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附錄：外文翻譯
摘要機器語言編程實現(xiàn)
Stephan Diehla,?, Pieter Hartelb, Peter Sestoftc
aFB-14 Informatik, Universit?t des Saarlandes, Postfach 15 11 50, 66041 Saarbrücken, Germany
bDepartment of Electronics and Computer Science, University of Southampton, Highfield, Southampton SO17 1BJ, UK
cDepartment of Mathematics and Physics, Royal Veterinary and Agricultural University, Thorvaldsensvej 40,
DK-1871 Frederiksberg C, Denmark
Accepted 24 June 1999
摘要：
我們提出了廣泛的注釋書目，抽象機設(shè)計的每一個編程的主要范式（勢在必行，面向?qū)ο?，功能，邏輯和并行）。我們得出這樣的結(jié)論：雖然大量高效摘要機器被設(shè)計為特定語言的實現(xiàn)，相對較小的工作已經(jīng)完成設(shè)計摘要機以系統(tǒng)的方式。
1.什么是一個抽象的機器嗎？
摘要機機因為他們每—麻省理工學(xué)院一步一步的程序的執(zhí)行；他們
摘要因為他們忽略許多細節(jié)真實（硬件）機。
摘要機提供一個中間的局域網(wǎng)—計編譯階段。他們縮小差距之間的高級別的編程語言和低水平的一個真實的機器。指令一個抽象機是針對特別—拉爾操作要求執(zhí)行操作的具體的源語言或一類來源語言。最常見的抽象機器程序商店和一個國家，通常包括一個堆棧和寄存器—流淚。該程序是一個指令序列，與特殊寄存器（程序計數(shù)器）指著下一個要執(zhí)行的指令。程序計數(shù)器先進的指令完成時。這一文學(xué)學(xué)士—碳化硅控制機制的一個抽象機也被稱為其執(zhí)行循環(huán)。
1.1． 替代特征
上述特性適合許多抽象的名詞—中國，但一些抽象機抽象比其他的。極端的光譜焦—特點如下：
?抽象機是一個中間語言一個漸進的操作語義[ 107 ]。
?抽象機設(shè)計一個真正的機器尚未建立。
1.2． 相關(guān)術(shù)語
這個詞有時也用于抽象機對于不同的概念和術(shù)語用于抽象的概念，例如有些作者使用術(shù)語仿真器或解釋器和一些使用“虛擬機的實現(xiàn)—變頻機，類似我們使用的程序為實現(xiàn)的一種算法。孫呼吁摘要機的虛擬機[ 86,91 ]?！疤摂M機廣泛用于不同的操作系統(tǒng)抽象層—等[ 121 ]和中的虛擬操作系統(tǒng)虛擬機器執(zhí)行環(huán)境運行幾個版本的相同的操作系統(tǒng)上的同機。在理論計算機科學(xué)摘要機術(shù)語有時用來模型計算包括有限狀態(tài)機，粉狀機，下推自動機和圖靈機[ 61 ]。
1.3． 什么是抽象機用于？
在上述表征抽象機利用他們作為中間語言compila—是一個基本特征。因此，實現(xiàn)—心理狀態(tài)的一種編程語言是由2階段。編譯器的實現(xiàn)和實現(xiàn)的抽象機。這是一個典型的—1分而治之的辦法。從pedagogi—加州來看，這簡化了介紹和編程語言教學(xué)的原則實現(xiàn)方式。從軟件工程的角度看，在引進的抽象層—折痕可維護性和可移植性，它允許為設(shè)計的合同。摘要機已成功的設(shè)計，實現(xiàn)局域網(wǎng)—表，不符合“馮·諾依曼計算機”怎么樣。作為一個后果最為抽象機外來的或新的語言。目前只有少數(shù)摘要機器語言或語言。最近
摘要機已用于移動代碼異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，如互聯(lián)網(wǎng)。
除了他們的實際優(yōu)勢摘要機器是理論上的吸引力，因為它們促進證明是正確的，代碼成，程序分析和變換[ 20111 ]。
2。摘要機哪里來的？
摘要目的通常是在一個特設(shè)的機器方式的基礎(chǔ)上的經(jīng)驗與其他摘要馬—中國或口譯員或編譯器的實現(xiàn)對于同一來源語言。但也有一些系統(tǒng)—實驗方法進行了研究。是一個魔杖最先處理的問題，所產(chǎn)生的抗體—變頻機從語言的語義。在1982，他提出了一種基于組合算子[ 130 ]。找到合適的合子不自動是一個艱巨的任務(wù)，這是簡化了以后文[ 131 ]。凸輪（1985）是在一個類似的路[ 34 ]。另一種方法是根據(jù)部分評價—評估口譯人員的實例程序折疊反復(fù)出現(xiàn)的模式在中間代碼[ 44,80,98 ]。終于有辦法通過分離[ 45,56,70,89116 ]。通過分離是一個轉(zhuǎn)變，將口譯網(wǎng)—打樁和執(zhí)行部件，后者是摘要機。它還被用于在2big系統(tǒng)（1996）自動生成抽象機從編程語言規(guī)范[ 43,46 ]。
3。摘要機編程語言
討論在五十年代后期在美國和其他語言。各種uncols已提出康威的機[ 33 ]，例如一個寄存器機，雙指令。鋼機[ 119 ]有先進的尋址模式。原則一個面向是健全的，但他們沒有多
使用的。我們認為，這主要是由于缺乏績效所產(chǎn)生的代碼。
議員和加納帕蒂[ 30 ]給概述抽象機命令式編程語言被惡狗—租金在80年代中期。有些人認為，工業(yè)—虛擬機[ 86 ] 20世紀90年代后期可能最終發(fā)揮作用的一個面向，但我們認為，績效將仍然是一個問題在許多領(lǐng)域的計算。
現(xiàn)在我們要看看一些抽象的馬—中國，其目的是為更溫和目標：
?AL GOL目標代碼（1964）[ 109 ]是一個抽象algol60機。它有一個堆棧，堆程序存儲。其指令提供機甲—結(jié)構(gòu)變量和程序的范圍，配置內(nèi)存，訪問變量和數(shù)組，和傳值調(diào)用名稱的程序和要求。
?p4-machine（1976）是一個抽象機執(zhí)行的程序，由沃斯和同事[ 7 ]。編譯程序語言小和抽象機代碼記錄在[ 102 ]。4機有固定長度指令—全文。它實現(xiàn)了塊結(jié)構(gòu)的堆棧交流—發(fā)唱片（幀），采用動態(tài)和靜態(tài)鏈接實現(xiàn)遞歸和靜態(tài)作用域，再—L。
?折射p-machine [ 32 ]是一個抽象的馬—中國執(zhí)行的程序，用可變長度指令。緊湊的字節(jié)碼該機具有特殊的指令調(diào)用帕斯卡爾的嵌套程序，稱為正規(guī)專業(yè)—程序，用于記錄和數(shù)組索引和索引檢查，處理（語言），信號和等待信號燈，等p-machine用于流行的加州巴斯卡系統(tǒng)微型計算機（約1977）。一個商業(yè)硬—軟件實現(xiàn)的p-machine了（見11節(jié)）。
?（1970）可被視為一個直接執(zhí)行—一個基于堆棧的抽象機器語言痊愈：只是名字子程序代碼地址，[ 77,94 ]等。
4。面向?qū)ο蟮某橄髾C，編程語言
摘要機的面向?qū)ο蟮恼Z言是通?；诙褩５暮陀刑貏e指示訪問域和對象的方法。記憶管理往往是隱含的（由一個垃圾關(guān)口—講師）在這些機器。
?Small talk - 80（1980）是一個動態(tài)類型基于類的面向?qū)ο笳Z言，實施匯編成一個基于堆棧的虛擬機代碼。字節(jié)碼指令棧馬—nipulation，發(fā)送消息的對象（對訪問一個領(lǐng)域或調(diào)用方法），做為回報，為跳，等[ 51 ]（在第二版[ 52 ]省材料大部分的虛擬機器）。
?自（1989）是一個動態(tài)類型的階級面向?qū)ο笳Z言。我有一個特別簡單而優(yōu)雅的基于堆棧的虛擬機代碼：每一個指令有一個3位指令操作碼和一個5位的指標，或指令的參數(shù)—彪。八個指令：自己推，推文字，發(fā)送消息（調(diào)用方法或訪問一場），發(fā)送，發(fā)送，代表（以平價—），返回，和延伸指數(shù)。字節(jié)碼動態(tài)翻譯成機器代碼[ 28 , 29 ]。
