道路清障車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含CAD圖
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一、選題背景及意義
1.1清障車(chē)發(fā)展的市場(chǎng)背景
隨著我國(guó)公路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展以及車(chē)輛的普及，我們現(xiàn)在可以快速有效的出行，但隨之而來(lái)的問(wèn)題是：交通事故也相應(yīng)增多，而且故障車(chē)型大小不一，針對(duì)這種情況，道路清障車(chē)應(yīng)運(yùn)而生。道路清障車(chē)是指具有道路搶險(xiǎn)作業(yè)裝備的專(zhuān)用汽車(chē)，簡(jiǎn)稱(chēng)清障車(chē)，又稱(chēng)道路救援車(chē)，拖車(chē)，拖拽車(chē)。清障車(chē)主要是由底盤(pán)、起重裝置、托舉牽引裝置、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、車(chē)體與工具箱等組成。具有起吊、拽拉和托舉牽引等多項(xiàng)功能。是用于高速公路、城市道路的清障作業(yè)。由于汽車(chē)在道路上行駛時(shí)故障和事故是不可避免的，清障車(chē)額的主要任務(wù)就是將故障車(chē)或事故車(chē)及時(shí)拖離現(xiàn)場(chǎng)，確保道路暢通無(wú)阻。
道路清障車(chē)在國(guó)外早已廣泛使用。美國(guó)稱(chēng)這種車(chē)為救援車(chē),偏重其作用與任務(wù); 英國(guó)則稱(chēng)這種車(chē)為拖車(chē)( Towtruek ) 或拖吊車(chē)( Towlift ) , 偏重其功能和結(jié)構(gòu)。我國(guó)專(zhuān)用汽車(chē)推薦性標(biāo)準(zhǔn)中將其歸在特種汽車(chē)一類(lèi), 稱(chēng)作“搶險(xiǎn)車(chē)”?！皳岆U(xiǎn)”一詞語(yǔ)義模糊,“ 拖車(chē)” 一詞又易與牽引車(chē)混淆, 故兼顧該類(lèi)車(chē)的作用、功能, 稱(chēng)作道路清障車(chē)比較合適, 實(shí)際使用中可簡(jiǎn)稱(chēng)為拖救車(chē)。
1.1.1道路規(guī)劃背景
近年來(lái), 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展, 特別是最近幾年國(guó)家積極的財(cái)政政策的實(shí)施, 使得我國(guó)城市建設(shè)與公路建設(shè)突飛猛進(jìn), 為車(chē)輛行駛創(chuàng)造了良好的環(huán)境。國(guó)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(chē)?yán)锍?.6萬(wàn)km ，其中新增高速公路4600km ，全國(guó)公路通車(chē)總里程達(dá)到180萬(wàn)km , 其中高速公路近3萬(wàn)km , 實(shí)現(xiàn)了“五縱七橫”國(guó)道主干線(xiàn)系統(tǒng)第一階段建設(shè)目標(biāo)。全國(guó)有50 %以上的省份高速公路里程超1000km 。2004 年全國(guó)公路通車(chē)總里程達(dá)到181 萬(wàn)km , 高速公路里程達(dá)到3.2 萬(wàn)km 。
根據(jù)我國(guó)城市建設(shè)規(guī)劃, 在未來(lái)10 年內(nèi),我國(guó)的城市將由現(xiàn)在的700個(gè)增加到800個(gè),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(duì)城市交通提出了更高的要求。而公路總通車(chē)?yán)锍痰牟粩嘣黾雍统鞘薪ㄔO(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大, 帶動(dòng)了汽車(chē)工業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展, 使汽車(chē)保有量迅速擴(kuò)大, 專(zhuān)用車(chē)包括道路清障車(chē)市場(chǎng)也空前繁榮。
1.1.2城市交通背景
近幾年交通運(yùn)輸業(yè)的迅速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大, 帶來(lái)了汽車(chē)保有量逐日增加, 汽車(chē)給人們的工作和生活帶來(lái)方便的同時(shí), 交通事故的增加也給人們帶來(lái)了很多的煩惱。這就需要大量的道路清障車(chē)和道路事故救助車(chē)。
清障車(chē)市場(chǎng)的變化緊跟我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)開(kāi)放變化，以前道路清障車(chē)往往采用一般的拖車(chē)牽引排障, 或采用僅有簡(jiǎn)單托牽功能的老式清障車(chē)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(jiàn)。目前,典型中部城市武漢市擁有各類(lèi)清障車(chē)近100 輛,主要是東風(fēng)5T底盤(pán)改裝的托牽引型清障車(chē), 而僅有少量東風(fēng)8T 底盤(pán)改裝清障車(chē), 主要用于大橋交通樞紐地段。高等級(jí)、高性能的清障車(chē)很少。目前在國(guó)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(chē)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(chē)還有相當(dāng)?shù)姆蓊~依賴(lài)進(jìn)口, 如南京機(jī)場(chǎng)高速公路花費(fèi)近500萬(wàn)元人民幣進(jìn)口兩臺(tái)清障車(chē)。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(zhǎng)166km 的路段, 配備了11 輛清障車(chē)(其中大型清障車(chē)3輛、中型2 輛、小型6輛), 2輛起重汽車(chē), 1輛平板車(chē)和3套搶險(xiǎn)救援設(shè)備,從幾年的運(yùn)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(guó)城鄉(xiāng)道路的發(fā)展，人民生活水提品的高，人們?cè)絹?lái)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(guó)各級(jí)交管部門(mén)亟待對(duì)老舊設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和更新，購(gòu)進(jìn)救援功能全的清障車(chē)。雖然清障車(chē)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(chē)還很少，尤其是使用與清理各級(jí)公路及城市的肇事、故障、及違章停放車(chē)輛的清障車(chē)市場(chǎng)需求缺口很大?？梢灶A(yù)見(jiàn)，我國(guó)道路清障車(chē)的發(fā)展前景是廣闊的，道路清障車(chē)勢(shì)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(chē)的意義
發(fā)展經(jīng)濟(jì)，交通先行，其正確性已為全社會(huì)的實(shí)踐所證實(shí)，隨著我國(guó)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(mén)或者企事業(yè)單位對(duì)清障車(chē)的外觀設(shè)計(jì)、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(xiàng)重要指標(biāo)，因此清障車(chē)研發(fā)的工作需要前行，清障車(chē)是“讓大地的脈絡(luò)更暢通的使者”。
我們目前還是一個(gè)發(fā)展中國(guó)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(wú)形中也給清障車(chē)的發(fā)展提供了很大的空間，隨著近年來(lái)城市交通的發(fā)展和車(chē)輛擁有的增多，交通事故的頻繁發(fā)生，越來(lái)越多的清障車(chē)將會(huì)被各企業(yè)單位所購(gòu)入，因此，提高清障車(chē)的生產(chǎn)能力和研發(fā)技術(shù)，跟上世界的發(fā)展趨勢(shì)將是我們所追求的。
二、國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展趨勢(shì)
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(guó)，早在20世紀(jì)50年代就生產(chǎn)出世界上第一輛清障車(chē)，這個(gè)開(kāi)端為清障車(chē)的發(fā)展史拉開(kāi)帷幕。清障車(chē)主要用于排除道路障礙、清理事故車(chē)輛、整理城市環(huán)境，給駕駛員和車(chē)輛提供幫助和救援服務(wù)。廣泛用于公路、城市建設(shè)、汽車(chē)修理行業(yè)、機(jī)場(chǎng)、碼頭及高速公路公司等部門(mén)。也用于“無(wú)故障車(chē)輛”的特殊運(yùn)輸功能。清障車(chē)發(fā)展的第一階段，功能單一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，這一階段往往采用自制底盤(pán)。第二階段，以引入液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)為標(biāo)志，這一階段的清障車(chē)系列品種、規(guī)模增多、結(jié)構(gòu)形式多樣化、底盤(pán)多樣化。第三階段，20 世紀(jì) 80 年代至今，快速發(fā)展時(shí)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(guó)內(nèi)外典型道路清障車(chē)廠(chǎng)家及其代表車(chē)型
2.1.1國(guó)內(nèi)典型道路清障車(chē)廠(chǎng)家及其代表車(chē)型
目前，國(guó)內(nèi)道路清障車(chē)的生產(chǎn)廠(chǎng)家主要有三家，分別是沈陽(yáng)北方交通重工集團(tuán)、廣東粵海汽車(chē)有限公司、徐工集團(tuán)隨車(chē)起重機(jī)有限公司。
（1）沈陽(yáng)北方交通重工集團(tuán)
沈陽(yáng)北方交通重工集團(tuán)在 1995 年年底制造出了中國(guó)第一輛全液壓式道路清障車(chē)。經(jīng)過(guò)將近 18年的摸索和創(chuàng)新實(shí)踐，沈陽(yáng)北方交通重工集團(tuán)通過(guò)大量引進(jìn)先進(jìn)清障車(chē)制造企業(yè)（如美國(guó)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（6t～60t）各個(gè)層次，具備全面托牽能力的全面道路清障車(chē)集群。其中重型道路清障車(chē)是我國(guó)國(guó)內(nèi)道路清障車(chē)技術(shù)的領(lǐng)跑者。
（2）廣東粵海汽車(chē)有限公司
廣東粵海汽車(chē)有限公司是我國(guó)唯一的一家專(zhuān)用汽車(chē)生產(chǎn)的民營(yíng)企業(yè)。廣東粵海汽車(chē)有限公司在道路清障車(chē)行業(yè)內(nèi)具有相當(dāng)高的聲譽(yù)。它擁有150多個(gè)道路清障車(chē)的品種。現(xiàn)在廣東粵海汽車(chē)已經(jīng)具備年產(chǎn)3000輛道路清障車(chē)的能力，其擁有的先進(jìn)的道路清障車(chē)生產(chǎn)技術(shù)，一直是我國(guó)道路清障車(chē)的領(lǐng)跑者。
（3）徐工集團(tuán)隨車(chē)起重機(jī)有限公司
徐工集團(tuán)隨車(chē)起重機(jī)有限公司是是中國(guó)專(zhuān)注于隨車(chē)起重機(jī)、道路清障車(chē)等專(zhuān)用車(chē)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(jì)開(kāi)發(fā)我國(guó)最大噸位道路清障車(chē)——QZF18A型道路清障車(chē)。它的作業(yè)能力完全能夠適應(yīng)目前我國(guó)所有道路清障作業(yè)的要求。QZF18A型道路清障車(chē)采用Volvo FM440104RB型底盤(pán)，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(zhǎng)度是國(guó)內(nèi)目前最長(zhǎng)的，同時(shí)該型道路清障車(chē)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(chē)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(guó)道路清障車(chē)行業(yè)中處于先進(jìn)水平。
