汽车横向移动装置论文.pdf

榆林职业技术学院 神木校区 榆林职业技术学院 神木校区 设计说明书设计说明书 汽车横向移动装置汽车横向移动装置 学学 院 榆林职业技术学院 神木校区 院 榆林职业技术学院 神木校区 团队名称 团队名称 榆林职业技术学院 神木校区 一组榆林职业技术学院 神木校区 一组 专专 业 机电一体化业 机电一体化 学生姓名 王候龙学生姓名 王候龙 刘利刚刘利刚 苏卫军苏卫军 指导老师 指导老师 尚秀全尚秀全 温晓荣温晓荣 赵晓江 企业导师 赵晓江 企业导师 设计说明 时间 二 一三年八月三日 十月 八日 共十周 摘要 I 摘要摘要 现在汽车已经成为人们日常生活不可或缺的一部分 同时停车难问题也越发 困扰着我们 针对空间小不能实现正常侧方位停车的情况以及取车困难的情景我 们设计了这个汽车横向移动装置 该装置可以直接实现汽车的左右平移解决一系列停车难 取车难的问题 借 助取力器从汽车动力系统提取动力进而驱动整个液压系统的工作 首先通过齿条 活塞缸的正向旋转带动整个平移装置向下转动 到位之后伸缩液压缸开始动作将 汽车顶起 待到汽车轮胎完全脱离地面后伸缩缸停止伸长 液压马达开始工作 液压马达正向旋转 带动平移小轮转动进而横向移动到位 上述动作完成之后液 压马达停止工作 伸缩缸收缩平移装置上移脱离地面 进而齿条活塞缸反转收起 缸体和平移小轮 完成平移工作 本装置使用时只需在驾驶室按下相应按钮 便可实现汽车的左右平移 工作 稳定 方便 可针对不同车型具体情况进行相应改进 适用范围广 有很好的应 用前景 关键词 左右平移 液压系统 齿条活塞缸 伸缩缸 Abstract II A Abstractbstract Now the car has become an indispensable part of people s daily life at the same time the hard to park problem is more and more perplexing us According to the small space can t normal side range parking and taking the vehicle difficult situation we designed this car transverse moving device The device can be implemented directly around the pan car to solve a series of difficult parking car difficult problem With the help of a force taking device from the extraction of power system for cars and drive the hydraulic system work The positive rotation driven rack piston cylinder and the whole translation device rotates downwards put in place after the telescopic hydraulic cylinder to lift the automobile movement When the tire is completely out of the ground the telescoping cylinder stop elongation hydraulic motor starts to work Hydraulic motor forward rotation rotation and translation wheels driven lateral movement in place After the