移动式轿车千斤顶设计Word文档格式.docx

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学习相关知识，收集资料、确定方案

3月24日~4月13日

3

设计结构总图，及所有非标零件图等

4月14日~5月4日

4

编写设计说明书

5月5日~6月1日

5

完成毕业论文及答辩工作

6月2日~6月22日

4．进度安排

审核人：

2014年12月30日

摘要:

本设计通过对实物移动式轿车千斤顶进行拆分观察分析，了解其中顶举支架的基本结构组成，清楚地分析各零部件的功能，掌握其运动状况、受力情况以及各部分的优点与缺点。

运用了机械原理与机械设计以及理论力学材料力学的相关知识，确定了一些具体的尺寸以及一些机构的的设计，并进行力与强度的计算分析，最后对一些处于特殊位置情况下的可靠性进行了验证。

最后用绘图软件对结构总图，具体的零部件、千斤顶的墙板及一些其他部分进行详细的绘制。

通过设计,弄清了移动式轿车千斤顶的能量转换的形式,以及其非常详细的原理与机制,学会了更加熟练的运用机械知识进行基本的设计。

关键字:

原理，结构设计，顶升支架，力与强度分析计算，零部件图

Designofmobilecarjack

Abstract:

Throughthekindofobservationandanalysisonmobilecarjacks,Iunderstoodthebasicstructureofliftingbracket,analyzedthefunctionofcomponents，andclarifiedthemotion,forces,advantagesanddisadvantagesofvariouscomponents.Byusingtheknowledgeofmechanicalprinciple,mechanicaldesign,thetheoreticalmechanics,strengthofmaterials,Ihaveidentifiedsomerepresentationaldimensionsandsomedesignofmechanicalagencies,analyzedandcalculatedoftheforceandstrength.Afterwards,thereliability,whichwereinsomespecialcaseswereverified.Finally,Idrewtheinstitutionsgeneral,concretecomponents,supportplateandsomeotherpartsbyAutoCAD.Bythedesign,Iclarifiedtheformofenergyconversionofthemobilecarjack,andthedetailedprincipleandmechanismofthemobilecarjack,andhavelearneddosomebasicdesignbyusingmechanicalknowledge.

Keywords:

Principle,Structuredesign,Bracket,Analysisandcalculationofforceandstrength,Partsdrawing

1前言

千斤顶技术是实现现代化传动的关键技术之一，即使在当今工业生产中，绝大部分起重设备渐趋大型化，自动化的过程中，千斤顶技术任然在某些特定的领域中占有着不可替代的地位。

因此，世界各国对于千斤顶技术的发展也都给予了相应的重视。

目前，随着计算机和微电子技术的发展，机、电、液三大技术的结合，使液压技术的应用和发展又进入了一个全新的阶段。

移动式轿车千斤顶中的源动力部分为液压传动，液压传动以液体作工作介质，用液体的压力产生的能进行能量的控制和传递的一门技术。

液压传动包括许多优点，广泛应用于建筑、化工、冶金、机械以及航天航空等领域。

在随后的发展中，在起重作业中由于对举升高度以及重量的需求的进一步提高，而初始的直接通过液压缸或者螺纹杆的实现对重物实现高度上的顶升的方法不能满足要求，因此不得不对杆件机架结构与液压缸相结合使用，杠杆机架有效地运用最基本的力学以及运动学的原理，有效的实现生产生活中对起重作业所需达到的目的。

伴随着国内汽车工业的迅速发展，移动式轿车千斤顶的要求也越趋提高。

同时由于加剧的市场竞争以及用户要求的不断变化，将驱使移动式轿车千斤顶的设计质量必须不断提高以满足用户的需求。

符合用户以及市场需求的移动式轿车千斤顶将不仅要求结构紧凑、重量适中、移动方便、性能可靠，还会对自动化智能化有所要求。

如何充分利用技术、情报、经济、生产等各类知识原理使移动式轿车千斤顶的设计工作真正意义上的优化，如何在设计中很好的发挥设计人员的劳动来提高其使用价值及厂家和社会的经济效益?

