0046-清障車改裝設(shè)計(jì)【全套8張CAD圖+說(shuō)明書+文獻(xiàn)翻譯】,全套8張CAD圖+說(shuō)明書+文獻(xiàn)翻譯,清障車,改裝,設(shè)計(jì),全套,cad,說(shuō)明書,仿單,文獻(xiàn),翻譯
ST5063TQZ清障車改裝設(shè)計(jì)
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Design of the ST5063TQZ Wrecker Truck
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
第1章 緒 論 3
1.1 課題研究的目的和意義 3
1.2 國(guó)內(nèi)外清障車的發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 5
第2章 清障車的分類及總體布置 6
2.1 清障車的分類 6
2.2 工作原理 7
2.3 二類底盤的選擇 8
2.4 總體布置 10
2.5本章小結(jié) 10
第3章 清障車的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 11
3.1基本尺寸參數(shù)的確定 11
3.2質(zhì)量參數(shù)的確定 11
3.2.1額定裝載質(zhì)量 11
3.2.2整車整備質(zhì)量 12
3.2.3總質(zhì)量 12
3.3道路清障汽車副車架的設(shè)計(jì)與分析 12
3.3.1副車架的截面形狀及尺寸 12
3.3.2副車架的前端形狀及安裝位置 13
3.4 本章小結(jié) 15
第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16
4.1舉升機(jī)構(gòu)形式的選擇 16
4.2 液壓系統(tǒng)的類型和特點(diǎn) 18
4.3 液壓系統(tǒng)的組成 19
4.3.1 液壓系統(tǒng)的組成 19
4.3.2 液壓缸的組成 19
4.4 油缸的選型與計(jì)算 21
4.4.1 油缸直徑及行程確定 21
4.4.2 活塞桿直徑d的確定 23
4.4.3 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算 23
4.4.4 缸體長(zhǎng)度的確定 24
4.5 油泵的計(jì)算與選型 24
4.5.1 油泵工作壓力的計(jì)算 25
4.5.2 油泵理論流量的計(jì)算 25
4.5.3油泵排量的計(jì)算 25
4.5.4 油泵功率的計(jì)算 26
4.6液壓絞盤的設(shè)計(jì) 26
4.6.1系纜部分 26
4.6.2液壓馬達(dá)部分 26
4.6.3絞盤性能參數(shù)計(jì)算 27
4.6.4液壓馬達(dá)的性能計(jì)算 27
4.7油箱與油管的計(jì)算與選型 27
4.7.1油箱容積的計(jì)算 27
4.8.2油管內(nèi)徑的計(jì)算 27
4.8取力器設(shè)計(jì) 28
4.9 本章小結(jié) 29
第5章 整車性能計(jì)算分析 30
5.1道路清障車整車參數(shù) 30
5.2動(dòng)力性計(jì)算 31
5.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性 31
5.2.2汽車的行駛方程式 32
5.2.3動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算 36
5.2.4道路清障車整車動(dòng)力性計(jì)算 錯(cuò)誤！未定義書簽。
5.3燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算 37
5.4道路清障車穩(wěn)定性計(jì)算 38
5.4.1道路清障車運(yùn)輸狀態(tài)穩(wěn)定性計(jì)算 39
5.4.2道路清障汽車載運(yùn)時(shí)穩(wěn)定性計(jì)算 40
5.5本章小結(jié). 41
結(jié)論 42
參考文獻(xiàn) 43
致謝 44
附錄 45
摘 要
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我們國(guó)家道路上的汽車不斷地增長(zhǎng)，而相應(yīng)的則是越來(lái)越頻發(fā)的交通事故，為了避免車輛的二次損壞，道路清障車在作業(yè)時(shí)應(yīng)十分注意對(duì)事故車輛的保護(hù)，特別對(duì)一些新車、高檔轎車，應(yīng)必免因?yàn)樽鳂I(yè)中捆綁、擠壓以及運(yùn)輸對(duì)事故車輛的損壞，特別對(duì)一些高檔轎車，應(yīng)避免因?yàn)樽鳂I(yè)中的捆綁、擠壓、以及運(yùn)輸中的碰撞造成對(duì)事故車輛機(jī)件及外觀上的進(jìn)一步損傷了改。ST5063TQZ平板清障車作為專用清障車的一種，它利用附加的液壓絞盤、液壓舉升裝置、托板能夠?qū)κ鹿受囕v施行裝載運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)事故車輛的快速處理，并且不受事故車輛車速的限制。
在查閱大量相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，深入分析了平板清障汽車設(shè)計(jì)的總體方案，對(duì)底盤、舉升機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、液壓絞盤以及相關(guān)附件等進(jìn)行了合理選擇。并通過(guò)對(duì)底盤型號(hào)的選取，確定了整車性能參數(shù)。確定了對(duì)背式清障汽車的總體參數(shù)。此外，對(duì)改裝后的整車性能也進(jìn)行了分析和計(jì)算，以確定是否能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：清障車；平板；液壓絞盤；升降機(jī)構(gòu)；液壓系統(tǒng)
ABSTRACT
With the rapid development of the modern logistics dustry, More and more cars continue to grow in our country, the corresponding is more and more frequent traffic accident, in order to avoid the damage again. The wrecker truck is considered as a kind of the special lorry for carrying goods. By making use of an additional rear gate, the vehicle completes the self-lifting and self-unloading of the goods to make the loading and unloading operations achieve mechanization, thereby brings out the fast freight on some degree.
The article makes in-depth analysis of the program of the overall design on the basis of searching for a large number of relevant information, make a reasonable choice for chassis,the tailgate lift, hydraulic system, rear gate and the related accessories. And also through the selection of the chassis, the article determines the performance parameters of the vehicle. On this basis, adding to the kinematics and mechanical analysis of the tailgate lift mechanism, it makes the identification and verification of the size of the tailgate lift’s movements. Meanwhile, adopting a hydraulic control system to controll each component, it carrys on the function of rising goods, lifting, and unloading goods, and though the design of hydraulic components, it determines the components of the hydraulic models. At this point, the article determines the overall parameters of the whole vechile. In addition, it makes the analysis and calculation for the whole after repacking to test whether it can meet the national standard.
