道路清障車結(jié)構(gòu)設(shè)計含CAD圖

道路清障車結(jié)構(gòu)設(shè)計含CAD圖,道路,清障車,結(jié)構(gòu)設(shè)計,cad 一、畢業(yè)設(shè)計(論文)課題來源、類型 本次課題主要研究道路清障車的生產(chǎn)設(shè)計，具有很強(qiáng)的實用性，在工程領(lǐng)域中有代表性。選題類型屬于工程設(shè)計。 二、研究的目的及意義 隨著我國公路運輸業(yè)的發(fā)展以及車輛的普及，我們現(xiàn)在可以快速有效的出行，但隨之而來的問題是：交通事故也相應(yīng)增多，而且故障車型大小不一，針對這種情況，道路清障車應(yīng)運而生。道路清障車是指具有道路搶險作業(yè)裝備的專用汽車，簡稱清障車，又稱道路救援車，拖車，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。是用于高速公路、城市道路的清障作業(yè)。由于汽車在道路上行駛時故障和事故是不可避免的，清障車額的主要任務(wù)就是將故障車或事故車及時拖離現(xiàn)場，確保道路暢通無阻。 隨著我國城鄉(xiāng)道路的發(fā)展，人民生活水品的提高，人們越來越需要“高速、安全、便捷、舒適”的交通環(huán)境。為了確保交通環(huán)境的安全暢通，我國各級交管部門亟待對老舊設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和更新，購進(jìn)救援功能全的清障車。雖然清障車有了一定的發(fā)展，但真正功能齊全外形美觀的道路清障車還很少，尤其是使用與清理各級公路及城市的肇事、故障、及違章停放車輛的清障車市場需求缺口很大。可以預(yù)見，我國道路清障車的發(fā)展前景是廣闊的，道路清障車勢必在以后的事故清理中扮演不可替代的角色 發(fā)展經(jīng)濟(jì)，交通先行，其止確性己為全社會的實踐所證實。隨著我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展和公路之通事業(yè)的迅速崛起，各行業(yè)部門或者企事業(yè)單位對清障車的外觀設(shè)計、功能、主要用途等都有不同程度的要求，這不僅僅是要求數(shù)量上的增加，更應(yīng)該是質(zhì)量和技術(shù)上的提高;不僅僅是操作可行性的穩(wěn)定性，更應(yīng)該是操作安全、快捷、可靠方而的改進(jìn)因此，清障作業(yè)的平安和快速成為了道路清障拯救的兩項重要指標(biāo)，因此清障車研發(fā)的工作需要前行。 清障車主要用于排除道路障礙、清理事故車輛、整理城市環(huán)境，甚至可以參與搶險救援。是現(xiàn)代交通管理一特別是繁華市區(qū)和高速公路交通管理必不可少的裝備。因此，道路清障車被稱為“讓大地的脈絡(luò)更暢通的使者”。 三、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢3.1、國內(nèi)外清障車研究現(xiàn)狀 我國 80 年代末期開始引進(jìn)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(jìn)技術(shù)與自主開發(fā)相結(jié)合的道路。無論是研發(fā)技術(shù)還是生產(chǎn)能力，我國企業(yè)都能滿足國內(nèi)市場需求。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）國內(nèi)目前基本使用載貨汽車的二類底盤改裝清障車，據(jù)了解，只是因為各類汽車底盤不能大批量被采購應(yīng)用，所以不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不盡合理，底盤的作業(yè)能力未有得到充分發(fā)揮。 2）產(chǎn)品開發(fā)主要還處于模仿階段，自主開發(fā)的品種不多。多數(shù)企業(yè)由于生產(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。目前國內(nèi)清障車的技術(shù)，僅僅滿足基本的施救和清障，智能化的監(jiān)控儀器應(yīng)用較少 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 城鎮(zhèn)建設(shè)和公路建設(shè)已列為各地經(jīng)濟(jì)工作的重點, 全國高速公路通車?yán)锍虒⒊杀对鲩L, 公路保養(yǎng)用車需求量急劇增加。目前, 國內(nèi)現(xiàn)有的清障車生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展速度尚不能適合道路交通和城市的快速發(fā)展。其主要措施是: 第一, 依照國家的產(chǎn)業(yè)政策, 圍繞國家扶持的產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品, 參照國家和國際上關(guān)于改裝車車輛的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn), 研究制定道路清障車的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn), 并建立合理的新型道路清障車立項程序。 第二, 加強(qiáng)對道路清障車項目開發(fā)的檢查和過程管理。主要內(nèi)容包括:科研開發(fā)目標(biāo)進(jìn)度執(zhí)行情況;項目經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)完成情況;取得的成果、資金使用情況等。 第三, 建立和實施有效的激勵機(jī)制, 充分調(diào)動道路清障車科研開發(fā)人員的工作積極性, 并且以企業(yè)為主體, 搞好與國內(nèi)外科技力量的聯(lián)合。以科技進(jìn)步和創(chuàng)新為動力, 致力于與國際道路清障車搶占市場制高點。 3.2、國內(nèi)外清障車發(fā)展趨勢 人性化設(shè)計和個性化服務(wù)是國外目前的發(fā)展趨勢。國外的清障車，技術(shù)方面非常成熟，尤其是美國清障車技術(shù)經(jīng)過了幾十年的發(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)今清障車產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)，主要集中在人性化的設(shè)計和個性化的服務(wù)方面。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(jī)的日益加劇，汽車輕量化設(shè)計作為 實現(xiàn)節(jié)能減排的最有效措施之一，國外平板大量采用鋁合金型 材加普通鋁板制造，會越來越受到企業(yè)和用戶的重視。我國清 障車技術(shù)今后還將在以下幾個方面進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。 1）底盤專用化。為了達(dá)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合理，使軸距及前 后橋的設(shè)計承載能力更強(qiáng)，最大限度地發(fā)揮底盤性能。 2）設(shè)計、生產(chǎn)、試驗手段采用新技術(shù)。國內(nèi)清障車設(shè)計還在研究和仿 制國外主流產(chǎn)品，主要是在運用AutoCAD 或國產(chǎn)電子圖版進(jìn)行2維設(shè)計，美國米勒公司的清障車設(shè)計已邁向應(yīng)3D CAD 設(shè)計。 用3D 原型圖，進(jìn)行工裝、夾具和檢具的設(shè)計、校準(zhǔn)和驗證，提高了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量和成功率，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，實際上也相應(yīng)降低了產(chǎn)品開發(fā)成本。 3）生產(chǎn)自動化。目前國外基本上采 用了機(jī)器人自動焊接，焊縫外表質(zhì)量美觀、焊接質(zhì)量高、焊接效 率高。而國內(nèi)基本都是使用二氧化碳保護(hù)焊焊接，焊后質(zhì)量檢 查不合格率很高，浪費很大，而且焊縫外表質(zhì)量差。 4）操作技能培訓(xùn)專業(yè)化。曾經(jīng)發(fā)生過許多因為操作者操作不當(dāng)、技術(shù)不夠熟練等原因?qū)Ρ皇┚确皆斐韶敭a(chǎn)或生命損失的情況。因此專業(yè)化的培訓(xùn)顯得尤其必要。熟悉清障車的專業(yè)知識，提高操作者的安全技能和安全意識、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(hù)保養(yǎng)技術(shù)，確保操作者在學(xué)習(xí)結(jié)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、中部不少地區(qū)還比較貧窮落后，衛(wèi)生設(shè)施、城鎮(zhèn)、公路、鐵路等多方 面仍有待建設(shè)，這無形中也給清障車的發(fā)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(chǎn)能力和研發(fā)技術(shù)，跟上世界的發(fā)展趨勢將是我們所追求的。 四、本課題主要研究內(nèi)容 通過對道路清障車這方面書記的查閱和網(wǎng)上知識的搜索，應(yīng)掌握以下內(nèi)容：首先應(yīng)該熟悉它的主要功能，包括托舉、拖拽、舉升、牽引、警示燈主要功能。其次應(yīng)該了解清障車的分類，根據(jù)清障車的作業(yè)能力，可分為輕型，重型，和超重型。根據(jù)吊臂功能來分有吊臂旋轉(zhuǎn)型、吊臂滑動型和吊臂固定型。根據(jù)吊臂作業(yè)功能來分有單功能型，雙功能型以及多功能型。了解道路清障車的簡單構(gòu)成，包括起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、金屬機(jī)構(gòu)、動力裝置與控制系統(tǒng)。最后能運用這些知識設(shè)計道路清障車。其主要內(nèi)容包括： 道路清障車吊臂的計算；吊臂受力分析；清障車穩(wěn)定性的計算。 五、完成論文的條件和擬采用的研究手段（途徑） 通過查閱相關(guān)資料，熟悉國內(nèi)道路清障車的發(fā)展概況，明確本課在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，了解道路清障車設(shè)計的工作原理及主要功能，根據(jù)設(shè)計任務(wù)，獨立確定課題的方案，并與指導(dǎo)老師討論各種方案的可行性，最終確定最佳方案。結(jié)合以前所學(xué)的相關(guān)知識，在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行理論分析計算，同時借助UG及CAD軟件繪制裝配圖和零部件圖，達(dá)到理論與實際相結(jié)合的目的。 六、本課題進(jìn)度安排、各階段預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)： 第一階段：(第1-2周)明確設(shè)計任務(wù)，借閱有關(guān)參考書，熟悉任務(wù)，查閱相關(guān)的資料熟悉道路清障車的結(jié)構(gòu)特點、使用狀況，了解目前國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，撰寫文獻(xiàn)綜述。 第二階段：（第3周）道路清障車結(jié)構(gòu)整體方案的初步設(shè)計，撰寫開題報告，完成外文翻譯。 第三階段：（第4到8周）設(shè)計方案，進(jìn)行道路清障車的初步設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，并對主要零部件強(qiáng)度、剛度進(jìn)行校核。 