action is complete hydraulic motor to stop working the telescoping cylinder contraction translation device up off the ground and then the rack piston cylinder inversion retracting cylinder and translational ferry complete the translation work When the device is used only need to press the corresponding button in the cab can achieve about translation of automobile stable work convenient Can be improved according to the different models of the specific situation wide application range and has good application prospects Keywords around the pan rack piston cylinder telescopic cylinder hydraulic system 目录 目录目录 一 市场调研一 市场调研 1 1 二 总体设计要求二 总体设计要求 2 2 三 机构的确定三 机构的确定 3 3 1 1 液压系统的工作原理 液压系统的工作原理 3 3 2 2 旋转的机构的确定 旋转的机构的确定 5 5 3 3 升降机构的确定 升降机构的确定 5 5 4 4 移动机构的确定 移动机构的确定 6 6 5 5 动力部分的方案确定 动力部分的方案确定 6 6 6 6 完整机构的概述 完整机构的概述 7 7 四 主要设计计算过程四 主要设计计算过程 8 8 1 1 使用要求参数确定计算 使用要求参数确定计算 8 8 2 2 斜齿轮的校验 斜齿轮的校验 9 9 3 3 锥齿轮的计算 锥齿轮的计算 1414 五 五 SolidWorksSolidWorks 计算机建模计算机建模 1818 六 对套筒上盖的应力应变静态分析六 对套筒上盖的应力应变静态分析 2020 七 对部分机构的优化七 对部分机构的优化 2222 目录 对套筒杆的优化对套筒杆的优化 2222 八 产品使用说明八 产品使用说明 2323 1 1 汽车横向移动装置使用说明的产品特点如下 汽车横向移动装置使用说明的产品特点如下 2323 2 2 汽车横向移动装置 汽车横向移动装置使用说明的产品用途使用说明的产品用途 2323 九 心得体会九 心得体会 2525 十 十 参考文献参考文献 2626 十一 致谢和声明十一 致谢和声明 2626 市场调研 1 一 市场调研一 市场调研 汽车是当今社会不可或缺的交通工具 随着人们生活水平的不断提高 汽车已经走 进了每家每户 不过随之而来的是城市成为了一个拥挤嘈杂的世界 停车位更是一位难 求 有些地方拥挤狭小 如下图 1 1 所示 在这样狭小的空间要实现正常的侧方位停车是很困难的 对驾驶员的驾驶技术有很 高的要求 而且会有一定的擦车隐患 为了轻松为爱车占有这仅存的一席之地 汽车横 向移动装置是您不二的选择 不论是针对停车还是取车 汽车横向移动装置都有很大的 价值和市场 拥有此装置 只需稍稍操作按钮就可轻易实现爱车的停取 如图 1 2 所示 图 1 1 图 1 2 市场调研 2 目前 已存在的能够横向泊车的概念车大多直接通过汽车轮胎 90 转向来实现 加 工制造成本高 结构复杂 成本昂贵且不易随便拆装有实用性不大 汽车横向移动装置 具有结构简单 设计别致 创意独特 使用范围广不仅扩大了车辆的泊车范围 减少刮 蹭事故 而且在不改变现有普通停车场的情况下 使容纳车辆提高 