畢業(yè)設(shè)計（論文）垃圾裝車機(jī)構(gòu)設(shè)計

1、<p>　　全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計</p><p><b>　　垃圾裝車機(jī)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　GARBAGE LOADING INSTITUTIONS DESIGN</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要…………………………………………

2、……………………………………………1</p><p>　　關(guān)鍵詞……………………………………………………………………………………1</p><p>　　1前言……………………………………………………………………………………2</p><p>　　2垃圾裝車機(jī)構(gòu)簡介……………………………………………………………………2</p><p>　　2.

3、1作用及用途…………………………………………………………………………2</p><p>　　2.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀……………………………………………………………………2</p><p>　　3垃圾裝車機(jī)構(gòu)設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………3</p><p>　　4傳動方案的確定………………………………………………………………………4</p&

4、gt;<p>　　5傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………………4</p><p>　　5.1 搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸確定…………………………………………………………5</p><p>　　5.2 雙搖桿的尺寸確定………………………………………………………………6</p><p>　　5.3 活塞缸安裝位置的確定…………………………

5、…………………………………6</p><p>　　6 垃圾桶提升機(jī)構(gòu)運(yùn)動與受力分析……………………………………………………8</p><p>　　6.1 垃圾桶提升機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析…………………………………………………………8</p><p>　　6.2 垃圾桶提升機(jī)構(gòu)受力分析…………………………………………………………9</p><p>　　6

6、.2.1 垃圾桶即將被提起狀態(tài)提升機(jī)構(gòu)受力分析……………………………………9</p><p>　　6.2.2 垃圾桶處于其余位置受力情況簡述…………………………………………11</p><p>　　7 主要零件的尺寸計算 ………………………………………………………………11</p><p>　　7.1 拉桿的尺寸設(shè)計………………………………………………………………

7、……11</p><p>　　7.2 蓋板的尺寸設(shè)計……………………………………………………………………12</p><p>　　7.3 鉸接點處銷軸的設(shè)計………………………………………………………………12</p><p>　　8 液壓系統(tǒng)設(shè)計…………………………………………………………………………13</p><p>　　8.1 液壓負(fù)載

8、分析和速度分析…………………………………………………………13</p><p>　　8.2 確定活塞缸主要參數(shù)………………………………………………………………14</p><p>　　8.3 擬定液壓系統(tǒng)圖……………………………………………………………………15</p><p>　　8.4 液壓元件的選擇……………………………………………………………………16<

9、;/p><p>　　8.5 系統(tǒng)油液溫升計算…………………………………………………………………17</p><p>　　9 結(jié)論………………………………………………………………………………18</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………19</p><p>　　致謝………………………………………………

10、………………………………20</p><p>　　附錄…………………………………………………………………………………21</p><p><b>　　垃圾裝車結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　作 者：申路民</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：高英武</b&

11、gt;</p><p>　　(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長沙 410128)</p><p>　　摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，垃圾數(shù)量的劇增不僅直接損害環(huán)境，也嚴(yán)重危害人們的身體健康。為了方便垃圾的運(yùn)輸和處理，各種形式的垃圾車開始進(jìn)入市場。</p><p>　　本文以垃圾裝車機(jī)構(gòu)為研究對象，應(yīng)用本科階段所學(xué)知識進(jìn)行傳動方案，機(jī)構(gòu)受力分析等設(shè)計。最終確

12、定通過四桿機(jī)構(gòu)的傳動實現(xiàn)將垃圾從垃圾桶中裝載到垃圾車內(nèi)這一動作。其中包括垃圾桶的抓緊，垃圾桶的提升，垃圾桶的傾倒以及垃圾桶的卸載。文中對機(jī)構(gòu)的受力進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對各零件進(jìn)行了設(shè)計和校核。</p><p>　　本文的研究成果可為垃圾車的研制與開發(fā)提供參考依據(jù)，對提高專用汽車企業(yè)的技術(shù)水平與市場占有力及在國內(nèi)外市場的競爭能力，具有重要的一定現(xiàn)實意義。</p><p>　　關(guān)鍵詞：垃圾裝車；

13、受力分析；計算；校核；機(jī)構(gòu)；</p><p>　　The garbage loading structure design</p><p>　　Author:Shen lumin</p><p>　　Tutor:Gao yingwu</p><p>　?。–ollege of Eengineering,Hunan Agricultural

14、 University,Changsha 410128，China）</p><p>　　Abstract: With the social and economic development, people's living standards improve, the rapid increase of the amount of garbage not only directly harm the e

15、nvironment, but also seriously endanger people's health. In order to facilitate the transport and disposal of garbage, various forms of garbage trucks began to enter the market.</p><p>　　In this paper th

16、e garbage Loading institutions for the study, to apply undergraduate knowledge transmission programs, agencies stress analysis and design. Ultimately determine by four institutions transmission loading garbage from the t

17、rash to the garbage car this action. Including trash seize, enhancement of the trash can, trash dumping and trash uninstall. By the force of the institutions analyzed in detail, and each part of the design and check.<