Key word: Wrecker truck；Rear gate；Hauling-up device；Tailgate lift mechanism；Hydraulic system
第1章 緒 論
1.1 課題研究的目的和意義
現(xiàn)代汽車工業(yè)具有全球性，是開(kāi)放性的綜合產(chǎn)業(yè)。汽車工業(yè)的發(fā)展是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然，而經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展對(duì)汽車使用功能不斷提出新的要求，是汽車更好的為經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和人民生活水平不斷提高的雙重要求下，專用車的出現(xiàn)更好的滿足了客戶的專業(yè)需求。
2002年我國(guó)公路通車?yán)锍桃堰_(dá)175.8萬(wàn)公里，其中高速公路達(dá)2.5萬(wàn)公里，躍居世界第二。隨著京沈、京滬、西南出海通道等高速公路的開(kāi)通，我國(guó)以五縱七橫國(guó)道主干線為重點(diǎn)的國(guó)家公路主骨架已初步建成。這為清障車的突飛發(fā)展孕育了廣闊市場(chǎng)，作為“讓大地的脈絡(luò)更暢通”的使者——清障車，要使其更能發(fā)揮安全快捷、強(qiáng)而有力的道路清障優(yōu)勢(shì)，那么清障車底盤專用化、重型化、智能化、作業(yè)附件實(shí)用性是清障車技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
清障車底盤專用化，是國(guó)內(nèi)清障車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)的清障車全部是利用二類底盤來(lái)改裝的。二類底盤的軸荷分布是按載貨車來(lái)設(shè)計(jì)的，這與清障車托舉作業(yè)時(shí)的所要求軸荷分布是不同的。往往會(huì)出現(xiàn)清障的托舉機(jī)構(gòu)還有潛力，清障車的總質(zhì)量也小于其最大總質(zhì)量，但其后軸卻已經(jīng)超載了。二類底盤的軸荷分布對(duì)清障車是不適用的。由于清障車是種作業(yè)車，其需隨車攜帶許多作業(yè)附件工具?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)的二類底盤兩大梁外側(cè)已被燃油箱、電瓶、氣罐占住了空間，這樣就很難再布置工具箱來(lái)安放清障車所需的眾多作業(yè)附件。若清障車底盤專用化，就能很好地來(lái)解決這些問(wèn)題。
? 清障車重型化也是清障車技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)。隨著我國(guó)汽車噸位重型化的調(diào)整，國(guó)家西部開(kāi)發(fā)、南水北調(diào)和西氣東輸?shù)慕ㄔO(shè)，加上奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)和廣州亞運(yùn)會(huì)的成功舉辦，道路條件的改善，交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，公路運(yùn)輸向高速化、集約化、專用化、集裝箱化發(fā)展，必將引起重型汽車業(yè)（包括專用重型汽車）的崛起。作為保證道路暢通的清障車，無(wú)凝也必須重型化，才能滿足重型車輛的清障需要?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)最大噸位的清障車為48噸。
? ? 清障車智能化，就是從安全、方便、人性化考慮，在系統(tǒng)中裝配一些智能設(shè)備，如遙控系統(tǒng)，機(jī)構(gòu)安全報(bào)警系統(tǒng)，緊急拯救系統(tǒng)。
? ?作業(yè)安全、快速是道路清障拯救的兩項(xiàng)重要指標(biāo)。而專用作業(yè)輔件是作業(yè)安全快速重要的保證。隨著車輛的種類和款式的不斷增多，道路上造成事故與故障的模式也千變?nèi)f化，因此，只有不斷地開(kāi)發(fā)安全、實(shí)用、高效的作業(yè)輔件才能滿足各類清障作業(yè)的需要。
道路清障汽車自上世紀(jì)初誕生以來(lái)，不斷發(fā)展，日趨完善。已經(jīng)是專用車中一個(gè)大家族，根據(jù)其中作業(yè)能力，清障汽車可分為輕型，重中型及超重型；根據(jù)結(jié)構(gòu)形式區(qū)分，道路清障汽車可分為臂架起重機(jī)型清障汽車，門架叉式清障汽車，簡(jiǎn)單叉式清障汽車和背式清障汽車四個(gè)基本類型；從吊臂的作業(yè)功能來(lái)分，清障汽車有吊臂旋轉(zhuǎn)型清障汽車，托臂負(fù)載折疊型，吊臂滑動(dòng)型及吊臂固定型。從托臂的作業(yè)功能來(lái)分清障汽車有托臂負(fù)載折疊型，托臂折疊型，及托臂不折疊型；從整車結(jié)構(gòu)來(lái)分，清障汽車有單功能型，雙功能型及多功能混合型。典型清障車結(jié)構(gòu)如圖1.1。
圖1.1 臂架起重機(jī)型清障車
1.2 國(guó)內(nèi)外清障車的發(fā)展現(xiàn)狀
清障車創(chuàng)始于公路交通非常發(fā)達(dá)的國(guó)家，早在20世紀(jì)50年代美國(guó)就生產(chǎn)出第一輛清障車。當(dāng)時(shí)這種車還比較簡(jiǎn)單，靠機(jī)械傳動(dòng)帶動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，拉桿支撐，故障車一端被吊起拖離現(xiàn)場(chǎng)；往往采用自制底盤，功能較單一，這是清障車發(fā)展的第一階段。第二階段，以引入液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)為標(biāo)志，20世紀(jì)70年代第一批采用全液壓傳動(dòng)的清障車生產(chǎn)出來(lái)，涌現(xiàn)了一批著名的清障車企業(yè)，如美國(guó)的ENTURY，CHALLENGER，JERR-DAN，WRECKER，澳地利的EMPL,日本的TOKYU，加拿大的NRC。這一階段的清障車技術(shù)和生產(chǎn)得到很大的發(fā)展，首先是系列品種、規(guī)模增多，結(jié)構(gòu)形式多樣化，其次是所用專用底盤、二類底盤多樣化。大型清障車最大為4橋。第三階段，結(jié)構(gòu)多樣、功能齊全，具有托舉、起吊、拖曳、牽引、背拖、破折、清潔、維修等功能。第四階段。工作能力更大，拖舉能力最大達(dá)25噸，拖牽能力達(dá)48噸，起吊能力達(dá)40噸。第五階段，操作方式更先進(jìn)，工作環(huán)境更舒適。
我國(guó)清障車產(chǎn)業(yè)起步于20世紀(jì)80年代未。近20年來(lái)，我國(guó)清障車行業(yè)經(jīng)歷了整車引進(jìn)、吸收仿制到自主研發(fā)的過(guò)程。隨著我國(guó)城市交通與高速公路的快速發(fā)展，國(guó)產(chǎn)清障車的技術(shù)水平、制造工藝已取得突破性進(jìn)展，形成了產(chǎn)品多功能化、智能化、人性化的技術(shù)特點(diǎn)，上裝（專用機(jī)構(gòu)）具有采用新材料、模塊化設(shè)計(jì)和專用設(shè)備制造的工藝特點(diǎn)。我國(guó)一些企業(yè)通過(guò)采用專用設(shè)備和模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了清障車的流水生產(chǎn)線生產(chǎn)，產(chǎn)量提高，成本下降，并有一定上裝產(chǎn)品出口。
