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1、摘 要 隨著我國經濟快速發(fā)展，公路上的高級轎車越來越多，道路清障車在作業(yè)時開始十分注意對事故車輛的保護，特別對一些高檔轎車，應避免因為作業(yè)中的捆綁、擠壓以及運輸中的碰撞造成對事故車輛機件及外觀上的進一步損傷。平板一拖二式多功能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、平板斷開式能夠對事故車輛施行裝載運輸，實現對事故車輛的快速處理，并且不受事故車輛車速的限制，因此對平板一拖二式多功能清障車的主要工作裝置進行改裝設計計算以及校核，以達到合理。 在查閱大量相關資料的基礎上，選擇平板一拖二式多功能清障車設計的總體方案，對底盤、舉升機構、平板機構、托臂機構、液壓絞盤以及相關附

2、件等進行了合理選擇校核。并通過對底盤型號的選取，確定了整車性能參數。確定了平板一拖二式多功能清障車總體參數。 關鍵詞：清障車改裝設計；液壓絞盤；舉升機構；平板機構；托臂機構；校核 Abstract With 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

3、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

4、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 won’t be restricted by speed of the accident vehicle.Otherwise, the main work of modification design and check-work can achieve a reaso

5、nable 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 organi

6、zation, 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 w

7、inch;Liftingmechanism;Flat organizations;Arm mechanism;Check 目錄 1 緒論1 1.1 研究意義1 1.2 國內外發(fā)展現狀1 1.3 國內外清障車發(fā)展趨勢2 2 道路清障車總體方案確定3 2.1 清障車結構形式方案選擇3 2.2 起升機構方案6 2.3 舉升機構方案選擇7 2.4 托臂設計方案選擇9 3 道路清障車的參數設計10 3.1 參數選定10 3.2 底盤的選取10 3.2.1 底盤的結構10 3.2.2 底盤型號的選定11 4 車架的改裝設計13 4.1 主車

8、架的改造13 4.1.1 平板機構的初始設計13 4.1.2 主車架上鉸點位置的確定14 4.1.3 主車架的改裝處理14 4.2 主副車架間連接的設計15 4.2.1 主副車架連接形式的選擇15 4.2.2 鉸支座與銷軸的設計與校核16 4.3 副車架的設計17 副車架的整體結構形式設計17 4.3.2 橫梁距離的設定17 4.3.3 副車架材料和截面尺寸的選擇設計18 5 工作裝置的結構設計與校核19 5.1 平板機構設計19 5.1.1 平板伸縮液壓缸的受力分析19 5.1.2 平板機構伸縮液壓缸的選用設計19 5.1.3 平板的

9、斷開部分尺寸的設計計算20 5.2 舉升機構的設計與校核20 5.2.1 舉升機構的結構參數初始選定20 5.2.2 作圖法確定舉升機構的最終參數21 5.2.3 校核舉升液壓缸23 5.3 托臂結構的設計與校核23 5.3.1 根據參數選取材料和基本元件23 5.3.2 托臂機構的結構形式和尺寸的初始確定23 5.3.3 機構參數的確定與液壓缸的選取24 5.3.4 托臂材料與截面尺寸的選擇確定25 5.3.5 托臂機構的校核26 5.4 卷揚機構的選用設計和計算27 5.4.1 鋼絲繩的選用27 5.4.2 卷筒的初始設計選擇27 吊鉤的

10、選用27 最終選用液壓絞盤27 5.5 液壓系統(tǒng)設計28 5.5.1 設計要求28 5.5.2 液壓系統(tǒng)主要參數計算28 5.5.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖29 5.5.4 液壓元件的選擇30 結束語31 參考文獻32 致謝33 1 緒論 1.1 研究意義 清障車全名為道路清障車，又稱拖車、道路救援車、拖拽車，清障車主要是由：底盤、起重裝置、托舉牽引裝置、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、車體與工具箱等組成，具有起吊、拽拉和托舉牽引等多項功能，適用于高速公路、城市道路的清障作業(yè)。清障車是指裝有道路搶險作業(yè)裝備的專用汽車。由于汽車在道路上行駛時，故障和事故是不可避免的，

11、特別是在高等級公路上，這種現象時常發(fā)生。清障車的任務就是將故障車或事故車及時地拖離現場，確保道路的暢通無阻。因此，道路清障車又稱道路搶險車。隨著高等級路面和在用汽車的增多，清障車也得到了發(fā)展。 清障車按類別主要分為：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，液壓自動夾緊型能力劃分。按照能力分為輕型、中重型及超重型。輕型清障車作業(yè)對象是輕型載貨汽車，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)對象是重型載貨汽車及超重型半掛汽車系列等。 隨著我國經濟的迅速發(fā)展，公路建設突飛猛進，里程不斷增加，我國“五縱七橫”公路主干線將基本建

12、成。公路建設的發(fā)展，為車輛行駛創(chuàng)造了良好的環(huán)境，汽車保有量日益增多。汽車給人們的工作與生活帶來了極大的便利，但是因汽車而發(fā)生的交通事故也給人們帶來了不盡的煩惱。 汽車因故障停在公路上會嚴重堵塞交通，特別是高速公路上，車速高，流量大，一旦發(fā)生交通事故不能及時處理，將會嚴重堵塞交通。由于交通事故是不可預見的，故障車輛的損壞程度不一，因此，能夠迅速清理事故現場且操作簡便具有多種功能的清障車受到交管部門的青睞。 1.2 國內外發(fā)展現狀 現有的清障車功能，不論是進口車還是國產車，大多只限于起吊、拽拉、托牽等幾項。其中應用最多的是托牽功能。真正具有搶險救援等多功能的清障車很少，尤其不足的是托舉和