18、/p><p>　　The results of this thesis provide a reference for the research and development of the garbage truck, the force to improve the technological level of the Special Purpose Vehicle market share and compet

19、itiveness in the domestic market, has certain practical significance.</p><p>　　Keywords: garbage loading; stress analysis;checking; institutions.</p><p><b>　　1 前言 </b></p>&

20、lt;p>　　垃圾裝車是處理運(yùn)輸垃圾的重要環(huán)節(jié)，對提高工效、減輕勞動強(qiáng)度起到了不可小覷的作用。垃圾裝車機(jī)構(gòu)作為一種裝載垃圾的機(jī)械，以其靈活、重載、方便、衛(wèi)生的作業(yè)特點在垃圾處理過程中得到廣泛的應(yīng)用。但是由于垃圾裝車機(jī)構(gòu)的工作環(huán)境惡劣，常常在各種具有腐蝕性的條件下工作，目前仍存在一定的質(zhì)量和性能問題。當(dāng)前由于設(shè)計方法所限(如零部件設(shè)計孤立地進(jìn)行，整體組裝后出現(xiàn)各個零件的變形等)，不能精確地選擇零部件的尺寸和結(jié)構(gòu)，造成有的地方強(qiáng)度不夠

21、，而有的地方強(qiáng)度又嚴(yán)重過剩。從而在整體上影響垃圾裝車機(jī)構(gòu)壽命。</p><p>　　2 垃圾裝車機(jī)構(gòu)簡介</p><p>　　2.1 作用及用途</p><p>　　隨著人民生活水平的提高，人均產(chǎn)生的垃圾量越來越多。在失去管理的狀態(tài)下，像一個魔鬼到處危害環(huán)境和人類。 它占用土地、污染土壤。垃圾堆放不僅僅占用大量土地，更嚴(yán)重的是垃圾還會污染土壤，因為隨著化學(xué)產(chǎn)品的廣

22、泛使用，垃圾中生物不可降解物和有毒有害物質(zhì)越來越多。像塑料，各類瓶罐，建筑裝修后廢棄的油漆、顏料、粘合劑，廢電池和家用清潔或殺蟲類化學(xué)藥品等。這些東西堆放在地上或填埋起來，它們會完好地躺在那里數(shù)十年甚至上百年而不被降解。它們中的有毒成分和重金屬進(jìn)入土壤后，土地就失去了利用價值。此外，垃圾還會污染地下水和地表水，以及大氣。垃圾裝車機(jī)構(gòu)是指對集裝形式的垃圾，將其一次性轉(zhuǎn)移到垃圾運(yùn)輸車上的機(jī)構(gòu)。廣泛應(yīng)用于小區(qū)、學(xué)校、機(jī)場、工廠等垃圾集中的地方

23、，是機(jī)械化裝卸、堆垛的高效設(shè)備。垃圾裝車機(jī)構(gòu)的意義在于極大的減少了人工成本，改善工人的工作條件，特別是隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，隨著以人為本的思想觀念日益深入人心，大部分垃圾的處理工作已經(jīng)脫離了原始的人工處理，取而代之的是以機(jī)械化集中處理。因此，在過去的幾年中，中國垃圾裝車機(jī)構(gòu)的市場需求量每年都以很快的速度增長。垃圾裝車機(jī)構(gòu)的基本作業(yè)功能分為提升垃圾、傾倒垃圾</p><p>　　2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p

24、><p>　　垃圾裝車機(jī)構(gòu)作為垃圾處理中的裝卸設(shè)備，在人類生活中有著重要的用途。結(jié)合網(wǎng)上資料和一些相關(guān)的書籍總結(jié)出目前國內(nèi)外垃圾裝車機(jī)構(gòu)的發(fā)展主要分為幾個大的方面：</p><p>　　全機(jī)械化：由于垃圾的處理具有衛(wèi)生條件差，刺激性強(qiáng)等特點，不適合人工操作，故現(xiàn)在的垃圾裝車機(jī)構(gòu)朝著全機(jī)械化發(fā)展。</p><p>　　高精準(zhǔn)化：垃圾處理過程中，無疑會出現(xiàn)液體垃圾和部分小顆

25、粒垃圾的的流漏，故現(xiàn)在設(shè)計的機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量避免泄露的情況，以防出現(xiàn)二次污染，從而應(yīng)提高機(jī)構(gòu)設(shè)計的精準(zhǔn)性能。</p><p>　　多功能化：顧名思義多功能化的目的就是盡量用一臺機(jī)器實現(xiàn)多種功能。譬如說同時完成垃圾的壓縮，以便運(yùn)輸。</p><p>　　垃圾的裝車機(jī)構(gòu)的設(shè)計在各國都有研究，相比于發(fā)達(dá)國家，我國的機(jī)構(gòu)還相對落后，像日本已經(jīng)將同時進(jìn)行壓縮的運(yùn)輸車投入使用了。本設(shè)計將努力吸取各類機(jī)構(gòu)的優(yōu)