第四階段：（第9-12周）繪制主要零部件圖及裝配圖，并完善計算機(jī)設(shè)計繪圖。 第五階段：（第13-14周）整理相關(guān)資料并分析計算結(jié)果，撰寫設(shè)計說明書。 第六階段：（第15-16）進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計工作的修改和完善，完成設(shè)計內(nèi)容，送交評審準(zhǔn)備答辯。 七、指導(dǎo)教師意見 對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測： 指導(dǎo)教師： 八、所 在 專 業(yè) 審 查 意 見 負(fù)責(zé)人： 5 一、選題背景及意義 1.1清障車發(fā)展的市場背景 隨著我國公路運輸業(yè)的發(fā)展以及車輛的普及，我們現(xiàn)在可以快速有效的出行，但隨之而來的問題是：交通事故也相應(yīng)增多，而且故障車型大小不一，針對這種情況，道路清障車應(yīng)運而生。道路清障車是指具有道路搶險作業(yè)裝備的專用汽車，簡稱清障車，又稱道路救援車，拖車，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。是用于高速公路、城市道路的清障作業(yè)。由于汽車在道路上行駛時故障和事故是不可避免的，清障車額的主要任務(wù)就是將故障車或事故車及時拖離現(xiàn)場，確保道路暢通無阻。道路清障車在國外早已廣泛使用。美國稱這種車為救援車,偏重其作用與任務(wù); 英國則稱這種車為拖車( Towtruek ) 或拖吊車( Towlift ) , 偏重其功能和結(jié)構(gòu)。我國專用汽車推薦性標(biāo)準(zhǔn)中將其歸在特種汽車一類, 稱作“搶險車”?！皳岆U”一詞語義模糊,“ 拖車” 一詞又易與牽引車混淆, 故兼顧該類車的作用、功能, 稱作道路清障車比較合適, 實際使用中可簡稱為拖救車。 1.1.1道路規(guī)劃背景 近年來, 隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展, 特別是最近幾年國家積極的財政政策的實施, 使得我國城市建設(shè)與公路建設(shè)突飛猛進(jìn), 為車輛行駛創(chuàng)造了良好的環(huán)境。國家每年投入兩三千億元用于公路建設(shè), 2003 年新增公路通車?yán)锍?.6萬km ，其中新增高速公路4600km ，全國公路通車總里程達(dá)到180萬km , 其中高速公路近3萬km , 實現(xiàn)了“五縱七橫”國道主干線系統(tǒng)第一階段建設(shè)目標(biāo)。全國有50 %以上的省份高速公路里程超1000km 。2004 年全國公路通車總里程達(dá)到181 萬km , 高速公路里程達(dá)到3.2 萬km 。根據(jù)我國城市建設(shè)規(guī)劃, 在未來10 年內(nèi),我國的城市將由現(xiàn)在的700個增加到800個,城市數(shù)量的增加、規(guī)模的擴(kuò)大、功能的增強(qiáng)以及建設(shè)文明城市的需要等, 對城市交通提出了更高的要求。而公路總通車?yán)锍痰牟粩嘣黾雍统鞘薪ㄔO(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大, 帶動了汽車工業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展, 使汽車保有量迅速擴(kuò)大, 專用車包括道路清障車市場也空前繁榮。1.1.2城市交通背景 近幾年交通運輸業(yè)的迅速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大, 帶來了汽車保有量逐日增加, 汽車給人們的工作和生活帶來方便的同時, 交通事故的增加也給人們帶來了很多的煩惱。這就需要大量的道路清障車和道路事故救助車。清障車市場的變化緊跟我國市場經(jīng)濟(jì)開放變化，以前道路清障車往往采用一般的拖車牽引排障, 或采用僅有簡單托牽功能的老式清障車進(jìn)行清障, 這種局面在中西部經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)目前仍隨處可見。目前,典型中部城市武漢市擁有各類清障車近100 輛,主要是東風(fēng)5T底盤改裝的托牽引型清障車, 而僅有少量東風(fēng)8T 底盤改裝清障車, 主要用于大橋交通樞紐地段。高等級、高性能的清障車很少。目前在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)如廣東地區(qū)、江浙地區(qū)等擁有的清障車較多, 而且功能在向綜合性、多功能方面發(fā)展, 特別是重要的高速公路上使用的清障車還有相當(dāng)?shù)姆蓊~依賴進(jìn)口, 如南京機(jī)場高速公路花費近500萬元人民幣進(jìn)口兩臺清障車。再以有關(guān)資料介紹的福建省高速公路福泉公路為例, 全長166km 的路段, 配備了11 輛清障車(其中大型清障車3輛、中型2 輛、小型6輛), 2輛起重汽車, 1輛平板車和3套搶險救援設(shè)備,從幾年的運行情況看, 它能夠適應(yīng)高速公路清障工作的需要。 隨著我國城鄉(xiāng)道路的發(fā)展，人民生活水提品的高，人們越來越需要“高速、安全、便捷、舒適”的交通環(huán)境。為了確保交通環(huán)境的安全暢通，我國各級交管部門亟待對老舊設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和更新，購進(jìn)救援功能全的清障車。雖然清障車有了一定的發(fā)展，但真正功能齊全外形美觀的道路清障車還很少，尤其是使用與清理各級公路及城市的肇事、故障、及違章停放車輛的清障車市場需求缺口很大。可以預(yù)見，我國道路清障車的發(fā)展前景是廣闊的，道路清障車勢必在以后的事故清理及保證交通順暢中扮演不可替代的角色。1.2研究清障車的意義 發(fā)展經(jīng)濟(jì)，交通先行，其正確性已為全社會的實踐所證實，隨著我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展和公路交通事業(yè)的迅速崛起，各行業(yè)部門或者企事業(yè)單位對清障車的外觀設(shè)計、功能及主要用途等都有不同程度的要求，這不僅僅是要求數(shù)量上的增加，更應(yīng)該是質(zhì)量和技術(shù)上的提高；不僅僅是操作可行性的穩(wěn)定性，更應(yīng)該是操作安全、快捷、可靠方面的改進(jìn)。因此，清障作業(yè)的平安和快速成了道路清障拯救的兩項重要指標(biāo)，因此清障車研發(fā)的工作需要前行，清障車是“讓大地的脈絡(luò)更暢通的使者”。我們目前還是一個發(fā)展中國家，除了東部以外，西部、中部不少地區(qū)還比較貧窮落后，衛(wèi)生設(shè)施、城鎮(zhèn)、公路、鐵路等多方面仍有待建設(shè)，這無形中也給清障車的發(fā)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(chǎn)能力和研發(fā)技術(shù)，跟上世界的發(fā)展趨勢將是我們所追求的。二、國內(nèi)外研究及發(fā)展趨勢道路清障與施救技術(shù)起源于公路交通非常發(fā)達(dá)的美國，早在20世紀(jì)50年代就生產(chǎn)出世界上第一輛清障車，這個開端為清障車的發(fā)展史拉開帷幕。清障車主要用于排除道路障礙、清理事故車輛、整理城市環(huán)境，給駕駛員和車輛提供幫助和救援服務(wù)。廣泛用于公路、城市建設(shè)、汽車修理行業(yè)、機(jī)場、碼頭及高速公路公司等部門。也用于“無故障車輛”的特殊運輸功能。清障車發(fā)展的第一階段，功能單一，結(jié)構(gòu)簡單，這一階段往往采用自制底盤。第二階段，以引入液壓傳動與控制技術(shù)為標(biāo)志，這一階段的清障車系列品種、規(guī)模增多、結(jié)構(gòu)形式多樣化、底盤多樣化。第三階段，20 世紀(jì) 80 年代至今，快速發(fā)展時期結(jié)構(gòu)多樣、功能齊全，具有托舉、起吊、拖曳等功能。第四階段，工作能力更大，操作方式更先進(jìn)，工作環(huán)境更舒適。2.1目前國內(nèi)外典型道路清障車廠家及其代表車型2.1.1國內(nèi)典型道路清障車廠家及其代表車型目前，國內(nèi)道路清障車的生產(chǎn)廠家主要有三家，分別是沈陽北方交通重工集團(tuán)、廣東粵海汽車有限公司、徐工集團(tuán)隨車起重機(jī)有限公司。 （1）沈陽北方交通重工集團(tuán) 沈陽北方交通重工集團(tuán)在 1995 年年底制造出了中國第一輛全液壓式道路清障車。經(jīng)過將近 18年的摸索和創(chuàng)新實踐，沈陽北方交通重工集團(tuán)通過大量引進(jìn)先進(jìn)清障車制造企業(yè)（如美國的 Century 公司、Challenge 公司等）的關(guān)鍵技術(shù)和高科技人才，它的技術(shù)力量已經(jīng)非常雄厚。目前北方交通重工集團(tuán)已經(jīng)擁有涵蓋了從輕型到重型（6t60t）各個層次，具備全面托牽能力的全面道路清障車集群。其中重型道路清障車是我國國內(nèi)道路清障車技術(shù)的領(lǐng)跑者。 （2）廣東粵海汽車有限公司 廣東粵海汽車有限公司是我國唯一的一家專用汽車生產(chǎn)的民營企業(yè)。廣東粵海汽車有限公司在道路清障車行業(yè)內(nèi)具有相當(dāng)高的聲譽(yù)。它擁有150多個道路清障車的品種?，F(xiàn)在廣東粵海汽車已經(jīng)具備年產(chǎn)3000輛道路清障車的能力，其擁有的先進(jìn)的道路清障車生產(chǎn)技術(shù)，一直是我國道路清障車的領(lǐng)跑者。（3）徐工集團(tuán)隨車起重機(jī)有限公司 徐工集團(tuán)隨車起重機(jī)有限公司是是中國專注于隨車起重機(jī)、道路清障車等專用車輛研發(fā)及制造的大型企業(yè)。2012 年該公司聯(lián)合吉林大學(xué)和徐州工程機(jī)械研究院合作設(shè)計開發(fā)我國最大噸位道路清障車QZF18A型道路清障車。它的作業(yè)能力完全能夠適應(yīng)目前我國所有道路清障作業(yè)的要求。QZF18A型道路清障車采用Volvo FM440104RB型底盤，最大托舉質(zhì)量達(dá)到了18t，最大拖牽質(zhì)量54t，最大吊重量可以達(dá)到60t，其托臂長度是國內(nèi)目前最長的，同時該型道路清障車配備多種作業(yè)裝置，操作性能良好，采用整體式結(jié)構(gòu)使整車布局更合理，從外觀看更美觀大氣。其作業(yè)性能參數(shù)和使用性能在我國道路清障車行業(yè)中處于先進(jìn)水平。2.12國外典型道路清障車廠家及其代表車型目前世界清障車行業(yè)最出色的生產(chǎn)商主要有美國的 Century、JERR-Dan、CHALLENGER、WRECKER，英國的BONIFACE，奧地利的EMPL，日本的TOKYU，加拿大的NRC等。 （1）Century公司 Century公司始終都是全球托吊分離可旋轉(zhuǎn)型道路清障車領(lǐng)跑者。它生產(chǎn)的新款1130型旋轉(zhuǎn)型道路清障車。是廣泛的采取了眾多用戶的建議和意見之后改裝而成的。吊臂的起升能力可達(dá)到 27.2t，采用新型 1140 型絞盤，多個鋼絲繩掛鉤可以使被起吊重物在起升過程中更平穩(wěn)，這對于一些艱難的起吊作業(yè)來說是具有相當(dāng)?shù)膶嵱脙r值的。托臂也是采用特殊性能的鋼材鑄造而成，所以整車的輕量化程度非常高。（2）Boniface公司 Boniface公司在最近一次展出上亮相了一款新型道路清障車。在清障車的托車平臺上安裝了可收縮的車廂，這種車廂的導(dǎo)軌是用鋁合金做成的。