?JAVA（1994）是一種靜態(tài)類型分類面向?qū)ο蟮恼Z言，其官方中等—高級語言是靜態(tài)類型的虛擬機（虛擬機）的字節(jié)碼。虛擬機有特殊的支持動態(tài)連接，與時間驗證（包括類型檢查）的字節(jié)碼。指令集支持對象創(chuàng)作，現(xiàn)場訪問，虛方法調(diào)用，鑄造一個對象的一個類，等[ 86 ]。實現(xiàn)硬件Java虛擬機（見11節(jié)）。
5。摘要機字符串處理和語言文字
字符串處理語言是一個網(wǎng)絡(luò)編程—表，字符串處理而不是重點處理數(shù)字數(shù)據(jù)。字符串處理語言已存在幾十年的形式，網(wǎng)站—和炮彈，編程工具，宏處理器，和腳本語言。這后一類是腳本語言來突出使用'綁定'組件[ 101 ]。組件通常是寫在一個局域網(wǎng)（系統(tǒng)）—衡量，如C，但他們可能是java成分自己的。串處理語言被實施解釋一個專有的表示源文本，或執(zhí)行是基于一些低層次的抽象機。有2個原因使用適當?shù)某橄髾C：改進執(zhí)行速度和更好的可移植性。機器獨立性有becomel的問題近年來，因為一些不同的計算機架構(gòu)已經(jīng)下降顯著隨著時間的推移，和因為作為一個通用的弗蘭卡幾乎每一個平臺，目前使用的。
我們將討論的突出例子早期串處理語言，在一個抽象的馬—中國主要是用來實現(xiàn)機獨立—證據(jù)。
?[ 54 ]是一個字符串處理語言一個強大的模式匹配裝置。語言已被廣泛用于生成編譯器，符號代數(shù)軟件包，等在摘要馬—中國（南港）數(shù)據(jù)上操作的描述，這些—那是標量數(shù)據(jù)或資料，以及數(shù)據(jù)類型和一些控制信息。本數(shù)據(jù)表示可以把字符串作為變量，并提供數(shù)據(jù)調(diào)度經(jīng)營，在許多相同的方式作為面向?qū)ο笙到y(tǒng)提供的今天。機器運轉(zhuǎn)的一對堆，一堆垃圾收集（標記掃描）。本指令集的設(shè)計首先提供高效支持最常見的操作和秒—ondly緩解任務(wù)，它移[ 53 ]。
? [ 23 ]是一個宏處理器。宏處理器是基于一個替代模式，而普通字符串處理字符串數(shù)據(jù)處理器的操作—靈活應(yīng)用。宏處理器通常是更難比普通串親—cessors。毫升/我宏處理器實現(xiàn)通過低地抽象機。本機提供雙棧，三個寄存器，非遞歸的子程序和一個小指令集。門—能力一直是主要的驅(qū)動程序的設(shè)計。
UNIX產(chǎn)生了深遠的影響，我們考慮到腳本語言今天。與系統(tǒng)來現(xiàn)在古典工具集，包括外殼體，使。據(jù)我們所知，所有這些都是簡單的—執(zhí)行使用內(nèi)部表示貼近源文本。后代這些工具目前美聯(lián)社—pearing使用抽象的機器，主要用于速度也是機獨立：
?AWK[ 1 ]構(gòu)造解析樹從源。本解釋器，然后遍歷解析樹，解釋—該節(jié)點。內(nèi)部節(jié)點對應(yīng)于一個運算—通過它完成或控制流的構(gòu)建；葉通常數(shù)據(jù)指針。翻譯函數(shù)返回細胞包含計算結(jié)果?？刂屏鳌猼erruptions喜歡休息，繼續(xù)，和函數(shù)返回特殊處理的主要翻譯。
?NMARK [ 49 ]是一個版本的制作工具操作系統(tǒng)，它提供了一個更靈活的方式的—懸垂斷言能夠港口這些新使文件的舊系統(tǒng)，n可以翻譯其輸入到指令使摘要機（MAM）。這些都是很容易轉(zhuǎn)化為更常見的文件格式[ 78 ]。
?TCL[ 100 ]是一個命令語言設(shè)計為容易擴展與具體應(yīng)用，網(wǎng)站—堆命令。應(yīng)用最廣泛的認識—信息是知識庫的建立用戶界面。靈活性是實現(xiàn)主要由代表所有數(shù)據(jù)作為字符串通過使用一個簡單的和統(tǒng)一的接口組件—要求。例如，而建造的語言是由一個程序，以2個字符串作為參數(shù)。第一個字符串是有條件的表達，其次是要執(zhí)行的語句。該程序調(diào)用命令解釋器的遞歸評價有條件的聲明（[ 100 ]，321頁）。抽象機沒有任何棧它自己，它依賴于實現(xiàn)。自8版本的使用一個字節(jié)碼解釋器[ 74 ]。
?perl[ 128 ]是一種腳本語言，與一個錯誤—諒解備忘錄模塊集為各種各樣的應(yīng)用，如建筑腳本網(wǎng)頁服務(wù)器。實現(xiàn)編譯代碼如下到中間，樹結(jié)構(gòu)表示，每個指令指向下。本摘要機有七個棧是前—plicitly操縱的匯編指令。有六種不同的數(shù)據(jù)類型，以及超過300指令。引用計數(shù)是用來執(zhí)行存儲管理[ 118 ]。
?python是一種面向?qū)ο蟮哪_本語言[ 87 ]。python是使用基于堆棧的摘要機。指令而不是像方法來電，調(diào)度操作數(shù)的類型發(fā)現(xiàn)在堆棧。有超過100的指示，或—集團作為代碼段，與跳躍改變控制流。Py thon使用引用計數(shù)垃圾收集器。hugunin [ 63 ]創(chuàng)造了一個實現(xiàn)jpython，而目標的虛擬機相反的。
性能的腳本語言以上研究了一批作者。Kernighan和van Wyk [ 74 ] 比較Awk, Perl, Tcl, Java,Visual Basic, Limbo, C and Scheme.。他們表現(xiàn)這取決于基準和平臺，、有時比較C and Java語言，Romer et al [ 110 ]，benchmark Java, Perland Tcl 使用一級緩存模擬器使用的聚合物建筑。他們得出這樣的結(jié)論：盡管JAVA語言表現(xiàn)較差，特殊的硬件支持是不必要的。
6。摘要機功能的編程和語言文字
第一個抽象機功能的所有語言，如SECD [ 81 ]和FAM[ 26 ]，嚴格評價，也被稱為渴望或傳值評價—評估，其中評估函數(shù)參數(shù)—在呼叫，并準確地。最近，最工作重點是懶惰（或call-by-need）評價—其中，在函數(shù)的參數(shù)進行評估如果需要，最多一次。一個原因是有效的—有效實施嚴格的評估是現(xiàn)在理解，因此，需要通過via—這種機器在中國已經(jīng)減少。
核心概念抽象機功能語言包括：
?堆棧一般代表的一個嵌套計算。它將中間結(jié)果待計算，激活記錄的活動函數(shù)調(diào)用，活躍異常處理程序，等等。堆棧是有時也用于存儲參數(shù)—要通過職能。
?環(huán)境變量的地圖程序和使用情況。
?封閉環(huán)是用來表示一個函數(shù)作為一種價值。它通常包括一個代碼的地址（的功能—教育機構(gòu)）和環(huán)境（結(jié)合自由變量的函數(shù)體）。
?堆存儲數(shù)據(jù)的計算。摘要摘要從機器的細節(jié)內(nèi)存管理，并因此包括指示用于分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)堆中，而不是釋放他們；堆棧被認為是無限的。
?垃圾收集器支持的假象堆是無限的；它有時回收可達—能堆空間并使其可用于分配—對新的對象。
6.1．被嚴格限定的語言功能
?secd的設(shè)計是由Landin完成，被評價為lambda語言 [ 81 ]。該機得名于其組件的狀態(tài)：評價一個棧，一環(huán)境，一個控制持有的指示執(zhí)行，并轉(zhuǎn)儲和持有的延續(xù)。（即，一個描述下一步該做什么）。
?Cardelli’s Functional Abstract Machine（1983）是一個擴展和優(yōu)化播種機在第一次使用本機代碼實現(xiàn)毫升[ 26 , 27 ]。
? The Categorical Abstract Machine（1985）是德—運用贊諾等人。[ 34 ]。其指令對應(yīng)于構(gòu)造一個直角閉范疇：身份，組成，抽象，應(yīng)用，配對，和選擇。這是基地為caml實施ML.
