变速箱翻转架设计 (2).doc

1、大学课 程 设 计题 目： 变速箱翻转架设计 班级： 学 号： 姓名： 指导教师： 完成日期：2013 一、设计题目变速箱翻转架设计二、设计参数蜗杆分度圆直径：90mm涡轮分度圆直径：350mm三、设计要求（1）总装图 1张 （2）零件图 2张（3）课程设计说明书（50008000字） 1份四、进度安排（参考）（1）熟悉相关资料和参考图 2天（2）确定基本参数和主要结构尺寸 2天（3）设计计算 3天（4）绘制总装配草图 4天（5）绘制总装配图 2天（6）绘制零件图 2天（7）编写说明书 3天（8）准备及答辩 3天五、指导教师评语该生设计的过程中表现 ，设计内容反映的基本概念及计算 ，设计方案

2、，图纸表达 ，说明书撰写 ，答辩表现 。成 绩： 指导教师日期摘要目前，随着我国汽车的发展，变速箱的应用需求越来越高，其质量的要求也越来越高，而往往其容易损坏，故而就设计出了变速箱翻转架以用来维修或者汽车专业学员实操技能的培训。所以，这次是有关变速翻转架的设计。变速箱是汽车传动系统的主要组成之一。汽车的实际使用情况非常复杂，如起步、怠速停车、低速或高速行驶、加速、减速、爬坡和倒车等，这就要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化，而目前广泛采用的活塞式发动机的输出转矩和转速变化范围较小。为了适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利的工况下(功率较高、油耗较低)工作，在传动系统中设置了变速箱

3、。变速箱关乎到车主的安全，所以变速箱的维修检测也必须谨慎，故而翻转架的选择和设计是十分重要的。课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的重要环节，这次的课程设计对于我们来说是非常的重要，因为它不仅是在我们完成生产实习，学完机械制造技术基础和其它专业课程之后进行的，还是将我们所学理论与具体设计相结合得到解决问题和分析问题能力的初步培养，另外也为以后搞好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合的训练。AbstractAt present, along with the development of our country automobile, the application demand of gea

4、r box is getting higher and higher, the request of its quality is also getting higher and higher, but often its easy damage, therefore designed the gear box roll-over stand to be used to service or the automotive specialty student reality holds training of skill. Therefore, this time is the design o

5、f related speed change roll-over stand.The gear box is one of the automobile transmission system main compositions. The actual service condition of automobile is complex, such as the start, the idling regime parking, low speed or the high-speed travel, accelerate, decelerate, climb and back up, this

6、 requests the driving influence and vehicle speed of automobile can change in the considerably large scope, but the output torque and rotational speed of range of variation piston engine at present widely uses is small. In order to adapt to travel condition of change, simultaneously makes (the power

7、 of engine under the advantageous operating mode high frequently, oil consumption to be low) work, has established the gear box in the transmission system. The gear box concerns the safety of vehicle owner, therefore the service examination of gear box must be discrete, therefore the choice and desi

8、gn of roll-over stand are very important.The curriculum project is to inspect the student comprehensively in grasping the important link of elementary theory knowledge, this curriculum project regarding us very important, because it not only completes the productive practice in us, after completing

9、other bases of manufacturing technique and special courses, carries on, studies the theory and concrete design us unifies is solved the problem and preliminary training of analysis problem ability, moreover does well the graduation project, to take the job to carry on a comprehensive training for la

10、ter.II目录1 变速箱翻转架发展概况11.1变速箱翻转架历史背景11.2变速箱翻转架国内外现状11.3翻转架工作原理22 蜗轮蜗杆的传动设计33 蜗杆、涡轮基本尺寸设计73.1 蜗杆基本尺寸设计73.2涡轮基本尺寸表84 涡轮轴的尺寸设计与校核84.1轴的直径与长度的确定94.2轴的校核104.3装涡轮处轴的键槽设计及键的选择145 箱体的选择（自选）146 其他零件的选择167 翻转架附件的选择178 翻转架的润滑199 结论2010 参考文献20辽宁工程技术大学课程设计1. 变速箱翻转架的发展概况1.1 变速箱翻转架的历史背景汽车和变速箱的诞生都已有百年的历史，尤其是二战后汽车工业获得

