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壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 1 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 2 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 3 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 4 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 5 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 6 摘 要 垃圾車在現(xiàn)代生活中起到的作用越來(lái)越大，越來(lái)越被人們的重視?，F(xiàn)代的垃圾車 設(shè)計(jì)在專用車設(shè)計(jì)中的占有的地位也越來(lái)越高。目前，垃圾車設(shè)計(jì)普遍存在著價(jià)位過(guò) 高，與當(dāng)前垃圾車的實(shí)際接受能力存有一定的距離，致使高消費(fèi)的垃圾專用車的消費(fèi) 量較小。本設(shè)計(jì)從市場(chǎng)現(xiàn)實(shí)需求角度出發(fā)，看重實(shí)際，把設(shè)計(jì)功能較完善合理，充分 滿足功能要求作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。在設(shè)計(jì)中,積極使用新型材料、降低成本價(jià)格,以期生產(chǎn) 出占有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì),功能全，價(jià)格低，市場(chǎng)需求量較多的實(shí)用型擺臂垃圾車。 本設(shè)計(jì)中的主要工作及過(guò)程如下：首先進(jìn)行了專用車輛的發(fā)展現(xiàn)狀的簡(jiǎn)要的概述， 接下來(lái)就是方案的分析與選擇，其中包括底盤(pán)、副車架以及托架的選擇設(shè)計(jì)，總布置 方案的分析和確定。然后進(jìn)入了專用裝置的設(shè)計(jì)，有液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、取力器的選用 以及擺臂的設(shè)計(jì)等，最后是對(duì)各種裝置的校核和汽車總性能的計(jì)算。 關(guān)鍵詞：專用汽車；擺臂式垃圾車；液壓系統(tǒng)；擺臂 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 7 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 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 8 目 錄 摘要 .Ι ABSTRACT Ⅱ 第 1 章 緒論.1 1.1 專用汽車的發(fā)展 1 1.2 專用汽車概念和分類 3 1.3 專用汽車設(shè)計(jì)要求 3 1.4 擺臂式垃圾汽車的設(shè)計(jì)內(nèi)容 5 第 2 章 東風(fēng)擺臂式垃圾汽車底盤(pán)的選取 6 2.1 底盤(pán)的選取 .6 2.1.1 汽車底盤(pán)選型要求 6 2.1.2 底盤(pán)選型 6 2.1.3 底盤(pán)的選取 7 2.2 選用的底盤(pán)主車架的尺寸 .8 2.3 擺臂垃圾車質(zhì)量參數(shù)的估算 .8 2.4 本章小結(jié) .8 第 3 章 擺臂式垃圾車車廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .10 3.1 車廂設(shè)計(jì) 10 3.2 車廂車斗的外形設(shè)計(jì) 11 3.2.1 廂斗形狀的確定 .11 3.2.2 廂斗的尺寸設(shè)計(jì) .12 3.2.3 廂斗選材 .12 3.3 擺臂式垃圾車舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13 3.3.1 擺臂液壓缸的選用 .13 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 9 3.3.2 擺臂的設(shè)計(jì) .14 3.3.3 擺臂的受力分析 .15 3.3.4 擺臂的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 .18 3.4 支腿的設(shè)計(jì) 21 3.5 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 3.6 本章小結(jié) 23 第 4 章 擺臂式垃圾車副車架設(shè)計(jì) 24 4.1 副車架截面形狀及尺寸 .24 4.1.1 副車架前端形狀及安裝位置 .24 4.1.2 縱梁與橫梁的鏈接設(shè)計(jì) .25 4.1.3 副車架與主車架的連接設(shè)計(jì) .26 4.1.4 副車架的形狀 .27 4.2 副車架主要尺寸及參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 .27 4.2.1 副車架主要尺寸設(shè)計(jì) .27 4.2.2 副車架強(qiáng)度剛度彎曲適應(yīng)性校核 .28 4.3 本章小結(jié) .34 第 5 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) .35 5.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算 .35 5.1.1 擺臂舉升液壓缸選型與設(shè)計(jì) 35 5.1.2 擺臂舉升油泵的選型計(jì)算 36 5.1.3 支腿油缸選型計(jì)算 37 5.1.4 油箱容積與油管內(nèi)徑計(jì)算 38 5.1.5 方向控制閥的選型 39 5.2 操縱方式的選型 .39 5.3 液壓系統(tǒng)原理 .40 5.4 取力器的選擇 .41 5.5 本章小結(jié) .42 第 6 章 東風(fēng)擺臂式垃圾汽車主要性能計(jì)算 43 6.1 動(dòng)力性計(jì)算 .43 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 10 6.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性 43 6.1.2 汽車行駛方程式 43 6.1.3 動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算 46 6.1.4 擺臂式垃圾車整車動(dòng)力性計(jì)算 48 6.2 燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算 .51 6.3 汽車穩(wěn)定性計(jì)算 .52 6.4 本章小結(jié) .53 結(jié)論 .55 參考文獻(xiàn) 56 致謝 .57 附錄 .58 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 11 第 1 章 緒 論 1.1 專用汽車的發(fā)展 目前我國(guó)的專用汽車產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。近 10 年來(lái)，專用汽車行業(yè)伴隨我國(guó)汽車工 業(yè)得到了飛速的發(fā)展，成為我國(guó)汽車工業(yè)的一個(gè)重要組成部分。