自行式平板运输车转向机构的设计研究(中)

1、自行式平板运输车转向机构的设计研究 引言    自行式平板重型运输车属于专用汽车，是一种多输入多输出、行走桥和转向机构分布式布置、功能复杂的机电液一体化地面车辆。自行式平板运输车采用可拼接、模块化组合方式，可以根据所运设备的具体情况和路面条件进行不同形式的组合以适应运输要求。广泛应用于建筑、矿业生产、钢铁冶炼、船舶制造等行业。国外自行式动力平板车的技术起步早，专业化程度高，其技术已很成熟。目前国际上大型的液压平板车的品牌主要有Cometto（科米托）、Goldhofer（歌德浩夫）、Nicolas（尼古拉斯）和Scheuerle（索爱勒）等。国

2、内有上海电力环保设备总厂有限公司、郑州大方桥梁机械有限公司等。随着我国造船业和桥梁建筑业的发展，各大运输企业陆续从国外引入了一些大型自行式平板车来满足生产要求，但存在成本高、维护不及时等问题。针对这种情况，有必要研制拥有自主知识产权的国产高性能自行式动力平板运输车。自行式平板车的转向系统是集机械、电子、液压为一体的协同工作的控制系统。目前自行式重型平板车的转向系统国外技术大多采用微电脑控制的液压独立转向，其转向角度可达到180°以上，即实现横向行驶。本文设计的自行式平板车单模块载重100吨，共四轴线，系统最高工作压力为28MPa，工作时要求平板车的每个轮组独立转向，转向角度达到180

3、°，它的转向行驶模式有：直行、斜行、横行，正常转向行驶。平板车整车采用液压驱动，液压制动、液压升降平台高度，所以转向机构可采用液压马达或液压缸驱动。本文根据平板车的功能要求及结构特点分别设计了液压缸驱动式六杆转向机构和液压马达驱动式齿轮转向机构两种转向方案。并应用Pro/E软件对这两种转向机构分别进行了三维整车建模和运动学仿真验证。1 概述 课题提出的背景、目的和意义随着世界各国国民经济的增长，公路交通状况不断改善，对汽车的专业化、高速化、重型化的要求越来越明显，世界各国对专用汽车的需求逐年增加。近年来，专用汽车增长率均大于载货车增长率，各国专用车的产量占载货车产量的比率逐年递增，发

4、达国家尽量以专用车替代载货汽车。目前专用汽车占载货汽车市场的半壁江山。从世界各国专用汽车的技术含量看，专用汽车技术含量比普通载货汽车高，而重型专用汽车属于高技术、高附加值产品，其附加值达40%以上。近年来我国专用车辆伴随着汽车工业的进步得到迅速发展。国民经济的发展对专用车辆的专用工作装置的要求越来越高,专用工作装置呈现功能多样化、控制自动化、产品系列化等技术发展趋势。另一方面随着社会的进步和经济的发展，建设性行业及运输业也随之发展，人们对车辆的使用性能要求越来越高，尤其是对专用汽车提出了越来越高的要求。普通的运输车已不能满足社会需要，因此专用车厂家迅速发展起来，世界上大多数商用车辆为专用汽车，

5、因此专用汽车生产量较大。而基型载货车产量所占比重较小。在一些发达国家，由于高速公路非常发达，铁路运输逐渐萎缩，专用汽车成了商用运输及各种特殊用途运输的主力，并正在朝着大型化方向发展，特别是专用半挂、专用运输车，其发动机功率越来越大，车速越来越高，性能也越来越完善伴随经济的增长和工程技术的发展，专用汽车市场已经进入了快速成长时期，城市化进程不仅会拉动经济发展，也会拉动专用车行业的发展，企业开始重视产品质量的提高、性能的完善、技术的不断进步。人们关注车辆实用性的同时，更加关注其安全可靠性和操作舒适性等特性。汽车转向系统是控制其行驶路线和方向的主要装置，它直接影响汽车的操纵性和稳定性。采用液压动力转

6、向取代传统的液压助力转向或机械转向代表了当今工程专用汽车和其他重型车辆转向机构或系统的发展方向。正确合理地设计和使用液压转向系统，对于提高各类液压机械设备及装置的工作品质和技术经济性能都具有重要的意义3。自行式重型平板运输车采用可拼接、模块化组合方式，可以根据所运设备和路面条件进行不同形式的组合以适应运输要求，被广泛应用于建筑、矿业生产、钢铁冶炼、船舶制造、石油化工等行业，国际上大型的液压平板车的品牌主要有德国索埃勒、法国尼古拉斯、国内有上海电力环保设备总厂有限公司、郑州大方桥梁机械有限公司等。本文设计的自行式平板运输车载重100吨，自身重量为30吨，轴距1 550mm，轮距1 820mm，共

7、四轴线，系统工作压力28MPa，其转向系统是集机械、电子、液压为一体的协同工作的控制系统。工作时要求平板车每个轮组独立转向，转向角度达到180°，即可以正负转向90°，实现横向行驶。它的转向行驶模式有：直行、斜行、横行、正常转向行驶。整车采用液压驱动，液压制动、液压升降平台高度，所以转向机构可以采用液压缸或液压马达驱动。本文分别对上述两种转向机构进行了设计研究，并根据车架结构设计出了满足转向要求的六杆转向机构和齿轮转向机构，并对设计出的机构进行运动仿真和强度分析验证，从而为自行式平板车独立转向机构的设计制造做出了可靠的分析依据和实验结果。1.1 专用车概述1.1.1 专用汽

8、车的概念 目前，关于“专用汽车”术语世界各国尚无统一的标准，各国对“专用汽车”这一术语的理解也不尽相同。在美国和英国的汽车资料中称为“特种汽车”（Special Type of Vehicle），它包括客车、平头货车、柴油货车、市政送货车、三轮、大轮货车、救护车和殡仪车等，也有称为“专用汽车” （Special Purpose of Vehicle），主要指消防车、救护车、机场用车和银行用车等。日本在JIS（日本工业标准）的D0101-1967（1973年批准）汽车术语中把在汽车上装有专用设备，由汽车本身动力或专用发动机驱动的汽车称为特殊装备车（特装车），它包括自卸车、液罐车、消防车、混凝土搅

9、拌车和垃圾车等；把普通汽车底盘上安装特种车身的汽车称为特种用途汽车（特用车），它包括救护车、宣传车和邮政车等；把专门为特殊作业使用而制造的具有特殊结构的汽车称为特种汽车（特殊车），如履带车、农耕作业车和超重车等。日本运输性的公路车辆运输法中将汽车分为三类：货车运输车，包括长头货车、平头货车、自卸车、厢式货车、三轮货车、全挂车、半挂车等；特殊用途车，包括消防车、警车、救护车、医疗防疫车、冷冻车、冷藏车、宣传车、液灌车、洒水车、工程车、邮政车、混凝土搅拌车、垃圾车等；大型特殊车，包括推土机、铲运机、装载机、叉车、沥清车、长货运输车、农用拖拉机等。综上所述，国外所谓的专用汽车或专用车辆是一种在许多特征上不同于基本型汽车或经过特殊改装之后才能用于运输货物或人