平板一拖二式多功能清障車(chē)設(shè)計(jì)

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I摘 要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，公路上的高級(jí)轎車(chē)越來(lái)越多，道路清障車(chē)在作業(yè)時(shí)開(kāi)始十分注意對(duì)事故車(chē)輛的保護(hù)，特別對(duì)一些高檔轎車(chē)，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(chē)輛機(jī)件及外觀上的進(jìn)一步損傷。平板一拖二式多功能清障車(chē)作為專(zhuān)用清障車(chē)的一種，它利用附加的液壓絞盤(pán)、液壓舉升裝置、平板斷開(kāi)式能夠?qū)κ鹿受?chē)輛施行裝載運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)事故車(chē)輛的快速處理，并且不受事故車(chē)輛車(chē)速的限制，因此對(duì)平板一拖二式多功能清障車(chē)的主要工作裝置進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)計(jì)算以及校核，以達(dá)到合理。在查閱大量相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，選擇平板一拖二式多功能清障車(chē)設(shè)計(jì)的總體方案，對(duì)底盤(pán)、舉升機(jī)構(gòu)、平板機(jī)構(gòu)、托臂機(jī)構(gòu)、液壓絞盤(pán)以及相關(guān)附件等進(jìn)行了合理選擇校核。并通過(guò)對(duì)底盤(pán)型號(hào)的選取，確定了整車(chē)性能參數(shù)。確定了平板一拖二式多功能清障車(chē)總體參數(shù)。關(guān)鍵詞： 清障車(chē)改裝設(shè)計(jì)； 液壓絞盤(pán)； 舉升機(jī)構(gòu)； 平板機(jī)構(gòu)； 托臂機(jī)構(gòu)； 校核IIAbstractWith the rapid development of our economy, more and more limousine come into the road, at the same time ,the limousine should be cautiously protected when the road repair cars work,especially for some luxury cars.Great attention should be paid to the accident vehicles, which can prevent extrusion,collision and further damage of the change on the appearance. As a kind of special repair car,the tablet went on two type multifunctional repair car uses the additional hydraulic capstan, hydraulic lifting equipment, plate breaking to help the accident vehicle load.It realizes the rapid processing of traffic accident, and at the same time the road repair cars wont be restricted by speed of the accident vehicle.Otherwise, the main work of modification design and check-work can achieve a reasonable result.On the basis of a large number of relevant materials,the whole plan of the tablet went on two type multifunctional repair car can make contribution to the reasonable selection and checking of additional hydraulic capstan, hydraulic lifting equipment, the lifting mechanism, flat organization, arm mechanism, hydraulic winch and related accessories.And through to the chassis type selection,it determines the performance parameters of the vehicle and the whole parameter of the tablet went on two type multifunctional repair car. .Keywords: Repair car modification design; Hydraulic winch; Lifting mechanism; Flat organizations; Arm mechanism; CheckIII目 錄1 緒論 11.1 研究意義 11.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 11.3 國(guó)內(nèi)外清障車(chē)發(fā)展趨勢(shì) 22 道路清障車(chē)總體方案確定 32.1 清障車(chē)結(jié)構(gòu)形式方案選擇 32.2 起升機(jī)構(gòu)方案 62.3 舉升機(jī)構(gòu)方案選擇 72.4 托臂設(shè)計(jì)方案選擇 93 道路清障車(chē)的參數(shù)設(shè)計(jì) .103.1 參數(shù)選定 .103.2 底盤(pán)的選取 .103.2.1 底盤(pán)的結(jié)構(gòu) 103.2.2 底盤(pán)型號(hào)的選定 114 車(chē)架的改裝設(shè)計(jì) .134.1 主車(chē)架的改造 .134.1.1 平板機(jī)構(gòu)的初始設(shè)計(jì) 134.1.2 主車(chē)架上鉸點(diǎn)位置的確定 144.1.3 主車(chē)架的改裝處理 144.2 主副車(chē)架間連接的設(shè)計(jì) .154.2.1 主副車(chē)架連接形式的選擇 154.2.2 鉸支座與銷(xiāo)軸的設(shè)計(jì)與校核 164.3 副車(chē)架的設(shè)計(jì) .174.3.1 副車(chē)架的整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) .174.3.2 橫梁距離的設(shè)定 174.3.3 副車(chē)架材料和截面尺寸的選擇設(shè)計(jì) 185 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 .195.1 平板機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .195.1.1 平板伸縮液壓缸的受力分析 195.1.2 平板機(jī)構(gòu)伸縮液壓缸的選用設(shè)計(jì) 195.1.3 平板的斷開(kāi)部分尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 205.2 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核 .205.2.1 舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)初始選定 205.2.2 作圖法確定舉升機(jī)構(gòu)的最終參數(shù) 215.2.3 校核舉升液壓缸 235.3 托臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核 .235.3.1 根據(jù)參數(shù)選取材料和基本元件 235.3.2 托臂機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式和尺寸的初始確定 23IV5.3.3 機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定與液壓缸的選取 245.3.4 托臂材料與截面尺寸的選擇確定 255.3.5 托臂機(jī)構(gòu)的校核 265.4 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的選用設(shè)計(jì)和計(jì)算 .275.4.1 鋼絲繩的選用 275.4.2 卷筒的初始設(shè)計(jì)選擇 .275.4.3 吊鉤的選用 .275.4.4 最終選用液壓絞盤(pán) .275.5 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) .285.5.1 設(shè)計(jì)要求 285.5.2 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算 .285.5.