六七十年代期間，我 國(guó)的專用汽車企業(yè)大多規(guī)模小，工藝設(shè)備差，人員技術(shù)素質(zhì)低，產(chǎn)生方式落后，缺乏 開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的能力，一般是根據(jù)下達(dá)任務(wù)的上級(jí)部門(mén)提供的原蘇聯(lián)的樣車進(jìn)行仿制。那 時(shí)供改裝車選用的底盤(pán)非常少，由于多數(shù)企業(yè)采用作坊式生產(chǎn)，工藝落后，專用汽車 的產(chǎn)品技術(shù)水平比較低。到 80 年代末，全國(guó)專用汽車生產(chǎn)業(yè)僅 200 余家，年生產(chǎn)能 力約 2.5 萬(wàn)輛，各類專用汽車產(chǎn)品只有 100 種左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社 會(huì)發(fā)展需要。 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)專用汽車的需求日益增加，專用汽車的市場(chǎng)日漸擴(kuò)大。 由于專用汽車的專用功能對(duì)各行業(yè)的發(fā)展有著明顯的促進(jìn)作用，其附加價(jià)值又相對(duì)較 高，這就促使更多的其他行業(yè)加入到專用汽車行業(yè)中來(lái)。2005 年，我國(guó)專用汽車當(dāng) 年的保有量達(dá) 275 萬(wàn)輛，當(dāng)年的需求量為 34 萬(wàn)輛；2010 年，我國(guó)專用汽車當(dāng)年的保 有量達(dá)到 425 萬(wàn)輛，當(dāng)年的需求量為 52 萬(wàn)輛。據(jù)有關(guān)部門(mén)的資料，我國(guó)專用汽車保 有量得飽和值約為 2000 萬(wàn)輛，需求量的飽和值約為 200 萬(wàn)輛 [5]。 由于我國(guó)專用汽車起步晚、管理不力、生產(chǎn)規(guī)模小、技術(shù)力量弱，尤其高新技術(shù) 的應(yīng)用上還不普及，與國(guó)外先進(jìn)水平相比，仍有較大差距。就總體而言，我國(guó)專用汽 車仍處于中低檔水平。要推動(dòng)我國(guó)專用汽車進(jìn)一步發(fā)展，高新技術(shù)化是必由之路。但 是我國(guó)的專用汽車高新技術(shù)化也存在著許多諸多的問(wèn)題： 1.專用汽車底盤(pán)的專用化程度不高 目前我國(guó)專用汽車，除了自卸車、半掛牽引車、混凝土攪拌運(yùn)輸車等專用底盤(pán)有 所供應(yīng)外，多數(shù)專用汽車企業(yè)只能選用普通載貨汽車的二類底盤(pán)進(jìn)行改裝。二類載貨 汽車底盤(pán)不僅配置低檔，可靠性、安全性、耐久性和舒適性都達(dá)不到要求，而且專用 化程度不高，極大地影響了專用汽車技術(shù)水平的提高。 2.專用裝置的技術(shù)含量偏低 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 12 專用汽車的專用裝置具有多樣性、復(fù)雜性和專用性的特點(diǎn)，因此隨著高新技術(shù)的 發(fā)展和企業(yè)對(duì)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)力度的加強(qiáng)，對(duì)專用裝置技術(shù)含量提出了越來(lái)越高的要求。 3.運(yùn)輸用專用汽車的技術(shù)水平停滯不前 運(yùn)輸用專用汽車是目前我國(guó)多數(shù)專用汽車廠家的主導(dǎo)產(chǎn)品，鑒于需求量大、技術(shù) 要求低、容易生產(chǎn)，多數(shù)企業(yè)安于現(xiàn)狀，產(chǎn)品幾十年不變，技術(shù)水平處于停滯不前的 狀態(tài)，更談不上高新技術(shù)的運(yùn)用。 4.專用汽車高新技術(shù)化步伐不快 作業(yè)用專用汽車為滿足特殊作業(yè)的要求，一般具有較高的技術(shù)含量。但是，與國(guó) 外先進(jìn)水平相比在功能的可靠性、安全性、多樣性以及操作的簡(jiǎn)便性等方面均存在著 較大的差距，這其中的主用因素在于高新技術(shù)的運(yùn)用還很不普遍。國(guó)產(chǎn)作業(yè)用專用汽 車功能單一，使用效率很低時(shí)普遍存在的問(wèn)題。 作業(yè)用專用汽車為滿足特殊作業(yè)的要求，一般具有較高的技術(shù)含量。但是，與國(guó) 外先進(jìn)水平相比在功能上可靠性、安全性、多樣性以及操作的簡(jiǎn)便性等方面均存在著 較大的差距，這其中的主要因素在于高新技術(shù)的運(yùn)用還很不普遍。中國(guó)的專用車市場(chǎng) 處于性能提升階段，產(chǎn)品以中端市場(chǎng)需求為主，隨著城市經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高性能、 高品質(zhì)的高端產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大，而隨著中國(guó)新農(nóng)村的城鎮(zhèn)化建設(shè)，滿足基 本功能、價(jià)格相對(duì)便宜的低端產(chǎn)品需求也將進(jìn)一步擴(kuò)大。國(guó)產(chǎn)作業(yè)用專用汽車的功能 單一，使用效率很低是普遍存在的問(wèn)題。在這一問(wèn)題上，我國(guó)的專用車生產(chǎn)企業(yè)要予 以重視。 我國(guó)的專用汽車領(lǐng)域要想得到飛速的發(fā)展，就需要正視我們存在的問(wèn)題并且要不 斷的借鑒國(guó)外的技術(shù)，發(fā)展具有我們自己特點(diǎn)的專用汽車。 擺臂自卸式汽車是工程機(jī)械中的一種車型，在我國(guó)的專用汽車領(lǐng)域里占有相當(dāng)大 的比例，也是專用運(yùn)輸車輛中一個(gè)多品種車型。擺臂式垃圾車的載重范圍很大。隨著 國(guó)際經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，自卸車主要以后傾式自卸車，發(fā)展到兩側(cè)傾斜式和三面傾斜式等多 品種系列化。目前國(guó)外使用較多的是車廂可卸式自卸車，由于該形式自卸車得車廂與 底盤(pán)是分開(kāi)的，可卸下車廂裝貨和卸貨，而汽車底盤(pán)再換裝其它車廂繼續(xù)運(yùn)輸，因此 縮短了汽車裝卸的停歇時(shí)間，提高了運(yùn)輸效率。 擺臂式垃圾汽車是自卸汽車中的一種，以其顯著的特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。擺臂 式垃圾汽車擺臂可以平移起落車斗，它同時(shí)具有車斗和垃圾自動(dòng)裝卸的功能，而且兩 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 13 種功能由同一個(gè)車載工作裝置完成。由于它具備自動(dòng)裝卸車斗的功能，裝垃圾時(shí)一般 均將車斗卸下降低裝垃圾的高度，裝滿垃圾后，則將車斗自動(dòng)裝車并運(yùn)輸。該車使用 方便，運(yùn)輸效率高，擺臂式垃圾車又依其特有的機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于小噸位 垃圾的運(yùn)輸?，F(xiàn)如今經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市人口快速增長(zhǎng)，導(dǎo)致了 城市垃圾量也跟著急劇上升，隨之而來(lái)的是固體生活垃圾的處理越來(lái)越受到人們的重 視。