30 40 发挥巨大 的社会效益和经济效益 二 总体设计要求二 总体设计要求 我们要做的是汽车横向移动装置 首先为了尽可能的不占用底盘的空间我们将我们 的装置设计了旋转机构将主要运动机构收起 其次为了让车身在液压缸顶起来的时候保 持平衡我们在不影响前后轴和轮子转动时的前提下装置纵向尺寸尽可能做的大一些 材 料未经说明为 45 碳素钢 为了防止小轮在旋转到位时的左右摆动 保证工作过程的平 稳性还在机构设计中添加了种种限位约束 对于机构要实现的横向运动要求运动平稳并 且能够克服较大的摩擦阻力 增大适用范围 这要求选取合适的支承和动力传递系统 同时为了体现该装置的实用性和方便性 工作过程尽量实现自动化控制 操作只需在驾 驶室便可实现 为了便于设计计算 体现装置的实用性 我们的整体设计是以最新一款 PASSAT 轿 车为对象开展的 其基本参数见表 2 1 表 2 1 新 PASSAT 基本参数 机构的确定 3 三 机构的确定三 机构的确定 1 1 液压系统的工作原理液压系统的工作原理 液压系统是整个机构的核心 为此在机构的确定之前首先需明白液压 系统的工作原理 如图 3 2 所示为汽车横向移动装置的液压系统图 其由 取力器从汽车动力系统获得动力 驱动液压泵工作为系统提供所需的液压 油 溢流阀旁接在系统上对系统起到限压保护的作用 如若要求车往右横向移动 则按下 右 按钮如图 3 1 所示 换向阀 1 断开 电磁 铁 3YA 得电使得三位四通换向阀 3 左位工作 此时齿条活塞缸会顺时针旋转 由锥齿轮 带动旋转轴转动将小轮放下 当齿条活塞缸转过 90o 时 行程开关 2 将闭合 传递控制 电信号给电磁铁 1YA 和 5YA 使得油液经由换向阀 1 和 4 流入液压缸 活塞伸出进而将汽 车顶起 当汽车轮胎完全脱离地面时 行程开关 4 闭合 使得电磁铁 6YA 2YA 7YA 得 电 换向阀 4 中位工作 液压油经换下阀 2 和 5 进入液压马达使其工作带动平移装置的 小轮转动实现汽车横向移动 汽车移动到位之后 按下 停止 按钮 换向阀 2 断开马达停止工作 同时电磁铁 6YA 得电使换向阀 4 在右位工作 液压缸收缩汽车轮胎接触地面并承重 缸体收缩到位 后行程开关 3 闭合 传递控制星号给电磁铁 1YA 4YA 使得换向阀 1 断开 换向阀 3 在 右位工作进而齿条活塞缸逆时针旋转 90 将平移装置收回 同时行程开关 1 闭合给系统 停止信号 取力器终止取力系统停止工作 如想将车向左平移 则点击 左 按钮 其工作过程同上 图 3 1 机构的确定 4 图 3 2 机构的确定 5 2 2 旋转的机构的确定旋转的机构的确定 为了节省底盘的空间 经过我们小组的讨论决定要将小轮旋转 90 与地面垂直 首 先由变速器上分离出来的力带动取力器 取力器使液压泵开始工作 然后液压泵推动齿 条活塞缸工作 齿条活塞缸和锥齿轮杆用联轴器连接 这样锥齿轮杆开始旋转 从而带 动小轮旋转轴开始转动 在这个过程当中锥齿轮是旋转机构的核心 如下图 3 3 所示当 齿条活塞缸工作的同是会带动中间锥齿轮的旋转 锥齿轮向下旋转的时候会带动左右两 侧的旋转轴向外旋转 这样就会实现轮子旋转到与地面垂直的位置 3 3 升降机构的确定 升降机构的确定 取力器从变速器上分离出部分力带动液压泵工作 液压泵使伸缩液压缸中的液体流 动 进而让液压缸伸长将小车顶起脱离地面 在这个升降过程中为了实现机构的整体升 降 我们设计了一种套筒夹如下图 3 4 所示 这个独特的设计为我们解决了一个问题很 棘手的问题 在旋转的过程中小轮旋转轴会有个转动极限是由也是用套筒夹来限制的 这样旋转的过程中就不会出现我们设想 有所冲突的情况 同时旋转轴的支承力 来自于套筒夹 不过在使用该部件的时 候需要满足一个技术要求 在部件的内 壁需要加一个铜套 否则会出现磨损严 重而导致无法使用的状况 图 3 3 旋转机构 图 3 4 套筒夹 机构的确定 6 4 4 