《流动舞台车设计》

1绪论1.1引言随着中国走上改革开放的道路，中国经历了翻天覆地的变换，经济高速发展的 同时带动着文化的发展，人们对于精神文化的需求更加的迫切。 城居民对精神文化生 活不断追求，现有的媒体传播方式已不能完全满足城乡居民对文化生活的需求。人民需要一种更贴近生活，更凝聚气氛，更喜闻乐见的精神文化传播方式。 国家在十一五 计划期间重申“三下乡”政策的同时，党中央和国务院提出了文艺三下乡活动。但是 从目前来看，农民看戏有三难：一是：剧团下乡难，剧团到乡镇演出，演出设备器材运输困难，费用高，剧团普 遍不愿意下乡。二是：临时搭建舞台难，村镇无现成搭建舞台的材料和搭建舞台人工，临时拼 凑搭出的舞台往往不稳固，不规范，影响演出质量和演员的人身安全。三是：舞台转点难，很多村镇交通不便，营运车辆不能到达，舞台的拆卸转移 耗时、耗材又耗力。正是在这样的时代背景下，流动是舞台演出车应运而生，经过一个多世纪的发 展，流动舞台车经历了第一代流动舞台车到第二代流动舞台车的飞跃。发展到现在的多种类、多功能、智能化的流动舞台演出车，在演出平台上也大为提升，现行的演出 车舞台面积可达60m2，甚至更宽更大。演出平台样式更加多样化，演出舞台的美观 设计，灯光设计更加完美、实用、绚丽。HQ109型演出车也是在这样的背景下，随时代的发展而成长起来的。1.2流动演出车的应用流动舞台车是一种先进式的流动式舞台，是一种集运输、舞台、休息与一体的 多功能的专用改装车，是将全国先进舞台专业技术与先进汽车技术相结合的完美产 物，集多项先进技术于一身，与固定式的舞台相比，其具有的专业性、安全性、演出 的使用性、使用的耐久性、养护的经济性、服务的优质性使得流动式演出舞台具有广 阔的市场前景。湖南省从2001年开始就实施了给县级以上能演出的专业剧团配送“流动舞台车”首批其貌不扬的“流动舞台车”救活了不少的专业的剧团。上世纪 90年代中 后期一度陷入困境的张家界阳戏团，2003年9月获得省财政配置的“流动舞台车” 后，剧团行程上万里，演出经典的阳戏和新编大剧目20多个，每年的收入超过 20万元，相当于原来的3倍。正是演出车的发展成长，在上世纪 90年代后，是不少的 专业剧团脱离了生存的困境，推动了文化事业的发展。1.3流动舞台车与临建舞台的比较分析在舞台使用中的安全系数有了较大的改观现场搭棚方式的临时舞台多使用铁架结构、木架结构、沙土混合铁架、木头混合铁架等几种搭建方式，这些搭建方式采用“井”字拼架构造，结构较为稳定。但使 用寿命有限，在多次拼接使用后容易出现老化、 变形等隐患。流动舞台车使用箱型汽 车专用底盘，支撑结构使用液压支架支撑地面，减轻主梁负担，增加稳定性与安全性。 顶箱板使用升降结构，较临时搭建舞台顶棚在安全性上有了显著提高。且整个舞台车 较临时搭建舞台重量小，且材质较为坚固，不易老化、使用寿命长。在舞台布景的设计性与艺术性上有了较大临时舞台台面使用木质合成材料作为版面，稳定性不足，且木质受潮容易变形， 存在影响演员发挥的潜在问题。流动舞台车舞台台板由钢架和木龙骨、木地板构成， 适用于表演，分为固定舞台台板和活动舞台台板，使用寿命长，性能稳定，不易变形 断裂。并且舞台音响布置，灯光布置，调试台布置等一系列舞台布景的环节都做了统 一设计。最大限度的展开了舞台空间，增加了表演的范围与挂景的装饰。在舞台的搭建上有了较大的改观临时舞台搭建使用次数少、工程作业量大、材料保养与运输不便、费用高，流动舞台车在搭建过程中仅需几名操作人员进行简单的操作使用， 就可以在较短的时间 内搭建成一个综合应用的专业舞台。 在演出频率较高的情况下，流动舞台车较临时舞 台搭建的费用明显降低，给演出单位减轻了成本，增加了演出场次，方便了人民群众。 在舞台使用后回收上有了较大的突破临时搭建的舞台在使用后存在回收困难、运输不便、保养费等一系列问题。流 动舞台车演出后回收运输一体化，且不会在演出场地留下不易清除的搭建痕迹和搭建 垃圾，较临时搭建舞台有了本质上的突破。1.4流动舞台车的发展历史与现状流动舞台车的历史我国早期的流动舞台车的开发始于上世纪初，一些剧团开始委托一些汽车修理 厂改造简易功能的流动舞台车，这种流动舞台有了一定的机动性，台面低，中心低， 安装系数与零时搭建的舞台相比有所提高，尽管舞台面积与零时搭建的舞台相比略 大，但这种流动舞台车的舞台却不能自动的开启，灵活程度不够，演出面积仍然有很大的差距。