26、點取其長處，進(jìn)行設(shè)計。</p><p>　　3 垃圾裝車機(jī)構(gòu)設(shè)計參數(shù)</p><p>　　垃圾裝車機(jī)構(gòu)一般運(yùn)用在垃圾車上，本設(shè)計針對某垃圾車機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)至關(guān)重要，主要包括：額定起重量、自由提升高度等等。由于本設(shè)計并未指定垃圾</p><p>　　車的型號故以湖北程力公司的一款多利卡垃圾車如圖： </p><p><b>

27、;　　圖1 垃圾車</b></p><p>　　Fig.1 Garbage truck </p><p>　　作為垃圾裝車機(jī)構(gòu)的載體。其外形尺寸為7420×2300×2380（mm）（長×寬×高）.同時，現(xiàn)在市面上標(biāo)準(zhǔn)的垃圾桶的形式是：容積120L，自重110.4N，外形尺寸660×570×1000（mm）（長

28、15;寬×高）裝載重量2000N.</p><p><b>　　4 傳動方案的確定</b></p><p>　　垃圾裝車過程中，需要完成三個過程，1、垃圾桶的固定；2、垃圾桶的提升； </p><p>　　3、垃圾桶的傾倒。完成這三個過程，只需用搖桿滑塊機(jī)構(gòu)和四桿機(jī)構(gòu)配合即可。垃圾桶的固定由垃圾桶支座完

29、成，上升過程通過活塞桿，提升桿由拉桿拖動垃圾桶支架和垃圾桶在軌道內(nèi)上升，經(jīng)過軌道的變化最終完成傾倒過程。以下是裝車機(jī)構(gòu)的簡圖：</p><p>　　圖2 垃圾車提升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖</p><p>　　Fig 2 Structural diagram of the garbage truck lifting mechanism</p><p>　　由上圖可知提升機(jī)

30、構(gòu)主要由液壓缸、活塞桿、提升臂、拉桿、垃圾桶支架、滑塊連桿、滑塊、主滑軌、副滑軌、滾輪等部分組成。提升臂分別與車體、活塞桿、拉桿通過鉸鏈點連接，拉桿與垃圾桶支架鉸接，垃圾桶鎖連在垃圾桶支架上，垃圾捅支架與滑塊連桿鉸接，滑塊連桿與四個滑塊分別鉸接，滑塊與滑軌接觸且沿滑軌滑動?；竟ぷ鬟^程是:液壓系統(tǒng)通過液壓泵提供動力推動活塞桿從液壓缸中伸出，通過活塞桿與提升臂的鉸鏈點將動力傳遞給提升臂從而使提升臂擺動，提升臂帶動拉桿向上運(yùn)動，進(jìn)而帶動垃圾

31、桶沿滑軌向上滑動。當(dāng)上端滑塊移動到頂端曲線軌道末端時，上端滑塊被擋住停止，拉桿將以垃圾桶支架與滑塊連桿鉸接點為軸拉起垃圾桶直到垃圾捅傾倒掉所有垃圾。清空垃圾后活塞桿開始回縮，提升臂反方向擺動，使垃圾桶退回到初始位置，完成整個工作的過程。</p><p><b>　　5 傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　由以上分析可知，本機(jī)構(gòu)的即為搖桿滑塊機(jī)構(gòu)和四桿機(jī)構(gòu)。通過搖

32、桿滑塊機(jī)構(gòu)提升垃圾桶，通過四桿機(jī)構(gòu)的傳動實現(xiàn)了垃圾桶傾倒。下面對此機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。</p><p>　　5.1 搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸確定</p><p>　　垃圾裝車過程要求并不高，只需完成所需的運(yùn)動要求即可，故可用作圖法設(shè)計此搖桿滑塊機(jī)構(gòu)和四桿機(jī)構(gòu)。由第三節(jié)所給的垃圾車，垃圾桶的的尺寸可知垃圾車外形尺寸為7420×2300×2380（mm）（長×寬×

33、;高）.同時，現(xiàn)在市面上標(biāo)準(zhǔn)的垃圾桶的形式是：容積120L，自重110.4N，外形尺寸660×570×1000（mm）（長×寬×高）裝載重量1000N.垃圾的裝車過程實際上是兩個四桿機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)動過程，可分別對其進(jìn)行設(shè)計。</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)，選定連桿的長度為1600mm，連架桿長度為1400mm。</p><p>　　圖3 本設(shè)計搖桿

34、滑塊機(jī)構(gòu)簡圖</p><p>　　Fig 3 The joystick slider mechanism of the design diagram</p><p>　　當(dāng)垃圾桶處于A位置時是滑塊的最低點，隨著垃圾桶的提升，滑塊最終達(dá)到B點，此位置是垃圾桶開始翻轉(zhuǎn)的起點，即軌道的轉(zhuǎn)折點。此時連桿的另一端從C點達(dá)到D點（在不干涉的情況下，規(guī)定的一個點），根據(jù)四桿機(jī)構(gòu)的作圖設(shè)計法，連接CD點

