汽车发动机翻转拆装台架设计

德州科技职业学院2009级毕业论文说 明 书项目论证过程结论 一、绪论二、指导说明 三、总体设计方案 四、零件图（一）此课题的研究目的发动机反转试验台是发动机拆装修理的最基本工具，其具有结构简单，拆装方便的特点，带有万向脚轮，便于移动，不仅可以减轻劳动者的工作强度，而且提高了生产率。可以说发动机翻转拆装实验台既是汽车专业学生拆装修理的专业工具，又是普通汽车行业的理想工具。为了方便学院拆装发动机，减轻学生的劳动强度，我们设计了一种针对该发动机的翻转拆装实验台。（二）发动机翻转台架的发展概况1. 发动机翻转架的历史背景汽车和发动机的诞生都已有百年的历史，尤其是二战后汽车工业获得了前所未有的发展，从而带动了包括发动机谁及水平在内的一系列机械工业的进步。发动机翻转架的功能也从过去的只具有单一的拆卸，组装向检测，调试等多任务，多功能转化。以前国内的翻转台架是靠臂力驱动，机构陈旧，不省力。在实际应用中多有不便。在应用到汽车发动机拆装的过程中，要求具备自锁功能、360 旋转、省力等多种作用。尤其是发动机实训课的教学，是利用淘汰的汽车发动机，就地进行解体和组装，或在功能单一的发动机翻转架和工作台上进行解体、组装，即不能保证工件、工具、油、水不落地，达到卫生清洁、确保安全、按时完成教学任务的基本要求，更谈不上保证教学质量和严格的技术要求。另外，每个教学班40余名学生，一般仅有 12 名实习指导教师，投入两台实训发动机，每台发动机仅能供 3-5 名学生使用，大多数的学生无从插手，实训形同走马观花，对实验实训来说不够实用，因此引起人们对发动机翻转台架的关注和研究。2.发动机翻转架的国内外现状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，特别是对于实验、 实训教学来说不够实用。适合汽车运用技术专业实训教学的发动机翻转架，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。通过查找资料，集思广益，我们研制开发了一种新型多功能发动机翻转架。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。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。其主要特点为：（1）发动机可沿轴向在 360。内任意翻转，并可在任意位置锁止：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、故障设置及 诊断、排除等功能。（3）仪表箱不但将发动机机体以外的电气集于一体，将各传感器等主要电路呈现在面板上，还设有指示灯和诊断插孔，能够直接观察电路的通断情况；与检测设备连接后，可读 取故障码，方便了发动机故障的检测。（4）仪表箱电路分三路通过车架穿壁与发动机连接，整齐美观，便于拆装。（5）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。（6）翻转架上的万向轮和定位螺钉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。为了方便对发动机的解体、组装和调 试，该翻转架打破了旋转轴两点式支承的传统设计，利用减速机输出轴(80mm)悬臂承受发 动机的全部质量。根据大学生的平均身高(165m)及站立作业的要求，发动机曲轴中心线距地面的合理 高度应是 600800mm，我们选择的高度为 615mm，是理想的作业高度。翻转架的最高点仪 表箱顶面，在不影响翻转架工作性能的前提下，应方便电路的连接和仪表的观察，我们选择的高度为 15m。翻转架油盘的宽度应大于发动机的总长度，以保证水箱的安装和风扇的正常运转。我们设计的翻转架总长度与要求的总长度相符。3.发动机翻转架的发展趋势发动机拆装翻转台架的发展趋势必然朝着更加人性化的方向发展。在修理中，为了节省更多的时间，获取更多的利益，人们将会生产出更为合理操作更为方便的拆装修理工具。设计和制造出更安 全、更便捷、更合理的发动机拆装翻转台架是未来发展趋势。翻转台架不仅应用于发动机拆装的实验室，还应用于更多的行业，如汽车轮胎制造企业用于汽车轮胎自动翻转台架。 发动机翻转台架的发展将作为一个标志，标志着我国制造业水平的发展程度的高低，具有很强的代表性。4.总结多功能发动机翻转架与移动台架配合使用，改变了就地或在工作台上解体、组装发动 机等不理想的实训教学方式，解决了学生动手少、浪费师资和实训场地紧缺的难题。由于多功能发动机翻转架与移动台架能够自由移动，从而可以任意组合、调整实验室，提高了发动机和移动台架的利用率。