ST5063TQZ清障車改裝設計

1、PAGE 本科學生畢業(yè)設計ST5063TQZ清障車改裝設計 院系名稱： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級： 車輛工程 B07-8班 學生姓名： 韓濤 指導教師： 楊兆 職 稱： 講師 黑 龍 江 工 程 學 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of the ST5063TQZ Wrecker TruckCandidate：Han Tao pecialty：Vehicle EngineeringClass：B07-8Supervisor：Lecturer. Yang ZhaoHeilongjiang Institute of

2、 Technology 2011-06HarBinPAGE 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295986337 摘 要 PAGEREF _Toc295986337 h 1 HYPERLINK l _Toc295986338 Abstract PAGEREF _Toc295986338 h 2 HYPERLINK l _Toc295986339 第1章 緒 論 PAGEREF _Toc295986339 h 3 HYPERLINK l _Toc295986340 1.1 課題研究的目的和意義 PAGEREF _Toc295986340 h 3 HYPERL

3、INK l _Toc295986341 1.2 國內外清障車的發(fā)展現狀 PAGEREF _Toc295986341 h 4 HYPERLINK l _Toc295986342 1.3 設計的主要內容 PAGEREF _Toc295986342 h 5 HYPERLINK l _Toc295986343 第2章 清障車的分類及總體布置 PAGEREF _Toc295986343 h 6 HYPERLINK l _Toc295986344 2.1 清障車的分類 PAGEREF _Toc295986344 h 6 HYPERLINK l _Toc295986345 2.2 工作原理 PAGEREF

4、_Toc295986345 h 7 HYPERLINK l _Toc295986346 2.3 二類底盤的選擇 PAGEREF _Toc295986346 h 8 HYPERLINK l _Toc295986347 2.4 總體布置 PAGEREF _Toc295986347 h 10 HYPERLINK l _Toc295986348 2.5本章小結 PAGEREF _Toc295986348 h 10 HYPERLINK l _Toc295986349 第3章 清障車的結構與設計 PAGEREF _Toc295986349 h 11 HYPERLINK l _Toc295986350 3.

5、1基本尺寸參數的確定 PAGEREF _Toc295986350 h 11 HYPERLINK l _Toc295986351 3.2質量參數的確定 PAGEREF _Toc295986351 h 11 HYPERLINK l _Toc295986352 額定裝載質量 PAGEREF _Toc295986352 h 11 HYPERLINK l _Toc295986353 整車整備質量 PAGEREF _Toc295986353 h 12 HYPERLINK l _Toc295986354 總質量 PAGEREF _Toc295986354 h 12 HYPERLINK l _Toc29598

6、6355 3.3道路清障汽車副車架的設計與分析 PAGEREF _Toc295986355 h 12 HYPERLINK l _Toc295986356 副車架的截面形狀及尺寸 PAGEREF _Toc295986356 h 12 HYPERLINK l _Toc295986357 副車架的前端形狀及安裝位置 PAGEREF _Toc295986357 h 13 HYPERLINK l _Toc295986358 3.4 本章小結 PAGEREF _Toc295986358 h 15 HYPERLINK l _Toc295986359 第4章 液壓系統設計 PAGEREF _Toc295986

7、359 h 16 HYPERLINK l _Toc295986360 4.1舉升機構形式的選擇 PAGEREF _Toc295986360 h 16 HYPERLINK l _Toc295986361 4.2 液壓系統的類型和特點 PAGEREF _Toc295986361 h 18 HYPERLINK l _Toc295986362 4.3 液壓系統的組成 PAGEREF _Toc295986362 h 19 HYPERLINK l _Toc295986363 液壓系統的組成 PAGEREF _Toc295986363 h 19 HYPERLINK l _Toc295986364 液壓缸的組

8、成 PAGEREF _Toc295986364 h 19 HYPERLINK l _Toc295986365 4.4 油缸的選型與計算 PAGEREF _Toc295986365 h 21 HYPERLINK l _Toc295986366 油缸直徑及行程確定 PAGEREF _Toc295986366 h 21 HYPERLINK l _Toc295986367 活塞桿直徑d的確定 PAGEREF _Toc295986367 h 23 HYPERLINK l _Toc295986368 液壓缸壁厚和外徑的計算 PAGEREF _Toc295986368 h 23 HYPERLINK l _T

