畢業(yè)設計說明書 廚余垃圾車罐體結構設計與分析

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1、 SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ?。希啤。裕牛茫龋危希蹋希牵? 畢業(yè)設計說明書 廚余垃圾車罐體的設計與分析 學 院： 交通與車輛工程學院 專 業(yè)： 交通運輸 學生姓名： 李 旭 學 號： 0812207511 指導教師： 蒲琪

2、 2012 年 6 月 中文摘要 摘 要 隨著社會進程的加快，以及經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，餐飲業(yè)的興起已勢不可擋，但由此引發(fā)的問題也漸漸出現(xiàn)在人們的視野內，如垃圾的產(chǎn)生，環(huán)境的污染等等。這種餐飲業(yè)產(chǎn)生的垃圾我們便稱之為廚余垃圾，這種垃圾成分復雜，含水量高，處理起來不像處理生活垃圾那么簡單，雖然很多地方都在使用填埋的處理方法，但填埋會土壤資源的浪費，還會對環(huán)境造成二次污染。由此，很多專用汽車的制造者開始著手研究專門處理這種垃圾的專用環(huán)衛(wèi)車輛。 廚余垃圾車就是將廚余垃圾中的固體和液體分開來處理，它的罐體有兩部分，上面的圓罐體主要用來盛放垃圾

3、，下面的方罐體便用來收集垃圾中的水分，這樣一來，固液分離，對于進一步的處理也方便許多，而收集的液體還可以用來制造生物石油等。這是他的一大優(yōu)點，但是市場上能夠使用的并不多，對于它的設計等還需要進一步地完善。 通過對資料的查閱，了解廚余垃圾車的工作原理，設計過程中，對軟件的學習，利用所學完成零件圖的繪制。 關鍵詞： 專用汽車 廚余垃圾 設計 CATIA軟件 Abstract Abstract With the acceleration of social processe

4、s, 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 i

5、s 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 v

6、ehicle 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 colle

7、ct 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 t

8、he works of kitchen waste vehicles, the design process, learning the software, use to complete the drawing of the part drawing Key words：Special Purpose Vehicle Kitchen waste Design CATIA software 目錄 目錄 摘 要 I Abstract II 目錄 III 第一章 緒論 -

9、1 - 1.1 課題研究背景和意義 - 1 - 1.1.1 研究背景 - 1 - 1.1.2 研究意義 - 2 - 1.2 廚余垃圾車研究現(xiàn)狀 - 2 - 1.2.1 國內外研究現(xiàn)狀 - 2 - 1.2.2 目前存在的問題 - 3 - 1.2.3 廚余垃圾車發(fā)展方向 - 3 - 1.3 課題研究主要內容 - 4 - 第二章 廚余垃圾車總體結構分析 - 5 - 2.1 專用汽車簡介 - 5 - 2.2 罐式汽車簡介 - 5 - 2.3 廚余垃圾車特點 - 6 - 2.4 廚余垃圾車的整體結構 - 7 - 2.4.1 罐體 - 8 - 2

10、.4.2 推鏟 - 8 - 2.4.3 提升機構 - 9 - 2.4.4 后蓋 - 9 - 第三章 廚余垃圾車罐體結構關鍵件設計 - 11 - 3.1 零件設計 - 11 - 3.2 裝配件設計 - 19 - 第四章 關鍵件強度分析及校核 - 22 - 4.1 關鍵件的焊接分析 - 22 - 4.1.1 焊接的基本類型 - 22 - 4.2 焊接結構的設計要求 - 23 - 4.2.1 焊接設計原則 - 23 - 4.3 焊縫和接頭的基本形式 - 24 - 4.3.1 焊縫的形式 - 24 - 4.3.2 焊縫接頭形式 - 24 -

11、4.4 罐體結構部分焊接件的校核 - 25 - 4.1.1 角焊縫計算強度校核 - 25 - 4.2.2 對接焊縫強度校核 - 26 - 第五章 總結 - 27 - 參考文獻 - 28 - 致 謝 - 29 - II 第一章 緒論 第一章 緒論 1.1 課題研究背景和意義 1.1.1 研究背景 “民以食為天”，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平挺日漸提高，餐飲業(yè)的發(fā)展已勢不可擋，隨之也產(chǎn)生了一系列的問題，廚余垃圾便是產(chǎn)物。廚余垃圾，

12、指的是住宅、酒店、餐館、企業(yè)機構和飲食業(yè)產(chǎn)生的食物加工的廚具材料（廚余）和消費的殘留物（泔腳）。其組成很復雜，是一種油、水、大米、魚、肉、骨頭、果皮蔬菜、以及廢餐具、塑料、紙巾和其他物質的混合物。與其他垃圾相比，其具有含水量高、有機質含量高、脂肪含量高、易腐壞的特點。因此，廚余垃圾的處理已成為一個很嚴重問題。 國際上有很多處理廚余垃圾的方法，比如衛(wèi)生填埋、高溫好氧堆肥、飼料化等，這些處理方法或多或少存在著缺點。美國在2000年，廚余垃圾產(chǎn)生25.98萬噸，大多使用衛(wèi)生填埋，但這種處理方法需要占用大量的土地，且產(chǎn)生滲濾液太多，還會造成二次污染。美國西部的一些城市采用高溫好氧堆肥技術，堆肥的缺點

13、主要是處于垃圾中的雜質并不能經(jīng)過堆肥而分解掉，影響堆肥質量，而且產(chǎn)生的氣味問題很難解決。日本則采用食物垃圾處理器處理食物渣滓，主要是將食物殘留物直接直接粉碎排入下水道，但這樣會增加污水處理廠的負荷增加用水量。英國和其他國家使用的是飼料加工，飼料化的主要缺點是飼料安全問題難以解決。德國，荷蘭，瑞典和其他北歐國家走在處于垃圾處理的前列。2005年之后，德國規(guī)定，垃圾填埋場的廢有機物質含量小于0.5％。德國目前絕大多數(shù)垃圾填埋場已被關閉，許多大型企業(yè)都在變廢為寶。現(xiàn)在德國經(jīng)濟的增長最快的一部分，便是價值500億歐元的垃圾處理業(yè)。美國、日本和其他國家在使用傳統(tǒng)的方法處理食物渣滓的過程中，也認識到食品廢

