清障車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建模研究

1、<p>　　河 北 工 業(yè) 大 學(xué)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) </p><p>　　作 者： 馬松 學(xué) 號： 100268 </p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　系(專業(yè))：

2、 車輛工程 </p><p>　　題 目： 清障車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建模研究 </p><p>　　指導(dǎo)者： 王金剛 教授 </p><p>　　(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))</p><p>　　評閱者：

3、 </p><p>　　(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))</p><p>　　2014 年 5 月 23 日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)在科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，機(jī)械領(lǐng)域中的虛擬樣機(jī)技術(shù)也得到了很大的發(fā)展和突破。虛擬樣機(jī)技術(shù)的開發(fā)與利用不但節(jié)

4、省了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)費(fèi)用，而且支持團(tuán)隊(duì)并行設(shè)計(jì)從而縮短設(shè)計(jì)周期。因此虛擬樣機(jī)技術(shù)能大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。所以本次設(shè)計(jì)采取的主要是虛擬樣機(jī)技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)介紹了運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，主要是使用CAD、UG軟件，對清障車的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與建模研究。液壓系統(tǒng)是清障車的主要工作系統(tǒng)，借助于液壓系統(tǒng)，將事故車拖拽到清障車的貨箱上并拖離公路，以便盡快恢復(fù)交通秩序。因此，液壓系統(tǒng)設(shè)

5、計(jì)的好壞直接影響到清障車的性能和工作的可靠性。設(shè)計(jì)過程中對已有的清障車進(jìn)行廣泛的調(diào)研，并根據(jù)已有資料完成清障車液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，利用CAD對清障車的液壓系統(tǒng)各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)形式及尺寸建立二維圖,在此基礎(chǔ)上利用UG建立清障車液壓系統(tǒng)各個(gè)部件的三維圖，并進(jìn)行裝配，為進(jìn)行仿真研究提供條件。</p><p>　　關(guān)鍵字:清障車液壓系統(tǒng)，虛擬樣機(jī)技術(shù)，CAD,UG</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外

6、文摘要</p><p><b>　　目次 </b></p><p>　　1 引言 ……………………………………………………………………… 1 </p><p>　　1.1 清障車國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r…………………………………………… 1<

7、/p><p>　　1.2 本文研究的主要內(nèi)容和工作要求 ………………………………… 2</p><p>　　2 清障車的概述……………………………………………………………… 4</p><p>　　2.1 清障車的結(jié)構(gòu)形式及其應(yīng)用………………………………………… 4</p><p>　　2.2 清障車及其液壓系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)要求…

8、…………………… 7</p><p>　　3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與尺寸計(jì)算……………………………………………… 8</p><p>　　3.1 液壓系統(tǒng)的原理圖的擬定…………………………………………… 8</p><p>　　3.2 吊臂的受力分析……………………………………………………… 8</p><p>　　3.3 變幅液壓

9、缸參數(shù)的確定……………………………………………… 9</p><p>　　3.4 吊臂伸縮液壓缸參數(shù)的確定………………………………………… 10</p><p>　　3.5 折臂液壓缸參數(shù)的確定……………………………………………… 11</p><p>　　3.6 拖臂液壓缸參數(shù)的確定……………………………………………… 12</p>&

10、lt;p>　　3.7 支腿液壓缸受力分析及參數(shù)確定…………………………………… 13</p><p>　　3.8 絞盤型號確定………………………………………………………… 15 4 利用UG軟件對清障車液壓系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)體建?！?21</p><p>　　4.1 UG軟件的簡介………………………………………………………… 21</p>&

11、lt;p>　　4.2 清障車液壓系統(tǒng)的建?！?22</p><p>　　結(jié)論 …………………………………………………………………………… 32 </p><p>　　致謝 …………………………………………………………………………… 33 </p><p>　　參考文獻(xiàn) ……………………………………………………

12、………………… 34 </p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　清障車是指完成道路事故車輛托運(yùn)轉(zhuǎn)移任務(wù)的專用汽車。隨著我國汽車保有量的迅速增加，這種專用汽車的應(yīng)用前景越來越廣。液壓系統(tǒng)是清障車的主要工作系統(tǒng)，借助于液壓系統(tǒng)，將事故車拖拽到清障車的貨箱上并拖離公路，以便盡快恢復(fù)交通秩序。因此，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接影響到清障車的性能和工作的

13、可靠性。</p><p>　　清障車的發(fā)展史比較短，它起源于美國，早在20世紀(jì)50年代就生產(chǎn)了世界上第一輛清障車，這也是道路清障車發(fā)展的開端。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、給駕駛員提供幫助和救援服務(wù)。其應(yīng)用范圍較廣，大部分應(yīng)用于公路、高速公路、城市建設(shè)和機(jī)場【1】。</p><p>　　我國目前還是一個(gè)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)