9、oc295986369 缸體長度的確定 PAGEREF _Toc295986369 h 24 HYPERLINK l _Toc295986370 4.5 油泵的計算與選型 PAGEREF _Toc295986370 h 24 HYPERLINK l _Toc295986371 油泵工作壓力的計算 PAGEREF _Toc295986371 h 25 HYPERLINK l _Toc295986372 油泵理論流量的計算 PAGEREF _Toc295986372 h 25 HYPERLINK l _Toc295986373 油泵排量的計算 PAGEREF _Toc295986373 h 25

10、HYPERLINK l _Toc295986374 油泵功率的計算 PAGEREF _Toc295986374 h 26 HYPERLINK l _Toc295986375 4.6液壓絞盤的設計 PAGEREF _Toc295986375 h 26 HYPERLINK l _Toc295986376 系纜部分 PAGEREF _Toc295986376 h 26 HYPERLINK l _Toc295986377 液壓馬達部分 PAGEREF _Toc295986377 h 26 HYPERLINK l _Toc295986378 絞盤性能參數計算 PAGEREF _Toc295986378

11、h 27 HYPERLINK l _Toc295986379 液壓馬達的性能計算 PAGEREF _Toc295986379 h 27 HYPERLINK l _Toc295986380 4.7油箱與油管的計算與選型 PAGEREF _Toc295986380 h 27 HYPERLINK l _Toc295986381 油箱容積的計算 PAGEREF _Toc295986381 h 27 HYPERLINK l _Toc295986382 油管內徑的計算 PAGEREF _Toc295986382 h 27 HYPERLINK l _Toc295986383 4.8取力器設計 PAGEREF

12、 _Toc295986383 h 28 HYPERLINK l _Toc295986384 4.9 本章小結 PAGEREF _Toc295986384 h 29 HYPERLINK l _Toc295986385 第5章 整車性能計算分析 PAGEREF _Toc295986385 h 30 HYPERLINK l _Toc295986386 5.1道路清障車整車參數 PAGEREF _Toc295986386 h 30 HYPERLINK l _Toc295986387 5.2動力性計算 PAGEREF _Toc295986387 h 31 HYPERLINK l _Toc29598638

13、8 發(fā)動機外特性 PAGEREF _Toc295986388 h 31 HYPERLINK l _Toc295986391 汽車的行駛方程式 PAGEREF _Toc295986391 h 32 HYPERLINK l _Toc295986394 動力性評價指標的計算 PAGEREF _Toc295986394 h 36 HYPERLINK l _Toc295986395 道路清障車整車動力性計算 PAGEREF _Toc295986395 h 錯誤！未定義書簽。 HYPERLINK l _Toc295986396 5.3燃油經濟性計算 PAGEREF _Toc295986396 h 37 H

14、YPERLINK l _Toc295986397 5.4道路清障車穩(wěn)定性計算 PAGEREF _Toc295986397 h 38 HYPERLINK l _Toc295986398 道路清障車運輸狀態(tài)穩(wěn)定性計算 PAGEREF _Toc295986398 h 39 HYPERLINK l _Toc295986399 道路清障汽車載運時穩(wěn)定性計算 PAGEREF _Toc295986399 h 40 HYPERLINK l _Toc295986400 5.5本章小結. PAGEREF _Toc295986400 h 41 HYPERLINK l _Toc295986401 結論 PAGEREF

15、 _Toc295986401 h 42 HYPERLINK l _Toc295986402 參考文獻 PAGEREF _Toc295986402 h 43 HYPERLINK l _Toc295986403 致謝 PAGEREF _Toc295986403 h 44 HYPERLINK l _Toc295986404 附錄 PAGEREF _Toc295986404 h 45PAGE 42摘 要隨著經濟的發(fā)展，我們國家道路上的汽車不斷地增長，而相應的則是越來越頻發(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)時應十分注意對事故車輛的保護，特別對一些新車、高檔轎車，應必免因為作業(yè)中捆綁、擠

16、壓以及運輸對事故車輛的損壞，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。在查閱大量相關資料的基礎上，深入分析了平板清障汽車設計的總體方案，對底盤、舉升機構、液壓系統、液壓絞盤以及相關附件等進行了合理選擇。并通過對底盤型號的選取，確定了整車性能參數。確定了對背式清障汽車的總體參數。此外，對改裝后的整車性能也進行了分析和計算，以確定是否能滿足國家標準。關鍵詞：清障

17、車；平板；液壓絞盤；升降機構；液壓系統ABSTRACTWith 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 f

18、or 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 progr

19、am 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 parame

20、ters 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 lifts movements. Meanwhile, adopting a hydraulic control system to controll each component, it carrys on the f