2.12國(guó)外典型道路清障車(chē)廠(chǎng)家及其代表車(chē)型
目前世界清障車(chē)行業(yè)最出色的生產(chǎn)商主要有美國(guó)的 Century、JERR-Dan、CHALLENGER、
WRECKER，英國(guó)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(chē)領(lǐng)跑者。它生產(chǎn)的新款1130型旋轉(zhuǎn)型道路清障車(chē)。是廣泛的采取了眾多用戶(hù)的建議和意見(jiàn)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(pán)，多個(gè)鋼絲繩掛鉤可以使被起吊重物在起升過(guò)程中更平穩(wěn)，這對(duì)于一些艱難的起吊作業(yè)來(lái)說(shuō)是具有相當(dāng)?shù)膶?shí)用價(jià)值的。托臂也是采用特殊性能的鋼材鑄造而成，所以整車(chē)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(chē)。在清障車(chē)的托車(chē)平臺(tái)上安裝了可收縮的車(chē)廂，這種車(chē)廂的導(dǎo)軌是用鋁合金做成的。當(dāng)這款道路清障車(chē)在托運(yùn)車(chē)輛時(shí)，就將帆布車(chē)廂拉上，這樣就和普通運(yùn)貨車(chē)輛一樣，這樣做不僅實(shí)用方便，而且外表看起來(lái)很美觀，更可以有效地避免事故車(chē)輛的駕駛員感覺(jué)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(chē)SP8000。只要拉動(dòng)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(shí)，就可以通過(guò)拉動(dòng)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(chē)。這款道路清障車(chē)的整體高度比普通平板型道路清障車(chē)的高度低 15～23cm，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于在有限高的道路上行駛時(shí)可以運(yùn)輸高度更高的貨物。
2.2國(guó)內(nèi)外清障車(chē)技術(shù)現(xiàn)狀
我國(guó) 80 年代末期開(kāi)始引進(jìn)和仿制清障車(chē)，從國(guó)外清障車(chē)發(fā)展的第三階段開(kāi)始起步，起點(diǎn)較高，走了一條引進(jìn)技術(shù)與自主開(kāi)發(fā)相結(jié)合的道路。無(wú)論是研發(fā)技術(shù)還是生產(chǎn)能力，我國(guó)企業(yè)都能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)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(guó)內(nèi)目前基本使用載貨汽車(chē)的二類(lèi)底盤(pán)改裝清障車(chē)，據(jù)了解，只是因?yàn)楦黝?lèi)汽車(chē)底盤(pán)不能大批量被采購(gòu)應(yīng)用，所以不愿意投入資金和精力去開(kāi)發(fā)。因此清障車(chē)上裝與底盤(pán)的匹配不盡合理，底盤(pán)的作業(yè)能力未有得到充分發(fā)揮。
（2）產(chǎn)品開(kāi)發(fā)主要還處于模仿階段，自主開(kāi)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(guó)內(nèi)清障車(chē)的技術(shù)，僅僅滿(mǎn)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(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的道路清障車(chē)技術(shù)與工藝的特點(diǎn)主要是:全部液壓操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì);起重臂設(shè)計(jì);整車(chē)穩(wěn)定性、安全性設(shè)計(jì)與校核等。其優(yōu)點(diǎn)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(guó)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(diǎn), 全國(guó)高速公路通車(chē)?yán)锍虒⒊杀对鲩L(zhǎng), 公路保養(yǎng)用車(chē)需求量急劇增加。目前, 國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的清障車(chē)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(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策, 圍繞國(guó)家扶持的產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品, 參照國(guó)家和國(guó)際上關(guān)于改裝車(chē)車(chē)輛的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn), 研究制定道路清障車(chē)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn), 并建立合理的新型道路清障車(chē)立項(xiàng)程序。
（2）加強(qiáng)對(duì)道路清障車(chē)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的檢查和過(guò)程管理。主要內(nèi)容包括:科研開(kāi)發(fā)目標(biāo)進(jìn)度執(zhí)行情況;項(xiàng)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(shí)施有效的激勵(lì)機(jī)制, 充分調(diào)動(dòng)道路清障車(chē)科研開(kāi)發(fā)人員的工作積極性, 并且以企業(yè)為主體, 搞好與國(guó)內(nèi)外科技力量的聯(lián)合。以科技進(jìn)步和創(chuàng)新為動(dòng)力, 致力于與國(guó)際道路清障車(chē)搶占市場(chǎng)制高點(diǎn)。
2.3國(guó)內(nèi)外清障車(chē)發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)目前的道路清障車(chē)正在向“一車(chē)多能”的方向發(fā)展，生產(chǎn)廠(chǎng)家結(jié)合實(shí)際力求使一輛清障車(chē)能夠解決大部分的交通事故問(wèn)題。但我國(guó)清障車(chē)發(fā)展歷史相對(duì)國(guó)外較短，許多技術(shù)上的問(wèn)題仍需解決，目前追求的“一車(chē)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(méi)有在清障車(chē)上作太全面配置，但起碼的功能——托吊、托舉、拖牽、回轉(zhuǎn)、卷?yè)P(yáng)等功能應(yīng)當(dāng)具備。如果清障車(chē)的功能過(guò)于簡(jiǎn)單，往往一起事故要用兩三輛不同功能的清障車(chē)才能完成救援，輕則費(fèi)時(shí)費(fèi)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(jì)和個(gè)性化服務(wù)是國(guó)外目前的發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)外的清障車(chē)，技術(shù)方面非常成熟，尤其是美國(guó)清障車(chē)技術(shù)經(jīng)過(guò)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(chē)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)方面。另外上裝輕量化也是目前國(guó)外清障車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)，隨著全球環(huán)境惡化和能源危機(jī)的日益加劇，汽車(chē)輕量化設(shè)計(jì)作為 實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的最有效措施之一，國(guó)外平板大量采用鋁合金型 材加普通鋁板制造，會(huì)越來(lái)越受到企業(yè)和用戶(hù)的重視。我國(guó)清障車(chē)技術(shù)今后還將在以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。
（1） 底盤(pán)專(zhuān)用化。為了達(dá)到清障車(chē)對(duì)底盤(pán)的專(zhuān)門(mén)要求，需要研發(fā)一系列 專(zhuān)用的二類(lèi)底盤(pán)，使整車(chē)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(pán)性能。
（2）設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)手段采用新技術(shù)。國(guó)內(nèi)清障車(chē)設(shè)計(jì)還在研究和仿 制國(guó)外主流產(chǎn)品，主要是在運(yùn)用 AutoCAD 或國(guó)產(chǎn)電子圖版進(jìn)行2維設(shè)計(jì)，美國(guó)米勒公司的清障車(chē)設(shè)計(jì)已邁向3D CAD設(shè)計(jì)。用3D原型圖，進(jìn)行工裝、夾具和檢具的設(shè)計(jì)、校準(zhǔn)和驗(yàn)證，提高了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)質(zhì)量和成功率，縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，實(shí)際上也 相應(yīng)降低了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本。
（3）生產(chǎn)自動(dòng)化。目前國(guó)外基本上采 用了機(jī)器人自動(dòng)焊接，焊縫外表質(zhì)量美觀、焊接質(zhì)量高、焊接效 率高。而國(guó)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(fèi)很大，而且焊縫外表質(zhì)量差。
（4） 操作能培訓(xùn)專(zhuān)業(yè)化。曾經(jīng)發(fā)生過(guò)許多因?yàn)椴僮髡卟僮鞑划?dāng)、技術(shù)不夠熟練等原因?qū)Ρ皇┚确皆斐韶?cái)產(chǎn)或生命損失的情況。因此專(zhuān)業(yè)化的培訓(xùn)顯得尤其必要。熟悉清障車(chē)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高操作者的安全技能和安全意識(shí)、避免和減少傷亡事故，掌握清障車(chē) 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(shí)際的工作。
（5）產(chǎn)品品種多樣化。從品種上看，發(fā)達(dá)國(guó)家如德國(guó)的清障車(chē)品種有300多種；從需求量上看，目前德國(guó)、日本、英國(guó)等國(guó)也是完全根據(jù)用戶(hù)的需要進(jìn)行生產(chǎn)的。正是由于清障車(chē)服務(wù)的廣泛性和專(zhuān)業(yè)性，才能形成清障車(chē)多品種的特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)清障車(chē)已達(dá)50個(gè)種，200多個(gè)品種。由于各行業(yè)的特點(diǎn)不同，對(duì)具體品種的需求量也不同，清障車(chē)的市場(chǎng)可以出現(xiàn)多個(gè)熱點(diǎn)同時(shí)并存的局面，從而形成市場(chǎng)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(guó)道路清障車(chē)的發(fā)張還存在一些嚴(yán)重的問(wèn)題，這是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題，這些問(wèn)題如果不能得到及時(shí)的解決，將很大程度上影響我國(guó)道路清障車(chē)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(guó)目前除平板貨車(chē)、半掛車(chē)、油罐車(chē)等專(zhuān)用車(chē)批量生產(chǎn)較大外，其他技術(shù)含量較高的專(zhuān)用車(chē)大多是小批量多品種，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品及技術(shù)改造投入大、見(jiàn)效慢、收效小，加上大多數(shù)企業(yè)缺乏資金，不愿意做長(zhǎng)期投資，浴室采用簡(jiǎn)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(guó)外車(chē)型，然后再互相模仿，同質(zhì)化現(xiàn)象十分嚴(yán)重。