?Zinc Abstract Machine (1990)（1990）由Leroy [ 82 ]允許更有效的執(zhí)行。這是一個
優(yōu)化，嚴格版本的Krivinemachine（參見以下部分6.2）。本機為基礎(chǔ)的字節(jié)碼版本的Leroy’s Caml Light [ 35135 ]Objective Caml和目的實現(xiàn)，并用在Moscow ML 117 ]。
6.2。懶惰的語言功能
在一個懶惰的語言，功能和構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)—試驗的評價只有如果需要的話，然后在最
一次。雖然這可以實施的代表—有一種未鑒定的論點，“咚”，一個函數(shù)這將評估論證和取代自身結(jié)果，呼吁其他approaches.anim效率—由于沃茲沃思的重要思想是代表親—克用圖是重寫的評價。本評價（重寫）的一個共同的子圖將汽車—巨大的利益都提到它。怎么用。曾經(jīng)，多次搜索圖的表達式重寫是緩慢的。
早期實現(xiàn)的編譯程序一固定組合子（蘭布達條款全部關(guān)閉其抽象的頭）；這些可能是視為圖重寫規(guī)則[ 123 ]。后來它證明是有益的，讓程序施工—試指導(dǎo)選擇合子（所謂的supercombinators）[ 62 ]。
?在他的開創(chuàng)性論文[ 123 ]，戴維特納描述該sk-machine支持實施sasl。編譯器是基于等效—吐溫組合邏輯[ 113 ]和λ演算[ 40 ]。它生成的代碼基本上是一二進制教學(xué)機。使機器更有效—投加，特納的進一步指示，每一個功能，可證明是相當于一個數(shù)字—S和K組合算子。
? The G-machine (1984) 目的是）評價功能程序在supercombinator形式[ 10,68104 ]。相反的解釋supercombi—nators作為重寫規(guī)則，他們被編譯成順序代碼特別指示圖操縱。G-machine是以Lazy ML [11] and HBC Haskell [13]為基礎(chǔ)的。
? The Krivine machine (1985) 是一個簡單的摘要機調(diào)用名稱評價（即無共享參數(shù)評價）的純lamb da微積分[ 39 ]。它只有三個指令，林—回應(yīng)三構(gòu)造的蘭布達微積分：變量訪問，抽象，和應(yīng)用—陽離子。一個顯著的特征是這個論點堆棧也返回堆棧（續(xù)）。
? The Three Instruction Machine TIM (1986)是一個簡單的抽象機評價超—合子，由費爾貝恩和瑞[ 48 ]?；菊{(diào)用名稱版本的馬—中國是相當類似的克里維納機。一個懶（call-by-need）版本需要額外的機械更新的共享函數(shù)參數(shù)；這是有點復(fù)雜的實現(xiàn)效率[ 8 ]。
? The Krivine machine懶惰就像是提姆[ 36,37115 ]。另外一個可能添加一個—清楚堆與一個單一的新的指令，使遞歸let-bindings [ 116 ]。由此產(chǎn)生的機已在一些理論研究，例如[ 112 ]。
? The Spineless-Tagless G-machine (1989) 是德—運用佩頓瓊斯作為一個精致的g-machine [ 105 ]。這是用在格拉斯哥的哈斯克爾編譯器[ 103 ]。
有許多更抽象的機器功能—傳統(tǒng)的語言比我們在這里可以提。典型的他們開發(fā)的理論究，或在工作上一些新的語言或執(zhí)行技術(shù)。
這是最終的表現(xiàn)，決定是否一個抽象機已被精心設(shè)計的。一個網(wǎng)站—綜合概述了在25語言功能實現(xiàn)提供假臺—標記[ 58 ]。
7。摘要機器的邏輯編程和語言文字
邏輯編程語言的基礎(chǔ)上預(yù)測—美食微積分。該程序是作為一個有限集推理規(guī)則。執(zhí)行一個邏輯程序每—形式邏輯的推論。語言是最有益—永邏輯編程語言。在序言本規(guī)則在一個標準的形式被稱為普遍量化角條款。一個目標表是用于啟動計算，試圖找到證據(jù)，這一目標。
大多數(shù)研究在編譯的程序圍繞的Warren Abstract Machine WAM(1983)這已成為事實上的標準[ 133 ]。它提供了特殊用途的指示，其中包括統(tǒng)一的各種類型的數(shù)據(jù)和指令控制流指令執(zhí)行回溯。原來的報告沃倫[ 132 ]給出的赤裸的骨骼和有一些努力，目前本丸的教學(xué)方式[ 2,50138 ]。阿聯(lián)酋的使用四個內(nèi)存領(lǐng)域：堆，棧。
? The WAM分配結(jié)構(gòu)和變量的堆。收集垃圾自動回收堆分配的空間結(jié)構(gòu)和變量這是不再包含從程序。
?堆棧包含點的選擇和環(huán)境。在選擇點有條目的地址以往的選擇點，下一個選擇條款（連續(xù)指針）和一些存儲寄存器的丸。環(huán)境建設(shè)—sists的永久性的變量的一個條款。欺詐—ceptually堆?？梢苑譃?組，所謂的那or-stacks。該and-stack包含環(huán)境和or-stack包含選擇點。
?在這種方法下，WAN的跟蹤哪些綁定—還有要收回后失敗和條款—前一個替代條款可以嘗試，即在回溯法。
?最后按下表，PDL，包含對節(jié)點，它必須被視為未來的大學(xué)—分類算法。統(tǒng)一的電流匹配目標與頭一個條款和約束變量在這兩個目標和頭。
研究側(cè)重于代優(yōu)化—生產(chǎn)后的代碼和結(jié)果擴展和國防部—ifications的WAN已提出。一些技術(shù)，進行了調(diào)查，索引條款，環(huán)境微調(diào)，登記等—位置[ 66,88 ]和[ 108 ]提出的目標。數(shù)據(jù)流分析，特別是抽象解釋，和尾巴遞歸優(yōu)化的基礎(chǔ)已經(jīng)被有效實現(xiàn)方法[ 125127 ]。
8。摘要機的混合編程和語言文字
編程語言的研究人員嘗試結(jié)合最好的不同語言模式雜交親—編程語言。函數(shù)式邏輯語言
摘要機器已經(jīng)被設(shè)計為擴展抽象機的功能性語言[ 79,97 ]或擴展的WAN[ 21,57 ]。WAN的有同樣是基礎(chǔ)，抽象機器約束邏輯編程語言[ 16,65 ]，同時，約束邏輯編程語言O(shè)Z[ 90 ]和同時，實時語言O(shè)RLANG[ 9 ]。
9。摘要機的并行編程和語言文字
asnotedbyblair [ 18 ]，平行地分布模型—由于超收斂趨勢高速網(wǎng)—作品，平臺獨立性和微內(nèi)核操作系統(tǒng)。幾個這樣的模型進行了討論在[ 73 ]，最值得注意的是并行虛擬機系統(tǒng)（1990）這是一個抽象的臨—克組異相電腦作為一個單一的組件—putational資源[ 15120 ]。螺紋摘要機器擔（1993）[ 38 ]和一個類似的，但更簡單摘要機[ 3,47 ]已提出的創(chuàng)—ALLY目標架構(gòu)的多線程的高度并行機。并行和分布式體系結(jié)構(gòu)提供網(wǎng)站—計算，編程語言的實現(xiàn)—機構(gòu)對這些系統(tǒng)試圖利用。
一些重要的問題在執(zhí)行標準—并行抽象機編程語言靜態(tài)和動態(tài)調(diào)度[ 19114 ]，粒度任務(wù)，分布式垃圾收集[ 69 ]和代碼和線程遷移[ 126136 ]。
10。專用抽象機
在自然語言解析抽象機對WAN進行調(diào)查。相對于一般的臨—
日志的程序，在統(tǒng)一的語法往往大和有效的統(tǒng)一指令
添加到WAN[ 17139 ]。超文本摘要機（1988）是一個服務(wù)器一個超文本存儲系統(tǒng)[ 25 ]。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—對機器的圖形，背景，鏈接節(jié)點，和屬性。指令的機器的初始—吞并交易與服務(wù)器訪問和修改這些。
11.結(jié)論
近40年來抽象機已用于編程語言的實現(xiàn)。如新語言的出現(xiàn)，從而將抽象機器工具來處理復(fù)雜的實現(xiàn)語言文字。而抽象的機器是一個有用的工具橋之間的差距，一個高層次的語言和低層建筑，還有許多工作要做發(fā)展理論抽象機。這種理論是必要的支持系統(tǒng)的開發(fā)抽象機器語言和結(jié)構(gòu)規(guī)格。
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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 隨著城市化步伐的加快，道路的迅速增加，對環(huán)保要求的日益提高， 導(dǎo)致城市對高壓清洗車的需求日益增長。開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高壓清 洗車也就成了我國城市環(huán)衛(wèi)事業(yè)中的重要課題，而且對提高我國專用車的 設(shè)計水平，帶動我國環(huán)衛(wèi)車輛的自主設(shè)計開發(fā)具有重要意義。北京一些大 城市更是邁向國際化大都市的步伐，對城市環(huán)境質(zhì)量要有更高的要求，因 此，高壓清洗車作為清潔城市的“衛(wèi)士”應(yīng)該是當前最具發(fā)展前景的專用 汽車品種之一。 文中通過大量調(diào)研，改裝了一種以二類底盤為基礎(chǔ)，額定載質(zhì)量為 3.5t 的高壓清洗汽車。文中主要進行了由水罐、水罐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、及二類 底盤裝置的選型和設(shè)計。對高壓水泵、液壓泵、液壓缸的選型計算。最后， 對改裝完成后的高壓清洗車進行了必要的動力性、燃油經(jīng)濟性和穩(wěn)定性等 主要整車性能的計算分析，計算結(jié)果表明整車性能滿足要求。 