多功能发动机拆装试验台设计设计说明书.doc

1、目 录1绪 论11.1选题的意义和目的及其国内外研究现状11.2本课题研究的关键问题及解决思路11.3方案的确定12设计方案的选择22.1设计类型22.2设计标准23蜗轮蜗杆减速机的设计23.1选择材料确定其许用应力23.2确定其许用应力23.3选择蜗杆头数，并估计传动效率23.4确定使用系数，综合弹性系数23.5确定接触系数23.6计算中心距23.7确定参数23.8计算蜗轮和蜗杆的主要参数与几何尺寸23.9校核齿根弯曲疲劳强度34各个轴的设计及校核34.1蜗杆轴的设计34.2蜗轮轴的设计54.3固定盘上螺栓的校核65万向轮的设计65.1选用标准65.2材料选用和热处理75.3车轮外观质量要求

2、75.4安装方式75.5横轴的力学性能参数75.6万向轮的尺寸参数76各滚动轴承的选择77支撑架及其底座的设计88蜗轮蜗杆箱体的设计99密封和润滑910结论10致 谢11参考文献121绪 论1.1选题的意义和目的及其国内外研究现状目前，许多地方要对汽车（拖拉机）发动机进行拆装时,是用木板垫地人力翻转对发动机进行拆装的,拆装起来费时、费力、效率低,发动机支承不稳还容易倾倒伤人,而且在拆装过程中观察发动机内部结构很不方便，特别是对于实验、实训教学来说不够实用1。为此，急需研究出适合汽车运用技术专业实训教学的发动机翻转架，它应集发动机的拆卸、组装、调试、大修、起动、故障设置及诊断、排除、检测等功能为

3、一体。现在国内外对汽车发动机翻转架功能的改造和技术提升并无大的进展。而国内的发动机翻转架有固定式的和移动式的两种。固定式汽车发动机翻转架，发动机能够在翻转架上翻转、起动并运转，但需浇注混凝土，固定时费工费时，不能在短时间内投入使用，且不能移动，限制了实验室的调整。另外，油、水、工件、工具易落地，达不到卫生清洁的起码要求，也不便于检测和排除故障。移动式汽车发动机翻转架，虽然能够移动，但发动机只能在翻转架上翻转，不能起动、运转，无法对发动机进行检测、故障设置和故障诊断与排除2。1.2本课题研究的关键问题及解决思路通过大量的查阅资料,从生产实践和实际出发,制定出总体设计要求3:（1）发动机可沿轴向在

4、360内任意翻转，并可在任意位置锁止，蜗杆两端采用双轮结构，便于对发动机进行反复拆卸，组装和调试工作。（2）在翻转架上设置了发动机的所有辅助设施，实现了发动机大修、起动等功能。（3）翻转架底部设置了油盘，克服了工件、工具、油、水落地的问题，保证了文明作业和安全生产。（4）翻转架上的万向轮和定位螺销实现了整体任意移动和定点作业的要求，同时方便了实验室的调整。1.3方案的确定通过查找资料，集思广益，此翻转架能满足一定型号发动机的维修、启动、移动。它应包括翻转架、支撑座、轴承、底座、车轮、手轮、蜗轮蜗杆减速机、车架、定位销、油盘。该翻转架利用蜗轮蜗杆的减速原理和自锁功能，以及万向轮的多方位移动功能。

5、可在大于或等于360范围任意翻转和随意锁止，发动机重力通过翻转架壳体形成力的平衡，保证了翻转架的稳定性。在通用性方面，底座中间设置一横向导轨，采用一端固定支柱可在导轨上以横向移动，改变工作长度。利用油盘防止了油、水、工件、工具的落地，采用万向轮、固定支点，实现了翻转架可任意移动和定点作业的功能。还包括与翻转架的转轴连接的转动机构及其发动机的固定装置。图1-1总装图如下：1.支承轴；2.滚动轴承；3.万向轮；4.机架；5.蜗轮蜗杆减速机；6.固定盘 图1-1 多功能发动机翻转架总装图2设计方案的选择经过多次的讨论和研究，确定发动机翻转架的总体结构，包蜗轮蜗杆减速器、万向轮、支承架及其底座等。2.

