多功能除雪挖掘机造型及机构创新设计探究.doc

多功能除雪挖掘机造型及机构创新设计探究【摘要】随着社会的快速发展，国家大建设的逐渐增多,挖掘机等各种工程机械的需求越来越大，近年来，各种地震、 泥石流、山体滑坡等自然灾害的不断发生，并且缺少相关救 援装备，给人们的生活带来严重不便的同时还可能对工业生 产造成严重影响这时挖掘机有了更大的用武之地，人们越 来越需求一种节能环保、高效、安全可靠、价格合适、质量 适中、维修方便等特点的挖掘机本文通过对市场现有的挖 掘机等工程机械进行调查研究、理论分析和实际考察，在总 结同类产品的优缺点的基础上，运用了仿生设计、人机工程 设计和色彩研究，对挖掘机进行造型及机构创新设计，以适 应严重雪灾环境下的复杂路况的救援工作，保障人们的生命 财产安全关键词】液压挖掘机；人机工程；仿生设计；造型目前挖掘机的使用更广泛的出现在住宅建设工程、铺设 路面工程、管道埋设工程、拦坝建桥挖渠等水利工程、或者 在繁华街道住宅街道和干线道路以及山区等方面的作业上， 然而，随着近来些年来自然灾害的频繁出现，挖掘机的得到 了更加广泛的应用，比如在近期的日本福岛大地震、汶川大 地震、青海玉树泥石流等重大自然灾害的抢险救灾过程中， 挖掘机起到了不可比拟的作用，所以，面对地震、海啸、台 风、泥石流、山体滑坡等新的工作环境中，工程机械往往因 为道路受阻，而被困在路中，行进速度慢成为了普遍的现象, 所以，工程机械的越障能力在目前的实际需求中日益凸显, 同时，这种环境具有高风险、高湿度、人员复杂、工作量大 等特点，对挖掘机设计的可靠性提出了更加严酷的要求。

经过初步的调研总结发现，创新型挖掘机受用户宠爱， 节能、高效、低排放、操纵舒适的挖掘机将越来越受用户青 睐在做好节能、高效、低排放的基础上，增强挖掘机的人 性化设计，提高操作舒适型和自动化等将成为未来挖掘机用 户的首选对象1挖掘机概念分析与转化近年来雪灾频发且缺少相关救援装备，这些状况给人们 的生活带来严重不便，还可能对工业生产造成严重影响故 本项目主要对挖掘机进行造型及机构创新设计，以适应严重 雪灾环境下的复杂路况的救援工作，保障人们的生命财产安 全根据前期设计调研结果我们模拟了未来全球气候骤变灾 害频发的场景，局部出现严重雪灾，雪灾对交通运输造成严 重危害在这恶劣的环境下，高速道路可见度变得很低，路面变滑，这样很容易引发车辆追尾事故另外，大量车辆和1=1人员滞留在高速路上，而食品、水、医疗等救援物资也无法 及时供给，人们的生命和财产安全也受到极大威胁对于城 市而言，城市人口众多，严重雪灾对城市也有很大危害，交 通可能出现严重拥堵、人们出行不便、此外道路出现大量积 雪造成城市供暖设备损害、路边城市绿化带植株死亡针对以上可能出现的状况，提岀以下解决思路，未来挖 掘机能够适用于解决城市道路、高速道路积雪过多的情况。

