汽車發(fā)動機翻轉(zhuǎn)臺架設(shè)計【含4張CAD圖】
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汽車發(fā)動機翻轉(zhuǎn)臺架設(shè)計摘 要汽車發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架是一種汽車修理和保養(yǎng)單位常用的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于轎車等小型車的維修和保養(yǎng)。目前，全國生產(chǎn)翻轉(zhuǎn)架的廠家較多，生產(chǎn)的翻轉(zhuǎn)架的形式也比較繁多，本文介紹了發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架國內(nèi)外現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢，在確定了所要設(shè)計的翻轉(zhuǎn)架方案之后，即針對翻轉(zhuǎn)架的結(jié)構(gòu)及其特點要求進行了設(shè)計與說明，同時對翻轉(zhuǎn)架設(shè)計過程中所涉及到的工藝性問題進行補充說明。然后對立柱的強剛度和托臂的強度進行了校核驗算。本課題所設(shè)計的是蝸桿傳動 360°任意角翻轉(zhuǎn)鎖止的發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架。它的特點是：1、性能可靠，操作方便；2、結(jié)構(gòu)簡單；3、拖腳的最低位置低，使得車輛的底盤可以比較低，對各種車輛的適應(yīng)性擴大了；4、利用蝸桿傳動可 360°任意角度翻轉(zhuǎn)鎖止；5、價格低廉，擁有的市場份額較大。關(guān)鍵詞：普通式；結(jié)構(gòu)特點；機械結(jié)構(gòu)設(shè)計；蝸桿傳動AbstractThe car engine flip frame is an automobile repair and maintenance units commonly used equipment, widely used in the repair and maintenance of cars and other small cars. Currently,more manufacturers of production flip, flip frame in the form of production is also more diverse, this paper introduces the domestic and international status and development trend of engine flip,flip scheme requirements for the design and description, flip the frame structure and characteristics of supplement flip the aircraft design process involved in the process. Checking checking and then on a column of strong stiffness and the strength of the corbel.This topic is a worm drive 360 ° flip lock the engine at any angle flip racks. It is characterized by: 1.reliable, easy to operate; 2.the structure is simple; 3.the dragging feet of the lowest low, making the vehicle chassis can be relatively low, and adaptability to a variety of vehicles to expand; 4. the worm drive can be 360° at any angle flip lock; 5.low prices have a larger market share.Keywords: Common type;Structural characteristics;Mechanical and structural design;Worm drive目 錄摘 要 ...............................................................................................................................................................IAbstract .........................................................................................................................................................II1.緒論.............................................................................................................................................................11.1 此課題的研究目的及意義 ............................................................................................................11.2 發(fā)動機翻轉(zhuǎn)臺架的發(fā)展概況 .......................................................................................................11.2.1 發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架的歷史背景 ...............................................................................................11.2.2 發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架的國內(nèi)外現(xiàn)狀 ...........................................................................................21.2.3 發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架的發(fā)展趨勢 ................................................................................................21.3 研究內(nèi)容 ........................................................................................................................................32.