平板式清障车设计

摘要清障车是指装有各种道理运输抢险装备的专业汽车。汽车在公路上行驶，不可避免的会发生一些事故，清障车的任务就是在事故发生后用最快的速度到达事故现场并在第一时间把故障车或者事故车脱离现场，确保交通道路能够畅通。道路清障车在作业时应十分注意对事故车辆的保护，特别对一些新车、高档轿车，应必免因为作业中捆绑、挤压以及运输对事故车辆机件及外观上的进一步的损伤。平板式清障车作为专用清障车的一种，它利用附加的液压绞盘、液压举升装置、平板等能够对事故车辆施行装载运输，实现对事故车辆的快速处理。在查阅大量相关资料的基础上，深入分析了平板式清障汽车设计的总体方案，对底盘、升降机构、液压系统、取力器、液压绞盘以及相关附件等进行了合理设计与选择。最终完成平板式清障车的设计。关键词：清障车设计；平板；取力器；升降机构；液压系统AbstractWreckeristhetruthtransportemergencyequipmentfittedwithavarietyofprofessionalautomotive.Carsonthehighway,willinevitablybesomeaccidents,wreckertaskisaftertheaccidentthefastesttoreachthesceneoftheaccidentandthefirsttimethefaultcaraccidentorcarfromthescenetoensurethatroadtransportcansmooth.Wreckerinthejobshouldpaygreatattentiontotheprotectionofvehicleaccidents,especiallyforsomeofthenewcars,luxurycars,willbebundledfreebecausethejob,squeezingfurtherdamageandtransportationvehicleaccidentonmechanicalandappearance.Flatbedwreckerwreckerasaspecial,whichusesadditionalhydraulicwinch,hydraulicliftingdevice,tablet,etc.canbeloadedontheimplementationofthetransportvehicleaccident,fasthandlingoftheaccidentvehicles.Accesstorelevantinformationonthebasisofalarge,in-depthanalysisoftheflatbedwreckercardesignoverallprogramofchassis,liftingmechanism,hydraulicsystem,PTO,hydraulicwinchesandrelatedaccessoriesforareasonabledesignandselection.Flatbedwreckertofinalizethedesign.Keyword:Wreckerdesign;flat;takepower;liftingmechanism;hydraulicsystem目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1绪论 1\o"CurrentDocument"1.1研究本设计的目的和意义 1\o"CurrentDocument"1.2道路清障车结构方案分析 1\o"CurrentDocument"2清障车底盘结构设计计算 3\o"CurrentDocument"2.1设计依据 3\o"CurrentDocument"2.1.1清障车作业工况简介 3\o"CurrentDocument"2.1.2清障车设计参考标准 3\o"CurrentDocument"2.2整车结构与主要技术参数 4\o"CurrentDocument"2.2.1整车总体设计参数 4\o"CurrentDocument"2.2.2主要技术参数 4\o"CurrentDocument"2.3底盘的选型 4\o"CurrentDocument"2.4动力匹配计算 5\o"CurrentDocument"2.4.1动力匹配概述 5\o"CurrentDocument"2.4.2发动机选择 6\o"CurrentDocument"2.5离合器设计计算 7\o"CurrentDocument"2.5.1离合器主要参数的选择 7\o"CurrentDocument"2.5.2膜片弹簧基本参数的选择 8\o"CurrentDocument"2.5.3扭转减振器的设计 92.6变速箱的选型 .