城市固體生活垃圾的處理大體有3種形式：分類回收、焚燒和填埋。而不論采用 哪種處理方式，其最終的處理場(chǎng)所均需遠(yuǎn)離城市居民區(qū)。而垃圾城市到處理場(chǎng)所的運(yùn) 輸就需要快捷、方便的交通運(yùn)輸工具，垃圾車就擔(dān)當(dāng)了每天上千噸（中等城市）的固 體生活垃圾的運(yùn)輸?shù)闹厝巍[臂式垃圾汽車以其顯著的特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于城市垃圾 的運(yùn)輸，并且方便。所以為了更好的滿足城市固體垃圾運(yùn)輸?shù)男枨?，擺臂式垃圾汽車 的改裝技術(shù)需要快速的發(fā)展，這就需要我們一代代汽車人的不斷努力來(lái)實(shí)現(xiàn) [21]。 1.2 專用汽車的概念和分類 專用車輛是為了實(shí)現(xiàn)各類專項(xiàng)作業(yè)的車輛。 我國(guó)對(duì)“專用汽車”定義為：裝置有專用設(shè)備，具有專用功能，用于承擔(dān)專門(mén)運(yùn) 輸任務(wù)或?qū)ｍ?xiàng)作業(yè)的汽車和汽車列車。 我國(guó)的專用汽車分劃為：廂式汽車、罐式汽車、專用自卸汽車、起重舉升汽車、 倉(cāng)柵汽車和特種結(jié)構(gòu)汽車等六大類。其中專用自卸汽車的定義為：裝有由本身發(fā)動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)的液壓舉升機(jī)構(gòu)，能將車廂卸下或使車廂傾斜一定角度，垃圾依靠自重能自行卸 下的專用汽車 [3]。 1.3 專業(yè)汽車設(shè)計(jì)要求 專用汽車與普通汽車的區(qū)別主要是改裝了具有專用功能的上裝部分，能完成某些 特殊的運(yùn)輸和作業(yè)功能。因此在設(shè)計(jì)上，除了要滿足基本型汽車的性能要求外，還要 滿足專用功能的要求，這就形成了其自身特點(diǎn)，概括如下： 專用汽車設(shè)計(jì)多選用定型的基本型汽車底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)，這首先就需要了解國(guó) 內(nèi)外汽車產(chǎn)品，特別是貨車產(chǎn)品的生產(chǎn)情況、底盤(pán)規(guī)格、供貨渠道、銷售價(jià)格及相關(guān) 資料等。然后根據(jù)所設(shè)計(jì)的專用汽車的功能和性能指標(biāo)要求，在功率匹配、動(dòng)力輸出、 傳動(dòng)方式、外形尺寸、軸載質(zhì)量、購(gòu)置成本等方面進(jìn)行分析比較，優(yōu)選出一種基本型 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 14 汽車底盤(pán)作為專用汽車改裝設(shè)計(jì)的底盤(pán)。能否選到一種好的汽車底盤(pán)，是能否設(shè)計(jì)出 一種好的專用汽車的前提。 對(duì)于不能直接采用二類底盤(pán)或三類底盤(pán)進(jìn)行改裝的專用汽車，也應(yīng)盡量選用定型 的汽車總成和部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期和提高產(chǎn)品的可靠性。 專用汽車設(shè)計(jì)的主要工作是總體布置和專用工作裝置匹配，設(shè)計(jì)時(shí)既要保證專用 功能滿足其性能要求，也要考慮汽車底盤(pán)的基本性能不受到影響。在必要時(shí)，可適當(dāng) 降低汽車底盤(pán)的某些性能指標(biāo)，以滿足實(shí)現(xiàn)某些專用工作裝置性能的要求。 專用汽車的生產(chǎn)特點(diǎn)是品種多、批量少，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮產(chǎn)品的系列化，以便根據(jù) 不同用戶的需要而能很快的進(jìn)行產(chǎn)品變型。對(duì)專用汽車零部件的設(shè)計(jì)，應(yīng)按“三化” 的要求進(jìn)行，最大限度地選用標(biāo)難件，或選用已經(jīng)定型產(chǎn)品的零部件，盡量減少自制 件。 對(duì)專用汽車自制件的設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循單件或小批量的生產(chǎn)特點(diǎn)。 對(duì)專用汽車工作裝置中的某些核心部件和總成如各種水泵、油泵、氣泵、空壓機(jī) 及各種閥等，要從專業(yè)生產(chǎn)廠家中優(yōu)選 因?qū)Ｓ闷噷ｍ?xiàng)作業(yè)性能的好壞，主要決定 干這些部件的性能和可靠性。 在普通汽車底盤(pán)上改裝的專用汽車，底盤(pán)受載情況可能與原設(shè)計(jì)不同，因此要對(duì) 一些重要的總成結(jié)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核。 專用汽車設(shè)計(jì)應(yīng)滿足有關(guān)機(jī)動(dòng)車輛公路交通安全法規(guī)的要求對(duì)于某些特殊車輛， 如重型半掛車、油田修井車、機(jī)場(chǎng)寬體客車等，應(yīng)作為特定作業(yè)環(huán)境的特種車輛來(lái)處 理。 某些專用汽車可能會(huì)在很惡劣的環(huán)境下工作，其使用條件復(fù)雜，要了解和掌握國(guó) 家及行業(yè)相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，使專用汽車有良好的適應(yīng)性，工作可靠，是要設(shè)安全性 裝置 [20]。 然而，擺臂式垃圾車除了具有以上的特點(diǎn)外，還有自己獨(dú)特的要求，就擺臂式垃 圾車而言，它的顯著特點(diǎn)就是對(duì)擺臂的要求高，不僅要加工工藝簡(jiǎn)單而且要符合強(qiáng)度 的要求。 本設(shè)計(jì)中的擺臂式垃圾車是采用了雙擺臂式，而且車斗可更換。 1.4 擺臂式垃圾汽車的設(shè)計(jì)內(nèi)容 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 15 擺臂式垃圾車的整車設(shè)計(jì)，副車架的選取，舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)分析，舉升裝置尺寸確 定，車廂設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)主要性能參數(shù)計(jì)算和車廂時(shí)間的校核，整車性能分析，利用 CAD 軟件建立自卸車舉升機(jī)構(gòu)的裝配圖以及零部件圖。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 16 第 2 章 擺臂式垃圾車底盤(pán)的選取 從目前垃圾車生產(chǎn)廠家的廣告及市場(chǎng)上銷售的擺臂垃圾車噸位來(lái)看，以二類底盤(pán) 車改裝的，裝載質(zhì)量在 4 噸左右的車型為多。本設(shè)計(jì)的擺臂垃圾車的設(shè)計(jì)目標(biāo)噸位選 為 4 噸，選取的底盤(pán)為東風(fēng)二類底盤(pán)。 