毕业设计（论文）-机械举升式发动机翻转台架设计.docx

1、摘要发动机翻转台架是与汽车有关的教学和生产中必不可少的设备，可以为研究发动机总体构造和内部结构以及工作原理提供很好的帮助。不论是在开有车辆工程专业的高校实验室里，还是在开有汽车维修专业的职业类技术学实训车间中；不论是汽车生产工厂的生产部门和研发部门，还是4s店和汽车维修厂的维修保养工位里，都离不开发动机翻转台架。但是传统的发动机翻转台架只能实现发动机的翻转功能，在现实工作与实训过程中我们往往还需要实现发动机的举升功能，以便于更加仔细的观察学习发动机的结构或更加方便的拆卸组装发动机零部件。为了解决传统的发动机翻转台架无法升降的问题，我设计了一款带有举升功能的机械式发动机翻转台架。设计的主要内容包

2、括台架的设计，发动机举升装置的设计和发动机翻转装置的设计。其中台架的设计包括底盘的设计，立柱的设计,翻转台的设计与箱体的设计。举升装置的设计原理是通过摇动举升手轮带动举升手轮轴上的蜗杆旋转，蜗杆再通过啮合传动带动升降轴上的蜗轮旋转，蜗轮再通过半圆键连接带动升降轴旋转，最后通过升降轴上的外螺纹与翻转台上的内螺纹进行螺纹传动实现发动机的升降功能。而翻转功能的设计原理是通过摇动翻转手轮带动翻转手轮轴上的蜗杆转动，蜗杆再通过啮合传动带动翻转轴上的蜗轮旋转，蜗轮再通过半圆键连接带动翻转轴旋转，最后翻转轴带动发动机夹具实现发动机的翻转功能。关键词：翻转台架;举升式;蜗轮蜗杆;机械传动。15Abstract

3、Engineturntableisanindispensableequipmentinteachingandproductionrelatedtoautomobile,whichcanprovideagoodhelpforthestudyoftheoverallstructureandinternalstructureofengineaswellasitsworkingprinciple.Whetherinauniversitylaboratorywithavehicleengineeringmajororinaprofessionaltechnicaltrainingworkshopwith

4、acarmaintenancemajor,whetherintheproductiondepartmentandR&Ddepartmentofanautomobileproductionplant,Or4sshopandcarrepairandmaintenanceofthestation,cannotbeseparatedfromtheengineflipbench.Butthetraditionalengineflipbenchcanonlyrealizetheturningfunctionoftheengine.Itisalsonecessarytorealizetheliftingfu

5、nctionoftheenginesoastomakeiteasiertoobserveandlearnthestructureoftheengineortodisassembleandassembletheenginepartsmoreconveniently.Inordertosolvetheproblemthatthetraditionalenginefliptablecannotbelifted,Idesignedamechanicalenginefliptablewithliftingfunction.Themaincontentsofthedesignincludethedesig

6、nofthebench,thedesignoftheengineliftdeviceandthedesignoftheengineflipdevice.Thedesignofbenchincludeschassisdesign,columndesign,turntabledesignandboxdesign.Thedesignprincipleoftheliftingdeviceistodrivethewormrotationontheliftinghandwheelshaftbyshakingtheliftinghandwheel,andthewormdrivethewormwheelrot

7、ationontheliftingshaftthroughthemeshingdrive.Finally,thethreaddriveisrealizedbytheexternalthreadontheliftingshaftandtheinternalthreadonthefliptable.Theascendinganddescendingfunctionofamotive.Thedesignprincipleoftheflippingfunctionistoturnthewormonthefliphandwheelshaftbyshakingthehandwheel,andtheworm

8、wheelonthefliphandwheelshafttorotatethroughthemeshingdrive,soastorealizetheturningfunctionoftheengine.Keywords:flippingstand;liftingtype;wormandworm;mechanicaltransmission.摘要11绪论51.1 课题背景51.2 发动机翻转台架的发展情况52总体设计73台架的设计93.1 底盘与立柱的设计93.2 翻转台的设计103.3 箱体的设计114.1 举升装置组成及原理134.2 手轮轴与升降轴参数计算144.2.1 手轮轴与升降轴转

