发动机拆装翻转架的总体结构设计2稿.doc
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1、重庆理工大学毕业论文 (题目、小五、宋体)目 录摘 要I1 绪论11.1 此课题的研究目的及意义11.1.1 研究的目的11.1.1 研究的意义11.2 发动机翻转架的发展概况11.3 研究内容22 设计的方案与论证22.1 主要设计思路32.2 常见传动方式的分析与比较32.2.1 齿轮传动32.2.2 蜗杆传动32.2.3 带传动42.2.4 链传动42.3 蜗杆传动的选择43 翻转架的总体设计53.1 翻转架的设计53.2 蜗杆蜗轮减速机构的设计53.2.1 蜗轮蜗杆设计53.2.2 蜗杆轴的设计83.2.3 蜗轮轴的设计103.3台架的设计133.3.1 翻转台架的整体尺寸133.3.
2、2 台架立柱和箱盖的尺寸确定及材料选择133.4 翻转托盘的设计143.5 轴承的选用153.6 螺栓组合的选用163.7 底部移动机构163.8 总体装配结构设计16结论18参考文献20文献综述213摘 要对于汽车维修厂和院校汽修专业而言,发动机翻转架是日常工作和维修中常用的设备,许多车辆的发动机都需要通过翻转架来维修,因此本文对发动机翻转架进行设计。本论文首先分析了论文研究的意义和目前翻转架的概况,提出设计的实用性和可行性。然后在论文的设计方案中,比较了各种传动方式,也给出了选择蜗杆蜗轮传动方式的原因。其次,设计蜗轮蜗杆传动机构,通过有关计算公式来设计蜗轮轴和蜗杆轴的尺寸,并通过强度校核来
3、验证数据的可行性,并计算出具体的尺寸。最后设计了翻转架的其他零部件,包括了翻转架、蜗轮蜗杆、台架、翻转托盘、轴承和螺栓等,最后进行了总体装配的设计。关键词:发动机 翻转架 机械结构设计 蜗杆传动AbstractFor aftermarket car repair workshop and professional institutions, the flip-engine is the daily work and maintenance equipment commonly used in many vehicle engines need to flip frame to repair,
4、so this paper flip-engine design.This paper analyzes the significance and current flip-General thesis put forward practical and feasible design. Then the paper design, compared the various transmission, also gives the worm gear selection mode causes. Secondly, the design of the worm gear mechanism,
5、through the relevant formulas to design dimensions worm shaft and worm shaft, and through strength check to verify the feasibility of the data, and calculate the specific dimensions. Final design of the other parts flip frame, including a flip frame, worm, stand, flip the tray, bearings and bolts, a
6、nd finally for the overall design of the assembly.Key words: the engine; Turn over; The mechanical structure design; Worm drive发动机拆装翻转架的总体结构设计1 绪论1.1 此课题的研究目的及意义1.1.1 研究的目的在汽车检测与维修行业中,发动机的维修是十分重要,也是十分关键的。发动机翻转架是发动机拆装中一个常见的设备,也是基本的修理工具。能够有效的减轻拆装者的劳动强度,也能够提升工作效率。但是发动机不仅结构复杂,也比较笨重。在维修发动机的时候,经常需要翻转发动机拆装