二是專(zhuān)用清障車(chē)底盤(pán)缺乏。目前國(guó)內(nèi)基本上沒(méi)有一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)清障車(chē)底盤(pán)的企業(yè)，國(guó)內(nèi)800多家專(zhuān)用車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)的各類(lèi)專(zhuān)用車(chē)中，大多數(shù)是在普通載貨車(chē)底盤(pán)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(gòu)底盤(pán)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(guó)家有很大差距。這一現(xiàn)狀極大的影響了我國(guó)道路清障車(chē)的發(fā)展。
三是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，目前我國(guó)道路清障車(chē)的市場(chǎng)份額占全部貨車(chē)的5%，與發(fā)達(dá)國(guó)家10%以上的市場(chǎng)份額相比仍有很大差距。
四是行業(yè)集中度較低，專(zhuān)用汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)不“專(zhuān)”，專(zhuān)用汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)存在散、亂、差的現(xiàn)狀。一個(gè)產(chǎn)品有幾十家甚至上百家企業(yè)生產(chǎn)，與此對(duì)應(yīng)一家企業(yè)又會(huì)生產(chǎn)很多種產(chǎn)品，而在發(fā)達(dá)國(guó)家，一個(gè)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(guó)汽車(chē)行業(yè)集中度較低。
五是現(xiàn)有裝置的開(kāi)發(fā)能力和制造水平對(duì)清障車(chē)限制較大。我國(guó)道路清障裝置的關(guān)鍵總體水平不高,如液壓件、泵類(lèi)、閥類(lèi)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(chē)的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。
六是國(guó)內(nèi)清障車(chē)與世界先進(jìn)國(guó)家的清障車(chē)相比在技術(shù)水平方面存在一定的差距。以美國(guó)為例，通常一個(gè)14m牽托質(zhì)量20t的三軸清障車(chē)，車(chē)輛自重在10t以下，換算成我國(guó)目前的13m長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)的三軸清障車(chē)，其自重約為8t，而我國(guó)目前通常13m長(zhǎng)的三軸清障車(chē)自重均在10t以上，如果三軸清障車(chē)軸荷受同樣法規(guī)的限制，美國(guó)的清障車(chē)比我國(guó)的清障車(chē)多拖約2t左右的貨物，這對(duì)汽車(chē)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?jī)?nèi)容
通過(guò)幾周的文獻(xiàn)閱覽并結(jié)合專(zhuān)業(yè)所學(xué),我們可以了解到道路清障車(chē)在我國(guó)的車(chē)輛制造產(chǎn)業(yè)中發(fā)展前景很大。而且隨著車(chē)輛的普及，汽車(chē)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(duì)的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。要解決這個(gè)問(wèn)題不僅需要完善道路的建設(shè)，道路清障車(chē)的發(fā)展也具有著重要的意義。本次研究主要針對(duì)道路清障車(chē)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
1、閱讀文獻(xiàn)，綜合道路清障車(chē)的理論與研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)了解道路清障車(chē)在作業(yè)時(shí)做遇到的問(wèn)題以及解決方式，通過(guò)閱讀文獻(xiàn)了解道路清障車(chē)的基本組成機(jī)構(gòu)以及所實(shí)現(xiàn)的功能。
2、建立道路清障車(chē)的基本模型，重點(diǎn)熟悉其工作部分，建立起對(duì)道路清障車(chē)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，為3D建模做準(zhǔn)備。
3、進(jìn)行道路清障車(chē)的設(shè)計(jì)與分析。
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12
道路清障車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘 要
道路清障車(chē)（也稱(chēng)清障車(chē)）對(duì)于處理道路交通事故、保障道路通暢具有重要的的意義。在交通快速發(fā)展的今天，道路清障車(chē)的重要性日益體現(xiàn)。本文首先介紹了清障車(chē)的起源、國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及研究現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)清障車(chē)與國(guó)外先進(jìn)水平的差距、通過(guò)查閱相關(guān)資料了解到國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的清障車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家及其代表車(chē)型，并且從多方面提出制約我國(guó)清障車(chē)發(fā)展的因素；然后列出了清障車(chē)的主要組成和各部分工作特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)清障車(chē)分類(lèi)以及清障車(chē)輔具的配置詳細(xì)介紹了各類(lèi)清障車(chē)的優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過(guò)對(duì)比和分析之后選擇了拖吊聯(lián)體型道路清障車(chē)作為本次研究的對(duì)象，并對(duì)清障車(chē)總體布置進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)其中的托舉機(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的探討，完成了對(duì)清障車(chē)主要部件的分析計(jì)算；最后通過(guò)應(yīng)用UG以及Auto CAD完成對(duì)道路清障車(chē)的總體建模及二維工程圖的繪制。
關(guān)鍵詞：道路清障車(chē) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 建模
Road wrecker structure design
Abstract
Wrecker (also called wrecker) has important significance for ensuring smooth roads, road traffic accident. With the rapid development of traffic today, the importance of road wrecker is increasingly reflected. In this paper, we first introduce the wrecker's 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 wrecker's 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........................................ 1
1.1 課題背景及意義... 1
1.2 清障車(chē)簡(jiǎn)介........... 1
1.3 國(guó)內(nèi)道路清障車(chē)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2
1.3.1 國(guó)內(nèi)道路清障車(chē)的研究現(xiàn)狀 2
1.3.2 國(guó)內(nèi)清障車(chē)的發(fā)展趨勢(shì) 3
1.3.3 影響我國(guó)清障車(chē)發(fā)展的因素 4
1.4 目前國(guó)內(nèi)外典型道路清障車(chē)廠(chǎng)家及其代表車(chē)型 5
1.4.1 國(guó)內(nèi)典型道路清障車(chē)廠(chǎng)家及其代表車(chē)型 6
1.4.2 國(guó)外典型道路清障車(chē)廠(chǎng)家及其代表車(chē)型 6
1.5 主要研究的內(nèi)容 7
1.6 本章小結(jié) 8
第2章 清障車(chē)的方案設(shè)計(jì) 9
2.1 清障車(chē)主要結(jié)構(gòu) 9
2.2清障車(chē)的分類(lèi) 13
2.3 清障車(chē)的配置使用 17
2.4 研究對(duì)象參數(shù)介紹 17
2.5 托舉裝置結(jié)構(gòu)分析 18
2.5.1 提升機(jī)構(gòu).................... 19
2.5.2 托臂連接形式............ 19
2.5.3 分析比較 19
2.6 本章小結(jié) 20
第3章 清障車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 21
3.1 后懸距及尾橫梁分析 21
3.2 吊臂位置布置 22
3.3 清障車(chē)最大托舉質(zhì)量 23
3.4 前后軸軸荷對(duì)托舉能力的影響 25
3.5 清障車(chē)動(dòng)力性計(jì)算 25
3.6 本章小結(jié) 26
第4章 道路清障車(chē)的建模 27
4.1 UG簡(jiǎn)介................. 27
4.1.1 UG的結(jié)構(gòu) 27
4.1.2 UG與其他三維軟件相比所占的優(yōu)勢(shì) 28
4.2 各部件的UG建模 28
4.2.1 道路清障車(chē)的總體建模 28
4.2.2 液壓缸的建模 29
4.2.3 吊臂的建模 30
4.2.4 托臂的建模 31
4.2.5 其他主要裝置的建模 31
4.3本章小結(jié) 33
第5章 結(jié)論與展望............. 34
致謝 37
IV
第1章 緒論
1.1 課題背景及意義
隨著我國(guó)公路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展以及車(chē)輛的普及，我們現(xiàn)在可以快速有效的出行，但隨之而來(lái)的問(wèn)題是：交通事故也相應(yīng)增多，而且故障車(chē)型大小不一，針對(duì)這種情況，道路清障車(chē)應(yīng)運(yùn)而生。道路清障車(chē)是指具有道路搶險(xiǎn)作業(yè)裝備的專(zhuān)用汽車(chē)。清障車(chē)主要是由底盤(pán)、起重裝置、托舉牽引裝置、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、車(chē)體與工具箱等組成。具有起吊、拽拉和托舉牽引等多項(xiàng)功能。適用于高速公路、城市道路的清障作業(yè)。道路清障車(chē)的任務(wù)就是快速的處理故障車(chē)輛以及違章停放的車(chē)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(huì)的實(shí)踐所證實(shí)。隨著我國(guó)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(mén)或者企事業(yè)單位對(duì)清障車(chē)的外觀設(shè)計(jì)、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(xiàng)重要指標(biāo)，因此清障車(chē)研發(fā)的工作需要前行[1]。