設(shè)計的方案與論證.....................................................................................................................................42.1 主要工作思路 ...............................................................................................................................42.2 常見傳動方式的分析與比較 .......................................................................................................42.2.1 齒輪傳動 ...........................................................................................................................42.2.2 蝸桿傳動 ...........................................................................................................................52.2.3 帶傳動 ...............................................................................................................................62.2.4 鏈傳動 ...............................................................................................................................72.3 蝸桿傳動的選擇與工作原理 .......................................................................................................73.臺架的總體設(shè)計計算.................................................................................................................................93.1 翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計 ................................................................................................................................93.2 臺架的設(shè)計 ....................................................................................................................................93.2.1 臺架底座的尺寸確定及材料選擇 ....................................................................................93.2.2 臺架立柱的尺寸確定及材料選擇 ..................................................................................103.3 翻轉(zhuǎn)托盤的設(shè)計 ..........................................................................................................................113.4 箱體的設(shè)計 ..................................................................................................................................133.5 蝸輪蝸桿的選擇 ..........................................................................................................................133.6 總體裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計 ......................................................................................................................134.翻轉(zhuǎn)臺架的強度校核...............................................................................................................................154.1 第三強度理論 .............................................................................................................................154.2 轉(zhuǎn)動軸強度校核 .........................................................................................................................154.3 立柱的受力分析 ..........................................................................................................................17結(jié)論..............................................................................................................................................................18致 謝.............................................................................................................................................................19參考文獻......................................................................................................................................................201.緒論1.1 此課題的研究目的及意義汽車產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟重要的支柱產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈長、關(guān)聯(lián)度高。近幾年，我國汽車產(chǎn)銷規(guī)模迅速擴大，2011 年汽車產(chǎn)銷雙雙超過了 1800 萬輛，連續(xù)第二年位居全球第一位，在促進國民經(jīng)濟增長、增加就業(yè)、拉動內(nèi)需等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。十年來，我國汽車工業(yè)發(fā)展有以下特點：產(chǎn)銷高速增長，成為全球第一大國;自主創(chuàng)新取得了積極成果;節(jié)能與新能源汽車發(fā)展取得初步成效;汽車工業(yè)組織結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化;零部件設(shè)計制造水平有較大提高。 汽車作為目前比較普遍的一種交通工具在人們的日常生活中已經(jīng)占有非常重要的地位，隨之帶來的是汽車維修行業(yè)的興起，隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)維修技術(shù)的進步等方面,都受到了汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響。從電子產(chǎn)品在維修行業(yè)不斷發(fā)展,帶動了汽車維修行業(yè)的迅速發(fā)展,無論是在教學(xué)模式的改革還是在汽車維修上的應(yīng)用, 到現(xiàn)代汽車診斷設(shè)備的使用、互聯(lián)網(wǎng)在汽車維修資訊上的應(yīng)用,以及維修管理軟件在汽車維修企業(yè)發(fā)揮的作用等, 處處體現(xiàn)現(xiàn)代汽車維修的高科技特征。汽車維修已不再是簡單的零件修復(fù), 準確無誤地診斷出故障所在,是現(xiàn)代汽車維修的最高境界。我國汽車維修行業(yè)投入方式呈現(xiàn)多層次的特征,這決定了我國汽修企業(yè)技術(shù)水平的良莠不齊。一方面,一些實力雄厚的汽車生產(chǎn)企業(yè)在國內(nèi)建立了售后服務(wù)網(wǎng)點或者是所產(chǎn)車型的特約維修站,這的確帶動了汽修行業(yè)整體水平的提高。但另一方面 ,我國還有大量人員素質(zhì)較低、設(shè)備簡陋、僅靠簡單工具和經(jīng)驗從事汽修業(yè)務(wù)的各類維修企業(yè)。發(fā)動機的維修又是這個行業(yè)中比較重要的一個分支，發(fā)動機翻轉(zhuǎn)臺架就是作為汽車維修行業(yè)較為常見的一個輔助設(shè)備而出現(xiàn)的。發(fā)動機翻轉(zhuǎn)試驗臺是發(fā)動機拆裝修理的最基本工具，其具有結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便的特點，帶有萬向腳輪，便于移動，不僅可以減輕勞動者的工作強度，而且提高了生產(chǎn)率?？梢哉f發(fā)動機翻轉(zhuǎn)拆裝實驗臺既是汽車專業(yè)學(xué)生拆裝修理的專業(yè)工具，又是普通汽車行業(yè)的理想工具。為了方便學(xué)院拆裝發(fā)動機，減輕學(xué)生的勞動強度，我們設(shè)計了一種針對該發(fā)動機的翻轉(zhuǎn)拆裝實驗臺。1.2 發(fā)動機翻轉(zhuǎn)臺架的發(fā)展概況1.2.1 發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架的歷史背景汽車和發(fā)動機的誕生都已有百年的歷史，尤其是二戰(zhàn)后汽車工業(yè)獲得了前所未有的發(fā)展，從而帶動了包括發(fā)動機誰及水平在內(nèi)的一系列機械工業(yè)的進步。發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架的功能也從過去的只具有單一的拆卸，組裝向檢測，調(diào)試等多任務(wù)，多功能轉(zhuǎn)化。以前國內(nèi)的翻轉(zhuǎn)臺架是靠臂力驅(qū)動，機構(gòu)陳舊，不省力。在實際應(yīng)用中多有不便。在應(yīng)用到汽車發(fā)動機拆裝的過程中，要求具備自鎖功能、360 旋轉(zhuǎn)、省力等多種作用。尤其是發(fā)動機實訓(xùn)課的教學(xué)，是利用淘汰的汽車發(fā)動機，就地進行解體和組裝，或在功能單一的發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架和工作臺上進行解體、組裝，即不能保證工件、工具、油、水不落地，達到衛(wèi)生清潔、確保安全、按時完成教學(xué)任務(wù)的基本要求，更談不上保證教學(xué)質(zhì)量和嚴格的技術(shù)要求。1.2.2 發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架的國內(nèi)外現(xiàn)狀國內(nèi)外對汽車發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架功能的改造和技術(shù)提升并無大的進展，特別是對于實驗實訓(xùn)教學(xué)來說不夠?qū)嵱?。