2.1 底盤(pán)的選取 2.1.1 汽車底盤(pán)選型要求 汽車底盤(pán)一般應(yīng)滿足以下要求： （1）適用性 專用汽車底盤(pán)應(yīng)適用于專用汽車的特殊使用功能要求,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝造型 設(shè)計(jì)； （2）可靠性 汽車底盤(pán)工作可靠,出現(xiàn)故障的幾率要小，零部件要有足夠的強(qiáng)度剛度和使用壽 命，并且各總成零部件的使用壽命趨于一致； （3）先進(jìn)性 所選汽車底盤(pán),在動(dòng)力性,經(jīng)濟(jì)性，操作穩(wěn)定性，行駛穩(wěn)定性及通過(guò)性等基本性能 指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型的先進(jìn)水平，并且滿足國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； （4）方便性 所選底盤(pán)要便于改裝，檢查保養(yǎng)及維修，結(jié)構(gòu)緊湊與調(diào)試裝配空間合理匹配 [6]。 2.1.2 底盤(pán)選型 我國(guó)目前生產(chǎn)的各類型專用車輛的基本模式，大多是為了滿足在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的某一 服務(wù)區(qū)域的特定使用要求，主要在已經(jīng)定型的已有車型底盤(pán)基礎(chǔ)之上，再進(jìn)行車身及 有特殊工作要求的裝置的再設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)已有的汽車底盤(pán)進(jìn)行必要的更改，以達(dá)到滿 足工作需求的要求，具有合理的匹配,良好的性能。 專用車輛采用的底盤(pán)主要分為二類，三類和四類。二類底盤(pán)，是在整車的基礎(chǔ)之 上去掉廂體；三類底盤(pán)，是從整車上去掉貨箱和駕駛室；四類底盤(pán)，是在三類底盤(pán)上 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 17 再去掉車架總成后剩余的散件。 選取的底盤(pán)的好壞，直接影響到專用車的性能。在選取汽車底盤(pán)時(shí)，主要是根據(jù) 專用車的用途，裝載質(zhì)量，使用條件，性能指標(biāo)，專用裝置或設(shè)備的外形尺寸及動(dòng)力 匹配等進(jìn)行。目前，進(jìn) 80%的專用車輛采用二類底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。 選取二類汽車底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)工作是整車總體布置和有特殊工作需求 的裝置的設(shè)計(jì)，對(duì)底盤(pán)僅做輔助的性能分析和必要的強(qiáng)度校核，確保改裝后的整車性 能在基本上與底盤(pán)接近,達(dá)到合理的匹配。 2.1.3 底盤(pán)的選取 根據(jù)以上，本設(shè)計(jì)所用底盤(pán)主要從東風(fēng)汽油與柴油擺臂垃圾車底盤(pán)中選用。以下 表 2.1 將兩種底盤(pán)參數(shù)列出,進(jìn)行比較： 表 2.1 東風(fēng) EQ1092FJ 和 EQ1092HJ 底盤(pán)參數(shù)比較 底盤(pán)型號(hào) EQ1092FJ EQ1092HJ 額定載質(zhì)量(kg) 4000 4000 整備質(zhì)量(kg) 3550 5000 外形尺寸(mm) 6605*2364*2370 6910*2470*2475 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) EQ6100-1 YC6105QC 排量/功率(ml/kw) 5420/99 2800/105 鋼板彈片數(shù)(前/后) 8/11+8 9/11+8 軸距(mm) 3950 3950 前輪距/后輪距(mm) 1810/1800 1810/1800 接近角/離去角(度) 34/19 34/19 前懸/后懸(mm) 1065/1590 1065/1895 燃油類型 汽油 柴油 軸數(shù)/輪胎數(shù) 2/6 2/6 輪胎規(guī)格 9.00-20 7.00-20 駕駛室準(zhǔn)乘人數(shù) 3 3 最高車速(km/h) 90 95 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 18 由比較可以看到，EQ1092FJ 和 EQ1092HJ 兩種型號(hào)底盤(pán)在整體性能上相差無(wú)幾， 不同之處在于兩種底盤(pán)汽車燃用的燃料。燃用汽油的汽車底盤(pán)在價(jià)格上略占有優(yōu)勢(shì)， 但在燃料價(jià)格上，然用柴油的底盤(pán)具有長(zhǎng)效優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，然用柴油的底盤(pán)載重較大， 功率稍大。因此選用 EQ1092HJ 作為本次設(shè)計(jì)的底盤(pán)。 2.2 選用的底盤(pán)主車架的主要尺寸 由上選用的底盤(pán) EQ1092HJ 底盤(pán),其主車架尺寸如下： 表 2.2 東風(fēng) EQ1092HJ 底盤(pán)主車架尺寸 (單位：mm) 主車架的長(zhǎng)度 6285 主車架的高度 1300 主車架上面尺寸到地面高度 755 主車架的厚度 250 2.3 垃圾車質(zhì)量參數(shù)的估算 額定載重質(zhì)量是擺臂垃圾車基本使用性能的參數(shù)。由上面的敘述知道，本設(shè)計(jì)的 垃圾車輛額定載質(zhì)量定位 4000kg。 整車整備質(zhì)量也是擺臂垃圾車的重要性能參數(shù)。在擺臂垃圾車車廂的設(shè)計(jì)過(guò)程中， 主要采用同類產(chǎn)品提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算整車整備質(zhì)量。整車整備質(zhì)量包括底盤(pán)質(zhì)量、 底盤(pán)以外外加的副車架、車廂、擺臂、廂斗以及液壓系統(tǒng)等裝置的質(zhì)量，是加夠各種 油液料后的空車質(zhì)量。本設(shè)計(jì)的垃圾車整車整備質(zhì)量估算為 5000kg。 裝載質(zhì)量 選取為1mkg40 整車整備質(zhì)量 估算為2 8 駕駛員質(zhì)量 65kg/人,額定載員 3 人,3 6519k?? 汽車總質(zhì)量是指裝備齊全，裝滿額定貨物后的汽車質(zhì)量，包括駕駛員在內(nèi)的額定 載員質(zhì)量。即： 。kgkgmM9015480321 ????? 2.4 本章小結(jié) 本章按確定的設(shè)計(jì)目標(biāo)，根據(jù)底盤(pán)選取的原則和要求，主要對(duì)東風(fēng)汽車汽油 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 19 EQ1092FJ 底盤(pán)和柴油 EQ1092HJ 底盤(pán)進(jìn)行了對(duì)比，選擇了這次設(shè)計(jì)的底盤(pán)，給出了選 用底盤(pán)的主要參數(shù),并對(duì)所設(shè)計(jì)的擺臂式垃圾車質(zhì)量參數(shù)的估算。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 20 第 3 章 擺臂式垃圾車車廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 車廂設(shè)計(jì) 1.車廂外形設(shè)計(jì) 車廂在運(yùn)輸中起到承載的作用，其由兩部分組成。一部分用于盛放垃圾廂斗，將 其設(shè)計(jì)成平面，底部與車廂大梁焊接；另一部分用于約束和放置擺臂液壓缸、支撐約 束擺臂，放置支腿和支腿液壓缸，將其設(shè)計(jì)成兩片平行鋼板通過(guò)點(diǎn)焊聯(lián)結(jié)后再分別與 車廂大梁和車廂側(cè)壁焊接，實(shí)現(xiàn)兩部分的一體(在本設(shè)計(jì)中稱為 U 型鋼板)。