14、棄物資源化的重要性，并開始學習德國的技術。其關鍵是收集食物垃圾從源頭分類，形成規(guī)模，以便于促進資源化處理廚余垃圾。 總的來說，國內外處理處于垃圾無外乎兩種辦法：一是將廚余垃圾純粹的當作垃圾來處理，另一種則是將廚余垃圾資源化。從國際發(fā)展趨勢來看，許多國家都明令禁止垃圾進入填埋場，如韓國食物渣滓，從2005年開始要求所有填埋場 不再接收食物渣滓。由此看來，廚余垃圾的資源化已大勢所趨。所以，廚余垃圾的單獨收集、運輸，而非與城市生活垃圾混淆處理，顯得尤為重要。 1.1.2 研究意義 由于廚余垃圾處理產(chǎn)生的一系列問題，為了不浪費填埋場地，不增加環(huán)衛(wèi)支出，我們有必要研究一種針對這種

15、固液混合垃圾運輸、處理的設備。所以說廚余垃圾車是應社會發(fā)展的需要而產(chǎn)生的，這種垃圾車的產(chǎn)生使得廚余垃圾的資源化更加方便，也避免了填埋處理產(chǎn)生的二次污染。 通過對廚余垃圾車整體構造的了解，以及工作原理的理解，認識到這種專用車輛的一般設計步驟，也通過學習軟件等，提高自身的能力，在此過程中，能鍛煉自己獨立思考的能力，也能對所學的知識加以利用，夯實基礎，為以后的生活和工作打好基礎。 1.2 廚余垃圾車研究現(xiàn)狀 1.2.1 國內外研究現(xiàn)狀 廚余垃圾無害化處理應該由無序變成規(guī)范的市場運作，廚余垃圾車就主要負責廚余垃圾的手機和運輸。 2001年，一些生產(chǎn)專用車輛的廠家，開始著手研究和開發(fā)這種廚

16、余垃圾車，具有代表性的有煙臺海德專用汽車有限公司、北京中國林特裝車有限公司、湖北宏圖特種飛行器制造有限公司，先后開發(fā)了大容量，機械化裝載，密封良好的廚余垃圾車。從2002年起，我國積極推進衛(wèi)生設備的建設后，廚余垃圾車開始小批量試運行，已經(jīng)環(huán)衛(wèi)部門認可。 從垃圾車多年來在中國市場的情況來看，垃圾車的生產(chǎn)和銷售逐年增長，且具有穩(wěn)定的發(fā)展勢頭，市場規(guī)模從2005年的4027輛增長到2007年的5305輛，2008年繼續(xù)保持略有增加的趨勢，達到5600輛。從長遠的發(fā)展看，垃圾車是城市衛(wèi)生工作的主要設備，有廣闊的發(fā)展前景。 然而，廚余垃圾車市場的步伐依舊舉步維艱，雖然有多年的研究和開發(fā)，并有廚

17、余垃圾車生產(chǎn)資質的專用車輛，但其年銷售額是寥寥可數(shù)，即使幾家知名的特種車輛，每年也不過出售數(shù)十輛。近年來，銷售情況較好的煙臺海德專用汽車有限公司，越來越多地關注食品廢物垃圾車的市場需求，從韓國一線城市學習機電液一體化的技術，以實現(xiàn)負載智能，并自主研發(fā)廚余垃圾車后門密封筑巢技術、固液分離技術、液體加熱技術，獲得多項國家專利，現(xiàn)已開發(fā)出了一系列2.5?8立方米的廚余垃圾車，北京2008年奧運會時還是食品廢物垃圾車的指定用車?，F(xiàn)在該公司的市場占有率達到80％，但是，年銷量也不過百十來輛。由此看來，廚余垃圾車的研發(fā)還任重道遠。 1.2.2 目前存在的問題 雖然社會已經(jīng)對處于垃圾的處理很重視，尤其是

18、一些大城市和經(jīng)濟發(fā)展較快的城市，也建立了泔水廚余垃圾處理站。這本應該是利國利民的好事，理應得到餐飲單位的支持，但事實上廚余垃圾處理站卻一直處于不飽和的狀態(tài)，換句話說，就是這些處理站收不到垃圾。這大概是因為以前餐飲單位的廚余垃圾或明或暗地賣給個體戶，每年的收入可達幾萬到十幾萬不等。但這些垃圾若由政府相關部門統(tǒng)一收集和處理，商家不僅不能得到這些費用，還要向政府相關部門交納一定的處置費。在利益的驅使下，這種集體收集處理的政策使得餐飲單位很難接受，或只是表面答應，在實際行動中，只是少量上交幾桶廚余垃圾以便應付，背地里還是將大量處于垃圾賣給不法分子來賺取利潤。因此，餐飲單位的不支持和政府監(jiān)管力度的不完善

19、，使得廚余垃圾處理站不能正常運作，同時也對廚余垃圾車市場化的進程產(chǎn)生一定的影響。 建立廚余垃圾轉運站和進行廚余垃圾的收集、運輸和處理是一個比較大的系統(tǒng)工程，這涉及到政府部門和社會的各個方面，初始投資和運營成本是相當大的。這部分費用由政府支付，還是分攤到餐飲單位，是一個很重要的問題。各地方政府也在不斷探索，希望找到保持各方利益的平衡點。從國家倡導的低碳生活，和可持續(xù)發(fā)展策略，地方政府應該加大投入，因為這是一個與民生有關的項目；與此同時，應加大宣傳力度，使人們意識到廚余垃圾的危害，甚至讓它成為一種常識，讓不法分子無利可圖，做不成泔水業(yè)務；營造良好的社會氛圍，宣傳節(jié)能餐的使用，減少廚余垃圾的生產(chǎn)；