7、零件1。所以,这就是本课题的出发点,本文研究的目的是设计一种小型的发动机翻转架。本文在设计的过程中需要结合机械设计方面的有关知识,查阅有关资料,计算相关尺寸和参数,实现既定的设计目标。1.1.1 研究的意义当维修人员要拆装发动机的时候,需要站在工作台上翻转发动机。一些发动机翻转架只能翻转到某个固定角度,这样就缺乏一定的灵活性。另外,在维修发动机的时候,当翻转到合适的工作角度时,就需要把发动机固定住,但是这对于一些翻转架却无法实现,而且当发动机启动以后会振动,不便于发动机固定,也会存在安全隐患。因此,本文设计的发动机拆装翻转架可以实现360度旋转,可以在任意角度锁止。同时还可以实现翻转架整体随意
8、移动和定点作业,并且可以让发动机通过自身重力与底座形成力平衡,以确保翻转架能够稳定。1.2 发动机翻转架的发展概况在1978年,国内就有人开始设计发动机翻转架,在三明地区邮电局邮车站的技术人员设计了一个翻转架移动小车2。它是由底座、前后承圈、滚轮、前支承架和滑轨等组成的。整个发动机缸体可以实现360度翻转,但是只能固定在四个90度等分的位置。另外,在底座上还装有滑轨,可以通过支承架在滑轨上滑动调节距离。关于发动机翻转架的研究,在学术界可供参考的论文不多,大部分的研究都是专利设计。所设计出的发动机翻转架也是种类繁多,有带有蜗轮蜗杆减速机构的翻转架,也有可以调节升降高度的翻转架等。随着汽修行业的不
9、断发展,发动机翻转架按底座固定方式可以分为固定式和移动式这两种。对于固定式的翻转架,发动机能够进行翻转、启动等操作,但是要固定位置,需要用水泥浇注地面,而且固定起来也比较费工费时,不能迅速投入使用。同时因为底座固定在地面,整体无法移动,会影响维修车间的整体布局,不便于设备调整。另外,在维修操作中,发动机内部的机油,污水等容易落地,会导致卫生死角,无法彻底清洁卫生3。对于移动式的翻转架,虽然能够移动,但是有些翻转架因为传动机构的设计不合理,缺乏固定的方式。导致发动机虽然能够随意移动,但是翻转到一定角度无法固定住。一旦启动发动机,会产生震动,不便对发动机进行检测和维修。因此,发动机翻转架的发展会追
10、求实用化和人性化的结合。比如,既能够将发动机翻转到任意角度,并且能锁住发动机,便于维修人员检测。在发动机启动的时候,能够保证翻转架整体不会移动,这样也能够实现发动机的启动、运转、故障检测和诊断等功能。发动机在维修的时候,油污会流落下来,因此可以在翻转架的底部放置过滤网和托盘,将机油和其他的小物件分离开,尽可能确保维修环境的整洁,也可以更大程度的提升工作效率。由此可见,更安全、更便捷是未来发动机翻转台架发展的趋势。1.3 研究内容本论文研究的主要内容有以下几点。首先,发动机翻转架的传动方式是蜗轮蜗杆传动。实现发动机的任意角度翻转,并且可以让发动机可以在需要的工作角度实现自锁,设计出发动机的支撑和
11、旋转机构,以及翻转架能够移动。其次,对蜗轮蜗杆进行受力分析,进行齿面接触疲劳强度的计算并校核。在这里需要运用到一些计算公式,以及零件所需要的材料,完成蜗轮蜗杆部分的受力分析。 同时,还要根据实际情况设计出蜗轮蜗杆的尺寸。第三,为了设计更加科学合理,论文中还将分析翻转架中各零部件设计所依据的原理,从受力、刚性、强度等多方面分析。通过计算公式和参数计算出合理的零件尺寸,并且通过强度校核检验。对于每个零件都会用AUTOCAD软件绘制出来,并标注好尺寸。 第四,本文的研究内容还包括零件图的绘制。除了万向轮以外,每个零部件的尺寸都进行了设计,并且在最后需要绘制装配图。通过本次毕业设计能够提高各方面的综合
12、能力。2 设计的方案与论证2.1 主要设计思路本次设计的是汽车发动机的翻转架,主要目的是为了让维修人员在维修发动机的时候,能够更加全面、快捷的检查发动机各部位,可以把发动机翻转到任意角度。本次发动机翻转架主要设计的部件包括底盘组件、翻转架箱盖、手轮、立柱和传动装置。其中传动装置是通过涡轮蜗杆来实现的,因为蜗轮蜗杆具有减速作用,而且能够产生自锁效果。本文的设计思路一共分为以下几个部分。第一部分:论证蜗轮蜗杆的选择。在这部分中,对齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链传动进行比较。分析各自的优点和缺点,其中重点提出了蜗轮蜗杆传动的自锁特性,以及适用在发动机翻转架的原因。第二部分:给出了发动机翻转架的设计思
13、路,细致剖析了整体的设计过程。首先提出了设计要求,例如额定负载、传动比、台架高度、旋转角度等。再根据尺寸、位置和连接方式进行了说明。第三部分:设计蜗轮蜗杆机构。这部分是论文的主体内容,重点在于蜗轮蜗杆尺寸的设计。根据齿面接触疲劳强度和几何尺寸进行设计。文中通过蜗轮蜗杆的公式,合理的设置蜗轮蜗杆的有关尺寸,设计出了蜗轮轴和蜗杆轴的尺寸。 第四部分:设计翻转架的其他部分,例如箱盖、托盘、轴承、螺栓、立柱和底座等,并且就每部分的尺寸和材料都进行了说明。2.2 常见传动方式的分析与比较2.2.1 齿轮传动齿轮传动在机械结构中的应用十分广泛,绝大多数的传动机构都会用到齿轮机构,小到日常生活中的钟表,大到
