多功能发动机拆装试验台设计设计说明书

目 录 1绪 论    1 1.1选题的意义和目的及其国内外研究现状    1 1.2本课题研究的关键问题及解决思路    1 1.3的确定    1 2设计方案的选择    2 2.1设计类型    2 2.2设计标准    2 3蜗轮蜗杆减速机的设计    2 3.1选择材料确定其许用应力    2 3.2确定其许用应力    2 3.3选择蜗杆头数，并估计传动效率    2 3.4确定使用系数，综合弹性系数    2 3.5确定接触系数    2 3.6计算中心距    2 3.7确定参数    2 3.8计算蜗轮和蜗杆的主要参数与几何尺寸    2 3.9校核齿根弯曲疲劳强度    3 4各个轴的设计及校核    3 4.1蜗杆轴的设计    3 4.2蜗轮轴的设计    5 4.3固定盘上螺栓的校核    6 5万向轮的设计    6 5.1选用标准    6 5.2材料选用和热处理    7 5.3车轮外观质量要求    7 5.4安装方式    7 5.5横轴的力学性能参数    7 5.6万向轮的尺寸参数    7 6各滚动轴承的选择    7 7支撑架及其底座的设计    8 8蜗轮蜗杆箱体的设计    9 9密封和润滑    9 10结论    10 致 谢    11 参考文献    12 1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。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。 2.1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45～55HRC；蜗轮用HT200，适用于低速轻载传动（V≤2m/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）许用弯曲应力，查机械设计基础12-6，[ ]=47Mpa 3.3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 =2.7 3.6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=-0.5 3.8计算蜗轮和蜗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  d1 3.9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      = 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。 ⑵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+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 继续阅读