随车起重运输车建模与仿真研究毕业设计 精品.docx
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随车起重运输车建模与仿真研究毕业设计精品
河北工业大学城市学院
毕业设计说明书（论文）
专业：
车辆工程
题目：
随车起重运输车建模与仿真研究
随车起重运输车建模与仿真研究
摘要：
随车起重运输车是一种利用液压元件的举升及伸缩来完成货物的升降、回转、吊运的专用汽车，广泛应用于交通运输、电力抢修、土木工程等行业。
因此，随车起重运输车具有广阔的发展前景和应用价值。
首先，对随车起重运输车的车架、货箱、起重节臂等主要部件进行了建模研究；其次，将其整车模型导入ADAMS中，完成了基本运动副和驱动的添加；再者，根据设计的实际运动的先后顺序对各个运动部分进行时间函数编程；最后，分别测量了关键部位的力、速度、加速度等设计参数的变化曲线。
仿真结果表明，各项参数满足设计要求。
关键词：
随车起重运输车建模仿真
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
毕业设计（论文）中文摘要
毕业设计（论文）外文摘要
TitleTheModelingandSimulationResearchofLorryLoadingCrane
Abstract
Thelorryloadingcraneisakindofspecialpurposevehiclewhichisusedhydraulicelement’sliftingandstretchingtocompletepromotion,demotion,rotationandliftingofgoods.Itiswidelyusedinthefieldoflogistic,electricalrepairingandconstructionengineering.Andithasabroaddevelopmentprospectsandhighlyvalueofusing.
Firstly,Themaincomponentsofthevehicleloadingcranechassis,containers,liftingarmaremodeled.Secondly,putthevehiclemodelintoADAMS.Thirdly,accordingtotheorderoftheactualmovementfunctionthetimeprogrammingthevariousmovingparts.Finally,respectivetomeasurethecurveofthekeypartsoftheforce,velocity,acceleration,andotherdesignparameters.Thesimulationresultsshowthattheparameterstomeetdesignrequirements.
Keywords：
lorryloadingcranemodelingsimulation
目次
1引言
随车起重运输车，指安装在汽车底盘或者车架上,在一定工作半径和工作高度范围内完成垂直吊起和水平搬运重物的多动作起重专用汽车，又称随车吊，属于搬运机械，它通过液压举升及电机驱动水平转动来实现货物的升降、回转、吊运的特种车，可以完成对货物的自装卸任务【1】。
通常将其加载在货运汽车上并广泛应用于交通运输、电力、土木建筑等行业，特别是工业搬运行业和气体运输行业发挥了其无可替代的作用【1】【2】。
1．1课题的学术背景
专用汽车（specialpurposemotorvehicle），顾名思义是指那些装有专用设备，这里所提到的专用设备是指那些为了完成预定的特种作业，诸如吊运、园林修剪、电力抢险、工程维修等作业，而在汽车底盘等位置特殊安装专用设备，比如专用车厢、专用货灌等专用装备，去完成预定的特殊任务的汽车。
随着社会分工的详细，和经济社会的快速发展，专用汽车也得到了飞速的发展，其的种类和数量都大大增多。
经常使用的专用汽车有400余种，在工业水平发达的国家和地区其种类可达到数千种。
为了大规模生产和设计，可以将平时使用的公路运货汽车进行一定的结构改装，加载一些特殊的装备，比如货箱，安全架，运输罐等，就可以达到专用车的目的。
其中，根据运输的车厢的形式，可以简单的分类如下，罐式、箱式、自卸式、格栅式和架式等型式；又根据运输的性质和运输货物的物理状态分为液态灌装、气态灌装和散装粉状或颗粒状固态等货物；根据运输的特殊条件，分为保温、保鲜、冷冻、易燃、剧毒冷藏等【3】。
