汽車發(fā)動機翻轉(zhuǎn)拆裝臺架設計

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1、德州科技職業(yè)學院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 說明 三、 總體設計方案

2、 四、 零 件 圖 （一）此課題的研究目的 發(fā)動機反轉(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。為了方便學院拆裝發(fā)動機，減輕學生的勞動強度，我們設計了

3、一種針對該發(fā)動機的翻轉(zhuǎn)拆裝實驗臺。 （二）發(fā)動機翻轉(zhuǎn)臺架的發(fā)展概況 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，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。在實際應用中多有不便。在應用到汽車發(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)動機實訓課的教學，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

4、、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、按時完成教學任務的基本要求，更談不上保證教學質(zhì)量和嚴格的技術要求。另外，每個教學班40余名學生，一般僅有 1～2 名實習指導教師，投入兩臺實訓發(fā)動機，每臺發(fā)動機僅能供 3-5 名學生使用，大多數(shù)的學生無從插手，實訓形同走馬觀花，對實驗實訓來說不夠?qū)嵱茫虼艘鹑藗儗Πl(fā)動機翻轉(zhuǎn)臺架的關注和研究。 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提升并無大的進展，特別是對于實驗、 實訓教學來說不夠?qū)嵱谩＿m合汽車運用技術專業(yè)實訓教學的發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架，應集發(fā)動機的 拆卸、組裝、調(diào)試、大修、起動、故障設置及診

5、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： （1）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)動機進行反復拆卸、組裝和調(diào)試工作。 （2）在翻轉(zhuǎn)架上設置了發(fā)動機的所有輔助設施，實現(xiàn)了發(fā)動機大修、起動、故障設置及 診斷、排除等功能。 （3）儀表箱不但將發(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，還設有指示燈和診斷插孔，能夠直接觀察電路的通斷情

6、況；與檢測設備連接后，可讀 取故障碼，方便了發(fā)動機故障的檢測。 （4）儀表箱電路分三路通過車架穿壁與發(fā)動機連接，整齊美觀，便于拆裝。 （5）翻轉(zhuǎn)架底部設置了油盤，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)設計，利用減速機輸出軸(80mm)懸臂承受發(fā) 動機的全部質(zhì)量。 根據(jù)大學生的平均身高(1．65m)及站立作業(yè)的要求，發(fā)動機曲軸中心線距地面的合理 高度應是 600～800mm，我們選擇的高度為 61

7、5mm，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，應方便電路的連接和儀表的觀察，我們選擇的高度為 1．5m。翻轉(zhuǎn)架油盤的寬度應大于發(fā)動機的總長度，以保證水箱的安裝和風扇的正常運轉(zhuǎn)。我們設計的翻轉(zhuǎn)架總長度與要求的總長度相符。 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。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)臺架不僅應用于發(fā)動機拆裝的實驗室，還應用于更多的行業(yè)，如汽車輪胎制造企

8、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。 4.總結(jié) 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 機等不理想的實訓教學方式，解決了學生動手少、浪費師資和實訓場地緊缺的難題。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，并能在教學中設置發(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吊裝

9、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)濟建設中所必須計劃到的。本次設計汽車發(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計，發(fā)現(xiàn)一

10、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)。 （一）概述 發(fā)動機翻轉(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度，而且提高了生產(chǎn)率。 4. 材料選用標準方鋼，支撐性好。 5. 采用焊接連接，增強了支撐性和平穩(wěn)性。 6. 不僅可以減輕勞動者的工作強度

11、，而且提高了生產(chǎn)率。 7. 進行發(fā)動機的基本操作和學習。 8. 配套使用說明書及實訓指導書。 9. 詳細見圖表2-1。 （二）技術參數(shù) 螺栓：120x80mm 方鋼：100x50mm 外形：1400x700x780mm （三）主要配置組成 1.發(fā)動機，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)學員實操技能的培訓考核。 2．可對發(fā)動機進行結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的認識實訓。 3．可對發(fā)動機進行拆卸和裝配實訓，學員可在拆裝臺 上進行發(fā)動機拆裝和修理的實操，拆裝中發(fā)動機可做軸 60角度翻轉(zhuǎn)和鎖止。 4.適合汽車發(fā)動機工作原理