關(guān)鍵詞：汽車；底盤；水泵；液壓泵；液壓缸 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） II Abstract With acceelerated of urbanization, rapid increase in roads, environmental protection requirements increasing, resulting in city-to-high-pressure cleaning vehicle demand. Development of independent intellectual property rights of high-pressure cleaning vehicle of urban sanitation has become an important subject of the cause, but also to improve the level of special vehicle design, sanitation vehicles driven my own design and development of great significance. With the end of the 2008 Olympic Games, Beijing and other major cities is accelerated towards the pace of an international metropolis, the urban environmental quality to be demanding, therefore, high-pressure washing cars as a clean city, "defender" should be At present the most promising varieties of Special Purpose Vehicle. A large number of research paper, a modified chassis to the second category, based on the quality of the rated 3.5t containing high-pressure car wash. In this paper, mainly by high-pressure pumps, hydraulic pumps, hydraulic cylinder and chassis attachment system comprising water, hydraulic system design. Finally, after the completion of the conversion of high-pressure car wash had the necessary power, fuel economy and stability of vehicle performance, such as the calculation of the main analysis, the calculation results show that the vehicles meet the requirements of performance. Keyword: Automobile; Chassis; Water pump; Hydraulic pump;Hydraulic cylinder 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） III 摘 要 .................................................................................................................I ABSTRACT..............................................................................................................II 緒 論 ..............................................................................................................- 1 - 1.1 課題研究前景 ........................................................................................- 1 - 1.2 課題研究現(xiàn)狀 ........................................................................................- 1 - 1.3 課題研究目的和意義 ............................................................................- 3 - 1.4 設(shè)計的主要內(nèi)容 ....................................................................................- 3 - 第 2 章 高壓清洗車總體設(shè)計 ....................................................................- 4 - 2.1 總體設(shè)計方案分析 ................................................................................- 4 - 2.2 質(zhì)量參數(shù)的確定 ....................................................................................- 4 - 2.2.1 整車整備質(zhì)量 ................................................................................- 4 - 2.2.2 裝載質(zhì)量 ........................................................................................- 5 - 2.2.3 汽車總質(zhì)量 ....................................................................................- 5 - 2.3 高壓清洗車底盤的選型 ........................................................................- 5 - 2.4 罐體支撐座的設(shè)計 ................................................................................- 7 - 2.4.1 支撐座校核計算 ............................................................................- 7 - 2.4.2 副車架的前端形狀及安裝位置 ....................................................- 9 - 2.4.3 罐體支撐座的固定裝置 ..............................................................- 10 - 第 3 章 水路系統(tǒng)的設(shè)計計算 ....................................................................- 11 - 3.1 水罐的設(shè)計及計算 ..............................................................................- 11 - 3.1.1 罐體選材 ......................................................................................- 11 - 3.1.2 罐體設(shè)計要求 ..............................................................................- 11 - 3.1.3 罐體容積的確定 ..........................................................................- 11 - 3.1.4 壁厚計算校核 ..............................................................................- 12 - 3.2 水泵的選型計算 ..................................................................................- 14 - 3.3 取力裝置的分析計算 ..........................................................................- 16 - 3.4 液壓閥的選取 ......................................................................................- 17 - 3.4.1 方向控制閥的選取 ......................................................................- 18 - 3.4.2 溢流閥的選取 ..............................................................................- 18 - 3.5 水路計算 ..............................................................................................- 18 - 3.5.1 水路壓力損失分析 ......................................................................