毕业设计说明书 厨余垃圾车罐体结构设计与分析

SHANDONG毕业设计说明书厨余垃圾车罐体的设计与分析 学 院： 交通与车辆工程学院 专 业： 交通运输 学生姓名： 李 旭 学 号： 0812207511 指导教师： 蒲琪 2012 年 6 月中文摘要摘 要 随着社会进程的加快，以及经济的迅猛发展，餐饮业的兴起已势不可挡，但由此引发的问题也渐渐出现在人们的视野内，如垃圾的产生，环境的污染等等。这种餐饮业产生的垃圾我们便称之为厨余垃圾，这种垃圾成分复杂，含水量高，处理起来不像处理生活垃圾那么简单，虽然很多地方都在使用填埋的处理方法，但填埋会土壤资源的浪费，还会对环境造成二次污染。由此，很多专用汽车的制造者开始着手研究专门处理这种垃圾的专用环卫车辆。 厨余垃圾车就是将厨余垃圾中的固体和液体分开来处理，它的罐体有两部分，上面的圆罐体主要用来盛放垃圾，下面的方罐体便用来收集垃圾中的水分，这样一来，固液分离，对于进一步的处理也方便许多，而收集的液体还可以用来制造生物石油等。这是他的一大优点，但是市场上能够使用的并不多，对于它的设计等还需要进一步地完善。 通过对资料的查阅，了解厨余垃圾车的工作原理，设计过程中，对软件的学习，利用所学完成零件图的绘制。关键词： 专用汽车 厨余垃圾 设计 CATIA软件AbstractAbstract With the acceleration of social processes, as well as rapid economic development, the rise of the catering industry has been overwhelming, but the consequent gradually appear in the peoples vision, such as waste generation, pollution of the environment. This catering waste generated will be called a kitchen waste, this waste composition is complex, high water content, deal with it so simple unlike the disposal of domestic garbage, although many places are using the approach of the landfill, but to fill buried will be a waste of soil resources, but also cause secondary pollution to the environment. As a result, many special purpose vehicle manufacturer began to study specifically dedicated to deal with this waste sanitation vehicles. Car kitchen waste is to separate solids and liquids in the kitchen waste to deal with its tank has two parts, above round tanks to hold the garbage below the square tank will be used to collect the garbage water, a solid-liquid separation, for further processing a lot easier to collect the liquid can also be used to produce bio-oil. This is a big advantage, but on the market that can be used not for its design needs further improvement. Through access to information, to understand the works of kitchen waste vehicles, the design process, learning the software, use to complete the drawing of the part drawingKey words：Special Purpose Vehicle Kitchen waste Design CATIA software目录目录摘 要IAbstractII目录III第一章 绪论- 1 -1.1 