使用多功能发动机翻转架，可以方便地检测、诊断、排除发 动机的各种故障，并能在教学中设置发动机故障和各种异响。在生产实际中，使用多功能 发动机翻转架与移动台架，避免了修理厂在发动机大修过程中重复吊装和工作台不能移动造成的误工现象。这种新型发动机翻转架保留了传统固定式和移动式翻转架的优点，克服了其弊端，增加了翻转架的功能，能够完成发动机的全部实训课题，实现了一机多用，并提高了汽车修理厂发动机大修作业的工作效率 发动机拆装翻转台架是影响发动机产业制造的影响因素之一，而制造产业标志着一个 国家的综合国力及技术水平。目前我国发动机翻转台架工业的发展步伐日益加快，但在整个设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本的发达国家相比还存在相当大的差距。因此大力发展制造产业是国家经济建设中所必须计划到的。本次设计汽车发动机拆装 翻转台架虽然不能为整个行业做出什么贡献，但我希望能够通过本次的设计，发现一些问题，提供一些有用的资料。（三）研究内容本课题主要研究了怎样使发动机实现任意回转和锁止，并使发动机可停留锁止在任何工作位置，以及怎样实现翻转架本身的移动和锁止，用什么来支撑发动机，以及如何带动发动机旋转。（一）概述发动机翻转拆装台架的性能与特点1. 结构简单，拆装方便的特点。2. 带有橡胶轮，移动性好。3. 装有销，可以实现每60任意翻转和自锁。不仅可以减轻劳动者的工作强度，而且提高了生产率。4. 材料选用标准方钢，支撑性好。5. 采用焊接连接，增强了支撑性和平稳性。6. 不仅可以减轻劳动者的工作强度，而且提高了生产率。7. 进行发动机的基本操作和学习。8. 配套使用说明书及实训指导书。9. 详细见图表2-1。（二）技术参数 螺栓：120x80mm方钢：100x50mm外形：1400x700x780mm （三）主要配置组成1.发动机，翻转架。2.卡盘，锁紧，螺钉，u形铁。（四）主要功能1适用于各类院校汽车专业学员实操技能的培训考核。2可对发动机进行结构和控制系统的认识实训。3可对发动机进行拆卸和装配实训，学员可在拆装台上进行发动机拆装和修理的实操，拆装中发动机可做轴60角度翻转和锁止。4.适合汽车发动机工作原理和机械结构的教学，直接展示发动机的工作过程，各部件的运转，以及各部件的构造和安装。5、便于阐明其机械结构和原理，并对学习汽车发动机的拆装、检修、判断和排除机械故障的实践，提供明确的标准参照物。（五）工艺1、支架：钢结构经喷烤漆工艺制作而成，安全可靠、坚固耐用。2、发动机附件完整,能以工作角度锁止,万向脚轮台架,便于教学。（六）注意事项1.使用时需按照说明书的正确方法操作，调整。2.拆装修理时需作60度翻转。3.运转过程中发现不正常现象及时停止操作并进行检查，（七）实验项目发动机翻转拆装操作演示转动手柄，带动锁止装置旋转，使之发动机旋转，锁止装置是每60度翻转一次，方便使用。（八）相关产品发动机拆装及翻转架桑塔纳2000 GSI电控发动机拆装运行实训台自动变速箱附拆装翻转架丰田5A发动机附拆装翻转架电控发动机带拆装实训台(一)翻转架的设计翻转架的设计包括台架的设计以及发动机的选择。翻转架的设计要充分考虑台架质量分布均匀度，台架稳定性及运动件和固定件是否发生干涉等因素，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。（二）台架的设计台架的主要功能是，支撑发动机，并使其每60度翻转。台架能对发动机启动，发动机停止，紧急停止等进行手动控制。根据发动机的外形尺寸，质量要求，零件位置来选择台架，台架与发动机之间需要进行设计，其特点有良好的稳定性和足够的强度来支撑发动机。台架只需支撑发动机和销，不需承受其他的外力所以只需满足其强度要求。台架的材料主要以方钢为主，其材料不低于原材料的强度。采用焊接和螺栓连接，以达到良好的稳定性和强度。采用橡胶轮，移动方便，同时还能减震。1台架底座的尺寸确定及材料选择台架由发动机的尺寸确定为：长1400mm、宽700mm 如下图所示：台架底座材料选择：根据发动机和零部件的重量初步定为100mm*50mm 壁厚为4mm的方形钢管台架底座受力分析：由分析得出底座在平衡状态下个只受地面对其的支持力和在其表面上物体所给的压力。详见图表3-1。即: F=G发动机+G支架 因发动机重量为150Kg，支架重约20Kg，取g=10N/Kg所以 F=150X10+20X10 =1700N2.台架立柱的尺寸确定及材料选择为符合工作需求及考虑到发动机的自身高度,立柱尺寸定为780mm。根据发动机及零部件的重量定为管径78mm壁厚为2mm的圆形钢管。3. 台架立柱的受力分析 经分析立柱仅受底座对其的支持力和发动机对其的压力。 详见图表3-2。即： F=G发动机=1500N4.