- 18 - 3.5.2 水路壓力損失計算 ......................................................................- 19 - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） IV 第 4 章 液壓系統(tǒng)的選型計算 ....................................................................- 21 - 4.1 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) ......................................................................- 21 - 4.1.1 初選系統(tǒng)壓力 ..............................................................................- 21 - 4.1.2 確定液壓缸尺寸 ..........................................................................- 22 - 4.2 選擇調(diào)速方式及油路循環(huán)方式 ..........................................................- 23 - 4.2.1 調(diào)速方式的選擇 ..........................................................................- 23 - 4.2.2 油路循環(huán)方式的選擇 ..................................................................- 23 - 4.3 液壓元件的選擇 ..................................................................................- 24 - 4.3.1 液壓缸的選取 ..............................................................................- 24 - 4.3.2 液壓泵的選取 ..............................................................................- 24 - 4.3.3 液壓輔件的選擇 ..........................................................................- 27 - 4.4 管道的選擇 ..........................................................................................- 27 - 4.4.1 管道內(nèi)經(jīng)的確定 ..........................................................................- 27 - 4.4.2 管道的確定 ..................................................................................- 28 - 4.5 確定油箱的容量 ..................................................................................- 28 - 第 5 章 高壓清洗車基本性能參數(shù)計算 ....................................................- 29 - 5.1 動力性計算 ..........................................................................................- 29 - 5.1.1 發(fā)動機外特性 ..............................................................................- 29 - 5.1.2 汽車的行駛方程式 ......................................................................- 31 - 5.1.3 動力性評價指標的計算 ..............................................................- 34 - 5.2 燃油經(jīng)濟性計算 ..................................................................................- 38 - 5.3 高壓清洗車穩(wěn)定性計算 ......................................................................- 39 - 結(jié) 論 ............................................................................................................- 42 - 參考文獻 ........................................................................................................- 43 - 致 謝 ............................................................................................................- 44 - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 1 - 緒 論 1.1 課題研究前景 近 10 年來，我國高壓清洗車的裝備技術(shù)得到了迅速發(fā)展，產(chǎn)品的類型、 功能已能基本滿足一般的作業(yè)要求。隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展、城市環(huán)境 衛(wèi)生容貌和人們對生活環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高特別是，高壓清洗車及裝 備將向集成化、環(huán)?；⑷诵曰?、數(shù)字化方向發(fā)展，由單一的作業(yè)功能特 征向集作業(yè)、信息、監(jiān)管為一體的綜合功能特征方向發(fā)展，使國內(nèi)環(huán)衛(wèi)裝 備水平滿足現(xiàn)代化國際大都市發(fā)展的需求，并建立起具有一流技術(shù)、符合 中國國情的環(huán)衛(wèi)作業(yè)裝備系統(tǒng) 。??1 當今由于國外高壓清洗汽車企業(yè)對國內(nèi)市場不了解，要想進入中國市 場，多會采取合資或合作的方式。國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)與外方進行積極的合作， 學(xué)習其先進技術(shù)和管理方法，以盡快提高我國生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)水平和創(chuàng)新 能力。我國原有的具有國際競爭力的清洗汽車品種以及入世后引進并形成 生產(chǎn)能力的清洗汽車新品種，打入國際市場參與國際市場競爭，分析各國 市場的不同需求，采取各種靈活的貿(mào)易方式，建立、健全自己的國際市場 營銷網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)體系，占領(lǐng)國際市場，在國際市場的激烈競爭中求生存、 求發(fā)展。由于清洗車采用的多是專用設(shè)備和裝備，因此生產(chǎn)涉及到許多相 關(guān)的專利技術(shù)和專有技術(shù)。這些技術(shù)可以通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓或技術(shù)許可等技術(shù) 引進方式獲得。但是，對于引進的技術(shù)只是加以消化、吸收是遠遠不夠的， 更重要的是在引進技術(shù)的基礎(chǔ)上進行技術(shù)創(chuàng)新，形成企業(yè)的核心技術(shù)。同 時，還要注意形成一個充滿活力的技術(shù)群體，從而培養(yǎng)自己的持續(xù)性的新 產(chǎn)品研究開發(fā)和生產(chǎn)能力，并將其轉(zhuǎn)化為強大的市場進入和開拓能力。否 則，我國清洗汽車生產(chǎn)企業(yè)就只能永遠跟在人家后面，處于國際市場競爭 的不利地位 。??2 1.2 課題研究現(xiàn)狀 我國高壓清洗車的研發(fā)機構(gòu)、改裝生產(chǎn)企業(yè)通過引進、消化、吸收國 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 2 - 外先進技術(shù)，加快了國產(chǎn)高壓清洗車新產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，使國產(chǎn)高壓清 洗車的技術(shù)裝備水平得到較快發(fā)展和很大提高，改變了傳統(tǒng)的的環(huán)衛(wèi)作業(yè) 方式，由人工作業(yè)向機械化、半機械化方向發(fā)展，高壓清洗車的裝備技術(shù) 由簡單型向技術(shù)密集型方向發(fā)展，已由低壓力噴灑發(fā)展到高壓力清洗。用 高壓力、小流量的清洗車淘汰單一灑水工功能的低壓力、大流量的灑水車， 符合節(jié)約型社會發(fā)展的要求，用最少的水量獲得最佳的清洗效果 。??3 我國清洗汽車產(chǎn)品具有價格優(yōu)勢，由于我國勞動力成本和原材料成本 與發(fā)達國家相比較為低廉，因此我國清洗汽車產(chǎn)品在性能、質(zhì)量與國外產(chǎn) 品相同的情況下，具有價格優(yōu)勢。