1、1全 日 制 普 通 本 科 生 毕 业 设 计垃圾装车机构设计GARBAGE LOADING INSTITUTIONS DESIGN目 录摘要1关键词11 前言22 垃圾装车机构简介22.1 作用及用途22.2 国内外研究现状23 垃圾装车机构设计参数34 传动方案的确定45 传动结构设计45.1 摇杆滑块机构的尺寸确定55.2 双摇杆的尺寸确定65.3 活塞缸安装位置的确定66 垃圾桶提升机构运动与受力分析86.1 垃圾桶提升机构运动分析86.2 垃圾桶提升机构受力分析96.2.1 垃圾桶即将被提起状态提升机构受力分析96.2.2 垃圾桶处于其余位置受力情况简述117 主要零件的尺寸计算
2、117.1 拉杆的尺寸设计117.2 盖板的尺寸设计127.3 铰接点处销轴的设计128 液压系统设计138.1 液压负载分析和速度分析138.2 确定活塞缸主要参数148.3 拟定液压系统图158.4 液压元件的选择168.5 系统油液温升计算179 结论18参考文献19致谢20附录211垃圾装车结构设计作 者：申路民指导老师：高英武(湖南农业大学工学院，长沙 410128)摘 要：随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，垃圾数量的剧增不仅直接损害环境，也严重危害人们的身体健康。为了方便垃圾的运输和处理，各种形式的垃圾车开始进入市场。本文以垃圾装车机构为研究对象，应用本科阶段所学知识进行传动
3、方案，机构受力分析等设计。最终确定通过四杆机构的传动实现将垃圾从垃圾桶中装载到垃圾车内这一动作。其中包括垃圾桶的抓紧，垃圾桶的提升，垃圾桶的倾倒以及垃圾桶的卸载。文中对机构的受力进行了详细分析，并对各零件进行了设计和校核。本文的研究成果可为垃圾车的研制与开发提供参考依据，对提高专用汽车企业的技术水平与市场占有力及在国内外市场的竞争能力，具有重要的一定现实意义。关键词：垃圾装车；受力分析；计算；校核；机构；The garbage loading structure designAuthor:Shen luminTutor:Gao yingwu（College of Eengineering,Hu
4、nan Agricultural University,Changsha 410128，China）Abstract: With the social and economic development, peoples living standards improve, the rapid increase of the amount of garbage not only directly harm the environment, but also seriously endanger peoples health. In order to facilitate the transport
5、 and disposal of garbage, various forms of garbage trucks began to enter the market.In this paper the garbage Loading institutions for the study, to apply undergraduate knowledge transmission programs, agencies stress analysis and design. Ultimately determine by four institutions transmission loadin
6、g garbage from the trash 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.The results of this thesis provide a reference for the research