21、unction 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 wh

22、ole 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代汽車工業(yè)具有全球性，是開放性的綜合產業(yè)。汽車工業(yè)的發(fā)展是社會經濟發(fā)展的必然，而經濟社會的發(fā)展對汽車使用功能不斷提出新的要求，是汽車更好的為經濟發(fā)展服務，在社會經濟不斷發(fā)展和人民生活水平不斷提高的雙重要求下，專用車的出現更好的滿足

23、了客戶的專業(yè)需求。2002年我國公路通車里程已達175.8萬公里，其中高速公路達2.5萬公里，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通，我國以五縱七橫國道主干線為重點的國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，作為“讓大地的脈絡更暢通”的使者清障車，要使其更能發(fā)揮安全快捷、強而有力的道路清障優(yōu)勢，那么清障車底盤專用化、重型化、智能化、作業(yè)附件實用性是清障車技術發(fā)展的必然趨勢。清障車底盤專用化，是國內清障車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。目前，國內的清障車全部是利用二類底盤來改裝的。二類底盤的軸荷分布是按載貨車來設計的，這與清障車托舉作業(yè)時的所要求軸荷分布是不同的。往往

24、會出現清障的托舉機構還有潛力，清障車的總質量也小于其最大總質量，但其后軸卻已經超載了。二類底盤的軸荷分布對清障車是不適用的。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在國內的二類底盤兩大梁外側已被燃油箱、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，就能很好地來解決這些問題。 清障車重型化也是清障車技術發(fā)展的一個顯著特點。隨著我國汽車噸位重型化的調整，國家西部開發(fā)、南水北調和西氣東輸的建設，加上奧運會、上海世博會和廣州亞運會的成功舉辦，道路條件的改善，交通運輸業(yè)的發(fā)展，公路運輸向高速化、集約化、專用化、集裝箱化發(fā)展，必將引起重型汽車

25、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，無凝也必須重型化，才能滿足重型車輛的清障需要?，F在國內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，在系統中裝配一些智能設備，如遙控系統，機構安全報警系統，緊急拯救系統。 作業(yè)安全、快速是道路清障拯救的兩項重要指標。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萬化，因此，只有不斷地開發(fā)安全、實用、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初誕生以來，不斷發(fā)展，日趨完善。已經是專用車中一個大家族，根據其中作業(yè)能力，清障汽車可分為輕型，重

26、中型及超重型；根據結構形式區(qū)分，道路清障汽車可分為臂架起重機型清障汽車，門架叉式清障汽車，簡單叉式清障汽車和背式清障汽車四個基本類型；從吊臂的作業(yè)功能來分，清障汽車有吊臂旋轉型清障汽車，托臂負載折疊型，吊臂滑動型及吊臂固定型。從托臂的作業(yè)功能來分清障汽車有托臂負載折疊型，托臂折疊型，及托臂不折疊型；從整車結構來分，清障汽車有單功能型，雙功能型及多功能混合型。典型清障車結構如圖1.1。 圖1.1 臂架起重機型清障車1.2 國內外清障車的發(fā)展現狀清障車創(chuàng)始于公路交通非常發(fā)達的國家，早在20世紀50年代美國就生產出第一輛清障車。當時這種車還比較簡單，靠機械傳動帶動卷揚機，拉桿支撐，故障車一端被吊起拖

27、離現場；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，以引入液壓傳動與控制技術為標志，20世紀70年代第一批采用全液壓傳動的清障車生產出來，涌現了一批著名的清障車企業(yè)，如美國的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和生產得到很大的發(fā)展，首先是系列品種、規(guī)模增多，結構形式多樣化，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，結構多樣、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25噸，拖牽能

28、力達48噸，起吊能力達40噸。第五階段，操作方式更先進，工作環(huán)境更舒適。我國清障車產業(yè)起步于20世紀80年代未。近20年來，我國清障車行業(yè)經歷了整車引進、吸收仿制到自主研發(fā)的過程。隨著我國城市交通與高速公路的快速發(fā)展，國產清障車的技術水平、制造工藝已取得突破性進展，形成了產品多功能化、智能化、人性化的技術特點，上裝（專用機構）具有采用新材料、模塊化設計和專用設備制造的工藝特點。我國一些企業(yè)通過采用專用設備和模塊化設計，實現了清障車的流水生產線生產，產量提高，成本下降，并有一定上裝產品出口。包括國有企業(yè)，目前我國清障車生產企業(yè)有10家左右，生產260噸100余個不同型號和規(guī)格的清障車產品。據悉，