同時(shí)， 車廂與駕駛室之間設(shè)計(jì)隔離廂板，與駕駛室空留一段距離,起到安全和便于維修檢查 的作用。車廂示意圖見(jiàn)圖 3.1。 圖 3.1 車廂示意圖 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 21 2.車廂選材 在全面分析車廂的工作條件、受力狀態(tài)、工作環(huán)境和零件失效等各種因素的前提 下，選用 Q235 工程用鋼材。 3.2 擺臂式垃圾車車箱斗外形設(shè)計(jì) 3.2.1 廂斗形狀的確定 擺臂式垃圾車的廂斗一般分為方形和船形兩種形式。方形用于地坑式放置，船形 置于地面，以便適用于公共場(chǎng)所、街道、生活區(qū)的垃圾收集。為了增加垃圾的運(yùn)送量 和汽車的運(yùn)輸效率，加強(qiáng)實(shí)用性，本設(shè)計(jì)采用多邊形廂斗。 3.2.2 廂斗的尺寸設(shè)計(jì) 與同類產(chǎn)品進(jìn)行比較，EQ1092HJ 底盤(pán)垃圾車廂斗載重容積約在 6~10 立方米之 間，擬設(shè)定長(zhǎng)*寬*高為 2300*1760*1400，即其廂斗容積：367.514076230mV??? 在常用容積之內(nèi)，即車箱斗的長(zhǎng)，寬，高選為： 表 3.1 車廂尺寸 （單位：mm) 車廂長(zhǎng)度 2300 車廂寬度 1760 車廂高度 1400 車廂鋼板厚度 2 車廂加強(qiáng)肋厚度 32 車廂加強(qiáng)肋寬度 30 廂斗采用多邊形狀，實(shí)現(xiàn)吊裝、吊卸、傾卸的方便。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)示意圖 3.2。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 22 圖 3.2 廂斗示意圖 3.2.3 廂斗選材 1.廂斗鋼板選材 在遵循滿足使用性能要求，較好工藝性和較好經(jīng)濟(jì)性的前提下，廂斗選用選用 Q235 工程用鋼材。 2.廂斗工程硬塑選材 工程塑料的一般選用原則：具有良好的使用性能，優(yōu)良的工藝性及合理的經(jīng)濟(jì)性。 （1）使用性能，使用性能是選材考慮的主要問(wèn)題。 （2）工藝性能，材料加工的工藝流程要適合批量生產(chǎn)。 （3）經(jīng)濟(jì)性能，選擇材料的經(jīng)濟(jì)性是當(dāng)前注意的問(wèn)題。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 23 考慮到廂斗的使用條件和使用環(huán)境，工程塑料的選擇要滿足耐腐蝕性的要求，要 有長(zhǎng)期受酸、堿及其他腐蝕性介質(zhì)侵蝕，抵抗各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑和有機(jī)溶劑 等化學(xué)介質(zhì)腐蝕的能力，同時(shí)其熱脹系數(shù)要小，粘附性要好。 滿足以上要求，可選用硬聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氯化聚醚等，為適應(yīng)經(jīng)濟(jì) 性原則，選擇硬聚氯乙稀作為設(shè)計(jì)所用材料。 3.3 擺臂式垃圾車舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 擺臂式垃圾車的舉升機(jī)構(gòu)均采用車廂兩側(cè)雙杠舉升，采用液壓驅(qū)動(dòng)。舉升機(jī)構(gòu)主 要由液壓缸體，擺臂和懸掛鏈條組成，主要完成裝載和傾卸放置。 擺臂式垃圾車對(duì)傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求如下： （1）裝載機(jī)構(gòu)應(yīng)保證在設(shè)計(jì)的載荷下連續(xù)正常工作，工作循環(huán)不大于 40s； （2）裝載機(jī)構(gòu)應(yīng)能在任何工作位置上停留。在滿載提升過(guò)程的中間位置上停留 5min，其提升液壓油缸的活塞桿的沉降量不大于 10mm； （3）傾卸料的卸料角(包括后翻和側(cè)翻)不應(yīng)小于 45 度； （4）卸料機(jī)構(gòu)每個(gè)工作循環(huán)(從卸料動(dòng)作開(kāi)始至復(fù)位)時(shí)間不應(yīng)大于 60s； （5）傾卸機(jī)構(gòu)在滿載的情況下，在傾卸角為 20~25 度位置上停留 5min，其舉升 液壓缸的活塞桿沉降量不應(yīng)大于 10mm。 當(dāng)進(jìn)行廂斗的裝載時(shí)，液壓缸外伸的活塞桿拉動(dòng)擺臂，帶動(dòng)與擺臂相連的鏈條， 將廂斗安穩(wěn)舉升到車廂上；進(jìn)行廂斗的卸載時(shí)，液壓缸的活塞桿推動(dòng)擺臂做類似的動(dòng) 作，實(shí)現(xiàn)廂斗的卸載；進(jìn)行垃圾的傾倒時(shí)，將吊置在擺臂上傾倒用的鐵鏈掛到廂斗的 勾環(huán)上，打開(kāi)后箱體的鎖削，當(dāng)液壓缸推置廂斗到一定高度時(shí)，箱體后部被鏈條勾住 抑制了后箱體的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)隨著液壓缸的繼續(xù)舉升，箱體前半部分隨之抬高，后廂蓋 在自重和垃圾貨物的壓力下，自動(dòng)打開(kāi)，完成了垃圾的傾卸 [1]。 3.3.1 擺臂液壓缸的選用 由于液壓缸要完成擺臂的升降，所以液壓缸選擇單桿雙作用液壓缸，在兩側(cè)各放 置一個(gè)，液壓缸后座絞接固定在車廂上，活塞桿的一端和擺臂的一處合適位置絞接。 3.3.2 擺臂的設(shè)計(jì) 1.擺臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擺臂呈工字型，擺臂的兩側(cè)下端與 U 型鋼板絞接，上部用拉桿將兩側(cè)擺臂連接， 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 24 在略低與拉桿處的擺臂上安置能夠隨著廂斗的翻轉(zhuǎn)而跟隨著連接在其上的鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)的 滑動(dòng)軸，在擺臂的中部安置用于卸料并帶有鏈條的掛環(huán)。見(jiàn)示意圖 3.3。 圖 3.3 液壓缸示意圖 圖 3.4 擺臂示意圖 2.擺臂選材 在進(jìn)行擺臂的剛度、強(qiáng)度及彎曲變形校核的前提下，考慮到較好的工藝性及合理 性的經(jīng)濟(jì)性，擺臂選用 Q235 工程用鋼材。 3.擺臂鏈接鏈條長(zhǎng)度應(yīng)用說(shuō)明 擺臂鏈接的鐵鏈長(zhǎng)度盡量實(shí)現(xiàn)能夠剛好滿足廂斗與擺臂滑動(dòng)軸之間的距離，防止 廂斗在起吊的時(shí)候廂斗底部與車廂造成過(guò)大的摩擦。 3.3.3 擺臂的受力分析 擺臂的受力分析可按吊裝和傾卸兩種工況進(jìn)行討論。受力分析如圖 3.1 所示。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 25 圖 3.5 吊裝、吊卸工況擺臂受力分析 1.吊裝、吊卸工況 o 點(diǎn)為油缸與車架的鉸接點(diǎn)，A 點(diǎn)為油缸與擺臂的鉸接點(diǎn)；雙作用油缸作用力 Fa 的大小和方向隨擺臂的轉(zhuǎn)動(dòng)而改變，并為擺臂轉(zhuǎn)角 β 的單值函數(shù)；B 點(diǎn)為吊鏈位置， B0 為吊卸初始狀態(tài)的吊鏈軸位置；B1 為吊鏈在吊裝工況初始狀態(tài)的位置。