9、速计算144.2.2 举升手轮轴与升降轴功率的计算144.2.3 手轮轴与升降轴的输入转矩的计算154.3 蜗轮蜗杆的设计计算154.3.1 蜗轮蜗杆中心距的计算154.3.2 蜗杆与蜗轮主要参数与几何尺寸164.4 轴的设计与校核174.4.1 轴的设计174.4.2 蜗杆轴的受力分析184.4.3 蜗杆轴在垂直方向内受力194.4.4 蜗杆轴在水平方向内受力194.4.5 蜗杆轴在水平面支反力204.4.6 涡杆轴垂直面弯矩204.4.7 涡杆轴水平面弯矩204.4.8 涡杆轴合成弯矩204.4.9 蜗杆轴扭矩计算204.4.10 险截面当量计算205翻转装置设计225.1 翻转装置组成及

10、原理225.2 蜗轮蜗杆参数计算225.2.1 翻转手轮轴与翻转轴转速计算225.2.2 翻转手轮轴与翻转轴输入功率的计算225.2.3 翻转手轮轴与翻转轴的输入转矩的计算235.3 蜗轮蜗杆的设计计算235.3.1 蜗轮蜗杆中心距的计算235.3.2 蜗杆与蜗轮主要参数与几何尺寸245.4 轴的设计与校核255.4.1 轴的设计255.4.2 蜗杆轴的受力分析265.4.3 蜗杆轴在垂直方向内受力275.4.4 蜗杆轴在水平方向内受力275.4.5 蜗杆轴在水平面支反力285.4.6 涡杆轴垂直面弯矩285.4.7 涡杆轴水平面弯矩285.4.8 涡杆轴合成弯矩285.4.9 蜗杆轴扭矩计算

11、285.4.10 险截面当量计算286万能安装夹具设计30结束语32参考文献33致谢341绪论1.1 课题背景随着我国人民生活水平的不断提高，人均可支配收入日渐增多，汽车对人们来说不再是奢侈品，买车的人越来越多，全国汽车保有量也越来越大。随着汽车产业的蓬勃发展，与之相关的汽车教学，汽车维修，汽车生产，汽车研发等行业都发展迅速。发动机翻转台架是与汽车有关的教学，生产与维修中必不可少的设备，可以为研究发动机总体构造，内部结构和工作原理提供很好的帮助。不论是在开有车辆工程专业的高校实验室里，还是在开有汽车维修专业的职业类技术学实训车间中；不论是汽车生产工厂的生产部门和研发部门，还是4s店和汽车维修厂

12、的维修保养工位里，都离不开发动机翻转台架。但是传统的发动机翻转台架往往只能实现发动机的翻转功能，在现实工作与实训过程中我们还需要实现发动机的举升功能，以便于更加仔细的观察学习发动机的结构或更加方便的拆卸组装发动机零部件。为了解决传统的发动机翻转台架无法升降的问题，我设计了一款带有举升功能的机械式发动机翻转台架。设计的主要内容包括翻转台架底盘的设计，发动机举升装置的设计和发动机翻转装置的设计。其中台架的设计包括底盘的设计，立柱的设计，翻转台的设计与箱体的设计。举升装置的设计原理是通过摇动举升手轮带动举升手轮轴上的蜗杆旋转，蜗杆再通过啮合传动带动升降轴上的蜗轮旋转，蜗轮再通过半圆键连接带动升降轴旋

13、转，最后通过升降轴上的外螺纹与翻转台上的内螺纹进行螺纹传动实现发动机的升降功能。而翻转功能的设计原理是通过摇动翻转手轮带动翻转手轮轴上的蜗杆转动，蜗杆再通过啮合传动带动翻转轴上的蜗轮旋转，蜗轮再通过半圆键连接带动翻转轴旋转，最后翻转轴带动发动机夹具实现发动机的翻转功能。1.2 发动机翻转台架的发展情况从世界上第一台发动机被发明之后，发动机翻转台架就走进了历史的舞台，到现在已经有100多年的历史了。从功能上看，最开始的发动机台架只是一个放置发动机的固定的架子，后来随着人们对发动机翻转功能和举升功能的需要，慢慢发展成了分别带有发动机翻转功能的发动机翻转台架和发动机举升功能的发动机举升台架，再然后将