1.2 清障車(chē)簡(jiǎn)介
清障車(chē)是用于清除道路障礙車(chē)輛的專(zhuān)用程車(chē)輛，它裝備有托舉、拖曳、起重等裝置，如圖1-1所示。它由底盤(pán)、起升機(jī)構(gòu)、托舉機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、車(chē)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(duì)于其詳細(xì)分類(lèi)以及功能介紹將在第2章中詳述。世界上第一臺(tái)清障車(chē)誕生于20世紀(jì)50年代的美國(guó)，當(dāng)時(shí)清障車(chē)結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)將故障車(chē)輛拖離現(xiàn)場(chǎng)，這是清障車(chē)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(chē)行業(yè)得到了飛速的發(fā)展，全液壓的清障車(chē)也開(kāi)始出現(xiàn)，此為清障車(chē)發(fā)展的第二階段[3]。進(jìn)入21世紀(jì)，全球公路和機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量飛速增長(zhǎng)，清障車(chē)行業(yè)也進(jìn)入了高速發(fā)展的階段，清障車(chē)功能呈現(xiàn)多樣化、重型化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)，全鋁車(chē)身的清障車(chē)也開(kāi)始出現(xiàn)[4]。
圖1-1 道路清障車(chē)
我國(guó)清障車(chē)行業(yè)起步于20世紀(jì)90年代初期，歷經(jīng)整車(chē)進(jìn)口、模仿制造到自主開(kāi)發(fā)的過(guò)程[5]。伴隨著我國(guó)公路里程的發(fā)展以及汽車(chē)保有量的增加，對(duì)國(guó)產(chǎn)清障車(chē)的生產(chǎn)技術(shù)有了更高的要求，從而也促進(jìn)了我國(guó)清障車(chē)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(jiàn)的清障車(chē)可分為平板型和拖吊型。
1.3 國(guó)內(nèi)道路清障車(chē)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)道路建筑速度隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不斷加快，道路建設(shè)貫穿了我國(guó)大江南北，把我國(guó)整體連成一體，各個(gè)城市、不同地區(qū)架起了溝通的橋梁，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提高了我國(guó)交通運(yùn)輸能力[7]。隨著道路的建設(shè)項(xiàng)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(lái)越重要，清障車(chē)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(guó)開(kāi)始研發(fā)清障車(chē)的時(shí)間較晚，如何提高我國(guó)清障車(chē)的制造技術(shù)是保證道路安全、暢通運(yùn)行的基本條件[6]。
1.3.1 國(guó)內(nèi)道路清障車(chē)的研究現(xiàn)狀
我國(guó)道路清障車(chē)引進(jìn)與上世紀(jì)八十年代，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比已經(jīng)從時(shí)間上落后很多了，但伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展清障車(chē)的發(fā)展也非常的迅速。從國(guó)內(nèi)的需求來(lái)看，我國(guó)的生產(chǎn)技術(shù)和研發(fā)技術(shù)都能夠滿(mǎn)足，但是和國(guó)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(gè)方面[1]：
（1）現(xiàn)階段，我國(guó)使用的清障車(chē)是將載貨汽車(chē)的地盤(pán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造來(lái)完成的，由于汽車(chē)的底盤(pán)不能進(jìn)行大批量的采購(gòu)使用，所以在清障車(chē)的研發(fā)和資金投入的力度非常小[6]。而這一點(diǎn)也就導(dǎo)致了我國(guó)生產(chǎn)的道路清障車(chē)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(chē)在工作中底盤(pán)的能力發(fā)揮不出來(lái)，致使我國(guó)清障車(chē)技術(shù)發(fā)展滯后，甚至停滯不前。
（2）我國(guó)的自主研發(fā)實(shí)際上還是要靠模仿國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品完成的，真正具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的清障車(chē)幾乎沒(méi)有。很多企業(yè)由于沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)指導(dǎo)，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)量少。同時(shí)，為了實(shí)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在道路清障車(chē)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(lái)增加產(chǎn)品的技術(shù)含量，然而想要成為國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的主流還需要很長(zhǎng)一段時(shí)間。
（3）我國(guó)的道路清障車(chē)只注重了清障車(chē)最基本的救援和清障的功能，對(duì)于智能化的技術(shù)并沒(méi)有涉入很深，智能化的監(jiān)控儀器應(yīng)用的非常少。這是國(guó)內(nèi)清障車(chē)落后非常多的一個(gè)點(diǎn)。
1.3.2 國(guó)內(nèi)清障車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)
在發(fā)達(dá)國(guó)家，清障車(chē)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(guó)外清障車(chē)的主要發(fā)展趨勢(shì)逐步向人性化設(shè)計(jì)和人性化服務(wù)方面延伸[6]。同時(shí)，隨著國(guó)際聯(lián)合國(guó)機(jī)構(gòu)提倡節(jié)能環(huán)保的理念，在清障車(chē)的設(shè)計(jì)和研發(fā)上也日趨朝著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。我國(guó)不僅要提高清障車(chē)的研發(fā)力度，還要結(jié)合我國(guó)道路發(fā)展的實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，以實(shí)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(gè)方面[6]：
(1)高速公路機(jī)械管理
隨著我國(guó)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(chē)在技術(shù)上的突破和功能上的優(yōu)化，結(jié)合我國(guó)高速公路的實(shí)際情況與需要，科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)清障車(chē)，有針對(duì)性的實(shí)施高速公路清障工作是道路清障車(chē)發(fā)展中需要解決的首要問(wèn)題[7]。
(2)清障車(chē)底盤(pán)專(zhuān)用化
目前道路清障車(chē)的底盤(pán)大部分采用二類(lèi)底盤(pán)稍加改造而成，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并沒(méi)有照顧到道路清障車(chē)的使用環(huán)境。為了擺脫現(xiàn)階段我國(guó)清障車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)的不合理化，就需要研發(fā)專(zhuān)用的底盤(pán)，不再依靠載貨汽車(chē)底盤(pán)改造來(lái)維持清障車(chē)現(xiàn)有的模仿形式，研發(fā)專(zhuān)用的二類(lèi)底盤(pán)，使整輛清障車(chē)的設(shè)計(jì)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(pán)的性能。
(3)采用新技術(shù)
我國(guó)清障車(chē)的開(kāi)發(fā)都是依靠模仿國(guó)外來(lái)完成的，要優(yōu)化和改進(jìn)我國(guó)清障車(chē)技術(shù)水平，采用新技術(shù)并運(yùn)用到清障車(chē)的整個(gè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、適用過(guò)程中，新技術(shù)的運(yùn)用有效的提高了我國(guó)清障車(chē)的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，從根本上就是降低了清障車(chē)的開(kāi)發(fā)成本，這也是我國(guó)清障車(chē)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。
(4)生產(chǎn)自動(dòng)化
我國(guó)清障車(chē)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(chē)的生產(chǎn)效率。自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)該在道路清障車(chē)的生產(chǎn)制造過(guò)程中普及，這樣不僅會(huì)提高道路清障車(chē)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(zhuān)業(yè)化
清障車(chē)的操作能力是非常重要的，一旦操作失誤，就會(huì)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(cái)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(chē)是十分必要的。因此，駕駛清障車(chē)的工作人員在上崗之前必須接受專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)，以便在工作時(shí)能準(zhǔn)確高效的完成工作任務(wù)。
1.3.3 影響我國(guó)清障車(chē)發(fā)展的因素
近幾十年的經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)了全國(guó)清障車(chē)的發(fā)展，我國(guó)的清障車(chē)市場(chǎng)也呈現(xiàn)日益繁榮的景象，反過(guò)來(lái)也對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)各種需求做出了重要的貢獻(xiàn)。但是從清障車(chē)市場(chǎng)現(xiàn)狀看，我國(guó)清障車(chē)市場(chǎng)存在以下問(wèn)題[9]。
（1）從廠(chǎng)家來(lái)看，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)失衡，發(fā)展不均。