14、工程机械,都需要齿轮传动。齿轮传动主要是在一个空间内,任意两轴或者多轴之间传递动力,如图1所示。齿轮传动的优点是:轴和轴之间可以是平行、交叉或交错的关系;在传动的过程中比较平稳,而且传动比基本恒定不变;其适应范围比较广、使用寿命长、工作效率高、结构比较紧凑。齿轮传动的缺点是:齿轮的制造和安装精度都比较高,造价也比较贵,不适合距离较长的轴与轴之间的传动,对于刚性传动缺乏过载保护,会存在振动和噪音等。图1 齿轮传动2.2.2 蜗杆蜗轮传动蜗杆蜗轮传动,是在空间内两交错轴之间传递动力的,由蜗轮和蜗杆组成,两者之间的角度可以为任意值,一般都是相互垂直,如图2所示。 蜗杆传动有如下特点: 1.传动比比较
15、大,传动结构比较紧凑,而且机构的体积比较小,整体重量也不重。2.在传动过程中比较平稳,产生的冲击力、振动和噪音影响都比较小。3.蜗杆传动具有自锁性。当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时,蜗轮蜗杆机构会产生自锁4。蜗杆能够带动蜗轮旋转,但是蜗轮却不能反向带动蜗杆。4. 蜗杆传动的效率比较低,在一般情况下,传动效率只有0.70.9。尤其是具有自锁性能的蜗杆传动中,传动效率都会低于0.5。 5.蜗杆传动的发热量比较大,蜗杆和蜗轮的齿面也容易磨损。因为蜗杆蜗轮传动具有如上特点,所以一般会使用在传动比大、传动功率不高、两轴交错的场合。同时因为蜗杆传动具有自锁性,会用在一些起重机械中,起到安全保护作
16、用。图2 蜗杆蜗轮传动2.2.3 带传动带传动是通过柔性带在带轮上的张紧力来传递动力的一种传动方式,如图3所示。带传动的优点主要有:结构简单、传动平稳平滑、使用维护比较方便,结构也比较简单,具有一定弹性,但会存在打滑情况。带传动的缺点是传动比不准确,外部尺寸比较大,传动效率不高,使用寿命不高。因此,带传动一般运用的场合是在中心距大,中小功率传动速度在525m/s的场合。图3 带传动2.2.4 链传动链传动是通过链条和链轮传动的方式,将动力从主动链轮传动到从动链轮的一种传动方式。链传动的优点如下,因为链条具有特殊形状,所以不存在弹性滑动和打滑现象,传动比比较准确,工作效率也高;而且传递的功率比较
17、大,具有较强的过载能力;在传动过程中张紧力比较小,给轴的载荷力也比较小;适应工作环境比较多,例如高温、潮湿、多尘、有污染等。链传动的缺点是仅使用在两个平行轴之间的相互传动,容易磨损,传动的平稳性不够,链条可能会因为受力拉长。在传动过程中因为链条的晃动会产生一些附加动载荷,也容易产生一些振动和冲击力。图4 链传动2.3 蜗杆传动的选择因为本文设计汽车发动机翻转架是需要在任意角度能够翻转锁止,而且传动比要求较大。而带传动、链传动和齿轮传动对两轴的要求是处于同一个平面内,当两轴交错的时候,就不能采用以上三种方式。同时发动机翻转到一定角度的时候,需要固定住,因此蜗杆传动能够适应这个要求,通过综合考虑采
18、取蜗杆传动的方式。3 翻转架的总体设计3.1 翻转架的设计本论文设计的发动机翻转架的技术参数如下:额定负载500kg;传动结构传动比 1:60;台架高度1015mm;翻转角度360度;可以在任意角度锁止位置。翻转架的结构包括台架、箱盖和蜗轮蜗杆等。因此在设计的过程中要考虑台架整体质量分布要均匀,整体台架要有稳定性,发动机和固定装置不能发生干涉等。下面对整体设计过程进行分析。首先是尺寸,台架的尺寸要根据发动机来确定,这需要考虑发动机在台架中的位置和方向,通过这些因素初步了解台架的外轮廓尺寸。下面对整个设计过程进行剖析。尺寸的确定主要依据发动机的外形尺寸,根据发动机的放置位置,放置方向,发动机上主
19、要器件拆卸,能自锁的销的放置位置,放置方向这些因素来初步确定台架的外廓尺寸。在布置时先确定销的位置,通过确定销的位置初步确定发动机的大体位置。当确定了发动机和销的位置,就可以确定放置销的台架的大小和所需的刚度和强度,确定了各个器件的位置,然后再确定台架的尺寸和连接方式。在本次设计中,为了更好的实现设计目标,查阅了机械设计的有关资料,了解蜗轮蜗杆工作的原理,多方面了解发动机翻转架的资讯,搜集各技术参数。在蜗轮蜗杆的尺寸设计上科学严谨,使各项设计数据达到国家标准规范标准。使发动机翻转架机构更加科学合理。 3.2 蜗杆蜗轮减速机构的设计3.2.1 蜗轮蜗杆设计 根据汽车发动机维修的一般情况,可以假设
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- 发动机 拆装 翻转 总体 结构设计
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