14、这两种功能合二为一，发展成了具有举升功能的发动机翻转台架。从动力上看，最开始的发动机翻转台架是靠人工摇动手轮提供动力的机械式发动机翻转台架，这种机械式的发动机翻转台架工作效率低下，费时费力，不能在有限的时间内实现发动机的快速举升和翻转。随着电控技术和液压技术的成熟，慢慢发展成了利用电机系统提供动力的电控式发动机翻转台架和利用液压系统提供动力的液压式发动机翻转台架，这两种发动机翻转台架工作效率高，人只需操作按钮即可，可以在有限的时间内实现发动机的快速举升和翻转。从用途上看，最开始的发动机翻转台架只是用于汽车生产与研发，随着汽车的迅速普及，越来越多的学校开设了与汽车有关的车辆工程专业，汽车维修专业

15、以及汽车服务专业，各种类型的汽车4s店和汽车维修厂也在大中小城市遍地开花。不论是在开有车辆工程专业的高校实验室里，还是在开有汽车维修专业的职业类技术学实训车间中；不论是汽车生产工厂的生产部门和研发部门，还是4s店和汽车维修厂的维修保养工位里，发动机翻转台架的用途越来越多。2总体设计为了解决传统的发动机翻转台架无法升降的问题，我设计了一款带有举升功能的机械式发动机翻转台架。设计的主要内容包括以下几项：1 .翻转台架底盘的设计2 .发动机举升装置的设计3 .发动机翻转装置的设计4 .万年安装夹具的设计5 .翻转台移动装置的设计台架是发动机翻转台架的主要组成部分，相当于发动机翻转台架的骨架。发动机翻

16、转台架上的传动装置，例如蜗轮蜗杆，轴和轴承等都是以台架为基础进行安装的。因此台架设计是发动机翻转台架设计的基础，我们首先应该进行台架的设计，设计好总体尺寸，才能进一步设计发动机翻转台架其他装置。台架的设计包括底盘的设计，立柱的设计，翻转台的设计与箱体的设计。举升装置由举升手轮，举升手轮轴，升降轴，升降轴蜗轮和翻转台五个部分及滚动轴承组成。举升装置的设计原理是通过摇动举升手轮带动举升手轮轴上的蜗杆旋转，蜗杆再通过啮合传动带动升降轴上的蜗轮旋转，蜗轮再通过半圆键连接带动升降轴旋转，最后通过升降轴上的外螺纹与翻转台上的内螺纹进行螺纹传动实现发动机的升降功能。翻转装置由翻转手轮，翻转手轮轴，翻转轴，翻

17、转轴蜗轮，翻转台和箱体六个部分及滚动轴承组成。翻转功能的设计原理是通过摇动翻转手轮带动翻转手轮轴上的蜗杆转动，蜗杆再通过啮合传动带动翻转轴上的蜗轮旋转，蜗轮再通过半圆键连接带动翻转轴旋转，最后翻转轴带动发动机夹具实现发动机的翻转功能。万能安装夹具由夹具盘，4个万向爪和螺栓螺母组成。万能安装夹具的设计原理是通过翻转轴带动夹具盘旋转，夹具盘带动四个万向爪旋转，万向爪再通过万向爪头上的螺栓带动发动机旋转，实现发动机的翻转功能。移动装置可以实现发动机翻转台架的移动和固定两个功能。为了实现发动机翻转架的移动功能，我在发动机翻转架前部安装了2个万向轮，后部安装了2个定轮，万向轮可以让发动机翻转台架向各个方

18、向移动。为了实现发动机翻转架的固定功能，我还在每个轮子上都设计了锁死机构，锁死后发动机翻转架不能移动，方便对发动机进行研究学习和拆卸维修。图2.1发动机翻转台架整体设计如图所示，我设计的发动机翻转台架长度为1000mm,宽度为700mm,高度为950mm,可调高度为600到800mm,最大举升重量为300kg。该发动机翻转台架整体用钢结构制造而成，不但可以实现发动机的举升功能和翻转功能，还可以随时移动和固定。该发动机翻转架安全可靠，功能和工作原理明确、结构简单，成本低廉，满足工作需要。3台架的设计台架是发动机翻转台架的主要组成部分，相当于发动机翻转台架的骨架。发动机翻转台架上的传动装置，例如蜗

19、轮蜗杆，轴和轴承等都是以台架为基础进行安装的。因此台架设计是发动机翻转台架设计的基础，我们首先应该进行台架的设计，设计好总体尺寸，才能进一步设计发动机翻转台架其他装置。台架的设计包括底盘的设计，立柱的设计，翻转台的设计与箱体的设计。下面分别进行设计说明：3.1 底盘与立柱的设计底盘是发动机翻转台架安装的基础，许多发动机翻转台架零部件都是以底盘作为基准面进行安装的。底盘的上基准面安装有立柱和举升轴底座，承载了翻转台架和发动机的全部重量。而底盘的下基准面安装有两个定轮和两个万向轮，可以实现翻转台架的移动和固定。和底盘一样，立柱也是发动机翻转台架安装的基础，翻转台架的举升装置和翻转装置都是以立柱为基