國(guó)內(nèi)情懷在那個(gè)車(chē)品中劃分不夠細(xì)致，而且制造也是非常的單一不像國(guó)外的多樣化，沒(méi)有特別好的研發(fā)能力。通過(guò)網(wǎng)上資料也可以發(fā)現(xiàn)，眾多清障車(chē)的廠(chǎng)家產(chǎn)品基本類(lèi)似，而且普遍集中在幾個(gè)型號(hào)，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(chē)等。產(chǎn)品沒(méi)有區(qū)分性，價(jià)格也相近，在有一些特殊地段需要的清障車(chē)時(shí)，對(duì)客戶(hù)的要求不能完全滿(mǎn)足。重、中、輕、高、中、普、特、新的比例嚴(yán)重失調(diào)。目前，國(guó)產(chǎn)高技術(shù)含量、高可靠性和高附加值的清障車(chē)仍不多。大多數(shù)清障車(chē)廠(chǎng)家首先不具備先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，而且清障車(chē)作為特種車(chē)輛其生產(chǎn)量不夠大，這也就導(dǎo)致了廠(chǎng)家不愿為其做過(guò)多投資，許多先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)不能流入。這個(gè)對(duì)小型清障車(chē)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(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模和企業(yè)效益的突破。
（2）對(duì)整個(gè)行業(yè)大的環(huán)境來(lái)看，關(guān)鍵部件無(wú)法自主生產(chǎn)。
就我國(guó)現(xiàn)有的清障車(chē)底盤(pán)來(lái)說(shuō)，專(zhuān)用底盤(pán)十分匱乏。底盤(pán)廠(chǎng)家以東風(fēng)、解放、重汽、北方奔馳和斯太爾為主，它們的底盤(pán)仍是普通型載貨（客）底盤(pán)，雖然采取了合作合資等方式，但是在水平上仍同國(guó)外先進(jìn)技術(shù)有差距。加上清障車(chē)廠(chǎng)家沒(méi)有能力自主生產(chǎn)，都是采用直接購(gòu)買(mǎi)現(xiàn)有底盤(pán)，通過(guò)調(diào)整軸距等小幅度的變動(dòng)來(lái)進(jìn)行改裝的，可以說(shuō)是完全沒(méi)有技術(shù)儲(chǔ)備，在一定程度上也降低了車(chē)輛的總體技術(shù)水平。此外，關(guān)鍵零部件的落后也是一個(gè)很大的問(wèn)題。以變幅和提升的液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，雖然我國(guó)目前也成為世界上最大的液壓市場(chǎng)，可是高端液壓件無(wú)法自主生產(chǎn)，必須依賴(lài)于進(jìn)口，而這不僅使自己產(chǎn)品的成本提高，利潤(rùn)率減少，競(jìng)爭(zhēng)力降低，更要受到國(guó)外廠(chǎng)商的鉗制，所以國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品往往無(wú)法跟隨潮流。
（3）清障車(chē)市場(chǎng)定位問(wèn)題。
目前清障車(chē)的制造中往往會(huì)出現(xiàn)許多的仿制現(xiàn)象，廠(chǎng)家往往會(huì)對(duì)目前需求量大的清障車(chē)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不合理，而且對(duì)清障車(chē)以后的發(fā)展也很不利，容易使整個(gè)行業(yè)受到打擊。
1.4目前國(guó)內(nèi)外典型道路清障車(chē)廠(chǎng)家及其代表車(chē)型
1.4.1國(guó)內(nèi)典型道路清障車(chē)廠(chǎng)家及其代表車(chē)型
目前，國(guó)內(nèi)道路清障車(chē)的生產(chǎn)廠(chǎng)家主要有三家，分別是沈陽(yáng)北方交通重工集團(tuán)、廣東粵海汽車(chē)有限公司、徐工集團(tuán)隨車(chē)起重機(jī)有限公司。
（1）沈陽(yáng)北方交通重工集團(tuán)
沈陽(yáng)北方交通重工集團(tuán)在 1995 年年底制造出了中國(guó)第一輛全液壓式道路清障車(chē)。經(jīng)過(guò)將近 18年的摸索和創(chuàng)新實(shí)踐，沈陽(yáng)北方交通重工集團(tuán)通過(guò)大量引進(jìn)先進(jìn)清障車(chē)制造企業(yè)（如美國(guó)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（6t～60t）各個(gè)層次，具備全面托牽能力的全面道路清障車(chē)集群。其中重型道路清障車(chē)是我國(guó)國(guó)內(nèi)道路清障車(chē)技術(shù)的領(lǐng)跑者。
（2）廣東粵海汽車(chē)有限公司
廣東粵海汽車(chē)有限公司是我國(guó)唯一的一家專(zhuān)用汽車(chē)生產(chǎn)的民營(yíng)企業(yè)。廣東粵海汽車(chē)有限公司在道路清障車(chē)行業(yè)內(nèi)具有相當(dāng)高的聲譽(yù)。它擁有150多個(gè)道路清障車(chē)的品種?，F(xiàn)在廣東粵海汽車(chē)已經(jīng)具備年產(chǎn)3000輛道路清障車(chē)的能力，其擁有的先進(jìn)的道路清障車(chē)生產(chǎn)技術(shù)，一直是我國(guó)道路清障車(chē)的領(lǐng)跑者。
（3）徐工集團(tuán)隨車(chē)起重機(jī)有限公司
徐工集團(tuán)隨車(chē)起重機(jī)有限公司是是中國(guó)專(zhuān)注于隨車(chē)起重機(jī)、道路清障車(chē)等專(zhuān)用車(chē)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(jì)開(kāi)發(fā)我國(guó)最大噸位道路清障車(chē)——QZF18A型道路清障車(chē)。它的作業(yè)能力完全能夠適應(yīng)目前我國(guó)所有道路清障作業(yè)的要求。QZF18A型道路清障車(chē)采用Volvo FM440104RB型底盤(pán)，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(zhǎng)度是國(guó)內(nèi)目前最長(zhǎng)的，同時(shí)該型道路清障車(chē)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(chē)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(guó)道路清障車(chē)行業(yè)中處于先進(jìn)水平。
1.4.2國(guó)外典型道路清障車(chē)廠(chǎng)家及其代表車(chē)型
目前世界清障車(chē)行業(yè)最出色的生產(chǎn)商主要有美國(guó)的 Century、JERR-Dan、CHALLENGER、WRECKER，英國(guó)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(chē)領(lǐng)跑者。它生產(chǎn)的新款旋轉(zhuǎn)型道路清障車(chē)。是廣泛的采取了眾多用戶(hù)的建議和意見(jiàn)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(pán)，多個(gè)鋼絲繩掛鉤可以使被起吊重物在起升過(guò)程中更平穩(wěn)，這對(duì)于一些艱難的起吊作業(yè)來(lái)說(shuō)是具有相當(dāng)?shù)膶?shí)用價(jià)值的。托臂也是采用特殊性能的鋼材鑄造而成，所以整車(chē)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(chē)。在清障車(chē)的托車(chē)平臺(tái)上安裝了可收縮的車(chē)廂，這種車(chē)廂的導(dǎo)軌是用鋁合金做成的。當(dāng)這款道路清障車(chē)在托運(yùn)車(chē)輛時(shí)，就將帆布車(chē)廂拉上，這樣就和普通運(yùn)貨車(chē)輛一樣，這樣做不僅實(shí)用方便，而且外表看起來(lái)很美觀，更可以有效地避免事故車(chē)輛的駕駛員感覺(jué)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(chē)SP8000。只要拉動(dòng)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(shí)，就可以通過(guò)拉動(dòng)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(chē)。這款道路清障車(chē)的整體高度比普通平板型道路清障車(chē)的高度低 15～23cm，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于在有限高的道路上行駛時(shí)可以運(yùn)輸高度更高的貨物。
1.5主要研究的內(nèi)容
2014年，我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)總量分別為2372萬(wàn)輛和2349萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)7.3%和6.9%，連續(xù)六年排名全球第一。2014年國(guó)內(nèi)汽車(chē)保有量將近1.4億，，全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛?cè)硕嘤?.35億人，其中汽車(chē)駕駛?cè)硕嘤?.7億人。隨著我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的急劇增長(zhǎng)和交通流量的增大，道路交通事故發(fā)生的頻率也越來(lái)越高。
隨著交通事故的增多，清障車(chē)的需求也越來(lái)越大。本課題從實(shí)際出發(fā)，通過(guò)對(duì)清障車(chē)全面的了解與分析，經(jīng)過(guò)對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有的道路清障車(chē)的分析比較，結(jié)合自身所學(xué)的知識(shí)，在對(duì)清障車(chē)全面了解的基礎(chǔ)上完成對(duì)清障車(chē)的建模。 課題研究的主要內(nèi)容如下：
（1）通過(guò)查閱相關(guān)資料及論文，了解道路清障車(chē)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(chē)的基本參數(shù)、清障車(chē)的主要結(jié)構(gòu)以及清障車(chē)所要裝備的輔具等內(nèi)容，通過(guò)對(duì)比分析選定所要設(shè)計(jì)的清障車(chē)的類(lèi)型；
（3）結(jié)合自身所學(xué)知識(shí)計(jì)算建模所需參數(shù)，適當(dāng)完成對(duì)道路清障車(chē)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的計(jì)算；
（4）完成對(duì)道路清障車(chē)的建模。
1.6 本章小結(jié)
本章通過(guò)查閱相關(guān)資料了解了道路清障車(chē)的發(fā)展歷史以及研究現(xiàn)狀，撥那個(gè)列舉出了影響我國(guó)道路清障車(chē)發(fā)展的幾個(gè)因素；通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)外道路清障車(chē)的現(xiàn)狀找出了現(xiàn)階段我國(guó)道路清障車(chē)發(fā)展的方向；通過(guò)對(duì)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(shuō)本章是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的基石。
第2章 清障車(chē)的方案設(shè)計(jì)
在道路救援工作上，清障車(chē)的作用越來(lái)越重要。同其他專(zhuān)用車(chē)輛一樣，清障車(chē)也具有嚴(yán)格的分類(lèi)，并不是所有的清障車(chē)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(chē)結(jié)構(gòu)類(lèi)型和型號(hào)。
2.1 清障車(chē)主要結(jié)構(gòu)
一般情況下清障車(chē)主要由基礎(chǔ)底盤(pán)、副車(chē)架、配重、警示燈、工作裝置、附具、動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)和工具箱組成[10-13]。
(1) 基礎(chǔ)底盤(pán)