课题研究背景和意义- 1 -1.1.1 研究背景- 1 -1.1.2 研究意义- 2 -1.2 厨余垃圾车研究现状- 2 -1.2.1 国内外研究现状- 2 -1.2.2 目前存在的问题- 3 -1.2.3 厨余垃圾车发展方向- 3 -1.3 课题研究主要内容- 4 -第二章 厨余垃圾车总体结构分析- 5 -2.1 专用汽车简介- 5 -2.2 罐式汽车简介- 5 -2.3 厨余垃圾车特点- 6 -2.4 厨余垃圾车的整体结构- 7 -2.4.1 罐体- 8 -2.4.2 推铲- 8 -2.4.3 提升机构- 9 -2.4.4 后盖- 9 -第三章 厨余垃圾车罐体结构关键件设计- 11 -3.1 零件设计- 11 -3.2 装配件设计- 19 -第四章 关键件强度分析及校核- 22 -4.1 关键件的焊接分析- 22 -4.1.1 焊接的基本类型- 22 -4.2 焊接结构的设计要求- 23 -4.2.1 焊接设计原则- 23 -4.3 焊缝和接头的基本形式- 24 -4.3.1 焊缝的形式- 24 -4.3.2 焊缝接头形式- 24 -4.4 罐体结构部分焊接件的校核- 25 -4.1.1 角焊缝计算强度校核- 25 -4.2.2 对接焊缝强度校核- 26 -第五章 总结- 27 -参考文献- 28 -致 谢- 29 -II第一章 绪论第一章 绪论1.1 课题研究背景和意义1.1.1 研究背景“民以食为天”，随着经济的快速发展，人民生活水平挺日渐提高，餐饮业的发展已势不可挡，随之也产生了一系列的问题，厨余垃圾便是产物。厨余垃圾，指的是住宅、酒店、餐馆、企业机构和饮食业产生的食物加工的厨具材料（厨余）和消费的残留物（泔脚）。其组成很复杂，是一种油、水、大米、鱼、肉、骨头、果皮蔬菜、以及废餐具、塑料、纸巾和其他物质的混合物。与其他垃圾相比，其具有含水量高、有机质含量高、脂肪含量高、易腐坏的特点。因此，厨余垃圾的处理已成为一个很严重问题。国际上有很多处理厨余垃圾的方法，比如卫生填埋、高温好氧堆肥、饲料化等，这些处理方法或多或少存在着缺点。美国在2000年，厨余垃圾产生25.98万吨，大多使用卫生填埋，但这种处理方法需要占用大量的土地，且产生渗滤液太多，还会造成二次污染。美国西部的一些城市采用高温好氧堆肥技术，堆肥的缺点主要是处于垃圾中的杂质并不能经过堆肥而分解掉，影响堆肥质量，而且产生的气味问题很难解决。日本则采用食物垃圾处理器处理食物渣滓，主要是将食物残留物直接直接粉碎排入下水道，但这样会增加污水处理厂的负荷增加用水量。英国和其他国家使用的是饲料加工，饲料化的主要缺点是饲料安全问题难以解决。德国，荷兰，瑞典和其他北欧国家走在处于垃圾处理的前列。2005年之后，德国规定，垃圾填埋场的废有机物质含量小于0.5。德国目前绝大多数垃圾填埋场已被关闭，许多大型企业都在变废为宝。现在德国经济的增长最快的一部分，便是价值500亿欧元的垃圾处理业。美国、日本和其他国家在使用传统的方法处理食物渣滓的过程中，也认识到食品废弃物资源化的重要性，并开始学习德国的技术。其关键是收集食物垃圾从源头分类，形成规模，以便于促进资源化处理厨余垃圾。总的来说，国内外处理处于垃圾无外乎两种办法：一是将厨余垃圾纯粹的当作垃圾来处理，另一种则是将厨余垃圾资源化。从国际发展趋势来看，许多国家都明令禁止垃圾进入填埋场，如韩国食物渣滓，从2005年开始要求所有填埋场 不再接收食物渣滓。由此看来，厨余垃圾的资源化已大势所趋。所以，厨余垃圾的单独收集、运输，而非与城市生活垃圾混淆处理，显得尤为重要。1.1.2 研究意义 由于厨余垃圾处理产生的一系列问题，为了不浪费填埋场地，不增加环卫支出，我们有必要研究一种针对这种固液混合垃圾运输、处理的设备。所以说厨余垃圾车是应社会发展的需要而产生的，这种垃圾车的产生使得厨余垃圾的资源化更加方便，也避免了填埋处理产生的二次污染。通过对厨余垃圾车整体构造的了解，以及工作原理的理解，认识到这种专用车辆的一般设计步骤，也通过学习软件等，提高自身的能力，在此过程中，能锻炼自己独立思考的能力，也能对所学的知识加以利用，夯实基础，为以后的生活和工作打好基础。1.2 厨余垃圾车研究现状1.2.1 国内外研究现状厨余垃圾无害化处理应该由无序变成规范的市场运作，厨余垃圾车就主要负责厨余垃圾的手机和运输。 2001年，一些生产专用车辆的厂家，开始着手研究和开发这种厨余垃圾车，具有代表性的有烟台海德专用汽车有限公司、北京中国林特装车有限公司、湖北宏图特种飞行器制造有限公司，先后开发了大容量，机械化装载，密封良好的厨余垃圾车。从2002年起，我国积极推进卫生设备的建设后，厨余垃圾车开始小批量试运行，已经环卫部门认可。从垃圾车多年来在中国市场的情况来看，垃圾车的生产和销售逐年增长，且具有稳定的发展势头，市场规模从2005年的4027辆增长到2007年的5305辆，2008年继续保持略有增加的趋势，达到5600辆。