20、在餐飲單位應該制定相應的獎勵制度，使他們將廚余垃圾進行正規(guī)的處理作為一種責任和義務；政府應加大監(jiān)管和執(zhí)法力度，使全社會采取行動，共同監(jiān)督的廚余垃圾的走向；能讓垃圾處理站正常的工作起來，徹底杜絕廚余垃圾流入不法分子手中，以杜絕對社會產(chǎn)生的危害。 1.2.3 廚余垃圾車發(fā)展方向 在當今信息時代，數(shù)字化發(fā)展已經(jīng)代替了人工作業(yè)，所以也要求廚余垃圾車這種適應現(xiàn)代化生產(chǎn)需要的產(chǎn)品更加被人類所用，那么對他的要求就概括為以下幾點： 1. 人性化設計：減少操作人員的勞動強度，提高工作效率，使工作更符合人體工程學。 2. 數(shù)字智能化：在車輛上安裝稱重系統(tǒng)、信息存儲、發(fā)送、打印、實時監(jiān)控信

21、息等數(shù)字，可以有效快捷地計算車每桶垃圾的多少，綜合各個桶垃圾的總量，并對這些結果進行計算統(tǒng)計，促進這些信息的科學管理。 3. 美化外觀：改變過去只注重實用的概念，使車輛整體外觀變得好看，可以使之完全融合到城市中，形成一道流動的風景線。 4. 形式多樣性：一些小區(qū)每天產(chǎn)生的垃圾量并不大，可以先用垃圾箱收集，然后用專用垃圾車運走。 5. 容量：大部分的廚房余垃圾站都離都市較遠，如果使用小型的廚余垃圾車運送，則運輸成本會比較大，如此一來，這就需要一個大處于垃圾轉運車，這種小型車和大型車之間的對接交換，最好的方法就是使用抽吸式進行對接，但廚余垃圾的組成很復雜，很容易堵塞管

22、道，真正的實行起來還是有一定難度的，會需要一段時間。 隨著社會的進步，人們環(huán)保意識的增強和人民素質的提高，全國各地廚余垃圾工作站的建立，國家漸漸實行垃圾資源化和無害化的政策，防止污染，保護環(huán)境等一系列加強環(huán)保措施的實施，我們有理由相信廚余垃圾車的發(fā)展會有一個光明的前景。 1.3 課題研究主要內容 通過對資料的查閱，了解廚余垃圾車的總體構造，對其工作原理有一定的認識。本課題主要是研究廚余垃圾車的罐體結構，罐體分為方罐體和圓罐體，圓罐體主要用來盛放垃圾，方罐體則用來盛放垃圾中被分離出來的水分，實現(xiàn)固液分離，避免對環(huán)境的二次污染。設計過程中，通過對二維、三維軟件的學習，能夠繪

23、制出有關重要部件的圖紙。 - 3 - 第二章 廚余垃圾車總體結構分析 第二章 廚余垃圾車總體結構分析 2.1 專用汽車簡介 當今社會，還沒有對專用汽車有個明確的定義，所以各國對此也有不同的解釋。日本把車上裝有專用設備、有汽車本身驅動或裝有專用驅動設備的汽車稱為特殊裝備車；在普通底盤上裝備專用設備車身的汽車稱為特種用途汽車；專門為特殊作業(yè)而制造的車稱為特種汽車。美國、英國等國對此也有不同的解釋。我國對專用汽車的定義是：有專用設備、具備專用功能、用于承擔專門運輸任務或專項作以及其他專業(yè)用途的汽車。 隨著運輸業(yè)的不斷發(fā)展，專用汽車的種類也越來越多，

24、來實現(xiàn)市場化的需求。經(jīng)濟發(fā)達國家的專用汽車數(shù)量和種類也在不斷增加，一次來適應各種運輸要求。按照GB/T 17350-1998標準的規(guī)定，我國的專用汽車分為以下幾種：廂式汽車、倉柵式汽車、起重舉升式汽車、罐式汽車、專用自卸汽車和特種結構汽車六大類。 廂式汽車：駕駛室和獨立的封閉車廂連為一體，裝有專用設備，用來運載人員、貨物或承擔專門作業(yè)的專用汽車。 倉柵式汽車：具有倉籠式的車廂，用來運輸顆粒狀物體、或者禽畜等的專用汽車。 起重舉升式汽車:有起重設備或可升降的工作臺的專用汽車。 罐式汽車：有罐裝設備，用來運輸液體、粉狀物體或氣體的專用汽車，也可以用來完成特殊作業(yè)。 專用自卸汽車：有專門的

25、舉升機構，可以自己抬起車廂或使其升起一定的角度，貨物可依照重力自由卸載的專用汽車。 特種結構汽車：具有桁架結構、平板結構等各種特殊結構的專用汽車。 根據(jù)不同的特點，專用汽車還可以有別的分類方式，在此不再敘述。 2.2 罐式汽車簡介 根據(jù)專用汽車的分類不難看出，本課題所研究的廚余垃圾車便是一種罐式專用汽車，在此，先介紹一下罐式車輛。 如上所述罐式汽車是指裝有罐裝的容器，用來運輸液體、氣體或粉狀物體的專用汽車和專用汽車列車。我國罐式汽車生產(chǎn)需從20世紀50年代開始，60年代已經(jīng)有了一定的規(guī)模，自上世紀80年代至今，罐式汽車的樣式、質量和性能等都得到了很大的提高，在貨物運輸中起到了不可