但是，我國清洗汽車品種過于單一，遠 遠不能足國內(nèi)外市場的多品種需求。如果我國清洗汽車生產(chǎn)企業(yè)可以通過 合資、技術(shù)引進等手段，促進技術(shù)的升級換代，使我國清洗汽車產(chǎn)品的技 術(shù)性能水平接近和達到國際先進水平，提高產(chǎn)品的性能價格比，就能進一 步滿足國內(nèi)，乃至國外市場的多樣化需求。我國的清洗汽車汽車在形成獨 立的清洗汽車生產(chǎn)行業(yè)以后，已經(jīng)成功地引進了許多整車和零部件技術(shù)項 目。盡管我國專用汽車市場需求量大，但由于品種單一、數(shù)量和品質(zhì)又不 能完全滿足國內(nèi)市場需要，國外專用汽車制造商一定會積極尋找機會，進 入中國市場。我國具有人工成本低、資源豐富、投資環(huán)境優(yōu)越以及本土的 市場營銷網(wǎng)絡(luò)等區(qū)位優(yōu)勢，因此國外清洗汽車制造商多趨向于采取合資的 方式進入中國市場。在這種情況下，只要我國企業(yè)能在合資企業(yè)中將外方 注入的先進技術(shù)和管理方法，進行消化、吸收和整合，就能促進我國專用 汽車行業(yè)的技術(shù)更新?lián)Q代。 目前，國內(nèi)除壓縮式垃圾車、車廂可卸式垃圾車和公路型掃路車的功 能已接近國外同類產(chǎn)品，而高壓清洗車與國外先進產(chǎn)品相比，其功能還存 在一定的差距，并且性能與國外先進產(chǎn)品存在較大差距。生產(chǎn)企業(yè)受加工 裝備簡陋、工裝模具不全、工藝技術(shù)落后、生產(chǎn)規(guī)模小的限制，低端產(chǎn)品 特征明顯，整車性能差。技術(shù)上缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)和概念創(chuàng)新。大部 分國產(chǎn)高壓清洗車是以模仿進口車功能為基礎(chǔ)來研制生產(chǎn)的，產(chǎn)品同質(zhì)化 現(xiàn)象較為普遍，缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)和創(chuàng)新的產(chǎn)品。 事實說明，與發(fā)達國家相比，國產(chǎn)高壓清洗車在功能結(jié)構(gòu)、作業(yè)效率、 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 3 - 可靠性、推廣程度等多方面還落后許多；在用的不少國產(chǎn)高壓清洗車存在 著技術(shù)落伍、壽命短、作業(yè)效率低、達不到環(huán)保要求等缺陷，清洗城市下 水道、管道的沉積物、死角泥溝的疏通，大部分城市仍主要靠人工用竹片 等疏導(dǎo)，用勺掏空，勞動強度大，條件差，效率低。因此，環(huán)衛(wèi)部分希望 開發(fā)一種低價格，多功能的清理車，特別是那些功能強大的高壓清洗車， 它不僅可以用于清洗城市下水管道、管道的沉積物、死角溝渠的疏通，亦 用于清洗工業(yè)排液管道、壁面等。高壓清洗車的需求，隨著城市建設(shè)，公 路建設(shè)的發(fā)展，國家對加大基礎(chǔ)設(shè)施和公路建設(shè)的大投入，這必須推動市 政車輛設(shè)備的市場需求。 1.3 課題研究目的和意義 伴隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，環(huán)境污染變得越來越嚴重，環(huán)境保護成為一 個全球性的戰(zhàn)略問題。為適應(yīng)城市環(huán)衛(wèi)事業(yè)的發(fā)展，及時改善城市環(huán)境質(zhì) 量，改善空氣質(zhì)量，開發(fā)和發(fā)展各種行之有效的清洗車輛，成為我們面前 的重要任務(wù) 。城市化步伐的加快，道路的迅速增加，對環(huán)保要求的日益??2 提高，導(dǎo)致城市對高壓清洗車的需求日益增長。 為此，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高壓清洗車也就成了我國城市環(huán)衛(wèi)事業(yè)中 的重要課題，而且對提高我國專用車的設(shè)計水平。北京等一些大城市更是 加快了邁向國際化大都市的步伐，對城市環(huán)境質(zhì)量要有更高的要求，因此， 高壓清洗車作為清潔城市的“衛(wèi)士”,應(yīng)該是當前最具發(fā)展前景的專用汽車 品種之一。 1.4 設(shè)計的主要內(nèi)容 本設(shè)計是改裝一種高壓清洗車，并滿足專用汽車相關(guān)設(shè)計要求。需進 行二類底盤的選型分析，產(chǎn)生具有實踐意義的選型總結(jié)。然后對車輛進行 總體布置，用總布置草圖表達主要底盤部件重要工作裝置的布置。進行水 罐的詳細設(shè)計，在正確計算的基礎(chǔ)上，完成部件設(shè)計選型，達到工藝合理、 小批量加工容易、成本低、可靠性高，裝載質(zhì)量達 3500kg 的要求。最后， 完成總裝配圖，清楚表達設(shè)計。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 4 - 第 2 章 高壓清洗車總體設(shè)計 與普通汽車相比，高壓清洗車是裝置有專用設(shè)備，具備專用功能，用 于承擔專門清洗任務(wù)的汽車。因此，設(shè)計上再滿足普通基本型汽車性能的 基礎(chǔ)上，還要滿足專用清洗功能的要求，與專用工作裝置合理匹配，構(gòu)成 一個協(xié)調(diào)的整體，使高壓清洗車的基本性能和專用功能都得到充分發(fā)揮 。??4 2.1 總體設(shè)計方案分析 目前，市場上的高壓清洗車種類眾多，其總體設(shè)計方案也各不相同。 通過前期調(diào)研以及結(jié)合本次改裝設(shè)計的特點，設(shè)計方案圖 2-1。 方案一： 圖 2-1 總體設(shè)計方案比較 布置簡單，效率利用率高，節(jié)省了低壓水泵，利用節(jié)流閥對高壓水進行 降壓，以實現(xiàn)低壓清洗。并且與液壓系統(tǒng)相對獨立，可以互不干擾進行作 業(yè)。 2.2 質(zhì)量參數(shù)的確定 2.2.1 整車整備質(zhì)量 整車整備質(zhì)量是指專用汽車帶有全部工作裝置及底盤所有的附屬設(shè)備， 加滿燃料和水，但沒有載貨和載人時的整車質(zhì)量。整備質(zhì)量是一個重要設(shè) 計指標，對專用汽車的動力性和經(jīng)濟性有很大影響，整備質(zhì)量減小，可以 增加裝載量，節(jié)約燃料，是汽車設(shè)計工作中必須遵守的一項重要原則。 變速箱 取力器 2 高壓水泵 液壓泵 液壓缸 取力器 1 高壓清洗 節(jié)流 閥 低壓清 洗 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 5 - 所選 EQ1081 底盤的整備質(zhì)量為 3720kg，由于在本次設(shè)計中加裝了水 罐和專用工作設(shè)備，其整備質(zhì)量要增大，估計其質(zhì)量約為 1500kg。即高壓 清洗車整車整備質(zhì)量為： kg 5201370??m 2.2.2 裝載質(zhì)量 汽車的裝載質(zhì)量是指在硬質(zhì)良好路面上行駛時所允許的額定裝載量。 對裝載質(zhì)量的確定，首先要考慮車輛的用途和使用條件。其次，要和行業(yè) 產(chǎn)品規(guī)劃的系列相符合，做到在裝載噸位級別上分布合理，以利于專用車 產(chǎn)品的系列化、通用化和標準化。本次設(shè)計中，高壓清洗車的裝載質(zhì)量確 定為 3500kg。即 kg350?em 2.2.3 汽車總質(zhì)量 汽車總質(zhì)量是指專用汽車裝備完好齊全，滿載（規(guī)定值）貨物及乘員 時的質(zhì)量。假設(shè)乘員質(zhì)量為 65kg/人，乘坐 3 人，汽車總質(zhì)量的計算公式為： kg81956502?????meoa 改裝后高壓清洗汽車最大總質(zhì)量在原車最大總質(zhì)量范圍內(nèi)，符合質(zhì)量要 求。最大軸載質(zhì)量的分配應(yīng)基本接近原車底盤軸載要求，改裝后的高壓清洗 汽車的整車質(zhì)心位置比原汽車的質(zhì)心略向后移 。??5 2.3 高壓清洗車底盤的選型 專用汽車性能的好壞對專用汽車性能影響很大，通常專用車輛所采用的 基本底盤按結(jié)構(gòu)分可分為二、三、四類底盤，而該高壓清洗車是在二類底盤 的基礎(chǔ)上進行改裝設(shè)計。所謂二類底盤，就是指在基本型整車基礎(chǔ)上去掉貨 廂。 專用汽車底盤的選擇主要是根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質(zhì)量、 使用條件、專用汽車的性能指標、專用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動力匹配 等決定，目前，幾乎 80%以上的專用車輛采用二類底盤進行改裝設(shè)計。采用 二類汽車底盤進行改裝設(shè)計工作重點是整車總體布置和工作裝置設(shè)計，對底 盤僅作性能適應(yīng)性分析和必要的強度校核，以確保改裝后的整車性能基本與 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 6 - 原車接近 。??6 目前國內(nèi)市場上底盤的種類多、品種全，如解放、東風、紅巖等系列 底盤性能好，價格便宜，市場保有量大，選用的底盤也多為這些系列的產(chǎn) 品。 