摘 要

随着经济的发展，我国的汽车保有量不断地增长，而相应的则是越来越频发的交通事故，道路清障车作为清理故障车辆的专用汽车也愈发普及。目前，关于道路清障车的类型基本为托吊分离型、托吊连体型、平板型三种，品种较为单一，且工作时有一定的缺陷存在。本文基于现有的道路清障车，设计了一款新型的中型侧位道路清障车，通过使用三维绘图软件solidworks对中型侧位道路清障车进行了总体建模，并对各部分机构进行了设计与计算，所得结果对于新型道路清障车的开发具有重要指导意义。

本文首先进行了侧位清障车的底盘及质量参数的确定，然后依次对侧位清障车的举升机构，托举机构和液压系统进行了布置与设计，最后对整车的性能参数进行计算校核，论证了该设计的可行性。

本文利用solidworks软件进行三维建模，设计全新的侧位清障方式，并对侧位清障机构进行了计算校核，为以后相同类型的道路清障车计算提供了参考。

关键词：侧位道路清障车；举升机构；托举机构；叉臂；性能计算

Abstract

With the development of the economy, the number of car ownership in China continues to increase, while the corresponding ones are increasingly frequent traffic accidents. The use of road wreckers as a special vehicle to clear faulty vehicles is also becoming increasingly popular. At present, the types of road wreckers are basically three kinds of supporting cranes, supporting cranes, and flat panels. The types of road wreckers are relatively single, and there are certain defects in the work. Based on the existing road wreckers, this paper designs a new type of medium-sized side road wrecker, and uses a three-dimensional graphics software solidworks to model the overall middle-side road wrecker, and it also performs various parts of the mechanism. The results of design and calculation have important guiding significance for the development of new road wreckers.

In this paper, the chassis and the quality parameters of the wrecker are firstly determined, then the lifting mechanism, lifting mechanism and hydraulic system of the wrecker are arranged and designed. Finally, the performance parameters of the vehicle are performed. Calculations were verified and the feasibility of the design was demonstrated.

This article uses solidworks software to carry out three-dimensional modeling, design a new side-to-side obstacle removal method, and conducts a calculation and verification on the side position removal mechanism, which provides a reference for future calculation of the same type of road wrecker.

Key Words： Roadside wrecker；lifting mechanism；lifting mechanism；fork arm； performance calculation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 道路清障车概述 1

1.2 道路清障车国内外发展现状 1

1.2.1 国外道路清障车发展现状 1

1.2.2 国内道路清障车发展现状 1

1.3 道路清障车发展趋势 2

1.4 主要研究内容和研究意义 2

1.4.1 主要研究内容 2

1.4.2 研究意义 3

第2章 清障车的参数确定 4

2.1 底盘的选取 4

2.1.1 专用车底盘选择要求 4

2.1.2 底盘型号的选定 5

2.2质量参数的确定 5

2.2.1额定装载质量 5

2.2.2整车整备质量 6

2.2.3总质量 6

2.2.4质量利用系数 6

第3章 中型侧位道路清障车的结构及功能、工作原理 7

3.1清障车的结构 7

3.2中型侧位道路清障车各部分结构的功能 7

3.3中型侧位道路清障车工作原理 8

第4章 车架的改装设计 9

4.1主车架的改装处理 9

4.2 道路清障汽车副车架的设计与分析 9

4.2.1 副车架的截面形状及尺寸 9

4.2.2副车架的前端形状 10

4.2.3副车架纵梁与横梁的连接设计 12

4.3 副车架与主车架之间连接的设计 13

第5章 中型侧位清障车的总体布置与设计 15

5.1 专用汽车总体布置原则 15

5.2举升机构的设计 15

5.2.1 举升机构方案的确定 15

5.2.2 油缸直径的选取 18

5.3 托举机构的设计 19

5.3.1 直线导轨的设计 19

5.3.2 托举机构及叉臂间液压缸的选择 19

第6章 液压系统结构布置 22

6.1 液压系统工作原理 22

6.2 液压系统结构布置 22

6.3 取力器的选择 23

6.4油泵的计算与选型 23

6.4.1油泵工作压力的计算 24

6.4.2油泵理论流量的计算 24

6.4.3油泵的选型 24

第7章 整车性能计算分析 25

7.1 动力性计算 25

7.2道路清障车稳定性计算 26

7.2.1侧位道路清障车运输状态稳定性计算 26

7.3.2侧位道路清障汽车工作时稳定性计算 27

7.3叉臂端面变形计算 29

第8章 全文总结 31

参考文献 32

致 谢 34

第1章 绪论

1.1 道路清障车概述

汽车在道路上行驶时，交通肇事、车辆故障及违章停车等故障和事故是不可避免的，尤其是在高速公路上和繁华市中心地段，车速快，车辆多，这种现象发生的概率更高，这时候道路清障车的作用就体现出来了。道路清障车又称托车，主要用于道路故障车辆、城市违章车辆的托运以及道路抢险救援，其任务就是将故障车或事故车及时地拖离现场，确保道路的畅通无阻。