错误！未定义书签。2.6.1变速器最小传动比 错误！未定义书签。2.6.3档位数确定 .错误！未定义书签。2.7万向传动轴设计计算 错误！未定义书签。2.7.1万向节选择 错误！未定义书签。2.7.2传动轴结构分析与计算 错误！未定义书签。2.8驱动桥设计 错误！未定义书签。2.8.1驱动桥整体方案设计 错误！未定义书签。2.8.2主减速器结构与差速器 错误！未定义书签。2.8.3驱动桥壳设计 错误！未定义书签。2.9悬架设计计算 .错误！未定义书签。2.9.1悬架类型的选择 .错误！未定义书签。2.9.2悬架主要性能参数确定 错误！未定义书签。2.9.3悬架钢板弹簧计算 错误！未定义书签。2.10转向系设计计算 错误！未定义书签。2.10.1机械式转向方案选择 错误！未定义书签。2.10.2循环球式转向器设计计算 错误！未定义书签。2.10.3转向梯形计算 错误！未定义书签。3举升机构液压系统设计 错误！未定义书签。3.1工况分析 .错误！未定义书签。3.2确定液压系统方案 错误！未定义书签。3.2.1确定执行元件的类型 .错误！未定义书签。3.3拟定液压系统原理图 错误！未定义书签。3.3.1举升 错误！未定义书签。3.3.2下降 错误！未定义书签。3.4各个换向阀的作用 错误！未定义书签。3.4.1溢流阀的作用 错误！未定义书签。3.4.2三位四通换向阀的作用 错误！未定义书签。3.4.3单向阀的作用 错误！未定义书签。4液压传动系统设计与计算 错误！未定义书签。4.1载荷的组成及其计算 错误！未定义书签。4.2初选系统工作压力 错误！未定义书签。4.3确定液压缸内径和液压杆外径 错误！未定义书签。4.3.1选液压缸内径和液压杆外径 错误！未定义书签。4.3.2确定液压缸的行程 错误！未定义书签。4.3.3液压油泵的选型 .错误！未定义书签。4.4液压绞盘的选择 错误！未定义书签。5取力器概述及基本结构的确定 错误！未定义书签。5.1取力器的功用和要求 错误！未定义书签。5.2取力器取力方式的介绍 错误！未定义书签。5.2.1发动机前端取力 .错误！未定义书签。5.2.2飞轮前端取力 错误！未定义书签。5.2.3飞轮后端取力 错误！未定义书签。5.2.5变速器后端盖取力 错误！未定义书签。5.3取力器结构方案的选定 错误！未定义书签。5.4取力器具体结构参数的确定 错误！未定义书签。5.4.1取力器传动比的确定 错误！未定义书签。5.4.2斜齿轮螺旋角的选择 错误！未定义书签。5.4.3压力角的选择 错误！未定义书签。5.4.4齿轮基本参数的确定 错误！未定义书签。5.4.5齿轮弯曲应力计算 错误！未定义书签。5.4.6齿轮接触应力计算 错误！未定义书签。5.4.7轴的直径的初步确定 错误！未定义书签。5.4.8轴的校核计算 错误！未定义书签。5.5主要部件的选择 错误！未定义书签。5.5.1同步器的选择 错误！未定义书签。5.5.2取力器轴承的选择 错误！未定义书签。5.5.3键的选择 .错误！未定义书签。5.5.4取力器操纵机构 .错误！未定义书签。5.5.5取力器箱体 .错误！未定义书签。5.6材料的选择 .错误！未定义书签。5.6.1取力器齿轮材料的选择 错误！未定义书签。5.6.2轴材料的选择 错误！未定义书签。5.6.3箱体材料的选择 .错误！未定义书签。5.7密封与润滑 .错误！未定义书签。77结论 致谢 参考文献 附录A译文 附录B外文文献.错误！未定义书签.错误！未定义书签错误！未定义书签.错误！未定义书签错误！未定义书签1绪论1.1研究本设计的目的和意义随着经济的发展，宽敞的道路、穿流不息的车辆和有序的交通管理系统，已成为现代都市的一种景观。这种有序是千千万万管理或参与交通行为的人共同维系和创造的，但由于各种复杂的交通环境和人为因素影响，各种交通事故仍然频频不断地在城市的不同路段发生，而且所呈现的状况也不尽相同。大多数情况下，车辆因碰撞或侧翻会导致不同程度的破坏，丧失行驶功能而抛锚。有的车辆或因自身原因在行车道上抛锚，或违章停车。这些情况都将会严重阻碍交通。因此，及时将这类车辆清理拖离现场，尽快恢复交通秩序，保障交通安全已成为摆在交通管理部门面前的首要任务。以往对交通事故肇事车辆的清理，采用的都是比较笨拙的办法，或靠人力肩扛手抬，或临时找其它车辆生拖硬拽。对一般办法处理不了的肇事车辆，如大型重载车辆，只有请搬运公司的吊车加平板车联合作业才能应付。这些办法既费工费时，又严重影响了正常车辆通行，处理不当还会触发新的交通事故。随着城市车辆剧增，车流密度加大，传统的清障作业方法已不能适应现代城市交通安全管理的需要。