當(dāng)這款道路清障車在托運車輛時，就將帆布車廂拉上，這樣就和普通運貨車輛一樣，這樣做不僅實用方便，而且外表看起來很美觀，更可以有效地避免事故車輛的駕駛員感覺到難堪。 （3）Challenger公司 最近，Challenger公司率先研發(fā)了一款裝配新型撐地支腿的清障車SP8000。只要拉動支腿的控制桿，就可以改變支腿的撐地狀態(tài)。當(dāng)在狀況不佳地面上工作時，就可以通過拉動控制桿將支腿變成鏟子形狀，然后在地面上鏟出一塊比較適合支腿工作的地面。另外，Challenger公司還研發(fā)了一款低重心平板型道路清障車。這款道路清障車的整體高度比普通平板型道路清障車的高度低 1523cm，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于在有限高的道路上行駛時可以運輸高度更高的貨物。 2.2國內(nèi)外清障車技術(shù)現(xiàn)狀 我國 80 年代末期開始引進(jìn)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(jìn)技術(shù)與自主開發(fā)相結(jié)合的道路。無論是研發(fā)技術(shù)還是生產(chǎn)能力，我國企業(yè)都能滿足國內(nèi)市場需求。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）國內(nèi)目前基本使用載貨汽車的二類底盤改裝清障車，據(jù)了解，只是因為各類汽車底盤不能大批量被采購應(yīng)用，所以不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不盡合理，底盤的作業(yè)能力未有得到充分發(fā)揮。 （2）產(chǎn)品開發(fā)主要還處于模仿階段，自主開發(fā)的品種不多。多數(shù)企業(yè)由于生產(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。目前國內(nèi)清障車的技術(shù)，僅僅滿足基本的施救和清障，智能化的監(jiān)控儀器應(yīng)用較少。目前, 國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的道路清障車技術(shù)與工藝的特點主要是:全部液壓操縱系統(tǒng)的設(shè)計;起重臂設(shè)計;整車穩(wěn)定性、安全性設(shè)計與校核等。其優(yōu)點是:性能可靠、保護(hù)環(huán)境、使用安全、功能齊全。具有標(biāo)準(zhǔn)化和通用化特征。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 城鎮(zhèn)建設(shè)和公路建設(shè)已列為各地經(jīng)濟(jì)工作的重點, 全國高速公路通車?yán)锍虒⒊杀对鲩L, 公路保養(yǎng)用車需求量急劇增加。目前, 國內(nèi)現(xiàn)有的清障車生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展速度尚不能適合道路交通和城市的快速發(fā)展。其主要措施是:（1）依照國家的產(chǎn)業(yè)政策, 圍繞國家扶持的產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品, 參照國家和國際上關(guān)于改裝車車輛的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn), 研究制定道路清障車的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn), 并建立合理的新型道路清障車立項程序。（2）加強(qiáng)對道路清障車項目開發(fā)的檢查和過程管理。主要內(nèi)容包括:科研開發(fā)目標(biāo)進(jìn)度執(zhí)行情況;項目經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)完成情況;取得的成果、資金使用情況等。（3） 建立和實施有效的激勵機(jī)制, 充分調(diào)動道路清障車科研開發(fā)人員的工作積極性, 并且以企業(yè)為主體, 搞好與國內(nèi)外科技力量的聯(lián)合。以科技進(jìn)步和創(chuàng)新為動力, 致力于與國際道路清障車搶占市場制高點。2.3國內(nèi)外清障車發(fā)展趨勢 我國目前的道路清障車正在向“一車多能”的方向發(fā)展，生產(chǎn)廠家結(jié)合實際力求使一輛清障車能夠解決大部分的交通事故問題。但我國清障車發(fā)展歷史相對國外較短，許多技術(shù)上的問題仍需解決，目前追求的“一車多能”仍不可能做到一步到位，而且許多清障單位限于成本，也沒有在清障車上作太全面配置，但起碼的功能托吊、托舉、拖牽、回轉(zhuǎn)、卷揚(yáng)等功能應(yīng)當(dāng)具備。如果清障車的功能過于簡單，往往一起事故要用兩三輛不同功能的清障車才能完成救援，輕則費時費力，重則影響救援效率，造成重大的損失，有悖于清障作業(yè)所倡導(dǎo)的的快速反應(yīng)。 人性化設(shè)計和個性化服務(wù)是國外目前的發(fā)展趨勢。國外的清障車，技術(shù)方面非常成熟，尤其是美國清障車技術(shù)經(jīng)過了幾十年的發(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)今清障車產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)，主要集中在人性化的設(shè)計和個性化的服務(wù)方面。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(jī)的日益加劇，汽車輕量化設(shè)計作為 實現(xiàn)節(jié)能減排的最有效措施之一，國外平板大量采用鋁合金型 材加普通鋁板制造，會越來越受到企業(yè)和用戶的重視。我國清障車技術(shù)今后還將在以下幾個方面進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。 （1） 底盤專用化。為了達(dá)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合理，使軸距及前后橋的設(shè)計承載能力更強(qiáng)，最大限度地發(fā)揮底盤性能。 （2）設(shè)計、生產(chǎn)、試驗手段采用新技術(shù)。國內(nèi)清障車設(shè)計還在研究和仿 制國外主流產(chǎn)品，主要是在運用 AutoCAD 或國產(chǎn)電子圖版進(jìn)行2維設(shè)計，美國米勒公司的清障車設(shè)計已邁向3D CAD設(shè)計。用3D原型圖，進(jìn)行工裝、夾具和檢具的設(shè)計、校準(zhǔn)和驗證，提高了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量和成功率，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，實際上也 相應(yīng)降低了產(chǎn)品開發(fā)成本。 （3）生產(chǎn)自動化。目前國外基本上采 用了機(jī)器人自動焊接，焊縫外表質(zhì)量美觀、焊接質(zhì)量高、焊接效 率高。而國內(nèi)基本都是使用二氧化碳保護(hù)焊焊接，焊后質(zhì)量檢查不合格率很高，浪費很大，而且焊縫外表質(zhì)量差。 （4） 操作能培訓(xùn)專業(yè)化。曾經(jīng)發(fā)生過許多因為操作者操作不當(dāng)、技術(shù)不夠熟練等原因?qū)Ρ皇┚确皆斐韶敭a(chǎn)或生命損失的情況。因此專業(yè)化的培訓(xùn)顯得尤其必要。熟悉清障車的專業(yè)知識，提高操作者的安全技能和安全意識、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(hù)保養(yǎng)技術(shù)，確保操作者在學(xué)習(xí)結(jié)束后 能馬上投入實際的工作。 （5）產(chǎn)品品種多樣化。從品種上看，發(fā)達(dá)國家如德國的清障車品種有300多種；從需求量上看，目前德國、日本、英國等國也是完全根據(jù)用戶的需要進(jìn)行生產(chǎn)的。正是由于清障車服務(wù)的廣泛性和專業(yè)性，才能形成清障車多品種的特點。據(jù)統(tǒng)計，目前我國清障車已達(dá)50個種，200多個品種。由于各行業(yè)的特點不同，對具體品種的需求量也不同，清障車的市場可以出現(xiàn)多個熱點同時并存的局面，從而形成市場的多元化，為生產(chǎn)企業(yè)提供廣闊的發(fā)展空間。 三、目前研究存在的不足 我國道路清障車的發(fā)張還存在一些嚴(yán)重的問題，這是一個不容忽視的問題，這些問題如果不能得到及時的解決，將很大程度上影響我國道路清障車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。 首先，研發(fā)能力不強(qiáng)，同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重。我國目前除平板貨車、半掛車、油罐車等專用車批量生產(chǎn)較大外，其他技術(shù)含量較高的專用車大多是小批量多品種，開發(fā)新產(chǎn)品及技術(shù)改造投入大、見效慢、收效小，加上大多數(shù)企業(yè)缺乏資金，不愿意做長期投資，浴室采用簡易的工藝裝備，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證，致使產(chǎn)品質(zhì)量難以得到較大的提高，資金缺乏，技術(shù)投入不足，更容易走上仿造之路，大多數(shù)企業(yè)是仿造國外車型，然后再互相模仿，同質(zhì)化現(xiàn)象十分嚴(yán)重。 二是專用清障車底盤缺乏。目前國內(nèi)基本上沒有一家專業(yè)生產(chǎn)清障車底盤的企業(yè)，國內(nèi)800多家專用車生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的各類專用車中，大多數(shù)是在普通載貨車底盤的基礎(chǔ)上改裝而成，而這些企業(yè)中又有大多數(shù)為外購底盤進(jìn)行改裝生產(chǎn)的中小企業(yè)，機(jī)械化程度低，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，與發(fā)達(dá)國家有很大差距。這一現(xiàn)狀極大的影響了我國道路清障車的發(fā)展。 三是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，目前我國道路清障車的市場份額占全部貨車的5%，與發(fā)達(dá)國家10%以上的市場份額相比仍有很大差距。 四是行業(yè)集中度較低，專用汽車生產(chǎn)企業(yè)不“?！保瑢Ｓ闷嚿a(chǎn)企業(yè)存在散、亂、差的現(xiàn)狀。一個產(chǎn)品有幾十家甚至上百家企業(yè)生產(chǎn)，與此對應(yīng)一家企業(yè)又會生產(chǎn)很多種產(chǎn)品，而在發(fā)達(dá)國家，一個產(chǎn)品通常由3到5家企業(yè)生產(chǎn)，一家企業(yè)最多只生產(chǎn)幾種產(chǎn)品。相比之下我國汽車行業(yè)集中度較低。 五是現(xiàn)有裝置的開發(fā)能力和制造水平對清障車限制較大。我國道路清障裝置的關(guān)鍵總體水平不高,如液壓件、泵類、閥類等零件還未達(dá)到較高的技術(shù)水準(zhǔn)，仍需要進(jìn)口，制約了高水平清障車的開發(fā)生產(chǎn)。 六是國內(nèi)清障車與世界先進(jìn)國家的清障車相比在技術(shù)水平方面存在一定的差距。