如何在这个知识经济时代充分利用绝大部分有利因素？

现代生产生活中，移动式轿车千斤顶与我们密切关联，在汽车维修部门以及一些汽车拥有者方面都得到广泛应用，因此移动式轿车千斤顶技术的发展将直接关系到我们以后交通运输方面保障的可靠性

。

本设计是针对埃米顿卧式液压千斤顶（大力型）的进行分析测绘，深入了解了其基本的机架结构以及工作机制与原理，通过大量查阅文献，和对移动式轿车千斤顶墙板以及顶升部分支架的杆件进行设计和绘制。

不但熟悉了移动式轿车千斤顶的机架部分涉及的力学知识以及一些机械原理与设计。

还使我对绘图软件的操作更为熟练，同时加深了对所学知识的理解。

1移动式轿车千斤顶总体结构及功能

1.1移动式轿车千斤顶的总体设计方案

图1.1移动式轿车千斤顶的结构示意图

移动式轿车千斤顶的结构如图1.1所示，工作前，支撑平面5安放在支撑槽4上，将移动式轿车千斤顶推到相应要求的位置，目测千斤顶的支撑平面和轿车底盘的支撑点位置大概一致,然后通过将手柄插入起升杆尾座6，并且按照一定的方向旋转，将液压缸的泄油阀关闭，式液压油缸处于工作状态,再上下反复的提压起升杆，从而使液压缸中的活塞顶出，通过其自带的杆件结构，使支撑三角板2绕着安装在墙板上的销轴转动，通过支撑三角板和支撑杆3上的通孔在墙板1以及支撑槽4上配合位置的特殊性，可以将支撑槽4顶举到一定高度，并且可以使支撑平面始终保持水平，再对支撑平面和轿车的支撑点进行进一步精确的位置校准,最后以缓慢的速度将轿车进行顶升,以其特定设计的表面结构和轿车底盘的支撑点接触，使用完毕后，反方向的旋转起升杆即可。

通过千斤顶的前轮7和后可转向轮的配合，可以灵活地改变千斤顶的位置，是整个移动式轿车千斤顶在顶升工作状态下处于水平状态。

1.2移动式轿车千斤顶的组成

移动式轿车千斤顶主要由动力元件（千斤顶泵头油缸）、支撑元件（支撑三角板、支撑杆、支撑槽和支撑平面）、底座及运动元件（墙板及前轮、后可转向轮）、辅助元件（起升杆尾座以及起升杆）等四部分组成。

（1）.动力元件主要指的是千斤顶泵头油缸，它的作用是利用缸体内液体产生压强的原理，将液压能输出并转化为机械能，是移动式轿车千斤顶的动力部分（本设计直接选用符合规格的产品）。

（2）.支撑元件包括支撑三角板、支撑杆、支撑槽和支撑平面，几个元件共同组成一个连杆结构，实现力的传递以及举升目标的位移的变化。

（3）.底座及运动元件主要包括墙板及前轮以及后可转向轮，墙板是作为主要的主支撑体，也是上述许多杆件的固定点。

前轮和后可转向轮主要是便于移动式轿车千斤顶使用时的直线移动和变向移动。

（4）.辅助元件包括起升杆尾座和起升杆，起升杆尾座主要提供起升杆的固定点，以及对千斤顶泵头油缸的泵芯起提压作用。

起升杆是人力的作用点，以及对相应阀的控制。

1.3移动式轿车千斤顶功能参数

表1.1功能参数表

功能项目

参数

单位

顶升最大重量

T

顶升最大高度

465

mm

顶升最小高度

150

2移动式轿车千斤顶结构的设计

2.1墙板的设计

移动式轿车千斤顶中的墙板部分为其中的主体部分,是整个机构其他零部件的着位点,承载着自身以及其顶升汽车的所有重量。

图2.1墙板

墙板墙板的组成包括五个零件焊接而成，其中包括零件1（侧板）2个，零件3（圆形细梁）1根，零件5（方形梁）1根，以及零件4（后轮着位平面件）2个以及零件2（前轮阶梯轴）1根。

图2.2侧板

2.1.1侧板

在侧板（如图2.2）中，a₁=560mm,b=160mm,h=5mm，因其对抗拉强度，抗压强度，屈服强度，硬度的要求都比较高，所以选用45#钢并作调质处理。

其许用应力[σ]max=220MPa

，两块侧板侧板之间的距离为160mm。

其中，a为侧板的长度；

b为侧板的高度；

h为侧板的厚度。

又因为，在移动式轿车千斤顶的功能参数要求里的要求举升重量m=3T,所以对侧板进行强度校核。

（1）内力分析应为整个千斤顶受到顶举汽车的重力的作用所以在两个侧板的横截面受到的最大压力Fmax=30KN,其他的方向基本不受力，所以可以忽略不计

（2）校核强度根据其横截面受到的力，以及其压的强度要求，求其最大的压应力

σ1=Fmax/A=30×

10³

/（560×

160×

5）=0.06MPa≦[σ]max

所以侧板的规格符合强度要求。

由于移动式轿车千斤顶在整个使用过程中，基本上是长期暴露在外面，所以会受空气的湿度，杂质，以及一些其它因素的影响，所以需要在其表面做喷漆处理，此步骤会在形成整个墙板部件之后集中处理，为了此步骤可以更加方便简单，所以在需要对侧板进行去氧化层，并且进行适当标准的抛丸或喷砂，最后还需对其进行热浸镀锌，当然包括基本的去毛刺的处理

