可移动式小型发动机机壳电动维修台的设计.pdf

第4期2 0 2 3年8 月石河子科技中图分类号：S219.031文献标识码：B文章编号：1008-0899（2023）08-0041-03随着我国经济总量的不断提升，人民生活水平得到显著提高，而汽车作为人们生活中的必需品，基本每家每户的出行都离不开汽车。汽车发动机是汽车的主要部件，发动机产生故障汽车就无法使用，由于使用者长时间使用，缺少对发动机养护的知识，导致汽车油耗增加，发动机产生故障，发动机重量大、结构复杂，多个空间位置都有安装孔等，设计出一款适用于汽车发动机维修的维修台就显得尤为重要。调研市场上对不同种类、不同大小、不同功率、不同重量的发动机机壳的维修台，通过对比分析，本次设计了一款适用于小汽车发动机机壳维修的维修台，发动机机壳能可靠的固定在维修台上，使其移动、翻转、定位便捷，实现360翻转，在设计过程中，充分考虑工作人员的劳动强度，减少操作人员的弯腰频次，提升维修台的可使用性1。1各类机壳维修翻转台1.1电机驱动链条翻转台电机驱动链条翻转台结构主要运行原理为：电机为动力源，动力传递至减速器，转速降低，增大扭矩，动力传递到链条，通过连轴节和链轮支承起链条，电机转动，中间链条缓缓的将机体抬起，控制一端链轮的转动，达到链条的移动，达到机体的翻转。该翻转台结构主要特点为占地面积较小，结构简单，能单独翻转大重量的机体的任意角度，使用方便。但由于链条节状的特性，故会产生冲击，链条在工作时，一端较紧，另一端较松，链条较容易出现折断、打滑的现象。1.2双立柱油缸驱动翻转台双立柱油缸驱动翻转台结构主要运行原理为：两端液压缸顶出，抬升转动轮装置，随着进一步的抬升，链条崩紧，抬起机体，完成抬升机体的动作；当只有一端液压缸顶出，持续向上，一端持续崩紧，完成翻转动作。该翻转台结构主要特点为体积较小、操作灵敏、缓冲吸震能力较好。其将机械传动转变为液压传动，解决了机械传动的弊端，但是由于抬升机体还是采用链条，故链条的损耗较大。1.3翻板式液压驱动机体翻转台翻板式液压驱动机体翻转台结构主要运行原理为：在机体翻转处预先挖好下沉，在下沉处安装翻板装置，将机体采用吊车吊至该位置，当机体需要翻转时，右侧液压缸顶起右侧翻板，直至顶住机体中间处，然后右侧翻板缓缓收缩液压缸，左侧液压缸缓缓顶出，将左侧翻板顶起，左右两侧相互配合，将机体翻转至合适位置。该翻转台机构主要特点无机械损耗、占地面积小、安全可靠，该机构采用液压系统进行传动，具有液压传动的特点。缺点就是需要预先挖出下沉，同时左右两端的液压缸需要设计液压系统来保障左右两边流速相同，来完成翻转动作。1.4回转框架式翻转台回转框架式翻转台结构主要运行原理为：将机体固定在装置中间，通过电机带动整个回转框架转动，从而达到机体角度的翻转。该翻转台机构主要可移动式小型发动机机壳电动维修台的设计（江苏省苏州技师学院，江苏苏州市，215009）吴国新摘要通过设计一种发动机机壳电动维修台，来实现发动机机壳维修时的移动、固定、翻转，通过设计方案的对比，确定维修台的整体结构设计，采用三维软件对主要受力零件进行有限元分析，校核其强度满足使用需求，也为相关机械设备的设计研发奠定一定的基础。关键词发动机机壳维修台；蜗轮蜗杆；维修台作者简介：吴国新（1981），男，汉族，江苏苏州人，本科，数控技师，研究方向：机械加工设计。-41石河子科技总第2 70 期特点为角度翻转便捷，飞轮使用寿命长。由于采用飞轮和筒状固定结构，其结构稍复杂，占地面积较大，但其运行可靠性高、旋转角度易控，故得到广泛应用2。2可移动式小型发动机机壳电动维修台整体设计可移动式小型发动机机壳电动维修台整体结构方案采用蜗轮蜗杆式结构，主要结构分为移动部分、翻转部分、固定部分组成。实现发动机机壳的移动、翻转、固定等作用。首先确定翻转维修台维修发动机机壳的参数，常见汽车发动机机壳基本尺寸参数为 720450420mm，重量为150240kg。将发动机机壳吊装在维修台上，使其固定，可进行翻转，完成相应的工序部分，依靠底部的移动部分，可以将发动机机壳搬运至指定位置3。2.1移动部分的设计可移动式小型发动机机壳电动维修台的移动部分，主要作用是支承整个维修台做移动，故只要具备移动，支承作用即可，支承底盘采用钢管焊接固定，保证可靠的强度，移动轮采用万向轮，方便整体的移动。2.2翻转部分的设计可移动式小型发动机机壳电动维修台的翻转部分，其作用是将固定的发动机机壳进行装配、拆卸、维修等工作时，将维修台翻转至需要的角度，常见的翻转台传动结构有齿轮齿条式翻转台结构和蜗轮蜗杆式翻转台结构，本次设计可移动式小型发动机机壳电动维修台的翻转部位结构为蜗轮蜗杆式翻转台结构，如图1所示为蜗轮蜗杆式翻转部分结构图（去除保护外壳）。