以美國為例，通常一個14m牽托質(zhì)量20t的三軸清障車，車輛自重在10t以下，換算成我國目前的13m長標(biāo)準(zhǔn)的三軸清障車，其自重約為8t，而我國目前通常13m長的三軸清障車自重均在10t以上，如果三軸清障車軸荷受同樣法規(guī)的限制，美國的清障車比我國的清障車多拖約2t左右的貨物，這對汽車的油耗，輪胎的損耗都有較大的影響，其先進(jìn)的經(jīng)濟(jì)性不言而喻。 4、 本課題研究內(nèi)容通過幾周的文獻(xiàn)閱覽并結(jié)合專業(yè)所學(xué),我們可以了解到道路清障車在我國的車輛制造產(chǎn)業(yè)中發(fā)展前景很大。而且隨著車輛的普及，汽車生產(chǎn)行業(yè)的趨于完善，如何有效的緩解道路壓力成為我們必須要面對的一個現(xiàn)實問題。要解決這個問題不僅需要完善道路的建設(shè)，道路清障車的發(fā)展也具有著重要的意義。本次研究主要針對道路清障車的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計與分析，研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面： 1、閱讀文獻(xiàn)，綜合道路清障車的理論與研究現(xiàn)狀，重點了解道路清障車在作業(yè)時做遇到的問題以及解決方式，通過閱讀文獻(xiàn)了解道路清障車的基本組成機(jī)構(gòu)以及所實現(xiàn)的功能。 2、建立道路清障車的基本模型，重點熟悉其工作部分，建立起對道路清障車系統(tǒng)的認(rèn)識，為3D建模做準(zhǔn)備。 3、進(jìn)行道路清障車的設(shè)計與分析。 參考文獻(xiàn)：1 肖軍.我國道路清障車的現(xiàn)狀及發(fā)展前景J.商用汽車,2014.06 2 樂韻斐，施俊俊，王臨春.可折疊式道路清障車的機(jī)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化J.現(xiàn)代制造工程,2010.03 3 樂韻斐,劉長杰,顧超,鄔湘成.折疊式道路清障車的機(jī)動性分析J.機(jī)電一體化,2012.2 4 劉小成,劉紅梅,富思超.平板型清障車結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化J.起重運輸機(jī)械,2011.12 5 張占國.重型清障車吊臂和托架強(qiáng)度有限元分析P.吉林大學(xué) 6 湯辛華.道路清障車的4大發(fā)展趨勢J.商用汽車,2009.017 楊琳.突破瓶頸,走向世界-我國道路清障車行業(yè)現(xiàn)狀分析J.中國汽車報,2003 8 張輝.超重型道路清障車結(jié)構(gòu)分析與實驗研究P.吉林大學(xué),2013.05 9 陳勇,張建榮,何振奇.道路清障車工作裝置的強(qiáng)度分析J.專用汽車,1997.0910 王文斌,張柏.重吊型清障車研制的技術(shù)難點及解決途徑J.技術(shù)與產(chǎn)品,2011.02 11李祥貴,代汝泉,王慧君.中型道路清障車總體設(shè)計與計算J.商用汽車,2001.0412 關(guān)衛(wèi)國.清障車總布置設(shè)計探討J.商用汽車,2003.1213李輝.清障車技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J.商用汽車,2013.0614 鐘敏.清障車底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析P.湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文,2012.0515 杜書權(quán).清障車工作裝置有限元分析及參數(shù)優(yōu)化P.長安大學(xué)碩士學(xué)位論文,2013.0616 白陸.六脈神劍-提高清障車救援效率J.交通世界,2011.1217Li-Yen Chang, Fred Mannering .Analysis of injury severity and vehicle occupancy intruck-andnon-truck-involved accidentsJ.AccidentAnalysis and Prevention ,1999.1318 Peter OConnor. 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With the rapid development of traffic today, the importance of road wrecker is increasingly reflected. In this paper, we first introduce the wreckers origin, the development status and the research status, with advanced level in foreign countries the wrecker of domestic gap, through access to relevant information to understand to the domestic and foreign advanced wrecker manufacturer and representative models and the proposed factors restricting the development of our country wrecker; then list the wreckers main components and the working characteristics, through the wrecker AIDS wrecker classification and configuration are introduced in detail. The advantages and disadvantages of all kinds of wrecker. After comparing and analyzing chose towing combined type road clear barrier car as the research object, and carries on the design to the general layout of the wrecker , on the lifting mechanism were detailed discussion, on the analysis of the main components of the wrecker calculation; the application of UG and AutoCAD complete the wrecker general modeling and 2D engineering drawings drawing.Keywords: road wrecker，modeling，structure 目錄第1章 緒論.11.1 課題背景及意義.11.2清障車簡介.11.3 國內(nèi)道路清障車的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢21.3.1 國內(nèi)道路清障車的研究現(xiàn)狀21.3.2 國內(nèi)清障車的發(fā)展趨勢31.3.3 影響我國清障車發(fā)展的因素41.4 目前國內(nèi)外典型道路清障車廠家及其代表車型51.4.1 國內(nèi)典型道路清障車廠家及其代表車型61.4.2 國外典型道路清障車廠家及其代表車型61.5 主要研究的內(nèi)容71.6 本章小結(jié)8第2章 清障車的方案設(shè)計92.1 清障車主要結(jié)構(gòu)92.2清障車的分類132.3 清障車的配置使用172.4 研究對象參數(shù)介紹172.5 托舉裝置結(jié)構(gòu)分析182.5.1 提升機(jī)構(gòu).192.5.2 托臂連接形式.192.5.3 分析比較192.6 本章小結(jié)20第3章 清障車結(jié)構(gòu)設(shè)計計算213.1 后懸距及尾橫梁分析213.2 吊臂位置布置223.3 清障車最大托舉質(zhì)量233.4 前后軸軸荷對托舉能力的影響253.5 清障車動力性計算253.6 本章小結(jié)26第4章 道路清障車的建模274.1 UG簡介.274.1.1 UG的結(jié)構(gòu)274.1.2 UG與其他三維軟件相比所占的優(yōu)勢284.2 各部件的UG建模284.2.1 道路清障車的總體建模284.2.2 液壓缸的建模294.2.3 吊臂的建模304.2.4 托臂的建模314.2.5 其他主要裝置的建模314.3本章小結(jié)33第5章 結(jié)論與展望.34致謝37IV第1章緒論1.1課題背景及意義隨著我國公路運輸業(yè)的發(fā)展以及車輛的普及，我們現(xiàn)在可以快速有效的出行，但隨之而來的問題是：交通事故也相應(yīng)增多，而且故障車型大小不一，針對這種情況，道路清障車應(yīng)運而生。道路清障車是指具有道路搶險作業(yè)裝備的專用汽車。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)。道路清障車的任務(wù)就是快速的處理故障車輛以及違章停放的車輛，確保道路暢通。發(fā)展經(jīng)濟(jì)，交通先行，其止確性己為全社會的實踐所證實。隨著我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展和公路之通事業(yè)的迅速崛起，各行業(yè)部門或者企事業(yè)單位對清障車的外觀設(shè)計、功能、主要用途等都有不同程度的要求，這不儀僅是要求數(shù)量上的增加，更應(yīng)該是質(zhì)量和技術(shù)上的提高1；不僅僅是操作可行性的穩(wěn)定性，更應(yīng)該是操作安全、快捷、可靠方而的改進(jìn)因此，清障作業(yè)的平安和快速成為道路清障拯救的兩項重要指標(biāo)，因此清障車研發(fā)的工作需要前行1。 1.2清障車簡介清障車是用于清除道路障礙車輛的專用程車輛，它裝備有托舉、拖曳、起重等裝置，如圖1-1所示。它由底盤、起升機(jī)構(gòu)、托舉機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、車體和工具箱組成，具有托舉牽引、拽拉和起吊等功能，適用于城市道路、高速公路的清障作業(yè)2，對于其詳細(xì)分類以及功能介紹將在第2章中詳述。世界上第一臺清障車誕生于20世紀(jì)50年代的美國，當(dāng)時清障車結(jié)構(gòu)十分簡單，采用卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)將故障車輛拖離現(xiàn)場，這是清障車發(fā)展的第一階段3。20世紀(jì)70年代后，隨著液壓技術(shù)和控制技術(shù)的引入，清障車行業(yè)得到了飛速的發(fā)展，全液壓的清障車也開始出現(xiàn)，此為清障車發(fā)展的第二階段3。進(jìn)入21世紀(jì)，全球公路和機(jī)動車數(shù)量飛速增長，清障車行業(yè)也進(jìn)入了高速發(fā)展的階段，清障車功能呈現(xiàn)多樣化、重型化、智能化的發(fā)展趨勢，全鋁車身的清障車也開始出現(xiàn)4。圖1-1 道路清障車我國清障車行業(yè)起步于20世紀(jì)90年代初期，歷經(jīng)整車進(jìn)口、模仿制造到自主開發(fā)的過程5。伴隨著我國公路里程的發(fā)展以及汽車保有量的增加，對國產(chǎn)清障車的生產(chǎn)技術(shù)有了更高的要求，從而也促進(jìn)了我國清障車的發(fā)展，目前已形成了系列化、人性化、智能化的產(chǎn)品。常見的清障車可分為平板型和拖吊型。1.3 國內(nèi)道路清障車的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢我國道路建筑速度隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不斷加快，道路建設(shè)貫穿了我國大江南北，把我國整體連成一體，各個城市、不同地區(qū)架起了溝通的橋梁，促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提高了我國交通運輸能力7。