包括國(guó)有企業(yè)，目前我國(guó)清障車生產(chǎn)企業(yè)有10家左右，生產(chǎn)2—60噸100余個(gè)不同型號(hào)和規(guī)格的清障車產(chǎn)品。據(jù)悉，國(guó)內(nèi)目前最大噸位的清障車為48噸，產(chǎn)品投入市場(chǎng)后很受歡迎。我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的60噸級(jí)清障車也已實(shí)現(xiàn)銷售，80噸級(jí)清障車的開(kāi)發(fā)已開(kāi)始籌劃?？梢哉f(shuō)，國(guó)內(nèi)清障車的設(shè)計(jì)與市場(chǎng)開(kāi)發(fā)已進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代。
1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
設(shè)計(jì)主要承擔(dān)的任務(wù)是設(shè)計(jì)舉升機(jī)構(gòu)，初步選定采取全液壓操縱，取力器從變速箱窗口取力，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)軸到達(dá)齒輪泵，油泵輸出高壓油，流經(jīng)多路換向閥、液壓閥，然后到達(dá)各執(zhí)行原件。
設(shè)計(jì)總體分為三個(gè)方面：機(jī)械舉升部分（包括舉升臂的選材、外形尺寸的確定等）；液壓控制部分（包括液壓缸的計(jì)算和型號(hào)確定、液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和輔助元件的選擇等）；相關(guān)輔助系統(tǒng)部分。
第2章 清障車的分類及總體布置
清障車總體設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：正確確定清障車的性能指標(biāo)，正確選擇汽車底盤，為各部件設(shè)計(jì)提供控制參數(shù)和設(shè)計(jì)要求，對(duì)各部件進(jìn)行合理布置和運(yùn)動(dòng)校核，并對(duì)車輛性能進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算和控制。
對(duì)道路清障車進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)，一般應(yīng)滿足以下設(shè)計(jì)要求：
1、具有一般清障汽車的功能；
2、能將滿載貨物的車廂在比較水平的狀態(tài)下平穩(wěn)地舉升到一定高度；
3、拖拽功能；
4、牽引功能。
2.1 清障車的分類
按類別主要分為：拖吊連體型、拖吊分離型、平板一拖二型、360度旋轉(zhuǎn)吊型、液壓自動(dòng)夾緊型。
按牽引噸位分為:2噸、3噸、5噸、8噸、10噸、15噸、25噸、30噸、50噸、80噸。
按品牌分為：江淮清障車、五十鈴清障車、東風(fēng)小霸王平板清障車、東風(fēng)多利卡托吊型清障車、東風(fēng)平頭道路清障車、紅巖重型清障車、斯太爾重型清障車、平板清障車、依維柯清障車。
按作業(yè)能力分為：輕型，中重型及超重型。輕型清障國(guó)作業(yè)對(duì)象是輕型載貨汽車，微型客車及轎車等，中重型清障車的清障作業(yè)對(duì)象是中重型載貨汽車，大中型客車等，超重型清障車作業(yè)對(duì)象是重型載貨汽車及超重型半掛汽車系列等。
清障車按其使用特點(diǎn)可分為運(yùn)載類、起吊牽引類。運(yùn)載類是將損壞的車輛牽引到運(yùn)載車上運(yùn)走；起吊牽引類是用車上安裝的起吊牽引裝置把損壞汽車的一端托起(或吊起)離開(kāi)地面，另一端仍然著地，然后由起吊牽引式清障車拖離現(xiàn)場(chǎng)。
清障車基本上都是采用載貨汽車的二類底盤改裝的，按清障車結(jié)構(gòu)型式可分為拖運(yùn)、裝運(yùn)、吊運(yùn)、救援(單臂式和雙臂式)式清障車。
2.2 工作原理
平板型清障車不具備的工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)能力，運(yùn)動(dòng)形式類似翻斗卡車。清障車在工作平臺(tái)前部裝有液壓傳動(dòng)緊繩機(jī)構(gòu)，是裝車卸車的動(dòng)力來(lái)源。工作原理：在二類通用汽車底盤上裝有用油缸、連桿和底盤相聯(lián)接的工作平臺(tái)，工作平臺(tái)、汽車底盤、翻轉(zhuǎn)油缸及連桿共同構(gòu)成在汽車縱向垂直平面內(nèi)的四桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)翻轉(zhuǎn)油缸伸出時(shí)，工作平臺(tái)平緩地后移和翻轉(zhuǎn)，平臺(tái)末端落地，與地面成1l°～22°角，位于事故車正前方。
圖2.1清障車工作過(guò)程及原理
裝車作業(yè)過(guò)程：清障車以車尾接近事故車，翻轉(zhuǎn)油缸工作使工作平臺(tái)后翻落地。開(kāi)動(dòng)液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)，用鋼絲繩連接事故車輛的前橋(也可連接事故車輛后橋，以倒拉方式裝車，開(kāi)動(dòng)緊繩器，事故車被緩慢地拉上平臺(tái)，驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)油缸，工作平臺(tái)復(fù)位，固定事故車輛后即可實(shí)現(xiàn)無(wú)損輸送。為了便于曳引事故車輛，可在工作平臺(tái)上設(shè)置兩條縱向由排列緊密的多支平行滾子組成滑道，使?fàn)恳枇档?，即使前后橋均已損壞，車輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)的車輛也能輕松裝卸。到達(dá)目的地，卸車過(guò)程是裝車過(guò)程的逆過(guò)程。
動(dòng)力來(lái)源為發(fā)動(dòng)機(jī)，取力器從變速箱窗口取力，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)軸到達(dá)齒輪泵，油泵輸出高壓油，流經(jīng)多路換向閥、液壓閥，然后到達(dá)各執(zhí)行原件。
工作原理示意圖：
液 壓 多 路 閥 控 制
液壓油泵
取力器
發(fā)動(dòng)機(jī)
鋼絲繩收放
液壓絞盤
平臺(tái)傾斜升降
平臺(tái)前后伸縮
托臂升降、伸縮
功能油缸、馬達(dá)
圖2.2液壓工作原理示意圖
2.3 二類底盤的選擇
清障車是一種專項(xiàng)作業(yè)的汽車。汽車底盤的性能決定了清障車的基本性能，最大限度地發(fā)揮底盤的能力及底盤能夠滿足專用裝置的要求是底盤選擇的關(guān)鍵。根據(jù)我國(guó)目前生產(chǎn)的各類型專用車輛的基本模式，大多是為了滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)某一服務(wù)領(lǐng)域的特定使用要求，主要是在已定型的基本車型底盤的基礎(chǔ)上，進(jìn)行車身及工作裝置的設(shè)計(jì)，與此同時(shí)對(duì)底盤各總成的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行局部的更改設(shè)計(jì)與合理匹配，以達(dá)到滿足使用需求的較為理想的整車性能。汽車底盤的選擇主要是根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標(biāo)、專用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動(dòng)力匹配等決定，清障車是以路面作業(yè)為主的專用車，故底盤的選擇以二類貨車底盤為主。采用二類汽車底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)工作重點(diǎn)是整車總體布置和工作裝置設(shè)計(jì)，對(duì)底盤僅作性能適應(yīng)性分析和必要的強(qiáng)度校核，以確保改裝后的整車性能基本與原車接近。
在專用汽車底盤或總成選型方面，一般應(yīng)滿足下述要求：
1、 適用性