適合汽車運用技術(shù)專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)的發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架，應(yīng)集發(fā)動機的拆卸、組裝、調(diào)試、大修等功能為一體。通過查找資料，集思廣益，我們研制開發(fā)了一種新型多功能發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架。該翻轉(zhuǎn)架利用蝸輪蝸桿的減速原理和自鎖功能，以及萬向輪的多方位移動功能。發(fā)動機重力通過翻轉(zhuǎn)架殼體形成力的平衡，保證了翻轉(zhuǎn)架的穩(wěn)定性。其主要特點為：發(fā)動機可沿軸向在 360°內(nèi)任意翻轉(zhuǎn)，并可在任意位置鎖止，便于對發(fā)動機進行反復(fù)拆卸、組裝和調(diào)試工作。翻轉(zhuǎn)架上的萬向輪和定位螺釘實現(xiàn)了整體任意移動和定點作業(yè)的要求，同時方便了實驗室的調(diào)整。為了方便對發(fā)動機的解體、組裝和調(diào) 試，該翻轉(zhuǎn)架打破了旋轉(zhuǎn)軸兩點式支承的傳統(tǒng)設(shè)計，利用輸出軸懸臂承受發(fā)動機的全部質(zhì)量。根據(jù)大學(xué)生的平均身高(1．70m) 及站立作業(yè)的要求，發(fā)動機曲軸中心線距地面的合理 高度應(yīng)是 1100-1300mm，我們選擇的高度為 1200mm，是理想的作業(yè)高度。翻轉(zhuǎn)架的最高點儀表箱頂面，在不影響翻轉(zhuǎn)架工作性能的前提下，應(yīng)方便電路的連接和儀表的觀察，我們選擇的高度為 1．5m。我們設(shè)計的翻轉(zhuǎn)架總長度與要求的總長度相符。1.2.3 發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架的發(fā)展趨勢發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)臺架的發(fā)展趨勢必然朝著更加人性化的方向發(fā)展。比如可以在翻轉(zhuǎn)架上設(shè)置發(fā)動機的所有輔助設(shè)施，實現(xiàn)發(fā)動機大修、起動、故障設(shè)置及 診斷、排除等功能。儀表箱可以將發(fā)動機機體以外的電氣集于一體，將各傳感器等主要電路呈現(xiàn)在面板上，還可安裝指示燈和診斷插孔，能夠直接觀察電路的通斷情況；與檢測設(shè)備連接后，可讀取故障碼，方便了發(fā)動機故障的檢測。儀表箱電路分三路通過車架穿壁與發(fā)動機連接，整齊美觀，便于拆裝?？紤]到發(fā)動機內(nèi)部有油的問題，在翻轉(zhuǎn)架底部設(shè)置油盤，克服工件、工具、油、水落地的問題，保證了文明作業(yè) 和安全生產(chǎn)。在修理中，為了節(jié)省更多的時間，獲取更多的利益，人們將會生產(chǎn)出更為合理操作更為方便的拆裝修理工具。設(shè)計和制造出更安全、更便捷、更合理的發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)臺架是未來發(fā)展趨勢。翻轉(zhuǎn)臺架不僅應(yīng)用于發(fā)動機拆裝的實驗室，還應(yīng)用于更多的行業(yè)，如汽車輪胎制造企業(yè)用于汽車輪胎自動翻轉(zhuǎn)臺架。發(fā)動機翻轉(zhuǎn)臺架的發(fā)展將作為一個標志，標志著我國制造業(yè)水平的發(fā)展程度的高低，具有很強的代表性。1.3 研究內(nèi)容本課題主要研究了怎樣使發(fā)動機實現(xiàn)任意回轉(zhuǎn)和鎖止，并使發(fā)動機可停留鎖止在任何工作位置，以及怎樣實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)架本身的移動和鎖止，用什么來支撐發(fā)動機，以及如何帶動發(fā)動機旋轉(zhuǎn)。此次畢業(yè)設(shè)計主要是完成翻轉(zhuǎn)架的所有零部件三維設(shè)計，以及翻轉(zhuǎn)架總裝配圖，檢查結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題，以及裝配后可能產(chǎn)生的干涉問題等。本文主要論述此次畢業(yè)設(shè)計中所需要的理論和工具軟件，以及所有零件所用到的材料，一些重要部件的強度校核。本文系統(tǒng)介紹了設(shè)計中所提出的工作思路和方案，每個零部件所選擇的依據(jù)，以及設(shè)計中所遇到的問題和解決這些問題的方法和過程。2.設(shè)計的方案與論證2.1 主要工作思路本次設(shè)計的是汽車發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架設(shè)計，用于實現(xiàn)在汽車維修時方便發(fā)動機的翻轉(zhuǎn)，以便對發(fā)動機進行 360 度全方位維修操作。此次設(shè)計的翻轉(zhuǎn)架結(jié)構(gòu)較為簡單，主要部件是：底盤組件，立柱，箱體組件，手輪，卡盤，還包括選擇的渦輪蝸桿等設(shè)備。在這過程就需要計算轉(zhuǎn)動軸的強度和剛度，立柱的強度分析與驗算等。同時就需要考慮各個部件使用的材料問題，以便達到設(shè)計所要求的標準。市場上已經(jīng)出現(xiàn)了同類產(chǎn)品，囊括了許多種類，而這次所設(shè)計選擇的是最簡易最實用的。我所設(shè)計的是渦輪蝸桿傳動的發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架。本次設(shè)計的翻轉(zhuǎn)架的傳動裝置是由渦輪蝸桿組成的。該翻轉(zhuǎn)架利用蝸輪蝸桿的減速原理和自鎖功能，以及萬向輪的多方位移動功能。發(fā)動機重力通過翻轉(zhuǎn)架殼體形成力的平衡，保證了翻轉(zhuǎn)架的穩(wěn)定性。本次設(shè)計的翻轉(zhuǎn)架的主要性能參數(shù)為：額定負重 500kg；傳動結(jié)構(gòu)傳動比 1:60；臺架高度 1200mm；翻轉(zhuǎn)角度 360 度；鎖止位置任意角度。本次設(shè)計的技術(shù)要求：盡量全面搜集和分析相關(guān)資料，特別是國內(nèi)外最新汽車發(fā)動機翻轉(zhuǎn)臺架信息；滿足技術(shù)參數(shù)及工作性能的要求；設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊合理，滿足強度、剛度、壽命以及經(jīng)濟型、安全性方面的要求；設(shè)計應(yīng)貫徹標準化，符合國家規(guī)范要求；計算方法應(yīng)該盡可能的采用最新研究成果。