14、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，因此，提高清障車的生產(chǎn)能力和研究技術(shù)，跟上世界的發(fā)展趨勢將是我們所追求的【2】。然而，液壓系統(tǒng)是清障車的主要工作系統(tǒng)，借助于液壓系統(tǒng)，將事故車拖拽到清障車的貨箱上并拖離公路，以便盡快恢復(fù)交通秩序。因此，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接影響到清障車的性能和工作的可靠性。所以，提高清障車的工作性能主要是要

15、提高清障車的液壓系統(tǒng)。</p><p>　　1.1 清障車國內(nèi)外發(fā)展情況</p><p>　　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(diǎn)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)水平相比還是有一定的差距。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

16、裝清障車，據(jù)了解，只是因?yàn)楦黝惼嚨妆P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，減少毛坯因受熱變形。（3）智能化監(jiān)控。目前國內(nèi)清障車的技術(shù)，僅僅滿

17、足基本的施救和清障，智能化的監(jiān)控儀器應(yīng)用較少【2】。</p><p>　　國內(nèi)外清障車發(fā)展趨勢：人性化設(shè)計(jì)和個(gè)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(jì)和個(gè)性化的服務(wù)發(fā)面。另外上裝輕量化也是目前清障車的發(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(jì)作為實(shí)現(xiàn)

18、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)今后還將在一下幾個(gè)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(jì)承載能力更強(qiáng)，最大限度地發(fā)揮底盤性能。（2）設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)手段采用新技術(shù)。國內(nèi)清障車設(shè)計(jì)還在研究和仿制國外主流產(chǎn)品，主要是在運(yùn)用Auto CAD或國產(chǎn)電子圖版進(jìn)

19、行二維設(shè)計(jì)，美國米勒公司的清障車設(shè)計(jì)已邁向3D CAD設(shè)計(jì)。用3D原型圖，進(jìn)行工裝、家具和檢具的設(shè)計(jì)、校準(zhǔn)和驗(yàn)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(shí)際上也相應(yīng)降低了產(chǎn)品開發(fā)成本。（3）生產(chǎn)自動(dòng)化。目前</p><p>　　1.2 本文研究的主要內(nèi)容和工作要求</p><p>　　學(xué)習(xí)了解清障車的工作原理和工作內(nèi)容，收集大量有關(guān)的資料對清障車的液壓系統(tǒng)有初步的認(rèn)識，并根據(jù)給

20、出的數(shù)據(jù)和掌握的專業(yè)知識設(shè)計(jì)清障車的液壓系統(tǒng)并對其建模。</p><p>　?。?）完成清障車液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作；</p><p>　?。?）完成清障車液壓系統(tǒng)的建模工作；</p><p>　?。?）完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的撰寫工作；</p><p>　?。?）提供清障車液壓系統(tǒng)總圖和有關(guān)零件圖等二維圖紙；</p><p>

21、;　?。?）提供清障車液壓系統(tǒng)的三維模型；</p><p>　　（6）提供包含清障車液壓系統(tǒng)三維模型和有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容的設(shè)計(jì)計(jì)算說明。</p><p><b>　　2.清障車的概述</b></p><p>　　2.1 清障車的結(jié)構(gòu)形式及其應(yīng)用</p><p>　　清障車是裝備有其中、托舉、拖曳等設(shè)備，用于清除道路障礙的專

22、用汽車（GB/T17350-1998）。這里說的“道路障礙物”絕大部分是指停留在道路上影響交通暢通的各種車輛【3】。</p><p>　　要清除道路上停留的不同類型的車輛是不是用同一種作業(yè)裝置就能將其拖走呢？答案是不能的。比如轎車根據(jù)其體積小、質(zhì)量輕、底盤離地間隙小的特點(diǎn)，可以采取抱起其輪胎的方式將其拖走；或者干脆直接將其牽引到清障車的平板上將其背走。但用同樣的方法對幾十噸重的載貨汽車就不好用或者根本就不能用了。

23、這就根據(jù)不同類型的車輛產(chǎn)生了不同的作業(yè)裝置。下面介紹清障車作業(yè)裝置常見的結(jié)構(gòu)形式和應(yīng)用【3】。</p><p>　　1 托吊分離型 托吊分離型即吊臂和拖臂可以單獨(dú)工作，互不影響。托吊分離型又包含吊臂旋轉(zhuǎn)和不旋轉(zhuǎn)兩種形式。</p><p>　　1.1 臂旋轉(zhuǎn)的托吊分離型清障車 該車一般為4軸或5軸的重型清障車（圖1）。吊臂通過主軸安裝在回轉(zhuǎn)臺上，回轉(zhuǎn)臺帶動(dòng)起重臂實(shí)現(xiàn)3600回轉(zhuǎn)。吊臂

