汽車發(fā)動機(jī)翻轉(zhuǎn)拆裝臺架設(shè)計

德州科技職業(yè)學(xué)院2009級畢業(yè)論文說 明 書項目論證過程結(jié)論 一、緒論二、指導(dǎo)說明 三、總體設(shè)計方案 四、零件圖（一）此課題的研究目的發(fā)動機(jī)反轉(zhuǎn)試驗臺是發(fā)動機(jī)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(qiáng)度，而且提高了生產(chǎn)率。可以說發(fā)動機(jī)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(jī)，減輕學(xué)生的勞動強(qiáng)度，我們設(shè)計了一種針對該發(fā)動機(jī)的翻轉(zhuǎn)拆裝實驗臺。（二）發(fā)動機(jī)翻轉(zhuǎn)臺架的發(fā)展概況1. 發(fā)動機(jī)翻轉(zhuǎn)架的歷史背景汽車和發(fā)動機(jī)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(jī)誰及水平在內(nèi)的一系列機(jī)械工業(yè)的進(jìn)步。發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)實訓(xùn)課的教學(xué)，是利用淘汰的汽車發(fā)動機(jī)，就地進(jìn)行解體和組裝，或在功能單一的發(fā)動機(jī)翻轉(zhuǎn)架和工作臺上進(jìn)行解體、組裝，即不能保證工件、工具、油、水不落地，達(dá)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(yán)格的技術(shù)要求。另外，每個教學(xué)班40余名學(xué)生，一般僅有 12 名實習(xí)指導(dǎo)教師，投入兩臺實訓(xùn)發(fā)動機(jī)，每臺發(fā)動機(jī)僅能供 3-5 名學(xué)生使用，大多數(shù)的學(xué)生無從插手，實訓(xùn)形同走馬觀花，對實驗實訓(xùn)來說不夠?qū)嵱?，因此引起人們對發(fā)動機(jī)翻轉(zhuǎn)臺架的關(guān)注和研究。2.發(fā)動機(jī)翻轉(zhuǎn)架的國內(nèi)外現(xiàn)狀國內(nèi)外對汽車發(fā)動機(jī)翻轉(zhuǎn)架功能的改造和技術(shù)提升并無大的進(jìn)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(jī)翻轉(zhuǎn)架，應(yīng)集發(fā)動機(jī)的 拆卸、組裝、調(diào)試、大修、起動、故障設(shè)置及診斷、排除、檢測等功能為一體。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(jī)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(jī)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：（1）發(fā)動機(jī)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(jī)進(jìn)行反復(fù)拆卸、組裝和調(diào)試工作。（2）在翻轉(zhuǎn)架上設(shè)置了發(fā)動機(jī)的所有輔助設(shè)施，實現(xiàn)了發(fā)動機(jī)大修、起動、故障設(shè)置及 診斷、排除等功能。（3）儀表箱不但將發(fā)動機(jī)機(jī)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，還設(shè)有指示燈和診斷插孔，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(jī)故障的檢測。（4）儀表箱電路分三路通過車架穿壁與發(fā)動機(jī)連接，整齊美觀，便于拆裝。（5）翻轉(zhuǎn)架底部設(shè)置了油盤，克服了工件、工具、油、水落地的問題，保證了文明作業(yè) 和安全生產(chǎn)。（6）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(jī)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，利用減速機(jī)輸出軸(80mm)懸臂承受發(fā) 動機(jī)的全部質(zhì)量。根據(jù)大學(xué)生的平均身高(165m)及站立作業(yè)的要求，發(fā)動機(jī)曲軸中心線距地面的合理 高度應(yīng)是 600800mm，我們選擇的高度為 615mm，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 15m。翻轉(zhuǎn)架油盤的寬度應(yīng)大于發(fā)動機(jī)的總長度，以保證水箱的安裝和風(fēng)扇的正常運轉(zhuǎn)。我們設(shè)計的翻轉(zhuǎn)架總長度與要求的總長度相符。3.發(fā)動機(jī)翻轉(zhuǎn)架的發(fā)展趨勢發(fā)動機(jī)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。