2.2 常見傳動方式的分析與比較2.2.1 齒輪傳動齒輪機構(gòu)是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣泛的傳動機構(gòu)，用于傳遞空間任意兩軸或多軸之間的運動和動力。齒輪傳動優(yōu)點：因為可傳遞空間任意軸間的運動和動力，即軸可以平行，交叉或交錯；轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，其傳動比恒定，大多數(shù)齒輪的傳動比是常數(shù)；適應(yīng)范圍廣（傳遞速度、功率范圍都大）；壽命長；效率高；結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。齒輪傳動缺點：制造幾安裝精度要求高，價格較貴，不宜用于兩軸間距離較大的場合，剛性傳動沒有過載保護作用，振動和噪音等。 設(shè)計出輪傳動時，應(yīng)根據(jù)實際工況條件，分析主要失效形式，確定相應(yīng)的設(shè)計準則，進行設(shè)計計算。對于閉式齒輪傳動，主要失效形式是齒面疲勞點蝕，彎曲疲勞折斷及膠合。目前一般齒輪傳動，只按齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度兩準則進行設(shè)計計算。對于高速大功率的齒輪傳動，還應(yīng)按齒面抗膠合能力的準則進行計算。開式齒輪傳動的主要失效形式是磨損及彎曲疲勞折斷。目前對磨損尚無成熟的設(shè)計計算方法，故通常按齒根彎曲疲勞強度進行設(shè)計計算，并將模數(shù)增大 10%~20%，以考慮磨損的影響。2.2.2 蝸桿傳動蝸桿傳動是用來傳遞空間兩交錯軸之間的運動和動力的，它由蝸桿和蝸輪組成。兩軸線的交錯角可為任意值，一般采用 90°。蝸桿蝸輪傳動式由交錯軸斜齒圓柱齒輪傳動演變而來的。在交錯角為 90°的交錯軸斜齒輪機構(gòu)中，若小齒輪 1 的螺旋角取得很大，其分度圓柱的直徑 d1 取得較小，且其軸向長度 b1 較長、吃書 z1 很少（一般 z1=1~4） ,則其每個輪齒在分度圓柱面上能纏繞一周以上，這樣的小齒輪外形像一根螺桿，稱為蝸桿。大齒輪 2 的螺旋角較小，分度圓柱的直徑 d2 很大，軸向長度 b2 較短，齒數(shù) z2 很多，它實際上市一個斜齒輪，稱為蝸輪。這樣的交錯軸斜齒輪機構(gòu)在嚙合傳動時，其齒廓間仍為點接觸。為了改善嚙合狀況，將蝸輪分度圓柱的直母線改為圓弧形，使它部分的包住蝸桿，并用與蝸桿形狀和參數(shù)相同的滾刀范成加工蝸輪，這樣加工出來的蝸輪與蝸桿嚙合傳動式，其齒廓間為線接觸，可傳遞較大的動力。蝸桿傳動特點： 1.傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊。蝸桿頭數(shù)用 Z1 表示（一般 Z1=1~4），蝸輪齒數(shù)用 Z2 表示。從傳動比公式 I=Z2/Z1 可以看出，當 Z1=1，即蝸桿為單頭，蝸桿須轉(zhuǎn) Z2 轉(zhuǎn)蝸輪才轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，因而可得到很大傳動比，一般在動力傳動中，取傳動比 I=10-80；在分度機構(gòu)中，I 可達 1000。這樣大的傳動比如用齒輪傳動，則需要采取多級傳動才行，所以蝸桿傳動結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕。 2.傳動平穩(wěn)，無噪音。因為蝸桿齒是連續(xù)不間斷的螺旋齒，它與蝸輪齒嚙合時是連續(xù)不斷的，蝸桿齒沒有進入和退出嚙合的過程，因此工作平穩(wěn)，沖擊、震動、噪音小。3.具有自鎖性。蝸桿的螺旋升角很小時，蝸桿只能帶動蝸輪傳動，而蝸輪不能帶動蝸桿傳動。4.蝸桿傳動效率低，一般認為蝸桿傳動效率比齒輪傳動低，尤其是具有自鎖性的蝸桿傳動，其效率在 0.5 以下，一般效率只有 0.7～0.9 。 5.發(fā)熱量大，齒面容易磨損，成本高。由于蝸桿蝸輪傳動具有以上特點，故廣泛用于兩軸交錯、傳動比較大、傳動功率不太大或間歇工作的場合。當要求傳遞較大功率時，為提高傳動效率，常取 z1=2~4。此外，由于具有自鎖性，故常用在一些起重機械中，起到安全保護作用。失效形式和計算準則，在蝸桿傳動中，蝸輪輪齒的失效形式有點蝕、磨損、膠合和輪齒彎曲折斷。但一般蝸桿傳動效率較低，滑動速度較大，容易發(fā)熱等，故膠合和磨損破壞更為常見。為了避免膠合和減緩磨損，蝸桿傳動的材料必須具備減摩、耐磨和抗膠合的性能。一般蝸桿用碳鋼或合金鋼制成，螺旋表面應(yīng)經(jīng)熱處理（如淬火和滲碳），以便達到高的硬度(HRC45～63), 然后經(jīng)過磨削或珩磨以提高傳動的承載能力。蝸輪多數(shù)用青銅制造，對低速不重要的傳動，有時也用黃銅或鑄鐵。為了防止膠合和減緩磨損，應(yīng)選擇良好的潤滑方式，選用含有抗膠合添加劑的潤滑油。對于蝸桿傳動的膠合和磨損，還沒有成熟的計算方法。齒面接觸應(yīng)力是引起齒面膠合和磨損的重要因素，因此仍以齒面接觸強度計算為蝸桿傳動的基本計算。此外，有時還應(yīng)驗算輪齒的彎曲強度。一般蝸桿齒不易損壞，故通常不必進行齒的強度計算，但必要時應(yīng)驗算蝸桿軸的強度和剛度。對閉式傳動還應(yīng)進行熱平衡計算。如果熱平衡計算不能滿足要求，則在箱體外側(cè)加設(shè)散熱片或采用強制冷卻裝置。2.2.3 帶傳動帶傳動是利用張緊在帶輪上的柔性帶進行運動或動力傳遞的一種機械傳動。根據(jù)傳動原理的不同，有靠帶與帶輪間的摩擦力傳動的摩擦型帶傳動，也有靠帶與帶輪上的齒相互嚙合傳動的同步帶傳動。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，且其造價低廉、不需潤滑、維護容易等特點，在近代機械傳動中應(yīng)用十分廣泛。摩擦型帶傳動能過載打滑、運轉(zhuǎn)噪聲低，但傳動比不準確（滑動率在 2%以下）；同步帶傳動可保證傳動同步，但對載荷變動的吸收能力稍差，高速運轉(zhuǎn)有噪聲。 帶傳動除用以傳遞動力外，有時也用來輸送物料、進行零件的整列等。帶傳動的功率損失有：（1）滑動損失 摩擦型帶傳動工作時，由于帶輪兩邊的拉力差及其相應(yīng)的變形差形成彈性滑動，導(dǎo)致帶與從動輪的速度損失。彈性滑動率通常在1%～2%之間。嚴重滑動，特別是過載打滑，會使帶的運動處于不穩(wěn)定狀態(tài)，效率急劇降低，磨損加劇，嚴重影響帶的壽命。滑動損失隨緊、松邊拉力差的增大而增大，隨帶體彈性模量的增大而減小。（2）內(nèi)摩擦損失 帶在運行中的反復(fù)伸縮，在帶輪上的撓曲會使帶體內(nèi)部產(chǎn)生摩擦引起功率損失。 內(nèi)摩擦損失隨預(yù)緊力、帶厚與帶輪直徑比的增加而增大。減小帶的拉力變化，可減小其內(nèi)摩擦損失。（3）帶與帶輪工作面的粘附性以及 V 帶楔入、退出輪槽的側(cè)面摩擦損失。（ 4）空氣阻力損失 高速運行時，運行風(fēng)阻引起的功率損失。其損失與速度的平方成正比。因此設(shè)計高速帶傳動時，應(yīng)減小帶的表面積，盡量用厚而窄的帶；帶輪的輪輻表面應(yīng)平滑（如用橢圓輪輻）或用輻板以減小風(fēng)阻。