20、准进行安装的。立柱左右两侧安装有举升手轮轴承孔座，用于安放举升手轮轴及其轴承。立柱的中间和下面安装有举升轴轴承孔座，用来安放举升轴即其轴承。立柱的上表面还放有一个托盘，用来放置发动机拆卸下来的零部件和拆卸工具。立柱的一侧还安装有一个工具盒，用来放置发动机拆卸工具。为了使底盘与立柱连接牢固，方便日后维护，并且结构简单不易损坏，我直接把底盘和立柱焊接成一个整体。其中底盘部分采用50X50X3mm的方钢焊接而成，底盘长度为1000mm,底盘宽度为700mm。立柱部分采用5mm的薄钢板焊接而成，立柱长度为150mm,立柱宽度为50mm,立柱高度为780mm。图3.1底盘和立柱3.2 翻转台的设计翻转台

21、分成上部的翻转平台和下部的举升圆筒两个部分。上部的翻转平台用来实现发动机的翻转功能，是翻转装置安装的基础。而下部的圆筒用来和升降轴一起实现发动机的升降功能，是升降装置安装的基础。翻转台下部圆筒的内螺纹通过螺纹连接与举升轴上部的外螺纹连接在一起，可以随着举升轴的旋转而上下运动。翻转台的两侧有翻转轴承孔座，用来安装翻转轴即其轴承。翻转台前部通过螺栓与翻转托盘连接在一起，可以实现发动机的翻转功能。而翻转台的后部通过螺栓与箱体连接在一起，起到固定箱体的作用。我设计的翻转台是使用10mm的钢板焊接而成，其长度为200mm,宽度为200mm,高度为70mm,轴承孔的直径为40mm。下部圆筒的外径为40mm

22、,内径为30mm,长度为200mm,并且攻有与举升轴相配套的内螺纹。图3.2翻转台3.3 箱体的设计和翻转台一样，箱体也是翻转装置安装的基础。箱体的左右两侧安装有翻转手轮轴承座，用来安装翻转手轮轴及其轴承。箱体的后侧安装有圆筒，用来和翻转轴的轴肩一起固定翻转轴蜗轮。箱体的前面通过螺栓和翻转台连接在一起，起到固定作用。我设计的箱体是使用厚度为5mm的钢板焊接而成，其长度为200mm,宽度为100mm,高度为180mm,轴承座孔的直径为30mm。图3.3箱体4举升装置设计4.1 举升装置组成及原理举升装置由举升手轮，举升手轮轴，升降轴，升降轴蜗轮和翻转台五个部分及滚动轴承组成。举升手轮与举升手轮轴

23、之间用花键连接，举升手轮外侧用锁紧螺母与举升手轮轴的凸缘锁紧。举升手轮轴上铸造有蜗杆结构，可以和升降轴上的蜗轮啮合传动。举升手轮轴两侧与立柱接触的部分安装有滚动轴承，实现举升手轮轴的滚动功能。升降轴中部通过半圆键与蜗轮连接，轴向通过升降轴的轴肩实现固定。升降轴顶部攻有外螺纹，通过螺纹连接与翻转台圆筒的内螺纹连接在一起，实现举升装置的举升功能。升降轴下部和中上部与立柱接触的部分安装有滚动轴承，实现升降轴的转动。举升装置的设计原理是通过摇动举升手轮带动举升手轮轴上的蜗杆旋转，蜗杆再通过啮合传动带动升降轴上的蜗轮旋转，蜗轮再通过半圆键连接带动升降轴旋转，最后通过升降轴上的外螺纹与翻转台上的内螺纹进行

24、螺纹传动实现发动机的升降功能。图4-1举升装置设计原理1T升手轮2举升手轮轴花键3滚动轴承J蜗轮6蜗杆7举升轴I羽转台圆筒4.2 手轮轴与升降轴参数计算4.2.1 手轮轴与升降轴转速计算考虑到该发动机翻转台架的举升功能靠人摇动举升手轮提供动力，初步选取人能够每秒摇动举升手轮一圈，即人摇动举升手轮的速度为60r/min,则蜗杆轴的转速与人摇动举升手轮的速度相同为60r/mino通过查阅机械设计手册，我们可以知道蜗轮蜗杆传动的传动比范围是10到40,则涡轮轴的转速范围为60/（1040）=1.56r/min,初步选取涡轮轴转速为217min。传动比为蜗杆轴（举升手轮轴）转速与蜗轮轴（升降轴）转速的