九十年代末，少数改装厂开始于一些有实力的剧团合作开发第二代流动舞 台车，舞台面积有所增大，但还不能满足大多数专业剧团的需，且车体笨重，虽然自 动化程度有很大的提高，但由于普遍采用了进口的液压元件， 造价高，基层剧团很难 接受。随着一些有实力的改装厂的参与和市场需求的逐渐成熟，流动舞台车的开发技术也不断地提高，关键液压元件的国产化使得流动舞台车的制造成本逐步降低，售价也逐步的被基层的剧团所接受，一个新兴的多功能的流动舞台车的市场在在全国兴 起。流动舞台车技术的现状和发展的趋势国外的流动舞台车的发展较早，自动化的程度高质量轻，成型比较的成熟。许 多的先进的技术都在流动舞台车上得到应用， 但其价格昂贵，一般要到70到100万 元，对于国内基层剧团来说消费太高。多功能流动舞台车必须具备的基本功能首先要求其机械部分安全可靠，开启自 动化。如：机动性强，整备的质量轻，舞台及其附件属物品符合演出的要求，搭棚拆 棚和舞台的展开折叠自动化。其次是灯光和音响设备要符合大多数演出的要求； 第三， 部分车辆要求带独立的液压系统和发电系统；第四，舞台折叠后就有运输共嫩功能， 能够运输舞台的道具和支撑工具。就目前来看，国内现有的专业制造流动舞台车的厂家较少，大部分产品停留在 第一带舞台车的水平，虽然舞台的展开能够自动的展开，但存在着外形粗糙，机构强 度差，舞台设计不专业不完善等等。第二代流动舞台车的发展趋势；其一，吸取了客车的制造技术，外蒙皮将采用 客车冷拉蒙皮技术，蒙皮与骨架成整体，整车的机构强度更高，美观大方，而且经久 耐用，易于维护。其二，舞台的设计更趋专业和现代，舞台的面积大，舞台更高，顶棚的承载能力强，演出的适应性好，可预留灯光、音响、字幕、电源、布景吊点的接 口，具有很好的可扩展性，能够满足各种演出的要求。第三，液压系统安全可靠，自 动化程度高，操作简便，舞台的收放时间短，液压系统具有保压、自锁的功能，舞台 演出安全性好。总之流动舞台车将朝着外形美观，舞台设备齐全，自重轻，强度高，使用寿命 长，安全经济，维修方便的方向发展。2. HQ109型演出车的总体布置设计2.1.总体布置原则专用汽车总体布置的任务是正确选定整车参数，合理布置工作装置和附件。使取力装置、专用工作装置、其它附件与所选定的汽车底盘构成相互协调和匹配，从人性化的设计角度确保演出车舞台的快速而平稳的展开，为演出提供一个可靠、美观、实用的室外舞台。使得舞台车的操作人员能方便、简捷的完成演出平台的快速搭建，在 此理念上完善对演出车动力装置，控制装置，执行部件及相关附件之间的协调。 达到 设计任务书所提出的整车基本性能和专用性能的要求。在进行总体布置时应按照以下 原：尽量避免对汽车底盘各总成位置的变动因为一些总成部件位置的变动，不仅会增加成本，而且也可能影响到整车性能。 但考虑到普通汽车底盘，无论是两桥，还是三桥以上，其大体上都是靠车子的前后轮 子来平衡车身，而演出的演出平台一般比较的宽，市场调查一般是在4565平方米左右，这对于原本普通的汽车底盘提出了跟高的要求。 对此我们通过增加支腿来增强 整车的平稳性，其控制是通过液压缸的平稳工作来实现平稳的舞台展开。由于通过此法，无需对汽车底盘作很大的变动。其液压动力源可采用外在的电动机带动，亦可从汽车发动机上取力，尽力降低对底盘的改动，维持了汽车原本好的性质，同时节约成 本。应满足演出车流动舞台对于复杂环境的要求， 使演出车所具有的专用功能得到 充分发挥。如HQ109型演出车是我们常见的流动舞台式演出车，通常是伴随下乡演出，或 中小企业的临时演出用。故而应对的环境复杂多变，需要我们的演出车能随时随地的 精彩文档展开，构建一个平稳、美观、可靠、实用的流动舞台。而演出过程中要求舞台平稳， 无太大的噪音，不晃动，故而 HQ109采用的动力输出为液压缸输出，液压缸能保证 在演出平台伸展过程中能够平稳有序的展开， 可以避免仪器的损坏以及工作过程中对 于工作人员的安全。对演出车演出车厢机构设计依照轻、稳、安全、合理的原则。演出车是一个大众服务的设备，演出过程中确保演出的安全至关重要，由于演 出车演出舞台包括了前墙板，后墙板，顶棚等均需要机构支撑成一个顶棚， 这就需要 我们在对顶棚板，前后墙板设计时充分考虑到所选材料的密度， 尽量在满足强度刚度 的前提下减轻整车的重量。故而在此时我们首选铝质材料。应避免工作装置的布置对车合理，在展开过程中有序，不紊乱，协调美观。