移动机构的确定 移动机构的确定 当小车被完全脱离地面达到预设的位置之后 液压系统中的换向阀会导通下一工作 过程 即液压泵上的锥齿轮和小轮轴上的锥齿轮进行啮合转动 实现移动工作过程 在 这个过程中会几个问题的存在 首先是小轮如何固定 经过我们不断的尝试最后将小轮 的固定做成如图 3 5 所示的样子 将旋转轴的两端做成 U 形结构 将两轮用小轮轴安装 在这个结构的当中 然后用螺母连接 为了防止螺母松动用销将螺母卡住 这样会更加 的安全 还有个问题是液压马达的固定 液压马达是机构实现平移的动力部件 因此需 要将其固定在一个比较合适的位置 经过我们的分析和讨论我们觉得不能将液压马达安 装在车体内 因为小轮的转动是通过液压马达上的齿轮和小轮传动轴配合实现的 因此 不能将液压马达放在汽车内部 只能放在小轮传动轴和旋转轴之间 位置确定之后就要 考虑怎么固定了 按照常规的方法是无 法满足该部件的固定要求 针对这种情 况我们设计了如图 3 6 所示的固定方 式 5 5 动力部分的方动力部分的方案确定案确定 接下来 就是要考虑动力部分的问题了 关于这个问题我们小组初步提出了三种方 案 第一 我们准备拟用电动车上的发动机 直接将电机安装在四个小轮的轮毂上让电 机直接驱动小轮左右移动 至于发动机的动力问题我们想在车的顶部安装太阳能电池板 第二 我们准备在电机上用联轴器连接一个齿轮 然后让这个齿轮和小轮轴上的齿轮进 行啮合 然后带动小轮转动 第三 我们准备在变速器上分离出力带动取力器 取力器 然后让液压泵工作使液压马达转动 这时候液压马达让联轴器连接的齿轮转动从而使小 轮轴带动小轮旋转 然后 我们对这这三种方案进行逐一进行分析 对于第一种方案首先在上网查阅了 关于电动车所用的电机之后 我们觉得电动车电机不足以将两吨的汽车驱动 由于无法 满足两吨汽车的载荷 对于用电动车电机作为我们的动力部分被我们否定了 不过在小 组成员里有人觉得用太阳能电池板会显得比较环保 看能否换种电机 但是其他成员觉 图 3 5 小轮固定件 图 3 6 液压马达固定件 机构的确定 7 得实现起来难度比较大 因此这种方案只能被保留了 第二种方案比较简单 但是选多 大的电机呢 如何让电机工作这是一个问题 用太阳能电池板不足以将大功率电机带动 还有可不可以直接在车的内部分离出部分力来为电机驱动力 不过我们总觉得缺少个中 间环节 怎么将分离出来的力直接驱动电机 这又是一个问题 因为我们在一段时间里 无法解决该问题 所以我们只好考虑第三种方案的可行性了 经过我们小组成员的讨论大家更青睐与第三种方案 在变速器上分离出力带动取力 器 取力器然后让液压泵工作使液压马达转动 这时候液压马达让联轴器连接的齿轮转 动从而使小轮轴带动小轮旋转 在这个过程当中我们觉得液压泵起着至关重要的问题 因为不论是旋转机构还是动力部分升降过程都缺少不了 取力器 取力器将变速器上的 力分离出来 接着就是液压泵工作的核心了 液压泵在这个过程当中有个顺序 见图 3 2 的问题 首先是液压泵带动齿条活塞缸 齿条活塞缸用联轴器和锥齿轮杆连接 这样就会 使小轮从车底旋转到与地面垂直的方向 当小轮旋转到位到液压泵的换向阀就会导通第 二个工作过程 接着液压泵会让液压缸中的液体流动让液压缸将小车顶到预设的位置 这时候液压泵的顺序阀会切换到第三个工作过程 接着液压泵会使液压马达开始工作进 而是小轮开始转动 实现汽车的横向移动 在经过三种方案的对比和讨论 我们最后使 用了第三种方案 6 6 完整机构的概述 完整机构的概述 经过不断的改进我们的机构逐步完善 最终呈现在大家面前的整体机构如图 3 7 所 示 其工作过程为取力器从汽车动力系统提取动力进而驱动整个液压系统的工作 首先 通过齿条活塞缸的正向旋转带动锥齿轮的正 向转动 锥齿轮带动旋转轴旋转 即实现小轮 的旋转 到位之后伸缩液压缸开始动作将汽车 顶起 待到汽车轮胎完全脱离地面后伸缩缸停 止伸长 液压马达开始工作 液压马达旋转 