25、比值，即60/2=304.2.2 举升手轮轴与升降轴功率的计算假设发动机和发动机翻转台架上翻转装置的总重量为300kg,翻转台上升的速度为0.1m/s,举升高度为200mm。则举升机的输出功率为Fv 300x10x0.1Togo-iooo0.3KW人摇动举升手轮的功率5=%/总式中：总传动效率总=71；7：蜗轮蜗杆传动效率，取蜗轮蜗杆传动效率为07色：螺纹传动效率，取螺纹传动效率为0.4；%：蜗杆轴滚动轴承传动效率，取蜗杆轴滚动轴承传动效率为0.98；Z：蜗轮轴滚动轴承传动效率，取蜗轮轴滚动轴承传动效率为0.98；/：联轴器传动效率，取联轴器传动效率为0.99；故Pd =Pw0.3 0.7 x

26、 0.4 x 0.98 x 0.98 x 0.99= 1.13蜗杆轴（举升手轮轴）的功率为：Pl-PdT|5T|4=1.13xO.98X0.99=1.1OKW蜗轮轴（升降轴）的功率为:P2-Pirprp=1.13x0.7x0.98=O.78KW4.2.3 手轮轴与升降轴的输入转矩的计算蜗杆轴（举升手轮轴）的输入转矩为：1=955。江10=U5.INmm60螺杆轴（升降轴）的输入转矩为：12=史迎=幽上经=3724.5Nm1122综上所述，手轮轴与升降轴的参数如下表所示：表4.1轴号转速n/(r/min)功率P/KW转矩T/(Nm)传动比i举升手轮轴601.10175.130升降轴20.7837

27、24.54.3 蜗轮蜗杆的设计计算4.3.1 蜗轮蜗杆中心距的计算蜗轮蜗杆传动中心距：叫屈（些）式中:Ti为蜗轮上的转矩，由上面求得蜗轮轴的输入转矩为VOH3724.5NmK为载荷系数，载荷系数长=丛丛昭，式中Ka为使用系数，取使用系数为1.15；Kb为载荷不均匀系数，取载荷不均匀系数为1;儿为动载荷系，取动载荷系为1.05.所以载荷系数长=及倔心=1.15x1.05x1=1.21Ze为材料弹性影响系数，查机械设计手册得材料弹性影响系数为160Mp；Z。为载荷接触系数Zp,查机械设计手册得载荷接触系数为2.8e/为接触应力，查机械设计手册得接触应力为m为200MP。代入以上数据求得蜗轮蜗杆中心

28、距为：a3（KTi（）=J1.21k3724.5xf60*2.*=283mmRotV2004.3.2蜗杆与蜗轮主要参数与几何尺寸选择蜗杆头数4,蜗轮齿数Z2,按传动比为30,取:Z1=1Z2=30确定模数蜗杆分度圆直径，模数：di=0.68a0875=12.7mm2a-di2x28.3-12.730m=1.46Z2取模数m=1.6,查机械设计手册可得分度圆直径为28,蜗杆直径系数q=17.5;模数mmm轴向齿距PXmm分度圆直径dimm头数Z1直径系数q齿顶圆直径dalmm齿根圆直径d”mm分度圆柱导程角Y说明13.14118118.0002015.63。1047自锁1.253.9272011

29、6.00022.5173。3435”22.4117.92024.919.4301138自锁1.65.02720112.50023.216.164。34吃6”29。0525”4“。444128117.50031.224.163。1614”自锁3826.2831819.0002213.26。2025212。3r44423。574522.4111.20026.417.65。0608”210。0729表4.2故有蜗杆分度圆直径：di=mq=1.6X17.5=28此时，螺纹升角为：,乙、y=arctan(-L)qr=3.27确定中心矩：a=5(q+Z2)=5X(17.5+30)=237.5mm30.7m

