拉臂式垃圾车的改装设计本科毕业论文.doc

本科生毕业设计拉臂式垃圾车的改装设计 院系名称： 汽车工程系 专业班级： 车辆工程 07-1班 学生姓名： 程雪峰 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 DegreeThe Modify and Design ofPull Arm Garbage TruckCandidate：Cheng XuefengSpecialty：Vehicle EngineeringClass：B07-1Supervisor：Lecturer. Lv DegangHeilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin摘 要 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。拉臂式垃圾车可将地下垃圾箱内的垃圾及垃圾箱一同拉至车上运走同时可自卸，降低了工人的劳动强度。该垃圾车的收运方式是目前世界上广泛采用的垃圾收运方式，可以实现一车多箱，大大降低了配备成本和空间等等；其专用装置的功能均以汽车发动机为动力，通过液压机构手动或电控来实现。车辆的箱体采用优质碳钢密封焊接结构，具有强度高、重量轻、不产生二次污染等优点。本文作为拉臂式垃圾车的设计说明，首先介绍了拉臂式垃圾车国内外研究现状，由于该类车的设计资料我国尚不完善，考虑该车同时能实现自卸功能，故参照自卸车相关设计方法对车厢箱体、举升机构、副车架及翻转架进行设计，并对不同设计方案进行了比较分析，保证了拉臂式垃圾车的先进性及实用性。关键词：自卸功能；举升机构；一车多箱；液压机构；翻转架1ABSTRACT Garbage disposal is an important content of urban construction and management, which is closely to peoples life .As the development of our country economy and the growth of peoples living standard, sanitation departments need to dispose an increasing number and kinds of garbage. Its no doubt that the workload of garbage disposal will be increased, in this way, the efficiency of garbage disposal will be a significant problem we are facing. The truck can drag the underground rubbish along with the dustbin up to the truck, then carry away and download automatically, that decrease greatly workers power of work. The truck can also realize” one truck several carton”, which reduce tremendously the match cost and space, etc. The function of its isolated plant was powered by automobile engine, and realized by the manual or electric operation of hydraulic mechanism. The body of carton adopts quality carbon steel totally-sealing welding structure, it has strong point of high strength, light weight, do not produce secondary pollution.The article acts as the design specification of the pull arm garbage truck, first introduced the