對(duì)貨運(yùn)車用的總成應(yīng)適應(yīng)貨運(yùn)要求，保證貨運(yùn)安全無(wú)損；對(duì)乘用車用的總成應(yīng)適于乘客的需要。達(dá)到乘座安全舒適；對(duì)各種專用改裝車的總成應(yīng)適于專用汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標(biāo)進(jìn)行改裝選型設(shè)計(jì)，例如各種取力器的輸出接口等。
2、可靠性
所選用的各總成工作應(yīng)可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命，且同一車型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于均衡。
3、先進(jìn)性
所選用的底盤或總成。應(yīng)使整車在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過(guò)性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型的先進(jìn)水平。而且在專用性能上要滿足國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
4、方便性
所選用的各總成要便于安裝、檢查、保養(yǎng)和維修。處理好結(jié)構(gòu)緊湊與裝配調(diào)試空間合理的矛盾。在選用專用汽車底盤時(shí)，除了上述因素外，還有以下兩個(gè)很重要的方面：一是汽車底盤價(jià)格，它是專用汽車購(gòu)置成本小很大約部分，一定要考慮到用戶可以接受。這也涉及到專用汽車產(chǎn)品能否很快地占有市場(chǎng)、企業(yè)能否增加效益等問(wèn)題。二是汽車底盤供貨要有來(lái)源，要同生產(chǎn)汽車底盤的主機(jī)廠有明確的協(xié)議或合同，無(wú)論汽車底盤滯銷或緊俏，一定要按時(shí)將底盤供貨。
目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上底盤的種類多、品種全，國(guó)產(chǎn)底盤可供選擇的品種很多，如東風(fēng)、解放、慶鈴、江鈴、依維柯、江淮、黃河、躍進(jìn)、斯太爾、北方奔馳等知名品牌均可做為清障車的底盤，因?yàn)榻簇涇噧r(jià)格便宜，市場(chǎng)保有量大，維修方便，所以選取江淮汽車廠的HFC1061k93型的二類底盤。
表2.1 HFC1061k93底盤參數(shù)
底盤型號(hào)
HFC1061K93 詳細(xì)參數(shù)
軸數(shù)
2
軸距（mm）
3815
輪胎數(shù)
6
輪胎規(guī)格
7.05-16
前輪距（mm）
1665
后輪距（mm）
1525
燃料種類
柴油
彈簧片數(shù)
9/12
乘駕人數(shù)
3
軸荷
3815
2.4 總體布置
本次設(shè)計(jì)的清障車為平板式清障車，其主要由底盤、副車架、托盤、托臂、液壓系統(tǒng)、工具箱等組成。
平板清障車各部分結(jié)構(gòu)的功能：
1、副車架是各個(gè)上裝部件的安裝基礎(chǔ)，能夠?qū)⒏鞑考募休d荷均勻地分布到底盤車架上，改善底盤受力狀況。
2、托架是托盤滑動(dòng)，托臂托舉等作業(yè)的支撐骨架。托盤在托架軌道上被油缸推著前后滑動(dòng)；托架油缸推動(dòng)托架實(shí)現(xiàn)托盤傾斜；托架后部安裝托臂來(lái)完成各種托舉作業(yè)。
3、托盤是清障車參與救援工作的主要部件。托盤向后滑移，并傾斜合適角度，尾部支腿靠地。此時(shí)絞盤可將故障車輛順利牽引到托盤上來(lái),借助各液壓油缸的伸縮動(dòng)作，托盤收回原位，完成馱載作業(yè)。
4、托臂是清障車參與救援工作的關(guān)鍵部件，對(duì)故障車輛的托舉牽引工作主要通過(guò)托臂來(lái)實(shí)現(xiàn)。借助于各液壓油缸的伸縮動(dòng)作，托臂能夠?qū)崿F(xiàn)折疊、舉升、傾斜及伸縮等運(yùn)動(dòng)，從而完成各項(xiàng)清障救援任務(wù)。
5、配置一個(gè)大工具箱。用于存放清障車的各種作業(yè)附件及其備件。在車身后部?jī)蓚?cè)有兩個(gè)操縱箱，是安裝液壓操縱手柄的空間，可始終處于安全的一側(cè)操縱。
2.5本章小結(jié)
本章主要介紹了清障車的分類以及清障車工作原理，對(duì)本設(shè)計(jì)中的清障車進(jìn)行了總體布置，確定了本設(shè)計(jì)所使用的二類底盤的型號(hào)。
第3章 清障車的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)
3.1基本尺寸參數(shù)的確定
道路清障汽車與普通專用汽車一樣，都是在二類底盤的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝而成，主要尺寸參數(shù)原則上應(yīng)于原車底盤尺寸相同，從而保證其整車性能參數(shù)與原車基本保持不變。常見(jiàn)二類底盤機(jī)構(gòu)如圖3.1所示。
圖3 .1 常見(jiàn)二類底盤
3.2質(zhì)量參數(shù)的確定
3.2.1額定裝載質(zhì)量
道路清障汽車m是在二類地盤的基礎(chǔ)上多加了一套舉升和傾卸裝置，所以其裝載質(zhì)量差不多，而且道路清障汽車不需要太高的速度，根據(jù)初定額定裝載質(zhì)量為m=3 000kg，所以選擇底盤最大承載質(zhì)量為3500kg。
3.2.2整車整備質(zhì)量
整車整備質(zhì)量m0是指汽車完全裝備好的質(zhì)量，包括潤(rùn)滑油、燃料、隨車工具、備胎等所有裝置的質(zhì)量。參考同類普通專用汽車的整車整備質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上在增加裝備質(zhì)量，便可估算道路清障汽車整車整備質(zhì)量。
所選HFC1061k93車底盤的整備質(zhì)量為5100kg,因?yàn)樵诒敬卧O(shè)計(jì)選用的裝備較多，因此整車整備質(zhì)量相對(duì)有所增加，取為m0=5500kg；
3.2.3總質(zhì)量
總質(zhì)量ma的計(jì)算公式為：
kg （3.1）
式中 mp——乘員質(zhì)量（kg），按每人65kg計(jì)。
改裝后道路清障汽車最大軸載質(zhì)量的分配應(yīng)基本接近原車底盤軸載要求。又由于車廂升高的同時(shí)，其質(zhì)心向后移。
3.3道路清障汽車副車架的設(shè)計(jì)與分析
在專用汽車設(shè)計(jì)時(shí)，為了改善主車架的承載情況，避免集中載荷。同時(shí)也為了不破壞主車架的結(jié)構(gòu)，一般多采用副車架過(guò)渡。
在增加副車架的同時(shí)，為了避免由于副車架剛度的急劇變化而引起主車架上的應(yīng)力集中，所以對(duì)副車架的形狀、安裝位置及與主車架的連接方式都有一定要求。
3.3.1副車架的截面形狀及尺寸
專用汽車副車架的截面形狀一般和主車架縱梁的截面形狀相同，多采用如圖3.2所示的槽形結(jié)構(gòu)，其截面形狀尺寸圖3.2所示的槽形結(jié)構(gòu)，其截面形狀尺寸取決于專用汽車的種類及其承受載荷的大小。
圖3.2 副車架的截面形狀
對(duì)于隨車運(yùn)輸車的副車架來(lái)說(shuō)，在安裝起重裝置的范圍內(nèi)，應(yīng)按如圖3.2和圖3.3所示的方式用一塊腹板將副車架截面封閉起來(lái)，以提高副車架的抗扭和抗彎能力。
圖3.3 加強(qiáng)后的副車架截面形狀
圖3.4 加強(qiáng)腹板的位置
3.3.2副車架的前端形狀及安裝位置
為了避免由于副車架截面高度尺寸的突然變化而引起主車架縱梁的應(yīng)力集中，副車架的前端形狀應(yīng)采用逐步過(guò)渡的方式。例如采用如圖3.4所示的三種過(guò)渡方式。對(duì)于這三種不同形狀的副車架前端，在其與主車架縱梁相接觸的翼面上都加工有局部斜面，其斜面尺寸如圖3.4（c）所示。h=1mm 、l=15～20mm。