隨著道路的建設(shè)項目增加，道路清障工作也隨著交通日益發(fā)達(dá)而逐漸興起，并變得越來越重要，清障車的出現(xiàn)為道路清障工作提供了有效的幫助，其快速處理事故的能力日益得以體現(xiàn)。我國開始研發(fā)清障車的時間較晚，如何提高我國清障車的制造技術(shù)是保證道路安全、暢通運行的基本條件6。1.3.1國內(nèi)道路清障車的研究現(xiàn)狀我國道路清障車引進(jìn)與上世紀(jì)八十年代，與發(fā)達(dá)國家相比已經(jīng)從時間上落后很多了，但伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展清障車的發(fā)展也非常的迅速。從國內(nèi)的需求來看，我國的生產(chǎn)技術(shù)和研發(fā)技術(shù)都能夠滿足，但是和國外先進(jìn)的技術(shù)水平相比，還是存在一定的差距的，具體體現(xiàn)在以下幾個方面1：（1）現(xiàn)階段，我國使用的清障車是將載貨汽車的地盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造來完成的，由于汽車的底盤不能進(jìn)行大批量的采購使用，所以在清障車的研發(fā)和資金投入的力度非常小6。而這一點也就導(dǎo)致了我國生產(chǎn)的道路清障車在功能配置等方面不夠合理，軸荷分布不夠均勻，從而使清障車在工作中底盤的能力發(fā)揮不出來，致使我國清障車技術(shù)發(fā)展滯后，甚至停滯不前。（2）我國的自主研發(fā)實際上還是要靠模仿國外先進(jìn)產(chǎn)品完成的，真正具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的清障車幾乎沒有。很多企業(yè)由于沒有相應(yīng)的技術(shù)指導(dǎo)，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)量少。同時，為了實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，在研發(fā)這一塊投入的資金較少，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量較低、功能較少、性能較差6；只有少數(shù)企業(yè)為了提高市場競爭力，在道路清障車的生產(chǎn)制造方面采用較為先進(jìn)的等離子、激光技術(shù)，以此來增加產(chǎn)品的技術(shù)含量，然而想要成為國內(nèi)市場的主流還需要很長一段時間。（3）我國的道路清障車只注重了清障車最基本的救援和清障的功能，對于智能化的技術(shù)并沒有涉入很深，智能化的監(jiān)控儀器應(yīng)用的非常少。這是國內(nèi)清障車落后非常多的一個點。1.3.2國內(nèi)清障車的發(fā)展趨勢在發(fā)達(dá)國家，清障車的研發(fā)和技術(shù)方面都非常成熟，其主要結(jié)構(gòu)技術(shù)的創(chuàng)新和需要改進(jìn)的地方很少，國外清障車的主要發(fā)展趨勢逐步向人性化設(shè)計和人性化服務(wù)方面延伸6。同時，隨著國際聯(lián)合國機(jī)構(gòu)提倡節(jié)能環(huán)保的理念，在清障車的設(shè)計和研發(fā)上也日趨朝著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。我國不僅要提高清障車的研發(fā)力度，還要結(jié)合我國道路發(fā)展的實際情況進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計，以實現(xiàn)自身道路清障能力為主要目標(biāo)6。具體的發(fā)展方向可以分為以下幾個方面6： (1)高速公路機(jī)械管理 隨著我國道路建設(shè)力度不斷加快，高速公路建設(shè)工程在機(jī)械化管理環(huán)節(jié)日顯薄弱，加強(qiáng)高速公路在機(jī)械管理方面的投資力度，提高清障車在技術(shù)上的突破和功能上的優(yōu)化，結(jié)合我國高速公路的實際情況與需要，科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計清障車，有針對性的實施高速公路清障工作是道路清障車發(fā)展中需要解決的首要問題7。(2)清障車底盤專用化目前道路清障車的底盤大部分采用二類底盤稍加改造而成，其結(jié)構(gòu)設(shè)計并沒有照顧到道路清障車的使用環(huán)境。為了擺脫現(xiàn)階段我國清障車底盤設(shè)計的不合理化，就需要研發(fā)專用的底盤，不再依靠載貨汽車底盤改造來維持清障車現(xiàn)有的模仿形式，研發(fā)專用的二類底盤，使整輛清障車的設(shè)計更加合理，軸距和前后橋的承載能力更強(qiáng)，充分發(fā)揮底盤的性能。(3)采用新技術(shù)我國清障車的開發(fā)都是依靠模仿國外來完成的，要優(yōu)化和改進(jìn)我國清障車技術(shù)水平，采用新技術(shù)并運用到清障車的整個設(shè)計、生產(chǎn)、適用過程中，新技術(shù)的運用有效的提高了我國清障車的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，從根本上就是降低了清障車的開發(fā)成本，這也是我國清障車未來發(fā)展的趨勢。(4)生產(chǎn)自動化我國清障車在生產(chǎn)方面要進(jìn)行重大的改善，淘汰以往的人工作坊，以此提高清障車的生產(chǎn)效率。自動化技術(shù)應(yīng)該在道路清障車的生產(chǎn)制造過程中普及，這樣不僅會提高道路清障車的生產(chǎn)效率，縮短制造周期而且在制造方面也能得到很大的保證。(5)操作專業(yè)化清障車的操作能力是非常重要的，一旦操作失誤，就會造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的威脅人民的生命財產(chǎn)安全。在高速公路這樣特殊的交通環(huán)境下，科學(xué)合理的操作清障車是十分必要的。因此，駕駛清障車的工作人員在上崗之前必須接受專業(yè)的培訓(xùn)，以便在工作時能準(zhǔn)確高效的完成工作任務(wù)。1.3.3 影響我國清障車發(fā)展的因素 近幾十年的經(jīng)濟(jì)帶動了全國清障車的發(fā)展，我國的清障車市場也呈現(xiàn)日益繁榮的景象，反過來也對國民經(jīng)濟(jì)和滿足國內(nèi)各種需求做出了重要的貢獻(xiàn)。但是從清障車市場現(xiàn)狀看，我國清障車市場存在以下問題9。 （1）從廠家來看，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)失衡，發(fā)展不均。 國內(nèi)情懷在那個車品中劃分不夠細(xì)致，而且制造也是非常的單一不像國外的多樣化，沒有特別好的研發(fā)能力。通過網(wǎng)上資料也可以發(fā)現(xiàn)，眾多清障車的廠家產(chǎn)品基本類似，而且普遍集中在幾個型號，如東風(fēng)一拖二型、東風(fēng)后雙輪型、重汽后雙輪型及前四后八清障車等。產(chǎn)品沒有區(qū)分性，價格也相近，在有一些特殊地段需要的清障車時，對客戶的要求不能完全滿足。重、中、輕、高、中、普、特、新的比例嚴(yán)重失調(diào)。目前，國產(chǎn)高技術(shù)含量、高可靠性和高附加值的清障車仍不多。大多數(shù)清障車廠家首先不具備先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，而且清障車作為特種車輛其生產(chǎn)量不夠大，這也就導(dǎo)致了廠家不愿為其做過多投資，許多先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)不能流入。這個對小型清障車改裝企業(yè)更加明顯，嚴(yán)重制約了企業(yè)更好的發(fā)展。因此，應(yīng)逐步改變機(jī)械化程度低、手工作坊式的生產(chǎn)方式，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模和企業(yè)效益的突破。 （2）對整個行業(yè)大的環(huán)境來看，關(guān)鍵部件無法自主生產(chǎn)。 就我國現(xiàn)有的清障車底盤來說，專用底盤十分匱乏。底盤廠家以東風(fēng)、解放、重汽、北方奔馳和斯太爾為主，它們的底盤仍是普通型載貨（客）底盤，雖然采取了合作合資等方式，但是在水平上仍同國外先進(jìn)技術(shù)有差距。加上清障車廠家沒有能力自主生產(chǎn)，都是采用直接購買現(xiàn)有底盤，通過調(diào)整軸距等小幅度的變動來進(jìn)行改裝的，可以說是完全沒有技術(shù)儲備，在一定程度上也降低了車輛的總體技術(shù)水平。此外，關(guān)鍵零部件的落后也是一個很大的問題。以變幅和提升的液壓系統(tǒng)來說，雖然我國目前也成為世界上最大的液壓市場，可是高端液壓件無法自主生產(chǎn)，必須依賴于進(jìn)口，而這不僅使自己產(chǎn)品的成本提高，利潤率減少，競爭力降低，更要受到國外廠商的鉗制，所以國內(nèi)的產(chǎn)品往往無法跟隨潮流。 （3）清障車市場定位問題。 目前清障車的制造中往往會出現(xiàn)許多的仿制現(xiàn)象，廠家往往會對目前需求量大的清障車進(jìn)行集中生產(chǎn)，而放棄原有的有特色的技術(shù)，這樣不僅是市場競爭不合理，而且對清障車以后的發(fā)展也很不利，容易使整個行業(yè)受到打擊。1.4目前國內(nèi)外典型道路清障車廠家及其代表車型1.4.1國內(nèi)典型道路清障車廠家及其代表車型目前，國內(nèi)道路清障車的生產(chǎn)廠家主要有三家，分別是沈陽北方交通重工集團(tuán)、廣東粵海汽車有限公司、徐工集團(tuán)隨車起重機(jī)有限公司。 （1）沈陽北方交通重工集團(tuán) 沈陽北方交通重工集團(tuán)在 1995 年年底制造出了中國第一輛全液壓式道路清障車。經(jīng)過將近 18年的摸索和創(chuàng)新實踐，沈陽北方交通重工集團(tuán)通過大量引進(jìn)先進(jìn)清障車制造企業(yè)（如美國的 Century 公司、Challenge 公司等）的關(guān)鍵技術(shù)和高科技人才，它的技術(shù)力量已經(jīng)非常雄厚。目前北方交通重工集團(tuán)已經(jīng)擁有涵蓋了從輕型到重型（6t60t）各個層次，具備全面托牽能力的全面道路清障車集群。其中重型道路清障車是我國國內(nèi)道路清障車技術(shù)的領(lǐng)跑者。 （2）廣東粵海汽車有限公司 廣東粵海汽車有限公司是我國唯一的一家專用汽車生產(chǎn)的民營企業(yè)。廣東粵海汽車有限公司在道路清障車行業(yè)內(nèi)具有相當(dāng)高的聲譽(yù)。它擁有150多個道路清障車的品種?，F(xiàn)在廣東粵海汽車已經(jīng)具備年產(chǎn)3000輛道路清障車的能力，其擁有的先進(jìn)的道路清障車生產(chǎn)技術(shù)，一直是我國道路清障車的領(lǐng)跑者。 （3）徐工集團(tuán)隨車起重機(jī)有限公司 徐工集團(tuán)隨車起重機(jī)有限公司是是中國專注于隨車起重機(jī)、道路清障車等專用車輛研發(fā)及制造的大型企業(yè)。2012 年該公司聯(lián)合吉林大學(xué)和徐州工程機(jī)械研究院合作設(shè)計開發(fā)我國最大噸位道路清障車QZF18A型道路清障車。它的作業(yè)能力完全能夠適應(yīng)目前我國所有道路清障作業(yè)的要求。QZF18A型道路清障車采用Volvo FM440104RB型底盤，最大托舉質(zhì)量達(dá)到了18t，最大拖牽質(zhì)量54t，最大吊重量可以達(dá)到60t，其托臂長度是國內(nèi)目前最長的，同時該型道路清障車配備多種作業(yè)裝置，操作性能良好，采用整體式結(jié)構(gòu)使整車布局更合理，從外觀看更美觀大氣。