24、一般分為兩節(jié)臂或三節(jié)臂，可以自由伸縮。在舉升油缸的作用下，吊臂還可以繞主軸在一定范圍內(nèi)起吊?；剞D(zhuǎn)臺后座上安裝了兩個(gè)液壓絞盤，協(xié)助吊臂實(shí)現(xiàn)拖拽和起吊的功能。吊臂負(fù)責(zé)將被拖車輛從不便拖牽的位置轉(zhuǎn)移到便于拖牽的位置，或?qū)⒁褍A翻的車輛擺正以便于拖牽。</p><p>　　托舉裝置作為清障車作業(yè)裝置中最重要的執(zhí)行元件，負(fù)責(zé)將被拖車輛拖走。它由三部分組成：托舉機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)臂和托具。托舉機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)臂上下移動(dòng)和擺動(dòng)的裝置，當(dāng)擺

25、動(dòng)臂通過托具將被拖車輛固定好后，由托舉機(jī)構(gòu)將被拖車輛托離地面一定距離并使擺動(dòng)臂上擺一個(gè)小角度（約70），這個(gè)小角度可以很大程度上避免被拖車輛的滑脫和保險(xiǎn)杠等部件的損壞（圖2）。托具即是拖車用的工具，它的一端與擺動(dòng)臂用銷軸連接，為了清障車拖車行駛時(shí)轉(zhuǎn)彎的需要，托具可以水平小角度擺動(dòng)。托具的另一端是托叉座，根據(jù)拖被拖車的不同位置選擇相應(yīng)的托叉裝入托叉座即可（圖3）。根據(jù)拖被拖車的不同位置托叉分為板簧托叉、前橋托叉、縱梁托叉、輪胎托叉、板簧前

26、耳座托叉等【3】。</p><p>　　吊臂旋轉(zhuǎn)的托吊分離型清障車應(yīng)用比較廣泛，作業(yè)對象絕大多數(shù)是中重型載貨汽車、大中型客車、重型載貨汽車及超重型半掛汽車列車等。它也可以拖牽中小型車，但考慮拖牽成本，一般不使用。</p><p>　　1.2 吊臂不旋轉(zhuǎn)的托吊分離型清障車 該型清障車一般為2軸或3軸的中型清障車（圖4）。與吊臂旋轉(zhuǎn)的托吊分離型清障車相比較，它沒有回轉(zhuǎn)臺，吊臂不能回轉(zhuǎn)，吊臂座

27、固定在車架上，2個(gè)液壓絞盤安裝在吊臂上，除此之外其它功能基本相同。吊臂不旋轉(zhuǎn)的托吊分離型清障車應(yīng)用不是很廣泛，它有被托吊聯(lián)體型清障車取代的趨勢，作業(yè)對象一般是輕型載貨汽車、微型客貨車、中重型載貨汽車、大中型客車等【3】。</p><p>　　2 托吊聯(lián)體型 </p><p>　　該型清障車系吊臂與拖臂聯(lián)結(jié)一體，一般為2軸或3軸的中重型清障車（圖5）。該車的吊臂與吊臂不旋轉(zhuǎn)的托吊分離型清

28、障車的吊臂結(jié)構(gòu)相仿，都沒有回轉(zhuǎn)臺，吊臂不能回轉(zhuǎn)，吊臂座固定在車架上，2個(gè)液壓絞盤安裝在吊臂上。但車的最大特點(diǎn)就是吊臂下連接一個(gè)副臂，該副臂起到了托舉機(jī)構(gòu)的功能，大大降低了該車的制造成本。當(dāng)擺動(dòng)臂通過托叉將被托車輛固定好以后，只需輕輕舉升吊臂就能將被拖車輛托起，且擺動(dòng)臂自然形成了一個(gè)上擺的小轉(zhuǎn)角，對避免被拖車輛的滑脫和保險(xiǎn)杠等部件的損壞很有好處（圖6），可見該車的操作很方便。</p><p>　　托吊聯(lián)體型清障車很

29、受用戶歡迎，在中重型清障車?yán)镎加泻艽蟮氖袌龇蓊~。作業(yè)對象一般是中重型載貨汽車、大中型客車、輕型載貨汽車、微型客貨車等【3】。</p><p><b>　　3 平板背拖型</b></p><p>　　該型清障車系通過牽引或吊舉車輛至平板上進(jìn)行背載運(yùn)輸，同時(shí)還能進(jìn)行拖載運(yùn)輸（圖7）。由圖便可看出該行車的最大特點(diǎn)：一車拖二，同時(shí)可以將兩輛車拖離現(xiàn)場，而且該型車總質(zhì)量小，省

30、油，操作方便。但是該車也有很大的拖車局限性，由于該車載質(zhì)量小，故只能背拖轎車、微型客貨車等總質(zhì)量小的車型。</p><p>　　該車的作業(yè)裝置是怎樣實(shí)現(xiàn)一車拖二的呢？托舉裝置拖車就不用細(xì)說了，和前面所述一樣。這里主要講講背載車輛如何背載，從前面解釋可以體會得到是“通過牽引或吊舉車輛至平板上進(jìn)行背載運(yùn)輸”。吊舉好理解，就是用起吊裝置將被拖車吊到平板車廂上。那么牽引呢？如圖8所示，該型車的平板車廂是可以在一個(gè)固定軌道