从长远的发展看，垃圾车是城市卫生工作的主要设备，有广阔的发展前景。 然而，厨余垃圾车市场的步伐依旧举步维艰，虽然有多年的研究和开发，并有厨余垃圾车生产资质的专用车辆，但其年销售额是寥寥可数，即使几家知名的特种车辆，每年也不过出售数十辆。近年来，销售情况较好的烟台海德专用汽车有限公司，越来越多地关注食品废物垃圾车的市场需求，从韩国一线城市学习机电液一体化的技术，以实现负载智能，并自主研发厨余垃圾车后门密封筑巢技术、固液分离技术、液体加热技术，获得多项国家专利，现已开发出了一系列2.58立方米的厨余垃圾车，北京2008年奥运会时还是食品废物垃圾车的指定用车。现在该公司的市场占有率达到80，但是，年销量也不过百十来辆。由此看来，厨余垃圾车的研发还任重道远。1.2.2 目前存在的问题虽然社会已经对处于垃圾的处理很重视，尤其是一些大城市和经济发展较快的城市，也建立了泔水厨余垃圾处理站。这本应该是利国利民的好事，理应得到餐饮单位的支持，但事实上厨余垃圾处理站却一直处于不饱和的状态，换句话说，就是这些处理站收不到垃圾。这大概是因为以前餐饮单位的厨余垃圾或明或暗地卖给个体户，每年的收入可达几万到十几万不等。但这些垃圾若由政府相关部门统一收集和处理，商家不仅不能得到这些费用，还要向政府相关部门交纳一定的处置费。在利益的驱使下，这种集体收集处理的政策使得餐饮单位很难接受，或只是表面答应，在实际行动中，只是少量上交几桶厨余垃圾以便应付，背地里还是将大量处于垃圾卖给不法分子来赚取利润。因此，餐饮单位的不支持和政府监管力度的不完善，使得厨余垃圾处理站不能正常运作，同时也对厨余垃圾车市场化的进程产生一定的影响。建立厨余垃圾转运站和进行厨余垃圾的收集、运输和处理是一个比较大的系统工程，这涉及到政府部门和社会的各个方面，初始投资和运营成本是相当大的。这部分费用由政府支付，还是分摊到餐饮单位，是一个很重要的问题。各地方政府也在不断探索，希望找到保持各方利益的平衡点。从国家倡导的低碳生活，和可持续发展策略，地方政府应该加大投入，因为这是一个与民生有关的项目；与此同时，应加大宣传力度，使人们意识到厨余垃圾的危害，甚至让它成为一种常识，让不法分子无利可图，做不成泔水业务；营造良好的社会氛围，宣传节能餐的使用，减少厨余垃圾的生产；在餐饮单位应该制定相应的奖励制度，使他们将厨余垃圾进行正规的处理作为一种责任和义务；政府应加大监管和执法力度，使全社会采取行动，共同监督的厨余垃圾的走向；能让垃圾处理站正常的工作起来，彻底杜绝厨余垃圾流入不法分子手中，以杜绝对社会产生的危害。1.2.3 厨余垃圾车发展方向 在当今信息时代，数字化发展已经代替了人工作业，所以也要求厨余垃圾车这种适应现代化生产需要的产品更加被人类所用，那么对他的要求就概括为以下几点：1. 人性化设计：减少操作人员的劳动强度，提高工作效率，使工作更符合人体工程学。 2. 数字智能化：在车辆上安装称重系统、信息存储、发送、打印、实时监控信息等数字，可以有效快捷地计算车每桶垃圾的多少，综合各个桶垃圾的总量，并对这些结果进行计算统计，促进这些信息的科学管理。 3. 美化外观：改变过去只注重实用的概念，使车辆整体外观变得好看，可以使之完全融合到城市中，形成一道流动的风景线。 4. 形式多样性：一些小区每天产生的垃圾量并不大，可以先用垃圾箱收集，然后用专用垃圾车运走。 5. 容量：大部分的厨房余垃圾站都离都市较远，如果使用小型的厨余垃圾车运送，则运输成本会比较大，如此一来，这就需要一个大处于垃圾转运车，这种小型车和大型车之间的对接交换，最好的方法就是使用抽吸式进行对接，但厨余垃圾的组成很复杂，很容易堵塞管道，真正的实行起来还是有一定难度的，会需要一段时间。 随着社会的进步，人们环保意识的增强和人民素质的提高，全国各地厨余垃圾工作站的建立，国家渐渐实行垃圾资源化和无害化的政策，防止污染，保护环境等一系列加强环保措施的实施，我们有理由相信厨余垃圾车的发展会有一个光明的前景。1.3 课题研究主要内容 通过对资料的查阅，了解厨余垃圾车的总体构造，对其工作原理有一定的认识。本课题主要是研究厨余垃圾车的罐体结构，罐体分为方罐体和圆罐体，圆罐体主要用来盛放垃圾，方罐体则用来盛放垃圾中被分离出来的水分，实现固液分离，避免对环境的二次污染。设计过程中，通过对二维、三维软件的学习，能够绘制出有关重要部件的图纸。- 3 -第二章 厨余垃圾车总体结构分析第二章 厨余垃圾车总体结构分析2.1 专用汽车简介当今社会，还没有对专用汽车有个明确的定义，所以各国对此也有不同的解释。日本把车上装有专用设备、有汽车本身驱动或装有专用驱动设备的汽车称为特殊装备车；在普通底盘上装备专用设备车身的汽车称为特种用途汽车；专门为特殊作业而制造的车称为特种汽车。