生产。国外大部分专用汽车厂实质是一个总装厂。其产品按结构分工或组织专业化协作生产，如副车架、罐体、悬架等，自卸车油缸、工程车辆的关键专用设备等均由各专业厂集中生产。 外专用汽车产品的现状及其发展趋势 欧洲的专用汽车主要是重型专用汽车，且绝大多数产品为不同规格尺寸和不 同承载量的低货台货车、挂车和半挂车，最多的是适宜运输建筑机械的最大总质量为 300t 的低货台货车。国外专用汽车产品的发展趋势，具有重型化、散装水泥车的列车化、一车多用化、以及新材料、新技术和微电脑的应用等特点，其中专用底盘专业化趋势最为明显。如日本丰田等大汽车公司的专用底盘均已实现系列化、专业化生产。近年来，国外不少汽车厂专门从事专用汽车底盘生产，尤其重视专用底盘的系列化、专业化生产，满足专用车的特殊需要。 题主要内容 摆臂式垃圾车是通过安装在车上的液压控制系统控制摆臂回转， 摆臂式垃圾车是装备 有可回转的起重摆臂，车斗或集装垃圾悬吊在起重摆臂上，随起重摆臂回转、起落、实现垃圾自装自卸的专业自卸汽车。 参考我国现阶段国情可见，在国家大力推行节能减排的政策指导下，垃圾车具有广大的市场前景和可观的收益回报，因此本文只对摆臂式垃圾车进行改装设计。 具体设计包括以下内容。 1、 二类底盘选择； 2、 专用汽车的总体布置，绘制总布置草图； 3、 箱体总成的设计； 4、 摆臂的设计； 5、 液压系统的设计； 6、 辅助系统的设计； 7、 整车性能计算分析。 设计时尽量满足以下四点 : 1、 按照技术指标要求，设计一种 摆臂式样垃圾车，满足专用车相关设计要求； 2、 正确根据给定东风二类底盘选择主要参数，进行车辆的总体布置，用总布置 黑龙江工程学院本科生毕业设计 草图表达主要底盘部件和重要工作装置的布置； 3、 对车厢进行设计，完成部部件设计选型； 4、 摆臂的结构设计。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 第 2 章 方案设计分析与整车总布置 案设计与分析 专用汽车总体布置的任务是正确选定整车参数，合理布置工作装置和附件。使取力装置、专用工作装置、其它附件与所选定的 汽车底盘构成相互协调和匹配的整体，达到设计任务书所提出的整车基本性能和专用性能的要求。 1. 汽车底盘 2. 副车架 3. 液压系统 4. 摆臂 5. 支腿 图 车总布置 厢厢 体的布置及副车架外型尺寸的确定 为使前后轴荷分配合理，整车质量分配均匀，车辆重心低稳定性高，厢体的位置为封头前端面距驾驶室前端 3400，底面与副车架接触，副车架外型尺寸为 2896 1705 200料型号为 20 的热轧槽钢（ 707中间设置加强梁。 臂 形式的选取与布置 目前 , 在自卸车行业有多种结构型式。举升机构的型式目前国内常见的有 : 三角架放大举升机构 ( F 式、 T 式 )、双缸举升、前顶举升和双面侧翻。其中 ,中轻型自卸汽车多采用结构比较简单、布置尺寸较小的举升机构 , 如加伍德机构 (D 式 )； 中、大型自卸汽车多采用油压特性曲线较好的举升机构 , 如马勒里机构 (T 式 )； 大型自 卸汽黑龙江工程学院本科生毕业设计 车多采用举升力系数较小的举升机构 ， 如浮动油缸连杆放大组合式 (F 式和 Z 式 )或者前顶举升式。 其中国际上尤其是欧美等国大都采用前举升自卸方式。这种自卸方式 2003年在国内也得到了许多应用 , 如解放的 4、重汽的 4、川汽的 4 等车型先后问世 , 在市场也得到了用户的认可。 1 结构组成。 摆臂式垃圾汽车主要是由二类底盘、上装副车架、车厢及多级油缸等组成 , 结构 非常简单。 2 结构性能优点。 1）整车重心低 , 行车稳定性好 , 只要后挡不干涉 , 副车架纵梁可以做得很低 , 最小可以与载货车相同。其结构简单、车厢底板与主车架上平面的闭合高度可以很小 , 整车稳定性好 , 液压系统压力较小； 2） 在机构式自卸汽车设计中经常会发生机构与底盘横梁干涉 , 从而需对底盘横梁改制 ,很麻烦。而前摆臂方式则不必考虑上装与底盘干涉的问题 ,因而设计者不必再费劲地做很多的校核图了 ,大大地提高了产品的开发速度； 3）现在的用户对车厢的要求越来越大 ,垃圾车 的轴距也较原来大 ,传统的机构式举升无法将较长车厢举升到能卸货的角度 ,除非将副车架纵梁和车厢底盘纵梁的高度做得很大 ,才能布置下 加大加强的机构。但这样整车的重心必然提高了 , 重心越高 , 行车尤其是在调整或转弯时很不稳定 , 存在安全隐患； 4） 传统的 T 式机构一般应用在载重 8 5种机构的装卸汽车在超载时由于液压系统的压力过大 , 经常发生烧油泵、密封件损坏和根本不举升等问题 , 而垃圾摆臂汽车不需将油缸的推力放大到举升架和拉杆上便可以将车厢举升起来。