7、and development of the garbage truck, the force to improve the technological level of the Special Purpose Vehicle market share and competitiveness in the domestic market, has certain practical significance.2Keywords: garbage loading; stress analysis;checking; institutions.1 前言 垃圾装车是处理运输垃圾的重要环节，对提高工效
8、、减轻劳动强度起到了不可小觑的作用。垃圾装车机构作为一种装载垃圾的机械，以其灵活、重载、方便、卫生的作业特点在垃圾处理过程中得到广泛的应用。但是由于垃圾装车机构的工作环境恶劣，常常在各种具有腐蚀性的条件下工作，目前仍存在一定的质量和性能问题。当前由于设计方法所限(如零部件设计孤立地进行，整体组装后出现各个零件的变形等)，不能精确地选择零部件的尺寸和结构，造成有的地方强度不够，而有的地方强度又严重过剩。从而在整体上影响垃圾装车机构寿命。2 垃圾装车机构简介2.1 作用及用途随 着 人 民 生 活 水 平 的 提 高 ， 人 均 产 生 的 垃 圾 量 越 来 越 多 。 在 失 去 管 理 的
9、状 态 下 ，像 一 个 魔 鬼 到 处 危 害 环 境 和 人 类 。 它 占 用 土 地 、 污 染 土 壤 。 垃 圾 堆 放 不 仅 仅 占 用大 量 土 地 ， 更 严 重 的 是 垃 圾 还 会 污 染 土 壤 ， 因 为 随 着 化 学 产 品 的 广 泛 使 用 ， 垃 圾 中生 物 不 可 降 解 物 和 有 毒 有 害 物 质 越 来 越 多 。 像 塑 料 ， 各 类 瓶 罐 ， 建 筑 装 修 后 废 弃 的油 漆 、 颜 料 、 粘 合 剂 ， 废 电 池 和 家 用 清 洁 或 杀 虫 类 化 学 药 品 等 。 这 些 东 西 堆 放 在 地上 或 填 埋 起 来
10、 ， 它 们 会 完 好 地 躺 在 那 里 数 十 年 甚 至 上 百 年 而 不 被 降 解 。 它 们 中 的 有毒 成 分 和 重 金 属 进 入 土 壤 后 ， 土 地 就 失 去 了 利 用 价 值 。 此 外 ， 垃 圾 还 会 污 染 地 下 水和 地 表 水 ， 以 及 大 气 。 垃圾装车机构是指对集装形式的垃圾，将其一次性转移到垃圾运输车上的机构。广泛应用于小区、学校、机场、工厂等垃圾集中的地方，是机械化装卸、堆垛的高效设备。垃 圾 装 车 机 构 的 意 义 在 于 极 大 的 减 少 了 人 工 成 本 ， 改 善工 人 的 工 作 条 件 ， 特 别 是 随 着 中
11、 国 经 济 的 快 速 发 展 ， 随 着 以 人 为 本 的 思 想 观 念 日 益深 入 人 心 ， 大 部 分 垃 圾 的 处 理 工 作 已 经 脱 离 了 原 始 的 人 工 处 理 ， 取 而 代 之 的 是 以 机械 化 集 中 处 理 。 因 此 ， 在 过 去 的 几 年 中 ， 中 国 垃 圾 装 车 机 构 的 市 场 需 求 量 每 年 都 以很 快 的 速 度 增 长 。 垃 圾 装 车 机 构 的 基 本 作 业 功 能 分 为 提 升 垃 圾 、 倾 倒 垃 圾 、 垃 圾 装车 等 。 根 据 实 际 情 况 所 要 达 到 的 作 业 功 能 可 以 因 地
12、 制 宜 的 进 行 特 殊 情 况 的 设 计 。 另外 ， 特 殊 的 作 业 条 件 会 影 响 到 机 构 的 使 用 寿 命 ， 如 装 车 的 是 具 有 腐 蚀 性 的 液 体 ， 高密 度 物 体 等 ， 需 要 机 构 具 有 相 应 的 防 护 措 施 。 此 外 机 构 还 具 有 ： 高 效 率 、 低 成 本 、高 安 全 性 、 人 机 工 程 、 维 护 方 便 等 功 能 。2.2 国内外研究现状垃 圾 装 车 机 构 作 为 垃 圾 处 理 中 的 装 卸 设 备 ， 在 人 类 生 活 中 有 着 重 要 的 用 途 。3结 合 网 上 资 料 和 一 些