pull arm garbage truck research situation, as the class of vehicle design data is not perfect, considering the car can achieve dump function at the same time, by the same type of vehicles related design to finish the design of lifting bodies, the subframe and flip stand, and different designs were compared to ensure that the pull arm garbage trucks advanced and practical.Key words: Dump Function; Lifting Mechanism; Truckload with Many Trunks; Hydraulic Mechanism; Flip Frame目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1 课题的提出11.2 我国专用汽车现阶段发展概况11.3 我国专用汽车未来的发展趋势21.4 拉臂车国内外研究现状31.5 课题研究的目的和意义51.5.1课题的目的51.5.2 课题研究的意义6第2章 拉臂式垃圾车主要性能参数选择72.1 拉臂式垃圾车总体尺寸72.2 质量参数的确定72.3 其他性能的参数82.4本章小结8第3章 拉臂式垃圾车车厢的结构与设计93.1 拉臂式垃圾车车厢的结构形式93.1.1车厢的结构形式93.1.2车厢材料103.2车厢尺寸参数的确定103.2.1车厢尺寸设计103.2.2车厢内框尺寸103.2.3车厢地板高度113.3车厢板的锁启机构113.4 本章小结12第4章 举升机构的设计134.1拉臂架装置结构和工作原理134.1.1拉臂装置结构特点134.1.2拉臂架装置工作原理134.2拉臂架装置的受力分析144.3 拉臂架装置结构参数选用与设计164.3.1拉臂架装置各铰支点布置164.3.2拉臂油缸的选用和油缸安装角取值174.4 拉臂强度校核184.5 换箱工况的运动分析184.6 本章小结26第5章 液压系统设计195.1液压系统布置195.2液压元件的设计与选择205.3取力器的选择215.4本章小结22第6章 副车架的设计246.1专用汽车副车架的设计246.1.1副车架截面形状及尺寸246.1.2副车架的前端形状246.2副车架与主车架的连接256.2.1副车架与主车架的连接256.2.2 纵梁与横梁的连接设计266.3副车架主要尺寸参数设计计算276.3.1副车架主要尺寸设计276.3.2副车架的强度刚度校核276.4本章小结30结 论31参考文献32致 谢33附 录A34附 录B37IV第1章 绪 论1.1 课题的提出拉臂式垃圾车的收运方式是目前世界上广泛采用的垃圾收运方式，可以实现一车多箱，大大降低了配备成本和空间等等；其专用装置的功能均以汽车发动机为动力，通过液压机构手动或电控来实现。车辆的箱体采用优质碳钢板全密封焊接结构，具有强度高、重量轻、不产生二次污染等优点。图1.1 拉臂式垃圾车整车工况图1.2我国专用汽车现阶段发展概况近年来随着我国经济的高速发展，汽车工业作为国家支柱产业获得了迅猛发展。专用汽车作为汽车工业的重要组成部分，也获得了快速发展。一方面，随着产业政策逐步落实和行业标准法规政策不断完善，从政策标准法规上规范生产、提高技术水平及产品质量；另一方面，随着我国城市化建设、高速铁路建设、公路建设及道路运输业的快速发展，为我国专用汽车提供了大量的市场需求，专用汽车的产品品种日趋丰富、合理，产品质量、技术水平不断提高，年产量也大幅提高。我国专用汽车起步于20世纪50年代末60年代初，早期主要侧重于应用。虽然应用较早，但全面发展始于20世纪80年代，比发达国家晚了近 30年。经过20余年的发展，我国专用汽车已经具有一定规模，特别是近年来，我国专用汽车发展迅速。据资料统计，1999年全国专用汽车生产厂546家，2005年专用汽车企业628家，2006年已经增加到800家；生产能力也有了长足的发展，1999年产量为17.42万辆，2004年为35万，2005年为50万辆，2006年已接近60万辆，2007年更是达到了70万辆。