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 295.5.4 液壓元件的選擇 30結(jié)束語(yǔ) 31參考文獻(xiàn) 32致謝 3311 緒論1.1 研究意義清障車(chē)全名為道路清障車(chē)，又稱(chēng)拖車(chē)、道路救援車(chē)、拖拽車(chē)，清障車(chē)主要是由：底盤(pán)、起重裝置、托舉牽引裝置、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、車(chē)體與工具箱等組成，具有起吊、拽拉和托舉牽引等多項(xiàng)功能，適用于高速公路、城市道路的清障作業(yè)。清障車(chē)是指裝有道路搶險(xiǎn)作業(yè)裝備的專(zhuān)用汽車(chē)。由于汽車(chē)在道路上行駛時(shí)，故障和事故是不可避免的，特別是在高等級(jí)公路上，這種現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。清障車(chē)的任務(wù)就是將故障車(chē)或事故車(chē)及時(shí)地拖離現(xiàn)場(chǎng)，確保道路的暢通無(wú)阻。因此，道路清障車(chē)又稱(chēng)道路搶險(xiǎn)車(chē)。隨著高等級(jí)路面和在用汽車(chē)的增多，清障車(chē)也得到了發(fā)展。清障車(chē)按類(lèi)別主要分為：拖吊連體型、拖吊分離型，一拖一型，平板一拖二型，多功能清障車(chē)，液壓自動(dòng)夾緊型能力劃分。按照能力分為輕型、中重型及超重型。輕型清障車(chē)作業(yè)對(duì)象是輕型載貨汽車(chē)，微型客車(chē)及轎車(chē)等，中重型清障車(chē)的清障作業(yè)對(duì)象是中重型載貨汽車(chē)，大中型客車(chē)等，超重型清障車(chē)作業(yè)對(duì)象是重型載貨汽車(chē)及超重型半掛汽車(chē)系列等。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，公路建設(shè)突飛猛進(jìn)，里程不斷增加，我國(guó)“五縱七橫”公路主干線將基本建成。公路建設(shè)的發(fā)展，為車(chē)輛行駛創(chuàng)造了良好的環(huán)境，汽車(chē)保有量日益增多。汽車(chē)給人們的工作與生活帶來(lái)了極大的便利，但是因汽車(chē)而發(fā)生的交通事故也給人們帶來(lái)了不盡的煩惱。 汽車(chē)因故障停在公路上會(huì)嚴(yán)重堵塞交通，特別是高速公路上，車(chē)速高，流量大，一旦發(fā)生交通事故不能及時(shí)處理，將會(huì)嚴(yán)重堵塞交通。由于交通事故是不可預(yù)見(jiàn)的，故障車(chē)輛的損壞程度不一，因此，能夠迅速清理事故現(xiàn)場(chǎng)且操作簡(jiǎn)便具有多種功能的清障車(chē)受到交管部門(mén)的青睞。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)有的清障車(chē)功能，不論是進(jìn)口車(chē)還是國(guó)產(chǎn)車(chē)，大多只限于起吊、拽拉、托牽等幾項(xiàng)。其中應(yīng)用最多的是托牽功能。真正具有搶險(xiǎn)救援等多功能的清障車(chē)很少，尤其不足的是托舉和托牽能力不夠。國(guó)產(chǎn)清障車(chē)的額定托舉能力在后軸超載 20%的情況下，達(dá)不到底盤(pán)標(biāo)定載質(zhì)量的 50%。如 3t 普通托用式清障車(chē)，其額定托舉能力在 1t 至 1.5t左右，8t 普通托吊式清障車(chē)額定托舉能力在 4t 以下，20t 雙后軸旋轉(zhuǎn)吊式清障車(chē)，其額定托舉能力只有 6t 左右。進(jìn)口清障車(chē)的額定托舉能力比國(guó)產(chǎn)清障車(chē)還要小。拖救人員普遍反映，當(dāng)遇到 8t 超載貨車(chē)和 8t 以上載貨車(chē)，尤其是遇到高級(jí)豪華大客車(chē)出現(xiàn)故障時(shí)，現(xiàn)有的清障車(chē)很難完成托牽清障，嚴(yán)重影響了交通。有清障車(chē)生產(chǎn)商希望通過(guò)加大底盤(pán)噸位來(lái)解決這一問(wèn)題，但托牽能力提高有限，而車(chē)價(jià)成數(shù)倍增長(zhǎng)，影響了用2戶(hù)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，市場(chǎng)呼喚托舉和托牽能力大的清障車(chē)。我國(guó) 80 年代末期開(kāi)始引進(jìn)和仿制清障車(chē)，從國(guó)外清障車(chē)發(fā)展的第三階段開(kāi)始起步，起點(diǎn)較高，走了一條引進(jìn)技術(shù)與自主開(kāi)發(fā)相結(jié)介的道路。無(wú)論是研發(fā)技術(shù)還是生產(chǎn)能力，我國(guó)企業(yè)都能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。但是與世界先進(jìn)水平相比還有一定差距。主要表現(xiàn)在:（1）國(guó)內(nèi)目前基本使用載貨汽車(chē)的二類(lèi)底盤(pán)改裝清障車(chē)，據(jù)了解，只是因?yàn)楦黝?lèi)汽車(chē)底盤(pán)小能大批量被采購(gòu)應(yīng)用，所以小愿意投入資金和精力去開(kāi)發(fā)。因此，清障車(chē)上裝與底盤(pán)的匹配小盡介理，底盤(pán)的作業(yè)能力未有得到充分發(fā)揮。（2）產(chǎn)品開(kāi)發(fā)主要還處于模仿階段，自主開(kāi)發(fā)的品種小多。多數(shù)企業(yè)山于生產(chǎn)量少，為減少成本，仍然采用原始的手工作坊式技術(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)品外形比較粗糙，只有少數(shù)生產(chǎn)量大的企業(yè)，采用等離子或激光等技術(shù)，保證產(chǎn)品的下料尺寸準(zhǔn)確，減小毛坯因受熱而變形。（3）智能化監(jiān)控。目前國(guó)內(nèi)清障車(chē)的技術(shù)，僅僅滿(mǎn)足基本的施救和清障，智能化的監(jiān)控儀器應(yīng)用較少。1.3 國(guó)內(nèi)外清障車(chē)發(fā)展趨勢(shì)人性化設(shè)計(jì)和個(gè)性化服務(wù)是國(guó)外目前的發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)外的清障車(chē)，技術(shù)方而非常成熟，尤其是美國(guó)清障車(chē)技術(shù)經(jīng)過(guò)了幾年的發(fā)展，其主要結(jié)構(gòu)技術(shù)的創(chuàng)新與改進(jìn)已經(jīng)很小，現(xiàn)今清障車(chē)產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)，主要集中在人性化的設(shè)計(jì)和個(gè)性化的服務(wù)方而。另外上裝輕量化也是目前國(guó)外清障車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)，隨著全球環(huán)境惡化和能源危機(jī)的日益加劇，汽車(chē)輕量化設(shè)計(jì)作為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的最有效措施之一，國(guó)外平板大量采用鋁介金型材加普通鋁板制造，會(huì)越來(lái)越受到企業(yè)和用戶(hù)的重視。我國(guó)清障車(chē)技術(shù)今后還將在以下幾個(gè)方而進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。 （1）底盤(pán)專(zhuān)用化。為了達(dá)到清障車(chē)對(duì)底盤(pán)的專(zhuān)門(mén)要求，需要研發(fā)一系列專(zhuān)用的二類(lèi)底盤(pán)，使整車(chē)與上裝的匹配更加介理，使軸距及前后橋的設(shè)計(jì)承載能力更強(qiáng)，最大限度地發(fā)揮底盤(pán)性能。 （2）設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)手段采用新技術(shù)。國(guó)內(nèi)清障車(chē)設(shè)計(jì)還在研究和仿制國(guó)外主流產(chǎn)品，主要是在運(yùn)用 AutoCAD 或國(guó)產(chǎn)電子圖版進(jìn)行 2 維設(shè)計(jì)，美國(guó)米勒公司的清障車(chē)設(shè)計(jì)已邁向應(yīng) 3D CAD 設(shè)計(jì)。