因而前摆臂的油压特性非常好。液压元件不会因压力过高而损坏 , 液压系统的使用寿命更长 , 液压系统的故障比很低； 5） 结构简单 , 安装维 护较方便。机构式摆臂由臂杆、吊链、举升油缸及其安装联接的座和轴组成 , 结构非常复杂 , 前举升是一种用多级油缸直推车厢前部从而达到卸货的一种方式只有油缸而无其它零部件。这种结构非常简单 , 制造成本低 , 工艺性好7。 随着技术发展，今年来国内的前顶举升机构也得到较大发展，其中的代表是已国产的荷兰海沃整机系统，其成本也趋于合理。基于以上优点并参考国内外同类产品，本设计的举升系统采用前置前顶举升机构。其底座与副车架连接，液压缸通过焊接在厢体前端的支架铰接在一起，随举升位置不同而转动。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 类底盘选型 类底盘初选 根据上装厢体尺寸参数及产品日常使用维护保养方便，再综合考虑产品造价，初步选择东风牌 详细参数如表 合上装实际，需要对二类地盘尺寸进行修改。 考虑到动力性、经济性及满足环保法规的要求，发动机选用东风康明斯发动机有限公司生产的 柴油增压发动机，其 参数见表 速器选择 档手动变速器 ，该采用双杆远距离操纵，传动比见表 表 风 数 外型尺寸 (长 宽 高 )(71852 4703015 车厢尺寸 (长 宽 高 )(278016781365 总质量 (9765 整备质量 (5570 额定载质量 (4000 接近角 /离去角 () 29/15 前悬 /后悬 (1065/2170 轴距 (3950 轴数 2 最高车速 (km/h) 90 发动机型号 动机功率 (103 发动机排量 3920 发动机生产商 东风康明斯发动机有限公司 底盘依据标准 胎 二类底盘装载质量的初步校核 东风 载质量为 4000于厢体材料 16密度为 7900 kg/厢体直段质量 =龙江工程学院本科生毕业设计 由 圆形封头标准得封头质量 2 整个厢体的质量 M= 1 初步计算装载质 量为 14 000+1 5 风 类底盘满足要求。 表 动机参数 型式 直列六缸、四冲程水冷柴油增压发动机 型号 定转速 r/ 200 额定功率 2200r/m) 191 最大转矩 NM(1400r/1 025 最低燃油消耗率 g/(KWh) 200 缸径冲程 14 135 排量 L 8 压缩比 1 工作顺序 1油：夏季： 0 号轻柴油：冬季：根据 气温选用合适的轻柴油 表 速器传动比 一档 二档 三档 四档 五档 六档 章小结 本章对整体设计方案进行了分析对比，确定了整车方案设计分析与整车的布置、车厢厢体体的形式、摆臂选型、尺寸参数、装载质量及制造材料，以及厢体的举升形式和副车架的布置。选定了专用车的二类底盘，并详细介绍了二类底盘及动力总成的参数，为下一步整车总布置做好准备。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 第 3 章 车厢装置副车架设计计算 厢外形尺寸设计 步确定箱体尺寸及材料 根据任务书要求，需设计装载质量大于 6t 的摆臂式垃圾车。结合生产实际中对长距离大质量运输的要求，考国内外同类产品及材料性能，厢体材料选择 16体尺寸如图 示。 图 体 厢的设计规范及尺寸确定 将全金属焊接车厢设计成等刚度体车厢是专用汽车设计的重点 就整车而言，可以看成由车轮、前轴、后桥壳、悬架、车架、车厢及其橡胶缓冲块等不同刚度单元 组合而成的弹性体，受力时，将按照各自的刚度产生各自的变形，其变形量与刚度成反比，吸收的能量与刚度成正比。 车厢刚度，无论是弯曲刚度还是扭转刚度，都会增加车架的相应刚度，两者的刚度是相辅相成、互相补偿的。当汽车前后左右车轮处于高差较大的路面，车架扭曲较大时，车厢应该有一定的扭转随动性。如果车相的扭转刚度过大，当车架扭转到一定程度时，车厢前支承缓冲块相应的一侧压到极限位置，车厢纵梁的另一侧可能离开缓冲块，车厢前端的一大部分重量转移到一侧的车架纵梁上，纵梁可能超载损坏。如果黑龙江工程学院本科生毕业设计 车厢扭转刚度过小，能与车架扭转随动，当车 架产生较大扭曲时，车厢可能因变形过大而早期损坏。 全金属焊接等刚度车厢设计的规范化的定量的设计计算方法并不是很完善，根据一些经验，可以知道一些设汁规范和经验数据： 车厢底板和侧梁断面应小些，布置应密集，这样易于形成等刚度。垃圾汽车的车架断面系数也应比同级吨位的货车车架大一倍。 对于两轴载质为 6架按 体重物从 厢底板厚度应不小于 10选材强度等级大于 605文所设计的垃圾车，其 额定载荷为 其车厢底板厚度取 8 车厢的内部形状应为簸箕形，底板前窄后宽，单边角度 1 横端面下窄上宽，单边角度 1 这样，当车厢倾卸时，货物不易在车厢内卡住，易于倾卸。 