目前，我国专用汽车产量占载货车总量的40%左右，有接近5000个产品品种，已经成为我国汽车工业的重要组成部分。预计“十一五”期间，我国专用汽车产品将达到6000个品种，年产量90万辆，占当年载货车产量的 65%。 另外，我国专用汽车产品与发达国家和地区的专用汽车产品相比已基本接近，虽然在一些方面和发达国家和地区的同类产品相比还有一定差距，但总体上我国专用汽车行业在国际专用汽车行业中已占有重要地位，已经基本具备参与国际市场竞争的能力。产品品种、档次、工艺装备、自主研发等方面都有了很大提高，基本实现了从进口向出口的转变。“十五”期间，专用车企业大多进行了结构调整，很多中小企业通过改制、兼并、重组等方式基本实现了企业性质的转变。大多数专用车企业拥有完备的产品研发体系，少部分产品已达到国际先进水平。1.3 我国专用车未来发展趋势1、品种多样化专用汽车产品是专门为特殊用途服务的，随着社会经济、技术的发展，由于专用汽车服务的广泛性和专业性，形成了专用汽车多品种的特点。目前世界上专用汽车品种发展速度极快，功能要求越来越细，专用化程度越来越高。由于各行业的特点不同，我国专用汽车及其底盘发展趋势对具体品种的需求量也不同。未来专用汽车新品种将主要集中在城市建设与服务和高等级公路运输与管理两大板块，专用汽车市场将出现多个热点同时并存的局面，从而形成市场的多元化。2、材质轻量化汽车轻量化是在保证汽车整体品质和性能不受影响甚至提高的前提下，通过合理的结构设计和使用轻质材料来尽可能的降低产品自身重量。围绕节能、环保、降低成本以及提高动力性、经济性、可靠性、安全性等基本性能，各国专用汽车企业都开展了新技术、新材料、新工艺的研究开发工作。欧、美、日在20年前就开始研究新材料的应用，主要是铝、镁合金和工程塑料等。而我国专用汽车行业的轻型材料的应用与之相比，还有不少的差距，铝合金及不锈钢材料的罐体、厢体的应用才刚刚起步。因此国家有关部门在加大管理、改革税收的同时，要积极引导用户去购买经济性好的轻量化产品，切实推进我国专用汽车的轻量化。3、产品重型化统计数据显示，2007年重型卡车的市场销量为487481辆，同比增长58.64%。从中长期来看，推动重型卡车行业增长的因素主要是公路货运需求、基础设施建设和房地产开发投资等。同时，道路条件的改善和交通运输业的发展为公路运输的高速化、集装箱化创造了良好条件，为大吨位、大功率、多轴化专用汽车的广泛应用提供了广阔空间。“十一五”期间，根据专用汽车产品需求新格局，适合高等级公路运输的重型牵引车、各种半挂汽车列车，适合于物流系统需求的各种重型厢式汽车等将会得到快速发展。4、产品高技术、高附加值随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，市场对高技术、高附加值专用车产品的需求将会增强。同时，随着市场竞争的加剧，产品成本的增加，劳动密集型产品以价格取胜的竞争优势将被进一步弱化，企业之间的竞争也将会转向高技术、高附加值产品的竞争。“十一五”规划，国家提倡机、电、气、液、微电子、智能化技术的综合应用，将能够大大增强专用车产品的附加值和技术含量，提升性价比，通过鼓励自主创新的政策将引导企业不断提高产品的使用功能和附加值，推动粗放式产品结构向知识经济结构转变。5、企业合资合作、资产重组趋势“十五”期间，欧、美、日等地区受劳动力价格及经济低迷状况的制约，专用车生产企业纷纷来中国进行合资合作。如：湖北双龙引进美国前卸式混凝土拌车技术、东莞永强与卢森堡宝亚公司合作生产消防车等等。通过合资合作，我国专用汽车行业的产品质量及工艺水平有了很大的提高。“十一五”期间，发达国家进入中国专用车市场的频率和幅度将大幅增加，中高端产品会快速发展。.同时，根据我国经济方针和产业政策，国家将继续加快国有中小型专用车企业改革，通过管理、技术入股等方式建立现代企业制度；鼓励企业通过强强联合、兼并、重组等方式，组成有国际竞争力的大型专用汽车集团；支持有特色的专用车企业提高科技含量和产品集中度，逐渐形成国有民营并存、整车和零部件相协调的发展格局。1.4 拉臂车国内外研究现状国外对拉臂车的研究较早，如芬兰百特科集团已有104年的历史，一些大的垃圾车制造公司已经能生产出技术成熟的拉臂车产品，如芬兰的百科特货运装卸技术公司、美国的STELLAR公司、荷兰的海沃（HYVA）及德国的OTTO等公司生产的液压拉臂车系列涵盖了装载能力从2吨至40吨的数十种型号，被广泛应用在市政、建筑公司和废弃物处理回收等行业。