演出车之所以称之为演出车，是应为它展开能成为流动是舞台，收起，与正常 的托式卡车没什么大的区别，如下HQ109型演出车的外观图与其展开图。 众所周知， 舞台对于美观的设计要求十分的重要， 故而在满足使用强度，刚度要求的前提下我们 还应当注重演出车舞台美观的设计，使得我们的流动是舞台车展开后宽敞而舒适。 如 图2.1市场上现存的一款样式应符合有关法规的要求例如对整车的长、宽、高、后悬等尺寸在相关法规中部有明确的规定，一定不 能超出标准的要求。此外演出车外轮廓尺寸应符合 GB1589-2004的规定；噪声应符 合GB1495-2002的规定；照明及信号系统安装应符合 GB4785-1998的规定，流动 舞台前车灯，前雾灯，后雾灯，转向灯，倒车灯，侧标志灯等配光性能应分别符合 GB4599-1994、GB4600-1994、GB11554-1998、GB17509-1998、 GB15235-1998 GB18099-2000等等除以上总的设计原则外，还应满足一下要求：（1）车厢厢体应为全承载骨架式，车厢骨架应有足够的强度和刚度。）车身与底盘连接应牢固可靠，车身纵向中心平面与底盘纵向中心平面偏移量 不大于5mm（内，外蒙皮与骨架应贴和紧密，表面应平整。（车门应设置在车厢尾部，高度大于 1800mm宽度不小于800mm车厢应具有良好的防尘密封性能，限值应符合 GB/T12487-1990的规定。车厢应具有良好的防雨密封性能，限值应符合 GB/T12480-1990的规定。（车厢其它的技术要求应符合QC/T453-2002的规定。流动舞台的舞台基本参数如表 2-1所示表2.1舞台技术参数表项目参数数据车厢外部尺寸8100mm X2400mm X2184mm长 X 宽 X 高）车厢内部尺寸7600mm X1930mmX2080m（长 X 宽 X 高）舞台展开面积49.86m 2顶棚展开面积252.8m舞口离地面冋度1250mm舞台台面与顶棚的距离2220mm4120mm 可调）灯架顶棚液压缸升降速度0.01m/s舞台台面翻转速度0.5 0 /s顶棚可承载质量600kg2.2 HQ109型演出车的车厢设计流动演出车车厢的结构形式演出车的车厢系舞台展开的主体，其主要包括如2.2图所示:图2.2演出车主要部件机构展开图前墙板结合件，后墙板结合件，低架结合件，平台伸展板结合件，外侧面结合 件，顶棚骨架结合件，伸展扩展平台支架结合件，举升缸护管结合件，左门结合件， 右门结合件，机架部件，低架台结合件，槽钢，液压缸，液压缸座，灯光杆，舞台护 栏等。流动舞台车为二类厢式货车底盘改装而成的特种车，改装后的流动舞台车为密 封厢式结构，内外蒙皮件可填充隔热材料以增强隔热和防震效果。厢体的顶盖与左右墙板用铰链连接，可同时随舞台顶棚的升降，左右墙板两可 上翻成与顶盖成180夹角，车门设在尾部为单扇右开式，尺寸为 1800mm900mm 车厢厢体为全承载骨架式，包含舞台顶棚（含厢体顶盖和左、右侧板，下同） ，流动 舞台车顶棚升降和展开机构、舞台活动地板以及地板支撑机构。舞台的顶盖和左右侧 板展开后能车形成流动舞台车的顶棚， 顶盖与升降机构连接，左右侧顶盖与展开机构 连接，舞台顶棚随升降和展开机构有序运动。舞台顶棚可以整体升降，展开机构可以 任意调整角度。为保证舞台顶棚升降和展开过程中的平稳性，升降和展开采用了液压传动装置，升降机构设置四根垂直导向杆。舞台活动地板，活动辅助台板的展开也采 用液压机构。车身骨架设计主要为槽钢，槽钢的设计为 Q239槽钢：Q235槽80 37 4.5 ；Q235槽钢80 43 5 ； Q235槽钢180 70 9型号根据设计计算和实践验证，其整体负 载能力完全能够达到安全可靠的要求。演出车前墙板结合件的设计板件结合件起作用是加强前墙板的强度和刚度，通过学习和调查研究我们可知由于加强构件平板的强度和刚度的方法有许多种，其中常有的有单杆（类似的有加强 肋，加强板），双杆（如平行机构，火车头动力的传动），三杆（如有三角形式布置）， 四杆（如四边型布置）等等。、/、/ 、/、图2.3四杆式考虑到演出车前墙板在演出车的张开过程中不需要动作，属于固定件，此外，在前墙板处还需安装两个主液压缸用以支撑起演出车顶棚的展开。而两杆式，三杆式的构建不利于辅助立式液压缸的固定，故而米用四杆式构件加在四边形两杆交接处设置单杆加强杆，以达到增强整体的强度和刚度。如图3.4所示。