29、國內目前最大噸位的清障車為48噸，產品投入市場后很受歡迎。我國自主開發(fā)的60噸級清障車也已實現銷售，80噸級清障車的開發(fā)已開始籌劃?？梢哉f，國內清障車的設計與市場開發(fā)已進入一個新的時代。1.3 設計的主要內容設計主要承擔的任務是設計舉升機構，初步選定采取全液壓操縱，取力器從變速箱窗口取力，發(fā)動機的輸出動力通過傳動軸到達齒輪泵，油泵輸出高壓油，流經多路換向閥、液壓閥，然后到達各執(zhí)行原件。設計總體分為三個方面：機械舉升部分（包括舉升臂的選材、外形尺寸的確定等）；液壓控制部分（包括液壓缸的計算和型號確定、液壓控制系統的設計和輔助元件的選擇等）；相關輔助系統部分。第2章 清障車的分類及總體布置清障車總

30、體設計的主要任務是：正確確定清障車的性能指標，正確選擇汽車底盤，為各部件設計提供控制參數和設計要求，對各部件進行合理布置和運動校核，并對車輛性能進行準確計算和控制。對道路清障車進行改裝設計，一般應滿足以下設計要求：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度旋轉吊型、液壓自動夾緊型。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、東風小霸王平板清障車、東風多利卡

31、托吊型清障車、東風平頭道路清障車、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。 清障車按其使用特點可分為運載類、起吊牽引類。運載類是將損壞的車輛牽引到運載車上運走；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)離開地面，另一端仍然著地，然后由起吊牽引式清障車拖離現場。 清障車基本上都是采用載貨汽車的二類底盤改裝的，按清障車結構型式可分為拖運、裝運、吊運、

32、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翻轉能力，運動形式類似翻斗卡車。清障車在工作平臺前部裝有液壓傳動緊繩機構，是裝車卸車的動力來源。工作原理：在二類通用汽車底盤上裝有用油缸、連桿和底盤相聯接的工作平臺，工作平臺、汽車底盤、翻轉油缸及連桿共同構成在汽車縱向垂直平面內的四桿機構。當翻轉油缸伸出時，工作平臺平緩地后移和翻轉，平臺末端落地，與地面成1l22角，位于事故車正前方。圖2.1清障車工作過程及原理裝車作業(yè)過程：清障車以車尾接近事故車，翻轉油缸工作使工作平臺后翻落地。開動液壓卷揚機構，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，開動緊繩

33、器，事故車被緩慢地拉上平臺，驅動翻轉油缸，工作平臺復位，固定事故車輛后即可實現無損輸送。為了便于曳引事故車輛，可在工作平臺上設置兩條縱向由排列緊密的多支平行滾子組成滑道，使牽引阻力降低，即使前后橋均已損壞，車輪不能轉動的車輛也能輕松裝卸。到達目的地，卸車過程是裝車過程的逆過程。動力來源為發(fā)動機，取力器從變速箱窗口取力，發(fā)動機的輸出動力通過傳動軸到達齒輪泵，油泵輸出高壓油，流經多路換向閥、液壓閥，然后到達各執(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)動機鋼絲繩收放液壓絞盤平臺傾斜升降平臺前后伸縮托臂升降、伸縮功能油缸、馬達 圖2.2液壓工作原理示意圖2.3 二類底盤的選擇

34、清障車是一種專項作業(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鍵。根據我國目前生產的各類型專用車輛的基本模式，大多是為了滿足國民經濟某一服務領域的特定使用要求，主要是在已定型的基本車型底盤的基礎上，進行車身及工作裝置的設計，與此同時對底盤各總成的結構與性能進行局部的更改設計與合理匹配，以達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、專用設備或裝置的外形、尺寸、動力匹配等決定，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

35、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。在專用汽車底盤或總成選型方面，一般應滿足下述要求：適用性對貨運車用的總成應適應貨運要求，保證貨運安全無損；對乘用車用的總成應適于乘客的需要。達到乘座安全舒適；對各種專用改裝車的總成應適于專用汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標進行改裝選型設計，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均衡。3、先進性所選用的底盤或總成。應使整車在動力性、經濟性、制動性、操縱穩(wěn)