美国、英国等国对此也有不同的解释。我国对专用汽车的定义是：有专用设备、具备专用功能、用于承担专门运输任务或专项作以及其他专业用途的汽车。随着运输业的不断发展，专用汽车的种类也越来越多，来实现市场化的需求。经济发达国家的专用汽车数量和种类也在不断增加，一次来适应各种运输要求。按照GB/T 17350-1998标准的规定，我国的专用汽车分为以下几种：厢式汽车、仓栅式汽车、起重举升式汽车、罐式汽车、专用自卸汽车和特种结构汽车六大类。厢式汽车：驾驶室和独立的封闭车厢连为一体，装有专用设备，用来运载人员、货物或承担专门作业的专用汽车。仓栅式汽车：具有仓笼式的车厢，用来运输颗粒状物体、或者禽畜等的专用汽车。起重举升式汽车:有起重设备或可升降的工作台的专用汽车。罐式汽车：有罐装设备，用来运输液体、粉状物体或气体的专用汽车，也可以用来完成特殊作业。专用自卸汽车：有专门的举升机构，可以自己抬起车厢或使其升起一定的角度，货物可依照重力自由卸载的专用汽车。特种结构汽车：具有桁架结构、平板结构等各种特殊结构的专用汽车。根据不同的特点，专用汽车还可以有别的分类方式，在此不再叙述。2.2 罐式汽车简介根据专用汽车的分类不难看出，本课题所研究的厨余垃圾车便是一种罐式专用汽车，在此，先介绍一下罐式车辆。如上所述罐式汽车是指装有罐装的容器，用来运输液体、气体或粉状物体的专用汽车和专用汽车列车。我国罐式汽车生产需从20世纪50年代开始，60年代已经有了一定的规模，自上世纪80年代至今，罐式汽车的样式、质量和性能等都得到了很大的提高，在货物运输中起到了不可小觑的作用。当然，罐式汽车也有他独特的特点：（1） 由于罐体是盛装物体的主要容器，可以采用机械化的装载方式，这样可以缩短装卸时间，加快周转，提高运输效率。（2） 罐体的密封性，可以使罐内的物体不收气候的影响，使之不易泄漏及变质，也杜绝了污染的可能。（3） 可以散装货物，减少了包装的程序，节省资源，增加运输质量，粉状物体也不易散落，减少粉尘飞扬。（4） 密封条件下使得装载物体不易泄漏，哪怕是有毒物体，也不会对环境造成污染。易燃易爆物品，也不易产生意外。 罐式汽车由于特殊的构造，也有不同的分类按照货物运输的种类和作业性质可分为：液罐汽车，顾名思义，就是用来运输液体的罐式汽车，如水、润滑油、牛奶等；粉罐汽车，就是用来装载散装粉状无聊的汽车，如水泥、豆类、面粉等；气罐汽车，用来装载液化气体的罐式汽车，例如液化石油气、液氧等；其他专用罐式汽车，可以完成特殊任务的罐式汽车，如洒水车等。2.3 厨余垃圾车特点 厨余垃圾的处理分为单独收集和运输、集中处理、无害化和资源化几个部分。厨余垃圾车是处理厨余垃圾收集和运输环节所必不可少的专用车辆。它要求车辆的密封性能好，操作方便可靠，装载效率高，并要求与资源化和无害化相符合。不少国内专用汽车企业根据用途等的不同数量研发了不同的体积和不同功能的厨余垃圾车，这些垃圾车车辆是在右侧的提桶机构将垃圾倒入罐体，以推板推卸或向后倾倒为主要卸载方式，并有固液分离，密封排料和高压清洗等功能，这些垃圾车可以是标准的120L，240L塑料桶或通用的标准桶，以上所提到的厨余垃圾车具有以下特点： 1. 罐体截面是方形或圆形，强度高，有效容积大； 2. 厨余垃圾车通常都由大容量的储罐，这是因为厨余垃圾的含水量很高,储罐配备有快换接头，便于操作员根据不同情况排放分离出来的污水； 3. 推铲不仅具有卸载功能，同时也可以压榨厨余垃圾中的水分； 4. 利用液压缸锁紧装置来密封后盖，同时安装有特殊的密封胶条，密封性能安全和可靠； 5. 采用机电液一体化控制方式，也可以是手动阀操作，保证操作安全可靠； 6. 配有专门的清洗设备； 7. 根据需要可选择尾气加热装置，泔水抽吸装置或气力排卸系统。 因此，国内生产的厨余垃圾车技术上来说，基本上能满足厨余垃圾的收集和运输。不过值得一提的是，有厂家新近开发使用的技术类似吸污车的厨余垃圾车。这种垃圾车的特点就是车外部不受厨余垃圾的污染，而且形状不受限制，特别适合小饭店厨余垃圾的收集。然而，以“吸”这种方式来收集厨余垃圾对垃圾的成分要求相当严苛，也就是说垃圾中水分含量要多；而垃圾中的骨头、筷子、破瓷碗碎片很容易堵塞吸管，所以首先要进行切割；为了防止垃圾罐内被抽出的浊气对大气造成二次污染，真空泵的排气口处需要安装空气净化装置。2.4 厨余垃圾车的整体结构 本课题研究的厨余垃圾车便是罐式汽车的一种。厨余垃圾车主要组成部分有方罐体，用来盛装处于垃圾中的液体成分；圆罐体用来装载垃圾；还有提升机构、推铲机构，密封式后盖，液压系统元件。厨余垃圾经推挤，污水经过过滤装置流入方罐体，污水可通过开关球阀排出，这样一来就大大增强了厨余垃圾的装载量。罐体具有良好的密封性能，可有效避免厨余垃圾运输污水外溢的现象，从而避免了二次污染。厨余垃圾车整体结构如图2-1。 