其作業(yè)性能參數(shù)和使用性能在我國道路清障車行業(yè)中處于先進(jìn)水平。1.4.2國外典型道路清障車廠家及其代表車型目前世界清障車行業(yè)最出色的生產(chǎn)商主要有美國的 Century、JERR-Dan、CHALLENGER、WRECKER，英國的BONIFACE，奧地利的EMPL，日本的TOKYU，加拿大的NRC等。 （1）Century公司 Century公司始終都是全球托吊分離可旋轉(zhuǎn)型道路清障車領(lǐng)跑者。它生產(chǎn)的新款旋轉(zhuǎn)型道路清障車。是廣泛的采取了眾多用戶的建議和意見之后改裝而成的。吊臂的起升能力可達(dá)到 27.2t，采用新型 1140 型絞盤，多個鋼絲繩掛鉤可以使被起吊重物在起升過程中更平穩(wěn)，這對于一些艱難的起吊作業(yè)來說是具有相當(dāng)?shù)膶嵱脙r值的。托臂也是采用特殊性能的鋼材鑄造而成，所以整車的輕量化程度非常高。 （2）Boniface公司 Boniface公司在最近一次展出上亮相了一款新型道路清障車。在清障車的托車平臺上安裝了可收縮的車廂，這種車廂的導(dǎo)軌是用鋁合金做成的。當(dāng)這款道路清障車在托運車輛時，就將帆布車廂拉上，這樣就和普通運貨車輛一樣，這樣做不僅實用方便，而且外表看起來很美觀，更可以有效地避免事故車輛的駕駛員感覺到難堪。 （3）Challenger公司 最近，Challenger公司率先研發(fā)了一款裝配新型撐地支腿的清障車SP8000。只要拉動支腿的控制桿，就可以改變支腿的撐地狀態(tài)。當(dāng)在狀況不佳地面上工作時，就可以通過拉動控制桿將支腿變成鏟子形狀，然后在地面上鏟出一塊比較適合支腿工作的地面。另外，Challenger公司還研發(fā)了一款低重心平板型道路清障車。這款道路清障車的整體高度比普通平板型道路清障車的高度低 1523cm，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于在有限高的道路上行駛時可以運輸高度更高的貨物。1.5主要研究的內(nèi)容2014年，我國汽車產(chǎn)銷總量分別為2372萬輛和2349萬輛，同比增長7.3%和6.9%，連續(xù)六年排名全球第一。2014年國內(nèi)汽車保有量將近1.4億，全國機(jī)動車駕駛?cè)硕嘤?.35億人，其中汽車駕駛?cè)硕嘤?.7億人。隨著我國機(jī)動車保有量的急劇增長和交通流量的增大，道路交通事故發(fā)生的頻率也越來越高。隨著交通事故的增多，清障車的需求也越來越大。本課題從實際出發(fā)，通過對清障車全面的了解與分析，經(jīng)過對市場上現(xiàn)有的道路清障車的分析比較，結(jié)合自身所學(xué)的知識，在對清障車全面了解的基礎(chǔ)上完成對清障車的建模。課題研究的主要內(nèi)容如下：（1）通過查閱相關(guān)資料及論文，了解道路清障車的發(fā)展歷史、發(fā)展前景以及目前發(fā)展中所存在的不足；（2）了解并熟悉清障車的基本參數(shù)、清障車的主要結(jié)構(gòu)以及清障車所要裝備的輔具等內(nèi)容，通過對比分析選定所要設(shè)計的清障車的類型；（3）結(jié)合自身所學(xué)知識計算建模所需參數(shù)，適當(dāng)完成對道路清障車結(jié)構(gòu)優(yōu)化的計算；（4）完成對道路清障車的建模。1.6 本章小結(jié)本章通過查閱相關(guān)資料了解了道路清障車的發(fā)展歷史以及研究現(xiàn)狀，撥那個列舉出了影響我國道路清障車發(fā)展的幾個因素；通過對比國內(nèi)外道路清障車的現(xiàn)狀找出了現(xiàn)階段我國道路清障車發(fā)展的方向；通過對本章中研究背景及意義的解讀明確了后面各章的工作，所以說本章是本次畢業(yè)設(shè)計的基石。第2章清障車的方案設(shè)計在道路救援工作上，清障車的作用越來越重要。同其他專用車輛一樣，清障車也具有嚴(yán)格的分類，并不是所有的清障車都能適應(yīng)突發(fā)的救援工作，要依據(jù)不同的工作環(huán)境選擇合適的清障車結(jié)構(gòu)類型和型號。 2.1 清障車主要結(jié)構(gòu) 一般情況下清障車主要由基礎(chǔ)底盤、副車架、配重、警示燈、工作裝置、附具、動力及傳動系統(tǒng)和工具箱組成10-13。 (1) 基礎(chǔ)底盤基礎(chǔ)底盤是清障車的重要組成部分，其功能包括為清障車作業(yè)提供動力源、裝置各個部件和作業(yè)行走。目前，我國的清障車的基礎(chǔ)底盤大部分采用通用載重汽車二類底盤。 （2）副車架車架是整車承載的基石，全部的附件通過螺栓或鉚釘與車架牢牢固定在一起。清障車的各種專用裝置都直接或間接地安裝在汽車底盤車架上，即底盤車架是清障上專用裝置的主要承載構(gòu)件。設(shè)計中，為了防止底盤車架縱梁的應(yīng)力集中，使縱梁載荷均勻分布，不影響清障車的正常作業(yè)和正常行駛，必須設(shè)置副車架（一般在專用裝置與底盤車架之間采用副車架過渡）。副車架與基礎(chǔ)底盤剛性聯(lián)結(jié)。各種動作部件均裝置在副車架上，使作用在基礎(chǔ)底盤上的載荷趨于均布。 （3）配重清障車在工作時基本上各項作業(yè)的負(fù)荷都是作用于后軸之上。根據(jù)這一特性，為了使底盤前后軸車載質(zhì)量合理分布，以保持其良好的行駛性能，應(yīng)在前軸前面設(shè)置適當(dāng)質(zhì)量的配重。(4)警示燈清障車警燈架是安裝警燈的部件。它將警燈舉過駕駛室頂部，對前后車輛和行人起警示作用。(5)工作裝置一般清障車的工作裝置主要包括托舉系統(tǒng)、卷揚(yáng)系統(tǒng)和著地系統(tǒng)。實施托舉作業(yè)的托舉系統(tǒng)由舉升臂、折臂、伸縮臂和舉升液壓缸組成。卷揚(yáng)系統(tǒng)由液壓絞盤，以及固定在舉升臂上的導(dǎo)向輪和安裝在伸縮臂上的起吊滑輪組成。該系統(tǒng)用于起吊和拖拽作業(yè)。 著地系統(tǒng)由安裝在底盤后部的兩個支腿組成。兩支腿可通過液壓缸的伸縮實現(xiàn)著地和離地。支腿主要用于起吊作業(yè)時著地，保持整車穩(wěn)定性，拖拽作業(yè)時著地，提高整車與地面的附著力，防止清障車輪胎過載。支腿支腳有齒支腳和平支腳，以適應(yīng)不同的地面狀況。 (6)輔具所謂輔具就是輔助清障車工作的工具的統(tǒng)稱，是清障車作業(yè)系統(tǒng)的重要組成部分。輔具用于肇事車輛的穩(wěn)固，一般分為以下幾種：承載類輔具、安全鎖緊類輔具、破拆類輔具、牽引類輔具和消防輔具。 a.承載類輔具：有輔助輪胎、叉架、叉座和輪胎托架等，這幾種類型的附具要求較高，而且為了減少工作人員的勞動強(qiáng)度。在國外，高強(qiáng)度鋁合金材料的輪胎托架都已經(jīng)開始采用。該類輔具要求沖擊韌性和剛度好、強(qiáng)度高、質(zhì)量輕等，優(yōu)先選用普通低合金結(jié)構(gòu)鋼（如 HG60）壓型制造。 b.安全鎖緊類輔具:重型清障車一般都要配備安全鎖緊類輔具。特別是在國外，對這類清障車輔具更是重視，因為在拖牽行駛過程或者是搶險過程中，必須保證被施救車輛的穩(wěn)定性，避免二次損壞，所以這類輔具也都配備比較齊全。這類輔具常用有兩種形式：帶式的緊固帶及配套緊固器和鏈條式的鋼鏈條及鎖緊器。（如下圖 2-1 和圖 2-2 所示。） c.破拆類輔具：清障車施救搶險的同時，不僅是為了保證交通的流暢，更可能伴隨著人員的生命安全，必要時需要切割事故車輛，優(yōu)先搶救駕駛?cè)藛T和乘客。在流量大的重要路段和高速公路上，這類輔具是非常適合排障、搶險和救援作業(yè)的。比較常見的破拆類工具有：多功能液壓剪（如圖2-3所示）、液壓擴(kuò)張器、多功能液壓鉗等，這類工具要具有高強(qiáng)度、體積重量小和操控靈活簡單可靠的特點。圖2-1 緊固帶及緊固器圖2-2 鋼鏈條及鎖緊器d. 牽引類輔具：牽引類輔具包括鋼絲繩、牽引架和硬拖具。高速公路上的汽車事故多是碰撞和側(cè)翻，很少有事故車輛停在合適的位置，鋼絲繩具有伸縮和方向的自由度，是拖拽及扶正它們的必備工具。硬拖具和托架現(xiàn)在使用的較少，大多數(shù)清障車的托臂已經(jīng)能完成這部分功能。圖2-3 多功能液壓剪 e.消防輔具：消防輔具主要是指滅火器，清障車輛必須配置這類輔具。由于事故車輛的種類繁多，很可能運載易燃易爆物品，甚至事故車輛的發(fā)動機(jī)等引起火災(zāi)，在救援趕到時要第一時間撲滅煙火，保證人員安全，并避免更大的事故發(fā)生。泡沫滅火器和干粉滅火器是最常用的兩種配置，一般一個清障車應(yīng)各配置一個小于6kg或者9L的。 輔具的類型根據(jù)不同地區(qū)具體情況各有不同，可自行添加，添加時應(yīng)按照：安全、高效、易操作和經(jīng)濟(jì)實用的原則。 （7）傳動及控制系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)在清障車均采用液壓傳動。液壓系統(tǒng)由液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓缸、多路換向閥、液壓油箱和液壓管路等組成。一般由基礎(chǔ)底盤驅(qū)動液壓泵提供液壓油使絞盤和液壓缸實施有關(guān)動作，以完成相應(yīng)的作業(yè)。其控制系通過多路換向閥手柄操作，也可以通過電液元件實行遠(yuǎn)距離控制。 取力時通過安裝在汽車駕駛室內(nèi)的手柄的動作，經(jīng)過軟拉線使取力齒輪與汽車變速箱內(nèi)取力輸出齒接合或分離，從而使油泵工作或停止。取力器接合后，油泵工作，高壓油進(jìn)入多路換向閥。通過操控?fù)Q向閥上不同的手柄，即可進(jìn)行各種動作。牽引時，高壓油驅(qū)動液壓馬達(dá)帶動絞盤，控制鋼絲繩的“收”或“放”。換向閥上附裝有平安溢流閥以維護(hù)液壓系統(tǒng)超載。其中升降液壓缸及托臂提升液壓缸的下端均接有均衡閥，能夠有效的避免液壓缸在向下運動的過程中產(chǎn)生沖擊，起到保壓作用（車輛行駛過程中，應(yīng)該把鋼絲繩末端的鉤拉緊掛在托舉機(jī)構(gòu)的垂直臂上14）。 （8）工具箱工具箱是以薄鋼板焊接而成的全金屬箱體，通過副車架置于底盤兩側(cè)，用于放置附具和隨車工具。工具箱的布置要考慮到清障車的通過性和對軸荷的影響。2.2清障車的分類除了清障車共有的幾個總成外，不同分類的清障車要求有不同的承載能力、工作范圍和結(jié)構(gòu)特點。下面對清障車的分類和結(jié)構(gòu)作以介紹。 (1)清障車按照噸位可以分為三類：8噸以下的輕型車；8到 20噸的中型車；20噸以上的重型車。其中，輕型車主要有2噸、3噸、5噸、6噸等幾種型號；中重型車主要有8噸、10噸、15噸、20噸等幾種型號；超重型車主要有25噸、30噸、38噸、48噸、50噸、60噸等幾種型號。 (2)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(xiàn)場。 (3)按結(jié)構(gòu)類型分：托吊分離型、托吊聯(lián)體型、平板型、普通型四大系列，而拖吊分離型又可分為吊臂旋轉(zhuǎn)與吊臂不旋轉(zhuǎn)。各系列特點如下。 a.平板型清障車：平板清障車主要工作裝置包括滑板總成、傾斜梁和托臂機(jī)構(gòu)。 滑板總成主要由滑板、滑動軌、絞盤、變幅缸、水平伸縮缸等組成。通?；宓膬芍髁翰捎么蠼孛?、抗彎強(qiáng)度高的矩形截面，而且由 16Mn 鋼板折彎焊接制作，具有良好的機(jī)械性能；同時考慮到被處理車輛的重量及傾斜時受力情況，設(shè)計時將滑動軌截面增大，同時所有支撐梁采用方管，使滑板整體具有足夠的強(qiáng)度。水平伸縮油缸可實現(xiàn)滑板的準(zhǔn)確落地。絞盤可以實施對被處理車輛的牽引、起吊和扶正作業(yè)。變幅油缸的功能是使滑板傾斜規(guī)定的角度，便于被處理車輛上滑板。傾斜梁是平板清障車的重要機(jī)構(gòu)，它不僅承擔(dān)著滑板的固定軌道，而且是主要承載體。