其输出轴通过一对斜齿啮合带动小轮转动进 而横向移动到位 上述动作完成之后液压马达 图 3 7 整体机构 机构的确定 8 停止工作 伸缩缸收缩平移装置上移脱离地面 然后齿条活塞缸倒转进而旋转轴旋转收 起小轮 完成小车的平移动作 四 四 主要设计计算过程主要设计计算过程 1 1 使用要求参数确定计算 使用要求参数确定计算 以最新款 PASSAT 为例 汽车满载质量 1975kg 汽车轮胎与地面的摩擦系数为 u 0 25 0 3 由此可计算出汽 车轮胎与地面摩擦力 f ug umg 0 3x1975x9 8 5806 5N 以最大负荷计算 u 取 0 3 那么每个主动轮上的摩擦力 F 轮 f 2 每个主动轮上的阻力 N 阻 f 轮 R 5806 5 2 X0 05 14 52N m 液压马达额定载荷 N 马达 2N 阻 29 04N 最大载荷 N 马达 35N m 每个液压缸需要的支持力 F 支 G 4 mg 4 1975x9 8 4 4838 75N 每个液压缸承受的最大摩擦力 Fmax P 4 D2 3X106X 3 1416 4 XD2 4838 75N 液压缸的直径 D 45 33X10 3m 45mm 所选液压缸直径 D 最终 60mm 主要设计计算过程 9 根据小轮的速度 v 0 5m s 小轮的半径 r 50mm 小轮的转速 60v 2 60X0 5m s 2x3 14x0 05 95 54r min 2 2 斜斜齿轮的校验齿轮的校验 1 选择材料并确定其许用接触应力 根据工作条件 一般采用闭式软齿面传动 由齿面硬度标准可得 小齿轮 40 钢调质处理齿面硬度取 HBS1 230 大齿轮 45 钢正火处理齿面硬度取 HBS2 190 两齿轮齿面硬度差为 40HBS 符合软齿面传动的设计要求 由疲劳极限标准可得 两试验齿轮材料的接触疲劳极限应力分别为 Him1 480 0 93 HBS1 135 480 0 93 230 135 568 4 MPa Him2 480 0 93 HBS2 135 480 0 93 190 135 531 2 MPa 按一般重要性考虑 取接触强度的最小安全系数 SHlim 1 两锥齿轮材料的许用接触应力分别为 H1 Him1 SHlim 568 4 1 568 4 MPa H2 Him2 SHlim 531 2 1 531 2 MPa 2 根据设计准则 按轮齿齿面接触疲劳强度初步确定锥齿轮的分度元直径 主要设计计算过程 10 齿轮上的转矩为 T1 2N 阻 2 5806 5 2 X0 05 29 04N m 30N m 3X104N mm 原动机为中等冲击 查的载荷系数 K 1 3 斜齿轮取较小值 此结构属闭式软齿面传动 故取 R 0 4 由弹性系数标注可得材料的弹性系数 ZE 189 8 MPa 由于采用闭式软齿面传动 根据推荐值 10 15 的范围 初选 13 查得 区域系数 ZH 2 45 根据推荐值 z1 20 40 初选 Z 27 则大齿轮齿数 Z2 z1xu 27x1 27 实际尺寸比 u Z2 Z1 27 27 1 相对误差小于 5 故合适 根据 Z1Z2 和 三者数值 由图 4 1 插取 端面重合度 a1 0 78 a1 0 78 故有 a a1 a2 0 78 0 78 1 56 H1 H2 2 568 4 531 2 2 549 8MPa 1 23 H2 1 23 531 2 653 4 主要设计计算过程 11 比较上述结果 H 取二者中的较小值 即 H 549 8MPa 根据齿面接触疲劳强度设计公式 计算齿轮的分度圆直径为 d1 2kT1 d a 3 u 1 u 2HZE 2 1 3 30000 0 4 1 56 3 1 1 1 2 45 189 8 549 8 56 34 3 确定两齿轮的模数 M n d1cos z1 56 34 cos13 2cos13 2 033 转换为标准模数 取第一系列的标准模数 Mn 