35、作其垂直平分線，交車身于一點O，即為連架桿與車身的鉸接點。</p><p>　　圖4連架桿與車身鉸接點的確定</p><p>　　Fig 4 With stand rod with the body hinge points to determine</p><p>　　5.2 雙搖桿機(jī)構(gòu)的尺寸確定</p><p>　　四桿機(jī)構(gòu)完成垃圾桶的

36、傾倒，其連桿和連架桿和以上設(shè)計的搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的相同，是搖桿滑塊機(jī)構(gòu)和四桿機(jī)構(gòu)共用桿件。當(dāng)垃圾桶支座滑倒B點（圖4）時，進(jìn)入過渡軌道，隨軌道進(jìn)一步滑動后，達(dá)到軌道的終點，利用軌道的終點止住垃圾桶支座繼續(xù)前進(jìn)，此時垃圾桶支座展開成四桿機(jī)構(gòu)的另一連架桿，帶動垃圾桶翻轉(zhuǎn)。</p><p>　　查閱相關(guān)資料，當(dāng)垃圾桶與水平線成35°(垃圾的安息角）時，垃圾才會全部傾倒完畢。根據(jù)垃圾的入口確定軌道的終點，選定其到連

37、架桿與車身鉸接點的距離為1100mm，再由安息角和其余兩桿長度選定垃圾桶支座的長度為500mm。由上圖可知，四桿機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)至死點位置時，垃圾桶的中心線與水平線的夾角是1800-380-900=520>35°，故可以實現(xiàn)垃圾的完全傾倒。</p><p>　　5.3 活塞缸安裝位置的確定</p><p>　　垃圾裝車機(jī)構(gòu)不工作時，蓋板（實際為提升臂）處于水平狀態(tài)。為了不與活塞缸位

38、置發(fā)生干涉，應(yīng)將活塞缸的安裝位置設(shè)置在垃圾車罐體凹陷處。利用鉸鏈與提升臂連接。同時基于對活塞缸長度和減小提升臂所受的力的考慮，取提升臂與車身的鉸接點O到提升臂與活塞缸的鉸接點的距離為400mm，則由作圖法可得到活塞缸與車身的鉸接點對O的相對位置如圖6.</p><p>　　圖5 四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動到死點位置時簡圖</p><p>　　Fig 5 Four kinematic diagram t

39、o the dead center position</p><p>　　圖6 活塞缸在車身上的鉸接點位置確定</p><p>　　Fig 6 Pivot point position of the piston cylinder in the body of the vehicle</p><p>　　6 垃圾桶提升機(jī)構(gòu)運(yùn)動與受力分析</p>&l

40、t;p>　　6.1 垃圾桶提升機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析</p><p>　　圖6.1是垃圾桶提升機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖.圖中O點是提升機(jī)構(gòu)的提升臂和垃圾車罐體的鉸接點，A為提升油缸活塞桿與提升臂的鉸接點，B為提升油缸與垃圾車罐體的鉸接點，C為提升臂與拉桿的鉸接點。</p><p>　　圖7 垃圾車提升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖</p><p>　　Fig 7 Garbage truck li

41、fting mechanism kinematic diagrams</p><p>　　由上圖所示的幾何關(guān)系可得：</p><p>　　= （1）</p><p>　　式中：--提升油缸的計算長度；</p><p>　　--提升油缸活塞桿與提升臂鉸接點A點到O點的距離；</p><p>

42、;　　--提升油缸在提升機(jī)構(gòu)罐體的鉸接點B到O點的距離；</p><p>　　--提升臂與豎直線的夾角；</p><p>　　--提升油缸在罐體的鉸接點A與O連線與水平面的夾角。</p><p><b>　　對式（1）求導(dǎo)：</b></p><p><b>　?。?）</b></p>

43、<p>　　式中：--提升油缸活塞桿伸縮速度；</p><p>　　--提升臂繞坐標(biāo)原點的旋轉(zhuǎn)速度。</p><p>　　提升機(jī)構(gòu)角速度與油缸活塞伸縮的速比為:</p><p>　　==- （3）</p><p>　　6.2 垃圾桶提升機(jī)構(gòu)受力分析</p><p&g

44、t;　　垃圾車工作過程分為：一是垃圾桶即將被提起的狀態(tài);二是垃圾桶被提到滑軌末端開始傾倒垃圾的瞬間狀態(tài)；三是垃圾桶傾倒完垃圾后的狀態(tài)。</p><p>　　為了防止在垃圾運(yùn)輸過程中發(fā)生第二次污染，將提升臂設(shè)計成蓋板形式，當(dāng)裝車機(jī)構(gòu)不工作時，提升臂蓋在罐體的進(jìn)口處。同時為了保證工作過程的平穩(wěn)性，此機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)計成兩個，即雙四桿機(jī)構(gòu)分布在垃圾車的側(cè)面。</p><p>　　6.2.1 垃圾桶即將被