（5）軸承摩擦損失 軸承受帶拉力的作用，是引起功率損失的重要因素之一。 綜合上述損失，帶傳動的效率約在 80%～98% 范圍內(nèi)，進行傳動設(shè)計時，根據(jù)帶的種類選取。帶傳動的主要特點：優(yōu)點：傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用維護方便、 有良好的撓性和彈性、過載打滑。缺點：傳動比不準確、帶壽命低、軸上載荷較大、傳動裝置外部尺寸大、效率低。因此，帶傳動常適用于大中心距、中小功率、帶速 v =5～25m/s ，i≤7 的情況。2.2.4 鏈傳動鏈傳動是通過鏈條將具有特殊齒形的主動鏈輪的運動和動力傳遞到具有特殊齒形的從動鏈輪的一種傳動方式。 鏈傳動有許多優(yōu)點，與帶傳動相比，無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比準確，工作可靠，效率高；傳遞功率大，過載能力強，相同工況下的傳動尺寸??；所需張緊力小，作用于軸上的壓力??；能在高溫、潮濕、多塵、有污染等惡劣環(huán)境中工作。 鏈傳動的缺點主要有：僅能用于兩平行軸間的傳動；成本高，易磨損，易伸長，傳動平穩(wěn)性差，運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生附加動載荷、振動、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動中。鏈傳動的特點與帶傳動相比，鏈傳動沒有彈性滑動和打滑，能保持準確的平均傳動比；需要的張緊力小，作用于軸的壓力也小，可減少軸承的摩擦損失；結(jié)構(gòu)緊湊；能在溫度較高、有油污等惡劣環(huán)境條件下工作。與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造和安裝精度要求較低；中心距較大時其傳動結(jié)構(gòu)簡單。瞬時鏈速和瞬時傳動比不是常數(shù)，因此傳動平穩(wěn)性較差，工作中有一定的沖擊和噪聲。鏈傳動平均傳動比準確,傳動效率高，軸間距離適應(yīng)范圍較大，能在溫度較高、濕度較大的環(huán)境中使用；但鏈傳動一般只能用作平行軸間傳動，且其瞬時傳動比波動，傳動噪聲較大。 由于鏈節(jié)是剛性的，因而存在多邊形效應(yīng)（即運動不均勻性），這種運動特性使鏈傳動的瞬時傳動比變化并引起附加動載荷和振動，在選用鏈傳動參數(shù)時須加以考慮。鏈傳動廣泛用于交通運輸、農(nóng)業(yè)、輕工、礦山、石油化工和機床工業(yè)等。2.3 蝸桿傳動的選擇與工作原理本次設(shè)計考慮需要能滿足 360°任意角度翻轉(zhuǎn)鎖止以及需要較大的傳動比等要求，經(jīng)過綜合考慮比較分析選擇使用蝸桿傳動。蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，一般蝸桿為主動件。蝸桿和螺紋一樣有右旋和左旋之分，分別稱為右旋蝸桿和左旋蝸桿。蝸桿上只有一條螺旋線的稱為單頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過一齒，若蝸桿上有兩條螺旋線，就稱為雙頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過兩個齒。圓柱蝸桿傳動是蝸桿分度曲面為圓柱面的蝸桿傳動。 其中常用的有阿基米德圓柱蝸桿傳動和圓弧齒圓柱蝸桿傳動。阿基米德蝸桿的端面齒廓為阿基米德螺旋線，其軸面齒廓為直線。阿基米德蝸桿可以在車床上用梯形車刀加工，所以制造簡單，但難以磨削，故精度不高。在阿基米德圓柱蝸桿傳動中，蝸桿與蝸輪齒面的接觸線與相對滑動速度之間的夾角很小，不易形成潤滑油膜，故承載能力較低?；↓X圓柱蝸桿傳動是一種蝸桿軸面(或法面)齒廓為凹圓弧和蝸輪齒廓為凸圓弧的蝸桿傳動。在這種傳動中，接觸線與相對滑動速度之間的夾角較大，故易于形成潤滑油膜，而且凸凹齒廓相嚙合，接觸線上齒廓當量曲率半徑較大，接觸應(yīng)力較低，因而其承載能力和效率均較其他圓柱蝸桿傳動為高。各類圓柱蝸桿傳動的參數(shù)和幾何尺寸基本相同。為阿基米德圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)。通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面，稱為中間平面。在中間平面上，蝸桿的齒廓為直線，蝸輪的齒廓為漸開線，蝸桿和蝸輪的嚙合相當于齒條和漸開線齒輪的嚙合。因此，蝸桿傳動的參數(shù)和幾何尺寸計算大致與齒輪傳動相同，并且在設(shè)計和制造中皆以中間平面上的參數(shù)和尺寸為基準。 蝸桿的軸向齒距 pX 應(yīng)與蝸輪的端面周節(jié) pt 相等，因此蝸桿的軸向模數(shù)應(yīng)與蝸輪的端面模數(shù)相等, 以 m 表示,m 應(yīng)取為標準值。蝸桿的軸向壓力角應(yīng)等于蝸輪的端面壓力角，以 α表示，通常標準壓力角 α＝20° 。 蝸桿相當于螺旋，其螺旋線也分為左旋和右旋、單頭和多頭。通常蝸桿的頭數(shù)Z1=1～ 4,頭數(shù)越多效率越高；但頭數(shù)太多,如 Z1＞4, 分度誤差會增大, 且不易加工。蝸輪的齒數(shù) Z2=iZ1，i 為蝸桿傳動的傳動比,i=n1/n2=Z2/Z1。對于一般傳遞動力的蝸桿傳動,Z2=27～80 。當 Z2＜27 時，蝸輪齒易發(fā)生根切；而 Z2 太大時，可能導(dǎo)致蝸輪齒彎曲強度不夠。以 d1 表示蝸桿分度圓直徑，則蝸桿分度圓柱上的螺旋升角 λ可按下式求出 在上式中引入 q=Z1/tgλ，則可求得蝸桿的分度圓直徑為 d1=qm。式中 q 稱為蝸桿特性系數(shù)。為了限制滾刀的數(shù)目，標準中規(guī)定了與每個模數(shù)搭配的 q 值。通常 q=6～17。蝸輪分度圓直徑 d2=Z2m。3.臺架的總體設(shè)計計算3.1 翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計包括臺架的設(shè)計以及箱體的設(shè)計和蝸輪蝸桿的選擇。翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計要充分考慮臺架質(zhì)量分布均勻度，臺架穩(wěn)定性及運動件和固定件是否發(fā)生干涉等因素，下面對整個設(shè)計過程進行剖析。尺寸的確定主要依據(jù)發(fā)動機的外形尺寸，根據(jù)發(fā)動機的放置位置，放置方向，發(fā)動機上主要器件拆卸，能自鎖的銷的放置位置，放置方向這些因素來初步確定臺架的外廓尺寸。在布置時先確定銷的位置，通過確定銷的位置初步確定發(fā)動機的大體位置。當確定了發(fā)動機和銷的位置，就可以確定放置銷的臺架的大小和所需的剛度和強度，確定了各個器件的位置，然后再確定臺架的尺寸和連接方式。3.2 臺架的設(shè)計臺架的主要功能是，支撐發(fā)動機，并使任意角度翻轉(zhuǎn)。臺架能對發(fā)動機啟動，發(fā)動機停止，緊急停止等進行手動控制。