26、小覷的作用。當然，罐式汽車也有他獨特的特點： （1） 由于罐體是盛裝物體的主要容器，可以采用機械化的裝載方式，這樣可以縮短裝卸時間，加快周轉，提高運輸效率。 （2） 罐體的密封性，可以使罐內的物體不收氣候的影響，使之不易泄漏及變質，也杜絕了污染的可能。 （3） 可以散裝貨物，減少了包裝的程序，節(jié)省資源，增加運輸質量，粉狀物體也不易散落，減少粉塵飛揚。 （4） 密封條件下使得裝載物體不易泄漏，哪怕是有毒物體，也不會對環(huán)境造成污染。易燃易爆物品，也不易產(chǎn)生意外。 罐式汽車由于特殊的構造，也有不同的分類按照貨物運輸?shù)姆N類和作業(yè)性質可分為：液罐汽車，顧名思義，就是用來運輸液體的

27、罐式汽車，如水、潤滑油、牛奶等；粉罐汽車，就是用來裝載散裝粉狀無聊的汽車，如水泥、豆類、面粉等；氣罐汽車，用來裝載液化氣體的罐式汽車，例如液化石油氣、液氧等；其他專用罐式汽車，可以完成特殊任務的罐式汽車，如灑水車等。 2.3 廚余垃圾車特點 廚余垃圾的處理分為單獨收集和運輸、集中處理、無害化和資源化幾個部分。廚余垃圾車是處理廚余垃圾收集和運輸環(huán)節(jié)所必不可少的專用車輛。它要求車輛的密封性能好，操作方便可靠，裝載效率高，并要求與資源化和無害化相符合。不少國內專用汽車企業(yè)根據(jù)用途等的不同數(shù)量研發(fā)了不同的體積和不同功能的廚余垃圾車，這些垃圾車車輛是在右側的提桶機構將垃圾倒入罐體，以推板推

28、卸或向后傾倒為主要卸載方式，并有固液分離，密封排料和高壓清洗等功能，這些垃圾車可以是標準的120L，240L塑料桶或通用的標準桶，以上所提到的廚余垃圾車具有以下特點： 1. 罐體截面是方形或圓形，強度高，有效容積大； 2. 廚余垃圾車通常都由大容量的儲罐，這是因為廚余垃圾的含水量很高, 儲罐配備有快換接頭，便于操作員根據(jù)不同情況排放分離出來的污水； 3. 推鏟不僅具有卸載功能，同時也可以壓榨廚余垃圾中的水分； 4. 利用液壓缸鎖緊裝置來密封后蓋，同時安裝有特殊的密封膠條，密封性能安全和可靠； 5. 采用機電液一體化控制方式，也可以是手動閥操作

29、，保證操作安全可靠； 6. 配有專門的清洗設備； 7. 根據(jù)需要可選擇尾氣加熱裝置，泔水抽吸裝置或氣力排卸系統(tǒng)。 因此，國內生產(chǎn)的廚余垃圾車技術上來說，基本上能滿足廚余垃圾的收集和運輸。不過值得一提的是，有廠家新近開發(fā)使用的技術類似吸污車的廚余垃圾車。這種垃圾車的特點就是車外部不受廚余垃圾的污染，而且形狀不受限制，特別適合小飯店廚余垃圾的收集。然而，以“吸”這種方式來收集廚余垃圾對垃圾的成分要求相當嚴苛，也就是說垃圾中水分含量要多；而垃圾中的骨頭、筷子、破瓷碗碎片很容易堵塞吸管，所以首先要進行切割；為了防止垃圾罐內被抽出的濁氣對大氣造成二次污染，真空泵的排氣口處需要

30、安裝空氣凈化裝置。 2.4 廚余垃圾車的整體結構 本課題研究的廚余垃圾車便是罐式汽車的一種。廚余垃圾車主要組成部分有方罐體，用來盛裝處于垃圾中的液體成分；圓罐體用來裝載垃圾；還有提升機構、推鏟機構，密封式后蓋，液壓系統(tǒng)元件。廚余垃圾經(jīng)推擠，污水經(jīng)過過濾裝置流入方罐體，污水可通過開關球閥排出，這樣一來就大大增強了廚余垃圾的裝載量。罐體具有良好的密封性能，可有效避免廚余垃圾運輸污水外溢的現(xiàn)象，從而避免了二次污染。廚余垃圾車整體結構如圖2-1。 圖 2-1 廚余垃圾車整體構造 2.4.1 罐體 罐體包括兩個部分，圓罐體和方罐體。廚余垃圾主要都在圓罐體內，推鏟位于

31、罐體的前方，提升裝置和推產(chǎn)之間可以互鎖，如果推產(chǎn)的位置不正確，提升裝置便不能正常工作，可能會使垃圾倒入推鏟之后，無法清理。廚余垃圾經(jīng)提升機構倒入圓罐體時，大體就在靠近推鏟的地方，當通過觀察孔看到垃圾堆積較多時，推產(chǎn)就會工作，將垃圾往罐體后方推動，這樣就可以騰出空間，以便繼續(xù)裝載垃圾，這時，推鏟又回到原來的位置，繼續(xù)工作。 鑒于廚余垃圾水分含量高這一特點，車上專門有盛裝污水的方罐體。方罐體與圓罐體合為一體，因為方罐體在圓罐體的下方，所以它還起支撐的作用，支撐它上面的圓罐體并且與車架相連。同時兩個罐體之間配有過濾裝置，污水從圓罐體中的廚余垃圾中分離出來，流經(jīng)一個過濾裝置，到達方罐體；液體

32、可通過方罐體后的排放口實現(xiàn)排放或回收利用。 2.4.2 推鏟 推鏟用于推動垃圾和卸載垃圾。為了推卸干凈，圓罐體應該和推鏟有良好的接觸。推鏟周圍應有一些滑道，這些滑道由多段圓弧狀MC尼龍耐磨滑塊構成，MC尼龍耐磨滑塊具有良好的耐磨性、摩擦系數(shù)小、不會磨損罐體內部等特點。還在耐磨滑塊和滑道之間安裝有密封組件，即彈性密封條，通過調整密封條提供適當?shù)念A緊力，使耐磨塊和罐體緊密結合，從而保證罐體內的垃圾能清理干凈。推鏟剖面圖如圖2-2所示。 圖 2-2 推鏟剖面圖 2.4.3 提升機構 提升機構的主要功能是把垃圾倒入圓罐體中。舉升機構