2 5mm 图 4 1 主要设计计算过程 12 4 确定齿轮实际螺旋角的大小 两齿轮中心距为 a mn Z1 Z2 2COS 2 5 27 27 2COS 13 69 27mm 将上述 a 值圆整取实际中心距为 a 70mm cos mn 2a Z1 Z2 2 5 2 70 27 27 0 9643 所以实际螺旋角 15 36 符合在 8 20 的范围内 5 确定齿轮的几何尺寸 分度圆直径为 d mnZ 1 COS 2 5 27 COS 15 36 70mm 齿轮的齿顶圆直径为 正常齿制 han 1 cn 0 25 da d 2 han mn 70 2 1 2 5 75mm 全齿高 h 2 han cn mn Z COS 2 h 2cn 2 5 27 cos15 36 2 1 2 0 25 63 75mm 齿宽 b 0 4 70 28mm 6 验算齿轮的齿根弯曲疲强度 查表 4 1 得 两试验齿轮材料的弯曲疲劳极限应力为 Flin 90 0 2 HBS 135 190 0 2 230 135 209MPa 表 4 1 试验齿轮材料的接触疲劳极限应力 Hlim 和齿根弯曲疲劳极限应力 Flim 主要设计计算过程 13 材料种类 热处理方法 齿面硬度 Hlim Mpa Flim Mpa 碳素钢 火或调质 HBS 135 300 480 0 93 HBS 135 190 0 2 HBS 135 碳素铸钢 420 0 93 HBS 135 160 0 2 HBS 135 由安全系数标准取弯曲强度的最小安全系数 Sflim 1 齿轮材料的许用弯曲应力为 F1 Flin Sflim 209 1 209Mpa 两齿轮的数量为 Zv 27 cos 15 36 30 11 根据两齿轮的当量齿数 由线性插值法得两齿 轮的齿形系数分为 YF1 2 52 2 52 2 54 35 30 30 11 30 2 796 斜齿传动的轴面的重合度 0 318 dZ1tan 0 94 根据 和两者数值由图 4 2 可查得 斜 齿轮的螺旋角影响系数 Y 0 86 因为2YF1 Ys1 F 2 796 1 6011 209 0 0138 将其带入得 齿轮的齿根弯曲疲劳应力为 F1 2KT1 bdmn aYFYSYB 2 1 3 30000 28 70 2 5 1 56 2 796 1 6011 0 86 表 4 1 主要设计计算过程 14 39 285MPa F 209 MPa 故两锥齿轮的齿根弯曲疲劳强度足够 3 3 锥齿轮的计算锥齿轮的计算 转矩 T1 1 104 N mm 齿数比 u 1 1 选择材料并确定其许用接触应力 根据工作条件 一般采用闭式软齿面传动 由齿面硬度标准可得 小齿轮 40Cr 调质处理齿面硬度取 HBS1 270 大齿轮 45 钢调质处理齿面硬度取 HBS2 230 两锥齿轮硬度差为 40HBS 符合软齿面传动的设计要求 两试验锥齿轮材料的接触疲劳极限应力分别为 Him1 615 1 4 HBS1 200 615 1 4 270 200 713 MPa Him2 480 0 93 HBS2 135 480 0 93 230 135 568 4 MPa 由表 4 2 按一般重要性考虑 取接触强度的最小安全系数 SHlim 1 表 4 2 最小安全系数 SHlim 和 SFlim 工作可靠度 SFlim SHlim 高度可靠 1 50 1 25 可靠度 99 失效率 1 1 00 1 00 两锥齿轮材料的许用接触应力分别为 H1 Him1 SHlim 713 1 713 MPa 主要设计计算过程 15 H2 Him2 SHlim 568 4 1 568 4 MPa 2 根据设计准则 按轮齿齿面接触疲劳强度初步确定小锥齿轮的分度圆直径 小锥齿轮上的转矩为 T1 1 104 N mm 齿数比为 u 1 原动机载荷较平稳 由载荷系数标注可得载荷系数 K 1 2 锥齿轮取较大值 一般 齿宽系数 