31、上前后滑移的，由一個(gè)行程3米左右的水平拉缸控制，而這個(gè)固定軌道又可以帶著平板車廂在推缸的作用下繞著鉸鏈軸擺轉(zhuǎn)。當(dāng)需要背載車輛時(shí)，擺動(dòng)臂先放下適當(dāng)位置，避免與車廂干涉，然后平板車廂向后滑移所需距離，固定軌道擺轉(zhuǎn)至車廂尾端接地，這時(shí)由于被拖車輛前懸較低，一般要求車廂與地面夾角小于110，防止?fàn)恳龝r(shí)被拖車輛前懸與車廂接觸。液壓絞盤將被拖車輛牽引到車廂的合適位置后，收回車廂，放下軌道，收起擺動(dòng)臂，將被拖車輛固定好背走，背載作業(yè)完成【3】。<

32、;/p><p>　　2.2清障車及其液壓系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)要求</p><p>　　3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與尺寸計(jì)算</p><p>　　3.1 液壓系統(tǒng)的原理圖的擬定</p><p>　　清障車液壓執(zhí)行裝置，包括變幅液壓缸兩個(gè)、吊臂伸縮液壓缸一個(gè)、折臂液壓缸一個(gè)、托臂液壓缸兩個(gè)、支腿液壓缸兩個(gè)、絞盤液壓馬達(dá)兩個(gè)。</p><

33、p>　　液壓執(zhí)行裝置由一個(gè)7聯(lián)的手動(dòng)換向閥統(tǒng)一控制，其中變幅液壓缸、吊臂伸縮液壓缸、折臂液壓缸、兩個(gè)液壓絞盤分別都裝有平衡閥，作用是使執(zhí)行機(jī)構(gòu)失去壓力之后停留在指定位置不動(dòng)。支腿液壓缸以及托臂伸縮液壓缸裝有雙向液壓鎖，作用是鎖止執(zhí)行機(jī)構(gòu)，防止機(jī)構(gòu)在外力作用下動(dòng)作。圖3.1為根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作要求擬定的液壓系統(tǒng)原理圖【4、5、6】。</p><p>　　圖3.1 液壓系統(tǒng)原理圖</p><

34、;p>　　3.2 吊臂的受力分析</p><p>　　圖3.2為清障車吊臂油缸以及變幅液壓缸的受力簡圖，該工況是吊臂最大吊起高度為5m，吊起重量為2000kg時(shí)的受力情況。</p><p>　　圖3.2 吊臂受力示意圖</p><p>　　根據(jù)吊臂受力以及力矩平衡原理列出方程，解得：</p><p>　　F2=277667N

35、 F3=167149N</p><p>　　其中：吊臂質(zhì)量G=1490kg</p><p>　　最大起吊質(zhì)量F1=20000kg</p><p><b>　　L1=8110mm</b></p><p><b>　　L2=2968mm</b></p><p><b>

36、　　L3=4018mm</b></p><p><b>　　θ1=700</b></p><p>　　θ2=650【7】。</p><p>　　3.3 變幅液壓缸參數(shù)的確定</p><p>　　變幅液壓缸無桿腔的最大壓力為 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。</p><

37、p>　　最大行程時(shí)液壓缸的容積（無桿腔） \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　活塞桿完全縮回時(shí)液壓缸的容積（有桿腔） \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　變幅液壓缸所需總流量（兩個(gè)變幅液壓缸） \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　式中：t-液

38、壓缸至最大行程所需時(shí)間，t=60s</p><p>　　變幅液壓缸最大排量（兩個(gè)變幅液壓缸） \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　\* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。=2 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。</p><p>　　3.4 吊臂伸縮液壓缸參數(shù)的確定</p><p

39、>　　根據(jù)液壓缸的標(biāo)準(zhǔn)系列選擇吊臂伸縮液壓缸徑為140mm，活塞桿直徑為80mm，其液壓缸行程為3400mm。</p><p>　　吊臂液壓缸無桿腔最大壓力為 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。</p><p>　　最大行程時(shí)液壓缸的容積（無桿腔） \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　活塞桿完全縮回時(shí)液

40、壓缸的容積（有桿腔） \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　吊臂液壓缸所需總流量 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　式中：t-液壓缸至最大行程所需時(shí)間，t=60秒</p><p>　　吊臂液壓缸最大排量 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><

41、;p>　　\* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。= \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。【7】。</p><p>　　3.5 折臂液壓缸參數(shù)的確定</p><p>　　拖車部分由一個(gè)折臂液壓缸、兩個(gè)托臂液壓缸組成</p><p>　　最大起吊質(zhì)量12370kg</p><p>　　折臂液壓缸參數(shù)確定：<

42、;/p><p>　　根據(jù)液壓缸的標(biāo)準(zhǔn)系列選擇折臂液壓缸徑為90mm，活塞桿直徑為50mm的折臂液壓缸，根據(jù)工作機(jī)構(gòu)位置要求行程450mm。</p><p>　　折臂液壓缸無桿腔的最大壓力為 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。</p><p>　　最大行程時(shí)液壓缸的容積（無桿腔） \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p>