33、帶動起重機構將垃圾桶提升，通過使用油缸實現(xiàn)作業(yè)。舉升油缸安裝在圓罐體上，因為此機構是吊升式的，所以吊桿就用來提起垃圾桶，吊桿和頂蓋通過銷軸相連。當舉升油缸推動起重吊桿提起垃圾桶時，進料口的頂蓋也在同一時間打開，此時，垃圾桶提升、頂蓋打開、垃圾桶翻轉、垃圾倒入罐體內這一系列動作同時完成，整套作業(yè)連續(xù)不間斷，而且操作簡單，節(jié)省了人力動作，效率高，節(jié)省時間，降低運輸?shù)臅r間成本。工作圖如圖2-3所示。左側是提升掛桶，右側是垃圾桶翻轉動作。 圖 2-3 提升機構 2.4.4 后蓋 罐體后蓋為一個整體的開合機構，通過液壓缸實現(xiàn)打開和閉

34、合。后蓋和罐體通過可調節(jié)的鉸鏈連接在罐體的頂部，后蓋與圓罐體結合的位置上配備了一整圈可壓縮的密封條，可以通過調節(jié)鉸鏈處的螺母調整密封條和圓罐體之間的壓縮量。在圓罐體的兩側還配備有液壓驅動的楔形鎖緊裝置，后蓋閉合后，楔形鎖緊裝置借助液壓缸的作用將后蓋和密封條結合在一起，使后蓋密封可靠，無泄漏現(xiàn)象，以防止在運輸過程中廚余垃圾對環(huán)境造成污染。后蓋設計如圖2-4所示。 圖 2-4 后蓋 國內市場上的廚余垃圾車有3噸、5噸和8噸這幾個類型，卸載方式上主要是推鏟式和舉升式。根據(jù)各地方使用要求的不同，有產(chǎn)生了諸如抽吸式、廢氣加熱式還有絞籠式

35、等類型的廚余垃圾車，這些不同類的廚余垃圾車大大地滿足了市場化的不同要求。除此之外，根據(jù)廚余垃圾的收集和運輸?shù)木唧w要求，又對垃圾車做了一系列優(yōu)化設計，專用的提升機構和良好的密封性可以充分滿足廚余廢棄物的收集，以及公路運輸要求。在不久的將來，政府部門對廚余垃圾管理的逐步改善和統(tǒng)一收集運輸政策的逐步完善，能夠有效防止廚余垃圾進入食物鏈，造成環(huán)境污染，從廚余垃圾中提取的生物柴油、化工油脂和有機肥料也能得到合理的利用，由此，廚余垃圾也用必將迎來廣闊的市場前景。 - 10 -

36、 第三章 廚余垃圾車罐體結構關鍵件設計 第3章 廚余垃圾車罐體結構關鍵件設計 本課題利用二維、三維設計軟件，對罐體進行了設計與分析，下面先介紹零件設計與分析。 3.1 零件設計 1. 罐體支撐板設計分析 圖 3-1 板 板是用來其支撐作用的重要零件， 此次用的板是兩邊等長的，都是428mm， 第三邊是圓弧。 2. 襯套設計分析 圖 3-2 襯套 這兩個襯套是成對配合使用的，左邊的小襯套的參數(shù)是，外圍直徑為60mm，內徑是40.3mm，過度是50mm，寬度是25m

37、m；大襯套外徑是70mm，內徑和小襯套一樣都是40.3mm，內徑是60mm。 3. 導板設計分析 圖 3-3 導板 圖3-3所示的導板總長度為900mm，寬度不一，上圖中左側高度為377mm，右側為280mm，在距離右側523處有一段半徑783mm圓弧，頭部與身體成135的夾角，頭部寬度為60mm。 4. 密封墊圈設計分析 圖 3-4 墊圈 墊圈是密封時不可或缺的零件，這個墊圈外徑是70mm，內徑是17mm，厚度是12mm。 5. 角鋼設計分析

38、 圖 3-5 角鋼 角鋼俗稱為角鐵，是兩條棱互相垂直，形成直角的鋼材。分為等邊角鋼和不等邊角鋼。本課題設計的是不等邊角鋼，兩邊分別是60mm和72mm，厚度是5mm。 6. 鉸鏈設計 圖 3-6 鉸鏈 鉸鏈：一個物體套在另一個物體的一部分上，這個物體的運動必將受到那一部分的限制，但這個物體可以繞著那一部分運動，此時這個物體就和另一個物體構成鉸鏈。此課題的鉸鏈如圖3-6所示。它的總高度是59mm，寬度是41mm，圓柱體面上又開了直徑為19mm的孔。 7.