13、托牽能力不夠。國產清障車的額定托舉能力在后軸超載20%的情況下，達不到底盤標定載質量的50%。如3t普通托用式清障車，其額定托舉能力在1t至1.5t左右，8t普通托吊式清障車額定托舉能力在4t以下，20t雙后軸旋轉吊式清障車，其額定托舉能力只有6t左右。進口清障車的額定托舉能力比國產清障車還要小。拖救人員普遍反映，當遇到8t超載貨車和8t以上載貨車，尤其是遇到高級豪華大客車出現故障時，現有的清障車很難完成托牽清障，嚴重影響了交通。有清障車生產商希望通過加大底盤噸位來解決這一問題，但托牽能力提高有限，而車價成數倍增長，影響了用戶的經濟效益。因此，市場呼喚托舉和托牽能力大的清障車。 我國80年代

14、末期開始引進和仿制清障車，從國外清障車發(fā)展的第三階段開始起步，起點較高，走了一條引進技術與自主開發(fā)相結介的道路。無論是研發(fā)技術還是生產能力，我國企業(yè)都能滿足國內市場需求。但是與世界先進水平相比還有一定差距。主要表現在: （1）國內目前基本使用載貨汽車的二類底盤改裝清障車，據了解，只是因為各類汽車底盤小能大批量被采購應用，所以小愿意投入資金和精力去開發(fā)。因此，清障車上裝與底盤的匹配小盡介理，底盤的作業(yè)能力未有得到充分發(fā)揮。 （2）產品開發(fā)主要還處于模仿階段，自主開發(fā)的品種小多。多數企業(yè)山于生產量少，為減少成本，仍然采用原始的手工作坊式技術，導致產品外形比較粗糙，只有少數生產量大的企業(yè)，采用等

15、離子或激光等技術，保證產品的下料尺寸準確，減小毛坯因受熱而變形。 （3）智能化監(jiān)控。目前國內清障車的技術，僅僅滿足基本的施救和清障，智能化的監(jiān)控儀器應用較少。 1.3 國內外清障車發(fā)展趨勢 人性化設計和個性化服務是國外目前的發(fā)展趨勢。國外的清障車，技術方而非常成熟，尤其是美國清障車技術經過了幾年的發(fā)展，其主要結構技術的創(chuàng)新與改進已經很小，現今清障車產品的技術研發(fā)，主要集中在人性化的設計和個性化的服務方而。另外上裝輕量化也是目前國外清障車的發(fā)展趨勢，隨著全球環(huán)境惡化和能源危機的日益加劇，汽車輕量化設計作為實現節(jié)能減排的最有效措施之一，國外平板大量采用鋁介金型材加普通鋁板制造，會越來越受到

16、企業(yè)和用戶的重視。我國清障車技術今后還將在以下幾個方而進行改進和優(yōu)化。（1）底盤專用化。為了達到清障車對底盤的專門要求，需要研發(fā)一系列專用的二類底盤，使整車與上裝的匹配更加介理，使軸距及前后橋的設計承載能力更強，最大限度地發(fā)揮底盤性能。（2）設計、生產、試驗手段采用新技術。國內清障車設計還在研究和仿制國外主流產品，主要是在運用AutoCAD或國產電子圖版進行2維設計，美國米勒公司的清障車設計已邁向應3D CAD設計。用3D原型圖，進行工裝、夾具和檢具的設計、校準和驗證，提高了產品開發(fā)質量和成功率，縮短了產品的開發(fā)周期，實際上也相應降低了產品開發(fā)成本。（3）生產自動化。目前國外基本上采用了相L器

17、人自動焊接，焊縫外表質量美觀、焊接質量高、焊接效率高。而國內基本都是使用二氧化碳保護焊焊接，焊后質量檢查小介格率很高，浪費很大，而且焊縫外表質量差。（4）操作技能培訓專業(yè)化。曾經發(fā)生過許多因為操作者操作小當、技術小夠熟練等原因對被施救方造成財產或生命損失的情況。因此專業(yè)化的培訓顯得尤其必要。熟悉清障車的專業(yè)知識，提高操作者的女全技能和女全意識、避免和減少傷亡事故，掌握清障車正確操作使用和日常維護保養(yǎng)技術，確保操作者在學習結束后能馬上投入實際的工作。 我們目前還是一個發(fā)展中國家，除了東部以外，西部、中部小少地區(qū)還比較貧窮落后，衛(wèi)生設施、城鎮(zhèn)、公路、鐵路等多方而仍有待建設，這無形中也給清障車的發(fā)

18、展提供了很大的空間，隨著近年來城市交通的發(fā)展和車輛擁有的增多，交通事故的頻繁發(fā)生，越來越多的清障車將會被各企業(yè)單位所購入，因此，提高清障車的生產能力和研發(fā)技術，跟上世界的發(fā)展趨勢將是我們所追求的。 近年來，我國清障車雖有了一定的發(fā)展，但真正功能齊全、外形美觀的清障車還很少，尤其是適用于清理各級公路及城市道路肇事、故障及違章停放車輛的清障車，市場需求缺口很大。據國內有關專家預測，未來10年“拖吊”式和“旋轉”式清障車的年需求輛約為800臺；“平板”式和“升降平臺”式清障車年需求輛為1000臺；多功能清障車年需求輛為3500臺；大型清障車的年需求輛為10臺左右。性能優(yōu)良、功能齊全，操作方便的清障

19、車將是今后發(fā)展的方向。 清障車將會走向優(yōu)化車身結構、采用高強度鋼材或是應用新型材料、輕量化、自動化和城市專用汽車輕型化等趨勢。 2 道路清障車總體方案確定 2.1 清障車結構形式方案選擇 清障車根據作業(yè)能力清障車可分為輕型、中重型、超重型。清障車根據其結構形式來區(qū)分，主要形式有3種：拖吊連體式清障車、拖吊分離式清障車和平板式清障車。 清障車的主要結構： 方案一：拖吊連體式清障車 圖2.1 拖吊連體式清障車 （1-卷揚機；2-起重臂；3、4、5、6-液壓油缸；7-托臂） 拖吊連體清障車是目前道路清障車中比較常見的類型，其結構簡圖如圖2.1。其主要工作部位由起吊機構（