型演出车后墙壁结合件的设计鉴于现流行的拖是卡车的车厢后墙板技术以相当的成熟，故而从后墙板的功能 上考虑，在现行的卡车车厢的后墙板的基础上进行改造设计时完成能满足演出车性能 的要求。图2.4市场上存在的一款演出车后墙板实际设计如图2.5 :* */图2.5墙壁的基本设计图形演出车左右侧墙板的设计左右侧墙板展开时与顶棚一起组合成演出车的演出台的顶棚，其主要功能有：遮阳光，挡雨，挡风。（悬挂灯光设施，布置舞台帘布等由于舞台的顶棚所起到的特殊作用，且顶棚的面积较大，受风等气候的影响较大，以及在顶棚上要配备许多的灯光设施， 这无疑增加了顶棚的重量，此外顶棚在风、雨 等气候的影响下，使得我们在设计时更加的要注重对其强度刚度的要求，故而在设计 顶棚是我们采用的是四边形机构加米字形的骨架机构： 第一米字形骨架的承受力较大 与四杆骨架机构配合可起到互补的左右，其次也为我们在材料的选择反面给予更大的 空间，在综合考虑，和市场调查的前提下，我们选择用铝平板作为两侧板的首选材料， 有铝铅合金作为演出车的顶板首选材料。 其骨架选用经防腐处理的高强度钢管。 两侧面设计如图2.6 :型演出车中心顶棚设计中心顶棚的设计与两侧板的设计在结构原理一致，但考虑到两者在部分使用功 能上的不同，又有所差别，顶棚直接的支撑体为两立式主液压缸。顶棚除了承受自身的重力外，还来子两侧面墙板的重力及弯曲应力等。故而在材料上我们考虑选用的材 料较两侧面在强度、刚度上均有所提升，选用的是铝铅合金。在骨架杆件的布置方面 我们在设计上增加了杆件布置的密度， 以达到提升强度，刚度的要求，确保演出车演 出舞台的安全可靠。其设计如图 2.7 :图2.7顶棚设计构建骨架图型演出车的举升展开机构的设计HQ109型演出车的举升展开机构分为三组，分别为立式顶棚升起液压油缸，平 台伸展板液压油缸，两侧面展开液压油缸。立式液压油缸为对称单组加导向杆。考虑 到新型演出车注重的舞台的开启，合闭及顶棚的升、降的自动化，减少人工搭建舞台 部分的劳动强度，缩短舞台架设时间，舞台车停稳到整个舞台的展开至演出状态只需 20多min,在此过程中做到有序的展开至关重要，同时要确保在展开过程中的平稳 性，可靠性，安全性。舞台上顶棚的设计为液压升降式，由于升降的高度比较的打可 达4多高，左右侧顶板在垂直面的展角在 00到90之间变化。为确保舞台顶棚整体 升降的安全可靠，在车底架与顶棚之间设置了4根导向柱，可随顶棚上下动作，以保证顶棚在升起过程及演出过程的、中的稳定。当顶棚举升到指定高度，举升液压缸停止举升，然后把导向柱的锁止机构锁紧。既可保证顶棚升起的稳固性，又增强了舞 台整体的抗风能力。舞台伸展板设计舞台的台板由5分组成，中间是固定板，车两边分为左、部分，且左右部分又 设计成折叠式，通过四杆机构来实现舞台台板的收放，采用我们的是如图2.8，2.9所示：图2.8展开时的状态IT I All II图2.9收起时的状态在上图2.8中左侧的两折叠板为展开时的状态，图2.9为收起时状态，在图2.8和图2.9中的活动节点均设计为活动铰链连接。在图2.9曲杆的中心处和两底板结合件的结合处采用销轴式铰链，底座固定在车架上，可实现1800自由转动。如图2.10如图2.10，曲杆3心铰链旋转，以实现在液压缸生出时带动去杆运动实现演出台板的收起，当液压缸收缩回程时，曲杆逆时针旋转，伸展舞台平台3演出车车厢尺寸的设计与参数的计算根据市场调查知：舞台车的基本参数如下表3.1表3.1舞台车的基本参数舞台框架高强度钢管加防腐处理外部蒙板（两侧）铝平板（1.5mm）外部蒙板（前后）铝平板（1.5mm）外部蒙板（顶板）镀铅板（0.8mm）内部蒙板0.5白色彩钢板或PVC板顶部液压0900随意开启舞台地板（内）防滑竹胶板18mm舞台地板（外）防滑竹胶板12mm舞台地板（延）防滑竹胶板12mmdte厶th P夂 舞台电路箱体内部布置箱体配电盘，布局舞台灯光线路，电源插座等。