根據(jù)發(fā)動機的外形尺寸，質(zhì)量要求，零件位置來選擇臺架，臺架與發(fā)動機之間需要進行設(shè)計，其特點有良好的穩(wěn)定性和足夠的強度來支撐發(fā)動機。臺架只需支撐發(fā)動機和銷，不需承受其他的外力所以只需滿足其強度要求。臺架的材料主要以方鋼為主，其材料不低于原材料的強度。采用焊接和螺栓連接，以達到良好的穩(wěn)定性和強度，采用橡膠輪，移動方便，同時還能減震。3.2.1 臺架底座的尺寸確定及材料選擇臺架底座材料選擇：根據(jù)發(fā)動機和零部件的重量初步定為 100mm*100mm 壁厚為5mm 的方形鋼管。采用方鋼與鋼套螺栓連接方式，保證底座的穩(wěn)定性，如圖（3.1）所示圖 3.1 臺架底座三維圖臺架底座受力分析：由分析得出底座在平衡狀態(tài)下個只受地面對其的支持力和在其表面上物體所給的壓力。3.2.2 臺架立柱的尺寸確定及材料選擇本次設(shè)計要求臺架高度為 1200mm,為符合工作需求及考慮到發(fā)動機的自身高度 ,由于底座采用的是 100*100mm 的方鋼加上輪子的高度，所以立柱尺寸定為 1095mm。根據(jù)發(fā)動機及零部件的重量定為 100mm*100mm 壁厚為 5mm 的方形鋼管?？紤]到在立柱頂部要與箱體連接，采用焊接形式，做了箱體的下半部。臺架立柱的受力分析：經(jīng)分析立柱僅受底座對其的支持力和發(fā)動機對其的壓力。立柱設(shè)計如圖（3.2）（3.3）所示圖 3.2 立柱二維尺寸圖 圖 3.3 立柱三維圖3.3 翻轉(zhuǎn)托盤的設(shè)計為了使發(fā)動機固定穩(wěn)定，受其重量限制，選取長為 250mm 寬為 200mm 厚度為20mm 的鋼板來制作托盤。為了使托盤固定發(fā)動機，在托盤上打上四個斜向槽用來安裝插銷固定發(fā)動機，在托盤后面添加一個孔槽固定連接與蝸輪連接的轉(zhuǎn)動軸，使其能與蝸輪同步運動，如圖（3.4）（3.5 ）所示。圖 3.4 翻轉(zhuǎn)托盤二維尺寸圖圖 3.5 翻轉(zhuǎn)托盤三維圖3.4 箱體的設(shè)計為了滿足設(shè)計強度要求，箱體選取 45 鋼來制作，定長度為 300mm,寬度為 100mm,高度為 150mm,箱體要與手輪連接，在箱體一側(cè)的中間打孔以放置手輪，箱體前部打半孔與立柱頂部連接形成放置蝸輪轉(zhuǎn)動軸的孔，如圖所示（3.6）圖 3.6 箱體三維圖 3.5 蝸輪蝸桿的選擇為滿足設(shè)計要求使其能 360°任意角度旋轉(zhuǎn)鎖止，選取圓柱蝸桿傳動，蝸桿基本尺寸和參數(shù)及其與蝸輪參數(shù)的匹配定位，中心距為 63mm，模數(shù)為 1.6，分度圓直徑為28mm， m2d1w 為 71.68mm3，蝸桿頭數(shù)為 1，直徑系數(shù)為 17.50，分度圓導(dǎo)程角為 3°16′14″，蝸輪齒數(shù)為 61，變?yōu)橄禂?shù)為+0.125。3.6 總體裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計組裝前嚴格檢查并清除零件加工時殘留的銳角、毛刺和異物。保證密封件裝入時不被擦傷。零件在裝配前必須清理和清洗干凈，不得有毛刺、飛邊、氧化皮、銹蝕、切屑、油污、著色劑和灰塵等。裝配過程中零件不允許磕、碰、劃傷和銹蝕。螺釘、螺栓和螺母緊固時，嚴禁打擊或使用不合適的旋具和扳手。緊固后螺釘槽、螺母和螺釘、螺栓頭部不得損壞。同一零件用多件螺釘（螺栓）緊固時，各螺釘（螺栓）需交叉、對稱、逐步、均勻擰緊?；ㄦI裝配同時接觸的齒面數(shù)不少于 2/3，接觸率在鍵齒的長度和高度方向不得低于 50%。圖 3.7 裝配組件三維圖本文首先對所有的汽車發(fā)動機翻轉(zhuǎn)臺架的情況進行了簡單的闡述，并介紹了各類翻轉(zhuǎn)臺架的特點，對發(fā)動機翻轉(zhuǎn)臺架有了初步認識。然后根據(jù)各類發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架的各種使用要求，結(jié)合前人設(shè)計的翻轉(zhuǎn)架的各種結(jié)構(gòu)，按照自己所要設(shè)計的翻轉(zhuǎn)臺架的要求對翻轉(zhuǎn)臺架進行了結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計。4.翻轉(zhuǎn)臺架的強度校核4.1 第三強度理論第三強度理論又稱為最大切應(yīng)力理論，其表述是材料發(fā)生屈服是由最大切應(yīng)力引起的。 對于像低碳鋼這一類的塑性材料,在單向拉伸試驗時材料就是沿斜截面發(fā)生滑移而出現(xiàn)明顯的屈服現(xiàn)象的。這時試件在橫截面上的正應(yīng)力就是材料的屈服極限 ss，而在試件斜截面上的最大剪應(yīng)力(即 45°斜截面上的剪應(yīng)力 )等于橫截面上正應(yīng)力的一半，即 τmax=σ s/2 時出現(xiàn)屈服。可見，σs/2 就是導(dǎo)致屈服的最大切應(yīng)力的極限值。因為這一極限值與應(yīng)力狀態(tài)無關(guān)，任意應(yīng)力狀態(tài)下，只要 τmax 達到 σs/2，就引起材料的屈服。 本次設(shè)計的翻轉(zhuǎn)架的主要性能參數(shù)為：額定負重 500kg；傳動結(jié)構(gòu)傳動比 1:60；臺架高度 1200mm；翻轉(zhuǎn)角度 360 度；鎖止位置任意角度。本次設(shè)計的技術(shù)要求：盡量全面搜集和分析相關(guān)資料，特別是國內(nèi)外最新汽車發(fā)動機翻轉(zhuǎn)臺架信息；滿足技術(shù)參數(shù)及工作性能的要求；設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊合理，滿足強度、剛度、壽命以及經(jīng)濟型、安全性方面的要求；設(shè)計應(yīng)貫徹標準化，符合國家規(guī)范要求；計算方法應(yīng)該盡可能的采用最新研究成果。4.2 轉(zhuǎn)動軸強度校核轉(zhuǎn)動軸受力情況簡化分析如圖（4.1），G 為額定負重，F(xiàn)1 為蝸輪作用于轉(zhuǎn)動軸的反作用力，M1 為轉(zhuǎn)動軸對蝸輪的轉(zhuǎn)矩。圖 4.1 轉(zhuǎn)動軸受力情況示意圖 由 0M??得， 21=0FlG???；由 F得， ?；因為 G=4900kN，l=200mm，l1=100mm，得 F1=2450kN,F2=2450kN從圖 4.1 看出，轉(zhuǎn)動軸相當于一個懸臂梁，可畫出轉(zhuǎn)動軸的剪力圖和彎矩圖，如圖4.2圖 4.2 轉(zhuǎn)動軸上作用力及其剪力圖和彎矩圖max2450MFlKNm??A=PG?轉(zhuǎn)動軸截面是直徑為 d=40mm 的圓形，則抗彎截面模數(shù)為：433z/6=280md/2IdW???