20、圖1中卷揚機1）、托臂機構（圖1中液壓缸5、6）、變幅機構（圖1中起重臂、液壓缸3和4）組成。 工作時由變幅機構的液壓缸4以及托臂機構的液壓缸5、6共同協(xié)調作用使得托臂7平放到指定工作點，再由起吊機構的卷揚機1和變幅機構的液壓缸3共同作用使吊鉤先松放到汽車的勾吊部位正上方，再通過吊鉤將車頭吊起移動到托臂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，接下來即可實現故障車的清運。 方案二：脫吊分離式清障車 拖吊分離式清障車與拖吊連體清障車的基本原理相同，其結構簡圖如圖2.2所示。主工作部位也由起吊機構（圖1中卷揚機1）、托臂機構（圖1中液壓缸5、6）、變幅機構（圖1中起重

21、臂、液壓缸3和4）組成。區(qū)別于拖吊連體清障車的是托舉部分直接固接在副車架上。 工作時由托舉機構的液壓缸5、6實現托臂的收放，將托臂7放置到故障車車頭指定點，然后由變幅結構的液壓缸3、4以及起吊機構的卷揚機1實現吊鉤移動到車頭指定部位，并將車頭吊起移動到托臂7上，裝好托臂剩余部分，固定好前輪即可實現故障車的清運。 圖2.2 拖吊分離式清障車 （1-卷揚機；2-起重臂；3、4、5、6-液壓油缸；7-托臂） 比較上述兩類清障車，在結構功能上大體相同。拖吊分離式清障車相比優(yōu)點是可以實現托舉和起吊的分開作業(yè)，使得操作簡單容易調節(jié)，缺點是托架機構單獨裝載車架上對車架結構進行了改造，使得車架的強度剛

22、度性能變差。 方案三：整體式平板清障車 平板清障車是目前比較流行的一種清障車類型，可實現一拖二的功能，其平板部分可實現故障車輛的無損運送，托架部分也可實現故障車的拖運，可以一次性完成兩輛故障車的清理，效率較高。整體式平板清障車的結構簡圖如圖2.3，主要由舉升機構（液壓缸3）、平板滑移機構（液壓缸2）、牽引機構（卷揚機6）、托臂機構5組成。 圖2.3 整體式平板清障車 （1-副車架；2、3-液壓缸；4-平板；5-托臂；6-卷揚機） 工作時由舉升機構液壓缸3將副車架舉升到一定傾斜角度，再由平板滑移機構的液壓缸2使得平板向下滑移至平板尾部接觸地面，然后將卷揚機的吊鉤掛到故障車車頭，將故障車

23、拉到平板上合適部位后，平板滑移機構向上滑移回初始狀態(tài)，舉升機構回落至初始狀態(tài)，再將故障車四個輪子固定在平板上。若要再拖第二輛，只需再控制托臂機構5是托臂前部深入到故障車前輪下部，確定好輪胎合適位置再將托架的另外一部分從車上去下，裝到清障車的托臂上將故障車前輪卡住，然后用固定裝置固定即可。 方案四：斷開式平板清障車 斷開式平板清障車的結構原理同整體式平板清障車一樣，只是在整體式的基礎上將平板斷開成兩端，結構簡圖如圖2.4所示。這樣做的優(yōu)點是可以減小工作時平板與地面的最小傾斜角，同時整體式清障車在工作時平板尾部容易與地面實現剛性碰撞而損壞平板，斷開式則解決了這一問題。 通過比較上述幾種清障車

24、的結構形式，拖吊連體和拖吊分離式清障車的結構簡單，操作方便，而平板式清障車可以實現的功能更多，在有些故障車不宜實現拖運的情況下，平板式可以實現故障的無損傷運輸，并且也可以同時清理兩輛故障車，效率更高，相對拖吊式清障車僅僅加裝了一個平板，所以更加經濟高效。 綜上，故選擇了平板式清障車作為設計方案，并在此基礎上采用斷開式平板優(yōu)化結構，即選擇方案四。 圖2.4 斷開式平板清障車 （1-副車架；2、3-液壓缸；4-平板；5-托臂；6-卷揚機；7-斷開式平板） 2.2 起升機構方案 起升機構是清障車必須具備的，使物品獲得升降運動的基本組成。 起升機構主要由驅動裝置、傳動裝置、卷筒、滑輪組、

25、取物裝置和制動裝置組成。此外，還可裝設各種輔助裝置，如起升高度限位器，力矩限制器，三圈保護等安全裝置，特別是在中、大噸位起重機上，力矩限制器越來越重要。 驅動裝置包括電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速器、卷筒等部件。 鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動滑輪。 取物裝置包括吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤、吊具、掛梁等多種型式。 安全保護裝置有超負荷限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護開關等。 按傳動方式不同，起升機構有以下三種方案: 方案一：內燃機驅動的起升機構 這種驅動方式的優(yōu)點是具有自身獨立的能源，機動靈活，適用于流動作業(yè)的流動式起重機。為保證各機構的獨立運動，整機的

26、傳遞系統(tǒng)復雜笨重。由于內燃機不能逆轉，不能帶載啟動，需依靠傳遞環(huán)節(jié)的離合器實現啟動和換向。這種驅動方式調速困難，操作麻煩，屬于淘汰類型。目前只在現有少數履帶起重機的鐵路起重機上應用。 在清障車上其動力由發(fā)動機經取力器和機械傳動裝置傳至卷筒，這樣一來從發(fā)動機到卷揚機之間的傳動裝置將會很復雜，而且因為發(fā)動機的轉向是一定的，這樣卷揚機的換向也會不方便。 方案二：電力傳動的起升機構 這是起升機構主要的驅動方式。直流電動機的機械特性適合起升機構工作要求，調速性能好，但獲得直流電源教困難。 在大型的工程起重機上，常用內燃機和直流電機實現直流傳動。交流電動機驅動能直接從電網取得，操縱簡單，維護容易，機