用3D 原型圖，進(jìn)行工裝、夾具和檢具的設(shè)計(jì)、校準(zhǔn)和驗(yàn)證，提高了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)質(zhì)量和成功率，縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，實(shí)際上也相應(yīng)降低了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本。 （3）生產(chǎn)自動(dòng)化。目前國(guó)外基本上采用了相 L 器人自動(dòng)焊接，焊縫外表質(zhì)量美觀、焊接質(zhì)量高、焊接效率高。而國(guó)內(nèi)基本都是使用二氧化碳保護(hù)焊焊接，焊后質(zhì)量檢查小介格率很高，浪費(fèi)很大，而且焊縫外表質(zhì)量差。 （4）操作技能培訓(xùn)專(zhuān)業(yè)化。曾經(jīng)發(fā)生過(guò)許多因?yàn)椴僮髡卟僮餍‘?dāng)、技術(shù)小夠熟練等原因?qū)Ρ皇┚确皆斐韶?cái)產(chǎn)或生命損失的情況。因此專(zhuān)業(yè)化的培訓(xùn)顯得尤其必要。熟悉清障車(chē)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高操作者的女全技能和女全意識(shí)、避免和減少傷亡事故，掌握清障車(chē)正確操作使用和日常維護(hù)保養(yǎng)技術(shù)，確保操作者在3學(xué)習(xí)結(jié)束后能馬上投入實(shí)際的工作。我們目前還是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，除了東部以外，西部、中部小少地區(qū)還比較貧窮落后，衛(wèi)生設(shè)施、城鎮(zhèn)、公路、鐵路等多方而仍有待建設(shè)，這無(wú)形中也給清障車(chē)的發(fā)展提供了很大的空間，隨著近年來(lái)城市交通的發(fā)展和車(chē)輛擁有的增多，交通事故的頻繁發(fā)生，越來(lái)越多的清障車(chē)將會(huì)被各企業(yè)單位所購(gòu)入，因此，提高清障車(chē)的生產(chǎn)能力和研發(fā)技術(shù)，跟上世界的發(fā)展趨勢(shì)將是我們所追求的。近年來(lái)，我國(guó)清障車(chē)雖有了一定的發(fā)展，但真正功能齊全、外形美觀的清障車(chē)還很少，尤其是適用于清理各級(jí)公路及城市道路肇事、故障及違章停放車(chē)輛的清障車(chē)，市場(chǎng)需求缺口很大。據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，未來(lái) 10 年“拖吊” 式和“旋轉(zhuǎn)”式清障車(chē)的年需求輛約為 800 臺(tái)；“ 平板 ”式和“升降平臺(tái)”式清障車(chē)年需求輛為 1000 臺(tái)；多功能清障車(chē)年需求輛為 3500 臺(tái)；大型清障車(chē)的年需求輛為 10 臺(tái)左右。性能優(yōu)良、功能齊全，操作方便的清障車(chē)將是今后發(fā)展的方向。清障車(chē)將會(huì)走向優(yōu)化車(chē)身結(jié)構(gòu)、采用高強(qiáng)度鋼材或是應(yīng)用新型材料、輕量化、自動(dòng)化和城市專(zhuān)用汽車(chē)輕型化等趨勢(shì)。2 道路清障車(chē)總體方案確定2.1 清障車(chē)結(jié)構(gòu)形式方案選擇清障車(chē)根據(jù)作業(yè)能力清障車(chē)可分為輕型、中重型、超重型。清障車(chē)根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式來(lái)區(qū)分，主要形式有 3 種：拖吊連體式清障車(chē)、拖吊分離式清障車(chē)和平板式清障車(chē)。清障車(chē)的主要結(jié)構(gòu)：方案一：拖吊連體式清障車(chē) 12345764圖 2.1 拖吊連體式清障車(chē)（1-卷?yè)P(yáng)機(jī)； 2-起重臂；3、4、5、6-液壓油缸；7- 托臂）拖吊連體清障車(chē)是目前道路清障車(chē)中比較常見(jiàn)的類(lèi)型，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 2.1。其主要工作部位由起吊機(jī)構(gòu)（圖 1 中卷?yè)P(yáng)機(jī) 1） 、托臂機(jī)構(gòu)（圖 1 中液壓缸 5、6） 、變幅機(jī)構(gòu)（圖 1 中起重臂、液壓缸 3 和 4）組成。工作時(shí)由變幅機(jī)構(gòu)的液壓缸 4 以及托臂機(jī)構(gòu)的液壓缸 5、6 共同協(xié)調(diào)作用使得托臂7 平放到指定工作點(diǎn)，再由起吊機(jī)構(gòu)的卷?yè)P(yáng)機(jī) 1 和變幅機(jī)構(gòu)的液壓缸 3 共同作用使吊鉤先松放到汽車(chē)的勾吊部位正上方，再通過(guò)吊鉤將車(chē)頭吊起移動(dòng)到托臂 7 上，裝好托臂的剩余部分，再用緊固裝置固定將前輪固定在托臂上即可，接下來(lái)即可實(shí)現(xiàn)故障車(chē)的清運(yùn)。方案二：脫吊分離式清障車(chē)拖吊分離式清障車(chē)與拖吊連體清障車(chē)的基本原理相同，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 2.2 所示。主工作部位也由起吊機(jī)構(gòu)（圖 1 中卷?yè)P(yáng)機(jī) 1） 、托臂機(jī)構(gòu)（圖 1 中液壓缸 5、6） 、變幅機(jī)構(gòu)（圖 1 中起重臂、液壓缸 3 和 4）組成。區(qū)別于拖吊連體清障車(chē)的是托舉部分直接固接在副車(chē)架上。工作時(shí)由托舉機(jī)構(gòu)的液壓缸 5、6 實(shí)現(xiàn)托臂的收放，將托臂 7 放置到故障車(chē)車(chē)頭指定點(diǎn)，然后由變幅結(jié)構(gòu)的液壓缸 3、4 以及起吊機(jī)構(gòu)的卷?yè)P(yáng)機(jī) 1 實(shí)現(xiàn)吊鉤移動(dòng)到車(chē)頭指定部位，并將車(chē)頭吊起移動(dòng)到托臂 7 上，裝好托臂剩余部分，固定好前輪即可實(shí)現(xiàn)故障車(chē)的清運(yùn)。 256圖 2.2 拖吊分離式清障車(chē)（1-卷?yè)P(yáng)機(jī)； 2-起重臂；3、4、5、6-液壓油缸；7- 托臂）比較上述兩類(lèi)清障車(chē)，在結(jié)構(gòu)功能上大體相同。拖吊分離式清障車(chē)相比優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)托舉和起吊的分開(kāi)作業(yè)，使得操作簡(jiǎn)單容易調(diào)節(jié)，缺點(diǎn)是托架機(jī)構(gòu)單獨(dú)裝載車(chē)架上對(duì)車(chē)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，使得車(chē)架的強(qiáng)度剛度性能變差。5方案三：整體式平板清障車(chē)平板清障車(chē)是目前比較流行的一種清障車(chē)類(lèi)型，可實(shí)現(xiàn)一拖二的功能，其平板部分可實(shí)現(xiàn)故障車(chē)輛的無(wú)損運(yùn)送，托架部分也可實(shí)現(xiàn)故障車(chē)的拖運(yùn)，可以一次性完成兩輛故障車(chē)的清理，效率較高。整體式平板清障車(chē)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 2.3，主要由舉升機(jī)構(gòu)（液壓缸 3） 、平板滑移機(jī)構(gòu)（液壓缸 2） 、牽引機(jī)構(gòu)（卷?yè)P(yáng)機(jī) 6） 、托臂機(jī)構(gòu) 5 組成。 a1345圖 2.3 整體式平板清障車(chē)（1- 副車(chē)架；2、3-液壓缸；4-平板；5-托臂；6-卷?yè)P(yáng)機(jī)）工作時(shí)由舉升機(jī)構(gòu)液壓缸 3 將副車(chē)架舉升到一定傾斜角度，再由平板滑移機(jī)構(gòu)的液壓缸 2 使得平板向下滑移至平板尾部接觸地面，然后將卷?yè)P(yáng)機(jī)的吊鉤掛到故障車(chē)車(chē)頭，將故障車(chē)?yán)狡桨迳虾线m部位后，平板滑移機(jī)構(gòu)向上滑移回初始狀態(tài)，舉升機(jī)構(gòu)回落至初始狀態(tài)，再將故障車(chē)四個(gè)輪子固定在平板上。若要再拖第二輛，只需再控制托臂機(jī)構(gòu) 5 是托臂前部深入到故障車(chē)前輪下部，確定好輪胎合適位置再將托架的另外一部分從車(chē)上去下，裝到清障車(chē)的托臂上將故障車(chē)前輪卡住，然后用固定裝置固定即可。方案四：斷開(kāi)式平板清障車(chē)斷開(kāi)式平板清障車(chē)的結(jié)構(gòu)原理同整體式平板清障車(chē)一樣，只是在整體式的基礎(chǔ)上將平板斷開(kāi)成兩端，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 2.4 所示。