11、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

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。1.2变速箱翻转架的国内外现状国内外对汽车变速箱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

13、：（1）变速箱可沿轴向在 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

14、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。1.3 翻转架工作原理 翻转

15、架的传动是通过蜗轮蜗杆传动来工作的，其传动原理与减速器的传动是类似一样的，故而翻转架设计，可看作是对减速器来设计。翻转架的设计包括台架的设计以及变速箱的选择。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。 图1-3翻转架结构简图 Fig. 1-3 roll-over stand diagram of mechanism2、蜗轮蜗杆传动设计其设计是用于与发动机Y132M2-6相匹配的变速箱1蜗杆轴的输入功率、转速与转矩P0 = Pr=4.7kw n0=960r/minT0=9.55 P0 / n0=4.7103=46.7N .

16、m2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩P1 = P001 = 4.70.990.990.70.992 =3.19 kw n= = = 27.4 r/minT1= 9550 = 9550 = 1111.84Nm运动和动力参数计算结果整理于下表2-1：表2-1运动和动力参数Table 2-1 kinematic and dynamic parameters类型功率P（kw）转速N（r/min）转矩T(Nm)传动比i效率蜗杆轴4.796046.7510.679涡轮轴3.1927.41111.8435蜗杆的材料采用45钢，表面硬度45HRC，蜗轮材料采用ZCuA110Fe3,砂型铸造。以下设计参数与公式除特

17、殊说明外均以参考1蜗杆传动为主要依据。具体如表21： 表21蜗轮蜗杆的传动设计表Table 2-1 worm gear transmission design table项 目计算内容计算结果蜗杆副的相对滑动速度参考文献5第37页（23式）4m/sVs7m/s当量摩擦系数4m/sVs51.7100mm又因轴上有键槽所以D6增大3%，则D6=67mm计算转矩 Tc=KT=K9550=1.595503.19/27.4=1667.76N.M51.7100mm又因轴上有键槽所以D6增大3%，则D6=67mmD6=674.2轴的校核1轴的受力分析图 图4-1轴的受力分析图Fig. 4-1 the ana

18、lysis of accepting force chart of axisX-Y平面受力分析 图4-2 X-Y平面受力分析Fig. 4-2 X-Y plane analysis of accepting forceX-Z平面受力图： 图4-3 X-Z平面受力图Fig. 4-3 X-Z plane free-body diagram 水平面弯矩 1102123.75216079797119 714000图4-4水平面弯矩Fig. 4-4 horizontal plane bending moment垂直面弯矩 436150.8图4-5垂直面弯矩Fig. 4-5 perpendicular pl

19、ane bending moment合成弯矩 1184736.3 714000 681175.5 图4-6合成弯矩Fig. 4-6 composite bending moment当量弯矩T与aTT=1111840NmmaT=655985.6Nmm图4-7当量弯矩Fig. 4-7 equivalent moment 2轴的校核计算如表6.1轴材料为45钢， 表4-2-1轴的校核计算Table 4-2-1 checking calculation of shaft计算项目计算内容计算结果转矩Nmm圆周力=20707.6N=24707.6N径向力=2745.3N轴向力=24707.6tan 20F

20、r =8992.8N计算支承反力=1136.2N=19345.5N垂直面反力=4496.4N水平面X-Y受力图图6.2垂直面X-Z受力图6.3画轴的弯矩图水平面X-Y弯矩图 图6.4垂直面X-Z弯矩图 图6.5合成弯矩图6.6轴受转矩TT=1111840NmmT=1111840Nmm许用应力值表16.3，查得应力校正系数aa=a=0.59当量弯矩图当量弯矩蜗轮段轴中间截面=947628.6Nmm轴承段轴中间截面处=969381.2Nmm947628.6Nmm=969381.2Nmm当量弯矩图图6.7轴径校核验算结果在设计范围之内，设计合格轴的结果设计采用阶梯状，阶梯之间有圆弧过度，减少应力集中

