PAGE2姓名學(xué)號4班級專業(yè)車輛工程畢業(yè)時間2022.07畢業(yè)設(shè)計（論文）題目園林垃圾處理車底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計一、課題來源（包括研究目的、意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢）1.1研究的目的和意義1.1.1研究目的伴隨著城市化進程的推進，垃圾增速將超過人口增速，截止到2021年年底，我國總垃圾體量約為20億噸，有研究預(yù)計到了2050年，其累計總量將會增至34億噸。因此，如何對垃圾進行有效的處理已經(jīng)成為一個重要的，具有挑戰(zhàn)性的世界議題。而城市園林，作為大眾在鋼筋混凝土構(gòu)建的鋼鐵森林中唯一一個可以親近大自然的區(qū)域，其在垃圾的處理問題上近年來也暴露出了不少的問題。關(guān)于垃圾污染及治理，一直都是一個復(fù)雜的動態(tài)過程，不僅包括源頭治理，還包括分類、運輸、回收、處理、循環(huán)利用等多個環(huán)節(jié)。做好垃圾污染治理，不但有助于提高廢舊物品循環(huán)利用率，優(yōu)化地區(qū)環(huán)境，而且可以推動政府和社會良性互動，提高治理效率，促使地區(qū)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，帶動區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。為了更好的推動我國城市園林的可持續(xù)發(fā)展，加強生態(tài)文明的建設(shè)，本文將以園林垃圾處理車為例，通過對其底盤結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，旨在更好的提升園林垃圾處理車的工作效率，減少因頻繁故障而造成的維護成本，更好的促進我國生態(tài)環(huán)境保護事業(yè)的健康發(fā)展。1.1.2研究意義理論意義：通過對國內(nèi)外園林垃圾處理車底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計進行探討，希望可以較為系統(tǒng)的為當(dāng)下園林工程中的相關(guān)垃圾防治工作在機械處理上帶來一定的補充，并希望本次的園林垃圾處理車底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計可以為車輛專業(yè)的相關(guān)從業(yè)者在今后的設(shè)計過程中帶來一定的參考，從而更好的推動車輛專業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)實意義：希望通過本次研究，可以將此次設(shè)計的園林垃圾處理車底盤結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化并投入生產(chǎn)，從而在提升個人專業(yè)技術(shù)水平的同時，更好的服務(wù)社會。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1園林垃圾車發(fā)展概述在傳統(tǒng)園林景觀中，園林垃圾處理車的構(gòu)成主要由底盤部分、粉碎機、挖坑機、推土鏟四部分構(gòu)成，并主要應(yīng)用于城郊路況。而本次設(shè)計的園林垃圾處理車底盤部分，則為電動底盤[1]。據(jù)此，本文對其中的相關(guān)學(xué)術(shù)研究簡要概述，以便為后期的實際設(shè)計應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。早在20世紀(jì)初，西方發(fā)達國家就已經(jīng)開始在各種清理繁重作業(yè)及園林綠化中使用機械設(shè)備，但在當(dāng)時的西方，在垃圾處理的過程中主要還是以農(nóng)業(yè)機械以及運輸機械為主[2]。就比如其中的種植以及犁地用的拖拉機，運輸以及裝卸用的起重機等器械。