12、和機械結(jié)構(gòu)的教學，直接展示發(fā)動機的工作過程，各部件的運轉(zhuǎn)，以及各部件的構(gòu)造和安裝。 5、便于闡明其機械結(jié)構(gòu)和原理，并對學習汽車發(fā)動機的拆裝、檢修、判斷和排除機械故障的實踐，提供明確的標準參照物。 （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)動機附件完整,能以工作角度鎖止,萬向腳輪臺架,便于教學。 （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?，F(xiàn)象及時停止操作并進行檢查， （七）實驗項目 發(fā)動機翻轉(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)動機旋轉(zhuǎn)，鎖止裝

13、置是每60度翻轉(zhuǎn)一次，方便使用。 （八）相關產(chǎn)品 發(fā)動機拆裝及翻轉(zhuǎn)架 桑塔納2000 GSI電控發(fā)動機拆裝運行實訓臺 自動變速箱附拆裝翻轉(zhuǎn)架 豐田5A發(fā)動機附拆裝翻轉(zhuǎn)架 電控發(fā)動機帶拆裝實訓臺 (一)翻轉(zhuǎn)架的設計 翻轉(zhuǎn)架的設計包括臺架的設計以及發(fā)動機的選擇。翻轉(zhuǎn)架的設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

14、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。 （二）臺架的設計 臺架的主要功能是，支撐發(fā)動機，并使其每60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

15、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。 1．臺架底座的尺寸確定及材料選擇 臺架由發(fā)動機的尺寸確定為：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+G支架 因發(fā)動機重量為150Kg，支架重約20Kg，取g=10N/Kg 所

16、以 F=150X10+20X10 =1700N 2.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)動機的自身高度,立柱尺寸定為780mm。 根據(jù)發(fā)動機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)動機對其的壓力。 詳見圖表3-2。 即： F=G發(fā)動機 =1500N 4.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度，并且性能，價格均可行，臺架采用焊接連接，以保證強度和穩(wěn)定性能。 方鋼的尺寸為：100x50MM。 （三）卡盤的設計 1.卡盤

17、的尺寸及材料的選擇 （1）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

18、 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發(fā)動機的重力, 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。

19、

20、 底座： 1400x700MM F=1700N 立柱： 780MM F=1500N 方鋼： 100x50MM

21、 卡盤： 250x200x10MM U形鐵： 200x40x5MM F=375N 結(jié) 論 翻轉(zhuǎn)實驗臺是一個整體，復雜的結(jié)構(gòu)雖然能提高試驗臺的支撐性和平穩(wěn)性，但也能提高加工設計成本。我們設計的翻轉(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)動機翻轉(zhuǎn)實驗臺的

22、外形圖片，然后根據(jù)禚老師的指導分析設計了內(nèi)部構(gòu)造， 在這次畢業(yè)設計過程中，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)設計，沒有明確安排好個人的任務分工，因此在設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

23、 發(fā)動機翻轉(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）4-3 U形鐵 （七）三視圖 參考文獻 [1]王三民.機械設計計算手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,2009:2-6. [2]王金.機械設計基礎[M].遼寧:東北工學院出版社,1987,（0）:21-22. [3]吳宗澤,高志.機械設計[M

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25、] 致謝 為期一個月的畢業(yè)設計結(jié)束了本論文是在禚老師的悉心指導下完成的。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，對我們進行了耐心的指導和幫助，提出嚴格要求，引導我們不斷開闊思路，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和幫助，甚至親自下車間幫我們焊接零部件，在整個設計過程中，禚老師給予的幫助是極大的。 在此，我向我們的指導老師表示

26、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、朋友給了我無數(shù)的幫助。感謝德州科技職業(yè)學院機電系系提供的車間材料和器械，感謝機電系全體老師給予我豐富的專業(yè)知識和各個方面的關心和幫助，感謝學院圖使館豐富的藏書資料，感謝小組長的認真負責，感謝合作組員的熱心協(xié)助。同時也要感謝機電系09級二班全體同學，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！ 由于我們所學的知識有限，所以在設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)學院機電工程系