21、，具体尺寸和要求见零件图2（蜗轮中间轴）。4.3装蜗轮处轴的键槽设计及键的选择当轴上装有平键时，键的长度应略小于零件轴的接触长度，一般平键长度比轮毂长度短510mm，由参考文献1表2.430圆整，可知该处选择键2.5110，高h=14mm，轴上键槽深度为，轮毂上键槽深度为，轴上键槽宽度为轮毂上键槽深度为5.箱体的选择（自选）参照参考文献机械设计课程设计（修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社 1992年第19页表1.5-1可计算得，箱体的结构尺寸如表5.1： 表5.1箱体的结构尺寸Table 5.1 boxes configuration sizes减速器箱体采用HT200铸造，必须进

22、行去应力处理。设计内容计 算 公 式计算结果箱座壁厚度=0.04225+3=12mma为蜗轮蜗杆中心距取=12mm箱盖壁厚度1=0.8512=10mm取1=10mm机座凸缘厚度bb=1.5=1.512=18mmb=18mm机盖凸缘厚度b1b1=1.51=1.510=15mmb1=18mm机盖凸缘厚度PP=2.5=2.512=30mmP=30mm地脚螺钉直径dd=20mmd=20mm地脚螺钉直径dd=20mmd=20mm地脚沉头座直径D0D0=48mmD0=48mm地脚螺钉数目n取n=4个取n=4底脚凸缘尺寸（扳手空间）L1=32mmL1=32mmL2=30mmL2=30mm轴承旁连接螺栓直径d

23、1d1= 16mmd1=16mm轴承旁连接螺栓通孔直径d1d1=17.5d1=17.5轴承旁连接螺栓沉头座直径D0D0=32mmD0=32mm剖分面凸缘尺寸（扳手空间）C1=24mmC1=24mmC2=20mmC2=20mm上下箱连接螺栓直径d2d2 =12mmd2=12mm上下箱连接螺栓通孔直径d2d2=13.5mmd2=13.5mm上下箱连接螺栓沉头座直径D0=26mmD0=26mm箱缘尺寸（扳手空间）C1=20mmC1=20mmC2=16mmC2=16mm轴承盖螺钉直径和数目n,d3n=4, d3=10mmn=4d3=10mm检查孔盖螺钉直径d4d4=0.4d=8mmd4=8mm圆锥定位

24、销直径d5d5= 0.8 d2=9mmd5=9mm减速器中心高HH=340mmH=340mm轴承旁凸台半径RR=C2=16mmR1=16mm轴承旁凸台高度h由低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。取50mm轴承端盖外径D2D2=轴承孔直径+(55.5) d3取D2=180mm箱体外壁至轴承座端面距离KK= C1+ C2+(810)=44mmK=54mm轴承旁连接螺栓的距离S以Md1螺栓和Md3螺钉互不干涉为准尽量靠近一般取S=D2S=180蜗轮轴承座长度（箱体内壁至轴承座外端面的距离）L1=K+=56mmL1=56mm蜗轮外圆与箱体内壁之间的距离=15mm取=15mm蜗轮端面与箱体内壁之间