45、提起狀態(tài)提升機(jī)構(gòu)受力分析</p><p>　　圖6.1為垃圾桶即將被提起狀態(tài)提升機(jī)構(gòu)受力關(guān)系圖，為了計算方便，將垃圾桶和垃圾桶支座看成一個質(zhì)點，它們的重量定為垃圾桶最大載重的30%。此時垃圾桶處于將被提起的狀態(tài)，在該狀態(tài)下各構(gòu)件的受力為: </p><p>　　垃圾桶支座的受力分析：將垃圾桶支座和垃圾桶和看成質(zhì)點后，對質(zhì)點進(jìn)行分析，Y軸方向 </p>

46、;<p>　　cos-cos= （4）</p><p>　　X軸方向 </p><p>　　sin=sin （5）</p><p>　　式中:—拉桿對垃圾桶支座的力；&

47、lt;/p><p>　　—軌道對垃圾桶支座的力；</p><p>　　α2—拉桿與豎直線之間的夾角，初始位置時，其取值是0o；</p><p>　　—垃圾桶支座在軌道中的傾斜角度，初始位置時，取為90o。</p><p>　　將各數(shù)據(jù)代入上面兩式，聯(lián)立可得和分別為：</p><p>　　=/（sincot-cos）=0N&

48、lt;/p><p>　　=Gsin/（sincot-cos）sin=1300N</p><p>　　α2=arccos（） （6）</p><p>　　式中：---拉桿與垃圾桶直接的鉸接點到坐標(biāo)y軸反向延長線的水平距離；</p><p>　　——提升臂實際計算臂長l4與y軸反向延長線的夾角，初始位置取值為81

49、o；</p><p>　　=-- （7）</p><p>　　式中：—提升臂OA臂長與提升臂OC臂長之間的夾角.</p><p>　　圖8 垃圾桶即將提起狀態(tài)提升機(jī)構(gòu)受力關(guān)系圖</p><p>　　Fig 8 Trash about to be instituted the state l

50、ifting mechanism force diagram</p><p><b>　　鉸接點C的受力分析</b></p><p>　　當(dāng)不考慮自重時，拉桿是二力桿，故鉸接點C點的受力為：</p><p>　　=sin/（sincot-cos）sin=1300N （8）</p><p>

51、;<b>　　鉸接點A點受力分析</b></p><p>　　對O點取矩，提升機(jī)構(gòu)對B點的作用力為，由力矩平衡得：</p><p>　　sin-sin（α4+α2）=0 （9）</p><p>　　在三角形OBA中=/2-α+α1,同時:</p><p>　　/sin=/sin

52、 （10）</p><p><b>　　代入式 （9）得；</b></p><p>　　==2348.58N</p><p><b>　　鉸接點O點受力</b></p><p>　　對A點取矩有： </p><p>　　=cos

53、 （11）</p><p>　　式中： ——拉桿與連桿臂垂直線的夾角，初始位置時取值為460；</p><p>　　——鉸接點O點受力； </p><p>　　——液壓缸與提升臂的鉸接點到C點的直線距離,為1007mm。 </p><p>　　則

54、 =cos/=2273N </p><p>　　6.2.2 垃圾桶處于其余位置受力情況簡述</p><p>　　垃圾桶提升至軌道的過渡段的開始時，也即是豎直軌道的終點，其受力分析可參照垃圾桶即將被提起狀態(tài)提升機(jī)構(gòu)受力分析進(jìn)行計算。</p><p>　　垃圾傾倒完畢后，機(jī)構(gòu)的受力明顯減小，其受力分析對機(jī)構(gòu)桿

55、件大小的沒有意義，故不再贅述。</p><p>　　7 主要零件的尺寸計算</p><p>　　根據(jù)以往經(jīng)驗和實際情況選取桿件的材料為Q235.其機(jī)械性能主要參數(shù)為彈性模量（E/Gpa）：200-210，泊松比（ν）：0.25-0.33，抗拉強(qiáng)度（σb/MPa）：375-500，屈服極限235Mpa。</p><p>　　對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和受力分析，只是在垃圾桶處于最低

56、點的位置的受力分析，但有其表達(dá)式進(jìn)行估計，各力的大小不會超過該數(shù)值的120%。同時考慮到振動等情況，選取這些力的150%進(jìn)行設(shè)計桿件尺寸。</p><p>　　7.1 拉桿的尺寸設(shè)計</p><p>　　在垃圾桶的提升過程中，拉桿受拉，其受力為Flg=1300×1.5=1950（N）。而在卸桶的過程中，拉桿受壓，根據(jù)材料力學(xué)知識，只需對壓桿的穩(wěn)定性進(jìn)行設(shè)計。此過程中，拉桿屬于兩端

57、鉸支的壓桿類型。其臨界壓力Fcr為：</p><p>　　= （12）</p><p>　　式中：——材料的彈性模量，為200Gpa；</p><p>　　——桿件截面對圓心的慣性矩，其計算公式為：</p><p><b>　　I=/64</b></p>