30、m故接触强度够用。蜗杆蜗轮各部分尺寸计算(1)蜗杆 齿顶圆直径 齿根圆直径 导程角 轴向齿距 分度圆直径径向间隙(2)蜗轮 齿顶圆直径 齿根圆直径: 分度圆直径 蜗轮齿宽：dai=m(q+2)=1.6X(17.5+2)=31.2mmdfi=m(q-2.4)=1.6X(17.5-2.4)=24.2mmr=3.27Pai=nm=3.14X1,6=5.02mmdi=mq=1.6X17.5=28mmc=0.20m=1.6X0.20=0.32mmdai=m(z2+2)=1.6X(30+2)=51.2mmdf2=m(z2-2.4)=1.6X(30-2.4)=44.2mmdi=mz2=1.6X30=48mm

31、B=0.75dai=0.75X31.2=23.4mm4.4轴的设计与校核4.4.1 轴的设计蜗杆尺寸确定34图4.1蜗杆轴各段尺寸(1)举升蜗杆轴的第一段用来安装滚动轴承，该部分承受圆周力，其直径di=24mm,长度li=15mmo(2)举升蜗杆轴的第二段是蜗杆部分，该部分承受轴向力，总长度l2=290mm,直径d2=28mm,螺纹长度为90mm,齿顶圆直径为31.2mm,齿根圆直径为24.2mm,齿距为5.02mm。(3)举升蜗杆轴的第三段也是用来安装滚动轴承，其直径d3=24mm,长度l3=15mmo(4)举升蜗杆轴的第四段是用来连接举升手轮，其直径d4=15mm,长度l4=60mm。举升

32、蜗杆轴与举升手轮通过花键连接在一起，外部通过锁紧螺母和举升蜗杆轴的凸缘进行锁紧固定。蜗轮轴尺寸确定图4.2蜗轮轴各段尺寸（1）举升蜗轮轴的第一段用来和翻转台圆筒通过螺纹传动实现翻转台的升降功能，其齿顶圆直径为30mm,齿根圆直径为25mm,长度为200mm（2）举升蜗轮轴的第二段用来安装举升蜗轮，其直径为30mm,长度为23.4mm。举升蜗轮轴上有5mmx5mmx23.4mm的键槽，举升蜗轮和举升蜗轮轴通过平键连接在一起，轴向靠举升蜗轮轴轴肩实现固定。（3）举升蜗轮轴的第三段用来固定举升蜗轮，其直径为40mm,长度为17mm。（4）举升蜗轮轴的第四段用来安装滚动轴承，其直径为30mm,长度为1

33、50mm。（4）举升蜗轮轴的第四段也是用来安装滚动轴承，其直径为24mm,长度为30mm。4.4.2 蜗杆轴的受力分析蜗杆参数：功率：Pi=1.10KW转速：ni=60r/min扭矩：Ti=175.1Nmm,T2=3724.5Nmm总长度l=370mm问国出口2Ti2x175.1”圆周力：Fu=23.35Ndi15尸广2T22x3724.5八八1轴向力：Fai=266.04Nch282T?径向力：Fn=-tana=Fana=266.04xtan20=96.83Nd2图4.3蜗杆轴受力分析4.4.3 蜗杆轴在垂直方向内受力由ZMa=0,ZMb=0,可以得到Fva=R2+M/2=96S3X370/

34、2+266.04x24/2=57370.Frl/2-FAd/296.83x370/2-266.04x24/2Fw=39.79NI370FvnFva图4.4蜗杆轴垂直方向受力分析4.4.4 蜗杆轴在水平方向内受力Fha=Fhb=11.6822图4.5蜗杆轴水平方向受力分析4.4.5 蜗杆轴在水平面支反力Fa=7Fva2+Fha2=V5TO?+1L6=58.20NFb4.4.6 涡杆轴垂直面弯矩Mav=Fva1/2=57.04x370/2=10552.4NmmMbv=FbvV2=39.79x370/2=7361.15Nmm4.4.7 涡杆轴水平面弯矩Mah=Mbh=FahV2=11.68x370/

35、2=2160.8Nmm4.4.8 涡杆轴合成弯矩Ma=VMah2+Mav2=J10552.42+2160.6=10771.4NmmMb=7Mbh2+Mbv2=77361.152+2160.8?=7671.7Nmm4.4.9 蜗杆轴扭矩计算T=Frdi/2=23.35x15/2=175.13Nmm4.4.10 险截面当量计算危险截面当量弯矩可由下式计算：Me=7MA2+(oT)2始终a为折合系数，取a=0.6将以上数据带入计算，得Me=J107714+(0.6x175.13)2=10771.9Nmm最小直径可由下式计算：式中为极限应力，查表得a=55MPa将以上数据带入计算，得d12 = 12.