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(jī)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(jī)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(jī)翻轉(zhuǎn)臺架的發(fā)展將作為一個標(biāo)志，標(biāo)志著我國制造業(yè)水平的發(fā)展程度的高低，具有很強(qiáng)的代表性。4.總結(jié)多功能發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)和移動臺架的利用率。使用多功能發(fā)動機(jī)翻轉(zhuǎn)架，可以方便地檢測、診斷、排除發(fā) 動機(jī)的各種故障，并能在教學(xué)中設(shè)置發(fā)動機(jī)故障和各種異響。在生產(chǎn)實際中，使用多功能 發(fā)動機(jī)翻轉(zhuǎn)架與移動臺架，避免了修理廠在發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)的全部實訓(xùn)課題，實現(xiàn)了一機(jī)多用，并提高了汽車修理廠發(fā)動機(jī)大修作業(yè)的工作效率 發(fā)動機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)臺架是影響發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)制造的影響因素之一，而制造產(chǎn)業(yè)標(biāo)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國、美國、日本的發(fā)達(dá)國家相比還存在相當(dāng)大的差距。因此大力發(fā)展制造產(chǎn)業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中所必須計劃到的。本次設(shè)計汽車發(fā)動機(jī)拆裝 翻轉(zhuǎn)臺架雖然不能為整個行業(yè)做出什么貢獻(xiàn)，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。（三）研究內(nèi)容本課題主要研究了怎樣使發(fā)動機(jī)實現(xiàn)任意回轉(zhuǎn)和鎖止，并使發(fā)動機(jī)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(jī)，以及如何帶動發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)。（一）概述發(fā)動機(jī)翻轉(zhuǎn)拆裝臺架的性能與特點1. 結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便的特點。2. 帶有橡膠輪，移動性好。3. 裝有銷，可以實現(xiàn)每60任意翻轉(zhuǎn)和自鎖。不僅可以減輕勞動者的工作強(qiáng)度，而且提高了生產(chǎn)率。4. 材料選用標(biāo)準(zhǔn)方鋼，支撐性好。5. 采用焊接連接，增強(qiáng)了支撐性和平穩(wěn)性。6. 不僅可以減輕勞動者的工作強(qiáng)度，而且提高了生產(chǎn)率。7. 進(jìn)行發(fā)動機(jī)的基本操作和學(xué)習(xí)。8. 配套使用說明書及實訓(xùn)指導(dǎo)書。9. 詳細(xì)見圖表2-1。（二）技術(shù)參數(shù) 螺栓：120x80mm方鋼：100x50mm外形：1400x700x780mm （三）主要配置組成1.發(fā)動機(jī)，翻轉(zhuǎn)架。2.卡盤，鎖緊，螺釘，u形鐵。（四）主要功能1適用于各類院校汽車專業(yè)學(xué)員實操技能的培訓(xùn)考核。2可對發(fā)動機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的認(rèn)識實訓(xùn)。3可對發(fā)動機(jī)進(jìn)行拆卸和裝配實訓(xùn)，學(xué)員可在拆裝臺上進(jìn)行發(fā)動機(jī)拆裝和修理的實操，拆裝中發(fā)動機(jī)可做軸60角度翻轉(zhuǎn)和鎖止。4.適合汽車發(fā)動機(jī)工作原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)的教學(xué)，直接展示發(fā)動機(jī)的工作過程，各部件的運轉(zhuǎn)，以及各部件的構(gòu)造和安裝。5、便于闡明其機(jī)械結(jié)構(gòu)和原理，并對學(xué)習(xí)汽車發(fā)動機(jī)的拆裝、檢修、判斷和排除機(jī)械故障的實踐，提供明確的標(biāo)準(zhǔn)參照物。（五）工藝1、支架：鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)噴烤漆工藝制作而成，安全可靠、堅固耐用。2、發(fā)動機(jī)附件完整,能以工作角度鎖止,萬向腳輪臺架,便于教學(xué)。（六）注意事項1.