我国拉臂车在装卸能力、安全系统、材料及快速作业等方面都不如国外同类产品。其原因除加工工艺落后外，主要是我国在这方面的研究还是最近十几年的事情，因此引进国外产品进行消化吸收不仅可以节约大量的资金和时间，而且在技术上能够实现迅速赶超。目前我国对拉臂车的研究主要集中在高校及科研单位。同济大学机械工程学院的盛金良、李刚为改善拉臂式垃圾车的性能，以拉臂车工作平稳性和降低液压系统压力波动为目标，建立了数学模型，并采用计算机编程的手段对其进行优化设计，改善了工作装置的结构。同济大学的王晓和黄宗益与上海环境科技装备有限公司合作，首次对旋转式拉臂车进行运动学、动力学数学建模和优化设计，并与普通拉臂车的动力学特性进行了对比，有效地降低了液压缸所受的作用力，减少了卸料作业过程中箱体的倾斜角度，使其综合性能得到显著提高。河北工程大学的王桂梅、李江波等采用多体动力学软件ADAMS建立了垃圾运送车拉臂系统的仿真模型，将拉臂车的性能能分析和参数优选集成起来，实现了产品的虚拟设计：针对产品生产的小批量、多品种的特点，通过参数化手段，方便的进行模型间的切换，体现了并行设计的优势。青岛大学的刘大维、陈焕明等针对拉臂车工作装置变负载、多工况的工作特点，利用系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了机械液压模型进行联合仿真；为得到较为真实的动力学响应，将箱体滚轮与地面、箱体与副车架导向轮定义为非线性弹簧-阻尼碰撞接触力约束关系，分析结果表明：机械-液压联合仿真能够有效地模拟工作装置在装箱和举升卸料过程中油缸力和拉臂作用力的动态变化规律，为拉臂车工作装置动态分析提供了一种有效方法。广西大学的陈树勋、王海波等以拉臂式压缩垃圾车的车厢为研究对象，首先建立垃圾箱内压缩垃圾的变密度函数，利用ADAMS进行动力学仿真分析，求得各种实际工况下拉臂与汽车底盘作用在车厢上的包括瞬时加速度、惯性力等在内的实际载荷；在对拉臂式垃式压缩垃圾车车厢进行结构有限元分析的基础上，采用ANSYS为分析器的导重法对车厢结构成功地进行了优化设计，在满足结构强度要求的前提下，使结构质量减少31%。广西大学的梁光明利用ADAMS软件建立了拉臂机构的运动学和动力学模型惊醒仿真分析，得到了拉臂机构在不同工况下的受力情况，为拉臂机构的有限元分析提供载荷边界条件，并利用ANSYS高效的优化计算方法，对拉臂结构惊醒优化迭代计算，得出满足刚度与强度要求的结构总重量最小化的设计方案。长沙环卫机械研究中心的周敏介绍了5t拉臂式垃圾车的工作装置和工作原理，并对换箱工况的拉臂装置受力分析进行讨论，得到了拉臂完成换箱、倾卸动作的回转铰支点的位置参数、拉臂换箱回转半径、拉臂油缸活塞杆端回转半径的设计原则，及油缸安装角的取值范围。1.5 课题研究的目的和意义1.5.1 课题的目的地球是我们赖以生存的家园，并为我们提供了如此美丽的环境。但是随着社会经济的迅速发展和城市人口的高度集中，生活垃圾的产量正在逐步增加，我们的这个家园正在被垃圾所包围。 一般生活垃圾可分为废纸、塑料、玻璃、金属和生物垃圾等五类。垃圾对人类生活和环境的主要危害是： 第一、占地过多。堆放在城市郊区的垃圾，侵占了大量农田。垃圾在自然界停留的时间也很长：烟头、羊毛织物15年；橘子皮2年；易拉罐80100年；塑料100200年；玻璃1000年。 第二、污染空气。垃圾是一种成份复杂的混合物。在运输和露天堆放过程中，有机物分解产生恶臭，并向大气释放出大量的氨、硫化物等污染物，其中含有机挥发气体达100多种，这些释放物中含有许多致癌、致畸物。塑料膜、纸屑和粉尘则随风飞扬形成“白色污染”。 第三、污染水体。垃圾中的有害成份易经雨水冲入地面水体，在垃圾堆放或填坑过程中还会产生大量的酸性和碱性有机污染物，同时将垃圾中的重金属溶解出来。垃圾直接被弃入河流、湖泊或海洋，则会引起更严重的污染。第四、火灾隐患。垃圾中含有大量可燃物，在天然堆放过程中会产生甲烷等可燃气，遇明火或自燃易引起火灾、垃圾爆炸事故不断发生，造成重大损失。 第五、有害生物的巢穴。垃圾不但含有病原微生物，而且能为老鼠、鸟类及蚊蝇提供食物、栖息和繁殖的场所，也是传染疾病的根源。许多的垃圾堆积在一起，不仅占用很多的土地，而且会产生一些有毒有害的物质，发出阵阵的臭味，污染空气、水源。同时，滋生蚊、蝇、蟑螂、老鼠，传播疾病，对人们的健康危害极大。 