基礎(chǔ)底盤(pán)是清障車(chē)的重要組成部分，其功能包括為清障車(chē)作業(yè)提供動(dòng)力源、裝置各個(gè)部件和作業(yè)行走。目前，我國(guó)的清障車(chē)的基礎(chǔ)底盤(pán)大部分采用通用載重汽車(chē)二類(lèi)底盤(pán)。
（2）副車(chē)架
車(chē)架是整車(chē)承載的基石，全部的附件通過(guò)螺栓或鉚釘與車(chē)架牢牢固定在一起。清障車(chē)的各種專(zhuān)用裝置都直接或間接地安裝在汽車(chē)底盤(pán)車(chē)架上，即底盤(pán)車(chē)架是清障上專(zhuān)用裝置的主要承載構(gòu)件。設(shè)計(jì)中，為了防止底盤(pán)車(chē)架縱梁的應(yīng)力集中，使縱梁載荷均勻分布，不影響清障車(chē)的正常作業(yè)和正常行駛，必須設(shè)置副車(chē)架（一般在專(zhuān)用裝置與底盤(pán)車(chē)架之間采用副車(chē)架過(guò)渡）。副車(chē)架與基礎(chǔ)底盤(pán)剛性聯(lián)結(jié)。各種動(dòng)作部件均裝置在副車(chē)架上，使作用在基礎(chǔ)底盤(pán)上的載荷趨于均布。
（3）配重
清障車(chē)在工作時(shí)基本上各項(xiàng)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(pán)前后軸車(chē)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(chē)警燈架是安裝警燈的部件。它將警燈舉過(guò)駕駛室頂部，對(duì)前后車(chē)輛和行人起警示作用。
(5)工作裝置
一般清障車(chē)的工作裝置主要包括托舉系統(tǒng)、卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)和著地系統(tǒng)。實(shí)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?yè)P(yáng)系統(tǒng)由液壓絞盤(pán)，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(pán)后部的兩個(gè)支腿組成。兩支腿可通過(guò)液壓缸的伸縮實(shí)現(xiàn)著地和離地。支腿主要用于起吊作業(yè)時(shí)著地，保持整車(chē)穩(wěn)定性，拖拽作業(yè)時(shí)著地，提高整車(chē)與地面的附著力，防止清障車(chē)輪胎過(guò)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(chē)工作的工具的統(tǒng)稱(chēng)，是清障車(chē)作業(yè)系統(tǒng)的重要組成部分。輔具用于肇事車(chē)輛的穩(wěn)固，一般分為以下幾種：承載類(lèi)輔具、安全鎖緊類(lèi)輔具、破拆類(lèi)輔具、牽引類(lèi)輔具和消防輔具。
a.承載類(lèi)輔具：有輔助輪胎、叉架、叉座和輪胎托架等，這幾種類(lèi)型的附具要求較高，而且為了減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。在國(guó)外，高強(qiáng)度鋁合金材料的輪胎托架都已經(jīng)開(kāi)始采用。該類(lèi)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(lèi)輔具:重型清障車(chē)一般都要配備安全鎖緊類(lèi)輔具。特別是在國(guó)外，對(duì)這類(lèi)清障車(chē)輔具更是重視，因?yàn)樵谕蠣啃旭傔^(guò)程或者是搶險(xiǎn)過(guò)程中，必須保證被施救車(chē)輛的穩(wěn)定性，避免二次損壞，所以這類(lèi)輔具也都配備比較齊全。這類(lèi)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(lèi)輔具：清障車(chē)施救搶險(xiǎn)的同時(shí)，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(shí)需要切割事故車(chē)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(lèi)輔具是非常適合排障、搶險(xiǎn)和救援作業(yè)的。比較常見(jiàn)的破拆類(lèi)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(lèi)工具要具有高強(qiáng)度、體積重量小和操控靈活簡(jiǎn)單可靠的特點(diǎn)。
圖2-1 緊固帶及緊固器
圖2-2 鋼鏈條及鎖緊器
d. 牽引類(lèi)輔具：牽引類(lèi)輔具包括鋼絲繩、牽引架和硬拖具。高速公路上的汽車(chē)事故多是碰撞和側(cè)翻，很少有事故車(chē)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(chē)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(chē)輛必須配置這類(lèi)輔具。由于事故車(chē)輛的種類(lèi)繁多，很可能運(yùn)載易燃易爆物品，甚至事故車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)等引起火災(zāi)，在救援趕到時(shí)要第一時(shí)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(gè)清障車(chē)應(yīng)各配置一個(gè)小于6kg或者9L的。 輔具的類(lèi)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(shí)應(yīng)按照：安全、高效、易操作和經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則。
（7）傳動(dòng)及控制系統(tǒng)
國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在清障車(chē)均采用液壓傳動(dòng)。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(pán)驅(qū)動(dòng)液壓泵提供液壓油使絞盤(pán)和液壓缸實(shí)施有關(guān)動(dòng)作，以完成相應(yīng)的作業(yè)。其控制系通過(guò)多路換向閥手柄操作，也可以通過(guò)電液元件實(shí)行遠(yuǎn)距離控制。 取力時(shí)通過(guò)安裝在汽車(chē)駕駛室內(nèi)的手柄的動(dòng)作，經(jīng)過(guò)軟拉線(xiàn)使取力齒輪與汽車(chē)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(guò)操控?fù)Q向閥上不同的手柄，即可進(jìn)行各種動(dòng)作。牽引時(shí)，高壓油驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)帶動(dòng)絞盤(pán)，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(yùn)動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生沖擊，起到保壓作用（車(chē)輛行駛過(guò)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(guò)副車(chē)架置于底盤(pán)兩側(cè)，用于放置附具和隨車(chē)工具。工具箱的布置要考慮到清障車(chē)的通過(guò)性和對(duì)軸荷的影響。
2.2清障車(chē)的分類(lèi)
除了清障車(chē)共有的幾個(gè)總成外，不同分類(lèi)的清障車(chē)要求有不同的承載能力、工作范圍和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。下面對(duì)清障車(chē)的分類(lèi)和結(jié)構(gòu)作以介紹。
(1)清障車(chē)按照噸位可以分為三類(lèi)：8噸以下的輕型車(chē)；8到 20噸的中型車(chē)；20噸以上的重型車(chē)。其中，輕型車(chē)主要有2噸、3噸、5噸、6噸等幾種型號(hào)；中重型車(chē)主要有8噸、10噸、15噸、20噸等幾種型號(hào)；超重型車(chē)主要有25噸、30噸、38噸、48噸、50噸、60噸等幾種型號(hào)。
(2)按其使用特點(diǎn)可分為：運(yùn)載類(lèi)、起吊牽引類(lèi)。運(yùn)載類(lèi)是將損壞的車(chē)輛牽引到運(yùn)載車(chē)上運(yùn)走；起吊牽引類(lèi)是用車(chē)上安裝的起吊牽引裝置把損壞汽車(chē)的一端托起(或吊起)離開(kāi)地面，另一端仍然著地，然后由起吊牽引式清障車(chē)拖離現(xiàn)場(chǎng)。
(3)按結(jié)構(gòu)類(lèi)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(diǎn)如下。
a.平板型清障車(chē)：平板清障車(chē)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(dòng)軌、絞盤(pán)、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(shí)考慮到被處理車(chē)輛的重量及傾斜時(shí)受力情況，設(shè)計(jì)時(shí)將滑動(dòng)軌截面增大，同時(shí)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(shí)現(xiàn)滑板的準(zhǔn)確落地。絞盤(pán)可以實(shí)施對(duì)被處理車(chē)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(chē)輛上滑板。傾斜梁是平板清障車(chē)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(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)夾輪機(jī)構(gòu)的伸縮作業(yè)，也可調(diào)整清障車(chē)與被拖車(chē)間距[15]（如圖 2-4所示）。
缺點(diǎn)：
a).該類(lèi)清障車(chē)沒(méi)有托舉能力，只能靠吊車(chē)或其他清障車(chē)支援滑出路面的事故車(chē)輛。
b).絞盤(pán)的收、放繩速度一般比較慢，會(huì)花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間才能將故障車(chē)拖上平板。
c).平板車(chē)的托臂受結(jié)構(gòu)的限制，放平的時(shí)候不能完全放低到地面，只能放低到一個(gè)相對(duì)較小的角度進(jìn)行托臂伸縮來(lái)托起事故車(chē)。因此對(duì)一部分底盤(pán)很低的事故車(chē)，比如跑車(chē)、高檔的轎車(chē)，在清障時(shí)更容易碰傷該車(chē)的保險(xiǎn)杠，造成事故車(chē)輛的二次傷害。
圖2-4 平板一拖二清障車(chē)
b.托吊分離型：托吊分離型清障車(chē)最主要的工作裝置是吊臂和托舉機(jī)構(gòu)。該車(chē)吊臂和托舉裝置能分開(kāi)互不影響的工作，其中吊臂類(lèi)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(chē)一般為 4 或 5 軸的重型清障車(chē)，使用范圍比較廣泛。吊臂通過(guò)銷(xiāo)軸安裝在回轉(zhuǎn)臺(tái)上，回轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)吊臂實(shí)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?；剞D(zhuǎn)平臺(tái)的后座上布置兩個(gè)液壓絞盤(pán)，在吊臂旋轉(zhuǎn)和變幅一定時(shí)，對(duì)事故車(chē)輛實(shí)現(xiàn)拖拽、起吊或?qū)?cè)翻的車(chē)輛進(jìn)行扶正以便拖牽或移動(dòng)。
吊臂不旋轉(zhuǎn)的托吊分離型清障車(chē)一般為 2 軸或 3 軸的中型清障車(chē)，與旋轉(zhuǎn)吊臂式清障車(chē)比較，沒(méi)有回轉(zhuǎn)臺(tái)，吊臂不能在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，而是固定在底盤(pán)上的副車(chē)架上；另外液壓絞盤(pán)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(chē)取代的趨勢(shì)。