整体的侧板先用切割机将其切出大体尺寸，再用铣床将其准确的尺寸沿边缘加工。

另外，侧板作为许多杆件的安装部位,所以需要打出许多孔,所有的加工方法基本是用钻床加工，在距离侧板底端55mm,尾端50mm的点位钻出一个直径为12mm的销孔,在距离侧板的上端30mm,尾端55mm的点位需要钻出出一个直径为10mm的销孔,在距离上端30mm,尾端160mm的点位需要钻出一个直径为20mm的销孔,在距离此孔左方52mm,下方57mm的孔位钻一个直径为14mm的销孔.在所有的操作完毕后,都需要进行相应的后续操作,具体的技术要求在下面需要用到相应的安装时具体说明。

2.1.2圆形细梁

圆形细梁当移动式轿车千斤顶的泄油阀处于拧松状态时，为了使支撑平面的高度不低于功能要求中最低的高度要求的150mm的标准时，也为了维持着两侧板之间的位置以及尺寸关系，因此在距离侧板地面56mm，左端60mm处钻一个直径为8

的孔，一根直径为8

，长为170mm的圆形细梁，细梁和孔的配合为基孔制原则

，两者之间的连接方式为焊接，用的是E43焊条，为了遵循当母件尺寸小于等于4mm的时候，焊缝的厚度小于母件厚度的原则，所以选择的手弧焊的焊接技术要求:

h=1.5

=1.5

=4.24mm≈4mm

其中，I为焊接电流

h为角焊缝的焊脚尺寸

t两焊件中较厚的焊件厚度

由于需要先进行焊接，而且和侧板一样在最后需要对圆形细梁的表面进行喷涂，所以大致和侧板的处理方式一样，需要对表面进行去氧化层，并且进行适当标准的抛丸或喷砂，最后还需对其进行热浸镀锌，当然也包括基本的去毛刺的处理。

2.1.3方形梁

方形梁上述的圆形细梁起到维持两侧板的位置以及尺寸的关系，很明显，仅一根圆形细梁是达不到预期目的的，所以，选择一根方形梁来和圆形细梁配合来达到这一目的，方形梁实质就是一根长宽高分别为160mm，30mm，10mm的45#钢的热轧杆件。

大体上，方形梁是先通过热轧处理的45#钢得到一个大体尺寸上的毛坯，然后再刨床上对其进行加工，得到成品的尺寸。

相同的，必须如上述零件一样，需要进行喷涂，所以大致和侧板的处理方式一样，需要对表面进行去氧化层处理，并且进行适当标准的抛丸或喷砂，最后还需对其进行热浸镀锌，当然也包括基本的去毛刺的处理，在侧板右下角，将30mm×

10mm的小端面和侧板焊接，使30mm的边和侧板的底面，10mm的边和侧板的最右面的边对齐。

焊接依然为T形接头角焊缝。

2.1.4后轮着位平面件

后轮着位平面件如图2.3，后轮着位平面件焊接在距离侧板下端70mm，其右端和侧板右端平齐的一个零件。

其中的尺寸焊接边a=150mm，外侧边c=60mm,后侧边b=70mm,前侧边d=11mm,根据上述条件，已知F

=30×

10³

N,在螺孔所在的横截面处，可以近似的看成b=150mm,h=10mm

图2.3后轮着位平面件

其中，h为角焊缝的焊脚尺寸

=4.74mm≈5mm

t两焊件中较厚的焊件厚度。

则该平面的切应力的强度条件为

τ

＝＝3×

30×

/2×

150×

10＝30MPa≦[τ]

所以后轮着位平面件的规格符合强度要求。

由于后轮着位平面件主要是用E43焊条，用的是E43焊条，通过手弧焊以T焊接方式在侧板上，在距上端面38mm右端面35mm的点位，攻出一个直径为12mm的螺纹孔，以便可以安装后可转向轮。

由于后轮着位平面需要承载很大的重量，所以在焊缝处，亦为危险截面，所以对其所受的力与强度进行一定的校核，后轮着位平面基本所受的力都是眼这周要的方向（垂直于焊缝的轴线方向），而且平行于轴向方向的力很小，可以忽略不计。