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可以減小工作時(shí)平板與地面的最小傾斜角，同時(shí)整體式清障車(chē)在工作時(shí)平板尾部容易與地面實(shí)現(xiàn)剛性碰撞而損壞平板，斷開(kāi)式則解決了這一問(wèn)題。通過(guò)比較上述幾種清障車(chē)的結(jié)構(gòu)形式，拖吊連體和拖吊分離式清障車(chē)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，而平板式清障車(chē)可以實(shí)現(xiàn)的功能更多，在有些故障車(chē)不宜實(shí)現(xiàn)拖運(yùn)的情況下，平板式可以實(shí)現(xiàn)故障的無(wú)損傷運(yùn)輸，并且也可以同時(shí)清理兩輛故障車(chē)，效率更高，相對(duì)拖吊式清障車(chē)僅僅加裝了一個(gè)平板，所以更加經(jīng)濟(jì)高效。綜上，故選擇了平板式清障車(chē)作為設(shè)計(jì)方案，并在此基礎(chǔ)上采用斷開(kāi)式平板優(yōu)化6結(jié)構(gòu)，即選擇方案四。 a1234756圖 2.4 斷開(kāi)式平板清障車(chē)（1- 副車(chē)架； 2、3-液壓缸；4-平板；5-托臂；6-卷?yè)P(yáng)機(jī)；7-斷開(kāi)式平板）2.2 起升機(jī)構(gòu)方案起升機(jī)構(gòu)是清障車(chē)必須具備的，使物品獲得升降運(yùn)動(dòng)的基本組成。起升機(jī)構(gòu)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、卷筒、滑輪組、取物裝置和制動(dòng)裝置組成。此外，還可裝設(shè)各種輔助裝置，如起升高度限位器，力矩限制器，三圈保護(hù)等安全裝置，特別是在中、大噸位起重機(jī)上，力矩限制器越來(lái)越重要。驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪。取物裝置包括吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤(pán)、吊具、掛梁等多種型式。安全保護(hù)裝置有超負(fù)荷限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護(hù)開(kāi)關(guān)等。按傳動(dòng)方式不同，起升機(jī)構(gòu)有以下三種方案:方案一：內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)這種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是具有自身獨(dú)立的能源，機(jī)動(dòng)靈活，適用于流動(dòng)作業(yè)的流動(dòng)式起重機(jī)。為保證各機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，整機(jī)的傳遞系統(tǒng)復(fù)雜笨重。由于內(nèi)燃機(jī)不能逆轉(zhuǎn)，不能帶載啟動(dòng)，需依靠傳遞環(huán)節(jié)的離合器實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)和換向。這種驅(qū)動(dòng)方式調(diào)速困難，操作麻煩，屬于淘汰類(lèi)型。目前只在現(xiàn)有少數(shù)履帶起重機(jī)的鐵路起重機(jī)上應(yīng)用。在清障車(chē)上其動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)取力器和機(jī)械傳動(dòng)裝置傳至卷筒，這樣一來(lái)從發(fā)動(dòng)機(jī)到卷?yè)P(yáng)機(jī)之間的傳動(dòng)裝置將會(huì)很復(fù)雜，而且因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是一定的，這樣卷?yè)P(yáng)機(jī)的換向也會(huì)不方便。方案二：電力傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)這是起升機(jī)構(gòu)主要的驅(qū)動(dòng)方式。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)工作要求，7調(diào)速性能好，但獲得直流電源教困難。 在大型的工程起重機(jī)上，常用內(nèi)燃機(jī)和直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)直流傳動(dòng)。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)能直接從電網(wǎng)取得，操縱簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，機(jī)組重量輕，工作可靠，在電動(dòng)機(jī)起升機(jī)構(gòu)中被廣泛采用。電動(dòng)機(jī)的電力來(lái)源可來(lái)自清障車(chē)上電瓶，但是車(chē)載電瓶的電壓一般較低，能實(shí)現(xiàn)的牽引能力較弱。方案三：液壓傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)液壓驅(qū)動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)，由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵，將工作油液輸入執(zhí)行構(gòu)件（液壓缸或液壓馬達(dá)）使機(jī)構(gòu)動(dòng)作，通過(guò)控制輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液體流量實(shí)現(xiàn)調(diào)速。液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比大，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)極調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作方便，過(guò)載保護(hù)性好。缺點(diǎn)是液壓傳動(dòng)元件的制造精度要求高，液壓容易泄露。目前液壓驅(qū)動(dòng)在流動(dòng)式起重機(jī)上獲得廣泛的應(yīng)用。液壓驅(qū)動(dòng)的液壓可來(lái)源于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，只需在原有清障車(chē)液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?。綜上所述，方案一的傳動(dòng)裝置布置復(fù)雜且不易實(shí)現(xiàn)換向，方案二對(duì)于電瓶要求較高，且實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩較為有限，而方案三利用清障車(chē)上的液壓系統(tǒng)獲得液壓能，取能方式簡(jiǎn)單，且采用液壓方式能獲得很大的轉(zhuǎn)矩。故選擇方案三。2.3 舉升機(jī)構(gòu)方案選擇舉升機(jī)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)考慮：（1）液壓系統(tǒng)是否能承受在舉升質(zhì)量作用下的舉升力；（2）液壓缸的行程能否滿(mǎn)足車(chē)廂的最大舉升角度；（3）液壓系統(tǒng)特別是液壓缸的生產(chǎn)和配套情況。主要有兩大類(lèi)：直推式和連桿組合式，他們均采用液體壓力作為舉升力。其中按液壓缸的布置位置不同，直推式又分為前置式和后置式（也稱(chēng)中置式） ；按連桿組合布置的位置不同，連桿組合式又分為液壓缸前推式（又稱(chēng) T 式）和液壓缸后推式（又稱(chēng) D 式） 。方案一：直推前置式直推前置式的布置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 2.5 所示。前置式一般采用單缸多級(jí)式，其優(yōu)點(diǎn)是需要的舉升力較小，舉升時(shí)車(chē)廂的橫向剛度大，但液壓缸活塞的工作行程。圖 2.5 直推前置式8方案二：直推后置式直推后置式布置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 2.6 所示。在同等載荷下后置式較前置式需要的舉升力大，故有時(shí)采用并列雙缸，也可采用單缸，舉升時(shí)車(chē)廂橫向剛度小，但較前置式來(lái)說(shuō)活塞的工作行程短，舉升時(shí)車(chē)廂的穩(wěn)定性較好。圖 2.6 直推后置式方案三：連桿組合液壓缸前推式液壓缸前推式舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 2.7 所示。液壓前推式機(jī)構(gòu)舉升力系數(shù)小，省力，油壓特性好，適用于重型車(chē)輛。