27、組重量輕，工作可靠，在電動機起升機構中被廣泛采用。 電動機的電力來源可來自清障車上電瓶，但是車載電瓶的電壓一般較低，能實現的牽引能力較弱。 方案三：液壓傳動的起升機構 液壓驅動的起升機構，由原動機帶動液壓泵，將工作油液輸入執(zhí)行構件（液壓缸或液壓馬達）使機構動作，通過控制輸入執(zhí)行機構的液體流量實現調速。液壓驅動的優(yōu)點是傳動比大，可實現大范圍的無極調速，結構緊湊，運轉平穩(wěn)，操作方便，過載保護性好。缺點是液壓傳動元件的制造精度要求高，液壓容易泄露。目前液壓驅動在流動式起重機上獲得廣泛的應用。 液壓驅動的液壓可來源于汽車發(fā)動機，只需在原有清障車液壓系統(tǒng)的基礎上進行適當的改變。 綜上所述，方案

28、一的傳動裝置布置復雜且不易實現換向，方案二對于電瓶要求較高，且實現的轉矩較為有限，而方案三利用清障車上的液壓系統(tǒng)獲得液壓能，取能方式簡單，且采用液壓方式能獲得很大的轉矩。故選擇方案三。 2.3 舉升機構方案選擇 舉升機構選型時應考慮：（1）液壓系統(tǒng)是否能承受在舉升質量作用下的舉升力；（2）液壓缸的行程能否滿足車廂的最大舉升角度；（3）液壓系統(tǒng)特別是液壓缸的生產和配套情況。 主要有兩大類：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T式）和液壓缸后推

29、式（又稱D式）。 方案一：直推前置式 直推前置式的布置結構簡圖如圖2.5所示。前置式一般采用單缸多級式，其優(yōu)點是需要的舉升力較小，舉升時車廂的橫向剛度大，但液壓缸活塞的工作行程。 圖2.5 直推前置式 方案二：直推后置式 直推后置式布置結構簡圖如圖2.6所示。在同等載荷下后置式較前置式需要的舉升力大，故有時采用并列雙缸，也可采用單缸，舉升時車廂橫向剛度小，但較前置式來說活塞的工作行程短，舉升時車廂的穩(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構的結構簡圖如圖2.7所示。液壓前推式機構舉升力系數小，省力，油壓特性好，適用于重型車輛。 圖2

30、.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構結構件圖如圖2.8所示。其舉升力系數適中，結構緊湊，但各部件布置集中在后部，車廂底板受力大，適用于中型車。 圖2.8 液壓缸后推式 通過比較，直推式舉升機構布置簡單，結構緊湊，舉升效率高，而連桿組合式舉升機構具有舉升平順、液壓缸活塞的工作行程短、機構布置靈活、省力等優(yōu)點。綜合考慮因一般轎車面包車重量在1100-2700kg，對舉升機構要求不高，故選用并列雙缸后置直推式，保證了車廂舉升時的穩(wěn)定性。因而選擇方案二。 2.4 托臂設計方案選擇 方案一：普通收放式 普通收方式托臂結構簡圖如圖2.9所示，主要有一個液壓

31、缸完成托臂的收放。但其缺點是容易與平板和副車架產生干涉。 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構簡圖如圖2.10所示，主要在普通收放式的基礎上在托臂上加裝一個伸縮液壓缸，可使托臂更方便地伸縮到事故車前輪指定部位，而且收放起來時也可避免與車架平板產生干涉。 圖2.10 加裝伸縮臂式 方案三：叉車臂式 叉車臂式托臂機構結構件圖如圖11所示，其實現托舉方式運動形式簡單，較易實現，但加裝到車架上結構復雜，使得車架的受力形式變得惡劣。而且叉車臂式的起升容易與副車架平板產生干涉。 圖2.11 叉車臂式 綜上所述，選擇方案二。 3 道路清障車的參數設計 3.1

32、 參數選定 根據市場需求選定參數： 1、額定托舉質量：1500kg； 2、平板承載質量：3000kg； 3、最大牽引速度：40km/h； 4、平板尺寸長×寬(mm)：。。。。 5、平板工作行程：。。。。 6、平板最小傾斜角：。。。。。 7、絞盤額定牽引質量：。。。。。； 8、絞繩速度。。。。。； 9、托臂伸縮行程：。。。。 10、托臂最大伸長量：。。。。 3.2 底盤的選取 3.2.1 底盤的結構 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上進行改裝而成，主要尺寸參數原則上應于原車底盤尺寸相同，從而保證其整車性能參數與原車基本保持不變。常見二類底盤機

33、構如圖3.1所示。 圖3 .1 常見二類底盤 專用汽車性能的好壞直接取決于專用汽車底盤的好壞，通常專用車輛所采用的基本底盤按結構分可分為二、三、四類底盤。二類底盤是在整車基礎上去掉貨廂，三類底盤是從整車上去掉駕駛室與貨廂，四類底盤是在三類底盤的上，一般專用改裝車輛在選用底盤時應滿足下述要求： （1）適用性：對于專用改裝車底盤應適用于專用汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標進行改裝造型設計. （2）可靠性：所選用汽車底盤要求工作可靠，出現故障的幾率少，零部件要有足夠的強度和壽命；且同一車型各總成零部件的壽命應趨于平衡. （3）先進性：應使用整車在動力性、經濟性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及