58、<p>　　——桿件的長度，為1600mm。</p><p>　　取穩(wěn)定安全因數(shù)nst=5，并規(guī)定桿的外徑為25mm，代入（12）求得其內(nèi)徑為19mm。</p><p>　　7.2 蓋板的尺寸設(shè)計</p><p>　　蓋板作為四桿機(jī)構(gòu)的一根桿，由桿和焊接在其上的鐵板組成，現(xiàn)設(shè)計其桿件。對于鐵板沒有強(qiáng)度要求。</p><p>　　參照

59、拉桿的尺寸設(shè)計，對其進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性的設(shè)計。其臨界壓力Fcr為：</p><p>　　Fcr= （13）</p><p>　　式中：l4——拉桿與蓋板鉸接點到蓋板與車身的鉸接點的距離。</p><p>　　同樣取穩(wěn)定安全系數(shù)nst=5，并規(guī)定桿的外徑為25mm。 代入 （12）求得其內(nèi)徑為：15mm。</p>

60、<p>　　7.3 鉸接點處銷軸的設(shè)計</p><p>　　提升機(jī)構(gòu)中共有五個鉸接點，每個鉸接點出用銷軸連接。下面從銷軸的材料選取和直徑大小對銷軸進(jìn)行設(shè)計。</p><p>　?。?）銷軸材料的選取</p><p>　　目前軸類零件使用的材料眾多，普通碳鋼有20鋼、35鋼、45 鋼，其中標(biāo)準(zhǔn)大軸一般采用 35 鋼；合金類材料常用的有40Cr 、35Cr

61、Mo、 40CrNiMo ，其中40Cr 、35CrMo 更為常用。在上述鋼材中45#和40Cr 是使用最廣泛的，它的性能有很大的相同點，因此在工程中這兩種鋼材的使用也比較混亂。45 鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳含量為 0.42--0.50% ，抗拉強(qiáng)度為 650MPa，屈服點為 360Mpa， 這用鋼經(jīng)過調(diào)制之后具有高強(qiáng)度和高韌性的特點，其綜合機(jī)械性能較好，且價格相對便宜，在軸類零件中使用較多。但是 45 鋼屬于低淬 透性鋼，不適用于大軸類

62、零件，其回火穩(wěn)定性也不是很好，回火之后強(qiáng)度和硬度下降較大。40Cr 為合金結(jié)構(gòu)鋼，碳含量為 0.37--0.45%，含鉻 0.8--1.1% ，抗拉強(qiáng)度為 1000MPa，屈服點為 800Mpa 。由于合金元素Cr的加入，提高了鋼的淬透性和回火脆性，這樣 40Cr可用于直徑較大的銷軸，并且其強(qiáng)度、硬度、沖擊韌性也比45鋼高，但是 40Cr的價格要比45鋼貴。從上面可以看出在力學(xué)性能方面 40Cr 要明 顯優(yōu)于45鋼，只是價</p&

63、gt;<p>　　在加工工藝方面，雖然在調(diào)制之前 45 鋼的加工工藝性要比40Cr好，但是在調(diào)制之后40Cr的加工工藝性要比45鋼更好，所以從加工工藝上說選40Cr是比較合理的。 </p><p>　　在耐磨性方面，有研究指出經(jīng)過調(diào)制之后45鋼和40Cr 與GCr15 鋼對磨時的摩擦因數(shù)基本相同,但45鋼的磨損量要低于40Cr，即45鋼的耐磨性要比40Cr的耐磨性更好。因此，若銷軸的磨損比較厲害時

64、，因選45鋼。 </p><p>　　垃圾裝車機(jī)構(gòu)并非特殊要求的機(jī)構(gòu)，綜合力學(xué)性能，加工性能和經(jīng)濟(jì)要求，該機(jī)構(gòu)選取45鋼作為銷軸的材料。</p><p><b>　　各銷軸直徑的設(shè)計</b></p><p>　　由第六節(jié)的分析可知每個鉸接點處的受力大小，下面從銷軸的剪切應(yīng)力設(shè)計各銷軸的直徑。</p><p>　?、巽q接

65、點O處銷軸直徑校核</p><p>　　由結(jié)構(gòu)的運(yùn)動尺寸，選定該銷軸的直徑為=20mm。</p><p>　　根據(jù)第六節(jié)受力分析以及銷軸的受力情況可知，銷軸的最大剪切力為=0.5×1.5=0.5×2273N×1.5=3409.5×0.5N=1704.75。剪切應(yīng)力的計算公式為：</p><p><b>　?。?4）&

66、lt;/b></p><p>　　查機(jī)械設(shè)計手冊得45鋼調(diào)質(zhì)后的抗拉強(qiáng)度σp =650MP，許用剪應(yīng)力為: </p><p>　　[τ] = 0.6 ×650/1.48=263.5 MP </p><p>　　由 τ≦[τ] </p><p>　　計算可知：