道路清障车，一种专门用于处理肇事车辆的车辆，正是适应这种需要而诞生的产物。在经济发达国家，随着道路交通和汽车工业的发展，用于处理交通事故的专用车辆已经发展到比较成熟可靠的阶段，而且各种车辆和装备都达到了一个比较合理的比例。在我国，道路清障车还是近几年为适应高速公路的发展和城市交通安全管理的需要而出现的一种新型专用车辆。国家科技攻关项目“高速公路紧急救援装备车的研制”，正是把握了交通安全管理这一脉博，为高速公路交通安全管理乃至城市交通安全管理起到了良好的引导作用。清障车的首要任务，就是要能把各种状态下的肇事车辆清离出事故现场。清障车最大的受力作业方式是举升事故车辆并拖走，清障车尾部还设置了起重托臂等装置，将肇事车辆的前端托起，利用肇事车辆尚能行走的后轮（或前轮），将肇事车辆拖离现场。1.2道路清障车结构方案分析设计平板式清障车，实现背拖两用，主要内容包括：底盘设计、取力器设计、执行机构设计及控制系统设计，其中控制系统采用液压控制系统。平板清障车的设计，对其底盘进行改造（包括选取发动机型号，变速箱等等），并安1装取力器来驱动清障车的执行机构。其上装为全液压操纵，其动力来源于底盘发动机，取力器取力，发动机的输出动力通过传动轴到达齿轮泵。油泵输出高压油，流经多路换向阀、液压阀，然后到达各执行元件。各个部件的动作均由换向阀手柄控制，操纵手柄设置在左右后侧工具箱，每一侧的操纵手柄均可实现全功能操作。操纵手柄旁边的标志牌上清楚地标明了控制手柄的用途和动作方向。2清障车底盘结构设计计算现有一拖二型清障车采用二类改装底盘，最大承载质量为3吨。根据设计任务书和清障车作业工况，参考相关设计标准，对平板式清障车底盘进行结构设计计算并对主要零部件进行选型。2.1设计依据2.1.1清障车作业工况简介一拖二型清障车作业形式主要有两种：牵引和托举牵引系统：高压油驱动液压马达带动绞盘。当液压马达工作时，其控制阀手柄在“放”的位置，可以自动放钢丝绳，将控制阀手柄扳到“收”的位置，此时牵引车辆或收起钢丝绳。将车辆拉到平板上进行托运。托举装置：此型车使用轮胎托架，轮胎托架分为前托架和后托架。前托架套在摆臂两端，并用弹簧销固定，后托架插在前托架的方孔内，并用销子固定好，同时用紧固拉锁将轮胎锁牢。将被拖车辆前轮托起，利用被拖车辆后轮进行牵引作业。在进行道路清障任务时，承受力最大的是举升车辆作业。因此最大承载质量是衡量清障车作业能力的一项重要参数。2.1.2清障车设计参考标准清障车底盘应满足客户要求并适用各种路况，满足国家和行业的各种法规要求。主要参考标准如下：QC/T645-2005清障车JB/T6042-2006汽车起重机专用底盘GB7258-2004机动车运彳丁安全技术条件GB/T23914.2-2009道路车辆装载物固定装置GB4780-1984载货汽车车身名词术语2.2整车结构与主要技术参数2.2.1整车总体设计参数依据提供的设计任务书和相关标准，其整车结构和主要技术参数如下。整车总体设计参数总质量为7490kg，整备质量：5495kg，额定拖举质量：1800kg，最高牵引时速：40km/h，牵引质量：4000kg，承载质量：3000kg，最高车速为95km/h，最大爬坡角度为30%,平台尺寸(mm)5470x2300(长X宽)整车结构形式整车结构形式选择如下：轴数：2轴驱动形式：4X2后轮驱动布置形式：采用发动机前端纵置、“平头车”布置、后桥驱动的形式。2.2.2主要技术参数根据市场上已有车型的参数和JT/T325-2006和GB7258-2004等标准，对性能参数做如下要求：动力性参数：最高车速：N95(km/h)；爬坡能力：N30%(16.7°)。最小转弯直径：W20m通过性几何参数：最小离地间隙：N300mm，接近角34°，离去角26°耐久性：第一次大修里程在60万公里以上。可靠性：平均故障率间隔为里程2万公里以内。排放：按照GWPB1-1999标准执行。2.3底盘的选型底盘是保证清障车具有机动性好的关键，应选择质量好、经济性好、承载能力大的底盘。