σ

===142.88MPa≦160MPa

所以，焊缝所能承受的强度符合要求。

由于焊接边所在的焊接平面需要和侧板进行手弧焊，所以表面需要进行一些基本的处理，进行一些除杂的处理，以及在攻完螺孔以后，需要进行相对应的去毛刺的处理。

其他的部分，大致和侧板的处理方式一样，需要对表面进行去氧化层处理等一系列处理，并以便进行稍后的焊接以及喷涂的操作。

2.1.5前阶梯轴

图2.4前轮阶梯轴

前轮阶梯轴如图2.4，前轮阶梯轴为一个阶梯状的轴，用于安装前轮，其中，中间一段长a=180mm，大直径d=30mm，两端的长度分别为c=50mm，小直径的尺寸及公差d=20

mm，同样，前轮阶梯轴的材料为45#钢，所以，许用弯曲应力不变，前轮阶梯轴是经过车床加工而得。

根据分析，由弯矩图可知，最大的弯矩发生在两端粗细分界处，且发生在细轴上。

其值为

Mmax=FL=30×

35N·

M=1050N·

M

对梁的较细的部分进行强度校核

σ

=|M|

/W

=1050/（π×

0.02³

/32）=133.875≦[σ]

又因为，轴的两侧是对称的形状，所以设计中的轴的尺寸以及材料符合强度要求。

前轮阶梯轴的主要功效是和前轮内径配合，所以会有对其表面粗糙度的要求，根据GB/T131-93，取表面粗糙度的数值R

=12.5μm，R

=50μm。

且前轮阶梯轴的大径阶梯段需要进行喷漆处理，需要对表面进行去氧化层处理，并且进行适当标准的抛丸或喷砂，最后还需对其进行热浸镀锌，当然也包括基本的去毛刺的处理，以便进行稍后的焊接以及喷涂的操作。

前轮阶梯轴和侧板之间通过手弧焊进行的T焊接连接方式，因为焊接处的直径比较大，所以考虑到侧板的厚度，角焊缝的高度h取5mm。

当形成了墙板以后，需要对墙板进行喷涂，为了保证质量，首先先要对整个部件进行进一步的除油、除锈、磷化、钝化等，对有毛刺或凹凸不平的地方要进行打磨和打腻子处理，在初步的喷涂底漆，等基本风干以后，再进行面漆的更为细致的喷涂。

2.2支撑三角板的设计

图2.5支撑三角板

支撑三角板和支撑架时移动式轿车千斤顶里的支撑结构，而支撑三角板更是占主要地位，也是主要的受力结构。

如图2.5，支撑三角板主要由三部分构成，零件1（固定直角形钢）1个，零件2（方形钢板）1块，零件3（120度三角钢板）2块。

2.2.1120度三角钢

120度三角钢板120度三角钢板材料为热轧45#钢，最大的角度为120度，

板件绕120度角处那个圆孔转动，较短的两孔之间的距离为120mm，较长的两孔之间的距离为300mm，板件的每一个边缘的圆角的尺寸都为φ40mm。

2.2.2三角钢板

三角钢板三角钢板是一块热轧钢板,出来以后，用铣床对其边缘按照规定的尺寸要求进行铣削，并且对其表面进行一定的处理，使其表面的粗糙程度以及尺寸要求合格。

在沿着短边平行的方向，距离上面圆孔15mm处，进行进一步的打磨去氧化层且使光滑程度达到下一步焊接的要求，再进行一定的除尘除油处理。

因为较长的边要和方形钢板进行手弧焊焊接，所以要对表面进行去氧化层处理，并且进行适当标准的抛丸或喷砂，最后还需对其进行热浸镀锌，当然也包括基本的去毛刺的处理。

图2.6三角钢板

要将三角板通过销连接的方式，固定在墙板上，并且可以正常的绕着120度角处的孔旋转，为间隙配合，并且可以使三角板可以稳定的固定并且绕着轴进行转动。

所以所选销轴的具体参数如下：

所选用的销轴根据GB882-86，材料为35#钢，热处理硬度为（28～38）HRC,表面的粗糙度3.2。

其具体的尺寸为d（h11）=20mm,d

=25mm,d₁=4mm,r=0.5mm,c≈3mm,c₁≈1mm,l=180mm,l

（H11）=174mm。

且轴与孔之间的配合为基轴制。

经过仔细的分析，在120度角处那个圆孔的外侧的薄壁是一个相对较脆弱的区域。

因为在这种连接中，是利用铰制孔和销轴的抗剪切力来承载力的，销轴和孔壁之间基本无间隙，接触表面受到一定的挤压，所以，销轴受剪切力。

又因为，这种连接所受的预紧力相对而言非常的小，所以预紧力不考虑。

销轴与孔壁的挤压强度校核

==30000/（2×

6×

20）=125MPa≦[σ

]

