HQ109型演出车的改装设计

内容提要
流动舞台车以它特殊的用途正在为我国的文化事业做出贡献。

随着我国政府的高度重视，流动舞台车的需求迅增加，要求也越拉越高。

流动舞台车集机、电、液于一体，技术集成度高。

本文以流动舞台车开发的关键技术的研究为题，以降低制造成本、安全、便捷、高效作为总体的设计理念。

论文从流动舞台车的技术要求。

生产工艺、外形设计等等方面，对流动舞台车的总体开发进行了详尽的论述。

流动舞台车的液压系统是达到总体设计理念的关键部分。

本文根据流动舞台车的功能和安全性要求，提出了一套完整的流动舞台车液压系统的开发方案，使该系统具有良好的保压，抗振动和抗尘土污染的能力，且充分的考虑到基层文化单位资金短缺，力求做到液压系统低成本，经久耐用，少故障或无故障，能安全可靠的操作。

Summary
Movable Stage Performing Vehicle (MSPV) has been contributing to the culture enterprise of our country in itd especial use. With zhe government pay more attention to it ,MSPV developed much rapid and the requirements become more and more high.MSPV has high technique integration .It includes mechanical, electric,and hydraulic techniques.
This paper is about the key techniques for MSPV. The general design idea is reducing produce cost, safety, convenience, high, efficiency.This paper made a detail discussion on he MSPV on its technique requirement, manifacturing, technics.inspection criterion, styling and so on .
The hydraulic system is the key assemble in MSPV, so its development was an importment content in the is paper. A hydraulic system wish good pressure holding performance, little wibration and dust contamination was developed based on its functional and safety requirements. Considering of most of the users have not plenty of money, so this hydrautic system must be lower cost, fewer failure, and safety.
目录
内容提要 (Ⅰ)
Summary (Ⅱ)
1 绪论 (1)
1.1 引言 (1)
1.2 流动演出车的应用 (1)
1.3 流动舞台车与临建舞台的比较分析 (2)
1.4 流动舞台车的发展历史与现状 (3)
2. HQ109演出车的总体布置设计 (4)
2.1. 总体布置原则 (4)
2.2 HQ109型演出车的车厢设计 (7)
3. 演出车车厢尺寸的设计与参数的计算 (13)
3.1 HQ109 型演出车车厢总体尺寸的设计 (13)
3.2 HQ109型演出车的顶棚参数的设计 (15)
3.3 槽钢的设计计算 (17)
4.演出车液压系统的设计改进 (17)
4.1液压系统及控制 (19)
5 HQ109型演出车液压系统液压缸的设计计算 (23)
5.1 液压缸的主要参数的确定与选择 (23)
6总结 (29)
参考文献： (30)
致谢 (31)
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
1.3.1 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。

1.3.2 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。

1.3.3 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。

1.3.4 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
1.4.1 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。

1.4.2 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：
2.1.1 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45~65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。

2.1.2 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。

2.1.3 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。

2.1.4 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
图2.1 HQ109型演出车的外观图
市场上现存的一款样式
2.1.5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：
⑴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。

⑵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。

⑶内，外蒙皮与骨架应贴和紧密，表面应平整。

⑷车门应设置在车厢尾部，高度大于1800mm，宽度不小于800mm。

⑸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。

⑹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。

⑺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
2.2 HQ109型演出车的车厢设计
2.2.1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1800夹角，车门设在尾部为单扇右开式，尺寸为1800mm ⨯900mm 。

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： 2358037 4.5Q ⨯⨯槽； 54380235⨯⨯槽钢Q ；970180235⨯⨯槽钢Q 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。

2.2.2 HQ109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，故而采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。

2.2.3 HQ109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
2.2.4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：
⑴遮阳光，挡雨，挡风。

⑵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：
图2.6 侧面设计机构骨架图
2.2.5 HQ109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
2.2.6 HQ109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900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。

2.2.7 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
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
图2.10 底板板件结合件
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
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
演出车舞台的演出面积:D L S ⨯=1
而12D H H d =++
1L ——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
1H ——演出车左侧板的高度（未展开前）
2H ——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1H 、2H 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：
122400208026560D H H d mm =++=+⨯=
车厢演出车的实际舞台长度1L 设计为7600mm
演出车的演出舞台面积可得：
217600656049.86S L D m =⨯=⨯=
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：2
180********.48S L D m =⨯=⨯=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49.86m 2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 ／cm 3，由计算公式:
0V S H =⨯
000S L D =⨯
0L ——顶棚中心定板的长
0D ——顶棚中心板的宽
0S ——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：
300076002400 1.527360V S H L D H cm =⨯=⨯⨯=⨯⨯=
中心板的质量为:
11.37027360311.08m V kg ρ=⨯=⨯=
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。

图3.3 槽钢结构骨架
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
F——风力与顶棚的自重
1
F——液压缸支撑点的负载。