如果加工上述形狀困難時(shí)，可以采用如圖3.5所示的副車架前端簡(jiǎn)易形狀，此時(shí)斜面尺寸較大。對(duì)于鋼質(zhì)副車架：h=5～7mm；l=200～300mm對(duì)于硬木質(zhì)副車架：h=5到10mm；l=H、副車架在汽車底盤上布置時(shí)，其前端應(yīng)盡可能地往駕駛室后圍靠近。
（a）U形 （b）角形 （c）L形
圖3.5 副車架前端的三種形式
圖3.5為某散裝水泥運(yùn)輸車的罐體、副車架相對(duì)于汽車底盤的安裝位置，在滿足軸荷分配的前提下，其中A不宜過(guò)大，留足空壓機(jī)的位置即可;B為副車架的前端離主車架拱形橫梁的距離，一般在100mm之內(nèi);C為固定副車架的前面第一個(gè)U型螺栓距拱形橫梁的距離，一般控制在500～800mm的范圍內(nèi)。
（a）鋼質(zhì)副車架 （b）硬木質(zhì)副車架
圖3.6 副車架前端簡(jiǎn)易形狀
圖3.7副車架的安裝位置
3.4 本章小結(jié)
本章主要進(jìn)行的是基本尺寸參數(shù)的確定以及質(zhì)量參數(shù)的確定以及道路清障汽車副車架的設(shè)計(jì)與分析。研究了截面尺寸形狀以及副車架安裝位置。
第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
道路清障車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞，將直接影響整車的性能。道路清障車液壓系統(tǒng)一般主要包括托舉液壓系統(tǒng)、液壓卷筒液壓系統(tǒng)。
本次道路清障車的改裝設(shè)計(jì)主要偏重于機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析，而其液壓系統(tǒng)所采用的油泵、油缸、液壓閥等液壓系統(tǒng)元件均為高度標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化且由專業(yè)化液壓件廠集中生產(chǎn)供應(yīng)；因此在改裝設(shè)計(jì)中只需要進(jìn)行液壓元件計(jì)算選型。其主要內(nèi)容包括油缸的直徑與行程、油泵工作壓力、流量、功率以及各種相關(guān)控制閥的選型等。
4.1舉升機(jī)構(gòu)形式的選擇
舉升機(jī)構(gòu)分為兩大類：直推式和連桿組合式，它們均采用液體壓力作為舉升動(dòng)力。直推式舉升機(jī)構(gòu)利用液壓油缸直接舉升車廂傾卸。該機(jī)構(gòu)布置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高。但由于液壓油缸工作行程長(zhǎng)，故一般要求采用單作用的2級(jí)或3級(jí)伸縮式套筒油缸。
按油缸布置位置不同，直推式舉升機(jī)構(gòu)可分為前置和后置兩種，如圖4.1所示。前置式油缸支在車廂前部，油缸的舉升力較小，油缸行程較大，一般用于重型自卸汽車上，油缸則通常采用多級(jí)伸縮油缸。后置式油缸支在車廂中部，油缸行程較小，油缸的舉升力較大，多采用雙缸雙柱式油缸。在相同舉升載荷條件下，前置式需要的舉升力較小，舉升時(shí)車廂橫向剛度大，但油缸活塞的工作行程長(zhǎng)；后置式的情況則與前置式的相反。
(a)前置式；(b)后置式
圖4.1 直推式舉升機(jī)構(gòu)的布置
常用的連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)布置有兩種：油缸前推式和油缸后推式，如圖4.2所示。
1- 鉸支座；2-車廂；3-油缸；4-三角臂
圖4.2 連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)
(a) 油缸前推式；(b) 油缸后推式
直推式和連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)的綜合比較見(jiàn)表5.3：
表4.3 直推式與連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)的綜合比較
類 別
項(xiàng) 目
直推式
桿系傾卸式
結(jié)構(gòu)布置
簡(jiǎn)便，易于布置
比較復(fù)雜
系統(tǒng)質(zhì)量
較小
較大
建造高度
較低
較高
油壓特性
較差
較好
工作壽命
磨損大，易損壞，工作壽命短
不易磨損，工作壽命長(zhǎng)
制造成本
較高
較低
系統(tǒng)傾卸穩(wěn)定性
較差
較好
系統(tǒng)耐沖性
較好
較差
直推式舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較易于設(shè)計(jì)。但由于是油缸直接頂起車廂，為了達(dá)到一定的舉升角度，往往需采用多級(jí)油缸，而為了提高整車的穩(wěn)定性，又常采用雙油缸結(jié)構(gòu)。這樣易導(dǎo)致油缸泄漏或雙缸不同步，進(jìn)而造成車廂舉升受力不均。目前，該類舉升機(jī)構(gòu)主要用于重型自卸汽車。
連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)利用三角形連桿機(jī)構(gòu)的放大特性，減小了油缸行程，同時(shí)還能借助于連桿系的橫向跨距來(lái)加強(qiáng)卸貨時(shí)的穩(wěn)定性，只需采用單級(jí)單缸的油缸型式就可滿足要求。因此，該類舉升機(jī)構(gòu)制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)實(shí)際中獲得了廣泛應(yīng)用。油缸前推式舉升機(jī)構(gòu)適用于中、重型自卸汽車；油缸后推式適用于中、輕型自卸汽車。
綜上所述，對(duì)于st5063tqz背式清障車，本文選用油缸后推式舉升機(jī)構(gòu)。該種舉升機(jī)構(gòu)通過(guò)底板相連推動(dòng)車廂，啟動(dòng)性能較好，并能承受較大的偏置載荷；舉升支店在底盤中心附近，受力狀況較好。
油缸是液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件，也是上述舉升和傾卸兩大機(jī)構(gòu)的直接動(dòng)力來(lái)源。通常油缸分為活塞式和浮拄式兩類。活塞式均為單向作用，其缸體長(zhǎng)度大而伸縮長(zhǎng)度小、使用油壓低。浮拄式為多級(jí)伸縮式油缸，一般有2～5個(gè)伸縮節(jié)，其結(jié)構(gòu)緊湊，并具有短而粗、伸縮長(zhǎng)度大、使用油壓高，易于安裝布置等優(yōu)點(diǎn)。浮拄式油缸又分為單向作用式與雙向作用式。雙向作用式用油壓輔助車廂降落，因此工作平穩(wěn)，降落速度快。直推式傾卸機(jī)構(gòu)多采用單作用多級(jí)油缸；而桿系組合式傾卸機(jī)構(gòu)多采用單作用單級(jí)油缸。
4.2 液壓系統(tǒng)的類型和特點(diǎn)
液壓系統(tǒng)的類型和特點(diǎn)見(jiàn)表4.5。
表4.5 液壓系統(tǒng)的類型和特點(diǎn)
液壓系統(tǒng)的類型
特點(diǎn)
按主要用途分
液壓傳動(dòng)系統(tǒng)
以傳遞動(dòng)力為主
液壓控制系統(tǒng)
注重信息傳遞，以達(dá)到液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)參數(shù)（如行程速度、位移量和位置、轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角）的準(zhǔn)確控制為主
按控制方法分
開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)
系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)的或?qū)Ｓ玫拈_(kāi)關(guān)式液壓元件組成，執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)參數(shù)的控制精度較低
私服控制系統(tǒng)