Γa 為油 缸軸線與 x 軸的正向夾角。 擺臂式垃圾汽車的吊裝和吊卸過(guò)程中，擺臂受力的兩個(gè)典型工況：當(dāng) B 點(diǎn)位于 B1 點(diǎn)時(shí)，擺臂可以從下極限位置吊裝貨箱；當(dāng) B 點(diǎn)位于 B0 點(diǎn)時(shí)擺臂可以從車架上 吊卸車斗。 當(dāng)?shù)跹b車斗時(shí)，計(jì)算公式如（3.1）取擺臂為分離體： 由 ΣMp=0，得： 0211??xeyayaxBGAF （3.1） 式中 Fax、Fay—油缸作用力 Fa 在 x 軸、y 軸上的投影（N ） ； 油缸上鉸支點(diǎn) A1 的 X、Y 坐標(biāo)值（m） ；?yxA1、 Ge—吊裝重力（N ） ； ） 。坐 標(biāo) 值 （點(diǎn) 的、 xBx1 上式可以進(jìn)一步整理成公式（3.2）： 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 26 021sincos1 ??xexaya BGAFr? （3.2） 繼續(xù)整理后得到公式（3.3）： xaxaeaAF11sinco2??? （3.3） 由公式（3.3）計(jì)算出來(lái)的 Fa 值為油缸提供負(fù)載依據(jù)，同時(shí)它也為擺臂強(qiáng)度和剛 度計(jì)算提供依據(jù)。 有知道擺臂在下限位置時(shí)，擺臂轉(zhuǎn)角為 ， ，1?1cos?PBx? ， ，式中 α 為 與 的夾角。將上三公??11cos????PAx )sin(1???PAy A 式代入式（3.3）得： ??????11111 )sin(cos2cosinsico21 PABGPBGF aeaaea ???????? ?????? （3.4） 式中 為結(jié)構(gòu)幾何尺寸，均可通過(guò)計(jì)算獲得。1PBAa、、、 ?? 當(dāng)擺臂處于吊卸初始位置時(shí)，B 點(diǎn)位于 B0， ，根據(jù)上述分析同理可得：0?? )sin(co21000 ?????aePABGF （3.5） 式（3.4）和（3.5）分別給出了 和 時(shí)油缸所受的推力和拉力。通常情況0??1 下，以 和 作為選用油缸和擺臂強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)。1??F0 具體計(jì)算結(jié)果如下： ???396284 701?mPABNGe0 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 27 ??? ??27310960??armPA 當(dāng)擺臂在下極限位置時(shí)： ????NPABGFaea 349.1572834.027sincos.4sincos2111 ?????????? 當(dāng)擺臂在吊卸位置時(shí)： ????aea 20195.7936.0271sincos.40sinco200 ???????????? 2.傾卸工況 由于傾卸工況所需油缸的推力和拉力遠(yuǎn)小于吊裝、吊卸工況所需的油缸作用力， 故對(duì)油缸作用力和擺臂受力和擺臂受力不予以討論。通過(guò)分析計(jì)算，求出吊鏈所受的 最大拉力，以便對(duì)吊鏈進(jìn)行強(qiáng)度校核。傾卸工況受力分析如圖 3.6 所示： 圖 3.6 傾卸工況吊鏈?zhǔn)芰Ψ治?傾翻初始，左吊鏈?zhǔn)芰?為：DZF PELGFeDZ21? （3.6） 公式中的 和 由本身的結(jié)構(gòu)尺寸決定。PEeL 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 28 當(dāng)車斗傾卸到最大傾翻角時(shí)，左吊鏈?zhǔn)芰?為：DZF PLGmeY21? （3.7）同理公式中 和 也有自身的機(jī)構(gòu)決定。通常的情況下左、右吊鏈尺寸、PFmL 規(guī)格均相同時(shí)，故設(shè)計(jì)時(shí)只取 和 中較大值作為選取吊鏈的依據(jù)。事實(shí)上，當(dāng)DZYF 車斗傾卸到最大角度時(shí)，車斗內(nèi)的垃圾所剩不多，故一般情況下， .。DZFY 計(jì)算結(jié)果如下： mLPEe201745? 由公式（3.6）得： NFDZ 94721?? 3.3.4 擺臂的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 根據(jù)圖（3.5）結(jié)構(gòu)分析得 PB 位置為重要位置，所以分析 PB 位置，根據(jù)總布置 可以將擺臂簡(jiǎn)化成以下簡(jiǎn)支梁： 圖 3.7 擺臂簡(jiǎn)化簡(jiǎn)支梁 對(duì) PB 進(jìn)行受力分析： 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 29 圖 3.8 PB 受力分析 根據(jù)擺臂材料體積估算擺臂重為 150㎏。 由以上得到： mAQPNMLNGee365701248.953017??? 根據(jù) 得0??p PQFNPMGage ????2175.0.1470.470 得到： NFa.653?036.57tan2491??AQPxNFGge 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 30 036.4.6503??ayayxF 得到： NFaxy8.25674? 因?yàn)?，所以 ,方向向下。geyG??0 Npx 6.37542906.74??? 選取擺臂材料為 Q235 號(hào)鋼，其許用應(yīng)力為 ，許用安全系數(shù)??Mpa.? ， 畫(huà)出擺臂的剪力圖和彎矩圖，擺臂的危險(xiǎn)截面點(diǎn)為 A 點(diǎn)。??5.2?S 圖 3.9 擺臂剪力圖 圖 3.10 擺臂彎矩圖 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 31 擺臂橫截面高度 h 可按經(jīng)濟(jì)條件（結(jié)構(gòu)質(zhì)量最?。┯?jì)算確定有： ??3nMh??? （3.8） 式中：M—擺臂承受的最大合成彎矩（以作業(yè)斗的額定載荷處在最大臂幅時(shí)計(jì)算） —厚高比（ ）n?hbn??8.08.0?n? 得到： ??38.0?h?07.894105.236???h ????9428315061 33 ????BHbBMWx? （3.9） 得到：B=85mm 擺臂截面圖如下： 圖 3.11 擺臂截面圖 慣性矩： 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 32 ????4 33312.07.5.08.12mbhBHIz ????? （3.10） = 0.0000065 4 ????????MpaIMzy 37065.8.9231 （3.11） 由上式得出擺臂式安全的。 3.4 支腿的設(shè)計(jì) 1.支腿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 支腿在料斗卸料，在廂斗的提升過(guò)程中或者需要時(shí)可以獨(dú)立打開(kāi)，其結(jié)構(gòu)形狀 設(shè)計(jì)成三角形狀，采用液壓缸實(shí)現(xiàn)支腿的打開(kāi)與伸縮收回。見(jiàn)識(shí)意圖 3.12。 圖 3.12 支腿示意圖 2.支腿的液壓缸的選用 由于支腿液壓缸在工作的過(guò)程中，起到打開(kāi)與收縮支腿的作用，選用雙作用單桿 液壓缸，其結(jié)構(gòu)形狀同擺臂液壓缸。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 33 3.