托舉總成是清障車(chē)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(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)擺動(dòng)臂通過(guò)托具將事故車(chē)輛固定好后，由托舉機(jī)構(gòu)將被拖車(chē)脫離地面一定距離，并使擺動(dòng)臂后部上擺一個(gè)小角度（一般為7°，主要是為了避免在上坡行駛過(guò)程中托具和被拖車(chē)輛的底盤(pán)或保險(xiǎn)杠碰撞）。托具是被拖車(chē)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(guò)托叉座的銷(xiāo)軸孔與擺動(dòng)臂末節(jié)的伸縮臂相聯(lián)。
圖2-5 拖吊分離型清障車(chē)的工作狀態(tài)
c.托吊聯(lián)體型：這種類(lèi)型的清障車(chē)與托吊分離型不旋轉(zhuǎn)吊臂的清障車(chē)大體結(jié)構(gòu)相似，只是該清障車(chē)的托舉總成沒(méi)有連接到副車(chē)架上，而是在吊臂末端下部焊接了一個(gè)與該臂垂直的副臂，當(dāng)擺動(dòng)臂將被拖車(chē)輛固定好后，只需舉升吊臂就能將被拖車(chē)輛托起，同時(shí)擺動(dòng)臂自然形成一個(gè)向上的小角度，同樣起到保護(hù)被拖車(chē)輛的保險(xiǎn)杠和防止滑脫的作用（如圖2-6所示）。
1：液壓絞盤(pán) 2：吊臂 3：托舉裝置
圖2-6 拖吊連體型清障車(chē)及其工作狀態(tài)
d.其他類(lèi)型的清障車(chē)：事故車(chē)輛的復(fù)雜性，決定了沒(méi)有一種清障車(chē)能夠適應(yīng)過(guò)多的突發(fā)狀況，這就要求廠(chǎng)家能夠分地區(qū)、分類(lèi)別更加細(xì)化清障車(chē)市場(chǎng)，做出更多的新結(jié)構(gòu)、新規(guī)格的清障車(chē)。 如上述的平板清障車(chē)，針對(duì)其不能拖拽扶正事故車(chē)輛缺點(diǎn)，有些國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家結(jié)合隨車(chē)起重機(jī)的形式，改進(jìn)的多功能清障車(chē)，如圖2-7所示。
圖2-7 帶隨車(chē)吊的一拖二清障車(chē)
針對(duì)平板清障車(chē)在城市中使用較多，家用轎車(chē)昂貴易蹭壞的特點(diǎn)，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(shí)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(chē)
2.3 清障車(chē)的配置使用
選擇清障車(chē)時(shí)應(yīng)關(guān)注：適合工作需要，能夠滿(mǎn)足需求且不浪費(fèi)清障車(chē)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(chē)的類(lèi)型。不同的清障作業(yè)環(huán)境，要求有不同的清障車(chē)配置。同樣的高速公路，每個(gè)路段通車(chē)情況不同，有些是以長(zhǎng)途客車(chē)或中型載貨汽車(chē)為主，有些卻是大重型載貨汽車(chē)較多。對(duì)這種狀況，清障車(chē)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(chē)裝置的中重型清障車(chē)，后種情況則應(yīng)使用超重型清障車(chē)。對(duì)城區(qū)部門(mén)，有的地段需要清除的違章轎車(chē)較多，而有的地段則需要清除較多的違章摩托車(chē)。同樣的，前者應(yīng)配置托舉為夾具型的清障車(chē)，后者應(yīng)配置帶摩托升降平臺(tái)的清障車(chē)。
2.4 研究對(duì)象參數(shù)介紹
本課題研究對(duì)象是某公司的托吊聯(lián)體型清障車(chē)，其主要技術(shù)參數(shù)如下表 2-1
研究對(duì)象底盤(pán)參數(shù)如表2-2
表2.1研究對(duì)象主要技術(shù)參數(shù)
總質(zhì)量
4990
額定載質(zhì)量
外形尺寸
5995×1960×2880,2380
整備質(zhì)量
4315,3285
貨廂尺寸
××
額定載客
準(zhǔn)拖掛車(chē)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(chē)速
95
其它
該清障車(chē)選裝不帶垂直升降平臺(tái),帶垂直升降平臺(tái)時(shí),對(duì)應(yīng)整車(chē)高度2880mm,托舉質(zhì)量480kg;不帶垂直升降平臺(tái)時(shí),對(duì)應(yīng)整車(chē)高度2380mm,托舉質(zhì)量1510kg;隨底盤(pán)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(duì)象底盤(pán)參數(shù)
底盤(pán)型號(hào)
EQ1051TJ35D3
底盤(pán)名稱(chēng)
載貨汽車(chē)底盤(pán)
商標(biāo)名稱(chēng)
東風(fēng)牌
生產(chǎn)企業(yè)
東風(fēng)汽車(chē)股份有限公司
外形尺寸
5845×2090×2185
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(lèi)
柴油
后輪距
1530
排放標(biāo)準(zhǔn)
GB3847-2005,GB17691-2005國(guó)Ⅲ
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)
發(fā)動(dòng)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(duì)應(yīng)的動(dòng)作油缸等組成，通過(guò)托架上的托叉或抱胎工具等附具與事故車(chē)輛相連。其工作原理為：
（1） 托臂通過(guò)擺動(dòng)缸由行駛狀態(tài)擺動(dòng)至拖車(chē)狀態(tài)；
（2） 托臂伸縮至事故車(chē)輛前橋下方使托叉或抱胎工具與事故車(chē)輛相連；
（3） 提升機(jī)構(gòu)提升使事故車(chē)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(dòng)提升臂沿導(dǎo)軌的滑道上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)構(gòu)的提升動(dòng)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(dòng)提升臂左右導(dǎo)軌限制下繞連桿與車(chē)架的交點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)構(gòu)的提升動(dòng)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(dòng)副臂繞副臂與車(chē)架連接處的交點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)構(gòu)的提升動(dòng)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(guò)并列雙伸縮缸控制其伸縮動(dòng)作，通過(guò)擺動(dòng)缸實(shí)現(xiàn)展開(kāi)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(diǎn)通過(guò)小缸徑擺動(dòng)缸與提升臂連接。托臂擺動(dòng)的兩個(gè)極限位置，均通過(guò)機(jī)械限位，擺動(dòng)缸僅起到展開(kāi)、收起托臂的作用，托起和托牽事故車(chē)輛過(guò)程中擺動(dòng)缸不受力。
（2）大油缸連接為托臂后點(diǎn)通過(guò)大缸徑擺動(dòng)缸與提升臂連接。各個(gè)廠(chǎng)家此結(jié)構(gòu)也不盡相同，有采用托臂前交點(diǎn)直接與提升臂下交點(diǎn)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(pán)大梁和副車(chē)架大梁相連，以底盤(pán)、車(chē)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(duì)稱(chēng)度高，比其它提升結(jié)構(gòu)的制作難度大；底盤(pán)改造難度大，涉及到底盤(pán)橫梁局部改造；通用性差，不同廠(chǎng)家的底盤(pán)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(shí)，托臂保持角度不變。連桿式和副臂式提升機(jī)構(gòu)由獨(dú)立的構(gòu)件組成，對(duì)底盤(pán)的改動(dòng)量較小，交點(diǎn)分布在副車(chē)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(shí)，托臂自然形成一個(gè)較小的上擺角，可以有效地避免事故車(chē)輛滑脫。副臂式提升機(jī)構(gòu)因油缸在副車(chē)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(diǎn)是擺動(dòng)缸布置空間大，易布置和安裝，托牽事故車(chē)輛比較安全可靠，缺點(diǎn)是托臂擺動(dòng)過(guò)程中無(wú)負(fù)角度，對(duì)于特殊工況的事故車(chē)輛不能托牽，托臂在托起過(guò)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(shì)，可能造成被托車(chē)輛下滑；大油缸結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于各種工況都能夠托牽，增加了車(chē)輛負(fù)角度作業(yè)能力，缺點(diǎn)是擺動(dòng)缸缸徑大，不易布置和安裝；通過(guò)三角臂增大擺動(dòng)缸的力臂形式，一定程度上縮減了擺動(dòng)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(chǎng)家多采用該連接形式。
2.6本章小結(jié)
本章對(duì)道路清障車(chē)進(jìn)行了系統(tǒng)的分類(lèi)，并且對(duì)各種清障車(chē)進(jìn)行了優(yōu)劣的比較和輔具的認(rèn)識(shí)。確定了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究方向，為第三章的分析計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)本章的閱讀便可對(duì)道路清障車(chē)有一個(gè)基本的了解。
第3章 清障車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
在進(jìn)行清障車(chē)的總體工作性能分析時(shí)，主要考慮以下問(wèn)題。
（1）確定作業(yè)能力：根據(jù)作業(yè)對(duì)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(pán)：根據(jù)主要作業(yè)能力，選擇基礎(chǔ)底盤(pán)。托舉能力小于 2t的小型清障車(chē)，一般選擇 5t 級(jí)載重汽車(chē)底盤(pán)；托舉能力 2~5t 的中型排障車(chē)，一般選擇 10t 級(jí)載重汽車(chē)底盤(pán)；托舉能力 5~10t 的大型清障車(chē)，一般選擇 15t 級(jí)以上載重汽車(chē)底盤(pán)，并最好采用三橋車(chē)型。
（3）合理設(shè)計(jì)工作部件：進(jìn)行工作部件設(shè)計(jì)時(shí)，其主要參數(shù)（如伸縮臂最大長(zhǎng)度、最小托舉能力和起吊能力等）必須滿(mǎn)足作業(yè)對(duì)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(chē)設(shè)計(jì)中不可忽視的重要問(wèn)題。合理設(shè)置配重不僅是按基礎(chǔ)底盤(pán)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(pán)承載能力的充分發(fā)揮。
3.1后懸距及尾橫梁分析
清障車(chē)的額定托舉質(zhì)量?jī)H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(shí)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(jiǎn)化為如圖3.2所示。液壓缸與吊臂鉸點(diǎn)處的支反力
（3.3）
吊臂與支座鉸點(diǎn)處的支反力
（3.4）
（3.5）
式中，L為工作臂水平總長(zhǎng)，為托臂長(zhǎng),為托臂與吊臂端點(diǎn)間水平長(zhǎng),為吊臂與支座的鉸點(diǎn)和液壓缸與吊臂的鉸點(diǎn)間的水平距離，為液壓缸與吊臂的鉸點(diǎn)和托臂間豎直距離，為吊臂端點(diǎn)到托臂間的豎直距離，θ為舉升缸與x軸方向的夾角，φ為吊臂與x軸方向的夾角。