39、 人孔蓋設計 圖 3-7 人孔蓋 人孔蓋是安放在人孔上面，用來觀察罐體內垃圾的裝載情況，當然也有密封的作用。 如圖3-7所示的人孔蓋直徑為516mm，厚度是3mm。 8. 軸設計分析 圖 3-8 軸 軸是用軸承固定來的，可以支撐轉動零件運動，也可以傳遞轉矩的機械零件，一般都是圓柱狀的，也有少數(shù)方形的。軸可以分為好幾段，這幾段可以有不同的直徑和特征。如圖3-8所示左側的軸總長度85mm，分為四段，從左向右，第一段直徑是30mm，長度是15mm；第二段直徑90mm，長18mm，有2x45。的倒角

40、；第三段直徑是42mm，長5mm，第三段和第四段之間有半徑為2的倒角；第四段半徑30mm，長47mm，末端有1x45。的倒角。在末端還有M16的螺紋，在距離末端32mm處有一個直徑3mm的光孔。在第二段的直徑為65mm的圓上均布著四個階梯孔，直徑18mm和直徑12mm，寬度分別為10mm和8mm。右側的軸2左側的軸1相類似，也是四段組成，大體數(shù)據(jù)相同，只有微小的差異，第三段的長度不一樣，此軸第三段長度為7mm，還有此軸最后一段長度為45mm。 9. 加強板設計 圖 3-9 加強板 如圖所示加強板外徑是1

41、20mm，內徑為65mm。 10. 直架設計 圖 3-10支架 支架，用來保障工作安全的桿件式結構或者整體式結構。支架的應用非常廣泛，比如照相機的支架，當然工程中也有很多地方都會用到支架。圖3-10所示支架，總高度為184mm，長為280mm，厚為8mm，右側是半徑為40mm的圓弧，與它同心的有一個直徑51mm的通孔。 （a） （b）

42、 （c） （d） 圖 3-11 如圖3-11所示都是支架，圖a所示支架和圖3-11很類似，這個支架的總高度是404mm，長度是292mm，厚度為8mm。右側上方是半徑為40mm的圓弧過渡，與它同心的有直徑是61mm的通孔。b圖的支架長為460mm，高為170mm，厚度為12mm，上方是半徑為712mm的圓弧。c圖支架總高為281mm，寬為181mm，上方寬57mm，半徑20mm的

43、圓弧過渡與右側斜面相連，下方是半徑712mm的圓弧。d圖支架跟其他的有點不一樣，總長是522mm，高為399mm。 11. 支撐設計 圖 3-12 支撐1 支撐的作用就是使物件固定不倒下。圖3-12所示的支撐總高度是75mm，厚度為6mm，上方半徑為20mm的弧與下方的長方體融為一體，在距離下方55mm處開有直徑17mm的通孔。 圖 3-13 支撐2 圖3-13所示支撐與圖3-12支撐大體雷同，總高度為113mm，在距離底

44、面96mm處也開有直徑17mm的通孔。 12. 法蘭設計 圖 3-14 法蘭 法蘭又叫法蘭盤或突緣。法蘭主要用來連接管件，法蘭之間用螺栓緊固，所以法蘭上都有孔，法蘭與法蘭之間用襯墊實現(xiàn)密封。 圖 3-15 法蘭 圖3-15所示也是法蘭，只是形狀有些不太一樣，左側的法蘭稍大些，外徑是170mm，內徑是116mm，在直徑為149mm的圓上均布有6個M10的螺紋孔，螺紋長度為14mm，法蘭厚度為20mm。中間的法蘭，外徑75mm，在直徑55mm的圓上均布4個M8的螺紋孔，厚度為12mm。右側的法蘭外徑75m

45、m，也是在直徑55mm處均布4個M8的螺紋孔，不過它的厚度不均，最厚的地方有33mm，而另一頭只有10mm，側面是半徑為703mm的圓弧。 13. 密封條設計 圖 3-16 密封條 密封條現(xiàn)在被應用在很多地方，比如汽車、冰箱、門規(guī)等。根據(jù)各行業(yè)要求的不同，密封條的材質、形狀都各不相同。汽車密封條則要求有良好的彈性和抗壓性、不易變形、耐老化、有較寬的溫度范圍，還要易于安裝，耐用。 14. 螺栓設計

46、 圖 3-17 螺栓 標準件六角螺栓，螺栓是和螺母一起使用的緊固件，用來連接兩個帶有通孔的零件。螺栓由兩部分組成，頭部和螺桿，這種連接方式可以在不要求的時候拆卸下來，所以螺栓連接是一種可卸式連接。螺栓在外形上分為六角頭螺栓、圓頭螺栓、沉頭螺栓等。圖4-9所示的是M16的六角頭螺栓，螺桿長度為25mm，螺紋長度為20mm，中間有直徑為7.1mm的通孔。 3.2 裝配件設計 1. 鉸鏈軸裝配 圖 3-18 鉸鏈軸裝配 圖3-18是鉸鏈軸和襯套的裝配件，此件

47、是放在罐體的后蓋上方，用來將后蓋和罐體在罐體頂部連為一體，使的后蓋打開和關閉的時候更加方便；這樣的裝置，也保證了密封的良好性，避免在運輸過程中對環(huán)境造成污染。 2. 罐體總成 圖 3-19 CAD 罐體總成圖 1-罐體 2-墊板1 3-墊板2 4-墊板3 5-梯子 6-法蘭 7-平臺 8-支架 9-導板 10-板 11-料斗 12-擠壓盤 13-角鋼 14-污水箱 15-不銹鋼螺栓 M8x15 16-不銹鋼螺母M8 17-墊圈 18-不銹

48、鋼平墊圈 19-法蘭 20-陽端螺 紋接頭 21-陰端螺紋接頭 22-內接DN65 23-球閥DN65 24-90。內螺紋彎頭 DN65 25-接管1 26-加強板 由圖可以看出，罐體總成是組合件。有圓罐體和方罐體，墊板在方罐體下方，來支撐罐體，圓罐體主要用來盛裝垃圾，污水箱，也就是方罐體用來盛裝垃圾中的廢水，這些廢水靠擠壓工具從處于垃圾中分離出來。梯子在圓罐體外面，方便人從人孔蓋處觀察罐體內垃圾的儲存情況，即使處理。