34、通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平的汽車底盤；而且在專用性能上要滿足國家或行業(yè)標準的要求. （4）方便性：所選用的底盤要便用于安裝、檢查保養(yǎng)和維修，處理好結構緊湊與裝配調試空間合理的矛盾. 除了上述主要要求外，還有兩個值得注意的方面，一是汽車底盤價格，它是專用汽車購置成本中很大的部分，一定要考慮到用戶可以接受。這也涉及到專用汽車產品能否很快的占有市場，企業(yè)能否增加效益問題。二是汽車底盤供貨要有來源，所選用的底盤在市場上必須具有一定的保有量。 3.2.2 底盤型號的選定 專用汽車底盤的選擇主要是根據專用汽車的類型、用途、裝載質量、使用條件、專用汽車的性能指標、專用設備

35、或裝置的外形、尺寸、動力匹配等決定，目前，幾乎80%以上的專用車輛采用二類底盤進行改裝設計。采用二類汽車底盤進行改裝設計工作重點是整車總體布置和工作裝置設計，對底盤僅作性能適應性分析和必要的強度校核，以確保改裝后的整車性能基本與原車接近。 目前國內市場上底盤的種類多、品種全，如解放、東風、紅巖等系列底盤性能好，價格便宜，市場保有量大，在載重量為4t左右的輕型汽車，選用的底盤也多為這些系列的產品。 表3.1　底盤性能對比列表 解放 東風 紅巖 適用性 適用于各類載重貨車及專用汽車特殊功能的要求 適用于各類載重貨車及專用汽車特殊功能的要求 適用于各噸位載重貨車的改裝設計要求以

36、及部分專用車輛的特殊要求 可靠性 工作可靠，出現故障的幾率少，零部件要有足夠的強度和壽命 工作性能好，故障率低，零部件要有足夠的強度和壽命 性能可靠，出現故障率低，各部件要有足夠的強度 先進性 動力性、經濟性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平 動力性、經濟性、操縱穩(wěn)定性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平 動力性、經濟性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面略低于同類車型 方便性 安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結構緊湊 安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結構緊湊 安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結構緊湊 價格 較便宜 便宜 便宜

37、供貨來源 市場擁有量多 市場擁有量多 市場擁有量較多 常見噸位 各種噸位車型 各種噸位車型 輕、中型載貨車型 經過實際調研和上網搜集各類底盤及其技術參數相關方面的資料，并結合本次改裝設計專用車的用途、最大裝載質量、使用條件、專用汽車的性能指標、專用設備或裝置的外形、尺寸、動力匹配、成本等各方面的綜合要求，不難發(fā)現，在進行小規(guī)模的輕、中型載貨汽車或專用車輛改裝制造時，選用東風系列底盤相對較合理。所以選擇EQ1108G6DJ16底盤作為本次道路清障汽車道路清障車的底盤，其主要技術參數見表3.2。 本章主要進行道路清障車底盤的選型。首先根據所需底盤的主要設計參數查詢各牌號對應的底盤

38、，如東風、解放以及紅巖等；然后將現有滿足設計參數要求的各種底盤進行對比，通過比較他們的適用性、可靠性、先進性、方便性、價格以及供貨來源等各方面因素選擇比較使用EQ1108G6DJ16底盤作為本次道路清障車的底盤。 表3.2底盤參數表 底盤型號 EQ1108G6DJ16 外型尺寸（長×寬×高）（mm） 7020×2462×2690 總質量（kg） 10815 整備質量（kg） 4470 軸距（mm） 3950 最大軸載質量前軸/后軸（mm） 4500/9000 前懸/后懸（mm） 1250/1820 車架前高[空載/滿載]（mm） 933/850 車架后高[空

39、載/滿載]（mm） 1006/931 輪距[前/后]（mm） 1900/1800 后輪胎最外尺寸（mm） 2360 車架外寬（mm） 861 車架可用長度（mm） 4757 4 車架的改裝設計 4.1主車架的改造 根據平板機構的初始設計確定主車架的鉸支點。 平板機構的初始設計 平板一拖二清障車的平板部分為斷開式，分為平板前段L2和平板尾段L1。如圖4.1：圖4.1 平板結構圖 已知：平板最小傾斜角10°，副車架傾斜角參照東風多卡利平板車為18°，副車架上平面高度h=1120mm（由表3.2知主車后高1006mm，副車架梁厚約120mm）； 設計：L1、L2‘

40、 。。。。 故選取L1=1560mm, L2=3720mm。 4.1.2 主車架上鉸點位置的確定 如圖4.2所示為平板機構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平板相對主車架的位置。圖4.2 主車架鉸點的位置確定 圖4.2中查閱EQ1108G6DJ16底盤參數可知駕駛室后圍位置尺寸為1013mm，軸距3950mm，由設計參數知平板的工作行程S=2700mm，駕駛室尾部與平板之間一般要設計一定的間隔M，M常取值80~200mm，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，平板尾端距離主副車架鉸支點L

41、1+L3（由平板機構的初始設計可知）。 求解：主副車架鉸支點離后軸軸心的距離X。 根據幾何關系有： 。。。。。。。 解得 X= 835mm 4.1.3 主車架的改裝處理 查閱EQ1108G6DJ16底盤的車架參數，可繪出原裝車架圖如圖4.3所示。 若鉸支點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)時與車架尾部發(fā)生干涉，所以要對車架尾部進行截斷處理。經過繪圖設計，決定在距離后軸軸心956mm處，然后對尾部進行加強處理，加裝橫梁，如圖4.4所示。 圖4.3 主車架原始圖 圖4.4 主車架改裝后圖 4.