图 2-1 厨余垃圾车整体构造2.4.1 罐体 罐体包括两个部分，圆罐体和方罐体。厨余垃圾主要都在圆罐体内，推铲位于罐体的前方，提升装置和推产之间可以互锁，如果推产的位置不正确，提升装置便不能正常工作，可能会使垃圾倒入推铲之后，无法清理。厨余垃圾经提升机构倒入圆罐体时，大体就在靠近推铲的地方，当通过观察孔看到垃圾堆积较多时，推产就会工作，将垃圾往罐体后方推动，这样就可以腾出空间，以便继续装载垃圾，这时，推铲又回到原来的位置，继续工作。 鉴于厨余垃圾水分含量高这一特点，车上专门有盛装污水的方罐体。方罐体与圆罐体合为一体，因为方罐体在圆罐体的下方，所以它还起支撑的作用，支撑它上面的圆罐体并且与车架相连。同时两个罐体之间配有过滤装置，污水从圆罐体中的厨余垃圾中分离出来，流经一个过滤装置，到达方罐体；液体可通过方罐体后的排放口实现排放或回收利用。2.4.2 推铲推铲用于推动垃圾和卸载垃圾。为了推卸干净，圆罐体应该和推铲有良好的接触。推铲周围应有一些滑道，这些滑道由多段圆弧状MC尼龙耐磨滑块构成，MC尼龙耐磨滑块具有良好的耐磨性、摩擦系数小、不会磨损罐体内部等特点。还在耐磨滑块和滑道之间安装有密封组件，即弹性密封条，通过调整密封条提供适当的预紧力，使耐磨块和罐体紧密结合，从而保证罐体内的垃圾能清理干净。推铲剖面图如图2-2所示。 图 2-2 推铲剖面图 2.4.3 提升机构提升机构的主要功能是把垃圾倒入圆罐体中。举升机构带动起重机构将垃圾桶提升，通过使用油缸实现作业。举升油缸安装在圆罐体上，因为此机构是吊升式的，所以吊杆就用来提起垃圾桶，吊杆和顶盖通过销轴相连。当举升油缸推动起重吊杆提起垃圾桶时，进料口的顶盖也在同一时间打开，此时，垃圾桶提升、顶盖打开、垃圾桶翻转、垃圾倒入罐体内这一系列动作同时完成，整套作业连续不间断，而且操作简单，节省了人力动作，效率高，节省时间，降低运输的时间成本。工作图如图2-3所示。左侧是提升挂桶，右侧是垃圾桶翻转动作。 图 2-3 提升机构2.4.4 后盖 罐体后盖为一个整体的开合机构，通过液压缸实现打开和闭合。后盖和罐体通过可调节的铰链连接在罐体的顶部，后盖与圆罐体结合的位置上配备了一整圈可压缩的密封条，可以通过调节铰链处的螺母调整密封条和圆罐体之间的压缩量。在圆罐体的两侧还配备有液压驱动的楔形锁紧装置，后盖闭合后，楔形锁紧装置借助液压缸的作用将后盖和密封条结合在一起，使后盖密封可靠，无泄漏现象，以防止在运输过程中厨余垃圾对环境造成污染。后盖设计如图2-4所示。 图 2-4 后盖国内市场上的厨余垃圾车有3吨、5吨和8吨这几个类型，卸载方式上主要是推铲式和举升式。根据各地方使用要求的不同，有产生了诸如抽吸式、废气加热式还有绞笼式等类型的厨余垃圾车，这些不同类的厨余垃圾车大大地满足了市场化的不同要求。除此之外，根据厨余垃圾的收集和运输的具体要求，又对垃圾车做了一系列优化设计，专用的提升机构和良好的密封性可以充分满足厨余废弃物的收集，以及公路运输要求。在不久的将来，政府部门对厨余垃圾管理的逐步改善和统一收集运输政策的逐步完善，能够有效防止厨余垃圾进入食物链，造成环境污染，从厨余垃圾中提取的生物柴油、化工油脂和有机肥料也能得到合理的利用，由此，厨余垃圾也用必将迎来广阔的市场前景。- 10 -第三章 厨余垃圾车罐体结构关键件设计第3章 厨余垃圾车罐体结构关键件设计 本课题利用二维、三维设计软件，对罐体进行了设计与分析，下面先介绍零件设计与分析。3.1 零件设计1. 罐体支撑板设计分析 图 3-1 板板是用来其支撑作用的重要零件， 此次用的板是两边等长的，都是428mm， 第三边是圆弧。2. 衬套设计分析图 3-2 衬套这两个衬套是成对配合使用的，左边的小衬套的参数是，外围直径为60mm，内径是40.3mm，过度是50mm，宽度是25mm；大衬套外径是70mm，内径和小衬套一样都是40.3mm，内径是60mm。3. 导板设计分析 图 3-3 导板 图3-3所示的导板总长度为900mm，宽度不一，上图中左侧高度为377mm，右侧为280mm，在距离右侧523处有一段半径783mm圆弧，头部与身体成135的夹角，头部宽度为60mm。4. 密封垫圈设计分析 图 3-4 垫圈垫圈是密封时不可或缺的零件，这个垫圈外径是70mm，内径是17mm，厚度是12mm。5. 角钢设计分析 图 3-5 角钢角钢俗称为角铁，是两条棱互相垂直，形成直角的钢材。分为等边角钢和不等边角钢。本课题设计的是不等边角钢，两边分别是60mm和72mm，厚度是5mm。 6. 铰链设计 图 3-6 铰链 铰链：一个物体套在另一个物体的一部分上，这个物体的运动必将受到那一部分的限制，但这个物体可以绕着那一部分运动，此时这个物体就和另一个物体构成铰链。此课题的铰链如图3-6所示。它的总高度是59mm，宽度是41mm，圆柱体面上又开了直径为19mm的孔。