后裝壓縮式垃圾車主要由帶推鏟的車廂和尾部填塞器組成，是一種能將垃圾自行裝入、轉(zhuǎn)運和推卸的專用汽車[1]，主要用于收集、轉(zhuǎn)運可壓縮垃圾。本文所介紹的提筒機構(gòu)是在后裝壓縮式垃圾車尾部填料口處加裝的一種自動提升和傾翻標(biāo)準(zhǔn)垃圾筒的機構(gòu)，為司機獨自完成垃圾的收運工作提供了便利。本提筒機構(gòu)在BZ5150ZLJ和BZ5160ZYS型后裝壓縮式垃圾車中得到應(yīng)用，它是針對原提筒機構(gòu)（結(jié)構(gòu)形式類似于本機構(gòu)）在實際使用中，多處構(gòu)件不同程度與軸干涉的問題而進行的重新設(shè)計。解決了原提筒機構(gòu)因無法正確描述垃圾筒的運動軌跡，導(dǎo)致機構(gòu)鉸鏈點的錯誤確定而造成的使用可靠性低的問題。
1機構(gòu)分析
該提筒機構(gòu)裝在BZ5160ZYS（12m3）型后裝壓縮式垃圾車尾部填料口處，填料口尺寸寬1890mm、高1165mm，要完成圖1所示垃圾筒的提升和傾翻動作。它適用于目前市場上銷售的標(biāo)準(zhǔn)垃圾筒：容積120L，自重110.4N，外形尺寸：480mm×555mm×930mm（長×寬×高），裝載重量686N。

圖1標(biāo)準(zhǔn)垃圾筒起始與終點位置
1.1提筒機構(gòu)的運動分析
圖2是后裝壓縮式垃圾車的提筒機構(gòu)總成。

圖2提筒機構(gòu)
提筒機構(gòu)的工作原理如下：雙作用液壓缸的活塞桿伸出，推動平行四邊形機構(gòu)運動，直到掛架上的垃圾筒抵住鎖筒座，完成垃圾筒平穩(wěn)提升和鎖緊，如圖3（a）、（b）、（c）所示。液壓缸繼續(xù)施加作用力，整個提筒機構(gòu)（不包括支撐架，包括垃圾筒）以翻轉(zhuǎn)架和支撐架的鉸接軸旋轉(zhuǎn)，直至垃圾傾倒在導(dǎo)流板上，完成垃圾自動傾卸，如圖3（d）、（e）所示。
支撐架焊接在填塞器后橫梁上，用作支承提筒機構(gòu)。雙作用液壓缸一端鉸接在支撐架上的支座上，一端鉸接在搖桿Ⅰ上。翻轉(zhuǎn)架通過銷軸鉸接在支撐架上的支座上，翻轉(zhuǎn)架為槽鋼型式，可將雙作用液壓缸臥在里面，使結(jié)構(gòu)緊湊，且強度較高。翻轉(zhuǎn)架、搖桿Ⅰ、掛架、搖桿Ⅱ構(gòu)成一個雙平行四邊形機構(gòu)，掛架具有平動性，使垃圾筒平穩(wěn)提升。鎖筒座焊接在翻轉(zhuǎn)架上，用作鎖緊垃圾筒，使垃圾筒翻轉(zhuǎn)時不會從機構(gòu)上掉下來。導(dǎo)流板焊接在支撐架上，使垃圾傾倒時容易進入填塞器的料斗中。
1.2提筒機構(gòu)掛架上任一點（垃圾筒）的運動軌跡
機構(gòu)的自由度數(shù)W：要使機構(gòu)實現(xiàn)預(yù)期的確定運動，自由度數(shù)W必須滿足下列要求：1）W>0；2）W的數(shù)量等于主動件的數(shù)量。

圖3提筒機構(gòu)提升傾倒過程
圖4為提筒機構(gòu)簡圖，圖中A，B，C，D，E，F(xiàn)，G分別為鉸鏈的回轉(zhuǎn)中心,1，2，3，4為連桿，5是液壓缸活塞桿，6是液壓缸缸筒，7是鉸鏈與支撐架固連。其自由度數(shù):

式中：n——活動構(gòu)件數(shù)目；
PL——低副數(shù)目；
Ph——高副數(shù)目。
件5和6共同組成的液壓缸是主動件。機構(gòu)只需操縱雙作用液壓缸，即可完成預(yù)定的動作。
采用雙作用液壓缸驅(qū)動,可實現(xiàn)反向自鎖,使機構(gòu)在運送垃圾筒的過程中不會由于自重而自行下落。對機構(gòu)建立如圖5所示的坐標(biāo)系。用解析法分析掛架HCD上任意一點H的運動軌跡。