许多的垃圾堆积在一起，不仅占用很多的土地，而且会产生一些有毒有害的物质，发出阵阵的臭味，污染空气、水源。同时，滋生蚊、蝇、蟑螂、老鼠，传播疾病，对人们的健康危害极大。 目前，全球每年产生的垃圾量在激增，达到500亿吨，这就需要更多的土地来堆放垃圾。然而，能堆放垃圾的特殊留用地已越来越难找到；垃圾填埋时，化学物质可能泄露，污染地下水和土地；此外，如果利用焚烧处理垃圾，有可能造成空气污染。面对过量的废物，最有效的解决方法就是将垃圾妥善的集中收集起来并通过专用车辆对其运输最终进行筛选回收再利用或进行科学的统一处理。拉臂式垃圾车是目前垃圾收集、运输环节应用十分广泛的专用车辆，在垃圾运输过程密封性好不会产生二次污染等危害。 1.5.2 课题研究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。拉臂车是一种箱体可自卸式的垃圾转运车辆，其车载工作装置通过连杆机构实现箱体自动装卸和垃圾倾斜的功能。由于这种车辆工作效率比较高，因此被广泛用于多种货物的箱体装、运、卸服务。其工作原理是在垃圾中转站，利用拉臂车的车载工作装置，将垃圾集装箱拉上垃圾车，然后运往垃圾处理点进行卸料。卸料时不需要卸下垃圾集装箱，直接将集装箱推起、倾卸，倒出其中的垃圾。清空后，垃圾车直接把空的集装箱运回垃圾中转站。其特点是操作简便、工作效率高、机动性能好、车厢密封性好、运输垃圾量大、不易污染环境、适用于采用垃圾集中收集方式的垃圾处理系统。第2章 拉臂式垃圾车主要性能参数的选择2.1 拉臂式垃圾车总体尺寸表2.1 整车总体尺寸外形尺寸（）轴距3000mm轮距（前/后）1380/1458(mm)前悬1032mm后悬1403mm接近角19离去角15最小离地间隙185mm2.2质量参数的确定拉臂式垃圾车质量参数包括厂定最大装载质量、整备质量、厂定最大总质量、质量利用系数等。1、厂定最大装载质量根据装载质量级别分类中，轻型自卸车小于3.5吨的规定，由于本设计中拉臂式垃圾车需要实现自卸功能，因此这里取最大装载质量为2000kg。2、整备质量整备质量指的是装备齐全、加满油水的空车质量。它等于底盘的整备质量与汽车改装部分之和。改装部分质量包括取力器装置、液压系统、举升机构、副车架、货厢以及其它改装附件的质量。在总体设计时，常参考同类样车及总成，进行零部件称重或质量分析，初步估算出改装部分质量与整备质量。这里参考同类车型取整备质量为3490kg。3、 汽车总质量汽车总质量是按规定装满货物、司机和乘坐人员的整备质量。可按下式计算： 式中： 自卸车整备质量，kg 厂定最大装载质量，kg P乘员质量（每人按65kg） 取5685kg4、质量利用系数是厂定最大装载质量与其整备质量之比 (2.1)越大，则该车材料消耗少，材料利用率高。因此可反映汽车设计制造水平。提高的主要措施在于设法减轻倾卸机构与货厢质量。一般3吨以下轻型自卸车之约为0.5-1.0。2.3其它性能参数货厢的最大举升角是指当货厢举升角是当货厢举升至设计极限位置时，货厢底部与车架平面之夹角。它取决于常货物静安息角的大小。多数货物静安息角在4045范围。故为保证卸货干净，一般自卸车最大举升角通常取5060。此外，尚应注意在最大举升角时，车厢后板下垂最低点与地面保持一定卸货高度。举升时间指满载时从开始举升至最大举升角所需时间。降落时间系指空载时货厢从最大举升角降至车架的时间。此两项参数太长将影响运输生产率；太短又势必增大液压系统负荷。故一般设计举升时间要求为15s-25s，降落时间要求为8s-15s。2.4本章小结本章主要对拉臂式车的整车尺寸参数、质量参数以及其他性能参数进行了确定。整车尺寸参数通过选取二类底盘来确定，质量参数中的整备质量对汽车的制造成本和燃油经济性有较大影响，质量系数正是反映汽车制造先进性因素之一，本设计在充分考虑质量系数前提下选取了适当的汽车载质量和整备质量。第3章 拉臂式垃圾车车箱的结构与设计3.1 拉臂式垃圾车车厢的结构形式3.1.1 车厢的结构形式 拉臂式垃圾车能够实现换箱与自卸功能，因此，其车厢的结构形式与自卸车车厢的结构形式大致相同，在车厢的设计流程中，车厢内部尺寸、造型、参数的可多参照自卸车车厢的设计进行参照。拉臂式垃圾车车厢为防止二次污染的产生，车厢整体采用全密封形式，在参照自卸车厢设计时需要多加出上盖板的设计。车厢是用于装载和倾卸货物。它一般是由前栏板、左右侧栏板。车厢底板固定在车厢底架之上。