36、5 0.1x55由于轴的最小直径为15mm,大于12.5mm,所以该蜗杆轴是安全的。5翻转装置设计5.1 翻转装置组成及原理翻转装置由翻转手轮，翻转手轮轴，翻转轴，翻转轴蜗轮，翻转台和箱体六个部分及滚动轴承组成。翻转手轮与翻转手轮轴之间用花键连接，翻转手轮外侧用锁紧螺母与翻转手轮轴的凸缘锁紧。翻转手轮轴上铸造有蜗杆结构，可以和翻转轴上的蜗轮啮合传动。翻转手轮轴两侧与箱体接触的部分安装有滚动轴承实现翻转手轮轴的滚动功能。翻转轴中部通过半圆键与蜗轮连接，轴向通过翻转轴的轴肩实现固定。翻转轴前后两侧与翻转台接触的部分安装有滚动轴承，实现翻转轴的转动。翻转轴的前侧与夹具盘焊接在一起，实现翻转装置的翻转

37、功能。翻转功能的设计原理是通过摇动翻转手轮带动翻转手轮轴上的蜗杆转动，蜗杆再通过啮合传动带动翻转轴上的蜗轮旋转，蜗轮再通过半圆键连接带动翻转轴旋转，最后翻转轴带动发动机夹具盘实现发动机的翻转功能。5.2 蜗轮蜗杆参数计算5.2.1 翻转手轮轴与翻转轴转速计算考虑到该发动机翻转台架的翻转功能靠人摇动翻转手轮提供动力，初步选取人能够每秒摇动翻转手轮一圈，即人摇动举升手轮的速度为60r/min,则蜗杆轴的转速与人摇动举升机翻转手轮的速度相同为60r/mino通过查阅机械设计手册，我们可以知道蜗轮蜗杆传动的传动比范围是10到40,则涡轮轴的转速范围为60/（1040）=1.56r/min,初步选取涡轮

38、轴转速为2r/mino传动比为蜗杆轴（翻转手轮轴）转速与蜗轮轴（翻转轴）转速的比值，即60/2=305.2.2 翻转手轮轴与翻转轴输入功率的计算假设人用手摇动翻转手轮轴的功率为Pd=0.1KW,人摇动翻转手轮的功率以=p”/总式中：总传动效率总=771772773774;71：蜗轮蜗杆传动效率，取蜗轮蜗杆传动效率为0.7；2：蜗杆轴滚动轴承传动效率，取蜗杆轴滚动轴承传动效率为0.98；73：蜗轮轴滚动轴承传动效率，取蜗轮轴滚动轴承传动效率为0.98；7/4：联轴器传动效率，取联轴器传动效率为0.99；故蜗杆轴（翻转手轮轴）的功率为：Pi=PdT|2r|4=O.lxO.98x0.99=O.IkW

39、螺杆轴（翻转轴）的功率为：p2-PdT|iT3=0.1x0.7x0.98=O.O7kW5.2.3 翻转手轮轴与翻转轴的输入转矩的计算蜗杆轴（翻转手轮轴）的输入转矩为：T迎=-1=15.9Nmm60螺杆轴（翻转轴）的输入转矩为：T?=辿=迎辿”=334.5NmD22综上所述，手轮轴与升降轴的参数如下表所示：表5.1轴号转速n/(r/min)功率P/KW转矩T/(Nm)传动比i蜗杆轴600.115.930蜗轮轴20.07334.55.3 蜗轮蜗杆的设计计算5.3.1 蜗轮蜗杆中心距的计算蜗轮蜗杆传动中心距：、I5（ZeZp、a3KTi（-）Von式中：Ti为蜗轮上的转矩，由上面求得蜗轮轴的输入转矩

40、为334.5NmK为载荷系数，载荷系式中Ka为使用系数，取使用系数为1.15；Kb为载荷不均匀系数，取载荷不均匀系数为1;Kv为动载荷系，取动载荷系为1.05.所以载荷系数K=KKKv=1.15x1.05x1=1.21Ze为材料弹性影响系数，查机械设计手册得材料弹性影响系数为160Mp；Zp为载荷接触系数Z。，查机械设计手册得载荷接触系数为2.88为接触应力，查机械设计手册得接触应力8为200Mp。代入以上数据求得蜗轮蜗杆中心距为：a3IkTiC-)=J1.21k334.5xj602.：)2=127VohV2005.3.2 蜗杆与蜗轮主要参数与几何尺寸选择蜗杆头数4,蜗轮齿数Z2,按传动比为6