36、定性、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。而且在專用性能上要滿足國家或行業(yè)標準的要求。4、方便性所選用的各總成要便于安裝、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。在選用專用汽車底盤時，除了上述因素外，還有以下兩個很重要的方面：一是汽車底盤價格，它是專用汽車購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品能否很快地占有市場、企業(yè)能否增加效益等問題。二是汽車底盤供貨要有來源，要同生產汽車底盤的主機廠有明確的協議或合同，無論汽車底盤滯銷或緊俏，一定要按時將底盤供貨。目前國內市場上底盤的種類多、品種全，國產底盤可供選擇的品種很多，如

37、東風、解放、慶鈴、江鈴、依維柯、江淮、黃河、躍進、斯太爾、北方奔馳等知名品牌均可做為清障車的底盤，因為江淮貨車價格便宜，市場保有量大，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底盤參數底盤型號HFC1061K93 詳細參數軸數2軸距（mm）3815輪胎數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9/12乘駕人數3軸荷38152.4 總體布置本次設計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、工具箱等組成。平板清障車各部分結構的功能：1、副車架是各個上裝部件的安裝基礎，能夠將

38、各部件的集中載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，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；托架油缸推動托架實現托盤傾斜；托架后部安裝托臂來完成各種托舉作業(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。此時絞盤可將故障車輛順利牽引到托盤上來,借助各液壓油缸的伸縮動作，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鍵部件，對故障車輛的托舉牽引工作主要通過托臂來實現。借助于各液壓油缸的伸縮動作，托臂能夠實現折疊、舉升、傾斜及伸縮等運動，從而完成各項清障救援任務。5、配置一個大工具箱。用于存放清障車

39、的各種作業(yè)附件及其備件。在車身后部兩側有兩個操縱箱，是安裝液壓操縱手柄的空間，可始終處于安全的一側操縱。2.5本章小結本章主要介紹了清障車的分類以及清障車工作原理，對本設計中的清障車進行了總體布置，確定了本設計所使用的二類底盤的型號。第3章 清障車的結構與設計3.1基本尺寸參數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。常見二類底盤機構如圖3.1所示。圖3 .1 常見二類底盤3.2質量參數的確定額定裝載質量道路清障汽車m是在二類地盤的基礎上多加了一套舉升和傾卸裝置，所以其裝載質量差不

40、多，而且道路清障汽車不需要太高的速度，根據初定額定裝載質量為m=3 000kg，所以選擇底盤最大承載質量為3500kg。3.2.2整車整備質量整車整備質量m0是指汽車完全裝備好的質量，包括潤滑油、燃料、隨車工具、備胎等所有裝置的質量。參考同類普通專用汽車的整車整備質量，在此基礎上在增加裝備質量，便可估算道路清障汽車整車整備質量。所選HFC1061k93車底盤的整備質量為5100kg,因為在本次設計選用的裝備較多，因此整車整備質量相對有所增加，取為m0=5500kg；3.2.3總質量總質量ma的計算公式為： kg （3.1）式中 mp乘員質量（kg），按每人65kg計。改裝后道路清障汽車最大軸載

41、質量的分配應基本接近原車底盤軸載要求。又由于車廂升高的同時，其質心向后移。3.3道路清障汽車副車架的設計與分析 在專用汽車設計時，為了改善主車架的承載情況，避免集中載荷。同時也為了不破壞主車架的結構，一般多采用副車架過渡。在增加副車架的同時，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力集中，所以對副車架的形狀、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所示的槽形結構，其截面形狀尺寸圖3.2所示的槽形結構，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

42、狀對于隨車運輸車的副車架來說，在安裝起重裝置的范圍內，應按如圖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，以提高副車架的抗扭和抗彎能力。 圖3.3 加強后的副車架截面形狀圖3.4 加強腹板的位置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力集中，副車架的前端形狀應采用逐步過渡的方式。例如采用如圖3.4所示的三種過渡方式。對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=1520mm。如果加工上述形狀困難時，可以采用如圖3.5所示的副車架前端簡易形狀，

43、此時斜面尺寸較大。對于鋼質副車架：h=57mm；l=200300mm對于硬木質副車架：h=5到10mm；l=H、副車架在汽車底盤上布置時，其前端應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為某散裝水泥運輸車的罐體、副車架相對于汽車底盤的安裝位置，在滿足軸荷分配的前提下，其中A不宜過大，留足空壓機的位置即可;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;C為固定副車架的前面第一個U型螺栓距拱形橫梁的距離，一般控制在500800mm的范圍內。（a）鋼質副車架 （b）硬木質副車架圖3.6 副車架前端簡易形狀圖3.7副車架的安

