竖式压缩垃圾箱转运车装卸部设计及工程分析

摘要

随着国民经济高速发展，人们生活质量和生活水平不断提高，工业和生活垃圾日益增多，已渐成垃圾围城态势，垃圾处理的形势因而变得日趋严峻。垃圾高效、清洁地运输是垃圾处理中必然遇到的重要的一个环节，适应多重环境，满足多种需求的垃圾运输车必不可少。　　本课题研究的竖式自装卸垃圾转运车用于将垃圾中转站中经过压缩并垂直放置的大容量封闭垃圾集装箱挂靠并放倒在车上，再运至垃圾处理场进行后期处理，垃圾箱体的整体装载和卸载均可以高效地连贯完成。本课题结合作业环境和功能要求，研究设计了安装在江淮格尔发A5W重卡专用车底盘上的自装卸装置，使其能自动竖直装载和放倒卸载22吨重垃圾箱并完成垃圾箱转运的任务，本文对自装卸结构进行动态仿真，分析了静态和动态力学性能，并进行了结构优化。　　首先，综合分析了国内外已有竖式垃圾转运车及类似车型的应用背景和结构特点，分析总结了举升机构、翻转机构、牵引机构、对准机构的各自特征，结合课题约定的垃圾转运车的工作环境与经济性要求，拟定了自装卸装置总体结构的设计思路并完成了结构设计。然后，建立了自装卸装置在卸载工况、装载工况和卸料工况下的ADAMS虚拟样机模型，仿真结果得到自装卸装置在三种不同工况下的运动和受力曲线，并分析垃圾转运车在危险工况下的倾覆性。之后，运用SPACECLAIM导入自装卸装置的有限元模型。运用ANSYS有限元法对结构进行模态分析，验证了结构方案满足垃圾转运车的工作要求，把动力学仿真分析结果中求得的载荷施加到分析对象上，进行静力学分析，得到了自装卸装置中关键部件在极限作业环境下的应力和应变分布情况。最后，根据Workbench有限元分析的结果，对自装卸装置关键受力结构进行尺寸优化，加强了拉杆受力集中的削弱部位，对自装卸装置整体进行拓扑优化，使得自装卸装置整体质量减轻8.3%。

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第 1 章 绪论

1.1 引言

1.2竖式装箱压缩垃圾站产品工艺简介

1.3 垃圾转运车国内外研究现状

1.3.1 国外发展现状与趋势

1.3.2 国内发展现状与趋势

1.4 主要研究内容

1.5 本章小结

第 2 章 自动装卸装置结构方案设计

2.1 垃圾转运车工作过程及功能要求

2.1.1工作过程简介

2.1.2 主要设计技术指标

2.2 垃圾转运车方案分析

2.2.1 整体方案定型

2.2.1专用车底盘选择

2.2.2举升方案分析

2.2.3 对准机构分析

2.2.4 垃圾集装箱锁紧机构分析

2.2.5牵引机构分析

2.3 垃圾转运车几何模型

2.4 本章小结

第 3 章 自装卸装置 ADAMS 仿真分析

3.1 举升运动分析

3.1.1 举升机构基本参数的确定

3.1.2举升机构运动分析

3.2 自装卸装置虚拟样机模型

3.2.1 虚拟样机技术简介

3.2.2 虚拟样机模型导入

3.2.3 添加约束和驱动

3.2.4仿真分析结果后处理

3.3 自装卸装置运动学仿真

3.3.1 卸载工况分析

3.3.2 装载工况分析

3.3.3卸料工况分析

3.4 自装卸装置动力学分析

3.4.1 ADAMS 动力学分析方法

3.4.2 不同工况下关键受力件动力学分析

3.5 垃圾车满载倾覆性分析

3.4.1添加约束

3.4.2 仿真结果分析

3.6本章小结

第 4 章 自装卸装置静力学分析

4.1 有限元分析方法理论概述

4.2 自装卸装置有限元模型

4.2.1 材料属性定义

4.2.2 网格划分

4.2.3 设置边界条件和载荷

4.3自装卸装置模态分析

4.3.1 模态分析方案的选取

4.3.2 自装卸装置模态分析结果

4.4 自装卸装置整体结构有限元分析

4.5 关键零部件的有限元分析

4.5.1拉杆在极限工况的有限元分析

4.5.2 主车架液压底座危险工况有限元分析

4.6 本章小结

第 5 章 自装卸装置结构优化设计

5.1 结构优化概述

5.2 尺寸优化设计

5.2.1 设计变量的选取

5.2.2 目标函数与约束条件

5.2.3 参数优化流程

5.2.4 优化结果

5.3 拓扑优化

5.4 本章小结

总结与展望

参考文献

致 谢