1.2 道路清障车国内外发展现状

1.2.1 国外道路清障车发展现状

道路清障与施救技术起源于20世纪初的美国，早期用钢丝绳或硬拖杆牵拉事故或故障车辆。国外清障车发展的较快阶段是20世纪60－70年代，以引入液压传动与控制技术为标志，20世纪70年代第一批采用全液压传动的清障车生产出来，在这个阶段，清障车的技术和生产得到很大发展，首先是系列、品种、规格增多，结构形式多样化，其次是专用底盘、二类底盘多样化。目前世界清障车行业最出色的生产商主要有美国的Century、JERR-Dan、CHALLENGER、WRECKER，英国的 BONIFACE，奥地利的 EMPL，日本的TOKYU，加拿大的NRC 等。

国外清障车发展至今，已形成结构多样、功能齐全，具有托举、起吊、拖拽、牵引、背拖、破拆、维修等功能。工作能力向两极分化：最小的清障车将便携式托架装在摩托车上，能进到道路拥挤和狭窄的巷道进行清障；能力最大的，具有5轴车桥，托举能力最大达35t、拖牵能力达60t、起吊能力达100t。

1.2.2 国内道路清障车发展现状

我国对于道路清障车的研发技术发展较晚，世界第一辆道路清障车是由美国于上世纪 50年代研发生产的，而我国晚了近了三十年。在上世纪八十年代我国对道路清障车进行引进，对于道路清障车的发展速度已落后国外很多，随着经济体制的不断深化改革，我国道路清障车技术的发展逐渐倾向于先进技术的引进与自主研发相结合。就目前我国的需求而言，在一定程度上研发技术与生产技术均可以满足，但相比于国外先进的技术，仍然有一定的差距存在。近20年来，我国清障车行业经历了整车引进、吸收仿制到自主研发的过程。随着我国城市交通与高速公路的快速发展，国产清障车的技术水平、制造工艺已取得突破性进展，形成了产品多功能化、智能化、人性化的技术特点，上装（专用机构）具有采用新材料、模块化设计和专用设备制造的工艺特点。我国一些企业通过采用专用设备和模块化设计，实现了清障车的流水生产线生产，产量提高，成本下降，并有一定上装产品出口。

包括国有企业，目前我国清障车生产企业有10家左右，生产2—60吨100余个不同型号和规格的清障车产品。据悉，国内目前最大吨位的清障车为48吨，产品投入市场后很受欢迎。我国自主开发的60吨级清障车也已实现销售，80吨级清障车的开发已开始筹划。可以说，国内清障车的设计与市场开发已进入一个新的时代。

1.3 道路清障车发展趋势

（1）道路清障车底盘专用化趋势。

为了摆脱现阶段我国道路清障车底盘设计的不合理化，就需要研发专用的底盘，不再依靠载货汽车底盘改造来维持道路清障车现有的模仿形式，研发专用的二类底盘，使整辆道路清障车的设计更加合理，轴距和前后桥的承载能力更强，充分发挥底盘的性能。

（2）车身轻量化趋势。

车身轻量化势在必行，能够节约很多的动力，为用户节约不少的燃油费开销，车身的轻量化能够从设计入手，一是优化车身构造，二是采用高强度钢材或是运用新型材料。

（3）进程智能化趋势

清障车上安装一套智能化故障诊断系统，则用户自已就能轻松处理一部分毛病，至少能够预先精确奉告售后服务人员毛病的出处和性质，让售后服务人员有的放矢，有针对性的备齐所需的配件和工具，进步处理毛病的功率。