49、 - 31 - 第四章 關鍵件強度分析及校核 第4章 關鍵件強度分析及校核 4.1 關鍵件的焊接分析 4.1.1 焊接的基本類型 焊接是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛的一種連接金屬的方法，其實質是用加熱或加壓等措施，借助于原子間的結合與擴散作用，使兩塊分離的金屬連接成一個牢固整體的過程。 根據(jù)焊接過程中接頭狀態(tài)，焊接方法可歸納為三個基本類型，即熔化焊、壓力焊、和釬焊。 （1）熔化焊：指焊接過程中，將焊接接頭在高溫等的作用下至熔化狀態(tài)。由于被焊工件是緊密貼在一起的，在溫度場、重力等的作用下，不加壓力，兩個工件熔化的融液會發(fā)生混合現(xiàn)象

50、；待溫度降低后，熔化部分凝結，兩個工件就被牢固的焊在一起，完成焊接的方法。 熔化焊可分為：電弧焊、電渣焊、氣焊、等離子弧焊、電子束焊接、激光（束）焊接等。最常見的電弧焊又可細分為：涂藥焊條電弧焊（手工電弧焊）、焊劑層下電弧焊（埋弧焊）、氣體保護焊等。 （2）壓力焊：壓力焊是指在焊接的同時施加一定壓力進而完成焊接的方法，壓力焊又稱壓焊。壓力焊是典型的固相焊接方法，固相焊接時必須利用壓力使待焊部位的表面在固態(tài)下直接緊密接觸，并使待焊接部位的溫度升高，通過調節(jié)溫度，壓力和時間，使待焊表面充分進行擴散而實現(xiàn)原子間結合。熔化焊一般需要填充材料，常用的是焊條或者焊絲、焊渣。壓力焊常用在鋼筋的焊接上。

51、 壓力焊可分為電阻焊、摩擦焊、氣壓焊等。 （3）釬焊：釬焊指利用熔點比母材（被釬焊材料）熔點低的填充金屬（稱為釬料或焊料），在低于母材熔點、高于釬料熔點的溫度下，利用液態(tài)釬料在母材表面潤濕、鋪展和在母材間隙中填縫，與母材相互溶解與擴散，而實現(xiàn)零件間的連接的焊接方法。 釬焊可細分為軟釬焊和硬釬焊。 釬焊的特點為焊件加熱溫度低、組織和機械性能變化很小，變形也小，接頭平整光滑，工件尺寸精確。軟釬焊接頭強度較低，硬釬焊接頭強度較高。焊前裝 配件需清洗，裝配要求較嚴。廣泛應用于機械、儀表、航空、空間技術所用裝配中如電真空器件、導線、蜂窩和夾層結構、硬質合金刀具等。 較之熔焊，釬焊時母材不熔

52、化，僅釬料熔化；較之壓焊，釬焊時不對焊件施加壓力。 焊接結構的特點： （1）接頭結構形式合理化，應力集中系數(shù)可以減低，接頭工作效率高； （2）能有效地發(fā)揮原材料的性能，改善機器性能，節(jié)省金屬，減輕重量； （3）設計自由度大，壁厚不受限制； （4）生產(chǎn)周期短，經(jīng)濟效益高，利于不斷改型和創(chuàng)新等。 4.2 焊接結構的設計要求 4.2.1 焊接設計原則 （1） 焊接結構各部件壽命盡可能相等或接近，盡可能避免在形狀、強度以及剛度上的不連續(xù)性，以合理的簡化結構單元，充分發(fā)揮焊接零、構件設計自由度大的特點，就有可能設計出更新、更好、更省的產(chǎn)品，剛度是設計焊接結構最重要的條件； （2）

53、 設計焊接結構時應原材料或坯件選用焊接性好，缺口韌性高的，同時考慮有效地利用軋材，采用復合工序，盡可能減少焊縫的數(shù)量和長度； （3） 設計和制造焊接結構時，都要設法減少零、構件的殘余應力和變形。在結構設計時應按“對稱的布置焊縫”原則，合理的配置焊縫，并避免匯交、聚集，讓次要焊縫終端，主要焊縫連續(xù)，使焊縫盡量接近中性軸，避開高應力區(qū)、應力集中部位、加工面、熱處理表面等； （4） 在工藝上采取相應措施，在成批大量生產(chǎn)時，盡可能多的應用自動、半自動焊，減少手工和工地焊接量。要有成效的利用氣割、剪切和彎曲成型工序等。對于形狀復雜的大型、重型零件、構件’可用鑄件、鍛件及軋材等作為結構單元，制成組合結

54、構。 4.2.2 焊接設計要求 （1）焊件下料周邊應整齊,去除毛刺、飛邊，銳邊倒鈍； （2）焊縫的要求為連續(xù)性焊縫，而且焊縫不能夠有明顯的焊瘤、氣孔、夾渣等缺陷； （3）所有焊縫在焊接時，均應采用相應措施防止焊接變形，確保焊接之后的后尺寸要求； （4）焊后要矯正，并去除焊渣，將焊縫打磨光滑。 4.3 焊縫和接頭的基本形式 4.3.1 焊縫的形式 焊縫指的是焊件焊接起來后形成的結合部分。焊縫按本身的截面的不同，可分為對接焊縫和角焊縫。 1 對接焊縫 指在兩個焊件的坡口面間或一個焊件的坡口與另一個焊件的表面形成的焊縫。 2

55、 角焊縫 沿兩直交或近直交零件的交線所焊接的焊縫。 4.3.2 焊縫接頭形式 根據(jù)國家標準GB/985-80規(guī)定，焊縫接頭的主要形式有四種，對接街頭、角接接頭、搭接接頭和T型接頭四種，如圖4-1所示。 a 對接接頭 b 角接接頭 c 搭接接頭 d T型接頭 圖 4-1 焊縫形式 1. 對接接頭 指兩焊件端面相對平行的接頭，如圖4-1a所示，這種街頭能承受較大的載荷，是焊接中較常用的焊接形式。 2. 角接接頭 指兩焊件之間的角度大于30。但小于135。夾角的接頭，這種接頭的承受能力不是很大