傳動(dòng)部分或控制部分采用液壓伺服機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)，執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)能夠精確控制
比例控制系統(tǒng)
傳動(dòng)部分或控制部分采用電液比例元件的系統(tǒng)。從控制功能看，它介于四幅控制系統(tǒng)和開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)之間。但從結(jié)構(gòu)組成和性能特點(diǎn)看，它更接近于伺服控制系統(tǒng)
數(shù)字控制系統(tǒng)
控制部分采用電液數(shù)字控制閥的系統(tǒng)。數(shù)字控制閥與伺服閥或比例閥相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉、抗污染能力強(qiáng)、穩(wěn)定性重復(fù)性好、功耗小等特點(diǎn)，在微機(jī)實(shí)時(shí)控制的電液系統(tǒng)中，它部分取代了比例閥或伺服閥工作，為計(jì)算機(jī)在液壓領(lǐng)域中的應(yīng)用開(kāi)辟了新的方向
4.3 液壓系統(tǒng)的組成
4.3.1 液壓系統(tǒng)的組成
液壓系統(tǒng)通常由三個(gè)功能部分和輔助裝置組成，見(jiàn)表4.6。
表4.6 液壓系統(tǒng)的組成
動(dòng)力部分
控制部分
執(zhí)行部分
輔助裝置
液壓泵
用以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成液體壓力能
有時(shí)也將蓄能器作為緊急或輔助動(dòng)力源
各類壓力、流量、方向等控制閥
用以實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度、方向、作用力等的控制，也用于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、程序控制等
液壓缸、液壓馬達(dá)等
用以將液體壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能
管道、蓄能器、過(guò)濾器、油箱、冷卻器、加熱器、壓力表、流量計(jì)等
4.3.2 液壓缸的組成
1、缸筒和缸蓋
一般地說(shuō)，缸筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)形式和其使用的材料有關(guān)。工作壓力p100105Pa時(shí)使用鑄鐵，在p200105Pa時(shí)使用無(wú)縫鋼管，在p200105Pa時(shí)使用鑄鋼或鍛鋼。
2、活塞和活塞桿
活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)很多，常見(jiàn)的除一體式、錐銷式連接外，還有螺紋式連接和半環(huán)式連接等多種形式。螺紋式連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，但在高壓大負(fù)載下需備有螺母放松裝置。半環(huán)式連接結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，拆裝不便，但工作較可靠。此外，活塞和活塞桿也有制成整體式結(jié)構(gòu)的，但它只適用于尺寸較小的場(chǎng)合?；钊话阌媚湍ヨT鐵制造，活塞桿則不論是空心的還是實(shí)心的，大多用鋼料制造。
3、密封裝置
對(duì)于活塞桿外伸部分來(lái)說(shuō)，由于它很容易把贓物帶入液壓缸，使油液受污染，使密封件磨損，因此常需要在活塞桿密封處增添防塵圈，并放在向著活塞桿外伸的一段。
4、緩沖裝置
液壓缸中緩沖裝置的工作原理，是利用活塞或缸筒在其走向行程終端時(shí)在活塞和缸筒之間封住一部分油液，強(qiáng)迫它從小孔或細(xì)縫中擠出，產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。
5、齒輪泵
齒輪泵是液壓系統(tǒng)中常用的液壓泵，在結(jié)構(gòu)上可分為外嚙合式和內(nèi)嚙合式兩類。
外嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，質(zhì)量輕，制造方便，價(jià)格低廉，工作可靠，自吸能力強(qiáng)，對(duì)油液污染不敏感，維護(hù)容易。它的缺點(diǎn)是一些機(jī)件承受不平衡徑向力，磨損嚴(yán)重，泄露大，工作壓力的提高受到限制。此外，它的流量脈動(dòng)大，因而壓力脈動(dòng)和噪聲都較大。
內(nèi)嚙合擺線齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，零件少，工作容積大，轉(zhuǎn)速高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。由于齒數(shù)較少，其流量脈動(dòng)比較大，嚙合處間隙泄漏大，所以此泵工作壓力一般為2.5～7MPa，通常作為潤(rùn)滑、補(bǔ)油等輔助泵使用。
6、單向閥
單向閥是用以防止液流倒流的元件。按控制方式不同，單向閥可分為普通單向閥和液控單向閥兩類。
普通單向閥又稱止回閥，其作用是使液體只能向一個(gè)方向流動(dòng)，反向截止。液控單向閥又稱單向閉鎖閥，其作用是使液流有控制的單向流動(dòng)。液控單向閥分為普通型和卸荷型兩類。
液控單向閥的主要以下兩種作用：
（1）保壓作用
當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)完成工件的壓制任務(wù)后，液壓缸上腔仍需保持一定的高壓，此時(shí)，液控單向閥靠其良好的單向密封性短時(shí)保持缸上腔的壓力。
（2）支撐作用
當(dāng)活塞以及所驅(qū)動(dòng)的部件向上抬起并停留時(shí)，由于重力作用，液壓缸下腔承受了因重力形成的油壓，使活塞有下降的趨勢(shì)。此時(shí)，在油路串一液控單向閥，以防止液壓缸下腔回流，使液壓缸保持在停留位置，支撐重物不致于落下。
7、溢流閥
溢流閥是節(jié)流閥與溢流閥并聯(lián)而成的組合閥，它能補(bǔ)償因負(fù)載變化而引起的流量變化。使用溢流閥的系統(tǒng)效率較高。因?yàn)椴捎靡缌鏖y的系統(tǒng)，泵的供油壓力隨負(fù)載的增大而增加，能量損失小，系統(tǒng)發(fā)熱少。
8、濾油器
在液壓系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)內(nèi)的形成或系統(tǒng)外的侵入，液壓油中難免會(huì)存在這樣或那樣的污染物，這些污染物的顆粒不僅會(huì)加速液壓元件的磨損，而且會(huì)堵塞閥件的小孔，卡住閥芯，劃傷密封件，使液壓閥失靈，系統(tǒng)產(chǎn)生故障。因此，必須對(duì)液壓油中的雜質(zhì)和污染物的顆粒進(jìn)行清理。目前，控制液壓油清潔程度的最有效方法就是采用過(guò)濾器。過(guò)濾器的主要功用就是對(duì)液壓油進(jìn)行過(guò)濾，控制油的潔凈程度。
9、節(jié)流閥
流量控制閥是通過(guò)改變節(jié)流口面積的大小，改變通過(guò)閥流量的閥。在液壓系統(tǒng)中，流量閥的作用是對(duì)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行控制。常見(jiàn)的流量控制閥有節(jié)流閥、調(diào)速閥、溢流閥等。
溢流閥是結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的流量閥，常與其它形式的閥相結(jié)合，形成單向節(jié)流閥或行程節(jié)流閥。
10、油箱
油箱的主要功用是儲(chǔ)存油液，同時(shí)箱體還具有散熱、沉淀污物、析出油液中滲入的空氣以及作為安裝平臺(tái)等作用。