67、 ≧3mm</p><p>　　由于 ≧</p><p>　　所以該銷軸符合要求。 </p><p>　　②為了使各個鉸鏈能夠通用，方便換取，將每個鉸鏈的直徑取為統(tǒng)一大小。 </p>&l

68、t;p><b>　　8 液壓系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　8.1 液壓負(fù)載分析和速度分析</p><p>　　第六節(jié)已對液壓缸和車身的鉸接點進(jìn)行了受力分析，可知垃圾裝車機(jī)構(gòu)的工作負(fù)載轉(zhuǎn)化到液壓缸上約為1.5P1=3522.87N。要求液壓系統(tǒng)的起動換向時間為t1=0.2s，其余過程液壓缸勻速伸長至四桿機(jī)構(gòu)達(dá)到其死點，用時t1=4.6s，達(dá)到終點后停止運(yùn)動

69、，制動時間為t2=0.2s，此過程活塞桿共伸長646.7mm，從而可計算得起動和制動的加速度為a=0.6736m/s2活塞桿縮回的過程是伸長過程的逆運(yùn)動。</p><p>　　從以上對活塞桿的速度要求，按起動制動時間和運(yùn)動部件的重量計算得到慣性負(fù)載=87.57N和Fa2=27.62N。取液壓缸機(jī)械效率=0.9.則液壓缸工作階段的負(fù)載循環(huán)圖（圖9）和速度循環(huán)圖（圖10）如下:</p><p>

70、;<b>　　圖9 負(fù)載循環(huán)圖</b></p><p>　　Fig 9 Duty Cycle Figure</p><p>　　8.2 確定活塞缸主要參數(shù)</p><p>　　初選活塞缸的工作壓力</p><p>　　由最大負(fù)載值查表可知，應(yīng)取活塞缸的工作壓力為1Mpa</p><p><

71、b>　　計算液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)</b></p><p>　　為了使活塞缸伸出和縮回的速度相等，選用單出桿活塞缸差動鏈接的方式實現(xiàn)。設(shè)活塞缸兩有效面積為、且有。即有=0.707。同時，根據(jù)實際情況選擇背壓為=0.5Mpa。由起動時受力情況，根據(jù)其受力平衡方程，列出活塞缸的平衡方程：</p><p><b>　?。?5）</b></p><

72、;p><b>　　帶入數(shù)據(jù)可得：</b></p><p>　　=/（）=4011.6/（1×106—0.25×106）cm2=53.49cm2 （16）</p><p><b>　　圖10 速度循環(huán)圖</b></p><p>　　Fig 10 Speed cycle diagram

73、</p><p>　　則： ===8.25cm</p><p>　　對圓整取為83mm，則=59mm。計算出活塞缸的有效工作面積=54.1cm2，=27.1cm2。</p><p>　　計算活塞缸在工作循環(huán)各階段的壓力、流量和功率</p><p>　　差動時活塞缸有桿腔的壓力大于無桿腔的壓力取腔間回路上

74、及閥上的壓力損失為0.5Mpa，則P=P1+0.5Mpa。計算結(jié)果如下：</p><p>　　表8.1 活塞缸工作循環(huán)個階段壓力和流量以及功率</p><p>　　Table 8.1 Cycle stages of pressure, flow and power of the piston and cylinder work</p><p>　　8.3 擬定液壓

75、系統(tǒng)圖</p><p>　　根據(jù)液壓系統(tǒng)的所要實現(xiàn)的要求，確定液壓系統(tǒng)的工作圖如下：</p><p>　　圖11 垃圾裝車機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)工作圖</p><p>　　Fig l1 The garbage Loading institutions hydraulic Systems Engineering Figure</p><p>　　上圖中

76、：1—油箱 2—過濾器 3—液壓泵 4—溢流閥1 5—換向閥 </p><p>　　6—溢流閥2 7—順序閥 8—液壓缸 9-單向閥</p><p>　　8.4 液壓元件的選擇</p><p>　　液壓泵及驅(qū)動電機(jī)的功率的確定</p><p>　　已知液壓缸最大工作壓力為2.48Mpa，去進(jìn)油路上壓力損失為1Mpa，則泵的最高工

77、作壓力為3.48Mpa，選擇泵的額定壓力應(yīng)為</p><p>　　3.48+3.48×25%=4.35Mpa</p><p>　　取系統(tǒng)的泄漏系數(shù)K=1.2，則泵的最小供油量</p><p>　　==0.365×1.2=0.438（m3/s） （17）</p><p>　　式中：——泄漏系數(shù)，

78、為1.2；</p><p><b>　　——泵的最小流量；</b></p><p>　　——系統(tǒng)輸入的最大流量。</p><p><b>　　即為：26.28.</b></p><p>　　對照以上數(shù)據(jù)可選用YB1-32，此液壓泵為葉片泵，額定轉(zhuǎn)速為960r/min，容積效率為0.9，泵的額定流量2