支腿選材 在參考同類車型支腿材料選用的基礎(chǔ)上，考慮到支腿的受力，選用 Q235 作為支 腿材料。 3.5 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由以上對(duì)擺臂式垃圾車車廂各結(jié)構(gòu)形狀的設(shè)計(jì)說(shuō)明，進(jìn)行優(yōu)化組合后，可得整車 形狀結(jié)構(gòu)，如下示意圖 3.13。 圖 3.13 整體結(jié)構(gòu)示意圖 3.6 本章小結(jié) 本章主要對(duì)擺臂式垃圾車的車廂、廂斗、擺臂及支腿的結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)進(jìn)行了說(shuō) 明，對(duì)擺臂進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算與校核，對(duì)關(guān)鍵位置進(jìn)行受力分析，確保達(dá)到要求， 確定了本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖樣，為下一章的設(shè)計(jì)計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 34 第 4 章 擺臂式垃圾車副車架設(shè)計(jì) 4.1 副車架的截面形狀及尺寸 專用汽車副車架的截面形狀一般和主車架縱梁的截面形狀相同，多采用如圖 4.1 所示的槽形結(jié)構(gòu)，其截面形狀尺寸取決于專用汽車的種類及其承受載荷的大小。 圖 4.1 副車架截面形狀 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 35 4.1.1 副車架的前端形狀及安裝位置 在保證使用可靠的前提下，為了提高撓曲性，減小副車架剛度，應(yīng)盡量減少副車 架的橫梁，以減少對(duì)縱梁的扭轉(zhuǎn)約束。 副車架油缸支承橫梁與翻轉(zhuǎn)軸橫梁形成框架。油缸支承橫梁應(yīng)盡量靠近后懸架 前支承處的橫梁，最好能位于后框架之內(nèi)。因?yàn)檫@段主車架變形小，所以副車架對(duì)其 扭轉(zhuǎn)約束力也相應(yīng)減弱，同時(shí)保證了舉升機(jī)構(gòu)的幾何特性。 在副車架結(jié)構(gòu)要求剛性較高時(shí)，可在主、副車架中間增加一層橡膠墊，當(dāng)主車架 變形時(shí)以彈性橡膠的變形來(lái)減弱副車架對(duì)主車架的約束。 副車架前端形狀常有三種形狀(見(jiàn)圖 4.2)。 對(duì)于這三種不同形狀的副車架前端，在其與主車架縱梁相接觸的翼面上部加工有 局部斜面，其斜而尺寸如圖 4.2(c)所示： ； 。01hm?05~2lm （a）U 形；（b）角形；（c）L 形 圖 4.2 副車架的三種前端形狀 如果加工上述形狀困難時(shí)，可以采用如圖 4.3 所示的副車架前端簡(jiǎn)易形狀，此時(shí) 斜面尺寸較大 [1]。 對(duì)于鋼質(zhì)副車架： ；05~7hm?02~3lm? 對(duì)于硬本質(zhì)副車架； ；1H 副車架在汽車底盤(pán)上布置時(shí)，其前端應(yīng)盡可能地往駕駛室后圍靠近。 4.1.2 縱梁與橫梁的連接設(shè)計(jì) 橫梁與縱梁的連接方式主要有三種，見(jiàn)圖 4.3 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 36 1-縱梁；2-連接板；3-橫梁 圖 4.3 橫梁與縱梁的連接 圖 4.3（a）橫梁與縱梁上下翼板連接，該種連接方式優(yōu)點(diǎn)是利于提高縱梁的抗扭 剛度。缺點(diǎn)是當(dāng)車架產(chǎn)生較大扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，縱梁上下翼面應(yīng)力將大幅度增加，易引起 縱梁上下翼面的早期損壞。由于車架前后兩端扭轉(zhuǎn)變形較小，因此本車架前后兩端采 用了該種連接方式，為了提高縱梁的扭轉(zhuǎn)剛度采用了縱向連接尺寸較大的連接板。橫 梁僅固定在腹板上。 圖 4.3（b）橫梁僅固定在腹板上，這種連接形式連接剛度較差，允許截面產(chǎn)生自 由蹺曲，可以在車架下翼面變形較大區(qū)域采用，以避免縱梁上下翼面早期損壞。 圖 4.3（c）橫梁同時(shí)與縱梁的腹板及上或下翼板相連，此種連接方式兼有以上兩 種方式連接的特點(diǎn)，但作用在縱梁上的力直接傳遞到橫梁上，對(duì)橫梁的強(qiáng)度要求較高。 由于該車平衡懸架的推力桿與平衡懸架支架上的兩根橫梁連接，因此，這兩根橫梁與 縱梁共同承受平衡懸架傳遞過(guò)來(lái)的垂直力(反)和縱向力(牽引力、制動(dòng)力)。 綜合以上考慮，本副車架的縱梁與橫梁的連接采用第 1 種方式，即橫梁與縱梁 上下翼板連接，同時(shí)為了降低成本和適于批量生產(chǎn)，本車架縱梁和橫梁的連接方式采 用螺栓連接 [15]。 4.1.3 副車架與主車架的連接設(shè)計(jì) 副車架與主車架的連接常采用如下幾種形式。 1.止推連接板 圖 4.4 是采用的止推連接板的結(jié)構(gòu)形狀及其安裝方式。連接板上端通過(guò)焊接與副 車架固定，而下端則利用螺栓與主車架縱梁腹板相連接。止推板的優(yōu)點(diǎn)在于可以承受 較大的水平載荷，防止副車架與主車架縱梁產(chǎn)生相對(duì)水平位移。相鄰兩個(gè)推止推連接 板之間的距離在 500～1000 mm 范圍內(nèi)。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 37 1-副車架；2-止推連接板；3-主車架縱梁 1-上托架；2-下托架； 3-螺栓 圖 4.4 止推連接板的結(jié)構(gòu) 圖 4.5 連接支架 2.連接支架 連接支架由相互獨(dú)立的上、下托架組成，上、下托架均通過(guò)螺栓分別與副車架和 主車架縱梁的腹板相固定，然后再用螺栓將上、下托架相連接，見(jiàn)圖 4.5 所示。由于 上、下托架之間留有間隙，因此連接支架所能承受的水平載荷較小，所以連接支架應(yīng) 和止推連接板配合使用。一般布置是在后懸架前支座前用連接支架連接，在后懸架前 支座后用止推連接板連接。 3.U 型夾緊螺栓 當(dāng)選用其它連接裝置有困難時(shí)，可采用 U 型夾緊螺栓。但在車架受扭轉(zhuǎn)載荷最 大的范圍內(nèi)不允許采用 U 型螺栓。當(dāng)采用 U 型螺栓固定時(shí)，為防止主車架縱梁翼面 變形，應(yīng)在其內(nèi)側(cè)襯以木塊，坦在消聲器附近，必須使用角鐵等作內(nèi)襯。 綜合考慮三種連接方式的特點(diǎn)，以及裝配工藝性，本文設(shè)計(jì)的自卸車主副車架 之間采用止推連接板式。 4.1.4 副車架的形狀 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 38 圖 4.6 副車架形狀 4.2 副車架主要尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 4.2.1 副車架主要尺寸設(shè)計(jì) 由參考文獻(xiàn) [12]可知，在設(shè)計(jì)自卸車時(shí)，所選取的二類底盤(pán)只有主車架，為了增 加車架的強(qiáng)度剛度，延長(zhǎng)車架的使用壽命，在原有主車架的基礎(chǔ)上增加了副車架。 對(duì)具有較高質(zhì)心位置及載質(zhì)量較大的廂式車一般采用槽形通長(zhǎng)式副縱粱。制造材 料應(yīng)具有良好的焊接性和機(jī)械性能，一般要求抗拉強(qiáng)度 ≥370N／mm 2 ，屈服極限b? ≥240N／mm 2。