擎天柱混凝土泵车说明书.doc
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“擎天柱”37X-4R混凝土泵车
----说明书
团队名称：
擎天柱
参赛组员：
谭力凡
刘珏
高颖
目录
背景说明……………………………………………………2
作品概述……………………………………………………3
结构及功能概述……………………………………………4
力学分析……………………………………………………7
作品亮点……………………………………………………9
结束语………………………………………………………9
一、背景说明：
自从水泥发明后，混凝土的输送与浇注就一直是人们研究的对象，传统的建筑施工方式是采用吊斗，效率低，不能满足现代工业化的发展要求，直到二十世纪五十年代德国施维英公司才生产了世界上第一台液压驱动的拖式混凝土输送泵，使拖式混凝土输送泵得到了迅猛发展，泵送能力不断增强，极大地提高了在高层建筑施工中的生产效率，后来，在二十世纪七十年代又研制出了集行驶、泵送、布料功能于一体的混凝土泵车，它较原来的拖式泵车更有优势。
混凝土泵车是将用于泵送混凝土的泵送机构和用于布料的臂架集成在汽车底盘上的专用车辆。
工作时，利用汽车底盘柴油发动机的动力，通过分动箱将动力传给液压泵，然后带动混凝土泵送机构和臂架系统，泵送系统将料斗内的混凝土加压送入管道内，管道附在臂架上，臂架可移动，从而将泵送机构泵出的混凝土直接送到浇灌点，它臂架上附着管道，无须另配管道，开到工作地点后，很快就能打开臂架进行工作，通常在半小时内就能准备就绪，准备时间短；而且配备液压卷折式臂架，在工作范围内能灵活的转动，布料方便快捷，工作效率高；并且具有自动化程度高，整台泵车从泵送到布料均能由一人操作，一般配备无线遥控系统，操作方便等等优点。
我国20世纪70年代开始探索混凝土泵车，80年代引进技术开始制造混凝土泵。
1993年中联重科的前身中联公司成立就意味着国产混凝土泵的制造具有真正的意义。
仅仅20年的发展，中国成为世界上最大的混凝土泵的国家。
2007年泵车的销售量约3000台，拖泵约为6500台，而同期国外混凝土泵的总量仅为12000台左右。
目前，以中联、三一为代表的制造商所生产的混凝土泵已经达到较高水平。
中国混凝土机械十几年的高速发展预示着混凝土泵车的技术将会拥有前景广阔的舞台，会成为工程机械行业领域众人关注的“明日之星”。
中联重科继承了长沙建设机械研究院的技术优势，建有国家级技术中心，是中国工程机械协会8个专业分会会长及秘书长单位，混凝土机械标准化分技术委员会秘书处单位。
科研和技术攻关力量十分雄厚，设计、试验手段先进。
先后完成重大科研课题670多项，负责制（修）订国家行业标准300多项，目前是187项有效标准的制、修订归口单位，行业技术覆盖率75%以上。
中联重科先后完成了90多项国家“九五”、“十五”、“863”等国家重大装备开发、科技攻关课题和专项，被科技部确定为“十一五”三项国家科技支撑计划的承担单位。
中联重科由“科技产业化”到“产业科技化”的发展思路和模式，被国家科技部两任部长朱丽兰、徐冠华评价为：
科研院所改革的成功样板，国有企业改革的成功典范，为传统产业领域院所和企业的改革提供了新的成功经验和深刻启示。
二、作品概述：
1、基本组成：
此模型仿照中联公司的混凝土泵车ZLJ5293THB，采用卷折式四节臂架结构，x型支腿，由底盘，臂架系统，转塔，泵送机构等组成。
其中底盘由汽车底盘、分动箱组成；臂架系统由多节臂架、连杆、油缸和连接件等部分组成；转塔由转台、回转机构、固定转塔和支撑结构等组成。
底盘：
臂架系统：
转塔：
泵送机构：
2、主要参数：
37米混凝土泵车技术参数
型号
“擎天柱”37X-4R
整车参数
全长
775mm
总宽
255mm
总高
312mm
自重
1800g
臂架及支腿参数
臂架垂直高度
1955mm
臂架水平长度
1850mm
臂架垂直深度
818mm
最小展开高度
835mm
第一节臂长度
570mm
转角
90°
第二节臂长度
375mm
转角
180°
第三节臂长度
360mm
转角
180°
第四节臂长度
348mm
转角
260
转台旋转角度
±270°
前支腿长度
190mm
后支腿长度
320mm
底盘参数
长
600mm
宽
92mm
高
41mm
第一轴距
382mm
第二轴距
98mm
3、使用材料：
整个模型除了在连接过程处使用了胶水、大头针、塑料管等材料，其余均使用了PVC板和木制棒（约占总重的2%），符合制作要求。
三、结构及功能概述：
1、底盘结构：
混凝土泵车底盘主要用于泵车移动和工作时提供动力。
通过气动装置推动分动箱中的拔叉，拨叉带动离合套，可将汽车发动机的动力经分动箱切换。
切换到汽车后桥使泵车行驶，切换到液压泵则进行混凝土的输送和布料。