舞台顶部打方式液压系统打开方式舞台侧板打开方式液压自动开启侧板围栏箱体两侧防护栏舞台支撑腿折叠隐藏式支腿底盘支撑腿液压机械式支腿舞台称重要求满足每平方200kg负荷舞台不梯一个不梯舞台面积5060平方米基础安全要求所有咼出收放动作，具有一级保护措施3.1 HQ109型演出车车厢总体尺寸的设计根据现行的演出车规模，舞台车的演出平台的尺寸为45到65平方米，鉴于HQ109型演出车适应中档次的规格，故而在平台的尺寸上，理想的设计尺寸为50m2由计算公式精彩文档演出车舞台的演出面积：S=L, D而D二已 H2 dLi车厢演出车的实际舞台长度D演出车演出板展开的总的宽度Hi 演出车左侧板的高度（未展开前）H2 演出车右侧板的高度（未展开前）d 演出车底盘固定板的宽度根据设计需要，HQ109型演出车的演出车厢长度L设计为8100mm演出车单 组油缸之间的距离设计为7660mm演出车左右侧板的高度H1、H2设计均为2080mm演出车底盘固定板的宽度根据现行汽车车厢的尺寸设计为总宽为2400mm由设计参数初步计算可得：D =已 H2 d =2400 2080 2 = 6560mm车厢演出车的实际舞台长度L,设计为7600mm演出车的演出舞台面积可得：2S = Li D = 7600 6560 二 49.86m由于演出车在设计时存在部分误差，故而可适当的调整演出车车厢的尺寸，可 将演出车的车厢长度该设计为 8000mm演出车的总的长度人设计为 8100mm 。故而面积：S二Li D = 8000 6560二52.48m满足设计对于流动舞台面积的要 求,但考虑到增打演出车的舞台面积就意味着增大演出车的成本，故而选择49.86m2更合适，且在实际的设计误差之内是允许的。如图3.1、3.2所示：图3.1演出车侧面图图3.2演出车后视图3.2 HQ109型演出车的顶棚参数的设计由表3.1知舞台车顶棚的材料选用铅铝合金，经查表可知铅铝合金的密度为11.370g / cm3，由计算公式：V弋 HS0 - L0 DOLo 顶棚中心定板的长DO 顶棚中心板的宽SO 顶棚中心板的面积H顶棚中心板的厚度顶棚中心板的板长与车厢长设计一致为 7600mm顶棚中心板宽取为2400mm 厚度初始设计为1.5mm由以上参数可计算的中心板的体积为：V 二 S。H 二 L。 D0 H = 7600 2400 1.5 = 27360cm中心板的质量为：m 二V =11.370 27360= 311.08kg由于顶棚还受到气候的影响，如风，雨等。设计时我们对于舞台顶棚的抗风能 力为5级，顶棚的骨架结合件设计如图 3.2所示。骨架采用高强度的槽钢加防腐蚀 处理，槽钢的结构如图3.3、图3.4所示。X/XP/XaJ1f图3.3槽钢结构骨架V图3.4槽钢结构顶棚的受力分析如图3.5 :图3.5受力分析简图Fi 风力与顶棚的自重F0 液压缸支撑点的负载由应力分布可知在顶棚受力中中心处的承受的应力最大，而设计顶棚的初始设计的单位承载面积的负荷为0.5kN / m。经市场相关产品的调查只，初步设计满足设计的要求。3.3槽钢的设计计算槽钢的材料选择由于HQ109型演出车顶棚的受力较大，在对于所选材料的强度刚度要求高，经查表和市场调查，HQ109型演出车的槽钢材料选择为 Q235槽钢。经查表参考知：Q235槽钢的机械性能：抗拉强度(T b/MPa： 375-500伸长率(S 5/%)三 26 (a三 16mm三 25 (a16-40mrt)三 24 (a40-60mm三 23 (a60-100mm三 22 (a100-150mm三 21 (a150mmHQ109型演出车不同部位对于骨架的强度设计要求有所不同，骨架槽钢的尺寸有所差异，经调查分析计算，所选用的Q239槽钢50 37 4.5 ; Q235槽钢80 43 5;Q235槽钢180 70 9三类型的槽钢能满足设计的需求。4.演出车液压系统的设计改进根据HQ109型演出车的工作要求，可知所要求的液压系统的工作循环是：HQ109 型演出车的演出平台展开一演出车箱板缸升起一演出车顶棚液压缸升起一顶棚侧板 液压缸伸出；HQ109型演出车的演出平台收拢一演出车顶棚液压缸回程一演出车箱 板缸降-演出车箱板缸收拢。如图4.1 ：曙零图4.1流动演出车的展开简图液压主机的用途：带动液压设备工作，在演出车的整体设计中液压传动是保证 舞台平稳展开的首要前提，在 HQ109型演出车在舞台展出的整个过程及维持舞台的 正常工作，为演员们提供一个好的演出舞台， 使用了四组液压缸，分别为顶升液压缸 组，顶棚侧板液压缸组，演出车演出平台展开液压缸组以及整车地面支持液压缸组 （部 分车辆为其他的支干）。液压主机主要用于对液压缸供给液压油，实现液压缸的正常 工作。经调查，分析HQ109系列原湖南汽车制造有限公司设计，依照当时的社会需求设计，现已基本退出市场，为了更好的适应现代市场对演出车提出的更高要求；再三思考，经查阅相关资料的前提下，对 HQ109型演出车在原有的基础上进行优化，拓 展改装设计。