销轴的剪切强度校核

τ===95.54MPa≦[τ]

式中，F为销轴所受的工作剪力，即为所需顶升的最大重量，单位N

d0--为销轴剪切面的直径，mm

Lmin--销轴与孔壁挤压面的最小高度，mm

[σ

]--销轴或孔壁材料的许用挤压应力，MPa

[τ]--销轴材料的许用应力，MPa

因此，在这个区域三角的尺寸及材料都符合强度要求

同样的对另一个孔进行校核，因为技术参数都是相同的，所以都符合要求。

有序整个三角板都是一个承重件，所以需要对其的整体的承载强度进行一定的校核。

经过分析，当120度角的两边中的较长的边处于水平状态时，三角板的受力情况处于最危险的状态。

三角板的最大弯矩为

Mmax=FL=30×

300=9000N·

三角钢板受到的弯曲应力校核

σmax===123.97MPa≦[σ]

三角钢板在受压应力，是当其顶升到最高高度时，其上面的孔的横截面为危险截面。

因此，对三角钢板受到的拉压应力校核

σymax===71.70MPa≦[σy]

三角钢板受到的弯曲应力以及拉压应力的大小都在制造三角钢板所用材料的许用应力的范围之内，所以，三角钢板的在尺寸的设计以及选用的材料都符合相应的要求。

2.2.3方形钢板

方形钢板方形钢板用于焊接连接两块三角钢板,从而使其在顶升转动时能够在受力情况与顶升高度都能保持一致性,方形钢板的规格为长度为315mm,宽度为168mm,厚为5mm。

其材料依然为45#热轧钢，由于在方形钢板与三角钢板之间需要进行手弧

焊的焊接处理，所以需要对其边缘需要进行焊接处理的区域进行一些表面粗糙度的处

图2.7方形钢板

理。

对于整个表面的处理，还需进行表面的去氧化层处理，并且进行适当标准的抛丸或喷砂，最后还需对其进行热浸镀锌，当然也包括基本的去毛刺的处理，以便进行稍后的喷涂处理。

2.2.4固定直角形钢

固定直角形钢如图2.6，在三角钢板工作时，需要来自液压油缸提供推力（源动力），所以在短边的那个孔的位置需要和液压油缸通过一个杆件相连，由于液压油缸给三角钢板提供的力比较大，所以需要用销轴进行相应的固定，为如果使用一个比较长的销轴连接，贯穿三角钢板和两个连接杆件的四个孔，在工作时，销轴会有一个弧线运动，而液压油缸的位置正好会影响其运动的轨迹。

为解决该问题，设计了一个固定直角形钢，基本尺寸如图所示，孔径d=20mm,外侧圆角直径d2=40mm,弯折处的外侧平面和圆心的距离l=20mm,用E43焊条以手弧焊的方法焊接在三角钢板上上文所述经过处理的位置，由以上经验，焊缝高度h=5mm。

为了是焊接可靠，所以需要在焊接的小端面

图2.8固定直角形刚

进行粗糙度的处理，并且需要进行表面处理，还需进行表面的去氧化层处理，并且进行适当标准的抛丸或喷砂，最后还需对其进行热浸镀锌，当然也包括基本的去毛刺的处理，以便进行稍后的喷涂处理。

且孔的内侧d=20

mm,当开始与液压油缸通过杆件连接时，在两个孔之间需要用销轴连接，所选用的销轴，根据GB882-86，材料为35#钢，热处理硬度为（28～38）HRC,表面的粗糙度3.2。

=25mm,d₁=4mm,r=0.5mm,c≈3mm,c₁≈1mm,l=30mm,l

（H11）=25mm。

2.3支撑杆的设计

为了使支撑槽以及上面安放的支撑平面的与汽车下端接触的上端面始终保持水平状态，需要一个杆件一端安装在墙板上并且通过销轴连接，绕着其转动，另一端和支撑槽也是通过销轴连接，对其进行支撑

支撑杆支撑杆是一个窄长型的杆件，材料是45#钢，其基本尺寸大致如下，总长度l=330mm,宽度d=40mm,两头圆孔的直径d1=14mm，两个半圆端面的直径d2=40mm，厚度h=6mm,圆孔的粗糙度为3.2。

当将支撑杆安装在墙板上时，需要选用销轴连接，根据GB882-86，材料为35#钢，热处理硬度为（28～38）HRC,表面的粗糙度为3.2。

其具体的尺寸为d（h11）=14

mm,d

=18mm,d₁=4mm,r=