43、<p>　　活塞桿完全縮回時(shí)液壓缸的容積（有桿腔） \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　折臂液壓缸所需總流量 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　式中：t-液壓缸至最大行程所需時(shí)間，t=60s</p><p>　　折臂液壓缸最大排量 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未

44、找到引用源。：</p><p>　　\* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。= \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。</p><p>　　3.6 拖臂液壓缸參數(shù)的確定</p><p>　　對于托臂液壓缸來說，設(shè)清障車在清障行走時(shí)速度為40km/h，假設(shè)清障車遇到突發(fā)事件需要緊急制動(dòng)，設(shè)4秒鐘可以將車制動(dòng)住，則加速度a=2.78m/s,該清

45、障車額定托牽質(zhì)量為32000kg。</p><p>　　則計(jì)算可得液壓缸受力為：F4=88960N</p><p>　　根據(jù)液壓缸的標(biāo)準(zhǔn)系列選擇托臂液壓缸徑為90mm，活塞桿直徑為50mm的托臂液壓缸，根據(jù)工作機(jī)構(gòu)位置要求一節(jié)液壓缸行程為670mm，另一節(jié)液壓缸行程為770mm。</p><p>　　托臂液壓缸無桿腔的最大壓力為 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤

46、!未找到引用源。</p><p>　　770mm行程液壓缸最大行程時(shí)液壓缸的容積（無桿腔） \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　670mm行程液壓缸最大行程是液壓缸的容積（無桿腔） \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　770mm行程液壓缸活塞桿完全縮回時(shí)液壓缸的容積（有桿腔） \* M

47、ERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　670mm行程液壓缸活塞桿完全縮回時(shí)液壓缸的容積（有桿腔） \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　托臂液壓缸所需總流量 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　式中：t-液壓缸至最大行程所需時(shí)間，t=60s</p>

48、<p>　　折臂液壓缸最大排量 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　\* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。= \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源?！?、9、10】。</p><p>　　3.7 支腿液壓缸受力分析及參數(shù)確定</p><p>　　支腿液壓缸需要以前輪為支點(diǎn)，支起整車質(zhì)量與

49、滿載質(zhì)量。其受力示意圖如下：</p><p>　　圖3.4 支腿液壓缸受力圖</p><p>　　一個(gè)支腿液壓缸的受力為 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。</p><p>　　根據(jù)液壓缸的標(biāo)準(zhǔn)系列選擇支腿液壓缸徑為125mm，活塞桿直徑為70mm的支腿液壓缸，根據(jù)工作機(jī)構(gòu)位置要求行程580mm。</p><p>　　支腿液

50、壓缸無桿腔的最大壓力為 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。</p><p>　　最大行程時(shí)液壓缸的容積（無桿腔） \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　活塞桿完全縮回時(shí)液壓缸的容積（有桿腔） \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　支腿液壓缸所需總流量 \* MERGEFO

51、RMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　式中：t-液壓缸至最大行程所需時(shí)間，t=60s</p><p>　　支腿液壓缸最大排量 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。：</p><p>　　\* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。= \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源?！?1】。</p><p

52、>　　3.8 絞盤型號確定</p><p>　　對于液壓絞盤來說最大起吊重量為G=10000kg，鋼絲繩的拉力為F=Gg=10000N。</p><p>　　圖3.5 液壓絞盤受力圖</p><p>　　經(jīng)計(jì)算，絞盤液壓馬達(dá)需要在行星齒輪降速增扭之后提供9310Nm的轉(zhuǎn)矩，綜合絞盤的各種要求，選擇如下圖所示的液壓絞盤系統(tǒng)，該系統(tǒng)回路連接平衡閥，防止液壓絞盤

53、在突然失重的情況下快速下落，另外閥塊上部M14的接頭與制動(dòng)器外接油口M14的接頭用油管連接。制動(dòng)器梭閥取得壓力油后使彈簧壓縮，液壓馬達(dá)處于正常工作狀態(tài)，當(dāng)突然失重時(shí)，彈簧伸出，對液壓馬達(dá)進(jìn)行制動(dòng)。其原理圖如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 絞盤液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　正常情況下閥塊平衡閥調(diào)節(jié)口朝外側(cè)安裝，如果改變出繩方向時(shí)，可將閥塊平衡閥調(diào)節(jié)口朝內(nèi)側(cè)安裝，進(jìn)出油口

54、位置不變。</p><p>　　綜上所述選擇江陰中新工程設(shè)備有限公司的YJP100系列液壓絞盤。其圖片和參數(shù)分別如圖3.7和表3.2所示。</p><p>　　圖3.7液壓絞盤圖片</p><p>　　表3.2液壓絞盤參數(shù)表</p><p>　　液壓缸選取完之后，液壓系統(tǒng)中還需要對液壓系統(tǒng)的動(dòng)力單元、比例換向閥、電動(dòng)單向閥、雙向液壓鎖、管路、