同时，在轿车需求大的国家中，在高速公路上常常能见到运往各地汽车4S店的大型运输轿车的双层架式车厢。
在我国，较为常见的专用车包括如垃圾车、环境保护监测车、水泥搅拌车、清扫车、汽车起重机、警车、消防车、飞机牵引车、加油车、充电车、救护车、图书车、电视转播车、邮政电讯车等。
目前，虽然专用汽车在国民经济中的作用越来越突出，地位也越来越高，但是针对“专用汽车”术语世界各国还没有统一的标准和规定，对其理解和解释也不尽相同。
其中在美国和英国的汽车材料中所定义的特种汽车（SpecialTypeofVehicle），它包含着客车、平头货车、市政送货车、三轮、大轮货车、柴油货车等，也有称为专用汽车（SpecialTypeofVehicle），在应用的场合主要包括机场、特殊公路等；在汽车水平发达的日本，根据其自己的工业标准，把在汽车上装有专用设备，完成专门工作，诸如泄运、消防、建筑、环卫、农耕等的汽车称为专用汽车【4】。
我国根据本国的工业结构和产业特色对“专用汽车”进行了自己的标准定义，并规范于ZBT50004-89中，定义如下：
“装配有专用设备，具备有专用功能，承担有特殊任务的汽车或者汽车列车”【5】。
在ZBT50004-89标准中，我们较为常见和易于理解的专用车包括仓栅汽车、厢式汽车、专用自卸汽车、罐式汽车、超重举升汽车和特种结构汽车。
其中厢式汽车是和其他没有太多关联的，相对独立的；超重举升汽车，它的结构多种多样，起重汽车根据货箱的不同形式可以分为仓笼式、栅栏式车厢，根据运输的货物的性质不同可以分为一般货物，特种危险货物；所谓特种结构汽车，其结构特殊化是其中一个显著的特点，平板结构、桁架形结构使其最著名的结构；罐式汽车顾名思义装有特殊用途的灌，同时配有工作油缸完成液压的举升容器，可以用于运输液体、气体等特殊用途和特殊作业的专用汽车；对于仓栅汽车，其车厢和驾驶室是连城一体的，并不是相对独立的，和厢式汽车有着很大的区别，同时装备有专用设备，用于载运货物或用于专门作业的专用汽车；专用自卸汽，所具有的独特特点是自身有自驱动系统，靠其完成液压作业，可以是车厢向下倾斜一定角度，便于货物依靠自重从而自行卸下的专用汽车【6】。
国民经济的发展依靠重工业，重工业的发展依靠汽车行业，因此汽车工业发展的快慢程度决定了整个经济社会的发展程度，而其中重中之重是而表现在汽车使用和市场流通等多个中间环节，能否大规模、高效率的利用汽车，利用专用汽车就变的极其重要。
能源危机的加深，行业分工的精细，使得社会对汽车的运输效率和燃油经济性，以及各种性能的要求也逐渐增高，因此使汽车运输工具向专用化发展成为必然趋势【7】。
经济全球化，区域一体化，带动的的世界各个国家和地区的分工也越来越细，其专用汽车（包括各种改装车）在汽车工业中都占有举足轻重的地位。
从保有量来看，各国对专用汽车的占有量逐年增加，同时生产厂家在专用汽车的研发、生产和销售环节也大大资金投入，这不仅对实现专业化运输和作业方面做了极大的贡献，而且有利于整个行业大幅度地提高运输效率、降低运输成本、缩短开发周期、扩大专用汽车的应用领域等方面都带来了深远的影响【8】。
首先，随车起重运输车的投入使用，结合了普通运输的运输功能和起重吊车的吊运功能，虽然是仅仅是二者的有机结合，但是恰恰能体现功能的互补，和资源的有效利用，同时伴随着提高了运输效率，在人力方面也大大减少，自然和方面的成本得到了有效扼控制和削减。
据统计，一台载货量为5吨的集合运输车与同吨位单独载货汽车相比，燃油消耗减少25%，整车损耗减少10%，缩短工时15%，综合评定效率减少30%【7】【8】。
其次，在减少汽车运输途中的故障、天气因素、安全性方面专用汽车有着显著优势。
在日常的运输过程中，往往会遇到些特殊的货物，比如易燃、易爆、易碎等方面的货物，或者剧毒、腐蚀性等对运输有着特殊要求的，这时为了满足预期的目的，需要装配有其专用容器、装备、敏感震等装置的专用汽车进行运输传送。
粮食危机已经持续危机了整个地球，在这样一个运输发达的条件下，能否合格、高质量、无浪费同时又能最大限度的保鲜的完成任务成为了全世界人民关注的焦点，在这种情况下，专用汽车变发挥了它无可替代的作用【9】。
同时发展专用汽车可以扩大汽车生产线，合并成产条件，共用动力总成等多方面的节约优势。
近些年来，我国专用车生产和销售势头迅猛，同时专用车产品品种日益丰富，具有无限的升值潜力。
今后一段时间专用汽车产品主要发展方向是重点优化产业结构，保持品牌化的同时大力发展自主技术，力争保持同行业领先地位。