42、2主副車架間連接的設計 主副車架連接形式的選擇 圖4.5 主副車架之間存在相對轉動，因此考慮用鉸接?？紤]到鉸支座的尺寸較高，不容易放在主副車架之間，所以將鉸支座設計安裝在主車架尾部，鉸支座的結構形式有一下參考形式，如圖4.5所示。 考慮到鉸支座安裝在主車架尾部，受到剪力和彎矩，所以選擇方案二配合銷軸與止推片連接。 4.2.2 鉸支座與銷軸的設計與校核 根據鉸支座連接的形式，查閱《機械設計手冊（第五版）第2卷》表5-3-1，選擇使用銷軸連接。 查閱鄭明新主編的《工程材料（第四版）》表10-1，對銷軸要求有足夠的強度、沖擊韌度和耐磨性，選取調質45鋼，查閱《機械設計手冊（第五版）第

43、2卷》表5-3-13，結合同類車型的經驗尺寸選擇界面直徑，，參照表5-3-2軸銷的強度計算公式進行校核，取許用擠壓應力，取許用剪切應力，取許用彎曲應力按最壞工作狀況校核，當平板滿載3000kg時由一個鉸支座承擔所有載荷，估計平板部分質量400kg，工作拉力F=3400×9.8N。受力狀況如圖4.6所示， 圖4.6 鉸支座受力 。。。。。。。 校核銷軸擠壓面的擠壓應力，選取尺寸小的b作為校核對象： （4.2） 得擠壓安全系數為 滿足擠壓強度要求。 。。。。。。。。。 得抗彎曲安全系數為 滿足彎曲強度要求。 4.3

44、 副車架的設計 4.3.1 副車架的整體結構形式設計 圖4.7 副車架的結構設計簡圖 副車架與主車架之間鉸接，當清障車通過平板裝運故障車時，副車架在舉升液壓油缸的舉升力、鉸支點的支持力和平板對其的分布力作用下主要受到彎矩破壞，所以設計時主要考慮增加其抗彎強度。其結構形式如圖4.7所示。 副車架的寬度可參考主車架選擇B=861mm，長度設計要保證長度上大于平板前段長且超出主車架后端，但略小于平板長度，并要盡可能保證故障車前后輪均在副車架范圍內，這樣副車架受力最合理。則副車架的長度LF大概范圍在4300~5280mm，初選。 4.3.2 橫梁距離的設定 如圖4.7所示為橫梁的距離，

45、橫梁的間距一般設置在900~1200mm。 橫梁B：根據后面章節(jié)舉升機構的設計中舉升液壓缸交點A最終確定在副車架上的水平位置可確定副車架橫梁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4.1.3節(jié)對主車架在距離后軸中心線956處截斷，安裝鉸支座，鉸支座高165mm，可確定橫梁E的左側面在后軸中心線后面1286mm處； 橫梁A：副車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之間設置CD兩橫梁，BC距離780mm，CD距離900mm。 副車架材料和截面尺寸的選擇設計 因副車架主要受到較大的彎曲力矩，同時要

46、承擔相當部分的扭轉力矩，所以選擇矩形鋼作為其構架，參照同類型車材料選擇Q345。 按平板滿載時且處于剛要舉升的工作狀態(tài)設計縱梁的截面尺寸，此時副車架近似水平，設平板上的載荷均布在副車架上，此時副車架縱梁受到的彎矩最大，設計時因軸向力產生應力較小，可忽略水平方向力，其受力狀態(tài)簡化如圖4.8所示，沒根縱梁上所受力F=1500×9.8N，均布力。 圖4.8 副車架受力分析圖 分析縱梁受力平衡得： 由豎直方向受力平衡得 對鉸支點O的力矩平衡得： 得 最大彎矩出現在舉升液壓缸鉸支點處，得設計要滿足 （4.4） 取抗彎安全系數S=4.

47、0，得。根據主車架的寬度，優(yōu)先選取矩形鋼寬度為60~80mm，查《機械設計手冊（第五版）?第1卷》表3-1-71，縱梁選用，壁厚t=5.0mm。 5 工作裝置的結構設計與校核 5.1平板機構設計 平板伸縮液壓缸的受力分析 平板傾斜角度為18°，負載最大時液壓缸的受力最大，其受力狀態(tài)如圖5.1所示，，副車架與平板間采用滑動導軌查看《液壓技術實用手冊》表5-1選取動摩擦因數， 液壓缸所受到的拉力為 得F=14.1kN。 圖5.1 平板伸縮液壓缸受力圖 5.1.2 平板機構伸縮液壓缸的選用設計 根據給定平板行程參數2700mm，且一般平板伸縮液壓缸選取要略大于平板行程以保證

48、平板完全縮回時液壓缸有一定的預伸縮空間，查閱《機械設計手冊（第四版）?第四卷》表17-1-6選取行程的液壓缸。 當平板傾斜角度為最大的18°，負載最大為時，所需的液壓缸拉力約為。查《機械設計手冊（第四版）?第四卷》表17-6-35，根據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，拉力54.98kN的液壓缸，型號為DG-J90C-E，其安裝距離為3160mm，且修改原平板的最大行程為2780mm，預留20mm的安全伸縮行程。 5.1.3 平板的斷開部分尺寸的設計計算 平板截斷部分尾部長為L3，見圖5

49、.2，主車架高度根據底盤參數選擇為，則鉸點離地面高度，鉸點距離副車架上平面距離，平板完全縮回時鉸點距離平板尾部的水平距離為1322mm，則滿足： 求得，。 圖5.2 平板斷開部分尺寸設計簡圖 5.2 舉升機構的設計與校核 舉升機構的結構參數初始選定 舉升機構的結構圖如圖5.3所示 圖5.3 1.液壓缸與副車架鉸點A的位置初選取 垂直方向：在主車架上平面以上80mm，； 水平方向：要使得其盡可能靠近故障車前軸軸心，使得副車架受力狀況最好，故初選在后軸軸心以前1500mm。 2.液壓缸與主車架鉸點B的位置初選 垂直方向：選在主車架下平面一下40mm處，； 水平方向