7. 人孔盖设计 图 3-7 人孔盖人孔盖是安放在人孔上面，用来观察罐体内垃圾的装载情况，当然也有密封的作用。 如图3-7所示的人孔盖直径为516mm，厚度是3mm。8. 轴设计分析 图 3-8 轴轴是用轴承固定来的，可以支撑转动零件运动，也可以传递转矩的机械零件，一般都是圆柱状的，也有少数方形的。轴可以分为好几段，这几段可以有不同的直径和特征。如图3-8所示左侧的轴总长度85mm，分为四段，从左向右，第一段直径是30mm，长度是15mm；第二段直径90mm，长18mm，有2x45。的倒角；第三段直径是42mm，长5mm，第三段和第四段之间有半径为2的倒角；第四段半径30mm，长47mm，末端有1x45。的倒角。在末端还有M16的螺纹，在距离末端32mm处有一个直径3mm的光孔。在第二段的直径为65mm的圆上均布着四个阶梯孔，直径18mm和直径12mm，宽度分别为10mm和8mm。右侧的轴2左侧的轴1相类似，也是四段组成，大体数据相同，只有微小的差异，第三段的长度不一样，此轴第三段长度为7mm，还有此轴最后一段长度为45mm。9. 加强板设计 图 3-9 加强板 如图所示加强板外径是120mm，内径为65mm。10. 直架设计 图 3-10支架 支架，用来保障工作安全的杆件式结构或者整体式结构。支架的应用非常广泛，比如照相机的支架，当然工程中也有很多地方都会用到支架。图3-10所示支架，总高度为184mm，长为280mm，厚为8mm，右侧是半径为40mm的圆弧，与它同心的有一个直径51mm的通孔。 （a） （b） （c）（d） 图 3-11 如图3-11所示都是支架，图a所示支架和图3-11很类似，这个支架的总高度是404mm，长度是292mm，厚度为8mm。右侧上方是半径为40mm的圆弧过渡，与它同心的有直径是61mm的通孔。b图的支架长为460mm，高为170mm，厚度为12mm，上方是半径为712mm的圆弧。c图支架总高为281mm，宽为181mm，上方宽57mm，半径20mm的圆弧过渡与右侧斜面相连，下方是半径712mm的圆弧。d图支架跟其他的有点不一样，总长是522mm，高为399mm。11. 支撑设计 图 3-12 支撑1 支撑的作用就是使物件固定不倒下。图3-12所示的支撑总高度是75mm，厚度为6mm，上方半径为20mm的弧与下方的长方体融为一体，在距离下方55mm处开有直径17mm的通孔。 图 3-13 支撑2图3-13所示支撑与图3-12支撑大体雷同，总高度为113mm，在距离底面96mm处也开有直径17mm的通孔。12. 法兰设计图 3-14 法兰法兰又叫法兰盘或突缘。法兰主要用来连接管件，法兰之间用螺栓紧固，所以法兰上都有孔，法兰与法兰之间用衬垫实现密封。 图 3-15 法兰 图3-15所示也是法兰，只是形状有些不太一样，左侧的法兰稍大些，外径是170mm，内径是116mm，在直径为149mm的圆上均布有6个M10的螺纹孔，螺纹长度为14mm，法兰厚度为20mm。中间的法兰，外径75mm，在直径55mm的圆上均布4个M8的螺纹孔，厚度为12mm。右侧的法兰外径75mm，也是在直径55mm处均布4个M8的螺纹孔，不过它的厚度不均，最厚的地方有33mm，而另一头只有10mm，侧面是半径为703mm的圆弧。 13. 密封条设计 图 3-16 密封条 密封条现在被应用在很多地方，比如汽车、冰箱、门规等。根据各行业要求的不同，密封条的材质、形状都各不相同。汽车密封条则要求有良好的弹性和抗压性、不易变形、耐老化、有较宽的温度范围，还要易于安装，耐用。14. 螺栓设计 图 3-17 螺栓标准件六角螺栓，螺栓是和螺母一起使用的紧固件，用来连接两个带有通孔的零件。螺栓由两部分组成，头部和螺杆，这种连接方式可以在不要求的时候拆卸下来，所以螺栓连接是一种可卸式连接。螺栓在外形上分为六角头螺栓、圆头螺栓、沉头螺栓等。图4-9所示的是M16的六角头螺栓，螺杆长度为25mm，螺纹长度为20mm，中间有直径为7.1mm的通孔。3.2 装配件设计1. 铰链轴装配 图 3-18 铰链轴装配图3-18是铰链轴和衬套的装配件，此件是放在罐体的后盖上方，用来将后盖和罐体在罐体顶部连为一体，使的后盖打开和关闭的时候更加方便；这样的装置，也保证了密封的良好性，避免在运输过程中对环境造成污染。2. 罐体总成 图 3-19 CAD 罐体总成图 1-罐体 2-垫板1 3-垫板2 4-垫板3 5-梯子 6-法兰 7-平台 8-支架 9-导板 10-板 11-料斗 12-挤压盘 13-角钢 14-污水箱 15-不锈钢螺栓 M8x15 16-不锈钢螺母M8 17-垫圈 18-不锈钢平垫圈 19-法兰 20-阳端螺 纹接头 21-阴端螺纹接头 22-内接DN65 23-球阀DN65 24-90。