到了上世紀(jì)50年代，真正意義上進行針對性園林垃圾處理的垃圾車正式出現(xiàn)，并主要以清潔車、掃雪車、草坪修剪機、植樹機等為主[3]。在電動機器人上還未正式成形。但是這一時期，卻標(biāo)志著小型園林綠化及清理機械很快進入了快速發(fā)展的階段[4]。比及上世紀(jì)80年的，隨著西方經(jīng)濟的快速發(fā)展，大眾的生活水平得到了很大的改善，在一些發(fā)達國家的家庭中小型園林綠化及清理機械已經(jīng)成為了必備的機械，特別是一些除雪、草坪、街道清理機械在一些家庭中已普遍使用[5]。到20世紀(jì)末，發(fā)達國家兒乎所有城市的園林綠化及清理作業(yè)己經(jīng)全面實現(xiàn)了機械化的作業(yè)。進入21世紀(jì)以來，全世界大范圍內(nèi)的園林綠化工作都是以機械化代替人工，且繁衍出來了大型的城市綠化公司和私家園林維護公司等，同時在園林機械上，也逐漸走向了了智能化和信息化[6]。這一時期在國內(nèi)的園林垃圾處理車底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計上，幾乎都開始有使用固定機器的，同時還有導(dǎo)軌之類的裝置進行定點加工，但是這種加工生產(chǎn)方式被環(huán)境制約的特別嚴(yán)重，因此機器上搭載運動底盤的這種移動解決方案，不僅可以實現(xiàn)機器在不同的生產(chǎn)環(huán)境中的轉(zhuǎn)換，同時機器的本身和園林建筑工藝還可以混合以進行多種組合，方便機器器械在進行園林建筑作業(yè)的同時，還能減低生產(chǎn)成本[7]。并且在不少的學(xué)術(shù)研究中都有指出，在園林建筑中，垃圾處理車要滿足能夠持久穩(wěn)定運行的能力[8-10]，同時也要在狹窄擁擠的場合靈活工作和移動的這些特點，這些都是垃圾處理車的研究重點和難點[11-13]。1.2.2底盤設(shè)計方案選擇目前，移動型機器人的底盤按照行走方式主要可以分為三大類型。一是輪式移動底盤，即底盤的選材為輪式；二是履帶式移動底盤；三是輪步復(fù)合式移動底盤等等[14]。其中履帶式移動機構(gòu)具有良好的越障性，較長的使用壽命，但是考慮到園林園林的環(huán)境、考慮到其耗能大、重量大，但是移動速度較慢，不夠靈活以及我們對于底盤全向的訴求，所以不采用[15]。輪式移動機構(gòu)的穩(wěn)定性、移動速度和承載能力等方面優(yōu)勢明顯，此外，輪式機構(gòu)較為簡單，容易拆卸，便于維護和修理，所以我們選擇輪式移動機構(gòu)。1.2.3車輪的選擇和設(shè)計目前，通過整理國內(nèi)外相關(guān)文獻可知，能滿足本課題所需的全向移動的移動底盤機構(gòu)的車輪有全向輪、舵輪和麥克納姆輪。1.2.4懸架方案選擇在園林路面上，路面一般都是不平整的，如果路面不平整的話，出現(xiàn)小障礙物的時候，不可避免的就會出現(xiàn)車輪的打滑或者其中某個輪子懸空，這種情況下車子會發(fā)生傾斜，甚至失去動力直徑被頂起[6]。這個時候擁有一個減震緩沖裝置就顯得尤為重要。減震緩沖裝置分為兩種，一種是獨立懸架裝置；另一種則是非獨立懸架裝置。綜上所述，通過獨立減震懸架的結(jié)構(gòu)就可以實現(xiàn)多個輪子共同著地，保證運動平臺驅(qū)動力的同時也能克服地面不平帶來的不穩(wěn)定性[17]，故本文懸掛系統(tǒng)選擇獨立懸掛系統(tǒng)進行設(shè)計。1.2.5整體結(jié)構(gòu)設(shè)計園林垃圾處理車底盤主要有車體，舵輪，萬向輪，獨立懸架系統(tǒng)等幾大部分組成[18]。兩個舵輪和兩個萬向輪都是對角安裝在底盤上，保證結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性以及便于運動的控制。舵輪設(shè)計成為緊湊型結(jié)構(gòu)，獨立懸架連接在舵輪和底盤車體之間。1.2.6綜合述評根據(jù)對已有設(shè)計的文獻的參考和對比，同時也基于設(shè)定的條件，本章對園林垃圾處理車底盤裝配方式，底盤移動機構(gòu)的車輪選擇，懸架選擇，車輪的位置布局等等進行了選擇和設(shè)定。