使用時需按照說明書的正確方法操作，調(diào)整。2.拆裝修理時需作60度翻轉(zhuǎn)。3.運轉(zhuǎn)過程中發(fā)現(xiàn)不正常現(xiàn)象及時停止操作并進(jìn)行檢查，（七）實驗項目發(fā)動機(jī)翻轉(zhuǎn)拆裝操作演示轉(zhuǎn)動手柄，帶動鎖止裝置旋轉(zhuǎn)，使之發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)，鎖止裝置是每60度翻轉(zhuǎn)一次，方便使用。（八）相關(guān)產(chǎn)品發(fā)動機(jī)拆裝及翻轉(zhuǎn)架桑塔納2000 GSI電控發(fā)動機(jī)拆裝運行實訓(xùn)臺自動變速箱附拆裝翻轉(zhuǎn)架豐田5A發(fā)動機(jī)附拆裝翻轉(zhuǎn)架電控發(fā)動機(jī)帶拆裝實訓(xùn)臺(一)翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計包括臺架的設(shè)計以及發(fā)動機(jī)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(jìn)行剖析。尺寸的確定主要依據(jù)發(fā)動機(jī)的外形尺寸，根據(jù)發(fā)動機(jī)的放置位置，放置方向，發(fā)動機(jī)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(jī)的大體位置。當(dāng)確定了發(fā)動機(jī)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(qiáng)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。（二）臺架的設(shè)計臺架的主要功能是，支撐發(fā)動機(jī)，并使其每60度翻轉(zhuǎn)。臺架能對發(fā)動機(jī)啟動，發(fā)動機(jī)停止，緊急停止等進(jìn)行手動控制。根據(jù)發(fā)動機(jī)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(jī)之間需要進(jìn)行設(shè)計，其特點有良好的穩(wěn)定性和足夠的強(qiáng)度來支撐發(fā)動機(jī)。臺架只需支撐發(fā)動機(jī)和銷，不需承受其他的外力所以只需滿足其強(qiáng)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(qiáng)度。采用焊接和螺栓連接，以達(dá)到良好的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。采用橡膠輪，移動方便，同時還能減震。1臺架底座的尺寸確定及材料選擇臺架由發(fā)動機(jī)的尺寸確定為：長1400mm、寬700mm 如下圖所示：臺架底座材料選擇：根據(jù)發(fā)動機(jī)和零部件的重量初步定為100mm*50mm 壁厚為4mm的方形鋼管臺架底座受力分析：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。詳見圖表3-1。即: F=G發(fā)動機(jī)+G支架 因發(fā)動機(jī)重量為150Kg，支架重約20Kg，取g=10N/Kg所以 F=150X10+20X10 =1700N2.臺架立柱的尺寸確定及材料選擇為符合工作需求及考慮到發(fā)動機(jī)的自身高度,立柱尺寸定為780mm。根據(jù)發(fā)動機(jī)及零部件的重量定為管徑78mm壁厚為2mm的圓形鋼管。3. 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(jī)對其的壓力。 詳見圖表3-2。即： F=G發(fā)動機(jī)=1500N4.臺架的選材臺架的材料選用方鋼，其材料不低于原材料的強(qiáng)度，并且性能，價格均可行，臺架采用焊接連接，以保證強(qiáng)度和穩(wěn)定性能。方鋼的尺寸為：100x50MM。（三）卡盤的設(shè)計1.卡盤的尺寸及材料的選擇（1）為了使發(fā)動機(jī)固定穩(wěn)定，受其重量限制，選取長為250mm 寬為200mm 厚度為10mm 的鋼板來制作卡盤。（2）為了使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定我們選擇長200mm 寬40mm 厚5mm 的鋼板作為制作U形鐵的材料。2卡盤的設(shè)計方案為了與U型鐵相連接,在卡盤四角長30mm 寬60mm 處鉆孔徑為16mm的圓孔四個。U型鐵的間距設(shè)為16mm。3卡盤中螺柱的受力分析和校核卡盤中四個螺柱所處的位置可看作是四個懸臂梁，其受力分析為：解：取其中一處作為研究對象，列平衡方程式： Fy=0 FAy-F=O FAy=F 因為卡盤有四個螺柱共同起固定作用,所以可近似看為四個螺柱平均分擔(dān)發(fā)動機(jī)的重力, 即: F=G/4 =1500/4 =375N（一）卡盤詳見附錄圖表4-1。（二）鎖緊詳見附錄圖表4-2。（三）U形鐵詳見附錄圖表4-3。