图中：1-支承架，2-蜗杆轴后支承座，3-蜗杆轴，4-蜗杆轴端盖，5-蜗轮，6-蜗轮轴，7-蜗轮轴支承座，8-固定转盘，9-插销固定座，10-插销，11-蜗杆轴前支承座，12-联轴器，13-步进电机。图1蜗轮蜗杆式翻转部分结构图步进电机通过步进电机固定座固定在支承架上，步进电机输出端设置联轴器与蜗杆轴连接，同时蜗杆轴前支承架与蜗杆轴后支承架固定在支承架上，蜗杆轴通过轴承安装在前后支承座上，蜗杆轴与蜗轮啮合，蜗轮通过键与蜗轮轴连接，传递扭矩，蜗轮轴通过轴承安装在两端蜗轮轴支承座上，固定转盘通过键和端面固定螺钉与蜗轮轴另一端固定。蜗轮蜗杆随由自锁功能，不会逆转，但为了防止意外发生，在固定转盘上设置有定位销孔，相邻两个销孔间的角度为45，当转至指定位置时，插销插入指定位置，插销固定在插销固定座中，插销固定座中同时还设置有行程开关，当压紧时，步进电机供电，转盘可以旋转，当松开行程开关时，插销处于工作位置，步进电机断电。防逆转插销装置结构图如图2所示。图中：1-插销，2-挡位销3-插销固定座，4-行程开关，5-行程开关固定螺钉，6-透盖固定螺钉，7-吊环，8-压缩弹簧。图2防逆转插销装置结构图当拔出吊环，插销拔出销孔，挡位销通过插销固定座上预留的腰形槽穿过插销固定座，稍旋转吊环，挡位销卡住插销固定座，不会回弹，同时插销锥端压住行程开关，使步进电机通电，从而可以使发动机机壳进行翻转，达到需要使用的角度位置；达到指定位置后，稍拔出吊环，旋转一定的角度，使挡位销与插销固定座的腰形槽对齐，进一步的插入转盘中预留的销孔中，保证转盘不会转动，同时松开行程开关，使步进电机断电，保证使用的安全性4。2.3固定部分的设计可移动式小型发动机机壳电动维修台的固定部分，其作用是用来将发动机机壳固定在翻转台上，固定部分采用钢板焊接固定，整体为V形，钢板上设置有安装孔，用来安装夹具与发动机机壳固定，同时底部设置有加强肋，用于结构加强结构的刚性。2.4整体结构的设计-42第4期2 0 2 3年8 月石河子科技可移动式小型发动机机壳电动维修台的整体结构，如图3所示。图中：1-万向轮，2-固定架，3-中间固定板，4-精磨板，5-左侧支承架，6-蜗杆轴后端支承座，7-端盖，8-蜗轮，9-键，10-左端蜗轮轴支承座，11-蜗轮轴，12-右端蜗轮轴支承座，13-右端蜗轮轴支承座透盖，14-固定转盘，15-V型固定架，16-右侧支承架，17-插销固定座，18-插销，19-吊环，20-蜗杆轴，21-联轴器，22-蜗杆轴前端支承座，23-步进电机，24-步进电机固定座。图3可移动式小型发动机机壳电动维修台的整体结构图如图3所示，为可移动式小型发动机机壳电动维修台的整体结构，下端起移动与支承作用，左右两侧分别设置有支承架，左端支承架上设置有动力传动部分，右端支承架上设置有同样的支承部分，做辅助支承使用，发动机机壳固定在中间的V型固定架上，完成发动机机壳的翻转运动5。3可移动式小型发动机机壳电动维修台关键部件载荷分析本次可移动式小型发动机机壳电动维修台关键部件载荷分析采用三维软件进行有限元分析受力部件是否满足设计需求与使用需求。可移动式小型发动机机壳电动维修台中的V型固定块材料为 45 号钢，45 号钢的屈服强度为355MPa,因设计的最大承重1500kg，图4（a）为竖直放置时，因两端同时支承，故在一端附加7500N的力，最大屈服为 320MPa,而 45 号钢屈服强度为355MPa，最大屈服小于许用屈服，故满足设计需求。（a）（b）图4V型固定块有限元分析图图 4（b）为翻转至 45放置时，在一端也附加7500N的力，最大屈服为245MPa，最大屈服小于许大重量为240kg，远远低于所设计的最大极限重量，故满足使用需求。4结语本次设计的可移动式小型发动机机壳电动维修台可以解决发动机机壳在维修过程中的翻转、移动、固定等作用，将发动机机壳固定在V型固定架上，通过蜗轮蜗杆传动结构来实现发动机机壳的翻转运动，底部设置有移动部分，来实现维修台和发动机机壳的平稳移动，同时设计了防逆转插销，当插销拔出后，通电，插入后断电，保证使用的安全性。本次对可移动式小型发动机机壳电动维修台的设计，为相关机械设备的设计研发奠定一定的基础。参考文献1景克.汽车发动机维修与保养技术分析J.时代汽车.2022(08).168-170.2张红学,张伟华等.大功率发动机机机体翻转台设计方案的研究J.柴油机设计与制造.2015(03).45-48.3张建新,汤晓华等.移动式工程机械变速箱翻转台设计J.筑路机械与施工机械化.2016(08).107-109.4濮良贵等主编.机械设计M，第7版.北京：高等教育出版社，2011.5黄雄醒著.蜗轮蜗杆操控式变速箱拆装翻转台设计与制作J.广东农机.2012 年第 3期.103-105.-43