56、，所以重要的焊接結構中不常使用。 3. 搭接接頭 指兩個焊件重疊或兩個焊件之間的夾角不大于30。的焊接結構，如圖4-1c所示，承受載荷能力較低，一般不使用這種焊接結構。 4. T型接頭 指一個焊件與另一個焊件之間成90。夾角或者近似90。夾角的接頭，這種接頭承受動載荷的能力很好，所以在焊接時也很常用。 4.4 罐體結構部分焊接件的校核 4.1.1 角焊縫計算強度校核 圖 4-2 角焊縫 如圖4-2所示角焊縫，罐體總成中，支撐罐體的板和支架便是這種焊縫形式，支架在下面，板在支架的上方，板和支架的厚度都是12mm，單件總重是

57、7kg。 按等強度設計時： （4-1） 按剛度計算：3~9 （4-2） 彎曲、剪切并存，Mb=100Nm F=100N （4-3） 由于部分焊透，有； （4-4） 板h1=12mm，l1=460mm，許用應力= 10MPa ，=0.5MPa； 8.9MPa<， = 0.1MPa<

58、 （4-5） 支架h2=12mm，l2=428mm，許用應力= 12MPa ，=0.5MPa； =10MPa < ， =0.22MPa < （4-6） 綜上，支撐板和支架強度符合要求。 4.2.2 對接焊縫強度校核 圖 4-3 對接焊縫 在罐體中部支架和軸的焊接方式就是屬于這種焊接形式。 板件的厚度為12mm 按等強度設計時：9 （4-7） 按剛度設計時：=3~9

59、 （4-8） 軸和支架焊接區(qū)產(chǎn)生扭轉和剪切組合應力，角接最大彎曲應力為： （4-9） 軸內徑d=44mm，彎矩=200，h=12mm，許用應力=15Mpa。 由以上數(shù)據(jù)及（5）式有：=12.3Mpa<=15Mpa （4-10） 綜上，鏈輪焊接強度滿足要求。 第五章 總結 第5章 總結 轉眼就到了6月，畢業(yè)設計也告一段落了，這是一次將理論和實際應用結合起來的好機會，也是一次鍛煉自己的機

60、會。通過廚余垃圾垃圾車罐體的設計，讓我學會了怎樣使用軟件，怎樣更好地搜集自己所需的資料，也對廚余垃圾車這種新型環(huán)衛(wèi)車輛有了一定的認識。 廚余垃圾車罐體分為兩部分，圓罐體和方罐體，圓罐體主要用來盛放收集的垃圾，里面有推擠機構，可以將垃圾中的水分分離出來，而方罐體就是充當收集這種廢水的角色。這樣一來，收集的廚余垃圾可以用來提煉生物柴油、化工油脂和有機肥料，避免了對環(huán)境的二次污染，也節(jié)省了大量用來處理廚余垃圾的費用。 設計過程中，通過查閱資料，了解了廚余垃圾車的現(xiàn)狀，借助Auto CAD和CATIA 軟件，繪制所需要的零件圖。廚余垃圾車各個部件之間相互協(xié)調運作，使垃圾的收集和處理有效的進行，節(jié)省

61、了人力，更方便快捷。 廚余垃圾車現(xiàn)在市場上有不少，可利用率并不高，所以廚余垃圾車未來的發(fā)展還是很艱難的，希望隨著人們環(huán)保意識的增強，設計者們對廚余垃圾車的改進，廚余垃圾車的前景會越來越好。 參考文獻 參考文獻 [1]徐達、蔣崇賢主編，專用汽車結構與設計，北京理工大學出版社，1998 [2]徐達、叢錫堂主編，專用汽車構造與設計，人民交通出版社，2008 [3]馮晉祥主編，專用汽車設計，人民交通出版社，2007 [4]卞學良主編，專用汽車構造與設計，機械工業(yè)出版社，2008 [5]孫國明，廚余垃圾車市場化的發(fā)展方向，專用汽車，

62、2010 [6]劉偉杰，一種固液分離的廚余垃圾車，專用汽車，2010 [7]舒春亮，一種抽吸式泔水收集車，專用汽車，2010 [8]王曉等，一種新型壓縮式食物垃圾收集車，工程機械與維修2004 [9] 秦四成， 城市垃圾車用液壓控制系統(tǒng)，重型汽車，2001 [10]單巖、謝龍漢主編，CATIA V5機械設計應用實例，清華大學出版社，2004 [11]胡海龍主編，CATIA V5 零件設計實例教程，清華大學出版社，2007 [12]魯金忠、羅開玉等主編，CATIA 機械設計實用教程，化學工業(yè)出版社，2008 [13]謝龍漢主編，CATIA V5 CAD 快速入門，清華大學出版社，

63、2006 [14]張松青、崔紀超主編，CATIA V5 三維機械設計，北京理工大學出版社，2007 [15]丁仁亮主編，CATIA V5 基礎教程，機械工業(yè)出版社，2007 [16]潘蘇蓉、馮申主編，Auto CAD 2008 中文版教程與應用實例，機械工業(yè)出版社，2009 [17]談蓓月主編，Auto CAD實用教程，東華大學出版社，2006 [18]吳俊主編，Auto CAD應用教程，東南大學出版社，2005 [19]楊海勇、高靖斌主編，Auto CAD 2004中文版，兵器工業(yè)出版社，2004 [20] 《機械設計手冊（第3卷）》，機械工業(yè)出版社，1993 致謝 致 謝 大學將要在6月份畫上句號了，首先感謝在畢業(yè)設計過程中蒲琪老師的悉心教導，老師認真嚴謹?shù)膽B(tài)度給我留下了很深的印象，感謝您！ 感謝在設計過程中魯力群老師對我的無私幫助，謝謝您！ 感謝同學的幫助、舍友的督促！在此過程中也與同學建立了深厚的友誼。 感謝學院給我們良好的學習氛圍，然我們安心做畢業(yè)設計。 最后，感謝各位教授在百忙之中給我們答辯！你們辛苦了！