车厢的侧栏板、前后栏板外侧面通常布置有加强筋。后倾式车厢广泛用于轻、中和重型自卸汽车。它的左右侧栏板固定，后栏板左右两端上部与上栏板饺接，后栏板借此即可开启或关闭。本设计所采用的车厢为改装后的后倾式车厢，即在图3.1基础上添加上盖板。1-车厢总成 2-车厢铰支座 3-车厢后板 4-车厢锁 5-底板滑梁 6-滚轮图3.1 车厢结构图3.1.2车厢材料拉臂式垃圾车车厢箱体采用10号低合金槽钢、16号方管与12mm、8mm、5mm、4mm、16Mn钢板焊接而成，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16Mn工程用钢材。3.2车厢尺寸参数的确定3.2.1车厢尺寸设计5.2.液压元件的设计与选择1.液压缸的确定液压缸选型主要依据所需最大作用力 (5.1) (5.2)式中: 系统效率 =0.8 液压系统额定工作压力如表5.1，液压设备常用工作压力中初选P=10MPa表5.1 液压设备常用工作压力设备类型机 床农业机械工程机械液压机、重型机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力0.8-2.03-52-88-1010-1620-32其中，液压缸最大作用力表5-2为GB2348-80规定液压缸内径系列 表5.2 液压缸内径 mm810121620253240506080100125160200250320400选取D=100mm选定液压缸为车辆用双作用单活塞杆型号DG-J100C-E1L-E表5.3 DG-J100C-E1L-E液压缸缸径mm活塞面积推力N拉力N最大行程mm无杆侧有杆侧10078.5453.911100007670020002.液压泵选定液压泵工作压力计算选择型号为CBF-E25齿轮液压泵表5.4 CBF-E25齿轮液压泵公称排量L/min压力MPa转数r/min容积效率%总效率%驱动功率KW重量Kg25162500928419.54.03.其他液压元件的选定1）过滤器过滤器选择朝阳液压生产的型号为YLX-40X过滤器2）单向阀单向阀选取型号为DT8P13）背压阀背压阀型号RC10榆次液压厂生产4）换向阀4WE5N6 O型三位四通换向阀5.3取力器的选择除了少量专用汽车的工作装置因考虑工作可靠相符殊的要求而配备专门动力驱动外(例如部分冷藏汽车的机械制冷系统)，绝大多数专用汽车上的专用设备都是以汽车底盘自身的发动机为动力源，经过取力器，用来驱动齿轮液压泵、真空泵、柱塞泵、轻质油液压泵、自吸液压泵、水泵、空气压缩机等，从而为自卸车、加油车、牛奶车、垃圾车、吸污车、随车起重车、高空作业车、散装水泥车、拦板起重运输车等诸多专用汽车配套使用。因此，取力器在专用汽车的设计和制造方面显得尤为重要。根据取力器相对于汽车底盘变速器的位置，取力器的取力方式可分为前置、中置和后置三种基本型式，每一种基本形式又包括若干种具体的结构，如下所列。其中，变速器侧盖取力，由于在设计变速器时已考虑了动力输出，因而一般在变速器左侧和右侧都留有标准的取力接口，也有专门生产与之配套的取力器的厂家，这种取力器较为常用，故本课题中，为了便于设计，节约成本，同时也考虑到大批量生产，采用变速器侧盖取力方式。1-气缸 2-活塞 3、4-O型封圈 5-活塞杆 6-弹簧7-拨叉 8-滑动齿轮 9-接合齿轮10-油封 11-输出轴 12-滚针轴承 13-中间齿轮 14-外壳 15-定位销 16-十字轴17、21-传动轴 18-泵架 19-弹性柱销联轴节 20-液压泵 22-连接套筒图5.2 变速器侧盖取力器5.4本章小结本章主要对拉臂式垃圾车的液压系统结构、液压缸进行了设计，对液压油泵取力器进行了选取，综合考虑各种方案的优缺点，选择本设计的设计方案。其中包括对液压系统的工作原理及结构特点进行了阐述。油缸的选择及计算是液压系统设计的重点，也是本设计的重中之重本章对举升液压缸的性能参数进行了计算，对液压泵进行了选择，取力器在专用汽车的设计和制造方面显得尤为重要，除了少量专用汽车的工作装置因考虑工作可靠相符殊的要求而配备专门动力驱动外(例如部分冷藏汽车的机械制冷系统)，绝大多数专用汽车上的专用设备都是以汽车底盘自身的发动机为动力源，经过取力器，用来驱动齿轮液压泵、真空泵、柱塞泵、轻质油液压泵、自吸液压泵、水泵、空气压缩机等，从而为自卸车、加油车、牛奶车、垃圾车、吸污车、随车起重车、高空作业车、散装水泥车、拦板起重运输车等诸多专用汽车配套使用。