流动舞台车液压系统的技术参数如表4.1表4.1流动舞台车液压系统的技术参数项目参数数据系统压力10Mpa 12Mpa平台油缸推力5t /支拉力2.6t /支速度0-0.8m / min可调支撑油缸推力5t /支拉力2.6t /支速度速度0-0.8m / min可调举升油缸推力5t /支拉力2.6t /支速度0-1.0m / min可调展开油缸推力5t /支拉力2.6t /支速度速度0-0.8m / min可调4.1液压系统及控制考虑到舞台车的专用性、安全性、流动性、经济性等，对演出车的液压系统进 行如下设计。舞台车的液压动力部分（主机取力驱动油泵，驱动油泵用车载的发动机提供，通过对汽车发动机动力 传出部分的设计，经动力分配器将动力以两种形式输出， 演出车演出工作是将动力传 出给液压泵带动液压系统的工作。行驶时，动力通过传动杆传动到汽车的轮子转动。电动机驱动油泵，供用的用户按照使用现场情况选用。电动机电源有220V380V两种，针对380V电源设有转向监视器，以保证任何接线法均为正转。回路中 设置双动力液压保护装置，当使用其中一种时，自动保护另一种。经综合考虑，对于方案一，方案二。其一，演出过程中单取力汽车发动机，则发动机的高负必须连续工作，汽车发动机噪音比较的大，不利于演出的进行；其二，对于发动机动力分流，使得对于汽车的改装化复杂。其三，单一的依靠电动机带动主泵工作时，对于电动机的功率要求比较的大， 而在一些乡村，一些电力设施不齐全的情况下，难满足演出车对于工作时电力条件的 要求，此外，电动机的单机功率越大，其成本也越高，且运输不便。故采用方案一与方案二相结合的设计思路，实现两设计方案的优缺互补。 液压缸同步回路与舞台车同步方案同步回路：在液压设备中需要多个液压缸同时工作，要求它们以相同的速度或 相同的位移进行运动，即要求实现同步运动。随着液压技术在工程技术领域的用用日 益扩大，负载能力的增加，多缸的同步运动就更显得突出。现流行的3种常用的方法。（机械联结同步回路采用刚性梁、齿轮及齿条的机械零件，是 2个液压缸的活塞杆之间建立刚性的 运动联系来实现位移的同步，这种同步方法简单、工作可靠、同步精度取决于机构的 刚性。宜使用在两缸负载差别不大的情况，否则可能会发生卡死现象。（分流集流阀的同步回路分流集流阀是2个液压缸在承受不同的负载时人能获得相等的流量而实现运动速度同步，其液压系统简单而分流集流阀较贵，同步精度可达2%l 5%（节流阀的同步回路节流阀是通过改变节流口的大小来改变液阻，调整流量。由节流阀的流量特性 方程Q-、LPm可知，当节流阀前后压力差芒一定值时，对应于一定的节流开口 面积A,通过阀的流量一定。但是，由于节流阀的出口也液压缸相连，因此当当液压 缸的负载R变化时，节流阀前后的压力差芒变化，引起流量改变，导致液压缸运 动速度改变。这种同步虽然简单、经济、但仅局限于在负载变化小的场合下使用。由于舞台演出车的主体机构设计可知，左右箱板，顶棚和左右顶棚侧板的展开 与收拢，分别由2个同型号液压缸控制，缸与缸之间基本属于刚性连接，但两缸之 间距离较大，而又因液压缸负载 x R变化不大，采用单向节流阀的同步回路是能基 本保证舞台车正常工作的，因此，该系统选用分流集流阀的同步回路，而对于回路则 采用单向节流阀以调节液压缸的速度。加装双向液压锁为防止各机构在工作中出现滑动和下降现象，在系统各回路中加装了双向液压 锁，形成锁紧回路，使液压缸能在任意位置上停留，且停留后不会因外力作用而移动 位置，工作可靠。动作转换控制方式本液压系统中安装有压力继电器来控制电机，当系统的压力达到压力继电器的 调定值时，压力继电器会自动的发出电信号，控制电机的运作。此外，在液液压缸支 腿上设置有压力传感器，在完成指定动作，所受力达到调定的数值是自动停止， 以保 证用户在使用液压支腿是的系统安全。由于该系统的控制是半自动化控制，故而选用手动换向阀以实现对各执行元件 的顺序、互锁、联动等要求的控制液压泵类型的确定液压系统的工作压力 p 21Mpa，选用齿轮泵或双作用泵；p 21Mpa时，选用柱塞泵；若系统采用节流阀，选用定量泵，如系统要求高效节能，选用变量泵； 若系统有多个执行元件，且各个工作循环所需流量相差很打， 应选用多台泵供油，实 现分级调速。