托臂機(jī)構(gòu)采用四連桿機(jī)構(gòu)，能使伸縮臂水平落地，提升時產(chǎn)生一定的正仰角。伸縮臂及連桿機(jī)構(gòu)均由 16Mn 鋼板制作，伸縮臂內(nèi)有伸縮缸，可實現(xiàn)對夾輪機(jī)構(gòu)的伸縮作業(yè)，也可調(diào)整清障車與被拖車間距15（如圖 2-4所示）。缺點： a).該類清障車沒有托舉能力，只能靠吊車或其他清障車支援滑出路面的事故車輛。 b).絞盤的收、放繩速度一般比較慢，會花費更長的時間才能將故障車拖上平板。 c).平板車的托臂受結(jié)構(gòu)的限制，放平的時候不能完全放低到地面，只能放低到一個相對較小的角度進(jìn)行托臂伸縮來托起事故車。因此對一部分底盤很低的事故車，比如跑車、高檔的轎車，在清障時更容易碰傷該車的保險杠，造成事故車輛的二次傷害。 圖2-4平板一拖二清障車b.托吊分離型：托吊分離型清障車最主要的工作裝置是吊臂和托舉機(jī)構(gòu)。該車吊臂和托舉裝置能分開互不影響的工作，其中吊臂類型又可以分為旋轉(zhuǎn)和不旋轉(zhuǎn)兩種形式（如圖2-5所示）。 吊臂旋轉(zhuǎn)式托吊分離型清障車一般為 4 或 5 軸的重型清障車，使用范圍比較廣泛。吊臂通過銷軸安裝在回轉(zhuǎn)臺上，回轉(zhuǎn)臺帶動吊臂實現(xiàn) 360回轉(zhuǎn)。吊臂一般為兩節(jié)臂或三節(jié)臂，同起重機(jī)一樣，內(nèi)有伸縮油缸，可根據(jù)需要進(jìn)行伸縮。在豎直平面內(nèi)變幅液壓缸的作用下，吊臂可以進(jìn)行 1-30的角度變化，以適應(yīng)更多的工況。回轉(zhuǎn)平臺的后座上布置兩個液壓絞盤，在吊臂旋轉(zhuǎn)和變幅一定時，對事故車輛實現(xiàn)拖拽、起吊或?qū)?cè)翻的車輛進(jìn)行扶正以便拖牽或移動。 吊臂不旋轉(zhuǎn)的托吊分離型清障車一般為 2 軸或 3 軸的中型清障車，與旋轉(zhuǎn)吊臂式清障車比較，沒有回轉(zhuǎn)臺，吊臂不能在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，而是固定在底盤上的副車架上；另外液壓絞盤是直接安裝在吊臂上，使用范圍有一定局限，使用的噸位和工況不廣泛，有被托吊聯(lián)體型清障車取代的趨勢。 托舉總成是清障車最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由三部分組成：托舉機(jī)構(gòu)、擺動臂和托具。托舉機(jī)構(gòu)是實現(xiàn)擺動臂上下移動和擺動的裝置，當(dāng)擺動臂通過托具將事故車輛固定好后，由托舉機(jī)構(gòu)將被拖車脫離地面一定距離，并使擺動臂后部上擺一個小角度（一般為7，主要是為了避免在上坡行駛過程中托具和被拖車輛的底盤或保險杠碰撞）。托具是被拖車輛托起和夾緊的直接接觸工具，通常由輪胎托叉、托叉橫梁和托叉座組成，通過托叉座的銷軸孔與擺動臂末節(jié)的伸縮臂相聯(lián)。圖2-5 拖吊分離型清障車的工作狀態(tài)c.托吊聯(lián)體型：這種類型的清障車與托吊分離型不旋轉(zhuǎn)吊臂的清障車大體結(jié)構(gòu)相似，只是該清障車的托舉總成沒有連接到副車架上，而是在吊臂末端下部焊接了一個與該臂垂直的副臂，當(dāng)擺動臂將被拖車輛固定好后，只需舉升吊臂就能將被拖車輛托起，同時擺動臂自然形成一個向上的小角度，同樣起到保護(hù)被拖車輛的保險杠和防止滑脫的作用（如圖2-6所示）。1：液壓絞盤 2：吊臂 3：托舉裝置圖2-6 拖吊連體型清障車及其工作狀態(tài)d.其他類型的清障車：事故車輛的復(fù)雜性，決定了沒有一種清障車能夠適應(yīng)過多的突發(fā)狀況，這就要求廠家能夠分地區(qū)、分類別更加細(xì)化清障車市場，做出更多的新結(jié)構(gòu)、新規(guī)格的清障車。 如上述的平板清障車，針對其不能拖拽扶正事故車輛缺點，有些國內(nèi)廠家結(jié)合隨車起重機(jī)的形式，改進(jìn)的多功能清障車，如圖2-7所示。 圖2-7 帶隨車吊的一拖二清障車 針對平板清障車在城市中使用較多，家用轎車昂貴易蹭壞的特點，把平板的起升部分進(jìn)行了變形（如圖2-8所示），使平板原有的大小約為 11的傾斜角，變?yōu)榱藥缀跖c地面平行的水平角度，工作時拖拽和防護(hù)性能有了很大改善。圖2-8改進(jìn)的一拖二清障車 2.3 清障車的配置使用 選擇清障車時應(yīng)關(guān)注：適合工作需要，能夠滿足需求且不浪費清障車能力的組合。還應(yīng)注意：根據(jù)清障作業(yè)的要求，確定道路清障車的類型。不同的清障作業(yè)環(huán)境，要求有不同的清障車配置。同樣的高速公路，每個路段通車情況不同，有些是以長途客車或中型載貨汽車為主，有些卻是大重型載貨汽車較多。對這種狀況，清障車的配置肯定要有所不同，前種情況應(yīng)多配置攜帶能清除大客車裝置的中重型清障車，后種情況則應(yīng)使用超重型清障車。對城區(qū)部門，有的地段需要清除的違章轎車較多，而有的地段則需要清除較多的違章摩托車。同樣的，前者應(yīng)配置托舉為夾具型的清障車，后者應(yīng)配置帶摩托升降平臺的清障車。2.4 研究對象參數(shù)介紹 本課題研究對象是某公司的托吊聯(lián)體型清障車，其主要技術(shù)參數(shù)如下表 2-1研究對象底盤參數(shù)如表2-2表2.1研究對象主要技術(shù)參數(shù)總質(zhì)量4990額定載質(zhì)量外形尺寸599519602880,2380整備質(zhì)量4315,3285貨廂尺寸額定載客準(zhǔn)拖掛車總質(zhì)量駕駛室準(zhǔn)乘人數(shù)3載質(zhì)量利用系數(shù)接近角/離去角20/14前懸/后懸1115/1580軸數(shù)2軸距3300軸荷1945/3045,1480/3510最高車速95其它該清障車選裝不帶垂直升降平臺,帶垂直升降平臺時,對應(yīng)整車高度2880mm,托舉質(zhì)量480kg;不帶垂直升降平臺時,對應(yīng)整車高度2380mm,托舉質(zhì)量1510kg;隨底盤選裝駕駛室;側(cè)面防護(hù)裝置材料材質(zhì):Q235,裙邊結(jié)構(gòu).表2-2研究對象底盤參數(shù)底盤型號EQ1051TJ35D3底盤名稱載貨汽車底盤商標(biāo)名稱東風(fēng)牌生產(chǎn)企業(yè)東風(fēng)汽車股份有限公司外形尺寸584520902185輪胎數(shù)4接近角/離去角20/16輪胎規(guī)格7.00-16,7.00R16鋼板彈簧片數(shù)8/9+5前輪距1586燃料種類柴油后輪距1530排放標(biāo)準(zhǔn)GB3847-2005,GB17691-2005國發(fā)動機(jī)型號發(fā)動機(jī)生產(chǎn)企業(yè)排量功率2.5托舉裝置結(jié)構(gòu)分析托舉裝置由提升機(jī)構(gòu)、托臂、托架及其對應(yīng)的動作油缸等組成，通過托架上的托叉或抱胎工具等附具與事故車輛相連。其工作原理為：（1） 托臂通過擺動缸由行駛狀態(tài)擺動至拖車狀態(tài)；（2） 托臂伸縮至事故車輛前橋下方使托叉或抱胎工具與事故車輛相連；（3） 提升機(jī)構(gòu)提升使事故車輛前橋脫離地面。2.5.1提升機(jī)構(gòu)提升機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)形式可分為滑道式、連桿式、副臂式。（1）滑道式提升機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)軌、舉升油缸、提升臂 等構(gòu)成，舉升油缸布置在提升臂的后側(cè)，按空間大小可布置為單油缸和雙油缸，導(dǎo)軌兩側(cè)有滑道。舉升油缸帶動提升臂沿導(dǎo)軌的滑道上下移動實現(xiàn)整個機(jī)構(gòu)的提升動作。（2）連桿式提升機(jī)構(gòu)主要由連桿、導(dǎo)軌、提升臂、舉升油缸等組成。舉升油缸布置在提升臂的左右兩側(cè)，為雙油缸布置形式。舉升油缸帶動提升臂左右導(dǎo)軌限制下繞連桿與車架的交點轉(zhuǎn)動實現(xiàn)整個機(jī)構(gòu)的提升動作。（3）副臂式提升機(jī)構(gòu)主要由副臂、導(dǎo)軌、舉升油缸等組成。舉升油缸布置在副臂的兩側(cè)。舉升油缸帶動副臂繞副臂與車架連接處的交點轉(zhuǎn)動實現(xiàn)整個機(jī)構(gòu)的提升動作。2.5.2托臂連接形式托臂一般為三節(jié)式結(jié)構(gòu)，通過并列雙伸縮缸控制其伸縮動作，通過擺動缸實現(xiàn)展開與收起。托臂與提升機(jī)構(gòu)的連接形式分小油缸連接和大油缸連接。（1）小油缸連接為托臂后點通過小缸徑擺動缸與提升臂連接。托臂擺動的兩個極限位置，均通過機(jī)械限位，擺動缸僅起到展開、收起托臂的作用，托起和托牽事故車輛過程中擺動缸不受力。（2）大油缸連接為托臂后點通過大缸徑擺動缸與提升臂連接。各個廠家此結(jié)構(gòu)也不盡相同，有采用托臂前交點直接與提升臂下交點相連接，有采用增加三角臂的形式間接連接。2.5.3分析比較（1）提升機(jī)構(gòu)滑道式提升機(jī)構(gòu)整體式導(dǎo)軌與底盤大梁和副車架大梁相連，以底盤、車架橫梁為支撐，其焊接量比較大，不易于控制，導(dǎo)軌的左右滑道要求對稱度高，比其它提升結(jié)構(gòu)的制作難度大；底盤改造難度大，涉及到底盤橫梁局部改造；通用性差，不同廠家的底盤寬度不一致，導(dǎo)致同一噸位提升機(jī)構(gòu)多樣化。該機(jī)構(gòu)在提升時，托臂保持角度不變。連桿式和副臂式提升機(jī)構(gòu)由獨立的構(gòu)件組成，對底盤的改動量較小，交點分布在副車架上，可認(rèn)為一種四連桿結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)比較可靠；機(jī)構(gòu)在提升時，托臂自然形成一個較小的上擺角，可以有效地避免事故車輛滑脫。副臂式提升機(jī)構(gòu)因油缸在副車架上方空間限制較小更易于布置，托舉能力大。（2）托臂連接形式小油缸連接結(jié)構(gòu)優(yōu)點是擺動缸布置空間大，易布置和安裝，托牽事故車輛比較安全可靠，缺點是托臂擺動過程中無負(fù)角度，對于特殊工況的事故車輛不能托牽，托臂在托起過程中，結(jié)構(gòu)間隙及撓度等因素導(dǎo)致托臂由水平狀態(tài)出現(xiàn)下傾趨勢，可能造成被托車輛下滑；大油缸結(jié)構(gòu)優(yōu)點是對于各種工況都能夠托牽，增加了車輛負(fù)角度作業(yè)能力，缺點是擺動缸缸徑大，不易布置和安裝；通過三角臂增大擺動缸的力臂形式，一定程度上縮減了擺動缸缸徑，使結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化。托臂的連接方式因大油缸的優(yōu)越性，各大廠家多采用該連接形式。2.6本章小結(jié)本章對道路清障車進(jìn)行了系統(tǒng)的分類，并且對各種清障車進(jìn)行了優(yōu)劣的比較和輔具的認(rèn)識。確定了本次畢業(yè)設(shè)計的研究方向，為第三章的分析計算奠定了基礎(chǔ)。通過對本章的閱讀便可對道路清障車有一個基本的了解。第3章清障車結(jié)構(gòu)設(shè)計計算在進(jìn)行清障車的總體工作性能分析時，主要考慮以下問題。 （1）確定作業(yè)能力：根據(jù)作業(yè)對象，確定其主要作業(yè)能力，即起吊能力和托舉能力。 （2）選擇基礎(chǔ)底盤：根據(jù)主要作業(yè)能力，選擇基礎(chǔ)底盤。托舉能力小于 2t的小型清障車，一般選擇 5t 級載重汽車底盤；托舉能力 25t 的中型排障車，一般選擇 10t 級載重汽車底盤；托舉能力 510t 的大型清障車，一般選擇 15t 級以上載重汽車底盤，并最好采用三橋車型。 （3）合理設(shè)計工作部件：進(jìn)行工作部件設(shè)計時，其主要參數(shù)（如伸縮臂最大長度、最小托舉能力和起吊能力等）必須滿足作業(yè)對象結(jié)構(gòu)尺寸和載荷大小的要求。 （4）合理設(shè)置配重：配重的設(shè)置是清障車設(shè)計中不可忽視的重要問題。合理設(shè)置配重不僅是按基礎(chǔ)底盤使用要求分布軸載質(zhì)量的需要，而且關(guān)系到基礎(chǔ)底盤承載能力的充分發(fā)揮。3.1后懸距及尾橫梁分析清障車的額定托舉質(zhì)量僅與軸距、后懸距、整備質(zhì)量及前后軸載有直接關(guān)系，負(fù)載示意圖如圖3.1所示。G1 、G2為負(fù)載時前、后軸軸荷。令n=R/L，n為后懸距系數(shù)，L為軸距，R為后懸距。圖3-1 負(fù)載示意圖則，當(dāng)托舉起額定載荷W后，前軸載荷減少(3.1)后軸載荷增加 (3.2)式中，W為額定托舉質(zhì)量。由式(3.1)、(3.2)可知，R越小，前軸載荷減少越小，后軸載荷增加越小。3.2吊臂位置布置工作臂分為吊臂、連接臂及托臂，此處不考慮工作臂自重，則工作裝置受力簡化為如圖3.2所示。液壓缸與吊臂鉸點處的支反力 （3.3）吊臂與支座鉸點處的支反力 （3.4） （3.5）式中，L為工作臂水平總長，為托臂長,為托臂與吊臂端點間水平長,為吊臂與支座的鉸點和液壓缸與吊臂的鉸點間的水平距離，為液壓缸與吊臂的鉸點和托臂間豎直距離，為吊臂端點到托臂間的豎直距離，為舉升缸與x軸方向的夾角，為吊臂與x軸方向的夾角。圖3-2工作裝置受力簡圖由式(3.3)(3.5)可知，增加吊臂與支座的鉸點和液壓缸與吊臂的鉸點間的水平距離，液壓缸的支反力將減小。液壓缸越接近垂直位置，其支反力越小。因此，吊臂與支座的鉸點應(yīng)盡量布置在靠近駕駛室后端，液壓缸與吊臂的鉸點應(yīng)布置在后橋軸線上方。起始吊臂角度為12，舉升缸完全舉升后吊臂角度設(shè)計為20，其最大舉升高度h=688 mm。3.3清障車最大托舉質(zhì)量根據(jù)清障車國標(biāo)QC/T 645-2005規(guī)定的清障車托舉機(jī)構(gòu)在行程最小時的額定托舉質(zhì)量為最大托舉質(zhì)量。它是托吊連體型清障車作業(yè)能力的一個重要參數(shù)。清障車在托牽作業(yè)時，前軸軸荷不能低于底盤總質(zhì)量的15%；清障車的托舉質(zhì)量與托牽質(zhì)量的比值大于或等于20%。清障車各單軸的軸荷及總質(zhì)量的最大限值見表3-1。表 3-1 清障車軸荷及質(zhì)量最大限值表 （kg）最大托舉質(zhì)量車輛型式 單軸最大限值 前軸軸荷 后軸軸荷 每側(cè)單胎 每側(cè)雙胎6500 二軸8000 /13000 9000 三軸8000 /13000 14000 四軸900010000 13000*18000 五軸900010000 13000*在最大拖牽狀態(tài)時，后軸軸荷不得超過其允許載荷的 20%，其最大總質(zhì)量不得超過各車軸軸荷之和。清障車國標(biāo)QC/T 645-2005規(guī)范性附錄C提供了清障車最大托舉質(zhì)量計算規(guī)范，作業(yè)受力圖如圖3-3所示：圖3-3 清障車作業(yè)受力圖圖中：為最大托舉質(zhì)量；P為前端配重；為前軸空載質(zhì)量；G為整車整備質(zhì)量；為后軸空載質(zhì)量； 為前端配重至前軸距離；L為軸距；為最小后托距。、為前后軸的最大許用載荷和整車滿載質(zhì)量。按照前軸軸荷不能低于總質(zhì)量的15%計算，此時計算的最大托舉質(zhì)量記為在的作用下，前軸實際軸荷變?yōu)?其值要大于總質(zhì)量，即： （3.6）即： （3.7）按表3-1，清障車在進(jìn)行托舉作業(yè)時后軸軸荷不能超過許用值的20%，此時計算的最 大 托 舉 質(zhì) 量 記 為。 在的作用 下 ， 后 軸 實 際 軸 荷 變 為其值不能超過許用軸荷的20%，即 (3.8) 即： (3.9) 取、之間的最小值為最大托舉質(zhì)量。帶入現(xiàn)有二類底盤得 =3.2t,=4.3t。故其最大托舉質(zhì)量約為3t。3.4 前后軸軸荷對托舉能力的影響 在整備質(zhì)量G一定的情況下，增大 ，就必然減小。經(jīng)換算有 (3.10) (3.11)由3.10、3.11式可以看到，增大，減小對提高最大托舉質(zhì)量的都是有利的。但的增加遠(yuǎn)大于的增加。3.5清障車動力性計算動力性是汽車的主要性能之一。對清障車而言,空載要求其有較高的車速; 拖載運行時考慮其操縱穩(wěn)定性和制動性,故限其拖載運行車速在50 km /h以內(nèi),在動力性方面著重要求其爬坡能力。汽車行駛過程中,發(fā)動機(jī)功率等于機(jī)械傳動損失功率與行駛阻力消耗功率之和: （3.12）式中G為清障車總質(zhì)量；ZT為傳動系數(shù)；為滾動阻力系數(shù)；為行駛速度（Km/h）；T為坡道角度；CD為空氣阻力系數(shù)；A為汽車應(yīng)峰面積；W為旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；dv /dt為 汽車行駛加速度（）。已知該道路清障車的變速器各檔傳動比ig1= 7. 3, ig2= 4. 29, ig3= 2. 41, ig4= 1. 48, ig5= 1, i0=6.41, r= 0. 50 m,ZT= 0. 86, A= 4. 2 m2 ,CD= 0. 9, f = 0. 015。求得:空載最高車速(T= 0, dv /dt= 0):Vmax = 90. 53 km /h;空載最大爬坡度(dv /dt= 0):i = 54. 3% (坡度角T= 28. 5) ;滿載時最大爬坡度(dv /dt= 0):i = 12% (坡度角T= 7. 01)。3.6本章小結(jié)本章包含了整個畢業(yè)設(shè)計的計算部分，是建模的基礎(chǔ)，通過對本章的完善便可對道路清障車的建模有初步的概念。其中涉及到的動力匹配和軸荷分配對清障車的使用有很關(guān)鍵的影響。39第4章道路清障車的建模本次畢業(yè)設(shè)計在完成了對道路清在那個車的了解分類以及計算后，還應(yīng)用所學(xué)知識對道路清障車進(jìn)行了建模。目前市場上主流的三維建模軟件有3D max，solidwork CATIA pro/e UG等。其中UG以其強(qiáng)大的三維建模能力獲得了廣泛的市場。4.1UG簡介UG是Unigraphics的縮寫，這是一個交互式CAD/CAM(計算機(jī)輔助設(shè)計與計算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實現(xiàn)各種復(fù)雜實體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個人用戶的迅速增長，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計的一個主流應(yīng)用25。UG的開發(fā)始于1990年7月，它是基于C語言開發(fā)實現(xiàn)的。UG NX是一個在二和三維空間無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開發(fā)的一個靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。其設(shè)計思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對許多不同的應(yīng)用再利用26。UG的目標(biāo)是用最新的數(shù)學(xué)技術(shù)，即自適應(yīng)局部網(wǎng)格加密、多重網(wǎng)格和并行計算，為復(fù)雜應(yīng)用問題的求解提供一個靈活的可再使用的軟件基礎(chǔ)。4.1.1 UG的結(jié)構(gòu)UG具有三個設(shè)計層次，即結(jié)構(gòu)設(shè)計(architecturaldesign)、子系統(tǒng)設(shè)計(subsystemdesign)和組件設(shè)計(componentdesign)25。UG作為世界主流的三維軟件自然擁有其自身的特點，其中主要包括：(1)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，真正實現(xiàn)了CAD/CAE/CAM等各模塊之間的無數(shù)據(jù)交換的自由切換，可實施并行工程。 (2)采用復(fù)合建模技術(shù)，可以融合實體建模、曲面建模幾何建模與數(shù)字建模。(3)用基于特征（如孔、凸臺、型膠、槽溝、倒角等）的建模和編輯方法作為實體造型基礎(chǔ)，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設(shè)計辦法，并能用參數(shù)驅(qū)動。(4)曲面設(shè)計采用非均勻有理B樣條作基礎(chǔ)，可用多種方法生成復(fù)雜的曲面，特別適合于汽車外形設(shè)計、汽輪機(jī)葉片設(shè)計等復(fù)雜曲面造型。(5)出圖功能強(qiáng)，可十分方便地從三維實體模型直接生成二維工程圖。能按ISO標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)標(biāo)注尺寸、形位公差和漢字說明等。并能直接對實體做旋轉(zhuǎn)剖、階梯剖和軸測圖挖切生成各種剖視圖，增強(qiáng)了繪制工程圖的實用性。(6)以Parasolid為實體建模核心，實體造型功能處于領(lǐng)先地位。目前著名CAD/CAE/CAM軟件均以此作為實體造型基礎(chǔ)。 (7)提供了界面良好的二次開發(fā)工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION），并能通過高級語言接口，使UG的圖形功能與高級語言的計算功能緊密結(jié)合起來。 (8)具有良好的用戶介面，絕大多數(shù)功能都可通過圖標(biāo)實現(xiàn)；進(jìn)行對象操作時，具有自動推理功能；同時，在每個操作步驟中，都有相應(yīng)的提示信息，便于用戶做出正確的選擇。4.1.2UG與其他三維軟件相比所占的優(yōu)勢來自SiemensPLM 的 NX使企業(yè)能夠通過新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)實現(xiàn)向產(chǎn)品全生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。 NX 包含了企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的集成應(yīng)用套件，用于產(chǎn)品設(shè)計、工程和制造全范圍的開發(fā)過程如今制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是，通過產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新，在持續(xù)的成本縮減以及收入和利潤的逐漸增加的要求之間取得平衡。為了真正地支持革新，必須評審更多的可選設(shè)計方案，而且在開發(fā)過程中必須根據(jù)以往經(jīng)驗中所獲得的知識更早地做出關(guān)鍵性的決策。4.2各部件的UG建模4.2.1道路清障車的總體建模本次畢業(yè)設(shè)計通過查閱大量的資料，對目前的道路清障車進(jìn)行了系統(tǒng)的了解，并在此基礎(chǔ)上完成了對道路清障車的三維建模，如圖4-1所示。圖4-1 道路清障車的建模由于時間和能力有限，本次設(shè)計僅僅完成了對道路清障車執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及整車外形的建模4.2.2液壓缸的建模本次設(shè)計中液壓缸屬于執(zhí)行機(jī)構(gòu)中不可忽略的組成部件，道路清障車若想完成托舉動作必須通過液壓缸的工作，本次液壓缸建模所用參數(shù)如表4-1所示。現(xiàn)在許多的廠家也開始對液壓缸進(jìn)行改進(jìn)，使之能更好的應(yīng)用于道路清障車上以便讓清障車最大限度的發(fā)揮其靈活快速的優(yōu)勢，但這些創(chuàng)新仍未普及，所以此次建模遵找傳統(tǒng)液壓缸的設(shè)