1.4 主要研究内容和研究意义

1.4.1 主要研究内容

本文的主要研究内容分为以下几个部分：

（1）了解道路清障车的发展现状和发展趋势；

（2）选择合适的二类底盘并确定整车参数

（3）设计清障车合理的侧位清理方式和机构的总体布置

（4）进行清障机构的液压传动装置的设计计算和选型

（5）车辆的总体布置和性能分析

（6）计算并分析叉臂的托举承受载荷时挠度变形；

（7）绘制三维模型及完成整车装配图及相关零件图等二维图纸

（8）对全文进行总结，并对侧位道路清障车的发展提出几点展望

1.4.2 研究意义

通过查阅多方面文献资料，目前关于道路清障车的类型基本为托吊分离型、托吊连体型、平板型三种，品种较为单一，且工作时有一定的缺陷存在。本文在现有道路清障车的类型下，设计全新的侧位的清障模式，通过叉臂从故障车辆的侧方托举其轮胎或底盘来将目标车辆托举起来，并装载在清障车上，对叉臂托举车辆时进行受力分析并计算受载时的挠度，保证清障车受力的准确性。本课题的研究提供了一种新型的道路清障车的清理方式，为道路清障车的发展具有一定的指导意义。

第2章 清障车的参数确定

2.1 底盘的选取

2.1.1 专用车底盘选择要求

专用汽车性能的好坏直接取决于专用汽车底盘的好坏，通常专用车辆所采用的基本底盘按结构分可分为二、三、四类底盘。二类底盘是在整车基础上去掉货厢，三类底盘是在二类底盘的基础上再去掉货厢，四类底盘是在三类底盘上再去掉车架总成。道路清障汽车与普通专用汽车一样，都是在二类底盘的基础上进行改装而成，主要尺寸参数原则上应于原车底盘尺寸相同，从而保证其整车性能参数与原车基本保持不变。

一般专用改装车辆在选用底盘时应满足下述要求：

（1）适用性：对于专用改装车底盘应适用于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装造型设计.

（2）可靠性：所选用汽车底盘要求工作可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命；且同一车型各总成零部件的寿命应趋于平衡.

（3）先进性：应使用整车在动力性、经济性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平的汽车底盘；而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求.

（4）方便性：所选用的底盘要便用于安装、检查保养和维修，处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾.

除了上述主要要求外，还有两个值得注意的方面，一是汽车底盘价格，它是专用汽车购置成本中很大的部分，一定要考虑到用户可以接受。这也涉及到专用汽车产品能否很快的占有市场，企业能否增加效益问题。二是汽车底盘供货要有来源，所选用的底盘在市场上必须具有一定的保有量。

自卸汽车尺寸参数主要有：轴距、轮距、外廓尺寸(车辆长、宽、高)等，由于侧位清障车是在二类货车底盘上改装而成，因此其轴距L、轮距B、前悬、等参数，改装前后均保持不变。本次设计所选底盘布置如图2.1所示。

图2.1 底盘布置图

2.1.2 底盘型号的选定

专用汽车底盘的选择主要是根据专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形、尺寸、动力匹配等决定，目前，几乎80%以上的专用车辆采用二类底盘进行改装设计。采用二类汽车底盘进行改装设计工作重点是整车总体布置和工作装置设计，对底盘仅作性能适应性分析和必要的强度校核，以确保改装后的整车性能基本与原车接近。

经过实际调研和上网搜集各类底盘及其技术参数相关方面的资料，并结合本次改装设计专用车的用途、最大装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形、尺寸、动力匹配、成本等各方面的综合要求，发现在进行专用车辆改装时，选用东风系列底盘相对较合理。所以选择DFA1090SJ11D5二类东风载货汽车底盘作为本次道路清障汽车道路清障车的底盘，其主要技术参数见下表2.1。

表2.1 底盘参数

2.2质量参数的确定

2.2.1额定装载质量

中型侧位道路清障汽车是在二类底盘的基础上多加了一套举升和往复滑动装置，其主要托运中大型轿车或SUV，面包车，小型客车等。综合考虑其额定转载质量范围和DFL1140B的最大总质量，并参考其他类型清障车，确定其装载质量为。

2.2.2整车整备质量

整车整备质量 是指汽车完全装备好的质量，包括润滑油、燃料、随车工具、备胎等所有装置的质量。它一般是：二类底盘整车各质量与改装部分质量的总和。根据所选车型的的整车整备质量，在此基础上在增加装备质量，便可估算道路清障汽车整车整备质量。

所选DFL1140B载货汽车底盘的整备质量为5450kg,因为在本次设计选用的装备较多，因此整车整备质量相对有所增加，取为。

2.2.3总质量

总质量的计算公式为：

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