内螺纹弯头 DN65 25-接管1 26-加强板 由图可以看出，罐体总成是组合件。有圆罐体和方罐体，垫板在方罐体下方，来支撑罐体，圆罐体主要用来盛装垃圾，污水箱，也就是方罐体用来盛装垃圾中的废水，这些废水靠挤压工具从处于垃圾中分离出来。梯子在圆罐体外面，方便人从人孔盖处观察罐体内垃圾的储存情况，即使处理。- 31 -第四章 关键件强度分析及校核第4章 关键件强度分析及校核4.1 关键件的焊接分析4.1.1 焊接的基本类型 焊接是现代工业生产中应用广泛的一种连接金属的方法，其实质是用加热或加压等措施，借助于原子间的结合与扩散作用，使两块分离的金属连接成一个牢固整体的过程。根据焊接过程中接头状态，焊接方法可归纳为三个基本类型，即熔化焊、压力焊、和钎焊。（1）熔化焊：指焊接过程中，将焊接接头在高温等的作用下至熔化状态。由于被焊工件是紧密贴在一起的，在温度场、重力等的作用下，不加压力，两个工件熔化的融液会发生混合现象；待温度降低后，熔化部分凝结，两个工件就被牢固的焊在一起，完成焊接的方法。熔化焊可分为：电弧焊、电渣焊、气焊、等离子弧焊、电子束焊接、激光（束）焊接等。最常见的电弧焊又可细分为：涂药焊条电弧焊（手工电弧焊）、焊剂层下电弧焊（埋弧焊）、气体保护焊等。（2）压力焊：压力焊是指在焊接的同时施加一定压力进而完成焊接的方法，压力焊又称压焊。压力焊是典型的固相焊接方法，固相焊接时必须利用压力使待焊部位的表面在固态下直接紧密接触，并使待焊接部位的温度升高，通过调节温度，压力和时间，使待焊表面充分进行扩散而实现原子间结合。熔化焊一般需要填充材料，常用的是焊条或者焊丝、焊渣。压力焊常用在钢筋的焊接上。压力焊可分为电阻焊、摩擦焊、气压焊等。（3）钎焊：钎焊指利用熔点比母材（被钎焊材料）熔点低的填充金属（称为钎料或焊料），在低于母材熔点、高于钎料熔点的温度下，利用液态钎料在母材表面润湿、铺展和在母材间隙中填缝，与母材相互溶解与扩散，而实现零件间的连接的焊接方法。 钎焊可细分为软钎焊和硬钎焊。钎焊的特点为焊件加热温度低、组织和机械性能变化很小，变形也小，接头平整光滑，工件尺寸精确。软钎焊接头强度较低，硬钎焊接头强度较高。焊前装 配件需清洗，装配要求较严。广泛应用于机械、仪表、航空、空间技术所用装配中如电真空器件、导线、蜂窝和夹层结构、硬质合金刀具等。较之熔焊，钎焊时母材不熔化，仅钎料熔化；较之压焊，钎焊时不对焊件施加压力。焊接结构的特点：（1）接头结构形式合理化，应力集中系数可以减低，接头工作效率高；（2）能有效地发挥原材料的性能，改善机器性能，节省金属，减轻重量；（3）设计自由度大，壁厚不受限制；（4）生产周期短，经济效益高，利于不断改型和创新等。4.2 焊接结构的设计要求4.2.1 焊接设计原则（1） 焊接结构各部件寿命尽可能相等或接近，尽可能避免在形状、强度以及刚度上的不连续性，以合理的简化结构单元，充分发挥焊接零、构件设计自由度大的特点，就有可能设计出更新、更好、更省的产品，刚度是设计焊接结构最重要的条件；（2） 设计焊接结构时应原材料或坯件选用焊接性好，缺口韧性高的，同时考虑有效地利用轧材，采用复合工序，尽可能减少焊缝的数量和长度；（3） 设计和制造焊接结构时，都要设法减少零、构件的残余应力和变形。在结构设计时应按“对称的布置焊缝”原则，合理的配置焊缝，并避免汇交、聚集，让次要焊缝终端，主要焊缝连续，使焊缝尽量接近中性轴，避开高应力区、应力集中部位、加工面、热处理表面等；（4） 在工艺上采取相应措施，在成批大量生产时，尽可能多的应用自动、半自动焊，减少手工和工地焊接量。要有成效的利用气割、剪切和弯曲成型工序等。对于形状复杂的大型、重型零件、构件可用铸件、锻件及轧材等作为结构单元，制成组合结构。4.2.2 焊接设计要求 （1）焊件下料周边应整齐,去除毛刺、飞边，锐边倒钝； （2）焊缝的要求为连续性焊缝，而且焊缝不能够有明显的焊瘤、气孔、夹渣等缺陷； （3）所有焊缝在焊接时，均应采用相应措施防止焊接变形，确保焊接之后的后尺寸要求； （4）焊后要矫正，并去除焊渣，将焊缝打磨光滑。 4.3 焊缝和接头的基本形式4.3.1 焊缝的形式焊缝指的是焊件焊接起来后形成的结合部分。焊缝按本身的截面的不同，可分为对接焊缝和角焊缝。1 对接焊缝 指在两个焊件的坡口面间或一个焊件的坡口与另一个焊件的表面形成的焊缝。2 角焊缝 沿两直交或近直交零件的交线所焊接的焊缝。4.3.2 焊缝接头形式 根据国家标准GB/985-80规定，焊缝接头的主要形式有四种，对接街头、角接接头、搭接接头和T型接头四种，如图4-1所示。 a 对接接头 b 角接接头 c 搭接接头 d T型接头 图 4-1 焊缝形式1. 对接接头 指两焊件端面相对平行的接头，如图4-1a所示，这种街头能承受较大的载荷，是焊接中较常用的焊接形式。2. 