通過以上相關(guān)研究本文認為，我國在今后的園林垃圾處理車的發(fā)展方向上，主要可能會朝以下方向發(fā)展：1）園林綠化及清理機械設(shè)備將向舒適化、自動化方向發(fā)展[19]。2）從全國許多環(huán)保部門的需求信息、來看，為了提高園林綠化及清理機械的四季利用率，提高狹窄作業(yè)面的清理程度，園林綠化及清理機械向小型化、多功能一體化方向發(fā)展。3）園林綠化及清理機械設(shè)備的環(huán)保性能有待進一步改善，需要控制機械設(shè)備的噪聲污染、廢氣排放以及降低能耗[20]。因此，我們要對園林綠化機械的動力有所控制，研制生產(chǎn)低污染、低能耗，甚至是無污染的小型清理機械設(shè)備，成為未來園林綠化及清理機械設(shè)備的發(fā)展方向。1.4參考文獻[1]王英豪.基于純電動底盤的自卸式垃圾車控制系統(tǒng)設(shè)計與研制[J].專用汽車,2021(7):4.[2]季一全,湯佳.垃圾車組合底盤:,CN107416392A[P].2017.[3]肖獻法.海沃中國發(fā)布:自卸車智能云+車輛牽引裝置+純電動垃圾車[J].專用車與零部件,2017(6):3.[4]王素暖.NZ5151ZYS型壓縮垃圾車的載荷數(shù)學(xué)表達,有限元分析與優(yōu)化設(shè)計—切割橢圓截面車型[D].廣西大學(xué),2006.[5]陽衡.一種垃圾車底盤及垃圾車:,CN108116502A[P].2018.[6]申斌,余默.江淮電動車底盤環(huán)保節(jié)能領(lǐng)導(dǎo)者[J].專用汽車,2013(3):1.[7]李羽竹,董淑婧.清潔收容式垃圾車設(shè)計[J].機械工程師,2016,12:123-124.[8]艾和金,宮超,王家梅,等.純電動壓縮式垃圾車用底盤:,CN110979457A[P].2020.[9]胡克非,張明凱,何華強,等.一種純電動壓縮式垃圾車的底盤布置結(jié)構(gòu):,CN206494000U[P].2017.[10]王子珩.新型自動垃圾分類車的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能[J].河北農(nóng)機,2019(4):2.[11]王永慶.節(jié)能環(huán)保行業(yè)新星——時風(fēng)純電動車廂可卸式垃圾車[J].農(nóng)業(yè)機械：導(dǎo)購,2015(7):1.[12]吳融華.垃圾車底盤發(fā)展新趨勢[J].專用汽車,1996,03:20-20.[13]楊金昌,張騰燕.垃圾車底盤設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題[J].專用汽車,2005,000(004):45-45.[14]強豪杰.基于ANSYS對電動垃圾車底盤結(jié)構(gòu)建模和優(yōu)化[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化,2020,10(11):2.[15]楊金昌,張騰燕.垃圾車底盤設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題[J].專用汽車,2005(4):1.[16]程焰.市政環(huán)衛(wèi)園林專用汽車發(fā)展概況[J].專用汽車,1987(02):63-64.[17]衛(wèi)保國,耿改龍,王曉利.一種新型車廂可卸式垃圾車[J].商用汽車,2012(12):3.[18]ElleryA,RichterL,BertrandR.CHASSISDESIGN&PERFORMANCEANALYSISFORTHEEUROPEANEXOMARSROVER[J].Transactions-CanadianSocietyforMechanicalEngineering,2005,29(4):507-517.[19]ErdinO,YetilmezsoyK,ErenoluAK,etal.Routeoptimizationofanelectricgarbagetruckfleetforsustainableenvironmentalandenergymanagement[J].JournalofCleanerProduction,2019,234:1275-1286.