油箱屬于非標(biāo)準(zhǔn)件，在實(shí)際情況下常根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)。油箱設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮油箱的容積、結(jié)構(gòu)、散熱等問(wèn)題。
4.4 油缸的選型與計(jì)算
油缸是液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件，也是舉升機(jī)構(gòu)的直接動(dòng)力來(lái)源。通常油缸分為活塞式和浮拄式兩類。活塞式均為單向作用，其缸體長(zhǎng)度大而伸縮長(zhǎng)度小、使用油壓低（一般不超過(guò)14MPa）。浮拄式為多級(jí)伸縮式油缸，一般有2～5個(gè)伸縮節(jié)，其結(jié)構(gòu)緊湊，并具有短而粗、伸縮長(zhǎng)度大、使用油壓高（可達(dá)35MPa）,易于安裝布置等優(yōu)點(diǎn)。浮拄式油缸又分為單向作用式與雙向作用式。雙向作用式用油壓輔助車廂降落，因此工作平穩(wěn)，降落速度快。直推式傾卸機(jī)構(gòu)多采用單作用多級(jí)油缸；而桿系組合式傾卸機(jī)構(gòu)多采用單作用單級(jí)油缸。舉升機(jī)構(gòu)油缸選用單級(jí)活塞雙作用缸HSGL63/45E1101-1000。
4.4.1 油缸直徑及行程確定
油缸選型主要依據(jù)所需的最大作用力以及最大工作行程來(lái)確定的。根據(jù)液壓系統(tǒng)中油缸的工作特點(diǎn)，則：
（4.1）
式中：——系統(tǒng)效率，通常按=0.8；
——液壓系統(tǒng)額定工作壓力（MPa），
參考表4.3選取,越高，對(duì)密封要求也越高，成本亦隨之上升；根據(jù)機(jī)構(gòu)的類型及其工作特點(diǎn)，取MPa。
表4.7 液壓設(shè)備常用的工作壓力
設(shè)備類型
機(jī)床
農(nóng)業(yè)機(jī)械或中型工程機(jī)械
液壓機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械
磨床
組合機(jī)床
龍門刨床
拉床
工作壓力P/（MPa）
0.8~2.0
3~5
2~8
8~10
10~16
20~32
其中，單個(gè)液壓缸的最大作用力：
由式（4.1）可知：
表4.8 缸筒內(nèi)徑尺寸系列（GB/T2348-1993）
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
（90）
100
（110）
125
（140）
160
（180）
200
（220）
250
（280）
320
（360）
400
（450）
500
注：括號(hào)內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用者
取油缸內(nèi)徑mm。
由于將油缸工作行程為520mm，所設(shè)計(jì)的滑輪組可以省一半的行程，所以：
mm
表4.9 缸活塞行程系列（GB/T234-1980）
25
50
80
100
125
160
200
250
320
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3200
4000
取L=320mm。
4.4.2 活塞桿直徑d的確定
在單桿活塞中，d值可由D和λv求的，標(biāo)準(zhǔn)液壓缸的λv系列值為1.06、1.12、1.25、1.4、1.6、2、2.5、和5，為了減少?zèng)_擊，一般推薦λv≤1.6。活塞運(yùn)動(dòng)速度受結(jié)構(gòu)的限制，范圍0.1～0.2m/s
7
d=0.7D
液壓系統(tǒng)各液壓缸均采用雙作用單桿活塞缸。即受壓也受拉，而且工作壓力p大于7所以活塞桿直徑選公式：
d=0.7D （4.2） 將D值代入（4.2）式中，可求得
d=0.7D=0.763=44.1mm
表4.11 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列（GB/T2348-1993）
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
22
25
28
32
36
40
45
50
56
63
70
80
90
100
110
125
140
160
180
200
220
250
280
320
360
取活塞桿直徑d為45 mm。
4.4.3 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算
液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。
液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可以分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。
液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值D/≥10的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸，一般用無(wú)縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算：
（4.3）
式中 ——液壓缸壁厚；
D ——液壓缸的內(nèi)徑；
——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25～1.5）倍；
——缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鍛鋼：=110～120 MPa；
鑄鋼：=100～110 MPa；鋼管：=100～110 MPa；
高強(qiáng)度鑄鐵：=60 MPa；灰鑄鐵：=25 MPa。
=1.510=15 MPa
本設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向液壓缸的材質(zhì)是鋼管，其=100～110 MPa，所以選=110 MPa。
將Py、值代入（4.3）式中，可求得：
4.3mm
液壓缸壁厚度算出后，即可求出缸體的外徑為：
（4.4）
將值代入（4.3）式中，可求得：
=71.6
4.4.4 缸體長(zhǎng)度的確定
液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)該等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20～30倍。
4.5 油泵的計(jì)算與選型
舉升機(jī)構(gòu)常用油泵分為齒輪油泵與柱塞泵兩類。齒輪泵多為外嚙合式，在相同體積下齒輪泵比柱塞泵流量大但油壓低。柱塞泵最大特點(diǎn)是油壓高（油壓范圍16～35MPa），且在最低轉(zhuǎn)速下仍能產(chǎn)生全油壓，固可縮短舉升時(shí)間。中輕型舉升機(jī)構(gòu)上多采用齒輪泵，常用系列有CB、CBX、CG、CN等；重型舉升機(jī)構(gòu)常采用柱塞泵。選取CB-50型號(hào)的單齒輪泵。
4.5.1 油泵工作壓力的計(jì)算
MPa （4.5）
式中：——油缸最大作用力，(N)；
——油缸橫截面積，(m2)。
代入式（4.5）則：
MPa
4.5.2 油泵理論流量的計(jì)算
L/min （4.6）
式中：——油缸最大工作容積（m3），按下式計(jì)算：
L （4.7）
、、的單位均為m；
——舉升時(shí)間，(S)；
——液壓泵容積效率=0.85~0.9。
由公式（4.6）、（4.7）則：
L/min
4.5.3油泵排量的計(jì)算
mL/r （4.8）
式中：——油泵流量，(L/min)；
——油泵額定轉(zhuǎn)速，(r/min)。
油泵轉(zhuǎn)速r/min
由公式（4.8）得：
mL/r
4.5.4 油泵功率的計(jì)算
（4.9）
式中：——油泵最大工作壓力；
——油泵額定流量；
——油泵總效率=0.8。
由公式（4.9）得：
KW
4.6液壓絞盤的設(shè)計(jì)
4.6.1系纜部分
表4.12 系纜部分
額定系纜拉力：
40KN
公稱速度：
≥5 m/min