台架的选材台架的材料选用方钢，其材料不低于原材料的强度，并且性能，价格均可行，台架采用焊接连接，以保证强度和稳定性能。方钢的尺寸为：100x50MM。（三）卡盘的设计1.卡盘的尺寸及材料的选择（1）为了使发动机固定稳定，受其重量限制，选取长为250mm 宽为200mm 厚度为10mm 的钢板来制作卡盘。（2）为了使结构稳定我们选择长200mm 宽40mm 厚5mm 的钢板作为制作U形铁的材料。2卡盘的设计方案为了与U型铁相连接,在卡盘四角长30mm 宽60mm 处钻孔径为16mm的圆孔四个。U型铁的间距设为16mm。3卡盘中螺柱的受力分析和校核卡盘中四个螺柱所处的位置可看作是四个悬臂梁，其受力分析为：解：取其中一处作为研究对象，列平衡方程式： Fy=0 FAy-F=O FAy=F 因为卡盘有四个螺柱共同起固定作用,所以可近似看为四个螺柱平均分担发动机的重力, 即: F=G/4 =1500/4 =375N（一）卡盘详见附录图表4-1。（二）锁紧详见附录图表4-2。（三）U形铁详见附录图表4-3。底座：1400x700MM F=1700N 立柱：780MMF=1500N方钢：100x50MM卡盘：250x200x10MMU形铁：200x40x5MMF=375N结论翻转实验台是一个整体，复杂的结构虽然能提高试验台的支撑性和平稳性，但也能提高加工设计成本。我们设计的翻转拆装台架结构简单，使用灵活，带万向脚轮可随意移动。另外翻转台架还要求实现每60任意翻转和任意定位，由于可参考的资料很少，因此我们参考了网上搜索的一些发动机翻转实验台的外形图片，然后根据禚老师的指导分析设计了内部构造，在这次毕业设计过程中，我们也发现了自己的不足，没有合理安排好时间。作为整组的毕业设计，没有明确安排好个人的任务分工，因此在设计过程中有些手忙脚乱的迹象，而且由于分工问题，把重要的时间浪费在一些琐碎的事情上，例如购买材料，计算刚才的截取尺寸等等，以至于完成毕业设计的时间比计划中的要延迟了一些。虽然有些遗憾，但是令我们高兴的是设计终于如期完成，从一开始的一片茫然到如今的实物，图幅成形，小组的每个人都付出了一定的心血，这些泡在车间和图书馆的时间没有白费，我们终于做出了我们整组人的心血结晶。附录（一）2-1 发动机翻转台架（二）3-1 台架底座受力图（三）3-2台架立柱受力分析图（四）4-1卡盘（五）4-2锁紧（六）4-3U形铁（七）三视图参考文献1王三民.机械设计计算手册M.北京:化学工业出版社,2009:2-6.2王金.机械设计基础M.辽宁:东北工学院出版社,1987,（0）:21-22.3吴宗泽,高志.机械设计M.北京:高等教育出版社,2009:3-9. 4成小英,高燕,宋晓.AutoCAD 2007 机械设计基础与范例教程M.中国电力出版社,2007,(1):9-16.5机械设计手册委员会.机械设计手册 i 减速器变速器M.机械工业出版社,2007,(02):5-9. 6 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册M.北京:高等教育出版社,2006:15-25. 7朱孝录.机械传动设计手册M.北京:电子工业出版社,2007:7-7. 8陈秀宁,施高义.机械设计课程设计M.浙江大学出版社,2002,(0):7-13. 910致谢为期一个月的毕业设计结束了本论文是在禚老师的悉心指导下完成的。禚老师作为一名优秀的、经验丰富的教师，具有丰富的知识和经验，在整个论文实验和论文写作过程中，对我们进行了耐心的指导和帮助，提出严格要求，引导我们不断开阔思路，为我们答疑解惑，鼓励我们大胆创新，使我们在这一段宝贵的时光中，既增长了知识、开阔了视野、锻炼了心态，又培养了良好的实验习惯和科研精神。从台架的选择到零部件的组装焊接，禚老师给予我们很大的指导和帮助，甚至亲自下车间帮我们焊接零部件，在整个设计过程中，禚老师给予的帮助是极大的。在此，我向我们的指导老师表示最诚挚的谢意！在论文即将完成之际，我的心情久久无法平静，从开始选题到顺利论文完成，有不知多少多少可敬的师长、同学、朋友给了我无数的帮助。感谢德州科技职业学院机电系系提供的车间材料和器械，感谢机电系全体老师给予我丰富的专业知识和各个方面的关心和帮助，感谢学院图使馆丰富的藏书资料，感谢小组长的认真负责，感谢合作组员的热心协助。同时也要感谢机电系09级二班全体同学，正是由于你们的帮助和支持，我们才能一个一个克服困难、解明疑惑，直至本文顺利完成，在这里请接受我们诚挚的谢意！最后我们还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们！由于我们所学的知识有限，所以在设计中难免会有疏漏和不足，希望老师批评指正，在此表示感谢！20德州科技职业学院机电工程系