55、油箱、液壓油進(jìn)行選取，下面分析對其進(jìn)行選取。</p><p>　　(1) 液壓動(dòng)力單元的選取</p><p>　　液壓泵要求可以使兩組液壓缸同時(shí)動(dòng)作</p><p>　　液壓泵的最大工作壓力 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。為：</p><p>　　\* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源?！畲笠簤焊资芰?lt;

56、/p><p>　　\* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。—總的管路損失（這里取0.5MPa）</p><p>　　由此確定液壓泵額定工作壓力為16MPa</p><p>　　液壓泵的輸出流量應(yīng)為：</p><p>　　\* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。52.31 \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤!未找到引用源。&l

57、t;/p><p>　　K—系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般K=1.1-1.3；</p><p>　　由此，選擇榆次液壓有限公司CB-型齒輪泵，排量為30ml/r，額定壓力為16MPa，最高壓力為20MPa，額定轉(zhuǎn)速為2000r/min，最高轉(zhuǎn)速為3000r/min【12】。</p><p>　　(2)換向閥與控制閥的選?。?lt;/p><p>　　根據(jù)其工作壓力，

58、額定流量大小選定了電磁比例換向閥、雙向液壓鎖、平衡閥。其中電磁比例換向閥為派克VG35型7聯(lián)多路換向閥。</p><p>　　工作壓力：p=160 bar,額定流量Q=60 L/min。</p><p>　　圖3.8 多路換向閥</p><p>　　雙向液壓鎖為寧波東海液壓公司產(chǎn)品，型號為SXY6-1。</p><p>　　工作壓力：p=21

59、MPa，額定流量Q=15 L/min。</p><p>　　圖3.9 雙向液壓鎖</p><p>　　平衡閥選擇寧波漢商液壓有限公司hov型平衡閥</p><p><b>　　圖3.10 平衡閥</b></p><p>　　(3)油箱尺寸的確定</p><p>　　在確定油箱尺寸時(shí)，一方面要滿足系

60、統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時(shí)，液壓油不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時(shí)，油箱的油位不低于最低限度。</p><p>　　所需油箱容積（最大值，所有液壓缸均為最大行程）</p><p>　　考慮液壓絞盤的液壓油供應(yīng)，以及管路液壓油，最終確定油箱尺寸為長為520mm，寬為550mm，高為600mm。</p><p><b>　　(4)液壓油的選取

61、</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)的最大工作壓力為16MPa,液壓油選擇抗磨液壓油。冬季用32#抗磨液壓油，夏季使用46#抗磨液壓油。</p><p>　　(5)液壓管路的確定</p><p>　　管道的材料一般推薦采用15號、20號的薄壁無縫鋼管、和拉制紫銅管。鋼管承受的工作壓力較高，價(jià)廉，所以本系統(tǒng)主要采用鋼管。 </p><

62、p>　　油管直徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進(jìn)行計(jì)算。 油管的內(nèi)徑d按下式進(jìn)行計(jì)算：</p><p>　　式中：d—— 管道直徑（mm）； </p><p>　　q —— 液體流量（L/min）； </p><p>　　v —— 允許流速，按金屬管內(nèi)油液推薦流速值選用，吸油管路取 v =0.6～1.3m/s,壓力

63、管路取v=2～7m/s。 </p><p>　　管道的壁厚可根據(jù)工作壓力由下式計(jì)算得出</p><p>　　式中：d—— 油管內(nèi)徑（mm）； </p><p>　　p —— 工作壓力，取16MPa；</p><p>　　—— 許用應(yīng)力（MPa），對于鋼管≤98.1MPa</p><p>　　綜上所述，液壓泵供及回油管路

64、用鋼管外徑為18mm的鋼管，壁厚為2mm。折臂、托臂、變幅油缸供油與回油路用鋼管外徑為12mm的鋼管，壁厚為2mm。液壓絞盤、吊臂伸縮供油與回油路用14mm的鋼管，壁厚為2mm。</p><p>　　在液壓鋼管無法布置部位采用具有兩層鋼絲編織層的液壓膠管，其中液壓泵吸油軟管外徑為34mm，供油軟管為28mm。其他鋼管與軟管連接12mm鋼管對應(yīng)連接18mm液壓膠管。14mm鋼管對應(yīng)連接24mm軟管。</p&g

65、t;<p>　　具體布置與鋼管、軟管直徑，外購件、標(biāo)準(zhǔn)件的詳細(xì)列表詳見“清障車液壓系統(tǒng)布置圖”。 </p><p>　　4 利用UG軟件對清障車液壓系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)體建模</p><p>　　4.1 UG軟件的簡介</p><p>　　Unigraphics CAD/CAM/CAE系統(tǒng)提供了一個(gè)基于過程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計(jì)到加工真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無