一般專用改裝車輛在選用底盤時不但要根據(jù)專用汽車的類型、用途、 裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標進行考慮，還從適用性、可靠 性、先進性、方便性等方面進行比較分析，表 2-1 是常用三類底盤的性能 對比列表： 表 2-1 底盤性能對比列表 解放 東風 紅巖 適用性 適用于各類載重貨 車及專用汽車特殊功 能的要求 適用于各類載重貨 車及專用汽車特殊功 能的要求 適用于各噸位載重 貨車的改裝設(shè)計要求 以及部分專用車輛的 特殊要求 可靠性 工作可靠，出現(xiàn)故 障的幾率少，零部件 要有足夠的強度和壽 命 工作性能好，故障 率低，零部件要有足 夠的強度和壽命 性能可靠，出現(xiàn)故 障率低，各部件要有 足夠的強度 先進性 動力性、經(jīng)濟性、 行駛平順性及通過性 等基本性能指標和功 能方面達到同類車型 的先進水平 動力性、經(jīng)濟性、 操縱穩(wěn)定性等基本性 能指標和功能方面達 到同類車型的先進水 平 動力性、經(jīng)濟性、 行駛平順性及通過性 等基本性能指標和功 能方面達到同類車型 的先進水平 方便性 安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊 安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊 安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊 價格 較便宜 比較便宜 便宜 供貨來源 市場擁有量多 市場擁有量多 市場擁有量較多 常見噸位 各種噸位車型 各種噸位車型 輕、中型載貨車型 通過調(diào)研與分析，并結(jié)合本次改裝設(shè)計的特點，選用東風系列底盤相 對較合理。確定東風 EQ1081 底盤作為本次高壓清洗汽車的底盤，其主要 技術(shù)參數(shù)見表 2-2 所示： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 7 - 表 2-2 底盤技術(shù)參數(shù)列表 底盤型號 EQ1081 底盤整備質(zhì)量（kg） 3720 發(fā)動機 YC4E140 底盤最大承載質(zhì)量（kg） 5230 軸距（mm） 3800 廠定最大設(shè)計總質(zhì)量（kg） 8950 車架前懸/后懸 （mm） 1270/1730 規(guī)格（mm） 6800×2140 ×2395 接近角/離去角 22.5/18.5 輪胎規(guī)格 7.50~16，8.25~16 2.4 罐體支撐座的設(shè)計 為避免專用工作裝置的布置對車架造成集中載荷，可采用具有足夠剛性 的副車架，因此可以將這種集中載荷轉(zhuǎn)化成均布載荷，有利于改善主車架 縱梁的強度和壽命。 對于高壓清洗車的設(shè)計，由于加裝的水罐與汽車車架的連接需要通過 罐體底部的支承座和固定裝置來完成，罐體支承座可相當于副車架的作用， 它們都是安裝在罐體的底部。本次改裝采用整體式支承座，縱梁和橫梁焊 在一起，縱梁截面有 L 形或與上部零件的連接面組成長方形、梯形、直角 梯形等，上部形狀視罐體外形而定。橫梁截面多為 L 形。支承座與汽車之 間用固定裝置連鎖 [7]。 2.4.1 支撐座校核計算 罐式汽車支承座的截面形狀一般和主車架縱梁的截面形狀相同，多采用 如圖 2-2 所示的槽形結(jié)構(gòu)，其截面形狀尺寸取決于罐式汽車的種類及其承受 載荷的大小 [8]。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 8 - 圖 2-2 支承座的截面形狀 參考 JB/T4712.1-2007 臥式容器支座用材規(guī)定：支座材料多選用 Q235A 碳素鋼。 根據(jù)機械設(shè)計手冊規(guī)定，取截面尺寸為 60×30×5mm。 假設(shè)容器總重（包括自重以及水的重量）為 mg，則支座反力 kN??5.1047350????mgF 設(shè)支座長度為 L，容器重量沿長度方向均勻分布，則其均布載荷 kN..Lq 建立力學(xué)模型，其受力圖、彎矩圖如下： a） Q圖 b） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 9 - 241qL M 圖 c） 圖 2-3 罐體支承座受力圖 根據(jù)受力圖、彎矩圖知： ??0 0????xFqFQAyiy （2-1） ??xLQ ?? 00 2xMqMAyio （2-2） ?? 根據(jù)彎矩圖可知，其危險截面出現(xiàn)在最大彎矩 1/2L 處，此時 kN21405.12??qLFQ MPa<235MPa3max???? 所以，支承座強度符合要求。 2.4.2 副車架的前端形狀及安裝位置 為了避免由于副車架截面高度尺寸的突然變化而引起主車架縱梁的應(yīng) 力集中，副車架的前端形狀應(yīng)采用逐步過渡的方式。例如采用如圖 2.4 所 示的三種過渡方式。 對于這三種不同形狀的副車架前端，在其與主車架縱梁相接觸的翼面 上都加工有局部斜面，其斜面尺寸如圖 2-4（c）所示。 =1mm 0h =15~20mm[9]。 0l 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 10 - 圖 2-4 副車架前端的三種形式 （a）U 形 （b）角形 （c）L 形 2.4.3 罐體支撐座的固定裝置 1.止推板連接 連接板上端通過焊接與副車架固定，而下端則利用螺栓與主車架縱梁 腹板相連接。止推板的優(yōu)點在于可以承受較大的水平載荷，防止副車架與 主車架縱梁產(chǎn)生相對水平位移。相鄰兩個推止推連接板之間的距離在 500 到 1000 mm 范圍內(nèi) [4]。 圖 2-5 止推板的連接結(jié)構(gòu) 1—副車架 2—止推連接板 3—主車架縱梁 2.罐體支撐座固定裝置 本次改裝設(shè)計采用適用范圍比較廣的剛性連鎖，連結(jié)塊分別裝支承座和車 架上，然后用螺栓、螺母將兩者剛性連接在一起 [5]。結(jié)構(gòu)見圖 2-6 所示： 1 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 11 - 2 圖 2-6 剛性固定裝置 1—支承座 2—車架 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 12 - 第 3 章 水路系統(tǒng)的設(shè)計計算 高壓清洗車配有水路清洗系統(tǒng)，高壓水路系統(tǒng)產(chǎn)生高壓水源（水壓達 10MPa 以上） ，充分利用高壓水的動能，以高壓力、低流量的方式清洗，去 污能力強、高效節(jié)水，被廣泛應(yīng)用于城市下水管道的清洗作業(yè)。低壓水路 系統(tǒng)提供大流量、低壓力水（水壓達 0.3MPa 以上） ，可以對壁面進行一般 沖洗和灑水，也可以對樹木、園林進行噴洗和澆灌以及應(yīng)急消防 [10]。 3.1 水罐的設(shè)計及計算 3.1.1 罐體選材 高壓清洗車罐體屬于常壓鋼制容器，根據(jù) GB150《 鋼制壓力容器》規(guī) 定：鍋爐和壓力容器用鋼都可以在常壓容器中使用。通過《機械設(shè)計實用 手冊》可知，15 號鋼由于具有極好的塑性、韌性、焊接性能和冷沖壓性能， 廣泛用于受力不大韌性要求較高的零件。比如，化工容器、蒸汽鍋爐等。 能滿足大部分容器的殼體的要求。所以，高壓清洗車罐體采用 15 號鋼板即 可滿足要求。 3.1.2 罐體設(shè)計要求 根據(jù)專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計要求，確定罐體形狀，應(yīng)有利于降低整車質(zhì) 心高度，減少自身質(zhì)量，增大容積效率，減小空氣阻力，并與駕駛室外形 相稱，使整體造型美觀，所以選擇罐體設(shè)計成橢圓形，由于平蓋封頭具有 結(jié)構(gòu)簡單、制造方便的特點，主要用于常壓和低壓設(shè)備上或者高壓小直徑 設(shè)備上，因此封頭推薦采用長、短軸比值為2的標準型平蓋封頭。受工藝要 求、制造條件以及容器安裝要求等，建議容器的長徑比范圍在2~7范圍內(nèi) [11]。 根據(jù)QC/T750-2006《清洗車通用技術(shù)條件》規(guī)定： 在罐內(nèi)設(shè)有橫向防 波板，以加強罐體剛度及減弱車輛行駛中水對罐體的沖擊。罐體上部開有 直徑為500mm的圓形孔，便于工作人員出入檢查和維修，人孔附近要設(shè)置 扶手和扶梯。為防止空氣和水對罐體的氧化，罐體內(nèi)表面要經(jīng)過防腐蝕處 理。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 13 - 3.1.3 罐體容積的確定 根據(jù)罐體設(shè)計要求規(guī)定，還要考慮整車的布置以及載荷的分配，確定 為4000mm×2000mm×1000mm。橢圓形橫截面罐體的總體積按下式計算， 見圖3-1 所示： （3-1）OVLabV?????????3421? 式中 、 —橢圓長短軸長度 (m)；ab L—橢圓筒體長度 (m)； 、 —封頭長度 (m)；12 —罐內(nèi)附件的體積總和 (m)。OV 圖3-1 橢圓形橫截面罐體容積計算圖 罐內(nèi)附件主要為防波板，其體積相對于罐體體積很小，可做忽略不計。 特殊形狀封頭具有更強的承壓能力，作為高壓清洗車的水罐只需承受常壓， 因此，采用平蓋封頭，取 即可滿足要求。根據(jù)計算公式，知：021?L 328.641mV?? 3.1.4 壁厚計算校核 根據(jù)壓力容器設(shè)計知識規(guī)定知：由于常壓和低壓容器按照強度計算公 式出的壁厚較小，給制造和運輸帶來了困難。為了滿足制造工藝的要求以 及運輸和安裝過程中對剛度的要求，對殼體規(guī)定了不包括腐蝕欲量的最小 厚度。 圓筒的最小厚度按照下列規(guī)定設(shè)計 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 14 - 當 時， ，且不小于3mm 。380?iD10/2miniD?? 罐體內(nèi)徑 mm4in? 在水罐內(nèi)部，水均勻分布，可等效為均勻載荷，取h=1000mm。 MPa33108.9.10?ghP? 假設(shè)支座為支點，水罐與支座接觸部分為橫梁，建立力學(xué)模型： a) 圖QF b) 281ql M圖 c) 圖3-2 水罐受力分析圖 根據(jù) ）圖，得方程 （3-2） a??? ???0ioiyF ?????211 xMqAyQ即 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 15 - ???????????21 10 qlxxMFQ則 當 時，剪應(yīng)力 取得最大值lx?,0??Q （3-3）plF2max 由機械設(shè)計實用手冊，知： 鋼板厚度 mm時， MPa; MPa; MPa16min??35?s?375?b430?tD? 