主要解决任务主要包括:1）能够适应城市道路、高速道路的实际路况进行救援工作,甚至能够完成一些带有坡度或路况较复杂的除雪任务;2 ）需要区别于传统融雪剂除雪（对城市道路和饮水系统 有很大危害）方式，未来除雪挖掘机应该绿色环保，功能多 样化，对城市道路、建筑设施、供暖系统不会造成过多的损 害，同时能够快速高效地完成除雪、融雪、运雪等任务；3）未来挖掘机的功能应该人性化，一体化，除雪任务能 够一步到位，做到能够辅助城市绿化带的除雪工作另外，还可以解决拥堵情况下的人员的物品、医药用品的运输2挖掘机设计定位除雪挖掘机在形态设计上应力求“形式追寻功能”，形态设计应该从挖掘机的实际功能出发，构思挖掘机的各个体块，确定挖掘机的整体设计风格挖掘机形态设计主要使用直 线、三角面，以展现其稳重、刚毅的形式美感同时也需要 结合语义学、仿生学、人机工程学对除雪挖掘机驾驶室、除 雪机构、行走装置进行深入设计功能结构创新构想：未来除雪挖掘机应该适应实际路况 救援，快速高效除雪，且体积不宜过大结合现有挖掘机技 术，设计构想主要包括以下几个部分：挖掘范围较大的平台 设计、驾驶室视野调节机构设计、快速高效除雪融雪机构设 计；3除雪挖掘机造型设计除雪挖掘机造型设计主要以欧洲雪狼、龙虾等动物的局 部形态进行仿生设计，挖掘机机身主要对欧洲雪狼的头部进 行仿生。

雪狼行动敏捷、警觉性高，这些特点很适合于救援 挖掘机的仿生设计，另外局部结合龙虾的造型特点，进行局 部细节优化设计4除雪挖掘机功能设计未来除雪挖掘机应该要充分考虑灾害的实际情况，功能设计需要合理，除雪挖掘机的机构创新主要包括：双挖臂210旋转四自由度操作平台设计，吸、绞、融一体化除雪机构设计，双人驾驶室设计，综合融雪净水机构设计，滚刷残 留式除雪机构设计；吸、绞、融一体化除雪机构可以通过旋 转的较刀吸入道路前方的大量积雪，底部开口装置也能够吸 入残留积雪，通过碳纤维管加热装置进行第一步融雪剩余 积雪可以通过橡胶管吸入除雪挖掘机尾部综合融雪净水装 置，其内部旋转较刀可以充分快速融化积雪，积雪融化后可 以通过尾部双侧的高压喷水枪将温水喷出，可以对道路及绿 化带积雪进行快速除雪，部分温水会进入尾部可拆卸净化水 箱，可以解决部分受困人员的饮水问题双挖臂210旋转四 自由度操作平台可以大范围地将道路积雪收集起来，增强了 除雪过程中的工作效率最后滚刷残留式除雪机构可以吸附 走道路上的少量余下积雪，同时还可以让道路变得干净清 爽，以实现最后一步除雪除雪挖掘机在形态功能设计方面还考虑了局部细节，包 括挖掘机的驾驶室的人机工程设计、行走驱动装置设计、挖 掘机涂装设计。

人机设计方面主要考虑驾驶室的人机设计， 具体包括驾驶员的登上驾驶室的过程、驾驶室舱门的设计、 操作平台的设计等方面驾驶舱其下部有一个滑轨，可以沿 着其底部在机身上斜着27左右进行先后的滑动，这样可以 很好地调整驾驶员的视野驾驶员可以直接从履带登上机 身，直接从驾驶室前方打开车门，操作方便，功能更加人性 化对于行走驱动系统，该挖掘机采用了四套独立橡胶履带 驱动系统，四个履带可以通过内部电机进行旋转，这样有利 于挖掘机提高挖掘机行进过程中的平稳性，还可提高挖掘机 的蔽障能力色彩设计方面，通过对色彩的构成的研究，分an析现有挖掘机色彩的运用规律，同时结合行业的标准，大范 围采用橙黄色，局部使用黑色，更加醒目庄重，利于实际救 援工作5结束语项目小组人员对未来多功能除雪挖掘机造型及机构进行创新设计研究，通过对未来严重雪灾下出现的危害进行分 析，寻求一个具有前瞻性、创造性的解决方案，能够处理复 杂地形情况下的地面道路除雪工作及救援工作本文从除雪 挖掘机功能、形态、色彩设计角度对挖掘机进行了创新研究, 将工业设计与工程机械相结合，在功能基础能够满足需求的 同时，将人、机器以及文化有机的结合起来，设计出适应未 来严重雪灾环境下的复杂路况的救援工作挖掘机。

口］姚君•工程机械产品形态设计研究.［2］邹十践•浅谈工程机械美学设计•建筑机械化.2004( 09 ) ［3］陈晓禍,李翔•基于工程机械产品外观设计的系统方法研究.。