同时加大国际技术交流和人才交流，争取掌握底盘制造技术，同时加大和完善GPS定位、集成技术、安全监控及半挂汽车设计应用【10】。
随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们不仅仅在性能上对特种汽车有了要求，同时还在追求驾驶时的感受。
在这种背景下，许多专用车生产厂家开始向这方面转型，开始注重汽车的外观，包括尺寸的合适与否；乘坐和驾驶的舒适性，是否因为货运质量的不均匀而带来过多的颠簸；在内饰方面，设计的也不像往常那么僵硬灰暗，色调以暖色为主，凸显人性化、个性化服务，同时加大科技化、运动化的设计理念。
此外随着汽车保有量的增加，环境污染和能源匮乏的问题日益严峻，针对各国家排放标准要求越来越严格，汽车厂家为了满足消费者对专燃油经济性指标的关注，逐渐加大开发节能专用车。
这方面，一些国内专用车主要生产厂家广泛采用先合资后引进的战略，积极研制新型发动机，高性能发动机，无时无刻把环保放在首位。
从所有的扼趋势和经济社会的发展可以看出专用车生产逐步趋向于专业化、技术化，即在功能、结构、外观上提出了更高，更严格，更科学化，更人性化的的设计方向【10】【11】。
1．2国内外研究现状和发展趋势
1.2.1随车起重运输车简介
随车起重运输车，是一种通过安装在吊臂处的液压缸完成货物的吊运，并依靠安装在汽车底盘上的电机完成货物水平移动的特种车。
【1】。
在普通货运卡车的基础上，动过加装一些特殊设备，可以完成一些预定的特殊作业，包括电力抢修、土木建筑、货运吊运等，特别是工业搬运行业中发挥了其无可替代的作用【3】。
此外，对于一些变形产品，作业范围囊括了消防抢险、军队运输、开挖作煤矿等领域，兼有起重和运输的功能，这样的专用汽车有广阔发展前景和巨大的应用价值的。
主要原因有二：
首先，随车起重运输车是结合了运输车和汽车吊车的各方面功能，各方面的费用包括养路费，折旧费用，维修费等等可以省去一大笔开销；其次，随车起重车更加节能环保，其自重非常的轻，同时使用变量液压泵，时时刻刻保证发动机的燃油消耗保持最低水平，减少温室气体和有害气体的排放【2】。
1.2.2随车起重运输车国际现状
近年来，随着经济的发展，人民生活水平的提高，国际上交通运输行业有着飞速的发展，其中重型运输业也得到了空前的发展。
随车起重运输车因为其有着诸多的优点，在日本、意大利、美国、德国等国家的几十家公司生产了几十种规模和型号的随车起重机。
不得不提的是欧洲，欧洲自古以来就是重型工业的发祥地，在20世纪40－50年代，随车起重机就得到了发展，其中主要厂商有HIAB（瑞典公司）、FERRARI（意大利公司）、PALFINGER（奥地利公司）、TIRRE（德国公司）等；日本，这个东方唯一的一个发达国家，其汽车产业自然高举世界的顶尖水平，因此亚洲生产随车起重机厂商主要是日本的厂商，包括加藤、吉野科、村和等大型专用车生产商。
上面所提到的各个国家的著名企业都是生产随车吊的著名公司，各公司都形成了产品功能多元化、品种型号系列化、机电液控制一体化的体系。
其中，瑞典，北欧的文明国家，世界福利水平最好的国家之一，在生产随车吊方面也做到了世界最早，位于瑞典城的希亚伯（HIAB）生产厂，是近六十年来居世界居龙头地位的、最富有想象力和创造力的随车起重机制造公司。
它早在1947年便已经生产了世界上第一台随车起重运输车，同时该公司的海外业务拓展方面也做的非常的精通，欧洲的一些主要国家包括荷兰、西班牙、丹麦都设有其分厂，并在世界范围内的60多个国家和地区建立了完备的销售和服务体系网络；HIAB公司生产的随车起重运输车以其多种的运用形式和工作状态而闻名于世界，其中多用途臂式随车起重机更是家喻户晓。
此外，HIAB公司还生其他各个专用作业的工具用车，包括园林修剪方面的林伐木随车起重机、码头卸载船用起重机、铁路轨道车随车起重机。
在一些小的方面，公司的设计同样人性化，根据不同的吊物形式和重量生产了多种抓斗、吊篮、节臂、液压缸、机械臂、钻头等，使随车起重机除起重作业外还可完成诸如零散物料装卸、高空作业、建筑装卸等多项工作。
意大利，作为世界闻名的发源地之一，很早就开始使用随车起重运输车，由于应用的广泛，是现在世界拥有随车起重运输车制造企业最多的国家，共有FEARI、PESCCI、COPRMACH、HEILA等十多家生产厂，且各厂均有自己较完善的系列产品，其生产的产品以吊产量大而闻名。
日本，亚洲的汽车工业的佼佼者，随车吊方面建立了对世界该行业有着深入按意义的新概念和标准，从而更好的评价随车吊的性能。