R 0 25 0 35 取 R 0 3 查取弹性系数标注可得材料的弹性系数 ZE 189 8 MPa H 取 H1 H2 二者中的较小值 既 H H2 568 4MPa 根据齿面接触疲劳强度设计公式 计算小锥齿轮的分度圆直径为 d kT 4R 1 0 54R u 3 5ZE r 2 1 2 10000 0 3 1 0 5x0 3 1 3 5 189 8 568 4 2 53 64mm 3 确定两锥齿轮其他参数和几何尺寸 确定齿数 Z1 Z2 由于采用闭式软齿面传动 根据推荐值 Z1 16 30 范围 初选 Z1 27 软齿面偏大选取 由于齿数比为 1 1 则 Z1 Z2 27 校验齿数比误差 通常不应超过 5 实际齿数比 u 1 相对误差小于 5 故合适 确定锥齿较大端的模数 m d1 Z1 53 64 27 1 99mm 将 m 转换为标准模数 取 m 2mm 确定两锥齿轮的几何尺寸 两锥齿轮的分度圆直径为 d mz 2 27 54 mm 锥距 R m 2 27 27 38 184mm 两锥齿轮的齿宽 b1 b2 均为 b RR 0 3 38 184 11 4552 mm 主要设计计算过程 16 将上述 b 值取整 b 12 mm 分度圆锥角 1 2 分别为 2 arc tan 1 45o 1 90o 2 90o 45o 45o 两锥齿轮的齿顶圆直径分别为 Da d 2ha m cos 1 54 2 1 2 cos45o 56 828 mm 齿顶角 a arctanha R arctan 1 2 38 184 3o 齿根角 f arctanhf R arctan 1 0 25 2 38 184 3 75o 齿顶圆直径 da d 2hacos 1 54 2 2 cos45o 56 828 mm 齿跟圆直径 df d hfcos 1 54 2 2 5cos45o 50 464 mm 4 验算两锥齿轮的轮齿齿跟弯曲疲劳强度 两试验锥齿轮材料的弯曲疲劳极限应力为 Flim 240 0 4 HBS1 200 240 0 4 270 220 268 MPa 查阅标准可得弯曲疲劳强度的最小安全系数 SFlim 1 两锥齿轮材料的许用弯曲应力为 F1 Flim1 SFLIM 268 1 268 MPa 两锥齿轮的当量齿数为 ZV1 Z1 cos45 38 18 主要设计计算过程 17 根据两锥齿轮的当量齿数 由线性插值法得两锥齿轮的齿形系数 应力校正系数分 别为 YF 2 45 2 45 2 40 40 35 38 18 35 2 42 YS 1 6 1 67 1 6 40 35 38 18 35 1 56 由公式可得 锥齿轮的齿轮弯曲疲劳应力为 F 4kT1YF1Ys1 4R 1 0 54R 2m3Z2 u2 1 4 1 2 10000 2 42 1 56 0 3 1 0 5 0 3 2 27 1 1 101 37MPa F1 268 MPa 故两锥齿轮的齿根弯曲疲劳强度足够 SolidWorks 计算机建模 18 五 五 SolidWorksSolidWorks 计算机建模计算机建模 我们这次选择的建模工具是Solidworks软件 SolidWorks公司成立于1993年 1995 年推出第一套 SolidWorks 三维机械设计软件至今 1997 年 Solidworks 被法国达索 DassaultSystemes 公司收购 作为达索中端主流市场的主打品牌 Solidworks 软件 功能强大 组件繁多 Solidworks 有功能强大 易学易用和技术创新三大特点 这使 得 SolidWorks 成为领先的 主流的三维 CAD 解决方案 SolidWorks 能够提供不同的设 计方案 减少设计过程中的错误以及提高产品 质量 SolidWorks 不仅提供如此强大的功能 对于熟悉微软的 Windows 系统的用户 基本上 就可以用 SolidWorks 来搞设计了 