表2-1底盘性能对比列表Table2-1chassisperformancecomparisonlist解放 东风 红岩适用性适用于各类载重货车及专用汽车特殊功能的要求适用于各类载重货车及专用汽车特殊功能的要求适用于各吨位载重货车的改装设计要求以及部分专用车辆的特殊要求工作可靠，出现故障工作性能好，故障率性能可靠，出现故障可靠性的几率少，零部件要低，零部件要有足够率低，各部件要有足有足够的强度和寿的强度和寿命够的强度命动力性、经济性、行动力性、经济性、操动力性、经济性、行驶平顺性及通过性纵稳定性等基本性驶平顺性及通过性先进性等基本性能指标和能指标和功能方面等基本性能指标和功能方面达到同类达到同类车型的先功能方面略低于同车型的先进水平进水平类车型安装、检查保养和维安装、检查保养和维安装、检查保养和维方便性修方便，结构紧凑修方便，结构紧凑修方便，结构紧凑价格较便宜便宜便宜供货来源市场拥有量多市场拥有量多市场拥有量较多常见吨位各种吨位车型各种吨位车型轻、中型载货车型参照各底盘性能，选择底盘型号为东风EQ1070TJ9AD32.4动力匹配计算2.4.1动力匹配概述车辆动力匹配计算主要是通过计算选择发动机，从而使整车动力能够满足车辆各种工况要求。在计算估计值后，取车辆运行过程中的三种特殊工况：平地空载、平地满载最高车速和30%坡度满载。设计车辆整车装备质量估计为5.459t，轮胎选用1220型，外直862mm，满载质量7490kg，设计时速V=95km/h，最大爬坡度30%，公路滚动摩擦系数f=0.028。重力加速度g=9.8m/s2，传动系效率门传=0.9。

2.4.2发动机选择设计最高车速\ma，可以用下式估算发动机最大功率Pemax[mXv^3600emax+^DAv76140emaxj(2-1)P= xemaxPemax[mXv^3600emax+^DAv76140emaxj(2-1)P= xemax0.9=107.8kw1 (7490x9.8x0.02*0.9x5.75八.x95+ x95376140jI3600式中：P为选定发动机最大功率(kw)；门T为传动系效率，参考货车底盘为0.9；Ma为汽车总质量(kg)；g为重力加速度(m/s2)；f为滚动摩擦系数，取0.02；rvema用设计最高车速代入；CD为空气阻力系数，参考货车取0.9；A为汽车正面投影面积(即迎风面积)，根据任务书取5.75m2。经计算发动机最大功率估计值为107.8kw然而整车所选用的发动机功率还必须满足车辆在各种工况下的动力要求。以下为车辆运行时3种工况下所需功率:1)平地公路空载情况P='xGxV=0.028x5495x9.8x95000/(60x60x0.9)=44.211kw (2-2)门2)平地满载最高车速情况p=0.028x7490x%x95000=60262kw满 60x60x0.9(2-3)3)30%坡度满载、速度10km/h图2-1爬坡时车辆受力分析图Figure2-1whenclimbingvehiclemechanicalanalysischart图2-1爬坡时车辆受力分析图Figure2-1whenclimbingvehiclemechanicalanalysischartF=Gsin16.7。+f=Gsin16.7。+Nx0.02=22498.96N则满载爬坡所需功率为:P=f=22498.96x10000=69.44k,3门 60x60x0.9根据计算结果，选择东风康明斯ISDe14030型号，其额定功率为103kw2500PM，最大扭矩450N・.m，排量：4500ml2.5离合器设计计算2.5.1离合器主要参数的选择通过对清障车结构方案分析，选用双片拉式膜片弹簧离合器。1）初选摩擦片外径D、内径d、厚度b外径D与内径d之间的关系有D颈。。7^]对于（双片）重载汽车，取A=45。解得D=316.2mm查表D=325mm，d=190mm,厚度b=3.5mm外径确定后，应对摩擦片最大线速度进行验算。V=Dnn_=325x3.14x2500=42.5m/，2

max60x1000 60x1000(2-3)(2-4(2-3)(2-4)额定转速(2-5)(2-6)@325离合2） 后备系数P对于重载清障车，经常需要坡起、换档以及拖挂，使用条件较为恶劣，后备系数宜取较大值，参考中型和重型货车。=1.5〜2.25；越野车、带拖挂的重型汽车和牵引汽P=1.8〜4.0，取P=2.0。3） 单位压力Po摩擦面上的单位压力Po值和离合器本身的工作条件，摩擦片的直径大小，后备系数，摩擦片的材料及质量等因素有关。离合器使用频繁，发动机后备功率较小时，Po应取小些;当摩擦片外径较大时，为降低摩擦片外缘热载荷，Po应取小些；后备系数较大时，可适当增大⑴。表2-2摩擦片单位压力的取值范围Table2-2thescopeofunitpressureoflining摩擦片材料单位压力Po/MPa石棉基材料模压0.15-0.25石棉基材料编织0.25-0.35粉末冶金材料模压0.35-0.50粉末冶金材料编织0.35-0.50金属陶瓷材料0.70-1.50选择粉末冶金材料编织，Po取0.26MPa4）摩擦因数f=0.4，离合器间隙△t=3mm，摩擦面数Z=42.5.2膜片弹簧基本参数的选择1）膜片弹簧外型几何尺寸（1） 比值H/h和h的选择；离合器膜片弹簧的H/h一般为1.5〜2mm⑵，板厚h=