79、7.216，滿足以上要求。液壓泵在提升階段功率最大，取液壓泵的進(jìn)油路上的壓力損失為0.5Mpa，則液壓泵的輸出壓力為2.48Mpa。液壓泵的總效率為0.8，則液壓系統(tǒng)所需的功率為：</p><p>　　==2.48×106×27.216×10-3/（60×0.8）=1406.16 （18）</p><p>　　式中：——液壓系統(tǒng)所需功

80、率；</p><p><b>　　——泵的輸出壓力；</b></p><p><b>　　——泵的輸出流量；</b></p><p>　　——液壓泵的總效率。</p><p>　　由功率選擇Y112M-6-B5電動機(jī)，其額定功率為2.2，轉(zhuǎn)速為940r/min，液壓泵輸出流量為26.649，滿足要求

81、。</p><p>　　過濾器和各類閥的選用</p><p>　　根據(jù)實際的工作壓力以及流量大小選用過濾器為Wu-100×125，溢流閥1的型號為Y2-Ha10L，溢流閥2的型號為Y2-Ha10L，單向閥為A-Ha10L，順序閥為AXF3-10CB ，換向閥為34SM—H10LT。</p><p><b>　　3.油管直徑的選擇</b>

82、;</p><p>　　根據(jù)液壓系統(tǒng)的流量和油管內(nèi)油的流動速度，選用油管的直徑。由以上的計算和選定的電動機(jī)可知系統(tǒng)的流量為27.216，而其流速為2m/s，故由，可得其管子的半徑為8.5mm。</p><p>　　8.5 系統(tǒng)油液溫升計算</p><p>　　根據(jù)情況選擇提升階段為油溫計算階段，由以上計算可知，泵的工作狀態(tài)壓力為3.48，流量為26.28L/min，

83、故可計算其功率為：=1905.3。同時可計算液壓缸的最小功率為=4011.4×0.1347/60=9.0。由此可計算的系統(tǒng)單位時間內(nèi)的發(fā)熱量為：</p><p>　　==1896.3 （19）</p><p>　　當(dāng)油箱的高、寬、長比例為1：1：1到1：2：3范圍內(nèi)，且油面高度為油箱高度的80%時，油箱散熱面積近似為：</p>

84、;<p>　　=6.66 （20）</p><p>　　式中：——油箱有效容積；</p><p><b>　　——油箱散熱面積。</b></p><p>　　由前面的計算，取油箱的有效容積為6×27.216=163.296，即約為0.1633，同時取散熱系數(shù)為25/（）。

85、則：</p><p><b>　?。?1）</b></p><p>　　式中：——系統(tǒng)溫升；</p><p>　　——系統(tǒng)單位時間的發(fā)熱量；</p><p><b>　　——散熱系數(shù)；</b></p><p><b>　　——散熱面積。</b></

86、p><p>　　將各式帶入可得：=38.12，可知在工程機(jī)械的溫升允許范圍內(nèi)。</p><p><b>　　9 結(jié)論</b></p><p>　　本文以垃圾車裝車部分機(jī)構(gòu)作為研究對象，綜合利用了機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計，材料力學(xué)，理論力學(xué)，液壓傳動等學(xué)科知識對其進(jìn)行了機(jī)構(gòu)設(shè)計，受力分析，零件強(qiáng)度的設(shè)計和校核，液壓系統(tǒng)設(shè)計等。對垃圾裝車機(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計

87、，從本文中我們可以了解到：1）垃圾裝車機(jī)構(gòu)在垃圾提升階段的受力分析；2）垃圾裝車機(jī)構(gòu)各零件的尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計；3）該機(jī)構(gòu)的液壓傳動系統(tǒng)的泵，各類閥等液壓輔助件的型號；4）該設(shè)計的傳動方案以及該方案的設(shè)計。</p><p>　　設(shè)計雖已完成，但必須承認(rèn)的是本設(shè)計存在不足，這主要表現(xiàn)在一下幾個方面：1）由于時間不足，未能做出實體模型對機(jī)構(gòu)進(jìn)行校核，須在今后進(jìn)行實驗校正；2）；液壓設(shè)計部分的最終動力應(yīng)來源于柴油機(jī)，本設(shè)計

88、未對此部分進(jìn)行詳細(xì)分析。</p><p>　　總之，此次的設(shè)計，然我綜合利用了大學(xué)四年來所學(xué)的知識，提升了我的專業(yè)素養(yǎng)，但同時，也讓我知道了自己的專業(yè)知識的不足，和對外界新事物的認(rèn)識還很少。在設(shè)計的過程中走了一些彎路，這一切都是由于自己的局限。想要讓自己在以后的路上少走一些彎路，只有不斷是武裝自己，豐富自己。我想，對這次畢業(yè)前的最后一個設(shè)計的，這個經(jīng)歷會讓我們成長。</p><p><

89、;b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張海濤 黃衛(wèi)平主.建筑工程機(jī)械.武漢：武漢大學(xué)出版社，2009</p><p>　　[2] 裘建新.機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書[M] 北京：高等教育出版社 2004</p><p>　　[3] 梁世中.生物工程與裝備[M]北京：中國輕工業(yè)出版社2009</p><p>　　

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