50、：要使得鉸點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1500~2940mm范圍之間。 5.2.2 作圖法確定舉升機構的最終參數 考慮到舉升的穩(wěn)定性，參照相同車型的清障車，選擇在副車架左右兩邊各安裝一個舉升液壓缸。當副車架舉升至18°時，液壓缸與主車架鉸點的水平位置在1500~2940mm范圍內選取兩個極限位置時，油缸兩鉸點的最大距離變化范圍為1186~1991mm。 查閱《機械設計手冊（第五版）》表21-6-32，即按照的取值范圍是1186~1991mm再根據張志文主編的《起重機設計手冊》中表6-4-13，液壓缸系統(tǒng)壓力16MPa，選取行程速比，再查《機械設計手冊

51、（第五版）》表21-6-31選取工程用液壓缸HSG?L-D/d?E-1401-630?900，推力，缸徑D=63mm，活塞桿直徑d=35mm，行程S=630mm，安裝距離，安裝孔直徑，安裝吊耳厚b=35mm。 車架放回到水平位置時，，l0為液壓缸的預伸長量，保證副車架能落回主車架上，且l0不宜過大，常取10~20mm，所以。 在CAD作圖如圖5.4所示， 圖5.4 CAD中作圖法確定鉸點B的水平位置 以Aˊ點為圓心，全伸長尺寸S+L6為半徑作圓，與B點的水平位置線交于鉸點B，測得，液壓缸與水平線初始夾角，不滿足要求。需要調節(jié)鉸點A的水平位置來進行校準。則分別將將鉸點A向右平移50mm

52、、100mm、150mm，重復上述步驟以平移后的Aˊ點為圓心，全伸長尺寸為半徑作圓，與B點的水平位置線交于鉸點B，分別得到不同的，分別列在表5.1中。 表5.1 CAD作圖中不同偏移量對應的B點位置 A點右移量/mm 0 40 80 120 lAB/mm 889.8 904.9 919.6 934.2 /° 25 24 24 23 從表中可得當A點右移量為80mm時，lAB=920mm時最合理，預伸長量。 最終確定的舉升機構的參數為： A點位置：垂直方向在主車架上平面以上80mm處，水平方向在汽車后軸中心線前1420mm。 B點位置：垂直

53、方向在主車架下平面一下40mm處，水平方向在汽車后軸中心線前2262mm。 5.2.3校核舉升液壓缸 取最危險的工作狀態(tài)校核，即當平板滿載且載荷中心集中在A點時，平板處于即將舉升狀態(tài)時，如圖受力分析如圖5.5，平板最大壓力mg=3000×9.8N。 圖5.5 舉升部分受力分析 對A點力矩平衡，得 得F=72.3kN，且液壓缸的推力，所以滿足要求。 5.3托臂結構的設計與校核 根據參數選取材料和基本元件 根據托臂機構的基本參數，托臂伸縮行程1180mm，最大有效長度1320mm，查閱《機械設計手冊（第五版）》表21-1-5選擇伸縮液壓缸行程為1200mm，再查表21-6-3

54、6和表21-6-37選擇DG型車輛液壓缸，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,，安裝孔徑d=40mm，則基本臂的總長S0取值參考為，初設，材料選用Q345。 5.3.2 托臂機構的結構形式和尺寸的初始確定 1.基本臂與主車架鉸接點M的初始確定 垂直方向：選取鉸支座連接于主車架下，鉸點在主車架下平面一下165mm； 2.拉升液壓缸與副車架鉸點N的初始確定 垂直方向：借鑒東風多卡利平板清障車的結構形式，選取鉸支座焊接在副車架的最后一根橫梁上，鉸點垂直位置定在距離主車架上平面以上20mm； 水平方向：距離后軸中心線15

55、46mm處。 3.初選基本臂上兩鉸支點距離L0的值 L0表示基本臂上與主車架鉸支點和與拉伸液壓缸鉸支點的距離，其應該滿足，所以根據多卡利結構經驗，選取L0=1400mm。 5.3.3 機構參數的確定與液壓缸的選取 鉸點確定以后，要滿足舉升油缸全伸長時托架前端落下至地面，拉伸液壓缸左右各一個，滿足如圖5.6所示關系： 。。。。。。。 全版設計請聯(lián)系qq：1051520481 。。。。。。。。 圖5.6 托臂工作部位運動幾何圖 根據初算的NP值選取液壓缸，查《機械設計手冊（第五版）》表21-1-5選取液壓缸行程320mm，查表21-6-36，經過反復試驗選取，選用液壓缸DG-J

56、100C-E2E，其在工作壓力為16MPa時的推力為125.66kN，拉力為86.26kN，XA=427mm。 所以拉升液壓缸為最大行程時兩鉸點間的距離為1067mm，略大于NP，有100mm左右的預留空間。 當拉伸液壓缸全縮回時其與水平線的夾角為γ，滿足下面關系： （5.1） 得 5.3.4 托臂材料與截面尺寸的選擇確定 。。。。。。。。 全版設計請聯(lián)系qq：1051520481 。。。。。。。。 5.3.5 托臂機構的校核 1.校核托臂拉升油缸舉升拉力 托臂機構的受力分析已經在5.3.1中分析，則F又兩個拉升液壓

57、缸提供，經校核得，兩個液壓缸的工作拉力之和故拉升液壓缸的工作拉力滿足要求。 2.校核基本臂與伸縮臂的強度 危險點發(fā)生在伸縮臂危險截面P處，實際最大正應力為實際最大切應力根據第三強度理論校核，滿足強度要求。 危險點發(fā)生在基本臂危險截面P處，實際彎曲產生應力為，壓縮應力，實際最大正應力， 實際最大切應力根據第三強度理論校核滿足強度要求。 5.4 卷揚機構的選用設計和計算 5.4.1 鋼絲繩的選用 根據5.1.1節(jié)可得鋼絲繩的最大工作靜壓力，根據《機械設計手冊（第五版）》表8-1-4選擇工作級別M4，再查表8-1-15，選用公稱抗拉強度，安全系數n=4.5，選擇系數C=0.095，