底座：1400x700MM F=1700N 立柱：780MMF=1500N方鋼：100x50MM卡盤：250x200x10MMU形鐵：200x40x5MMF=375N結(jié)論翻轉(zhuǎn)實驗臺是一個整體，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)雖然能提高試驗臺的支撐性和平穩(wěn)性，但也能提高加工設(shè)計成本。我們設(shè)計的翻轉(zhuǎn)拆裝臺架結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，帶萬向腳輪可隨意移動。另外翻轉(zhuǎn)臺架還要求實現(xiàn)每60任意翻轉(zhuǎn)和任意定位，由于可參考的資料很少，因此我們參考了網(wǎng)上搜索的一些發(fā)動機(jī)翻轉(zhuǎn)實驗臺的外形圖片，然后根據(jù)禚老師的指導(dǎo)分析設(shè)計了內(nèi)部構(gòu)造，在這次畢業(yè)設(shè)計過程中，我們也發(fā)現(xiàn)了自己的不足，沒有合理安排好時間。作為整組的畢業(yè)設(shè)計，沒有明確安排好個人的任務(wù)分工，因此在設(shè)計過程中有些手忙腳亂的跡象，而且由于分工問題，把重要的時間浪費在一些瑣碎的事情上，例如購買材料，計算剛才的截取尺寸等等，以至于完成畢業(yè)設(shè)計的時間比計劃中的要延遲了一些。雖然有些遺憾，但是令我們高興的是設(shè)計終于如期完成，從一開始的一片茫然到如今的實物，圖幅成形，小組的每個人都付出了一定的心血，這些泡在車間和圖書館的時間沒有白費，我們終于做出了我們整組人的心血結(jié)晶。附錄（一）2-1 發(fā)動機(jī)翻轉(zhuǎn)臺架（二）3-1 臺架底座受力圖（三）3-2臺架立柱受力分析圖（四）4-1卡盤（五）4-2鎖緊（六）4-3U形鐵（七）三視圖參考文獻(xiàn)1王三民.機(jī)械設(shè)計計算手冊M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009:2-6.2王金.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)M.遼寧:東北工學(xué)院出版社,1987,（0）:21-22.3吳宗澤,高志.機(jī)械設(shè)計M.北京:高等教育出版社,2009:3-9. 4成小英,高燕,宋曉.AutoCAD 2007 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)與范例教程M.中國電力出版社,2007,(1):9-16.5機(jī)械設(shè)計手冊委員會.機(jī)械設(shè)計手冊 i 減速器變速器M.機(jī)械工業(yè)出版社,2007,(02):5-9. 6 吳宗澤，羅圣國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊M.北京:高等教育出版社,2006:15-25. 7朱孝錄.機(jī)械傳動設(shè)計手冊M.北京:電子工業(yè)出版社,2007:7-7. 8陳秀寧,施高義.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計M.浙江大學(xué)出版社,2002,(0):7-13. 910致謝為期一個月的畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了本論文是在禚老師的悉心指導(dǎo)下完成的。禚老師作為一名優(yōu)秀的、經(jīng)驗豐富的教師，具有豐富的知識和經(jīng)驗，在整個論文實驗和論文寫作過程中，對我們進(jìn)行了耐心的指導(dǎo)和幫助，提出嚴(yán)格要求，引導(dǎo)我們不斷開闊思路，為我們答疑解惑，鼓勵我們大膽創(chuàng)新，使我們在這一段寶貴的時光中，既增長了知識、開闊了視野、鍛煉了心態(tài)，又培養(yǎng)了良好的實驗習(xí)慣和科研精神。從臺架的選擇到零部件的組裝焊接，禚老師給予我們很大的指導(dǎo)和幫助，甚至親自下車間幫我們焊接零部件，在整個設(shè)計過程中，禚老師給予的幫助是極大的。在此，我向我們的指導(dǎo)老師表示最誠摯的謝意！在論文即將完成之際，我的心情久久無法平靜，從開始選題到順利論文完成，有不知多少多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無數(shù)的幫助。感謝德州科技職業(yè)學(xué)院機(jī)電系系提供的車間材料和器械，感謝機(jī)電系全體老師給予我豐富的專業(yè)知識和各個方面的關(guān)心和幫助，感謝學(xué)院圖使館豐富的藏書資料，感謝小組長的認(rèn)真負(fù)責(zé)，感謝合作組員的熱心協(xié)助。同時也要感謝機(jī)電系09級二班全體同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我們才能一個一個克服困難、解明疑惑，直至本文順利完成，在這里請接受我們誠摯的謝意！最后我們還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們！由于我們所學(xué)的知識有限，所以在設(shè)計中難免會有疏漏和不足，希望老師批評指正，在此表示感謝！20德州科技職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系