[20]LukmanA,SaputraHM,NurhakimA.AplikasiSoftwareAutomationStudiodalamDesaindanSimulasiSistemHidrolikpadaTrukSampah[C]//Prosiding-SeminarNasionalTeknikElektroUINSunanGunungDjatiBandung.2019.[21]RomanHT.Roboticgarbagecollectionchallenge[J].TheTechnologyTeacher,2019,78(4):39-40.[22]Bartholomew.SCHEDULINGFORCOMPLEXITY[J].Industryweek,2002,251(3):p.81.二、研究內(nèi)容（說明課題的具體研究內(nèi)容、獨創(chuàng)及新穎之處、重點解決的問題、預(yù)期的成果）1、課題的具體研究內(nèi)容近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，以及大眾對于自然生態(tài)環(huán)境重視程度的提升，園林垃圾處理車的自動化裝置以及智能化設(shè)備的設(shè)計，也開始層出不窮。建筑業(yè)和自動化程度極高的機器人領(lǐng)域的融合是我們當(dāng)下最應(yīng)該重視的。基于此，本次設(shè)計首先會對國外園林垃圾處理車的研究和發(fā)展進行概述，然后再從輪式萬向底盤結(jié)構(gòu)方案設(shè)計、主要結(jié)構(gòu)設(shè)計及選型，以及重要零部件的校核計算和運動模型分析，對園林垃圾處理車的移動底盤進行設(shè)計，在保證全向移動的同時，加裝獨立懸掛的減震裝置也是能使平臺的整體更加穩(wěn)定。最后，本文對全文進行梳理總結(jié)，為今后的園林垃圾車底盤設(shè)計提供一個較為完備的設(shè)計思路。2、創(chuàng)新性一方面，對驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速圍繞之前所學(xué)習(xí)過的知識以及那些基本公式，由此進行設(shè)計計算，同時根據(jù)計算結(jié)果分析，經(jīng)過篩選，選擇幾款性能優(yōu)越并且符合本設(shè)計的使用要求的電機和減速器，為后續(xù)圖紙繪制中一些尺寸的選定打下基礎(chǔ)。對傳動軸，平鍵連接，嚙合齒輪等零部件進行了校核，保證平臺能正常移動。另一方面，通過之前所學(xué)習(xí)的知識，對雙舵輪的底盤平臺的移動記性簡化分析，同時運用許多計算，計算出底盤移動平臺的運動學(xué)方程。以期可以在梳理既然的相關(guān)理論研究同時，發(fā)現(xiàn)目前園林垃圾處理車暴露出來的部分，并對其進行完善。3、重點解決的問題（1）底盤設(shè)計方案選擇；（2）車輪的選擇和設(shè)計；（3）懸架方案選擇；（4）液壓馬達的選型；（4）整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。4、預(yù)期的成果（1）查閱文獻，確定園林垃圾處理車基本組成及結(jié)構(gòu)特點；（2）完成園林垃圾處理車的底盤設(shè)計及校核計算；（3）繪制園林垃圾處理車底盤的三維實體模型；（4）對園林垃圾處理車底盤進行簡單的有限元分析；（5）編寫設(shè)計說明書一份，字數(shù)約20000字；（6）繪制垃圾處理車裝配圖（0#一張），繪制部分主要零件圖（不少于1.5張0#）；（7）英文資料翻譯，譯出字數(shù)不少于5000字。研究進展計劃（包括畢業(yè)設(shè)計（論文）的起止時間、各階段具體內(nèi)容，研究方法、技術(shù)方案、實驗方法和步驟及其可行性）（1）2022.3.1-2022.3.31完成5000字外文翻譯，查閱文獻，確定垃圾處理車基本組成及結(jié)構(gòu)特點；（2）2022.4.1-2022.4.30完成垃圾處理車的設(shè)計及校核計算，繪制垃圾處理車的三維實體模型；（4）2022.5.1-2022.5.31使用ANSYS完成有限元分析，與上裝部分裝配并完成整車動力