SolidWorks 独有的拖拽功能使用户在比较短 的时间内完成大型装配设计 SolidWorks 资源 管理器是同 Windows 资源管理器一样的 CAD 文 件管理器 用它可以方便地管理 CAD 文件 使 用 SolidWorks 用户能在比较短的时间内完 成更多的工作 能够更快地将高质量的产品投 放市场 升降机构是为了将小车顶起来而设计的 如图 5 1 所示 图 5 1 升降机构 SolidWorks 计算机建模 19 旋转机构是为了更大程度节约底盘空间而设计的 如下图 5 2 所示 完整机构的装配体如下图 5 3 所示 图 5 3 整体效果图 图 5 2 旋转机构 对套筒上盖的应力应变静态分析 20 六 六 对套筒上盖的应力应变静态分析对套筒上盖的应力应变静态分析 套筒上盖是整个机构最脆弱的部分 它受到液压缸向下顶的力 同时受到旋转轴给 他一个向上的反作用力 而且它还有一个限制旋转轴转动位移的作用 如图 6 1 所示 我们对其进行静态受力分析 考核其能否满足 使用要求 材料选用 45 优质碳素结构钢 以保证强度 和使用寿命 有限元分析时 将套筒内壁当做 固定端 端盖上受到液压缸给它一个向下 500N 的力 对其进行进一步的网格化和计算分析可 得其应力 应变 变化如下 最大应力在端头与套筒接触线上 满足使用要求 图 6 2 是应力分析图 图 6 1 套筒载荷与夹具 图 6 2 应力云图 对套筒上盖的应力应变静态分析 21 最大位移在螺栓连接处 满足使用要求 图 6 3 是位移分析图 最大应力在端头与套筒接触线上 满足使用要求 图 6 4 是应变分析图 结论 由上述可知 45 优质碳素结构钢的强度和刚度满足要求 变形很小 满足 要求 图 6 4 应变云图 图 6 3 位移云图 对部分机构的优化 22 七 七 对部分机构的优化对部分机构的优化 对套筒杆的优化对套筒杆的优化 经过进一步的分析和探讨我们决定对套筒杆进行进一步的优化 开始的套筒杆机构 如下图 7 1 所示 为了更大程度的将我们的机构简单化我们对开始设计的套筒杆进行了 改进 开始的机构虽然简单但是会出现以下两个问题 一是在装配的时候不好装配 这 是我们忽略的一点 其次不便于维护和检修 会给后期的工作带来更多的问题 因此针 对这两个问题我们对套筒杆机构进行了优化 其结果下图 7 2 所示 图 7 1 初始套筒杆机构 图 7 2 最终套筒杆机构 产品使用说明 23 八八 产品使用说明 产品使用说明 1 1 汽车横向移动装置汽车横向移动装置使用说明的产品特点如下使用说明的产品特点如下 1 外型设计简单 布局合理 整体性高 实用大方 2 操作简单 只需按动驾驶室相应的按钮即可实现操作 3 加工制作方便简易 外观简单实际 4 整体采用 45 碳素钢 经久耐用 除套筒上盖使用 45 优质碳素结构钢 需特 殊处理 5 使用齿条活塞缸和锥齿轮的配合实现在小轮的旋转 6 使用广泛 试用于普通小轿车的任何车型 7 造价低廉 节约成本 能够让小排量车主也体会到其中的性价比 8 安装方便 由于我们的机构被作为一体的 所以只需将四个液压缸的顶端固 定在车体的底部即可 9 尤其适合于女性群体 在拥挤的环境下能够安全自由的实现爱车的停放 汽车横向移动装置是日渐流行的一种方便 环保 实用的新型产品 无须侧方停车 安全便捷 只需将驾驶室内所设置的按钮一按 就会自动将小轮旋转到液压缸顶起小车 到小车左右移动 彻底解决了在城市空间狭小的地方停车时的麻烦 广泛应用于各种车 型 为有车一族提供了无与伦比的方便 2 2 汽车横向移动装置汽车横向移动装置使用说明的产品用途使用说明的产品用途 1 解决了驾驶者在空间狭小的地方停车的方便 2 消除了驾驶者对爱车在停车过程中出现刮蹭现象 产品使用说明 24 3 防止初驾者在侧方停车时由于技术不够娴熟而出现不必要的事故 4 避免了女性驾驶者在停车时因为无法将自己爱车停到安全的地带而带来的烦 恼 汽车横向移动装置