44、裝位置3.4 本章小結本章主要進行的是基本尺寸參數的確定以及質量參數的確定以及道路清障汽車副車架的設計與分析。研究了截面尺寸形狀以及副車架安裝位置。液壓系統設計道路清障車液壓系統設計的好壞，將直接影響整車的性能。道路清障車液壓系統一般主要包括托舉液壓系統、液壓卷筒液壓系統。本次道路清障車的改裝設計主要偏重于機械機構的設計與分析，而其液壓系統所采用的油泵、油缸、液壓閥等液壓系統元件均為高度標準化、系列化與通用化且由專業(yè)化液壓件廠集中生產供應；因此在改裝設計中只需要進行液壓元件計算選型。其主要內容包括油缸的直徑與行程、油泵工作壓力、流量、功率以及各種相關控制閥的選型等。4.1舉升機構形式的選擇舉升

45、機構分為兩大類：直推式和連桿組合式，它們均采用液體壓力作為舉升動力。直推式舉升機構利用液壓油缸直接舉升車廂傾卸。該機構布置簡單、結構緊湊、舉升效率高。但由于液壓油缸工作行程長，故一般要求采用單作用的2級或3級伸縮式套筒油缸。按油缸布置位置不同，直推式舉升機構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，舉升時車廂橫向剛度大，但油缸活塞的工作行程長；后置式的情況則與前置式的相

46、反。 (a)前置式；(b)后置式圖4.1 直推式舉升機構的布置常用的連桿組合式舉升機構布置有兩種：油缸前推式和油缸后推式，如圖4.2所示。鉸支座；2-車廂；3-油缸；4-三角臂圖4.2 連桿組合式舉升機構油缸前推式；(b) 油缸后推式直推式和連桿組合式舉升機構的綜合比較見表5.3：表4.3 直推式與連桿組合式舉升機構的綜合比較 類 別項 目直推式桿系傾卸式結構布置簡便，易于布置比較復雜系統質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，工作壽命長制造成本較高較低系統傾卸穩(wěn)定性較差較好系統耐沖性較好較差直推式舉升機構結構簡單，較易于設計。但由于是油缸直接頂

47、起車廂，為了達到一定的舉升角度，往往需采用多級油缸，而為了提高整車的穩(wěn)定性，又常采用雙油缸結構。這樣易導致油缸泄漏或雙缸不同步，進而造成車廂舉升受力不均。目前，該類舉升機構主要用于重型自卸汽車。連桿組合式舉升機構利用三角形連桿機構的放大特性，減小了油缸行程，同時還能借助于連桿系的橫向跨距來加強卸貨時的穩(wěn)定性，只需采用單級單缸的油缸型式就可滿足要求。因此，該類舉升機構制造工藝相對簡單，在生產實際中獲得了廣泛應用。油缸前推式舉升機構適用于中、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，對于st5063tqz背式清障車，本文選用油缸后推式舉升機構。該種舉升機構通過底板相連推動車廂，啟動

48、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。油缸是液壓系統執(zhí)行元件，也是上述舉升和傾卸兩大機構的直接動力來源。通常油缸分為活塞式和浮拄式兩類?；钊骄鶠閱蜗蜃饔?，其缸體長度大而伸縮長度小、使用油壓低。浮拄式為多級伸縮式油缸，一般有25個伸縮節(jié)，其結構緊湊，并具有短而粗、伸縮長度大、使用油壓高，易于安裝布置等優(yōu)點。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。直推式傾卸機構多采用單作用多級油缸；而桿系組合式傾卸機構多采用單作用單級油缸。4.2 液壓系統的類型和特點液壓系統的類型和特點見表4.5。表4.5 液壓系統的類型

49、和特點液壓系統的類型特點按主要用途分液壓傳動系統以傳遞動力為主液壓控制系統注重信息傳遞，以達到液壓執(zhí)行元件運動參數（如行程速度、位移量和位置、轉速或轉角）的準確控制為主按控制方法分開關控制系統系統由標準的或專用的開關式液壓元件組成，執(zhí)行元件運動參數的控制精度較低私服控制系統傳動部分或控制部分采用液壓伺服機構的系統，執(zhí)行元件的運動參數能夠精確控制比例控制系統傳動部分或控制部分采用電液比例元件的系統。從控制功能看，它介于四幅控制系統和開關控制系統之間。但從結構組成和性能特點看，它更接近于伺服控制系統數字控制系統控制部分采用電液數字控制閥的系統。數字控制閥與伺服閥或比例閥相比，具有結構簡單、價廉、抗