底盘部分由汽车底盘、分动箱、传动轴等几部分组成。
2、臂架结构
整个模型中，臂架结构为最主要的也是最难做的部分。
它主要由多节臂架、连杆、油缸、连接件铰接而成的可折叠和展开的平面四连杆机构组成，根椐各臂架间转动方向和顺序的不同，臂架有多种折叠形式，我们所做的模型为有结构紧凑等优点的R型。
臂架可简化为一个细长的悬臂梁，其主要载荷为自重。
我们做模型时主要考虑臂架强度大、刚性好、重量轻等特点，结合受力情况将其完成。
（1）臂架结构：
（3）泵送范围：
3、转塔结构
转塔主要由转台、回转机构、固定转塔（连接架）和支撑结构等几部分组成组成，转塔安装在汽车底盘中部，行驶时其载荷压在汽车底盘上；而泵送时，底盘轮胎脱离地面，底盘和泵送系统也挂在转塔上，整个泵车（包括底盘、泵送系统、臂架系统和转塔自身）的载荷由转塔的四条支腿传给地面。
臂架系统安装在转塔上，转塔为臂架提供一个稳固的底座，整个臂架可以在这个底座上旋转360°度，每节臂架还能绕各自的轴旋转，转塔的四个支腿直接支撑着地面。
（1）支撑结构:
（2）转塔结构
4、泵送系统
泵送系统是混凝土泵车的执行机构，用于将混凝土沿输送管道连续输送到浇注现场。
我们主要以泵管的形式作为其代表。
5、变幅机构
（1）原理图：
（2）实物图：
四、力学分析：
抗倾覆计算：
混凝土泵车在下面两种状态下最容易发生倾覆事故，我们通过相关的力学公式，计算出底盘的最小质量并据此设计制作，从而在实际工作中避免倾覆失稳事故的发生。
1、纵向全伸展：
构件名称
质量Mi（g）
距离Xi（mm）
底盘
1650.0
60
第一节臂
85.5
280
第二节臂
56.4
758
第三节臂
54.1
937
第四节臂
57.5
1112
末端软管
5.0
1663
前支腿
（包含在底盘质量中）
160
后支腿
（包含在底盘质量中）
330
以后支腿为支点，则
顺时针力矩M1=G2*（X2-L2）+G3*（X3-L2）+G4*（X4-L2）+G5*（X5-L2）+N1*（L1+L2）
逆时针力矩M2=G0*（L2-X0）+G1*（L2-X1）
（Gi=Mi*g）
不会发生倾覆的条件是前支腿支撑力N1>0，
由力矩平衡列等式M1=M2，代入数据解得N1≈6.823N
符合要求，不会发生倾覆。
2、侧向全伸展：
构件名称
质量（g）
距离Xi（mm）
底盘MG
1650.0
0
第一节臂
85.5
285
第二节臂
56．4
758
第三节臂
54.1
937
第四节臂
57.5
1112
末端软管G5
5.0
1663
左前支腿L1
（包含在底盘质量中）
255
左后支腿L2
（包含在底盘质量中）
330
右前支腿L3
（包含在底盘质量中）
255
右后支腿L4
（包含在底盘质量中）
330
以右后支腿为支点，则：
顺时针力矩M1=G2*（X2-L2）+G3*（X3-L2）+G4*（X4-L2）+G5*（X5-L2）+N4（L4+L2）
逆时针力矩M2=G0*（L2）+G1*（L2-X1）
不会发生倾覆的条件是右后支腿支撑力N4>0，
由力矩平衡列等式M1=M2，代入数据解得N4≈5.529N
符合要求，不会发生倾覆。
五、作品亮点
1、结构复杂：
整个模型总计有上百个零件，可活动部位多，工作量大。
2、功能完备：
我们通过各种铰接，连杆，转轴，使支腿可伸缩，转塔可旋转，臂架可伸展，实现了真实混凝土泵车的基本功能。
3、仿真度高：
我们通过对实际产品的仔细观察，制作出逼真的驾驶室，储油罐，护栏，料斗，泵管以及电器系统等部件，从而使整个泵车的外观更加精美，与实际外观更加接近。
六、结束语
此次模型制作，我们三个人查阅了大量的中联泵车材料的相关资料，在制作时遇到了很多超出预期的困难，特别是臂架结构以及细节的制作，明显比我们一开始想的要难得多，我们花费大量时间与指导老师不断交流讨论如何制作并且不断试验，最终做成了我们现在的效果。
这期间我们的进度时快时慢，而我们的心情起伏也随之改变，由于期末考试临近，我们不得不加班制作赶工，周末更是连天制作，一段时间下来，都感到十分疲惫，但是我们三个大一学生，怀着一种希冀，也抱着一种第一次尝试希望做好的决心，对于这个构造复杂的模型倾注了我们大量的心血，如果大家仔细看，会发现可以卷折的臂架、车头底盘和可以转动的转塔都有许多细小的结构，我们的“擎天柱”就是这样一个可以实现诸多转动功能的模型！
这个过程我想我们三个都是不会忘怀的，也是一种成长吧，三个人的付出，模型制作的难度，最重要的是模型在我们三个的努力下一点点成型组建并以现在这样的形式展现给大家，我们感到我们的努力并没有白费，真的是一种格外的满足和欣慰，而今天我们把有我们亲手创造的“擎天柱”展示给大家看，他是独特的，是精美的，是独一无二的！
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