6、1设计类型 本课题所研究的发动机翻转架底部安装有万向轮可以使机架整体任意移动和定点作业，并能自锁。翻转架的支撑架底座中间设置一对横向导轨，采用一端固定支柱可在导轨上以横向移动，改变工作长度。2.2设计标准根据实际测量BJ212发动机的长和宽，确定整个机架的大小和计算各轴的刚度和挠度。确定本机架适合中小型以下发动机的拆装。3蜗轮蜗杆减速机的设计3.1选择材料确定其许用应力蜗杆用45号钢，表面淬火，调质处理，适用于低速轻载传动,硬度为4555HRC；蜗轮用HT200，适用于低速轻载传动（V2m/s）。3.2确定其许用应力（1）许用接触应力，查机械设计基础 表12-4，=130Mpa（2）许用弯曲应

7、力，查机械设计基础12-6，=47Mpa3.3选择蜗杆头数，并估计传动效率。当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时即在 ，机构具有自锁性，可实现反向自锁4。查非标准设备设计手册取i=40,得由=40，查机械设计基础，表12-8，估计3.4确定使用系数，综合弹性系数查机械设计基础 表13-8、11-4，取（钢配灰铸铁）3.5确定接触系数 假定，由文献1图12-11，得=2.73.6计算中心距 （3-1）3.7确定参数 确定模数m，蜗杆直径系数q，蜗杆导程角r，中心距a，蜗杆分度圆直径等参数。查机械设计第八版表11-2可选择a=130mm m=5mm =50mm x=-0.53.8计算蜗轮和蜗

8、杆的主要参数与几何尺寸3.8.1蜗杆主要参数与几何尺寸5轴向齿距 mm （3-2）齿顶圆直径 （3-3）齿根圆直径 （3-4） 蜗杆轴向齿厚 （3-5）节圆直径 （3-6）3.8.2蜗轮主要参数与几何尺寸蜗轮齿数=40，变位系数=-0.5蜗轮分度圆直径 （3-7）蜗轮齿顶圆直径 （3-8）蜗轮齿根圆直径 （3-9）蜗轮咽喉母圆直径 （3-10）外圆直径 （3-11）蜗轮齿宽B=0.75 d13.9校核齿根弯曲疲劳强度 （3-12） 选取当量系数 （3-13）根据变位系数=-0.5，=43.48 查机械设计基础 图11-19中查得齿形系数为 =2.87。螺旋角系数 = （3-14）许用弯曲应力

9、=查机械设计基础 表11-8中查得由铸锡磷青铜制造的蜗轮的基本许用弯曲应力为=47Mpa。由此可见弯曲强度是可以满足的。4各个轴的设计及校核4.1蜗杆轴的设计由于蜗杆直径很小，可以将蜗杆和蜗杆轴做成一体，即做成蜗杆轴。4.1.1蜗杆上的转矩 蜗轮上的转矩4.1.2求作用在蜗杆及蜗轮上的力圆周力：轴向力：径向力：圆周力径向力以及轴向力的作用方向如图所示图4-1 圆周力、径向力、以及轴向力方向图4.1.3蜗杆轴的结构设计拟定蜗杆上零件的装配方案6蜗杆是直接和轴做成一体的，左轴承及轴承端盖从左面装，右轴承及右端盖从右面装。根据轴向和周向定位要求，确定各段直径和长度，轴径最小d =30mm，B（11+

10、0.06）m=67mm，蜗杆齿宽B计算选为70mm。其余部分尺寸见下图：图4-2 蜗杆轴4.1.4蜗杆轴的校核（1）垂直面的支承反力（图b） （4-1） (4-2)（2）水平面的支承反力（图c） (4-3)（3）绘垂直面的弯矩图（图b） (4-4)（4）绘水平面的弯矩图（图c）（5）求合成弯矩（图d） (4-5)（6）按弯扭合成应力校核轴的强度根据机械设计基础15-5及以上数据，并取=0.6，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献2表15-1查得。因此校验。轴的材料：轴的材料主要是碳刚和合金刚。由于支承轴承载较大的弯矩，相对剪切应力较大，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高