圖 2.7 液壓缸前推式方案四：連桿組合液壓缸后推式液壓缸后推式舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)件圖如圖 2.8 所示。其舉升力系數(shù)適中，結(jié)構(gòu)緊湊，但各部件布置集中在后部，車(chē)廂底板受力大，適用于中型車(chē)。9圖 2.8 液壓缸后推式通過(guò)比較，直推式舉升機(jī)構(gòu)布置簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，舉升效率高，而連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)具有舉升平順、液壓缸活塞的工作行程短、機(jī)構(gòu)布置靈活、省力等優(yōu)點(diǎn)。綜合考慮因一般轎車(chē)面包車(chē)重量在 1100-2700kg，對(duì)舉升機(jī)構(gòu)要求不高，故選用并列雙缸后置直推式，保證了車(chē)廂舉升時(shí)的穩(wěn)定性。因而選擇方案二。2.4 托臂設(shè)計(jì)方案選擇方案一：普通收放式普通收方式托臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 2.9 所示，主要有一個(gè)液壓缸完成托臂的收放。但其缺點(diǎn)是容易與平板和副車(chē)架產(chǎn)生干涉。圖 2.9 普通收放式方案二：加裝伸縮臂式加裝伸縮臂式托臂機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 2.10 所示，主要在普通收放式的基礎(chǔ)上在托臂上加裝一個(gè)伸縮液壓缸，可使托臂更方便地伸縮到事故車(chē)前輪指定部位，而且收放起來(lái)時(shí)也可避免與車(chē)架平板產(chǎn)生干涉。圖 2.10 加裝伸縮臂式方案三：叉車(chē)臂式10叉車(chē)臂式托臂機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)件圖如圖 11 所示，其實(shí)現(xiàn)托舉方式運(yùn)動(dòng)形式簡(jiǎn)單，較易實(shí)現(xiàn)，但加裝到車(chē)架上結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得車(chē)架的受力形式變得惡劣。而且叉車(chē)臂式的起升容易與副車(chē)架平板產(chǎn)生干涉。圖 2.11 叉車(chē)臂式綜上所述，選擇方案二。3 道路清障車(chē)的參數(shù)設(shè)計(jì)3.1 參數(shù)選定根據(jù)市場(chǎng)需求選定參數(shù)：1、額定托舉質(zhì)量：1500kg；2、平板承載質(zhì)量：3000kg；3、最大牽引速度：40km/h；4、平板尺寸長(zhǎng)寬(mm) ：。 。 。 。5、平板工作行程：。 。 。 。6、平板最小傾斜角：。 。 。 。 。7、絞盤(pán)額定牽引質(zhì)量：。 。 。 。 。 ；8、絞繩速度。 。 。 。 。 ；9、托臂伸縮行程：。 。 。 。10、托臂最大伸長(zhǎng)量：。 。 。 。3.2 底盤(pán)的選取3.2.1 底盤(pán)的結(jié)構(gòu)道路清障汽車(chē)與普通專(zhuān)用汽車(chē)一樣，都是在二類(lèi)底盤(pán)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(chē)底盤(pán)尺寸相同，從而保證其整車(chē)性能參數(shù)與原車(chē)基本保持不變。常見(jiàn)二類(lèi)底盤(pán)機(jī)構(gòu)如圖 3.1 所示。11圖 3 .1 常見(jiàn)二類(lèi)底盤(pán)專(zhuān)用汽車(chē)性能的好壞直接取決于專(zhuān)用汽車(chē)底盤(pán)的好壞，通常專(zhuān)用車(chē)輛所采用的基本底盤(pán)按結(jié)構(gòu)分可分為二、三、四類(lèi)底盤(pán)。二類(lèi)底盤(pán)是在整車(chē)基礎(chǔ)上去掉貨廂，三類(lèi)底盤(pán)是從整車(chē)上去掉駕駛室與貨廂，四類(lèi)底盤(pán)是在三類(lèi)底盤(pán)的上，一般專(zhuān)用改裝車(chē)輛在選用底盤(pán)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足下述要求：（1）適用性：對(duì)于專(zhuān)用改裝車(chē)底盤(pán)應(yīng)適用于專(zhuān)用汽車(chē)特殊功能的要求，并以此為主要目標(biāo)進(jìn)行改裝造型設(shè)計(jì).（2）可靠性：所選用汽車(chē)底盤(pán)要求工作可靠，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(chē)型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于平衡.（3）先進(jìn)性：應(yīng)使用整車(chē)在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)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(lèi)車(chē)型的先進(jìn)水平的汽車(chē)底盤(pán)；而且在專(zhuān)用性能上要滿(mǎn)足國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求.（4）方便性：所選用的底盤(pán)要便用于安裝、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.除了上述主要要求外，還有兩個(gè)值得注意的方面，一是汽車(chē)底盤(pán)價(jià)格，它是專(zhuān)用汽車(chē)購(gòu)置成本中很大的部分，一定要考慮到用戶(hù)可以接受。這也涉及到專(zhuān)用汽車(chē)產(chǎn)品能否很快的占有市場(chǎng)，企業(yè)能否增加效益問(wèn)題。二是汽車(chē)底盤(pán)供貨要有來(lái)源，所選用的底盤(pán)在市場(chǎng)上必須具有一定的保有量。3.2.2 底盤(pán)型號(hào)的選定專(zhuān)用汽車(chē)底盤(pán)的選擇主要是根據(jù)專(zhuān)用汽車(chē)的類(lèi)型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專(zhuān)用汽車(chē)的性能指標(biāo)、專(zhuān)用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動(dòng)力匹配等決定，目前，幾乎1280%以上的專(zhuān)用車(chē)輛采用二類(lèi)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。采用二類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)工作重點(diǎn)是整車(chē)總體布置和工作裝置設(shè)計(jì)，對(duì)底盤(pán)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(chē)性能基本與原車(chē)接近。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上底盤(pán)的種類(lèi)多、品種全，如解放、東風(fēng)、紅巖等系列底盤(pán)性能好，價(jià)格便宜，市場(chǎng)保有量大，在載重量為 4t 左右的輕型汽車(chē)，選用的底盤(pán)也多為這些系列的產(chǎn)品。表 3.1 底盤(pán)性能對(duì)比列表解放 東風(fēng) 紅巖適用性適用于各類(lèi)載重貨車(chē)及專(zhuān)用汽車(chē)特殊功能的要求適用于各類(lèi)載重貨車(chē)及專(zhuān)用汽車(chē)特殊功能的要求適用于各噸位載重貨車(chē)的改裝設(shè)計(jì)要求以及部分專(zhuān)用車(chē)輛的特殊要求可靠性工作可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命工作性能好，故障率低，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命性能可靠，出現(xiàn)故障率低，各部件要有足夠的強(qiáng)度先進(jìn)性動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)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(lèi)車(chē)型的先進(jìn)水平動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類(lèi)車(chē)型的先進(jìn)水平動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、行駛平順性及通過(guò)性等基本性能指標(biāo)和功能方面略低于同類(lèi)車(chē)型方便性安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊價(jià)格 較便宜 便宜 便宜供貨來(lái)源 市場(chǎng)擁有量多 市場(chǎng)擁有量多 市場(chǎng)擁有量較多常見(jiàn)噸位 各種噸位車(chē)型 各種噸位車(chē)型 輕、中型載貨車(chē)型經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)研和上網(wǎng)搜集各類(lèi)底盤(pán)及其技術(shù)參數(shù)相關(guān)方面的資料，并結(jié)合本次改裝設(shè)計(jì)專(zhuān)用車(chē)的用途、最大裝載質(zhì)量、使用條件、專(zhuān)用汽車(chē)的性能指標(biāo)、專(zhuān)用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動(dòng)力匹配、成本等各方面的綜合要求，不難發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行小規(guī)模的輕、中型載貨汽車(chē)或?qū)Ｓ密?chē)輛改裝制造時(shí)，選用東風(fēng)系列底盤(pán)相對(duì)較合理。