66、縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造。UG面向過程驅(qū)動(dòng)的技術(shù)是虛擬產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù),在面向過程驅(qū)動(dòng)技術(shù)的環(huán)境中，用戶的全部產(chǎn)品以及精確的數(shù)據(jù)模型能夠在產(chǎn)品開發(fā)全過程的各個(gè)環(huán)節(jié)保持相關(guān)，從而有效地實(shí)現(xiàn)了并行工程。 不僅具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖等設(shè)計(jì)功能；而且，在設(shè)計(jì)過程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計(jì)的可靠性；同時(shí)，可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，其

67、后處理程序支持多種類型數(shù)控機(jī)床。另外它所提供的二次開發(fā)語言UG/OPen GRIP，UG/open API簡單易學(xué)，實(shí)現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用CAD系統(tǒng)。具體來說，該軟件具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　l）具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，真正實(shí)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(shí)施并行工程。</p><p>　　2）采用復(fù)合建模技術(shù)，可將實(shí)體建模、曲面建模、線框建模、

68、顯示幾何建模與參數(shù)化建模融為一體。</p><p>　　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(shí)體造型基礎(chǔ)，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)辦法，并能用參數(shù)驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　4）曲面設(shè)計(jì)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(jì)、汽輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)等復(fù)雜曲面造型。</p><p>　　5）出圖功

69、能強(qiáng)，可十分方便地從三維實(shí)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(shí)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(shí)用性。</p><p>　　6）以Parasolid為實(shí)體建模核心，實(shí)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(shí)體造型基礎(chǔ)。</p><p>　　7）提供了界面良好的二次開發(fā)工具GR

70、IP（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(jì)算功能緊密結(jié)合起來。</p><p>　　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(shí)現(xiàn)；進(jìn)行對象操作時(shí)，具有自動(dòng)推理功能；同時(shí)，在每個(gè)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【13】。 4.2 清障車液壓系統(tǒng)的建模<

71、/p><p>　　通過對清障車液壓系統(tǒng)各個(gè)部件的尺寸形狀的分析，根據(jù)已經(jīng)用CAD畫好的二維圖，開始用UG軟件繪制液壓系統(tǒng)的三維圖。各部件的建模過程如下：</p><p>　　下面以液壓鋼管7建模為例。</p><p>　　首先打開UG軟件，點(diǎn)擊“新建”</p><p>　　圖4-1 新建模型界面圖</p><p>　　選

72、擇模型進(jìn)入建模界面，點(diǎn)擊“草圖”，根據(jù)液壓鋼管7的數(shù)據(jù)繪制草圖。如圖4-2所示，然后點(diǎn)擊“完成草圖”進(jìn)入實(shí)體建模界面，利用“沿引導(dǎo)線掃略”工具，最終得到液壓鋼管7實(shí)體模型，如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-2 液壓鋼管7草圖</p><p>　　圖4-3 液壓鋼管7實(shí)體圖</p><p>　　建立其他零件時(shí)的步驟與液壓鋼管7的步驟基本一樣，細(xì)節(jié)部分要根

73、據(jù)模型的特點(diǎn)采用適當(dāng)?shù)慕９ぞ?。液壓鋼管的三維圖比較多但大體都差不多就不一一列舉了，主要舉出清障車液壓系統(tǒng)其他零部件模型如圖所示。</p><p>　　圖4-4 液壓系統(tǒng)多路換向閥</p><p><b>　　圖4-5 絞盤</b></p><p>　　圖4-6 三通接頭</p><p>　　圖4-7 拖臂液壓缸

74、</p><p><b>　　圖4-8 液壓缸</b></p><p>　　圖4-9 焊接管接頭</p><p>　　圖4-10 扣卡式管接頭</p><p>　　圖4-11 支腿雙向液壓鎖</p><p>　　圖4-12 折臂液壓平衡閥</p><p>　　圖4

75、-13 絞盤專用平衡閥</p><p>　　圖4-14 拖車臂雙向液壓鎖</p><p>　　圖4-15 液壓泵</p><p><b>　　圖4-16 油箱</b></p><p>　　圖4-17 液壓系統(tǒng)總布置圖（二維）</p><p>　　圖4-18 液壓系統(tǒng)總布置圖</

76、p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　虛擬樣機(jī)技術(shù)的開發(fā)與利用，為機(jī)械行業(yè)的發(fā)展與功能的創(chuàng)新開辟了一條新的方法。本文主要是利用Auto CAD 、UG輔助設(shè)計(jì)軟件，完成了一些較為完整的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建模。</p><p>　　本文主要是以清障車液壓系統(tǒng)為研究對象，主要練習(xí)了對液壓系統(tǒng)發(fā)面知識的了解與學(xué)習(xí)并且掌握了液壓系統(tǒng)的整體