圖3-2工作裝置受力簡(jiǎn)圖
由式(3.3)～(3.5)可知，增加吊臂與支座的鉸點(diǎn)和液壓缸與吊臂的鉸點(diǎn)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(diǎn)應(yīng)盡量布置在靠近駕駛室后端，液壓缸與吊臂的鉸點(diǎn)應(yīng)布置在后橋軸線(xiàn)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(jì)為20°，其最大舉升高度h=688 mm。
3.3清障車(chē)最大托舉質(zhì)量
根據(jù)《清障車(chē)》國(guó)標(biāo)QC/T 645-2005規(guī)定的清障車(chē)托舉機(jī)構(gòu)在行程最小時(shí)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(chē)作業(yè)能力的一個(gè)重要參數(shù)。清障車(chē)在托牽作業(yè)時(shí)，前軸軸荷不能低于底盤(pán)總質(zhì)量的15%；清障車(chē)的托舉質(zhì)量與托牽質(zhì)量的比值大于或等于20%。清障車(chē)各單軸的軸荷及總質(zhì)量的最大限值見(jiàn)表3-1。
表 3-1 清障車(chē)軸荷及質(zhì)量最大限值表 （kg）
最大托舉質(zhì)量
車(chē)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
9000
10000
13000*
≤18000
五軸
9000
10000
13000*
*在最大拖牽狀態(tài)時(shí)，后軸軸荷不得超過(guò)其允許載荷的 20%，其最大總質(zhì)量不得超過(guò)各車(chē)軸軸荷之和。
《清障車(chē)》國(guó)標(biāo)QC/T 645-2005規(guī)范性附錄C提供了清障車(chē)最大托舉質(zhì)量計(jì)算規(guī)范，作業(yè)受力圖如圖3-3所示：
圖3-3 清障車(chē)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(chē)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(chē)滿(mǎn)載質(zhì)量。
按照前軸軸荷不能低于總質(zhì)量的15%計(jì)算，此時(shí)計(jì)算的最大托舉質(zhì)量記為在的作用下，前軸實(shí)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(chē)在進(jìn)行托舉作業(yè)時(shí)后軸軸荷不能超過(guò)許用值的
20%，此時(shí)計(jì)算的最 大 托 舉 質(zhì) 量 記 為。 在的作用 下 ， 后 軸 實(shí) 際 軸 荷 變 為其值不能超過(guò)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(lèi)底盤(pán)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(duì)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(duì)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(chē)動(dòng)力性計(jì)算
動(dòng)力性是汽車(chē)的主要性能之一。對(duì)清障車(chē)而言,空載要求其有較高的車(chē)速; 拖載運(yùn)行時(shí)考慮其操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)性,故限其拖載運(yùn)行車(chē)速在50 km /h以?xún)?nèi),在動(dòng)力性方面著重要求其爬坡能力。汽車(chē)行駛過(guò)程中,發(fā)動(dòng)機(jī)功率等于機(jī)械傳動(dòng)損失功率與行駛阻力消耗功率之和:
（3.12）
式中G為清障車(chē)總質(zhì)量；ZT為傳動(dòng)系數(shù)；為滾動(dòng)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(chē)應(yīng)峰面積；W為旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；dv /dt為 汽車(chē)行駛加速度（）。
已知該道路清障車(chē)的變速器各檔傳動(dòng)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(chē)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(mǎn)載時(shí)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(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的計(jì)算部分，是建模的基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)本章的完善便可對(duì)道路清障車(chē)的建模有初步的概念。其中涉及到的動(dòng)力匹配和軸荷分配對(duì)清障車(chē)的使用有很關(guān)鍵的影響。
39
第4章 道路清障車(chē)的建模
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在完成了對(duì)道路清在那個(gè)車(chē)的了解分類(lèi)以及計(jì)算后，還應(yīng)用所學(xué)知識(shí)對(duì)道路清障車(chē)進(jìn)行了建模。
目前市場(chǎng)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(chǎng)。
4.1 UG簡(jiǎn)介
UG是Unigraphics的縮寫(xiě)，這是一個(gè)交互式CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)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(gè)人用戶(hù)的迅速增長(zhǎng)，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長(zhǎng)，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用[25]。
UG的開(kāi)發(fā)始于1990年7月，它是基于C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的。UG NX是一個(gè)在二和三維空間無(wú)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開(kāi)發(fā)的一個(gè)靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。其設(shè)計(jì)思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對(duì)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(jì)算，為復(fù)雜應(yīng)用問(wèn)題的求解提供一個(gè)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(gè)設(shè)計(jì)層次，即結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(architecturaldesign)、子系統(tǒng)設(shè)計(jì)(subsystemdesign)和組件設(shè)計(jì)(componentdesign)[25]。
UG作為世界主流的三維軟件自然擁有其自身的特點(diǎn)，其中主要包括：
(1)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，真正實(shí)現(xiàn)了CAD/CAE/CAM等各模塊之間的無(wú)數(shù)據(jù)交換的自由切換，可實(shí)施并行工程。
(2)采用復(fù)合建模技術(shù)，可以融合實(shí)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(tái)、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(lèi)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)。
(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(chē)外形設(shè)計(jì)、汽輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)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(shí)體模型直接生成二維工程圖。能按ISO標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)標(biāo)標(biāo)注尺寸、形位公差和漢字說(shuō)明等。并能直接對(duì)實(shí)體做旋轉(zhuǎn)剖、階梯剖和軸測(cè)圖挖切生成各種剖視圖，增強(qiáng)了繪制工程圖的實(shí)用性。
(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)。
(7)提供了界面良好的二次開(kāi)發(fā)工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION），并能通過(guò)高級(jí)語(yǔ)言接口，使UG的圖形功能與高級(jí)語(yǔ)言的計(jì)算功能緊密結(jié)合起來(lái)。
(8)具有良好的用戶(hù)介面，絕大多數(shù)功能都可通過(guò)圖標(biāo)實(shí)現(xiàn)；進(jìn)行對(duì)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(hù)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(shì)
來(lái)自SiemensPLM 的 NX使企業(yè)能夠通過(guò)新一代數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)實(shí)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(jì)、工程和制造全范圍的開(kāi)發(fā)過(guò)程
如今制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是，通過(guò)產(chǎn)品開(kāi)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(rùn)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(píng)審更多的可選設(shè)計(jì)方案，而且在開(kāi)發(fā)過(guò)程中必須根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)中所獲得的知識(shí)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(chē)的總體建模
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)查閱大量的資料，對(duì)目前的道路清障車(chē)進(jìn)行了系統(tǒng)的了解，并在此基礎(chǔ)上完成了對(duì)道路清障車(chē)的三維建模，如圖4-1所示。
圖4-1 道路清障車(chē)的建模
由于時(shí)間和能力有限，本次設(shè)計(jì)僅僅完成了對(duì)道路清障車(chē)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及整車(chē)外形的建模
4.2.2液壓缸的建模
本次設(shè)計(jì)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(chē)若想完成托舉動(dòng)作必須通過(guò)液壓缸的工作，本次液壓缸建模所用參數(shù)如表4-1所示?，F(xiàn)在許多的廠(chǎng)家也開(kāi)始對(duì)液壓缸進(jìn)行改進(jìn)，使之能更好的應(yīng)用于道路清障車(chē)上以便讓清障車(chē)最大限度的發(fā)揮其靈活快速的優(yōu)勢(shì)，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)
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