25、的距离=12mm取=12mm机盖、机座肋厚m1,mm1=0.851=8.5mm, m=0.85=10mmm1=8.5mm, m=10mm参考1表5-1为依据蜗杆顶圆与箱座内壁的距离=40mm轴承端面至箱体内壁的距离=4mm箱底的厚度20mm轴承盖凸缘厚度e=1.2 d3=12mm箱盖高度220mm箱盖长度（不包括凸台）440mm蜗杆中心线与箱底的距离115mm箱座的长度（不包括凸台）444mm装蜗杆轴部分的长度460mm箱体宽度（不包括凸台）180mm箱底座宽度304mm蜗杆轴承座孔外伸长度8mm蜗杆轴承座长度81mm蜗杆轴承座内端面与箱体内壁距离61mm6、其他零件的选择经箱体、蜗杆与蜗轮、

26、蜗轮轴以及标准键、轴承、密封圈、挡油盘、联轴器、定位销的组合设计，经校核确定以下零件： 表6-1键Table 6-1 key 单位：mm安装位置类型b（h9）h（h11）L9（h14）蜗杆轴、联轴器以及电动机联接处GB1096-90键107010870蜗轮与蜗轮轴联接处GB1096-90键251102514110蜗轮轴、联轴器及传动滚筒联接处GB1096-90键201102012110表6-2圆锥滚动轴承Table 6-2 tapered roller bearing 单位：mm安装位置轴承型号外 形 尺 寸dDTBC蜗 杆GB297-847312（30312）6013033.53126蜗轮轴

27、GB/T297-94302168014028.252622 表6-3密封圈（GB9877.1-88）Table 6-3 seal ring (GB9877.1-88) 单位：mm安装位置类型轴径d基本外径D基本宽度蜗杆B5580855808蜗轮轴B75100107510010表6-4弹簧垫圈（GB93-87） Table 6-4 spring washer (GB93-87) 安装位置类型内径d宽度（厚度）材料为65Mn，表面氧化的标准弹簧垫圈轴承旁连接螺栓GB93-87-16164上下箱联接螺栓GB93-87-12123表6-5挡油盘Table 6-5 gear oil参考文献2安装位置外径

28、厚度边缘厚度材料蜗杆129mm12mm9mmQ235 定位销为GB117-86 销838 材料为45钢7、翻转架附件的选择以下数据均以参考2P106-P118表7-1视孔盖（Q235）Table 7-1 wicket (Q235) 单位mmAA1A。B1BB0d4h150190170150100125M 81.5表7-2吊耳Table 7-2 shackle 单位mm箱盖吊耳dR eb42424220箱座吊耳BHhb3619.29.6924表7-3起重螺栓table 7-3 jack bolt 单位mmdDLSd1Cd2hM1635622716328422226表7-4通气器T able 7-

29、4 aerators 单位mmDd1d2d3d 4DabsM181.5M331.583164012722Chh1D1Rkef1640825.440622表7-5轴承盖（HT150）Table 7-5 bearing cap (HT150) 单位mm安 装位 置d3Dd 0D0D2ee1mD4D5D6b1d1蜗杆1013011155180121335.5120125127880蜗轮轴101401116519012132013013513710100表7-6油标尺 table 7-6 oil rods 单位mmd1d2d3habcDD1M1641663512852622表7-7油塞（工业用革）Ta

30、ble 7-7 oil plugs (industrial used leath 单位mmdDeLlasd1HM11.52619.623123171728、翻转架的润滑翻转架内部的传动零件和轴承都需要有良好的润滑，这样不仅可以减小摩擦损失，提高传动效率，还可以防止锈蚀、降低噪声。本翻转架采用蜗杆下置式，所以蜗杆采用浸油润滑，蜗杆浸油深度h大于等于1个螺牙高，但不高于蜗杆轴轴承最低滚动中心。蜗轮轴承采用刮板润滑。蜗杆轴承采用脂润滑，为防止箱内的润滑油进入轴承而使润滑脂稀释而流走，常在轴承内侧加挡油盘。9.结论多功能变速器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。由于多功能变速器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，提高了变速器和移动台架的利用率。使用多功能变速器翻转架，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 变速器翻转架与移动台架，避免了修理厂在变速器大修过程中重复吊装和工作台不能移动造成的误工现象。这种新型变速器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