鑒于常壓容器壓力較小，儲存介質(zhì)的危害程度也較小，因此鋼板的安 全系數(shù)取 。.,5.,.??Dsb MPa; MPa; MP??20.137btn???150.2stn???2875.1430?D ttn? a。 取 MPa。5?t 取橫梁一段為研究對象，假設(shè)其尺寸為30mm×1mm×4mm，對于矩形 橫梁，最大切應(yīng)力為平均切應(yīng)力的1.5倍。 (3-4) ?5.1max? MPa<150MPa??25.906.03.892.4ax?? 所以，強度符合要求。 3.2 水泵的選型計算 根據(jù) QC/T750-2006 清洗車通用技術(shù)條件規(guī)定，清洗車基本參數(shù)見表 3-1 所示： 表 3-1 清洗車基本參數(shù) 序號 項 目 參 數(shù) 值 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 16 - 清洗路面 清洗管道 清洗墻面 1 清洗水壓力，MPa ?5 ?10 ?0.3 2 清洗水流量，L/min 60 60 30 3 清洗寬度，m 清洗車寬度 根據(jù)高壓水射流清洗作業(yè)安全規(guī)范知，工作壓力在 10 到 100MPa 的水 射流，屬于高壓水射流，設(shè)備主機多采用高壓往復(fù)泵。 結(jié)合本次設(shè)計，確定高壓清洗車水泵的清洗壓力為 16MPa，清洗水流 量在 100 至 150L/min，采用高壓往復(fù)泵。 因此，通過調(diào)研分析以及參考現(xiàn)在市場上高壓清洗車高壓水泵的使用 狀況，考慮各種泵的使用情況、條件以及質(zhì)量保證，初選上海耀登機電設(shè) 備有限公司生產(chǎn)的 KF 系列高壓水泵和山東濰坊生建集團生產(chǎn)的 3DS-8/16 型高壓水泵為參考。兩款泵的參數(shù)比較見表-.2 所示： 表 3-2 水泵參數(shù)比較 型 號 流量 (L/min) 進口壓力 (MPa) 出口壓力 (MPa) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 要求功率 (kw) KF36 122 ≥0.02 16 800 37 3DS-8/16 133 ≥0.02 16 1480 55 根據(jù)清洗車通用技術(shù)條件規(guī)定，清洗車的軸功率要小于等于發(fā)動機銘 牌功率的 65%，其余的 35%作為儲備功率。根據(jù)公式： (3-5) 213KNeS?? 式中 —水泵所需發(fā)動機功率；eN —泵的軸功率；s —發(fā)動機附件系數(shù) 常取 =1.12；1K1 —標定功率換算系數(shù) 常取 =1.10；2 2K —離合器傳動效率 常取 =0.955；1?1? 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 17 - —取力器傳動效率 常取 =0.985；2?2? —水泵傳動軸傳動效率 常取 =0.99 3 3 KF36 高壓泵軸功率計算： kw<66.95kw=67.210.29.859.7???sN %65103? 3DS-8/16 高壓泵軸功率計算： kw<66.95kw3.4?sN 通過計算功率均符合要求，但是由于 3DS-8/16 高壓泵的功率要求偏大， 能滿足條件的取力器很少，而且尺寸也都會偏大。如果采用這款泵，通過 轉(zhuǎn)速計算，需要采用變速器上蓋取力，但這種取力方式多用于消防車上， 對于本次改裝不適用。所以，本次改裝高壓水泵采用 KF36 高壓泵。 3.3 取力裝置的分析計算 由于絕大多數(shù)專用汽車上的的專用設(shè)備都是以汽車自身的發(fā)動機為動 力源。本次改裝，高壓水泵和液壓泵通過取力器獲得動力，帶動專用工作 裝置進行工作。因此，取力裝置的選取顯得尤為重要 。??7 通過水泵的選型計算，選用 KF36 型高壓水泵。確定取力器的傳動比： （3-6） 21ni? 式中 —發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速 (r/min)；1n —專用工作裝置轉(zhuǎn)速 (r/min)；2 5.3802?i所 以 ， 同理，液壓泵取力器傳動比為 7.15i 通過轉(zhuǎn)速計算的傳動比過于偏大，普通取力器難以滿足要求。在此考 慮采用變速器側(cè)蓋取力，由于在設(shè)計變速器時已經(jīng)考慮了動力輸出，因而 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 18 - 一般在變速器的左側(cè)和右側(cè)都留有標準的取力窗口。也有專門生產(chǎn)與之配 套的取力器廠家，因而這樣的取力器較常用。并且，這種取力形式一般都 是從變速器的中間軸上的齒輪取力，因而在傳動路線上經(jīng)過了變速器一對 常嚙合齒輪的減速，所以，取力器輸出軸的轉(zhuǎn)速總是低于發(fā)動機的轉(zhuǎn)速， 傳動比也會有所降低，便于取力器的選取。 由于所選高壓水泵功率為 37kw，選用的取力器的功率輸出要能滿足水 泵的需求。經(jīng)過調(diào)研分析，考慮選取湖北云夢新宇齒輪箱制造有限公司的 PTO26/273PQ3-2E-A 型、PTO25/252L1HS4-1 型取力器。該公司為東風汽 車生產(chǎn)配套取力器，取力器掛擋靈活、定位準確、沒有脫檔和卡滯的現(xiàn)象， 工作時無異響。其相關(guān)參數(shù)見表 3-3： 表 3-3 取力器參數(shù)表 型 號 額定輸入轉(zhuǎn)矩 （Nm） 輸入功率 （kw） 速 比 定位銷孔 （mm） PTO26/273P Q3-2E-A 210 30 1.266 08.2?? PTO25/252L 1HS4-1 120 30 0.828 . 聯(lián)接軸徑直 徑(mm) 法蘭盤螺柱孔 (mm) 操縱方式 總成干質(zhì)量 (kg) 外形尺寸(mm )30?14?? 氣動 12 198×170×206 — 氣動 12 230×178×206 由于水泵屬于平方轉(zhuǎn)矩負載，根據(jù)經(jīng)驗公式： （3-7）nPT954? 式中 —水泵額定轉(zhuǎn)矩 （Nm） ；T —水泵軸功率 （kw） ，取 22.67kw；p —水泵額定轉(zhuǎn)速 （r/min）,取 800r/minn 所以 Nm6.2708.954???T 取力器輸出轉(zhuǎn)矩為： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 19 - Nm Nm86.25.120' ??T.70?T? 所以，取力器輸出轉(zhuǎn)矩能能滿足水泵轉(zhuǎn)矩要求。 3.4 液壓閥的選取 水路系統(tǒng)中選擇合適的液壓閥，是使系統(tǒng)的設(shè)計合理，性能優(yōu)良，安 裝、維修方便，并保證系統(tǒng)正常工作的重要條件 [12]。 3.4.1 方向控制閥的選取 清洗水經(jīng)高壓水泵后需要通過降壓節(jié)流來完成低壓清洗作業(yè)。低壓清 洗主要用于清洗壁面墻面用。根據(jù)清洗車通用技術(shù)條件規(guī)定，本次改裝確 定低壓水路清洗要求為：P=0.5~1.0MPa，Q=40L/min。為達到降壓節(jié)流的 效果，為此可考慮加裝 AQF3-E16B 調(diào)速閥進行降壓節(jié)流，技術(shù)參數(shù)見表 3-5 所示： 表3-5 調(diào)速閥參數(shù) 型號 通徑/mm 額定壓力 /MPa 最高使用壓力 /MPa 最大流量 /(L/min) 最低工作壓 力/MPa AQF3- E16B 16 16 20 50 0.7 3.4.2 溢流閥的選取 根據(jù)清洗車通用技術(shù)條件規(guī)定，高壓水泵出水口處應(yīng)設(shè)置安全裝置， 保證高壓水泵的穩(wěn)定工作。先導(dǎo)式溢流閥是常用于高壓、大流量時的溢流、 定壓和穩(wěn)壓元件。因此考慮加裝 CC2V-6※W 先導(dǎo)式溢流閥，該閥具有壓 力高，調(diào)壓性能平穩(wěn)，最低調(diào)節(jié)壓力低和調(diào)壓范圍大的特點。技術(shù)參數(shù)見 表 3-6 所示： 表3-6 溢流閥技術(shù)參數(shù) 型號 通徑/mm 調(diào)壓范圍/MPa 額定流量 (L/min) 公稱流量 (L/min) CC2V-6※W 16 0.6~35 160 200 3.5 水路計算 由于水在流經(jīng)管路時會受到水路管壁的摩擦，所以水壓會有壓力損失。 因此，需要對水路進行壓力損失計算。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 20 - 3.5.1 水路壓力損失分析 水泵以及冷卻器的各項參數(shù)如表 3-7、表 3-8 所示： 冷卻器允許回油流量： （3-8 ） 4/21VDQ??油 ??4/601065.33??? =54.3L/min 由油水流量 1:1,可知水的流量等于油的流量，當冷卻器水流量小于 340 L/min 時，水的壓降則不會超過 0.05MPa。 表 3-7 高壓水泵各項參數(shù) 高壓水泵流量 1Q122L/min 高壓水泵進口尺寸 D25.4mm 冷卻器液壓油流量 3130L/min 冷卻器所需水流量 130L/min 冷卻器水側(cè)進口尺寸 3 16mm 冷卻器油側(cè)進口尺寸 4D16mm 冷卻器技術(shù)參數(shù)如表 3-8 所示： 表 3-8 冷卻器技術(shù)參數(shù)表 冷卻器油水流量比 1：1 水的運動粘度 v m /s06?3 水的比重 ? kg/m3 3.5.2 水路壓力損失計算 由雷諾數(shù) （3-9） ??dqvRe4? 可知，在液體粘度 、管道內(nèi)徑 一定的條件下，雷諾數(shù)的大小與流量成正v 比。溶液在管道內(nèi)的流速 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 21 - m/s （3-10）5.416.342???dqv? 此時雷諾系數(shù)： 20705.6??eR 求得沿程阻力系數(shù): （3-11）19./31.25.?eR? 水在噴出前沿程壓力損失為： （3-12）3/DP??? 61025.49.0??