可折叠式道路清障车的机构设计及优化.pdf

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1、设备设计／诊断维修／再制造现代制造工程2010年第3期可折叠式道路清障车的机构设计及优化乐韵斐，施俊俊，王临春(同济大学机械工程学院，上海200092)摘要：针对一种新型的可折叠式道路清障车，对其液压抱胎机构、液压折叠机构和液压举升机构进行机构设计与分析，采用协调曲线法，利用MATLAB优化工具箱对液压举升机构进行机构多目标函数的优化设计，得到液压举升机构的优化杆长，为运动学和动力学分析提供了必要的前提条件。关键词：道路清障车；液压系统；机构设计；机构优化中图分类号：THl22文献标识码：A文章编号：1671_3133(2010)03珈11

2、5—04MechanismdesignandoptimizationoftheroadfoldabIewreckerLEYun．fei，SHIJun—iun，WANGLin—chun(CollegeofMechanicalEn舀neering，Ton西iUniversity，Shanghai200092，China)Abs咖ct：f’resentsanewty】peofthefoldablewIecker，and瑚iIllyirI伽)duc鹤themechanismdesignofhydraulicembracingtiremech醐ism

3、，hydr“iclmingmech吼ism蛐dfoldingmeeh醐ism．Meanwhile，basedontlleeoordinated彻emethodandtheopti—mizati∞toolboxofMAⅡAB，studiest

4、leoptinlalstmcturaldesi印0fmultipleobjectivefuIlctionmech狮i锄ofhydr跏licli佑ngmechanismindetail，蛐dobtainstlleop嚏imalkngtll．Thestudyresllltspm证deaprerequisit

5、etIleoreticalb∞isf撕tlleanalysi8ofkinematics锄ddyn蚵cs．Keywords：madwrecker．hydmulicsystem；mechanismdesi印；optimalstnlcturaldesignO引言清障车是一种个性化很强的功能性专用车辆⋯，一般带有起重、托举和拖曳等装备，用于清除道路障碍物(主要是违章车辆或故障车辆)。第一台清障车始创于20世纪50年代公路交通比较发达的美国旧J。20世纪70年代，伴随着液压与控制技术的发展，清障车在技术、工艺上均已成熟，功能也比较完备，具有托举、起吊

6、、拖曳、牵引、背拖和破拆等功能，引领清障设备进入了一个全新的发展阶段。我国清障车虽起步较晚，但发展迅速。20世纪80年代末期，我国开始生产清障车，目前国内已有几十家生产清障车的厂家。传统的清障车是以卡车为牵引装置的载体，如图1所示，在交通拥挤的路段它并不能够及时发挥其救援功能。为了更好地实现道路救援，以微型车为牵引装置载体的道路牵引装置相继出现。可折叠式道路清障车主要用于清理专用汽车公路和城市道路上的小型故障车辆及违章车辆，确保道路交通畅通，该车具有位置举升、牵引等功能。可折叠式道路清障车最大的优点就是其良好的通过性，可以迅速到达救援现场。

7、近几年，国产轿车行业发展迅速，家庭用车也越来越多，可折叠式道路清障车的研究和生产将具有巨大的商机，并产生良好的社会效益。图1传统道路清障车1可折叠式道路清障车总体结构如图2所示，可折叠式道路清障车主要由三部分组成：液压举升机构、液压抱胎机构和液压折叠机构，通过设计一套液压系统来实现上述机构的运动。所有动作均可实现自动化操作，能够由一人轻松控制完成对故障车或违章车的牵引工作。整个操作过程预计在2—3min内完成。液压系统工作原理如图3所示。它由动力泵1、溢115现代制造工程2010年第3期设备设计／诊断维修／再制造图2可折叠式道路清障车总体结

8、构Aa)液压抱胎机构简图B图4液压抱胎机构A曰和A’口’的转动，当液压缸伸长时，曲柄AB以铰点A为中心顺时针转动，曲柄A’曰7以铰点A7为中心逆时针转动，即实现展开清障车车架的动作，反之，当液压缸缩短时，曲柄AB以铰点4为中心逆时针转动，曲柄A’图3液压系统工作原理1．动力泵2．卸荷溢流阀3．调速阀4．电磁换向阀5．平衡阀B流阀2、调速阀3、电磁换向阀4、平衡阀5和液压缸等组成。液压动力泵站为各翻转模块提供动力，通过电磁换向阀切换来实现各液压缸动作顺序；举升油缸的同步通过调速阀来实现，当举升机构突然停止时，通过平衡阀可以产生一定背压，以平衡

9、重力负载和实现缓冲。2可折叠式道路清障车结构设计2．1液压抱胎机构设计如图4所示，液压抱胎机构采用的是一套曲柄摇块机构。由图4a可见，抱胎液压缸作为驱动元件，通过其伸缩的变化带动