角接接头 指两焊件之间的角度大于30。但小于135。夹角的接头，这种接头的承受能力不是很大，所以重要的焊接结构中不常使用。3. 搭接接头 指两个焊件重叠或两个焊件之间的夹角不大于30。的焊接结构，如图4-1c所示，承受载荷能力较低，一般不使用这种焊接结构。4. T型接头 指一个焊件与另一个焊件之间成90。夹角或者近似90。夹角的接头，这种接头承受动载荷的能力很好，所以在焊接时也很常用。4.4 罐体结构部分焊接件的校核4.1.1 角焊缝计算强度校核 图 4-2 角焊缝如图4-2所示角焊缝，罐体总成中，支撑罐体的板和支架便是这种焊缝形式，支架在下面，板在支架的上方，板和支架的厚度都是12mm，单件总重是7kg。 按等强度设计时： （4-1） 按刚度计算：39 （4-2）弯曲、剪切并存，Mb=100Nm F=100N （4-3）由于部分焊透，有； （4-4）板h1=12mm，l1=460mm，许用应力= 10MPa ，=0.5MPa； 8.9MPa， = 0.1MPa （4-5）支架h2=12mm，l2=428mm，许用应力= 12MPa ，=0.5MPa； =10MPa ， =0.22MPa （4-6）综上，支撑板和支架强度符合要求。4.2.2 对接焊缝强度校核 图 4-3 对接焊缝在罐体中部支架和轴的焊接方式就是属于这种焊接形式。板件的厚度为12mm按等强度设计时：9 （4-7）按刚度设计时：=39 （4-8）轴和支架焊接区产生扭转和剪切组合应力，角接最大弯曲应力为： （4-9）轴内径d=44mm，弯矩=200，h=12mm，许用应力=15Mpa。由以上数据及（5）式有：=12.3Mpa=15Mpa （4-10）综上，链轮焊接强度满足要求。 第五章 总结第5章 总结转眼就到了6月，毕业设计也告一段落了，这是一次将理论和实际应用结合起来的好机会，也是一次锻炼自己的机会。通过厨余垃圾垃圾车罐体的设计，让我学会了怎样使用软件，怎样更好地搜集自己所需的资料，也对厨余垃圾车这种新型环卫车辆有了一定的认识。厨余垃圾车罐体分为两部分，圆罐体和方罐体，圆罐体主要用来盛放收集的垃圾，里面有推挤机构，可以将垃圾中的水分分离出来，而方罐体就是充当收集这种废水的角色。这样一来，收集的厨余垃圾可以用来提炼生物柴油、化工油脂和有机肥料，避免了对环境的二次污染，也节省了大量用来处理厨余垃圾的费用。设计过程中，通过查阅资料，了解了厨余垃圾车的现状，借助Auto CAD和CATIA 软件，绘制所需要的零件图。厨余垃圾车各个部件之间相互协调运作，使垃圾的收集和处理有效的进行，节省了人力，更方便快捷。厨余垃圾车现在市场上有不少，可利用率并不高，所以厨余垃圾车未来的发展还是很艰难的，希望随着人们环保意识的增强，设计者们对厨余垃圾车的改进，厨余垃圾车的前景会越来越好。参考文献参考文献1徐达、蒋崇贤主编，专用汽车结构与设计，北京理工大学出版社，19982徐达、丛锡堂主编，专用汽车构造与设计，人民交通出版社，20083冯晋祥主编，专用汽车设计，人民交通出版社，20074卞学良主编，专用汽车构造与设计，机械工业出版社，20085孙国明，厨余垃圾车市场化的发展方向，专用汽车，20106刘伟杰，一种固液分离的厨余垃圾车，专用汽车，20107舒春亮，一种抽吸式泔水收集车，专用汽车，20108王晓等，一种新型压缩式食物垃圾收集车，工程机械与维修20049 秦四成， 城市垃圾车用液压控制系统，重型汽车，200110单岩、谢龙汉主编，CATIA V5机械设计应用实例，清华大学出版社，200411胡海龙主编，CATIA V5 零件设计实例教程，清华大学出版社，200712鲁金忠、罗开玉等主编，CATIA 机械设计实用教程，化学工业出版社，200813谢龙汉主编，CATIA V5 CAD 快速入门，清华大学出版社，200614张松青、崔纪超主编，CATIA V5 三维机械设计，北京理工大学出版社，200715丁仁亮主编，CATIA V5 基础教程，机械工业出版社，200716潘苏蓉、冯申主编，Auto CAD 2008 中文版教程与应用实例，机械工业出版社，200917谈蓓月主编，Auto CAD实用教程，东华大学出版社，200618吴俊主编，Auto CAD应用教程，东南大学出版社，200519杨海勇、高靖斌主编，Auto CAD 2004中文版，兵器工业出版社，200420 机械设计手册（第3卷），机械工业出版社，1993致谢致 谢大学将要在6月份画上句号了，首先感谢在毕业设计过程中蒲琪老师的悉心教导，老师认真严谨的态度给我留下了很深的印象，感谢您！感谢在设计过程中鲁力群老师对我的无私帮助，谢谢您！感谢同学的帮助、舍友的督促！在此过程中也与同学建立了深厚的友谊。感谢学院给我们良好的学习氛围，然我们安心做毕业设计。最后，感谢各位教授在百忙之中给我们答辩！你们辛苦了！