58、則選用鋼絲繩之間公式為[2] （5.4） 根據GB 8918-2006，選用類鋼絲繩公稱直接D=10mm 卷筒的初始設計選擇 根據《機械設計手冊（第五版）》表8-1-74選用系數，根據其中表8-1-73選用的卷筒尺寸如下：卷筒名義直徑；卷筒壁厚。 吊鉤的選用 根據GB/T 10051.1-1988[2]，查表8-1-99吊鉤強度等級選M級，即選用吊鉤材料為Q235，查表8-1-100選用吊鉤號為1。 最終選用液壓絞盤 根據所需的要滿足的最大牽引質量，參考同類車型，選用市場上較多的型號HWX040YD型液壓絞盤。其性能參數如表5.2、5.2、5.3所示。 表5.2H

59、WX040YD型液壓絞盤性能參數 標定拉力 44.5kN（10000lbs） 馬達排量 50ml/r 流量 15~40L/min 壓力 12.5Mpa 減速比 28:1 鋼絲繩尺寸（直徑×長度） m 滾筒尺寸（直徑×長度） mm 安裝尺寸以及安裝螺釘大小 254×114.3mm 4-M12（不帶角鋼） 550mm×500mm×114.3mm 4-M12（帶角鋼） 外形尺寸（長×寬×高） 540mm×174mm×226mm（不帶角鋼） 580mm×201mm×242mm（帶角鋼） 重量（kg） 43.7 表5.3絞盤拉力、壓力與第一層流量、線速

60、度 拉力kN 壓力MPa 流量L/min 線速度m/min 0 2.0 15 2.2 17.8 3.9 25 3.8 26.7 7.5 35 5.4 35.6 10.5 40 6.1 44.5 12.5 __ __ 表5.4絞盤各層鋼絲繩拉力以及鋼絲繩容量 層 各層鋼絲標定拉力kN 鋼絲繩總容量m 1 44.5 5.3 2 35.4 12.0 3 29.4 19.8 4 25.2 26.0 5.5 液壓系統(tǒng)設計 設計要求 平板上液壓系統(tǒng)的設計主要是為了完成平板的舉升、平板伸縮、托臂拉升、托臂伸縮、卷揚機牽引

61、動作。 其主要技術參數如下： 平板部分 舉升液壓缸額定工作壓力 36.2kN 舉升液壓缸工作行程 630mm 舉升液壓缸最大行程速度 0.06m/s 伸縮液壓缸行程速度 2800mm 伸縮液壓缸最大行程速度 0.1m/s 托臂部分 拉升液壓缸額定工作壓力 33.9kN 拉升液壓缸行程 320mm 拉升液壓缸最大行程速度 0.06m/s 伸縮液壓缸行程

62、 1200mm 伸縮液壓缸最大行程速度 0.08m/s 卷揚機 最大拉力 14.1kN 最大線速度 5m/s 液壓系統(tǒng)主要參數計算 1、根據其技術參數最終選取各部分液壓缸 表5.5 各工作部位的液壓缸選用及其技術參數 液壓缸型號 桿徑/mm 無桿腔面積A1/cm2 有桿腔面積A2/ cm2 行程 /mm 平板舉升液壓缸 HSG?L-D/d?E-1401-630?900 35 31.17 21.55 630 平板伸縮液壓缸

63、DG-J90C-E2E 50 63.62 43.98 2800 托臂拉升液壓缸 DG-J100C-E2E 56 78.54 53.91 320 托臂伸縮液壓缸 DG-J80C-E2E 45 50.27 34.36 1200 2、計算液壓系統(tǒng)實際壓力 按照各個主要工況 表5.6 各工況下系統(tǒng)的實際壓力 工況 執(zhí)行元件名稱 載荷F 背壓力 /MPa 工作壓力 /MPa 計算公式 平板舉升 舉升液壓缸 36.2kN 0.3 11.8 平板伸縮 平板伸縮缸 14.1kN 0.3 3.64 托臂拉升 拉升缸 3

64、3.9kN 0.3 3.64 托臂伸縮 托臂伸縮缸 __ 0.3 __ 卷揚機牽引 卷揚機 __ __ 10.5MPa 3、計算液壓執(zhí)行元件所需流量 表5.7 各工況下系統(tǒng)所需的流量 工況 執(zhí)行元件名稱 運動速度 結構參數 流量 計算公式 平板回落 平板伸縮缸 0.06m/s 31.17 11.3 L/min 平板伸出 平板伸縮缸 0.1m/s 63.62 38.2L/min 托臂落下 拉升缸 0.06m/s 78.54 28.3 L/min 托臂伸出 托臂伸縮缸 0.07m/s 50.27 21.

65、1 L/min 卷揚機牽引 卷揚機 __ s 35.0L/min 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 根據執(zhí)行機構所要達到的工作要求設計液壓系統(tǒng)原理圖見手繪圖。 液壓元件的選擇 1、液壓泵的選擇 根據液壓缸的工作壓力為液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力，為泵到執(zhí)行元件總的管路損失，從泵到執(zhí)行元件間串聯(lián)了一個單向閥和換向閥，取取確定工作壓力為 根據液壓泵的流量，系統(tǒng)最大流量發(fā)生在拉伸缸下落工況，，取泄露系數，確定流量為67.9L/min。 參閱EQ1108G6DJ16底盤參數，發(fā)動機額定轉速為2500r/min，額定功率132kW，選用變速器的二檔傳動比為3.627，則選用泵額定轉速為689.3r/min，查這選用泵CB100。 2、確定油箱的有效容積 根據《液壓技術實用手冊》初步設計油箱的有效容積 [3]，為液壓泵每分鐘排出液壓油的容積，根據《液壓技術實用手冊》表5-11選取a=5，所以油箱的有效容積選為339.5L。 需要全版設計請聯(lián)系qq：1051520481 另有拉臂式垃圾車、自卸車畢業(yè)設計 。