考虑到演出车的系统工作压力 pmax 21Mpa，且有多个执行元件，故 设计时液压系统选用齿轮泵，分流集流调速，多台泵供油实现分级调速。以实现演出 平台的有序，平稳的展开。拟定流动演出车系统液压工作顺序过程如表4.2 :表4.2系统工作顺序元件名称iDT2DT3DT4DT5DT6DT7DT8DT9DT1 0 D T11DT12DT13DTJK1JK2舞台车顶板上升+下降+按钮停止:升限位停止+降限位停止+顶 左 侧 板展开+合并+顶 右 侧 板r展开+合并+左 舞 台 板展开+合并+右 舞 台板:展开+合并+支 腿 油 缸上升+下降+拟定液压系统图4.2如下:12图4.2演出车液压系统1.油缸2.油液过滤器3.变量液压泵4.电动机5.溢流阀6.两位三通换向阀7.压力油表8.三位四通手动换向阀9.单向节流阀10.集流阀11.舞台底板伸 展液压缸12.舞台侧板伸展液压缸13.立式顶棚升起液压缸5 HQ109型演出车液压系统液压缸的设计计算5.1液压缸的主要参数的确定与选择根据表2.2可知液压缸的基本的设计参数如下:支撑油缸推力：5t/支举升油缸推力：5t/支（侧板油缸推力：5t/支( 地板油缸推力：5t/支(5) 所以油缸的拉力T(6) 所以油缸的速度为0-0.8m/min(7) 最大的转速：n=800rpm型演出车的举升液压缸参数的计算工作压力的确定工作压力PS可根据负载的大小及机器的类型来初步的确定，现参考表5.1初步 选取系统主液压泵的出口最大压力为 F0 = 10Mpa。表5.1各类液压设备的常用压力设备机床农业机械小型液压机重类型磨床组车齿轮拉床工程机械工程型合床加工龙门机械辅助装置机械起重机铳机床刨床运输机械床床工作压力球 C105MPa严203020 63 1001001602003205040表5.2液压缸参考背压系统类型背压 P/(X05MPa)回油路上有节流阀的调速系统25回油路上有调速阀的调速系统58回油路上装用背压阀515带补油的闭式回路815舞台车的立式举升液压缸的工作压力为FS,液压缸的最大工作压力:Pmax =1Mpa由液压缸的压力平衡公式:Ps 二 D2/4 二 Pmax二（D2 _d2”4D举升液压缸无杆腔的直径d举升液压缸有杆腔活塞杆的直径FS举升液压缸无杆腔的工作压力Pmax举升液压缸有杆腔的工作压力计算可得：Ps二7.5Mpa考虑到该液压系统在回油路上装有单向节流阀调速系统，回路上存在背压，根据表5.2出选油路中的背压为：RnOMpa举升液压缸的最大工作负载初选为：F = 5t由公式：A二F -1 1I尹A举升液压缸无杆腔的面积F举升液压缸的最大工作负载FS举升液压缸的工作压力Pb液压油路的背压带入相关的参数计算可得：面积：500007.5 10&-0.25 106= 6.89 10m2液压油缸直径:参考标准液压缸，取D -100mm举升液压缸单缸的最大推力：F0F0 = PsD24计算可得：F0 = 5.69t 5t满足设计要求(2)液压缸材料和壁厚的设计液压缸的材料一般有铸铁和无缝钢管两种，对于采用铸铁是其内壁组织要求紧 密，不得有沙眼、针扣及疏孔。对于无缝钢管其内壁要求光洁无纵向刻痕。本液压缸 考虑到期工作压力较大，故液压缸内壁才有耐压强度高的无缝钢管，要求内壁光滑。 所选的材料为45Mn2液压缸的壁厚可按拉伸薄壁圆筒的公式计算：PDa =2二式中：P 液压缸缸筒的实验压力 MpaD液压缸无杆腔内径 mm液压缸缸的壁厚 mm二缸筒材料的许用应力 Mpa= ； n安全系数；n二b 材料的抗拉强度，二厂885Mpa ；安全系数，当P : 7Mpa时。则n = 8 ；当P 7Mp a时，则n = 6 ；885匚147.5Mpa。6代入数据可计算得：=3m其他油缸设计与校核平台油缸油缸内径：D = 80mm缸壁厚：=2mm活塞杆直径：d =50mm无杆腔面积：E =二 D2 /4 = 3.14 802 /4 = 5024mm2 A有杆腔面积：S2 二二(D2 -d2)/4 = 3.14 (802 - 502)/4 = 3063mm2额定的推力：F推二P 0 = 50240- 5t满足设计的要求额定的拉力：F拉二P $二30630 一 2.6t满足设计的要求(2)举升升油缸油缸内径：D =100mm活塞杆直径：d =50mm工作行程：H = 1900mm无杆腔面积：2 2 2Sih感沐 D /4 =3.14 80 /4 = 5024mm额定的推力：F推二P $ = 50240 _ 5t满足设计的要求由于行程较长，所以要校核液压杆的稳定性：P = 38000 N (按车顶盖与侧盖总重3.8t 计算)，柱塞杆长度L =1800150二195fihn，材料为35号钢，= 220 102N / cm2 ； E = 210 105N /cm2 ;稳定安全系数为 S0 = 6,1由欧拉公式：2 2 2 ScP 二二 EC d /64)/(L)求得 d = 5.4cm =54mm 乞 56mm侧板油缸油缸内径：D =80mm活塞杆直径：d =50mm工作行程：H =560 mm无杆腔面积：2 2 25=眞泊 D /4 = 3.14 80 /4 = 5024mm有杆腔面积：22229S2 (D -d)/4 = 3.14 (80 - 50 ) / 4 = 3063mm额定的推力：F推二P S = 50240 - 5t满足设计的要求额定的拉力：F拉二P S二30630 - 2.6t满足设计的要求(地板油缸D =80 mm油缸内径：活塞杆直径：d = 50mm工作行程：H = 262 mm无杆腔面积：2 2 2M 泊 D /4 = 3.14 80 /4 = 5024mm有杆腔面积：2 2 2 2 2S22(D -d)/4 = 3.14 (80 -50 )/4 = 3063mm额定的推力：F推二P S二50240 5t满足设计的要求额定的拉力：F拉二P $ = 30630 - 2.6t满足设计的要求6总结我的毕业设计的题目是 HQ109型演出车的改装设计设计，这个课题来自湖南汽 车有限公司，之所以选择这个课题，是因为我对液压系统方面比较熟悉， 其次想通过 这次机会，锻炼我的设计能力，加强对汽车的理解，机构的运动原理，为以后的发展 打下一个基础。在姜宏扬老师的的悉心指导和严格要求下， 我终于完成了 HQ109型演出车的改 装设计的课程设计。从课题选择、方案论证到具体设计，每一步对我来说无疑是巨大 的尝试和挑战。记得在刚接到这个课题时，由于对演出车以及相关知识不是很了解， 我都有些茫然不知所措。于是我给自己提出了第一个问题：设计好一个演出车的机构 系统需要什么具体的专业知识？带着这个疑问我开始了独立地学习和实验：去图书馆查阅相关资料、上网去了解最新动向、向老师请教，渐渐头脑中的概念清晰了起来。本次设计花了很多精力，但最辛苦的是我的指导老师姜宏阳老师，他对我提出 了宝贵的修改意见，只是我学识尚浅，有很多问题没有考虑到，设计难免会有不当之 处，相信在以后的实践中，我能更好的学习与领悟。参考文献:1 成大先机械设计手册第四版M北京：化学工业出版社，2002.2 许福玲，液压与气压传动。第三版M北京：机械工业出版社，20073 关慧贞，冯辛安机械制造装备技术北京机械工业出版社2009.4 张绍九液压同步系统北京.化学工业出版社,2010. 彭文生李志明机械设计高等教育出版社,2002. 申永胜机械原理教程M.北京：清华大学出版社，1999.7 刘鸿文材料力学北京：高等教育出版社，1992.8 贾培起液压缸北京：科学技术出版社，1987.2000.1979.9 何存兴张铁华液压传动与气压传动第二版武汉：华中科技大学出版社,10 机械零件设计手册编写组机械零件设计手册M.北京：冶金工业出版社，11 黄凤云工程材料及应用M武汉：华中理工大学出版社，1999.10.12 雷天觉液压工程手册M.北京：机械工业出版社，1990.致谢首先，通过这次毕业设计过程，我收获甚丰。毕业设计是我大学学习过程中重要 的实践环节，让我学会了独立设计液压系统，平面机构，衍架机构以及如何查阅资料。 让我得到了一个很好的锻炼机会，为以后走上工作岗位打下了良好的基础。 在此，我 衷心的感谢学校的领导和各位老师们给我的帮助。其次，我感谢母校给了我一个优越的成长环境， 让我在这个美好的环境中快快乐 乐地学习，自由自在地生活。本次的毕业设计就在是在这个美好的环境中才得以完成 任务的。再次，我感谢老师们的细心教导，让我在大学里学到很多的知识和经验， 对本次 的设计起到了很大的帮助。在此，我要特别感谢我的指导老师一姜宏阳老师。在姜宏 阳细心的指导下，我学到了很多的设计思想和设计经验。这些设计思想和设计经验在 设计过程中起到了至关重要的作用。最后，我还要感谢所有参考文献的作者。他们大量开拓性的工作和成果，为我的 毕业设计提供了坚实的基础。