所以選擇 EQ1108G6DJ16 底盤(pán)作為本次道路清障汽車(chē)道路清障車(chē)的底盤(pán)，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 3.2。本章主要進(jìn)行道路清障車(chē)底盤(pán)的選型。首先根據(jù)所需底盤(pán)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)查詢(xún)各牌號(hào)對(duì)應(yīng)的底盤(pán)，如東風(fēng)、解放以及紅巖等；然后將現(xiàn)有滿(mǎn)足設(shè)計(jì)參數(shù)要求的各種底盤(pán)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)比較他們的適用性、可靠性、先進(jìn)性、方便性、價(jià)格以及供貨來(lái)源等各方面因素選擇比較使用 EQ1108G6DJ16 底盤(pán)作為本次道路清障車(chē)的底盤(pán)。13表 3.2 底盤(pán)參數(shù)表底盤(pán)型號(hào) EQ1108G6DJ16外型尺寸（長(zhǎng) 寬高）（mm）702024622690 總質(zhì)量（kg） 10815整備質(zhì)量（kg） 4470 軸距（mm ） 3950最大軸載質(zhì)量前軸/后軸（mm）4500/9000 前懸/后懸（mm） 1250/1820車(chē)架前高空載/滿(mǎn)載（mm）933/850 車(chē)架后高 空載/滿(mǎn)載（mm）1006/931輪距 前/ 后（mm） 1900/1800 后輪胎最外尺寸（mm）2360車(chē)架外寬（mm） 861 車(chē)架可用長(zhǎng)度（mm） 47574 車(chē)架的改裝設(shè)計(jì)4.1 主車(chē)架的改造根據(jù)平板機(jī)構(gòu)的初始設(shè)計(jì)確定主車(chē)架的鉸支點(diǎn)。4.1.1 平板機(jī)構(gòu)的初始設(shè)計(jì)平板一拖二清障車(chē)的平板部分為斷開(kāi)式，分為平板前段 L2 和平板尾段 L1。如圖4.1： 108L2h3圖 4.1 平板結(jié)構(gòu)圖已知：平板最小傾斜角 10，副車(chē)架傾斜角參照東風(fēng)多卡利平板車(chē)為 18，副車(chē)架14上平面高度 h=1120mm（由表 3.2 知主車(chē)后高 1006mm，副車(chē)架梁厚約 120mm） ；設(shè)計(jì)：L 1、L 2。 。 。 。故選取 L1=1560mm, L2=3720mm。4.1.2 主車(chē)架上鉸點(diǎn)位置的確定如圖 4.2 所示為平板機(jī)構(gòu)回縮至初始位置的圖，虛線所示為平板部分伸縮液壓缸伸縮到最大行程時(shí)平板相對(duì)主車(chē)架的位置。 h103+M3950M1XM2SL1+3圖 4.2 主車(chē)架鉸點(diǎn)的位置確定圖 4.2 中查閱 EQ1108G6DJ16 底盤(pán)參數(shù)可知駕駛室后圍位置尺寸為 1013mm，軸距3950mm，由設(shè)計(jì)參數(shù)知平板的工作行程 S=2700mm，駕駛室尾部與平板之間一般要設(shè)計(jì)一定的間隔 M，M 常取值 80200mm，這里選取 M=100mm。平板前端距離后軸軸心 M1，尾端距離后軸軸心 M2，平板伸縮液壓缸伸縮至最大行程時(shí)，平板尾端距離主副車(chē)架鉸支點(diǎn) L1+L3（由平板機(jī)構(gòu)的初始設(shè)計(jì)可知） 。求解：主副車(chē)架鉸支點(diǎn)離后軸軸心的距離 X。根據(jù)幾何關(guān)系有：。 。 。 。 。 。 。解得 X= 835mm 4.1.3 主車(chē)架的改裝處理查閱 EQ1108G6DJ16 底盤(pán)的車(chē)架參數(shù)，可繪出原裝車(chē)架圖如圖 4.3 所示。若鉸支點(diǎn)選取位置大概在后軸以后的第一根橫梁附近。考慮到要避免平板在舉升狀態(tài)時(shí)與車(chē)架尾部發(fā)生干涉，所以要對(duì)車(chē)架尾部進(jìn)行截?cái)嗵幚?。?jīng)過(guò)繪圖設(shè)計(jì)，決定在距離后軸軸心 956mm 處，然后對(duì)尾部進(jìn)行加強(qiáng)處理，加裝橫梁，如圖 4.4 所示。1576.5193圖 4.3 主車(chē)架原始圖 76.5圖 4.4 主車(chē)架改裝后圖4.2 主副車(chē)架間連接的設(shè)計(jì)4.2.1 主副車(chē)架連接形式的選擇 圖 4.5主副車(chē)架之間存在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此考慮用鉸接?？紤]到鉸支座的尺寸較高，不容易放在主副車(chē)架之間，所以將鉸支座設(shè)計(jì)安裝在主車(chē)架尾部，鉸支座的結(jié)構(gòu)形式有一下參考形式，如圖 4.5 所示。16考慮到鉸支座安裝在主車(chē)架尾部，受到剪力和彎矩，所以選擇方案二配合銷(xiāo)軸與止推片連接。4.2.2 鉸支座與銷(xiāo)軸的設(shè)計(jì)與校核根據(jù)鉸支座連接的形式，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）第 2 卷表 5-3-1，選擇使用銷(xiāo)軸連接。查閱鄭明新主編的工程材料（第四版） 表 10-1，對(duì)銷(xiāo)軸要求有足夠的強(qiáng)度、沖擊韌度和耐磨性，選取調(diào)質(zhì) 45 鋼，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）第 2 卷表 5-3-13，結(jié)合同類(lèi)車(chē)型的經(jīng)驗(yàn)尺寸選擇界面直徑 ， ，參=40=25,， =48照表 5-3-2 軸銷(xiāo)的強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行校核，取許用擠壓應(yīng)力 ，取許用剪切=40應(yīng)力 ，取許用彎曲應(yīng)力 按最壞工作狀況校核，當(dāng)平板滿(mǎn)載=80 =130，3000kg 時(shí)由一個(gè)鉸支座承擔(dān)所有載荷，估計(jì)平板部分質(zhì)量 400kg，工作拉力F=34009.8N。受力狀況如圖 4.6 所示，圖 4.6 鉸支座受力。 。 。 。 。 。 。校核銷(xiāo)軸擠壓面的擠壓應(yīng)力，選取尺寸小的 b 作為校核對(duì)象：（4.2）=得擠壓安全系數(shù)為=40704834009.8=4.0滿(mǎn)足擠壓強(qiáng)度要求。 。 。 。 。 。 。 。 。得抗彎曲安全系數(shù)為17= 41300.140334009.8(25+480.5)=2.0滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度要求。4.3 副車(chē)架的設(shè)計(jì)4.3.1 副車(chē)架的整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 12371300528ABCDE1368614圖 4.7 副車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖副車(chē)架與主車(chē)架之間鉸接，當(dāng)清障車(chē)通過(guò)平板裝運(yùn)故障車(chē)時(shí)，副車(chē)架在舉升液壓油缸的舉升力、鉸支點(diǎn)的支持力和平板對(duì)其的分布力作用下主要受到彎矩破壞，所以設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮增加其抗彎強(qiáng)度。其結(jié)構(gòu)形式如圖 4.7 所示。