(4-1) 以下進行強度校核： （1）校核正應(yīng)力強度：許用應(yīng)力強度[σ]=355Mpa,彎曲的強度條件為：maxax245039.1[]68MW?????（4-2） 滿足強度條件。（2）校核剪應(yīng)力強度：2max245./3szsFSkNmIbR????（4-3 ）選 σ=355MPa ，而許用應(yīng)力2510[]74.5/9.kc???max?，滿足強度要求。4.3 立柱的受力分析把整體立柱看做一個懸臂梁可畫出受力簡圖如圖 4.3圖 4.3 立柱受力簡圖M1 是轉(zhuǎn)動軸作用于立柱的轉(zhuǎn)矩，M1=245000kN·mm，校核立柱的彎曲變形：撓曲線方程為： 21MxwEI??（4-4 ）端截面轉(zhuǎn)角為：1BlI???（ 4-5） 4428653.1abIm??（4-6 ）0.78Brd??最大撓度為： 210.976BMlwmEI??（4-7）經(jīng)計算的彎曲變形均在允許變形范圍內(nèi)，符合設(shè)計要求。結(jié)論多功能發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架與移動臺架配合使用，改變了就地或在工作臺上解體、組裝發(fā)動 機等不理想的實訓(xùn)教學(xué)方式，解決了學(xué)生動手少、浪費師資和實訓(xùn)場地緊缺的難題。由于多功能發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架與移動臺架能夠自由移動，從而可以任意組合、調(diào)整實驗室，提高了發(fā)動機和移動臺架的利用率。使用多功能發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架，可以方便地檢測、診斷、排除發(fā) 動機的各種故障，并能在教學(xué)中設(shè)置發(fā)動機故障和各種異響。在生產(chǎn)實際中，使用多功能 發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架與移動臺架，避免了修理廠在發(fā)動機大修過程中重復(fù)吊裝和工作臺不能移動造成的誤工現(xiàn)象。這種新型發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架保留了傳統(tǒng)固定式和移動式翻轉(zhuǎn)架的優(yōu)點，克服了其弊端，增加了翻轉(zhuǎn)架的功能，能夠完成發(fā)動機的全部實訓(xùn)課題，實現(xiàn)了一機多用，并提高了汽車修理廠發(fā)動機大修作業(yè)的工作效率 發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)臺架是影響發(fā)動機產(chǎn)業(yè)制造的影響因素之一，而制造產(chǎn)業(yè)標志著一個 國家的綜合國力及技術(shù)水平。目前我國發(fā)動機翻轉(zhuǎn)臺架工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，但在整個設(shè)計制造水平和標準化程度上，與德國、美國、日本的發(fā)達國家相比還存在相當大的差距。因此大力發(fā)展制造產(chǎn)業(yè)是國家經(jīng)濟建設(shè)中所必須計劃到的。本次設(shè)計汽車發(fā)動機拆裝 翻轉(zhuǎn)臺架雖然不能為整個行業(yè)做出什么貢獻，但我希望能夠通過本次的設(shè)計，發(fā)現(xiàn)一些問題，提供一些有用的資料。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我重點學(xué)習(xí)了蝸輪蝸桿傳動的相關(guān)知識，并將其運用到我們的課程設(shè)計中，深入了解了蝸桿傳動的工作原理，通過計算及校核過程是自己在機械設(shè)計與制造方面有了更進一步的認識，同時也總結(jié)了大學(xué)四年來所學(xué)習(xí)到的各種知識與經(jīng)驗。在畢業(yè)設(shè)計的過程中對涉及國家標準部分的知識也有了一定的認識，通過繪制圖紙，發(fā)現(xiàn)了自己知識的空缺以及經(jīng)驗的不足?？傊?，通過本次畢業(yè)設(shè)計，我得到了很大的鍛煉，培養(yǎng)了自己用于探索的創(chuàng)新精神，嚴肅認真的科學(xué)態(tài)度和嚴謹求實的工作作風(fēng)。提高了自己在資料信息的獲取分析，方案分析比較，使用網(wǎng)絡(luò)和計算機以及撰寫報告等方面的能力。致 謝首先感謝我的指導(dǎo)老師—黃宏俊老師，本次的畢業(yè)設(shè)計是在老師的細心指導(dǎo)下完成的。從開題報告到草圖設(shè)計到畢業(yè)論文的撰寫，每一步的設(shè)計工作都離不開老師的諄諄教導(dǎo)，正是在老師不厭其煩的講解下，我才能完成此次的畢業(yè)設(shè)計。在次，我要向指導(dǎo)我完成此次畢業(yè)設(shè)計的老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。感謝學(xué)院給了我們?nèi)w畢業(yè)生一次獨立設(shè)計的機會，它讓我們可以將自己幾年來的所學(xué)運用到實際的生產(chǎn)實際當中去。讓我們可以學(xué)以致用，為將來在實際的生產(chǎn)生活中的工作學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。感謝小組同學(xué)，在我遇到設(shè)計難題和軟件操縱有困難時是你們給了我很多珍貴的意見，讓我得以完成此次的畢業(yè)設(shè)計。參考文獻[1] 吳克堅，于曉紅，錢瑞明.機械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2002:221-287.[2] 唐宗軍 .機械制造基礎(chǔ) [M].北京：機械工業(yè)出版社，2008:154-202.[3] 萬靜，許紀晴.實用機械制圖與設(shè)計手冊 [M].北京：中國電力出版社，2010 ：76-115.[4] 關(guān)文達 .汽車構(gòu)造 [M].第二版.北京：機械工業(yè)出版社，1999:63-82.[5] 劉鴻文 .材料力學(xué) [M].第四版.北京：高等教育出版社，2003:73-190.[6] 成大先 .機械設(shè)計手冊 [M].北京：北京人民出版社，2009:186-243.[7] 朱軒 .CAXA 電子圖版 2007 設(shè)計.基礎(chǔ).案例篇[M].北京：中國鐵道出版社，2009:32-158.[8] 光耀，李達蕾等.UGNX7 三維造型設(shè)計及制圖[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011:74-142.[9] Catalano C.,Giannini F.,Monti M. and Ucelli G. 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