延伸率以 ≥20％翼緣寬度應(yīng)與主車架縱粱(簡(jiǎn)稱主縱粱)翼緣寬度1?s? 相同。不宜大于主縱粱翼緣寬度。副縱粱截面尺寸確定后，要分別對(duì)副縱粱和主縱粱 進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，并根據(jù)其慣性矩、抗彎截面系數(shù)分配彎矩。 在汽車制造工藝中，鋼板沖壓成型工藝占有十分重要的位置。沖壓成形的零件 具有互換性好、能保證裝配的穩(wěn)定性、生產(chǎn)效率高和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。 載重汽車用中板數(shù)量較多，受力的車架縱梁和橫梁、車廂的縱梁和橫梁均采用中 板沖制且多以低合金高強(qiáng)度鋼板沖壓生產(chǎn)，也是適應(yīng)提高汽車承載能力、延長(zhǎng)使用壽 命、降低汽車自重和節(jié)能節(jié)材以及安全行駛等要求的發(fā)展趨勢(shì)。 目前，我國(guó)載重汽車車架的縱梁和橫梁已經(jīng)全部采用低合金高強(qiáng)度鋼鋼板制造。 縱梁可以用抗拉強(qiáng)度為 510MPa 的 16MnL 和 09SiVL(必須是用往復(fù)式扎機(jī)生產(chǎn)的)、 10TiL 和 B510L 鋼板生產(chǎn)，橫梁可以用抗拉強(qiáng)度為 390MPa 的 08TiL 和 B420L 鋼板來(lái) 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 39 生產(chǎn)。 由以上，副車架材料選用載重汽車橫縱梁的一般選用材料，縱梁采用 16MnL，橫 梁采用 08TiL 生產(chǎn)。 副車架對(duì)主車架起到加固作用，其寬度和選用的底盤(pán)的寬度相同，高度可以小于 主車架，長(zhǎng)度在底盤(pán)主車架長(zhǎng)度基礎(chǔ)上去掉主車架與車廂之間的距離長(zhǎng)度。其尺寸設(shè) 計(jì)如下： 表 4.1 副車架尺寸 （單位：mm） 副車架長(zhǎng)度 3500 副車架寬度 1300 副車架高度 150 副車架厚度 5 4.2.2 副車架的強(qiáng)度剛度彎曲適應(yīng)性校核 1.額定裝載時(shí)整車重心作用點(diǎn)的求解 對(duì)主車架來(lái)說(shuō)，其整車重心后移。其受力簡(jiǎn)圖如下 圖 4.7 主車架額定裝載運(yùn)輸重心作用簡(jiǎn)圖 設(shè)定自卸車在額定裝載質(zhì)量下，其前后軸承受的載荷相同，即有： NF41028.9021??? （4.1） 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 40 由圖，可以列出： ?? XFXGFF ??????? 2121 21403950 求得 ??mX395395 2.副車架剪力及彎矩的求解 由主車架重心作用簡(jiǎn)圖及求得的整車重心作用點(diǎn)，可以畫(huà)出額定裝載質(zhì)量時(shí)自卸 車副車架受力簡(jiǎn)化圖如下圖： 圖 4.8 副車架額定裝載受力簡(jiǎn)圖 將此時(shí)受力的副車架看為簡(jiǎn)支梁(見(jiàn)下圖)，以便進(jìn)行強(qiáng)度剛度及彎曲變形的校核。 由下圖，可以列方程組： 圖 4.9 副車架等效簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)圖 1OGACFBC???? 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 41 1CGAOFBO???? 可求得： = O1? = 340408.95.98.40??? = 28765.89N 即 大小為 28765.89N，方向與設(shè)定的方向相同。OF 可求得： = CF1GAOB?? = 340208.95.28.940? = N.65 即 大小為 9165.8N，方向與設(shè)定的方向相反。CF 由以上，可畫(huà)出實(shí)際的副車架等效梁示意圖。 圖 4.10 副車架實(shí)際等效梁簡(jiǎn)圖 列出彎曲剪力及彎矩方程： OA 段 = = 28765.89 N (0X205) ??1QFXO （4.2） 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 42 = = 28765.89X (0 X 205) ??1MXOF? （4.3） AB 段 = = 28765.89 4000×9.8 = 36324.02 (205X2000) ??2QFXOG??? （4.4） = (205 X 2000) 2M??1.043862050?? （4.5） BC 段 = = 33665.89 (2000X3400) ??3QFX1OGF?? （4.6） =3M???202050 ?X =28765.89X-39200X+8036000+19600X-39200000 =9165.89X-31164000 (2306 X 3600) ? （4.8） 根據(jù)以上剪力和彎矩的求解，可以畫(huà)出剪力及彎矩圖如下圖： 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 43 圖 4.11 副車架額定載荷時(shí)剪力及彎矩圖 3.副車架強(qiáng)度剛度校核 對(duì)于塑性材料，其彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件為： ??maxaxzMW??? 由 maxzIWy? 即有 maxaxzMyI?? （4.9） 式中， ——梁內(nèi)最大彎矩截面彎矩值；maxM ——抗彎截面模量；zW ——梁截面對(duì)中性軸的慣性矩；zI ——最大彎矩截面距中性軸最遠(yuǎn)處。maxy 對(duì)與矩形副車架截面，截面慣性矩 zI 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 44 231 hzIbydh??? （4.10） 即有： ??33max 102106264.8mMN??????? = p9 由于副車架設(shè)計(jì)成對(duì)稱的矩形，其截面上下邊緣最大抗拉應(yīng)力 與最大抗壓應(yīng)t? 力 相等，即有：c???Mpact 48.192maxaxmax????510P? 在所選材料的許用應(yīng)力范圍內(nèi)。 4.副車架彎曲變形校核 由以上知道副車架的等效簡(jiǎn)支梁形式，利用疊加法可求得梁的最大撓度 和最maxy 大轉(zhuǎn)角 ，然后進(jìn)行副車架彎曲變形的校核。max? 當(dāng)梁的形式為下圖所示形式時(shí)，梁的撓曲線方程為： (0 x a) ??226FbxylEI???? （ 4.11） (a x l) ?3231albl???????? （4.12） 梁的轉(zhuǎn)角方程為： ??6AFablEI??? （4.13） ??6BablI???? （4.14） 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985 45 式中， ——作用在梁上的力，規(guī)定其向下為正，向上為負(fù)；F E——梁構(gòu)成材料的彈性模量， ；MpaE510.2?? I——為梁的慣性矩。 進(jìn)行疊加后求得，在擺臂垃圾車額定裝載時(shí)，其撓度 為：y (0 x a)1536.0.0274510yxx??????? (a x l)6.2835710??? 即有最大撓度 ：maxy 153max.0yx??? 4. 2167 求得 A、B 兩處轉(zhuǎn)角 為：???????1503941403403152045?????? 8