副車(chē)架的寬度可參考主車(chē)架選擇 B=861mm，長(zhǎng)度設(shè)計(jì)要保證長(zhǎng)度上大于平板前段長(zhǎng)且超出主車(chē)架后端，但略小于平板長(zhǎng)度，并要盡可能保證故障車(chē)前后輪均在副車(chē)架范圍內(nèi)，這樣副車(chē)架受力最合理。則副車(chē)架的長(zhǎng)度 LF 大概范圍在 43005280mm，初選 。LF=4500mm4.3.2 橫梁距離的設(shè)定如圖 4.7 所示為橫梁的距離，橫梁的間距一般設(shè)置在 9001200mm。橫梁 B：根據(jù)后面章節(jié)舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中舉升液壓缸交點(diǎn) A 最終確定在副車(chē)架上的水平位置可確定副車(chē)架橫梁 B 的位置，橫梁 B 的中心線在后軸中心線前方 1420mm處；橫梁 E：根據(jù) 4.1.3 節(jié)對(duì)主車(chē)架在距離后軸中心線 956 處截?cái)?，安裝鉸支座，鉸支座高 165mm，可確定橫梁 E 的左側(cè)面在后軸中心線后面 1286mm 處；橫梁 A：副車(chē)架前端面在平板前端面后 100mm 處，橫梁 A 中心線選擇在縱梁前端面后 200mm 處；橫梁 C、D ：BE 之間設(shè)置 CD 兩橫梁，BC 距離 780mm，CD 距離 900mm。184.3.3 副車(chē)架材料和截面尺寸的選擇設(shè)計(jì)因副車(chē)架主要受到較大的彎曲力矩，同時(shí)要承擔(dān)相當(dāng)部分的扭轉(zhuǎn)力矩，所以選擇矩形鋼作為其構(gòu)架，參照同類(lèi)型車(chē)材料選擇 Q345。按平板滿(mǎn)載時(shí)且處于剛要舉升的工作狀態(tài)設(shè)計(jì)縱梁的截面尺寸，此時(shí)副車(chē)架近似水平，設(shè)平板上的載荷均布在副車(chē)架上，此時(shí)副車(chē)架縱梁受到的彎矩最大，設(shè)計(jì)時(shí)因軸向力產(chǎn)生應(yīng)力較小，可忽略水平方向力，其受力狀態(tài)簡(jiǎn)化如圖 4.8 所示，沒(méi)根縱梁上所受力 F=15009.8N，均布力 。=3195/圖 4.8 副車(chē)架受力分析圖分析縱梁受力平衡得：由豎直方向受力平衡 得=0 1+2=對(duì)鉸支點(diǎn) O 的力矩平衡 得：=0127061240242+124772=0得 1=9421； 2=5279。最大彎矩出現(xiàn)在舉升液壓缸鉸支點(diǎn)處 ，得設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足=3299（4.4）=取抗彎安全系數(shù) S=4.0，得 。根據(jù)主車(chē)架的寬度，優(yōu)先選取矩形鋼寬32.13度為 6080mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版） 第 1 卷表 3-1-71，縱梁選用19，壁厚 t=5.0mm。=601205 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核5.1 平板機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1.1 平板伸縮液壓缸的受力分析平板傾斜角度為 18，負(fù)載最大時(shí)液壓缸的受力最大，其受力狀態(tài)如圖 5.1 所示，副車(chē)架與平板間采用滑動(dòng)導(dǎo)軌查看液壓技術(shù)實(shí)用手冊(cè)表 5-1=30009.8選取動(dòng)摩擦因數(shù) ，=0.18液壓缸所受到的拉力為 =sin18+cos18得 F=14.1kN。 18FN圖 5.1 平板伸縮液壓缸受力圖5.1.2 平板機(jī)構(gòu)伸縮液壓缸的選用設(shè)計(jì)根據(jù)給定平板行程參數(shù) 2700mm，且一般平板伸縮液壓缸選取要略大于平板行程以保證平板完全縮回時(shí)液壓缸有一定的預(yù)伸縮空間，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版）第四卷表 17-1-6 選取行程 的液壓缸。為 2800當(dāng)平板傾斜角度為最大的 18，負(fù)載最大為 時(shí)，所需的液壓缸=30009.8拉力約為 。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版）第四卷表 17-=sin18=9.16-35，根據(jù)最大行程的選取大于 2800mm，工作拉力大于 9.1kN，工作壓力為 16MPa，選取液壓缸缸徑 ，活塞直徑 ，安裝孔徑 ，推力 80.42kN，D=80mm d=40mm d1=40mm拉力 54.98kN 的液壓缸，型號(hào)為 DG-J90C-E，其安裝距離為 3160mm，且修改原平板的最大行程為 2780mm，預(yù)留 20mm 的安全伸縮行程。5.1.3 平板的斷開(kāi)部分尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算平板截?cái)嗖糠治膊块L(zhǎng)為 L3，見(jiàn)圖 5.2，主車(chē)架高度根據(jù)底盤(pán)參數(shù)選擇為 ，h0=990mm20則鉸點(diǎn)離地面高度 ，鉸點(diǎn)距離副車(chē)架上平面距離 ，平板完全h = h0-40 h2=225mm縮回時(shí)鉸點(diǎn)距離平板尾部的水平距離為 1322mm，則滿(mǎn)足：1+3=1322+27801sin10+3sin18= +h2cos18求得 ， 。1=13383=276418L2L1h3e10圖 5.2 平板斷開(kāi)部分尺寸設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖5.2 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核5.2.1 舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)初始選定舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖如圖 5.3 所示lAB O21圖 5.31.液壓缸與副車(chē)架鉸點(diǎn) A 的位置初選取垂直方向：在主車(chē)架上平面以上 80mm， ；2=145水平方向：要使得其盡可能靠近故障車(chē)前軸軸心，使得副車(chē)架受力狀況最好，故初選在后軸軸心以前 1500mm。2.液壓缸與主車(chē)架鉸點(diǎn) B 的位置初選垂直方向：選在主車(chē)架下平面一下 40mm 處， ；水平方向：要使得鉸點(diǎn) B 在 A 之前，且在平板前端以后，所以初選水平方向在后軸軸心以前的 15002940mm 范圍之間。5.2.2 作圖法確定舉升機(jī)構(gòu)的最終參數(shù)考慮到舉升的穩(wěn)定性，參照相同車(chē)型的清障車(chē)，選擇在副車(chē)架左右兩邊各安裝一個(gè)舉升液壓缸。當(dāng)副車(chē)架舉升至 18時(shí)，液壓缸與主車(chē)架鉸點(diǎn)的水平位置在15002940mm 范圍內(nèi)選取兩個(gè)極限位置時(shí)，油缸兩鉸點(diǎn)的最大距離變化范圍為11861991mm。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版） 表 21-6-32，即按照 的取值范圍是+111861991mm 再根據(jù)張志文主編的起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)中表 6-4-13，液壓缸系統(tǒng)壓力16MPa，選取行程速比，再查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版） 表 21-6-31 選取工程用液壓缸 HSGL-D/dE-1401-630900，推力 ，缸徑 D=63mm，活塞桿直徑Y(jié)=49880d=35mm，行程 S=630mm，安裝距離 ，安裝孔直徑 ，安裝吊耳6=900 1=30厚 b=35mm。車(chē)架放回到水平位置時(shí)， ，l0 為液壓缸的預(yù)伸長(zhǎng)量，保證副車(chē)架能落AB=6+0回主車(chē)架上，且 l0 不宜過(guò)大，常取 1020mm，所以 。AB900在 CAD 作圖如圖 5.4 所示，22圖 5.4 CAD 中作圖法確定鉸點(diǎn) B 的水平位置以 A點(diǎn)為圓心，全伸長(zhǎng)尺寸 S+L6 為半徑作圓，與 B 點(diǎn)的水平位置線 交于鉸點(diǎn)VB，測(cè)得 ，液壓缸與水平線初始夾角，不滿(mǎn)足要求。需要調(diào)節(jié)鉸點(diǎn) A 的AB=889.8水平位置來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。則分別將將鉸點(diǎn) A 向右平移 50mm、100mm、150mm，重復(fù)上述步驟以平移后的 A點(diǎn)為圓心，全伸長(zhǎng)尺寸 為半徑作圓，與 B 點(diǎn)的水平位置線+6交于鉸點(diǎn) B，分別得到不同的 ，分別列在表 5.1 中。