絞盤頭直徑：
Φ300mm
4.6.2液壓馬達(dá)部分
表4.13 液壓馬達(dá)部分
馬達(dá)型號(hào)：
IY3-2000
額定流量：
2030ml/r
4.6.3絞盤性能參數(shù)計(jì)算
已知：系纜負(fù)載F工＝40Kn,纜索直徑d＝13mm，卷筒直徑D＝300mm，
絞盤工作時(shí)的工作壓力
P＝2πT×103/piη總η效 其中扭力T＝F工×（D+d）/2
＝2π×40×（300+13）/（2×2030×2.82×0.85×0.92）
?。?.6N/mm2＜ 25MPa （液壓馬達(dá)效率η效＝0.92）
絞盤工作時(shí)需液壓油流量
q＝ipV0/lη效
＝2.82×2030×5/(π×313×0.92)
＝31.6L/min＜ 45L/min
4.6.4液壓馬達(dá)的性能計(jì)算
由2、3可知，設(shè)計(jì)所選液壓馬達(dá)滿足本絞盤的使用的要求。
4.7油箱與油管的計(jì)算與選型
4.7.1油箱容積的計(jì)算
一般要求油箱容積不得小于全部工作油缸工作容積的三倍，即：
則：L
取L
4.8.2油管內(nèi)徑的計(jì)算
由 （4.10）
即： （4.11）
式中：——油泵理論流量，(L/min)；
——管路中油的流速；高壓管路中油的流速3.6m/s；低壓管路中油的流速m/s。
則：
高壓油管內(nèi)徑mm （4.12）
低壓油管內(nèi)徑mm （4.13）
根據(jù)管路計(jì)算結(jié)果選用（HG4-406-66）兩層鋼絲編織膠管作為高壓管，管接頭形式為A型扣壓式；低壓回油管則選用（HG4-406-66）一層鋼絲編織低壓膠管。液壓油冬季選用HJ-20號(hào)機(jī)械油，夏季HJ-30號(hào)機(jī)械油。
4.8取力器設(shè)計(jì)
專用車取力總布置方案決定于取力方式。常見(jiàn)的取力方式可分類如下：
從發(fā)動(dòng)機(jī)前端取力的特點(diǎn)是采用液壓傳動(dòng)，適合于遠(yuǎn)距離輸出動(dòng)力。固此種取力方式常用于由長(zhǎng)頭式汽車底盤改裝的大型混泥土攪拌運(yùn)輸車。
從飛輪后端取力的特點(diǎn)是取力器不受主離合器影響，傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)直接相連，取力器到工作裝置距離短、傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠、取出的功率大、傳動(dòng)效率高。這種方案應(yīng)用較廣，如平頭式汽車改裝的小、中型混泥土攪拌車等。
從變速器I軸取力的布置方案又稱變速器上置式方案。此種方案將取力器疊置于變速器之上，用一惰輪與I軸常嚙合齒輪嚙合獲取動(dòng)力，固需改制原變速器頂蓋。此方案應(yīng)用很廣，如自卸車、冷藏車、垃圾車等一般都從變速器上端取力。
傳動(dòng)軸取力方案是將取力器設(shè)計(jì)成一獨(dú)立結(jié)構(gòu)，設(shè)置于變速器輸出軸與汽車萬(wàn)向傳動(dòng)軸之間，該獨(dú)立的專用取力裝置固定在汽車車架上不隨傳動(dòng)軸擺動(dòng)，也不伸縮。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使用可伸縮的附件傳動(dòng)軸與其相連，并應(yīng)注意動(dòng)平衡與隔振消振。
分動(dòng)器取力布置方案主要用于全輪驅(qū)動(dòng)的牽引車、汽車起重機(jī)等來(lái)驅(qū)動(dòng)絞盤或起重機(jī)構(gòu)。從取力器到工作裝置間可采用機(jī)械傳動(dòng)或液壓傳動(dòng)。
取力器實(shí)質(zhì)上是一種單級(jí)變速器。其基本參數(shù)有取力器總速比、額定輸出轉(zhuǎn)矩、輸出軸旋向以及結(jié)構(gòu)質(zhì)量等。根據(jù)所選二類底盤的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用從變速器中間軸取力的方式。
4.9 本章小結(jié)
本章主要是進(jìn)行液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中包括了液壓原理圖的設(shè)計(jì)，在原理敘述中，主要包括了上升油路、下降回路、補(bǔ)油回路的油路走向；而后對(duì)液壓系統(tǒng)中的各組成部分的組成和功用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹；再次根據(jù)預(yù)期設(shè)計(jì)的高位車輛升程對(duì)油缸的選型進(jìn)行了計(jì)算；以及舉升液壓油泵的計(jì)算與選型和油箱等。
第5章 整車性能計(jì)算分析
專用汽車性能參數(shù)計(jì)算是總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，其目的是檢驗(yàn)整車參數(shù)選擇是否合理，使用性能參數(shù)能否滿足要求。最基本的性能參數(shù)計(jì)算包括動(dòng)力性計(jì)算、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性計(jì)算。
5.1道路清障車整車參數(shù)
表5.1 道路清障車部分整車參數(shù)
名稱
符號(hào)
數(shù)值與單位
發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率
80KW
發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速
2800r/min
發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩
300Nm
發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速
1400～1800r/min
車輪動(dòng)力半徑
0.34m
車輪滾動(dòng)半徑
0.316m
主減速比
4.04
汽車迎風(fēng)面積
5.7m2
汽車總質(zhì)量(滿載)
9195kg
表5.2 道路清障車變速器速比
擋位
1
2
3
4
5
傳動(dòng)比
8
4.759
2.829
1.682
1
5.2動(dòng)力性計(jì)算
5.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性
發(fā)動(dòng)機(jī)外特性是指發(fā)動(dòng)機(jī)油門全開(kāi)時(shí)的速度特性，是汽車動(dòng)力性計(jì)算的主要依據(jù)。
在外特性圖上，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的二條重要特性曲線，為非對(duì)稱曲線。工程實(shí)踐表明，可用二次三項(xiàng)式來(lái)描述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性，即
（5.1）
式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩(N﹒m)；
——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速(r/min)；
a、b、c——待定系數(shù)。
從發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上知道該發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率（這里為80Kw）及相應(yīng)轉(zhuǎn)速和該發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速，可用下列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)描述發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性：
（5.2）
式中：——