77、布置并能熟練的利用CAD軟件建立清障車液壓系統(tǒng)零件與總布置的二維圖并繪制其原理圖。根據(jù)已繪制出來的二維圖，用UG建立清障車液壓系統(tǒng)的零件的實(shí)體模型，并利用UG軟件對零件實(shí)體模型裝配建立總裝圖。 </p><p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我熟練的掌握了CAD、UG等輔助設(shè)計(jì)軟件的使用，深深體會到了虛擬樣機(jī)在機(jī)械行業(yè)上應(yīng)用的重要性和必要性，也知道了只有親自做一件事的時(shí)候才知道里面有許多問題的存在。做任何事

78、情的時(shí)候都必須嚴(yán)禁、認(rèn)真、負(fù)責(zé)。當(dāng)遇到問題和苦難是能獨(dú)立自主地解決并能從中得到一些啟發(fā)。這次課設(shè)對我來說是個(gè)挑戰(zhàn)也是個(gè)機(jī)遇，讓我明白了自己還有很長的路要走，我將會認(rèn)真學(xué)習(xí)為自己所學(xué)領(lǐng)域和自己的未來創(chuàng)造一片新天地。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　經(jīng)歷這幾個(gè)月的努力，畢業(yè)論文即將完成，但是這也意味著我四年的大學(xué)生活將要到一段落了。四年大學(xué)時(shí)

79、光，在我不經(jīng)意之間就從手指間流逝。當(dāng)我攥著在這大學(xué)里給我最后的一次任務(wù)，回首想來，一次次的歡笑與淚水，要感謝的人實(shí)在太多太多。 </p><p>　　首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師王金剛老師，在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給予我細(xì)心的關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)，但是，感謝的不僅如是。王老師不僅在學(xué)術(shù)上有很大的成就而且為人正直、不弄虛作假。經(jīng)常教導(dǎo)我們對于自己該做的事情一定要盡心盡力，不僅如此，也要為自己做的一些事承擔(dān)后果，有一定的責(zé)任感

80、。他還特別關(guān)心我們的身體健康，經(jīng)常跟我們說要在飲食上注意些。從他身上我學(xué)到了太多做人、做事的道理，都將終身難忘，他淵博的學(xué)識、敏銳的思維和科學(xué)的態(tài)度令我欽佩。 </p><p>　　在此我也要感謝我的同學(xué)們，他們在專業(yè)知識上給我了太多太多的幫助，在我有些不會的地方都毫無保留的教給我，讓我從中等到了很大的啟發(fā)，能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)也有大家的一份功勞。 </p><p>　　感

81、謝我的輔導(dǎo)員段明洋老師，他雖然沒有在專業(yè)知識上給與我那么多的幫助，但是在生活上給予了我無數(shù)的幫助，讓我們安心的學(xué)習(xí)，而且在我們緊張的學(xué)習(xí)中也時(shí)不時(shí)的給我們安排一些有趣的活動(dòng)，讓我們緊張的學(xué)習(xí)中有一些快樂。</p><p>　　我也要特別感謝我的家人：父親、母親和姐姐，他們無時(shí)無刻不牽掛我，每個(gè)星期都要打電話問問我過的是不是開心，他們的鼓勵(lì)是我認(rèn)真學(xué)習(xí)的最大的動(dòng)力。 </p><p&

82、gt;　　此外，感謝我的母校，給了我知識，給了我快樂，也給了我舞臺，并在這個(gè)大舞臺上綻放著自己最美麗的青春。我一定秉承工大的訓(xùn)導(dǎo)，工大是我們的驕傲，也是我們這些學(xué)子最溫軟的家，愿工大的明天更加美好！ </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 李輝.清障車技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.商界論壇,2013（12）：369</p><

83、;p>　　2 張靜靜. 國內(nèi)外清障車的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的探討.企業(yè)導(dǎo)報(bào),2012（4）：293 </p><p>　　3 佟鋼，趙闖，郭大鵬. 清障車作業(yè)裝置常見的結(jié)構(gòu)形式和應(yīng)用.北方交通,2008(12)：78～79</p><p>　　4 關(guān)衛(wèi)國.  清障車總布置設(shè)計(jì)探討[J]. 商用汽車. 2003(12:51～53</p><p&g

84、t;　　5 馮晉祥.專用汽車設(shè)計(jì)[M].北京：人民交通出版社，2007.</p><p>　　6 李祥貴,代汝泉,王慧君.ST5100TCZ型道路清障車總體設(shè)計(jì)與計(jì)算[J].濟(jì)南交通高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2000(9).</p><p>　　7 張占國,成凱.重型清障車吊臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011(9).</p><p>　　8 李忠生.簡

85、析中美兩國清障車標(biāo)準(zhǔn)中托舉質(zhì)量的計(jì)算公式.專用汽車,2007(11)：36～38</p><p>　　9 屈軍坡，王玉良，李杰. 清障車托舉裝置結(jié)構(gòu)分析.機(jī)械工程師,2013（7）：187～188</p><p>　　10 胡志敏,朱軍帥.清障車拖臂液壓管路的改進(jìn)[J].工程機(jī)械與維修，2010(11)：179</p><p>　　11.黃景輝.高空作業(yè)車支腿壓