13、相 关 的 书 籍 总 结 出 目 前 国 内 外 垃 圾 装 车 机 构 的 发 展 主 要 分 为 几个 大 的 方 面 ：全 机 械 化 ： 由 于 垃 圾 的 处 理 具 有 卫 生 条 件 差 ， 刺 激 性 强 等 特 点 ， 不 适 合 人 工 操作 ， 故 现 在 的 垃 圾 装 车 机 构 朝 着 全 机 械 化 发 展 。高 精 准 化 ： 垃 圾 处 理 过 程 中 ， 无 疑 会 出 现 液 体 垃 圾 和 部 分 小 颗 粒 垃 圾 的 的 流 漏 ，故 现 在 设 计 的 机 构 应 尽 量 避 免 泄 露 的 情 况 ， 以 防 出 现 二 次 污 染 ， 从 而
14、 应 提 高 机 构 设计 的 精 准 性 能 。多 功 能 化 ： 顾 名 思 义 多 功 能 化 的 目 的 就 是 尽 量 用 一 台 机 器 实 现 多 种 功 能 。 譬 如说 同 时 完 成 垃 圾 的 压 缩 ， 以 便 运 输 。垃 圾 的 装 车 机 构 的 设 计 在 各 国 都 有 研 究 ， 相 比 于 发 达 国 家 ， 我 国 的 机 构 还 相 对落 后 ， 像 日 本 已 经 将 同 时 进 行 压 缩 的 运 输 车 投 入 使 用 了 。 本 设 计 将 努 力 吸 取 各 类 机构 的 优 点 取 其 长 处 ， 进 行 设 计 。3 垃圾装车机构设计参数
15、垃 圾 装 车 机 构 一 般 运 用 在 垃 圾 车 上 ， 本 设 计 针 对 某 垃 圾 车 机 构 的 基 本 参 数 至关 重 要 ， 主 要 包 括 ： 额 定 起 重 量 、 自 由 提 升 高 度 等 等 。 由 于 本 设 计 并 未 指 定 垃 圾车 的 型 号 故 以 湖 北 程 力 公 司 的 一 款 多 利 卡 垃 圾 车 如 图 ： 图1 垃圾车Fig.1 Garbage truck 作 为 垃 圾 装 车 机 构 的 载 体 。 其 外 形 尺 寸 为 742023002380（ mm） （ 长 4宽 高 ） .同 时 ， 现 在 市 面 上 标 准 的 垃 圾
16、桶 的 形 式 是 ： 容 积 120L， 自 重 110.4N，外 形 尺 寸 6605701000（ mm） （ 长 宽 高 ） 装 载 重 量 2000N.4 传动方案的确定垃 圾 装 车 过 程 中 ， 需 要 完 成 三 个 过 程 ， 1、 垃 圾 桶 的 固 定 ； 2、 垃 圾 桶 的 提 升 ；3、 垃 圾 桶 的 倾 倒 。 完 成 这 三 个 过 程 ， 只 需 用 摇 杆 滑 块 机 构 和 四 杆 机 构 配 合 即 可 。垃 圾 桶 的 固 定 由 垃 圾 桶 支 座 完 成 ， 上 升 过 程 通 过 活 塞 杆 ， 提 升 杆 由 拉 杆 拖 动 垃 圾 桶支
17、架 和 垃 圾 桶 在 轨 道 内 上 升 ， 经 过 轨 道 的 变 化 最 终 完 成 倾 倒 过 程 。 以 下 是 装 车 机 构的 简 图 ：图2 垃圾车提升机构的结构简图Fig 2 Structural diagram of the garbage truck lifting mechanism由 上 图 可 知 提 升 机 构 主 要 由 液 压 缸 、 活 塞 杆 、 提 升 臂 、 拉 杆 、 垃 圾 桶 支 架 、 滑 块 连杆 、 滑 块 、 主 滑 轨 、 副 滑 轨 、 滚 轮 等 部 分 组 成 。 提 升 臂 分 别 与 车 体 、 活 塞 杆 、 拉 杆通 过
18、铰 链 点 连 接 ， 拉 杆 与 垃 圾 桶 支 架 铰 接 ， 垃 圾 桶 锁 连 在 垃 圾 桶 支 架 上 ， 垃 圾 捅 支架 与 滑 块 连 杆 铰 接 ， 滑 块 连 杆 与 四 个 滑 块 分 别 铰 接 ， 滑 块 与 滑 轨 接 触 且 沿 滑 轨 滑 动 。基 本 工 作 过 程 是 :液 压 系 统 通 过 液 压 泵 提 供 动 力 推 动 活 塞 杆 从 液 压 缸 中 伸 出 ， 通 过5活 塞 杆 与 提 升 臂 的 铰 链 点 将 动 力 传 递 给 提 升 臂 从 而 使 提 升 臂 摆 动 ， 提 升 臂 带 动 拉 杆向 上 运 动 ， 进 而 带 动