50、污染能力強、穩(wěn)定性重復性好、功耗小等特點，在微機實時控制的電液系統中，它部分取代了比例閥或伺服閥工作，為計算機在液壓領域中的應用開辟了新的方向4.3 液壓系統的組成4.3.1 液壓系統的組成 （5.3）代入數據可以算得： a= b= =0.05 c=300=264.05則發(fā)動機的外特性可表示為： =1.60+0.05+264.055.2.2汽車的行駛方程式道路清障車在直線行駛時，驅動力和行駛阻力之間存在如下平衡關系： （5.6）式中：驅動力， （N）；滾動阻力，（N）；坡道阻力，（N）；空氣阻力，（N）；加速阻力，（N）。1、驅動力的計算道路清障車在地面行駛時受到發(fā)動機限制所能產生的驅動力與發(fā)

51、動機輸出轉矩的關系為： （5.7）式中 變速器某一擋的傳動比；主減速器傳動比；傳動系統某一擋的機械效率；驅動輪的動力半徑，（m）；發(fā)動機外特性修正系數。2、滾動阻力的計算專用汽車的滾動阻力由下式計算： （5.8）式中 專用汽車的總質量，滿載時為9195kg； 道路坡度角（）； 滾動阻力系數。滾動阻力系數取決于輪胎的結構型式及氣壓、路面條件等因數。（1）當車速在50km/h以下時，可取為常數。下表為部分路面條件下的測量結果。表5.3 各種路面條件下f的測量結果路面類型f良好的瀝青或混泥土路面0.0100.018一般的瀝青或混泥土路面0.0180.020碎石路面0.0200.025（2）當車速大于

52、50km/h時，可表達成車速的線性函數，有： 式中 v專用汽車的行駛速度(km/h)； 滾動阻力系數中的常數項； k比例系數。對于10.00R20型輪胎，查表得 =0.011 k=0.00022此時滾動阻力系數可以表示為： 則滾動阻力為： =9.8()9195=(1441.29+28.826v) 只要知道汽車的坡度角就能計算出滾動阻力。 表5.3為車速小于50km/h時，部分路面條件下的測量結果。（3）坡道阻力的計算道路清障車上坡行駛時，整車重力沿坡道的分力為坡道阻力，其計算公式為： （5.9）（4）空氣阻力的計算大量試驗結果表明，汽車的空氣阻力與車速的平方成反比，即 （5.10）式中 空氣阻

53、力系數，道路清障車可取為0.50.9；迎風面積（m2），可按估算，為輪距（m），為整車高度（m）。取=0.7，=2.22.61=5.74，則空氣阻力可以由下式計算： =0.0470.75.74=0.19 （5）加速阻力的計算加速阻力是汽車加速行駛時所需克服的慣性阻力，有： （5.11）式中 汽車加速度（m/s2）；汽車整備質量（kg）；傳統系統回轉質量換算系數。的計算公式為 （5.12）式中 車輪的轉動慣量（kgm2）；發(fā)動機飛輪的轉動慣量（kgm2）； 車輪的滾動半徑（m）。進行動力性計算時，若不知道、值，則可按下述經驗公式估算值： （5.13）式中 。低擋時取上限，高檔時取下限。將式（5.

54、7）、（5.8）、（5.9）、（5.10）、（5.11）及（5.1）代入式（5.6），換算后得 （5.14）又因為 （5.15）將式（5.15）代入（5.14）并整理后，得： （5.16）式中： （5.17）5.2.3動力性評價指標的計算衡量汽車動力性能的評價指標有最高車速、最大爬坡度和加速性能。1、最高車速根據最高車速的定義，有,，由式（5.16）可得：將式（5.8）代入上式，有：因 所以令 （5.18）又因,，可確定專用汽車的最高車速為：=95km /h （5.19）2、最大爬坡度當汽車以最低擋穩(wěn)定速度爬坡時，有，為簡化，可設，則由式（5.16）可得： （5.20）對上式兩邊以為自變量求導

55、，可得： （5.21）當時，取最大值，此時有：代入式（5.20），可得： （5.22）則： 對上式進行整理后可得：則上式可簡化為 （5.23）由此可得到專用汽車的最大爬坡度，為： =0.309 （5.24）5.3燃油經濟性計算專用汽車的燃油經濟性通常用車輛在水平的混凝土或瀝青路面上，以經濟車速滿載行駛的百公里油耗量來評價，也稱百公里油耗或等速百公里油耗，它可以根據發(fā)動機的負荷特性或萬有特性來計算。首先根據道路清障車的行駛初速度開始，計算出相應的發(fā)動機轉速，有： (r/min) （5.25）然后計算出道路清障車在該車速時的整車驅動功率或發(fā)動機的有效輸出功率（平坦路面上勻速行駛時，=0，=0） （