41、0,取:Z1=1Z2=30确定模数蜗杆分度圆直径，模数：di=0.68a0875=6.30.96302a-d.2x12.7-6.3m=Z2模数mmm轴向齿距PXmm分度圆直径5mm头数Z1直径系数q齿顶圆直径dalmm齿根圆直径d”mm分度圆柱导程角y说明13.14118118.0002015.63。1047白锁1.253.92720116.00022.5173。343522.4117.92024.919.43。1138”自锁1.65.02720112.50023.216.164。34,26”29。05,25”417。44,4128117.50031.224.163。1614”自锁3826.2

42、831819.0002213.26。2025”212。3r44423。574522.4111.20026.417.65。0608”210。0729表5.2取模数m=l,查机械设计手册可得蜗杆直径系数q=18;故有蜗杆分度圆直径：dl=mq=lX18=18此时，螺纹升角为：y=arctan(五)qr=3.6确定中心矩：a=m(q+Z2)/2=1X(18+30)/2=24mm12.7mm故接触强度够用。4.3.3蜗杆蜗轮各部分尺寸计算(1)蜗杆齿顶圆直径dai=m(q+2)=1X(18+2)=20mm齿根圆直径dfi=m(q-2.4)=1X(18-2.4)=15.6mm导程角r=3.6轴向齿距Pa

43、l=jrm=3.14X1=3.14分度圆直径di=mq=lX18=18mm径向间隙c=O.2Om=lX0.20=0.20mm(2)蜗轮齿根圆直径:df2=m(z2-2.4)=1X(30-2.4)=27.6mm齿顶圆直径：df2=m(z2+2.4)=1X(30+2.4)=32.4mm分度圆直径：d2=mz2=lX30=30mm蜗轮齿宽：B=0.75dal=0.75X20=15mm5.4轴的设计与校核5.4.1轴的设计翻转蜗杆轴尺寸确定图5.1蜗杆轴各段尺寸(1)翻转蜗杆轴的第一段用来安装滚动轴承，该部分承受圆周力，其直径di=16mm,长度li=15mmo(2)举升蜗杆轴的第二段是蜗杆部分，该部

44、分承受轴向力，总长度l2=290mm,直径d2=18mm,螺纹长度为45mm,齿顶圆直径为20mm,齿根圆直径为15.6mm,齿距为3.14mm。(3)举升蜗杆轴的第三段也是用来安装滚动轴承，其直径d3=16mm,长度l3=15mmo(4)举升蜗杆轴的第四段是用来连接举升手轮，其直径d4=14mm,长度I4=125mmo举升蜗杆轴与举升手轮通过花键连接在一起，外部通过锁紧螺母和举升蜗杆轴的凸缘进行锁紧固定。翻转蜗轮轴尺寸确定图5.2蜗轮轴各段尺寸（1）翻转蜗轮轴的第二段用来安装翻转蜗轮，其直径为18mm,长度为52.5mm。翻转蜗轮轴上有16mm长的键槽，翻转蜗轮和翻转蜗轮轴通过平键连接在一起

45、，轴向靠翻转蜗轮轴轴肩和箱体的固定圆筒实现固定。（2）翻转蜗轮轴的第二段用来安装滚动轴承，其直径为25mm,长度为67.5mm。（3）翻转蜗轮轴的第三段用来固定滚动轴承，其直径为30mm,长度为156mm。（4）翻转蜗轮轴的第四段也是用来安装滚动轴承，其直径为32mm,长度为35mm。5.4.2 蜗杆轴的受力分析蜗杆参数：功率：Pi=0.1KW转速：ni=60r/min扭矩：Ti=15.9Nmm,T2=334.5Nmm总长度l=335mm圆周力:轴向力:径向力:Ftl = =2x159 = 1.99Ndi16Fal = = 2x334-5 = 37.17Nd2 182rFri =tana = Faitan6z =37.17x tan20 = 13.53Nd2FaFb图5.3蜗杆轴受力分析5.4.3 蜗杆轴在垂直方向内受力由ZMa=0,ZMb=0,可以得到&=万2+5/2=13.53x335/2+37.17X16/2=