基于SolidWorks的手动移车器的结构优化设计

何全文

(四川工商职业技术学院，四川都江堰 611837)

基于SolidWorks的手动移车器的结构优化设计

何全文

(四川工商职业技术学院，四川都江堰 611837)

基于优化设计理论与实践应用要求，对手动移车器结构进行改进设计,实现可折叠功能；并利用三维设计软件SolidWorks对各个部件进行合理布局与实体建模，实现折叠式移车器的功能价值；利用SolidWorks软件中的Simulation设计分析模块对折叠式手动移车器结构的主要部件进行结构分析，分析结果满足材料的强度极限要求。

折叠式移车器；结构设计；有限元分析

0 引言

随着各大城市汽车拥有量的逐年增加，停车问题日益突出。具体表现在：由于停车位相对较少，致使较多地出现车辆停放拥挤、挤占专用车位、占用专用消防通道、路边违规停放等现象。要保证车辆行驶通道的通畅，就需要将违规停放车辆移开原位置，而车主停放后总是将方向盘锁住，主动轮处于刹车状态，无级变速的车辆驻车时更不能随意拖动，在驾驶员不在场的情况下，只有使用专用移车工具才可将车移开，移车器作为专用移车工具被人们广泛使用。

目前国内移车器主要有轮式手动移车器和叉式手动移车器，包括了液压式和机械式，该类移车器具有结构简单、操作方便等特点，但是移车器的支架不能收缩折叠，使其存放会占用较大的空间，特别是对于汽车行李箱较小的车型来说比较困难。因此，开发能够收缩折叠的移车器是必要的。

1 折叠式移车器的结构设计

以目前市场上使用较广泛的车型为例，结合机械式手动移车器的结构特点，对机械式移车器的结构进行改进设计[1]。已知条件为：汽车自身质量900～2 000 kg，车轮直径为40～80 cm，车轮宽度为15～35 cm，汽车被抬离地面的高度为3～5 cm，选用45钢作为移车器材料，疲劳强度极限为241.8 MPa。为达到使用方便、节省人力、空间占用小的目的，设计了折叠式手动移车器[2-3]，其总体结构简图如图1所示。

图1 折叠式移车器结构原理图

如图1所示，车轮3放置在两个滚筒11之间，齿轮6安装在齿条外套9上，手柄13带动推钩7驱动齿轮6转动，齿轮6和齿条5啮合，自锁块8安装在齿条外套9上以防止齿轮6逆转，左支架2和右支架10上分别有折叠器4和折叠器12，同时下面均设置有万向轮1，齿条5与一个左支架2固定连在一起，齿条外套9与一个右支架10固定连在一起，在左右支架上设置有套筒11。为减小齿轮6与齿条外套9在相对运动时的摩擦，在装配式齿条5与齿条外套9之间设置有滚动轴承，将滑动摩擦变为滚动摩擦。

移车器左右支架的折叠器采用卡轴式折叠器[4]，其结构如图2所示。以右支架为例，后支架5和前支架2作为右支架的两段，它们通过螺栓6连接，实现手动折叠，弹簧3套在卡轴1的下端，挡销4安装在卡轴1的横向通孔内，卡轴1安装在前支架2上，当需要移车时，卡轴1通过弹簧3的作用将后支架5和前支架2锁住，防止这两段支架发生位移，实现左右支架对车轮的支撑。

图2 折叠器

移动车辆前，将移车器的左右折叠器接合并卡紧，调整左右支架之间的距离，放置在每个车轮下面。向前搬动手柄，手柄通过推钩将力传递给齿轮使之转动，齿轮与齿条相啮合，从而齿条相对外套做运动，并使两个支架距离缩小，从而实现将车轮抬离地面的目的。当4个车轮都抬离地面后即可以由人力推动车辆使其移动。

2 移车器左、右支架的有限元分析

该折叠式移车器的设计要求是：车轮在被抬升后，左、右支架上放置滚筒轴的孔支撑根部和左、右支架折叠器能够正常工作并满足强度要求不损坏。利用SolidWorks软件中的Simulation设计分析模块对左、右支架进行受力分析[5]，分析结果如图3、图4所示。

图3 右支架受力分析结果

图4 左支架受力分析结果

由图3(a)、图4(a)可知：左、右支架的最大应力发生在折叠器与支架相接的4个直角部位，左支架最大应力为33.82 MPa，右支架最大应力为48.10 MPa，左、右支架上放置滚筒轴的孔支撑根部，最大应力分别为8.45、8.01 MPa。

由图3(b)、图4(b)可知：左、右支架在受力后有一定幅度的变形，随着离折叠器越远位移越大，左支架最大位移为0.25 mm，右支架最大位移为0.28 mm。

3 结论

对改进设计后的折叠式手动移车器的左、右支架进行了优化分析，分析结果中的应力集中区分布符合实际工作时的应力分布。其最大疲劳应力出现在左、右折叠器与左、右支架相接的4个直角部位，分别为33.82、48.10 MPa，均小于45钢的疲劳强度极限241.8 MPa，分析结果表明该折叠式手动移车器能够满足实际使用要求。在未来的工作中，将进一步对改进后的手动移车器进行实物加工及样品试验分析。

【1】王中发，吴宗泽.实用机械设计[M].北京：北京理工大学出版社，1998.

【2】方键.机械结构设计[M].北京：化学工业出版社，2008.

【3】王克扬.助力自行车[M].北京：人民邮电出版社，1996.

【4】梁莉，黄晓如.折叠式自行车折叠器的设计[C]//中国机构与机器科学应用国际会议,2007.

【5】陈超祥，叶修梓.SolidWorks Simulation高级教程[M].北京：机械工业出版社，2009.

Structural Optimization Design of Car Moving Device Based on SolidWorks

HE Quanwen

(Sichuan Technology & Business College,Dujiangyan Sichuan 611837,China)

Structural improvement of a car moving device was finished based on the optimization design theory and practical application requests to obtain the folding function. In order to achieve the functional value of folding car moving device, the rational arrangement of all the components and solid modeling were completed by using SolidWorks. Finally, the structural analysis of the main components of the folding car moving device was made based on the Solidworks-Simulation analysis module. The analysis results show it meet the requirements of the ultimate strength of the material.

Folding car moving device; Structure design; Finite element analysis

2017-03-08

何全文，男，工学学士，主要从事机械结构优化设计与数值仿真分析的研究。E-mail：weneaglelj@126.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.06.010

U463.91

A

1674-1986(2017)06-036-02