由此，确定出 厢的尺寸如表 表 厢主要尺寸 长 (宽 (高 (底板厚 (2896 1857 960 8 侧板厚 (底板倾斜角度 ( ) 侧板倾斜角度 ( ) 8 1 1 车架的设计 在专用汽车设计时，为 了改善主车架的承载情况，避免集中载荷，同时也为了不破坏主车架的结构，一般多采用副车架 (副梁 )过渡。本车在工作中受较大的弯曲应力。因此，本车副车架纵梁采用两根抗弯性能较好的平直槽行梁，材料为 16 在增加副车架的同时，为了避免由于副车架刚度的急剧变化而引起主车架上的应力集中，所以对副车架的形状、安装位置及与主车架的连接方式都有一定的要求。 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。对于随车起重运输车的副车架来说，在安装起重装置的范围内，应按如图 提高副车架的抗扭和抗弯能力。 参照国内外总质量相近车型的副车架纵梁端面尺寸，确定副车架纵梁端面尺寸为100、 80、 6 黑龙江工程学院本科生毕业设计 图 车架的截面形状 图 强后的副车架截面形状 12图 强腹板的位置 强板的布置 车架中部 (液压举升机构位置 )所受弯曲、扭曲最大，因此在这一区域应加加强板，考虑 到零件的工艺性，由于下翼板所受弯曲应力较大，因此，加强板紧贴下翼板，为了避免下翼板由于钻孔而导致抗弯强度下降，除与后加强板重叠部位，该加强板主要与腹板连接。 在纵梁上加上加强板，加强板端头区域车架容易产生集中应力。为了降低应力集中，加强板端头形状有三种设计方式，见图 强板的三种设计方式 本副车架为了批量生产时工艺简单，采用了图 b）角型的端头形状。 车架的前端形状及安装位置 1) 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。 2) 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黑龙江工程学院本科生毕业设计 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。 3) 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。 4) 副车架与主车架连接如图 示。 图 副车架与主车架的连接 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 (见图 3图 副车架的前端结构 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局部斜面，其斜而尺寸如图 3.8(c)所示：0 1h 0 1 5 2 0l m m。 （ a） U 形；（ b）角形；（ c） 图 车架的三种前端形状 如果加工上述形状困难时，可以采用如图 示的副车架前端简易形状，此时黑龙江工程学院本科生毕业设计 斜面尺寸较大。 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 10h m m；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。 图 车架相对于汽车底盘的安装位置。在满足轴荷分配的前提下，其中 足空压机的位置即可； 般在 100 型螟栓距拱形横梁的距离，一般控制在 500范围内。 （ a）刚质副车架 ；（ b）硬木质副车架 图 车架前端简易形状 图 副车架的安装位置 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 梁与纵梁的连接 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。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 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 3种方式，即横梁同时与纵梁的腹板及上或下翼板相连，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铆接。 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。 1) 止推连接板 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 副车架之间采用止推连接板式。 图 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