作圖法：過H點做BC的平行線，過B點做CH的平行線交于K點，以K點為圓心、BC（等于L）為半徑做出的圓形就是掛架HCD上點H的軌跡。
從而得出結(jié)論：任何一平行四邊形鉸鏈機構(gòu)都可以用上述的作圖法很容易在計算機的二維平面圖中求出掛架HCD上任意點的軌跡，節(jié)省了設(shè)計時間。
因此提筒機構(gòu)上垃圾筒軌跡（以點H軌跡代表垃圾筒的軌跡）是圖5所示的R1和R2。R2是垃圾筒上點H由初始位置到抵住鎖筒座N點的運動軌跡；R1是垃圾筒上點H抵住鎖筒座N點后，以點A為圓心AH為半徑旋轉(zhuǎn)到導(dǎo)流板上（即將垃圾傾倒進垃圾車）的運動軌跡。
1.3提筒機構(gòu)的受力分析
以提筒機構(gòu)為研究對象進行受力分析，如圖6所示。

圖6提筒機構(gòu)受力分析
已知提筒機構(gòu)自身重力G0=1097.6N，因一次可掛兩個垃圾筒，故兩個垃圾筒的自重與所裝垃圾重力之和F2=（110.4+686）×2=1592.8N，液壓系統(tǒng)的工作壓力p=16MPa，動力液壓缸缸徑DY=63mm。對鉸鏈A中心取矩則有：

所以滿足使用要求。
F1的大小是設(shè)計液壓缸和選擇液壓缸的依據(jù)和參考。由受力分析可得鉸鏈A點所受到的總作用力：

F3是設(shè)計銷軸A和校核結(jié)構(gòu)件的主要參數(shù)。
1.4機構(gòu)中各鉸鏈位置的確定
提筒機構(gòu)設(shè)計時應(yīng)遵循下列步驟：
1）根據(jù)翻轉(zhuǎn)架離地最低點應(yīng)大于壓縮垃圾車最小離地間隙，確定鉸鏈E的位置；
2）鉸鏈A點需高于填塞器的后橫梁，使機構(gòu)繞此點翻轉(zhuǎn)能完成向填塞器中傾倒垃圾的動作，即垃圾筒與水平線的夾角應(yīng)大于垃圾的安息角35°；
3）鉸鏈B點設(shè)在AE的中點處，使結(jié)構(gòu)緊湊；
4）根據(jù)垃圾筒掛口高度應(yīng)大于掛架H點高度，確定鉸鏈C點位置。從受力、強度、穩(wěn)定性考慮，搖桿BC不易太長，由平行四邊形確定鉸鏈D和鉸鏈F的位置；
5）用作圖法（R1，R2軌跡，如圖5所示）確定鎖筒座N點的位置和導(dǎo)流板位置；
6）根據(jù)圖7、圖8提筒機構(gòu)初始和終了位置，計算出液壓缸行程，再根據(jù)液壓缸的可制造性（包括活塞高度、油封、防塵罩、缸底厚、缸耳到缸筒的距離、行程等）確定液壓缸的原始安裝中心距，從而確定了液壓缸鉸鏈G點位置；
7）在以上鉸鏈粗定后，運動機構(gòu)（用作圖法做出機構(gòu)運動全過程不同位置的圖）和鉸鏈A、鉸鏈B不得與圖7、圖8所示的4個位置的液壓缸外徑干涉，液壓缸外徑不得與圖7所示的支撐架上M點干涉，從而最終確定各鉸鏈位置。

圖7提筒初位置和水平位置圖

圖8提筒鎖緊位置和終了位置圖
注意：如若步驟7）中所述位置發(fā)生干涉，則調(diào)整鉸鏈A和鉸鏈G的位置，因鉸鏈A和鉸鏈G的位置直接影響動力液壓缸的安裝空間，是調(diào)整鉸鏈與液壓缸外徑、液壓缸外徑與支撐架上M點干涉的最快方法。鉸鏈位置的變化，導(dǎo)致垃圾筒的軌跡、液壓缸的行程發(fā)生變化，需重新檢驗步驟7）中各干涉條件，反復(fù)調(diào)整鉸鏈，直到解決干涉現(xiàn)象。
2結(jié)語
經(jīng)過對原提筒機構(gòu)的重新設(shè)計，修改了原機構(gòu)的鉸點和結(jié)構(gòu)件，解決了原機構(gòu)構(gòu)件與銷軸干涉問題，滿足了使用要求。
提筒機構(gòu)軌跡作圖法的總結(jié)，為其它類含有平行四桿機構(gòu)的設(shè)計、運動校核提供了直觀、精確、簡易的作圖方法，并且在機構(gòu)各鉸鏈位置的確定過程中，起到了加快設(shè)計速度，節(jié)省設(shè)計時間的作用。
依據(jù)受力分析，得到動力液壓缸和機構(gòu)結(jié)構(gòu)件的選擇和設(shè)計的理論數(shù)據(jù)。
提筒機構(gòu)各鉸鏈位置確定的方法，為大小不同、噸位不同的系列后裝壓縮垃圾車的提筒機構(gòu)的設(shè)計提供了可行的方法。因此，本機構(gòu)的設(shè)計過程對含有平行四桿機構(gòu)設(shè)計的探索提高具有一定的借鑒作用。
參考文獻
[1]蔣崇賢，何明輝.專用汽車設(shè)計[M].武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社出版，1994.