取力器分为前置式、中置式、后置式，本设计采用变速器侧盖取力。第6章 副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，专用汽车的副车架多采用16Mn板材压制的型钢经焊接而成。6.1专用汽车副车架的设计6.1.1副梁的截面形状及尺寸 专用汽车副车架的纵梁（简称副梁）截面形状如图6.1所示，截面尺寸取决于专用汽车的种类及其载荷的大小。在载荷过于接种的地方，可用腹板将槽形截面封闭起来，以提高副梁抗弯和抗扭的能力。为了避免由于副梁刚度的急剧变化而给车架带来新的应力集中，副梁的形状、位置及与车架的连接都应认真研究。图6.1 副车架截面尺寸1-副车架 2-腹板图6.2加强后副车架截面 图6.3加强腹板的位置6.1.2副车架的前端形状副车架前端的形状应采取逐渐过渡的方式，避免由于副梁刚度突然变化而给主车架带来新的应力集中。如图6.4所示。图6.4 （a）U形 （b）角形 （c）L形如果加工上述形状困难时，可采用如图6.5所示的副车架前端简易形状，此时斜面尺寸较大。对于钢质副车架：h=5-7mm；l=200-300mm对于硬木质副车架：h=5-10mm；l=H6.2副车架与主车架的连接6.2.1副车架与主车架的连接1.止推连接板1-副梁 2-止推连接板 3-纵梁 1-螺栓 2-上、下托架 3-螺母图6.5 止推连接板的结构 图6.6 连接支架如图6.5所示是斯太尔91系列重型专用汽车所用止推连接板的结构形状及其安装方式。连接板上端通过焊接与副梁固定，而下端则利用螺栓与车架纵梁腹板相连接。止推连接板的优点在于可以承受较大的水平载荷，防止副梁与车架纵梁产生相对水平移动。相邻两止推连接板之间的距离在500-1000mm范围内。2.连接支架连接支架如图6.6所示，由相互独立的上、下托架组成，上、下托架均通过螺栓分别与纵梁和车架纵梁的腹板相固定，然后再利用螺栓将上、下托架相连接，此时上、下托架之间留着间隙。上、下托架可以从底盘生产厂或零部件配套厂选购，也可根据技术要求来配制。连接支架所能承受的水平载荷较小，因此一般与止推连接板配合使用。3.U形螺栓当选用其他连接装置困难时，可采用U形螺栓夹紧，但在车架受扭转载荷最大的范围内不允许采用U形螺栓。当采用U形螺栓固定时，为防止车架纵梁翼面变形，防止紧固松动，需要在U形螺柱连接部位的车架纵梁槽型截面内衬一垫木或型钢，但在靠近消声器附近，必须使用钢内衬。6.2.2 纵梁与横梁的连接设计横梁与纵梁的连接方式主要有三种，如图6.71-纵梁2-连接板3-横梁图6.7 横梁与纵梁的连接图6.7（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6.7（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。图6.7（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种和第2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。6.3副车架主要尺寸参数设计计算6.3.1副车架主要尺寸设计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，高度也相同，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：副车架长度：3500mm(从车厢到驾驶室方向220mm);副车架宽度：920mm;副车架高度：200mm6.3.2副车架的强度刚度校核1、额定装载时整车重心作用点的求解在垃圾车按额定装载质量进行运输时，对主车架来说，其整车重心后移。其受力简图见图6.8设定拉臂车在额定装载质量下，其前后轴承受的载荷相同，即有： 由图，可以列出：求得 ： 图6.8 主车架额定装载运输重心作用简图2、副车架剪力及弯矩的求解副车架和主车架通过U型螺栓相联，在拉臂车额定装载时，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拉臂车副车架受力简化6.9。图6.9 副车架额定装载受力简图将此时受力的副车架看为简支梁(见下图6-10)，以便进行强度刚度及弯曲变形的校核。由图6-10，可以列方程组：图6.10 副车架等效简支梁简图