机械业与建筑产业的繁荣，促使日本国内对于随车起重机的大幅度需求。
其中加藤、吉野科、村和三家公司是日本随车起重机最著名的企业。
三家企业中，村和生产的直臂式、折臂式两种随车起重机，占据了本国和世界的大部分汽车市场。
以六边形断面特点的直臂式随车起重运输车，采用全液压缸伸缩结构，电机转台以3支点方式固定在底盘上，此种支撑方式，大大降低了来自路面的载荷和不必要的动载荷，还配备了柱塞式液压缸起升机构，能保证顺利安全起吊货物，可以是整车在各种路面上进行作业【12】。
对世界随车起重运输也启动深远影响的是日本企业率先根据当今的市场需求建立了对随车起重机产品综合性能评价的新指标，即美观、安全、舒适、简单。
这样的标准也在不同程度上影响了其他汽车方面。
在美观方面，村和随车吊的外观设计，达到了与城市景观相协调呼应的效果，外观采用了带圆角的造型，与外部环境和谐一致，以减轻人们过去对起重机的紧压感。
在安全方面，村和随车起重机的安全装置基本上是按照与载货汽车相同而配置的，最近该公司又推出一种整机稳定性报警装置，考虑到在装载吊运货物的时候由于支腿承受的力过大而导致压溃的危险情况，可以自行测定出油缸的内腔压力，然后智能化的修改参数和伸缩速度，调整起重压力角，当出现倾翻危险时，发出声光或语言报警【12】。
在其他的创新方面，村和又开发了自动收钩装置，当随车起重运输车水平直线行驶时，吊钩水平收紧易于影响驾驶员的视野，带来行驶安全隐患，采用了创新设计的随车吊在行驶时，吊钩和绳索不会妨碍驾驶员的视线，对于全天候工作的起重车，还可大大减少油水飞溅到驾驶室的玻璃上，提高了行驶的安全性【12】。
舒适性方面，村和随车起重机的全部操作，都可以应用位于整车地盘上的安全拉杆完成，操作极其轻便，不会使操作人员感到疲劳。
为了缠身温馨的工作环境和宽松的作业环境，所对应的各个按钮操作诸如升降、伸缩、回转等，均贴有明显的形象化图形动画标记，而且在回转手柄上切有细槽，方便了夜间工作；选配装置中无线遥也是很人性化的，操作者可一手拿按钮，另一只手扶重物，最大限度安全准确地进行起重作业。
美国，作为世界上唯一超级大国，经济发展自当当仁不让，起中交通运输业更是在世界汽车业中占有重要的地位。
其大型汽车公司同样重视随车起重机的研发和生产。
GROVE闻名于世，他所生产的轮式起重机占据了世界市场的60%以上；而NATIONALCRANE则是GROVE专门生产随车起重机的子公司，世界范围内的直臂式随车起重机以NATIONALCRANE著称，他在近几年又重点研发和生产了了铰接式折臂式起重机；该公司独特的设计风格充分体现在直臂式随车起重机，因为其是为后置式，在对货箱的充分利用方面有着自己的见解，它采用了一种全液压高支点弧线摆出式斜伸支腿，摆出后成A字形，可以完成极其大的工作半径跨距，并能在全时路况内完成作业【12】【13】。
1.2.3随车起重运输车国内现状
我国随车起重机的生产起步较晚，到70年代，全国生产的随车起重机产品种类单一，规模很小。
到80年代，随车起重机产品的种类及产量均呈增长趋势，特别是近几年来，随着工业化程度的提高，以及经济的快速增长，随车起重机在国内市场的产销总量增长势头更加迅猛。
全国生产随车起重机的厂家约有10多家，主要企业有石家庄煤矿机械厂、徐州随车起重机公司、武汉汽车起重机厂、山西长治清华机械厂、湖南专用汽车制造厂等。
其中，石家庄煤矿机械有限公司是我国第一个研发和生产随车吊的企业。
另外，近年泰安东岳重工机械有限公司（原泰安起重机厂）与日本古河UNIC机械金属株式会社合资成立了泰安古河机械有限公司；常林股份有限公司与奥地利的PALFINGER公司也将开始合作生产随车起重机。
徐州随车起重机公司组建于2001年9月，在消化吸收国外先进技术的基础上生产SQ系列伸缩臂式、折叠臂式随车起重机，并由航天部定点生产国防工程专用随车起重运输装填车、雷达车等产品，其产品曾批量出口伊拉克等国家【12】。
近两年来，依靠技术的不断革新，产品取得了较快发展。
武汉汽车起重机厂是较早生产随车起重机的厂家，其产品为直臂式卷扬起重机，与东风、解放及黄河汽车配套，可在汽车底盘的尾部又加装了10t液压绞盘，特别适合于电业部门抢险与施工需要。
湖南专用汽车制造厂始建于1950年，系湖南省机械行业重点企业，是国家计委、国家经贸委和机械工业部在全国唯一定点的随车起重运输车生产基地。
主要产品有随车起重运输车、自卸车、厢式车、运输加油车、后装压缩式垃圾车
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