19、垃 圾 桶 沿 滑 轨 向 上 滑 动 。 当 上 端 滑 块 移 动 到 顶 端 曲 线 轨 道 末 端时 ， 上 端 滑 块 被 挡 住 停 止 ， 拉 杆 将 以 垃 圾 桶 支 架 与 滑 块 连 杆 铰 接 点 为 轴 拉 起 垃 圾 桶直 到 垃 圾 捅 倾 倒 掉 所 有 垃 圾 。 清 空 垃 圾 后 活 塞 杆 开 始 回 缩 ， 提 升 臂 反 方 向 摆 动 ， 使垃 圾 桶 退 回 到 初 始 位 置 ， 完 成 整 个 工 作 的 过 程 。5 传动结构设计由 以 上 分 析 可 知 ， 本 机 构 的 即 为 摇 杆 滑 块 机 构 和 四 杆 机 构 。 通 过
20、摇 杆 滑 块 机 构提 升 垃 圾 桶 ， 通 过 四 杆 机 构 的 传 动 实 现 了 垃 圾 桶 倾 倒 。 下 面 对 此 机 构 进 行 详 细 设 计 。5.1 摇杆滑块机构的尺寸确定垃圾装车过程要求并不高，只需完成所需的运动要求即可，故可用作图法设计此摇杆滑块机构和四杆机构。由第三节所给的垃圾车，垃圾桶的的尺寸可知垃圾车外 形尺 寸 为 742023002380（ mm） （ 长 宽 高 ） .同 时 ， 现 在 市 面 上 标 准 的 垃 圾桶 的 形 式 是 ： 容 积 120L， 自 重 110.4N， 外 形 尺 寸 6605701000（ mm） （ 长宽 高 ） 装
21、 载 重 量 1000N.垃 圾 的 装 车 过 程 实 际 上 是 两 个 四 杆 机 构 的 连 续 运 动 过程 ， 可 分 别 对 其 进 行 设 计 。根 据 以 上 数 据 ， 选 定 连 杆 的 长 度 为 1600mm， 连 架 杆 长 度 为 1400mm。图 3 本 设 计 摇 杆 滑 块 机 构 简 图Fig 3 The joystick slider mechanism of the design diagram6当 垃 圾 桶 处 于 A 位 置 时 是 滑 块 的 最 低 点 ， 随 着 垃 圾 桶 的 提 升 ， 滑 块 最 终 达 到B 点 ， 此 位 置 是
22、垃 圾 桶 开 始 翻 转 的 起 点 ， 即 轨 道 的 转 折 点 。 此 时 连 杆 的 另 一 端 从 C点 达 到 D 点 （ 在 不 干 涉 的 情 况 下 ， 规 定 的 一 个 点 ） ， 根 据 四 杆 机 构 的 作 图 设 计 法 ，连 接 CD 点 作 其 垂 直 平 分 线 ， 交 车 身 于 一 点 O， 即 为 连 架 杆 与 车 身 的 铰 接 点 。图 4 连 架 杆 与 车 身 铰 接 点 的 确 定Fig 4 With stand rod with the body hinge points to determine5.2 双摇杆机构的尺寸确定四杆机构完成
23、垃圾桶的倾倒，其连杆和连架杆和以上设计的摇杆滑块机构的相同，是摇杆滑块机构和四杆机构共用杆件。当垃圾桶支座滑倒 B 点（图4）时，进入过渡轨道，随轨道进一步滑动后，达到轨道的终点，利用轨道的终点止住垃圾桶支座继续前进，此时垃圾桶支座展开成四杆机构的另一连架杆，带动垃圾桶翻转。查 阅 相 关 资 料 ， 当 垃 圾 桶 与 水 平 线 成 35(垃 圾 的 安 息 角 ） 时 ， 垃 圾 才 会 全部 倾 倒 完 毕 。 根 据 垃 圾 的 入 口 确 定 轨 道 的 终 点 ， 选 定 其 到 连 架 杆 与 车 身 铰 接 点 的 距离 为 1100mm， 再 由 安 息 角 和 其 余 两
24、 杆 长 度 选 定 垃 圾 桶 支 座 的 长 度 为 500mm。 由上 图 可 知 ， 四 杆 机 构 翻 转 至 死 点 位 置 时 ， 垃 圾 桶 的 中 心 线 与 水 平 线 的 夹 角 是1800-380-900=52035， 故 可 以 实 现 垃 圾 的 完 全 倾 倒 。5.3 活塞缸安装位置的确定垃圾装车机构不工作时，盖板（实际为提升臂）处于水平状态。为了不与活塞缸位置发生干涉，应将活塞缸的安装位置设置在垃圾车罐体凹陷处。利用铰链与提升臂7连接。同时基于对活塞缸长度和减小提升臂所受的力的考虑，取提升臂与车身的铰接点 O 到提升臂与活塞缸的铰接点的距离为400mm，则由作图法可得到活塞缸与车身的铰接点对 O 的相对位置如图6.图 5 四 杆 机 构 运 动 到 死 点 位 置 时 简 图Fig 5 Four kinematic diagram to the dead center position