11、其耐磨性和抗疲劳强度，所以本设计采用40Cr钢作为轴的材料。轴上零件的定位为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。轴的校核按扭转强度计算，用于只承受转矩的传动轴的精确计算，也可用于既受弯矩又受扭矩的轴的计算。其强度条件为：式中：为轴的扭切应力，；为转矩，；为抗扭截面系数，；为传递的功率，；为轴的转速，；为轴的直径，；为许用扭切应力，。在本课题中，需要人手摇手轮传递功率0.05，根据实际工作条件需要转速，把相关的数据带入公式中得： 由于蜗轮轴的选材为40Cr号钢，所以查表可知40Cr号钢的许用扭切应力

12、为，。经校核设计的轴符合要求，可以正常工作。4.3固定盘上螺栓的校核固定盘与发动机连接端螺孔采用4支螺栓连接。因螺栓主要受剪力Q作用,所以螺栓直径d可只按许用剪切算出。由于,，所以。在实际使用中,考虑到螺栓受多重因素的影响和需足够的可靠性,所以选取d=20mm,取直径相当的M20螺栓即可7。蜗轮轴尺寸如下图：图4-3 蜗轮轴5万向轮的设计5.1选用标准万向轮承受的总质量G为发动机质量和翻转架自重之和。300Kg，100Kg，所以1.212蜗轮轮毂端面与内壁距离15箱盖、箱座肋厚m1,mm10.85,m=0.85m1=10,m=10轴承端盖外径D2D+(5-5.5)d3160轴承旁联结螺栓距离S

13、SD21259密封和润滑1.由于本设计蜗杆减速器才用的是钢蜗杆配铸铁蜗轮，工作平稳，磨损较小对于轴承的润滑，由于转速不高，均采用油脂润滑。2.对于轴承的密封设计采用了轴承端盖还在其中加入了密封圈。蜗杆轴承端一边用闷端盖，一边用唇形密封圈。蜗轮轴轴承一边用闷端盖，一边用毡圈。整个箱体是密封的。10结论多功能发动机翻转架的使用，改变了就地或在工作台上解体、组装发动机等不理想的拆装方式。由于多功能发动机翻转架与移动台架能够自由移动，从而可以任意组合、调整工作场地的使用范围，提高了发动机和移动台架的利用率。使用多功能发动机翻转架，可以方便地拆装、启动，维修时易于观察发动机的内部构造。在生产实际中，使用

14、多功能发动机翻转架与移动台架，避免了修理厂在发动机大修过程中重复吊装和工作台不能移动造成的误工现象。这种新型发动机翻转架保留了传统固定式和移动式翻转架的优点，克服了其弊端，增加了翻转架的功能，能够完成发动机的全部实训课题，实现了一机多用，并提高了汽车修理厂发动机大修作业的工作效率。致 谢经过3个多月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及学科组其他老师的悉心指导，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师。由衷的感谢。最后，祝愿我们的老师和同学们在事业上蒸蒸日上，在生活上和和美美。参考文献1 马喜英,吴精实.谈发动机拆装实习J.1994,(02).2 乔士平.拆装发动机应注意的问题J.汽车维修,2006,(05).3 刘道杰.多功能发动机翻转架J.汽车维修, 2005,(11).4 徐平友.蜗杆蜗轮机构的自锁性J. 现代机械,2002,(01).6 李振刚.三种新型万向轮的动力学分析和应用J. 机械工程师, 2002,(08) .5 张兴杰,张艳娥. 圆弧齿圆柱蜗杆蜗轮齿厚计算J. 一重技术, 2007,(06) :22-23.7 黄雄醒.蜗轮蜗杆操控式发动机拆装翻转台设计与制作J.广东农机,2002,(03).11