V AB表 5.1 CAD 作圖中不同偏移量對(duì)應(yīng)的 B 點(diǎn)位置A 點(diǎn)右移量/mm0 40 80 120lAB/mm 889.8 904.9 919.6 934.2/ 25 24 24 23從表中可得當(dāng) A 點(diǎn)右移量為 80mm 時(shí)，lAB=920mm 時(shí)最合理，預(yù)伸長(zhǎng)量。0=20最終確定的舉升機(jī)構(gòu)的參數(shù)為： =2542； =24；=3384； =920； 1=225; 2=1450=20。 23A 點(diǎn)位置：垂直方向在主車(chē)架上平面以上 80mm 處，水平方向在汽車(chē)后軸中心線前 1420mm。B 點(diǎn)位置：垂直方向在主車(chē)架下平面一下 40mm 處，水平方向在汽車(chē)后軸中心線前 2262mm。5.2.3 校核舉升液壓缸取最危險(xiǎn)的工作狀態(tài)校核，即當(dāng)平板滿(mǎn)載且載荷中心集中在 A 點(diǎn)時(shí)，平板處于即將舉升狀態(tài)時(shí)，如圖受力分析如圖 5.5，平板最大壓力 mg=30009.8N。圖 5.5 舉升部分受力分析對(duì) A 點(diǎn)力矩平衡， 得=0，sin=0得 F=72.3kN，且液壓缸的推力 ，所以滿(mǎn)足要求。2=99.765.3 托臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核5.3.1 根據(jù)參數(shù)選取材料和基本元件根據(jù)托臂機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)，托臂伸縮行程 1180mm，最大有效長(zhǎng)度 1320mm，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版） 表 21-1-5 選擇伸縮液壓缸行程為 1200mm，再查表 21-6-36 和表 21-6-37 選擇 DG 型車(chē)輛液壓缸，因伸縮液壓缸受到的縱向載荷不大，所以選取缸徑 D=80 的液壓缸 DG-J80C-E2E，其 XA=359mm, ，安裝=90,1=42.5孔徑 d=40mm，則基本臂的總長(zhǎng) S0 取值參考為 ，初設(shè)276+1200+12+1，材料選用 Q345。S0=1600mm5.3.2 托臂機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式和尺寸的初始確定1.基本臂與主車(chē)架鉸接點(diǎn) M 的初始確定24垂直方向：選取鉸支座連接于主車(chē)架下，鉸點(diǎn)在主車(chē)架下平面一下 165mm；2.拉升液壓缸與副車(chē)架鉸點(diǎn) N 的初始確定垂直方向：借鑒東風(fēng)多卡利平板清障車(chē)的結(jié)構(gòu)形式，選取鉸支座焊接在副車(chē)架的最后一根橫梁上，鉸點(diǎn)垂直位置定在距離主車(chē)架上平面以上 20mm；水平方向：距離后軸中心線 1546mm 處。3.初選基本臂上兩鉸支點(diǎn)距離 L0 的值L0 表示基本臂上與主車(chē)架鉸支點(diǎn)和與拉伸液壓缸鉸支點(diǎn)的距離，其應(yīng)該滿(mǎn)足，所以根據(jù)多卡利結(jié)構(gòu)經(jīng)驗(yàn)，選取 L0=1400mm。005.3.3 機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定與液壓缸的選取鉸點(diǎn)確定以后，要滿(mǎn)足舉升油缸全伸長(zhǎng)時(shí)托架前端落下至地面，拉伸液壓缸左右各一個(gè)，滿(mǎn)足如圖 5.6 所示關(guān)系：。 。 。 。 。 。 。全版設(shè)計(jì)請(qǐng)聯(lián)系 qq：1051520481。 。 。 。 。 。 。 。57LSHVNMP圖 5.6 托臂工作部位運(yùn)動(dòng)幾何圖根據(jù)初算的 NP 值選取液壓缸，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版） 表 21-1-5 選取液壓缸行程 320mm，查表 21-6-36，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)選取，選用液壓缸 DG-J100C-E2E，其在工作壓力為 16MPa 時(shí)的推力為 125.66kN，拉力為 86.26kN，XA=427mm。所以拉升液壓缸為最大行程時(shí)兩鉸點(diǎn)間的距離為 1067mm，略大于 NP，有100mm 左右的預(yù)留空間。當(dāng)拉伸液壓缸全縮回時(shí)其與水平線的夾角為 ，滿(mǎn)足下面關(guān)系：+=180（5.1）cos=2+ 2 22 =74725得 =122.3， =26.9。5.3.4 托臂材料與截面尺寸的選擇確定。 。 。 。 。 。 。 。全版設(shè)計(jì)請(qǐng)聯(lián)系 qq：1051520481。 。 。 。 。 。 。 。5.3.5 托臂機(jī)構(gòu)的校核1.校核托臂拉升油缸舉升拉力托臂機(jī)構(gòu)的受力分析已經(jīng)在 5.3.1 中分析，則 F 又兩個(gè)拉升液壓缸提供，經(jīng)校核得，兩個(gè)液壓缸的工作拉力之和 故拉升液壓缸的工作拉和 =82.262=16.52，力滿(mǎn)足要求。2.校核基本臂與伸縮臂的強(qiáng)度危險(xiǎn)點(diǎn)發(fā)生在伸縮臂危險(xiǎn)截面 P 處，實(shí)際最大正應(yīng)力為實(shí)際最大切應(yīng)力=2=22344193=115.8，根據(jù)第三強(qiáng)度理論校核=2=22050321=68.7，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。3=2+42=179.7345危險(xiǎn)點(diǎn)發(fā)生在基本臂危險(xiǎn)截面 P 處，實(shí)際彎曲產(chǎn)生應(yīng)力為，壓縮應(yīng)力 ，實(shí)際最大正=2=22344307=72.8 =cos =12.0應(yīng)力 ，=+=84.8實(shí)際最大切應(yīng)力 根據(jù)第三強(qiáng)度理論校核=2=22050501=44.0，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。3=2+42=122.2，5.4 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的選用設(shè)計(jì)和計(jì)算5.4.1 鋼絲繩的選用根據(jù) 5.1.1 節(jié)可得鋼絲繩的最大工作靜壓力 ，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)=9090（第五版） 表 8-1-4 選擇工作級(jí)別 M4，再查表 8-1-15，選用公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度，安全系數(shù) n=4.5，選擇系數(shù) C=0.095，則選用鋼絲繩之間公式為=17002 （5.4）= =0.095 9.099.126根據(jù) GB 8918-2006，選用 類(lèi)鋼絲繩公稱(chēng)直接 D=10mm675.4.2 卷筒的初始設(shè)計(jì)選擇根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版） 表 8-1-74 選用系數(shù) ，根據(jù)其中表 8-1-73=16選用的卷筒尺寸如下：卷筒名義直徑 ；卷筒壁厚 。1=160 =105.4.3 吊鉤的選用根據(jù) GB/T 10051.1-19882，查表 8-1-99 吊鉤強(qiáng)度等級(jí)選 M 級(jí)，即選用吊鉤材料為 Q235，查表 8-1-100 選用吊鉤號(hào)為 1。5.4.4 最終選用液壓絞盤(pán)根據(jù)所需的要滿(mǎn)足的最大牽引質(zhì)量，參考同類(lèi)車(chē)型，選用市場(chǎng)上較多的型號(hào)HWX040YD 型液壓絞盤(pán)。其性能參數(shù)如表 5.2、5.2、5.3 所示。表 5.2 HWX040YD 型液壓絞盤(pán)性能參數(shù)標(biāo)定拉力 44.5kN（10000lbs）馬達(dá)排量 50ml/r流量 1540L/min壓力 12.5Mpa減速比 28:1鋼絲繩尺寸（直徑長(zhǎng)度） m9.226滾筒尺寸（直徑長(zhǎng)度） mm63223安裝尺寸以及安裝螺釘大小 254114.3mm 4-M12（不帶角鋼）550mm500mm114.3mm 4-M12（帶角鋼）外形尺寸（長(zhǎng)寬 高） 540mm174mm226mm（不帶角鋼）580mm201mm242mm（帶角鋼）重量（kg） 43.7表 5.3 絞盤(pán)拉力、壓力與第一層流量、線速度拉力 kN 壓力 MPa 流量 L/min 線速度 m/min0 2.0 15 2.217.8 3.9 25 3.826.7 7.5 35 5.435.6 10.5 40 6.144.5 12.5 _ _表 5.4 絞盤(pán)各層鋼絲繩拉力以及鋼絲繩容量層 各層鋼絲標(biāo)定拉力 kN 鋼絲繩總?cè)萘?m