56、KW） （5.26）根據和的計算值，在萬有特性圖上查出有效燃油消耗率（g/kWh），再利用下式計算百公里燃油消耗量（kg/100km）： (L/100km) （5.27） 式中：燃油的密度，（kg/L）。汽油可取=6.96N/L7.15N/L；柴油可取=7.94N/L8.13N/L。隨著車速的不同，各擋位燃油消耗量也不同，下面來計算一下道路清障車在直接擋時經濟速度（4055km/h）下的燃油消耗量，代入式（5.31）得： r/min （5.28）由公式（5.32）得： KW（5.29）由式（5.33）得： kg/100km （5.30）5.4道路清障車穩(wěn)定性計算根據本車滿載軸荷分配 （前軸23

57、50kg，后軸3775kg），可以估算出道路清障車滿載軸荷分配情況，初定前軸1500kg，后軸3700kg，因前軸至后軸中心的距離是3800mm，則整車重心離前軸長為 （5.31）離后軸中心距離為m （5.32）重心離地高度估算為m由普通汽車底盤改裝成的專用汽車，其質心位置均較普通貨車為高，其原因是由于副車架或工作裝置的布置，使裝載部分的位置提高了，因此需對整車的靜態(tài)穩(wěn)定性重新進行計算。對道路清障車，不僅要對運輸狀態(tài)進行穩(wěn)定性計算，對作業(yè)狀態(tài)的穩(wěn)定性也應進行計算，如汽車在舉升卸貨時，就有縱向或側向失穩(wěn)的可能性。5.4.1道路清障車運輸狀態(tài)穩(wěn)定性計算計算時可根據已有的資料，或利用試驗結果，也可用

58、計算方法來確定專用車各總成的質量及其質心位置坐標，然后按照力矩平衡方程式，求出整車的質心位置。清障車標準規(guī)定，清障車的托牽狀態(tài)是指“用托舉機構托起被拖車輛的一端進行牽引行駛的一種作業(yè)”；“清障車在托牽狀態(tài)下，前軸軸荷不小于最大總質量的15%，后軸軸荷不得超過其允許載荷的20%空載時前軸軸荷不得超過其允許載荷”。額定托舉質量是衡量清障車的重要要技術指標。一輛清障車的總體布置完成后，其額定托舉質量也就確定。清障車受力分析， 己知、L、R，求額定托舉質量m令n=L/R為后懸距系數。1、按前軸軸荷不小于幾最大總質量的15%的計算(前軸條件):當托舉起載荷W，后，前軸載荷減少R/L=n （5.33）則有

59、-n0. 15 (+)，可得 （-0.15G/(n+0. 15) （5.34）取 =（-0.15G/(n+0. 15) （5.35）2、按后軸軸載質量不大于其允許軸載質量的120%計算(后軸條件):托舉起載荷后，后軸載荷增加+n=(1 +n) （5.36）則有 +（1+n）1.2 （5.37）可得 1.2/(n+1) （5.38） 取 W=1.2/(n+1) （5.39）比較5.39、5.42分別對應的w和w,取較小者確定為額定托舉質量m。經校核滿足設計要求。分析專用汽車的靜態(tài)穩(wěn)定性，首先應計算出整車的質心位置。當道路清障車的總布置基本完成后，即可對該車的質心位置進行計算。5.4.2道路清障汽

60、車載運時穩(wěn)定性計算車輛的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性是指車輛停放或等速行駛在坡道上，當整車的重力作用線越過車輪的支承點，則車輛會發(fā)生翻傾。若整車的重力作用線正好通過支承點，則車輛處于臨界的傾翻狀態(tài)，此時的坡度角稱為最大傾翻穩(wěn)定角。另一方面，當車輛停放在坡道或在坡道行駛時，若坡道阻力大于附著力時車輛由于附著力不足而向下滑移，同樣也會出現失穩(wěn)，其最大滑移角僅取決于車輪和路面間的附著系數，有： （5.40）根據廂式貨車側向穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，有 （5.41）式中 B輪距（m）； 車廂臨界側傾角。由于側翻是一種危險的失穩(wěn)工況，因此，為避免側翻，依據測滑先于側翻的條件有： （5.42）取道路清障車輪胎和普通混凝土路面間的橫向