变速箱翻转架设计

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份 天天天天天天天天设、设计题目变速箱翻转架设计.、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(2) 零件图2(3) 课程设计说明书(50008000字)1四、进度安排(参考)(1) 熟悉相关资料和参考图2(2) 确定基本参数和主要结构尺寸2(3) 设计计算3(4) 绘制总装配草图4(5) 绘制总装配图2(6) 绘制零件图2(7) 编写说明书3(8) 准备及答辩3五、指导教师评语该生设计的过程中表现 ，设计容反映的基本概念及计算方案，图纸表达，说明书撰写，答辩

2、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 能在相当大的围变化，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。变速箱关乎到车主的安全，

3、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 gear box is

4、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 of related

5、 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 requests

6、 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 of engin

7、e under the advantageous operating modehigh 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 design of roll

8、-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 other bas

9、es 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 later.目录1 变

10、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201. 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

11、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。以前国的翻转架是靠臂力驱动，机构旧，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。

12、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。1.2 变速箱翻转架的国外现状国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

13、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 ）变速箱可沿轴向在 360 。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、

14、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（1 . 65m）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 1 5m翻转架油盘的宽度应大于发动机 的总长度， 以保证

15、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丫132M2-6相匹配的变速箱1 蜗杆轴的输入功率、转

16、速与转矩P0 = P r=4.7kwno=96Or/minTo=9.55 Po / n o=4.7 X 103=46.7N .m2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩2Pi = P o n oi = 4.7 X 0.99 X 0.99 X 0.7 X 0.99 =3.19 kw n】=巴=960 = 27.4 r/mi nioi35T1= 9550 邑=9550 X 兰=1111.84N mn127.4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 kin ematic and dyn amic parameters类型功率P（ kw）转速N( r/min转矩T(

17、N m)传动比i效率n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45HRG蜗轮材料采用 ZCuA110Fe3,砂型铸造。以下设计参数与公式除特殊说明外均以参考1蜗杆传动为主要依据。具体如表2 1：表2 1蜗轮蜗杆的传动设计表Table 2-1 worm gear tran smissi on desig n table项目计算容计算结果V 5.2 10 4n|3T2蜗杆副的相5.2 10 4 96(f 1111845.17m/s4m/sVs7m/s对滑动速度参考文献5第37页（23式）当量摩擦4m/sVs51.7100mm又

18、因轴上有键槽所以 D6增大3%贝U D6=67mm计算转矩PTc=KT=KX 9550X -=1.5 X 9550X n所以蜗轮轴与传动滚筒之间选用HL5弹性柱销联轴器65 X 142,因此 d 0 =65m m2.由参考文献2的第305页表10-1可查得普通平键 GB1096-90A型键20 X 110,普通平0 2键GB1096- 90A型键20 X 70 ,联轴器上键槽深度t14.90 ，蜗轮轴键槽深度to 7.5o.2 ,宽度为b 20 0 0.052由参考文献2的第316页一321页计算得：如下表：图中表注计算容计算结果（由参考文献机械设计课程设计俊龙何L1在洲 主编 机械工业第18

19、2页表15-1查得滚动轴L1=25承6216的基本结构）L2自定L2=20L3根据蜗轮L3=128L4自定L4=25（由参考文献机械设计课程设计俊龙何L5在洲 主编 机械工业第182页表15-1查得滚动轴L5=25承6216的基本结构）L6自定L6=40（由参考文献机械设计课程设计俊龙何D1在洲 主编 机械工业第182页表15-1查得滚动轴承6216的基本结构）D仁80D2便于轴承的拆卸D2=84D3根据蜗轮D3=100D4便于轴承的拆卸D4=84D5自定D5=72D6D651.7100mm又因轴上有键槽所以D6增大3%,则D6=67D6=67mm4.2轴的校核X-Y平面受力分析FtF R1F

20、a IF R2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:IIF R1IIF R2图4-3 X-Z平面受力图Fig. 4-3 X-Z pla ne free-body diagram水平面弯矩M X Y / Nmm图4-4水平面弯矩Fig. 4-4 horiz on tal pla ne bending mome nt垂直面弯矩MX Z / Nmm图4-5垂直面弯矩Fig. 4-5 perpe ndicular pla ne bending mome nt合成弯矩M . M X Y MX Z/Nmm1

21、184736.3图4-6合成弯矩Fig. 4-6 composite bending mome nt当量弯矩T与aT4aT=111840Nmm655985.6Nm图4-7当量弯矩Fig. 4-7 equivale nt mome nt2轴的校核计算如表6.1轴材料为 45 钢，B 650Mpa , S 360Mpa , 1b 60MpaF r1 =1136.2N表4-2-1轴的校核计算计算项目计算容计算结果转矩T11111840N ?mmT 1111840Nmm圆周力Ft 271 2 1111840 =20707.6N1 d180Ft =24707.6N径向力FFttg24707.6 tg6.

22、34f =2745.3N轴向力fFt tan t =24707.6 x tan 20 oFr =8992.8NTable 4-2-1 checking calculation of shaft计算支承反力2745.3 19024707.6 976000 119F R1f r2 =19345.5N24707.6 976000 3132745.3 190F R2垂直面反力Fr8992 .8F R1F R2rF R1F R2 =449R iR22 26.4N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MXy 图 6.4垂直面X-Z弯矩图MXz 图 6.5合成弯矩M

23、 . Mxy Mxz 图 6.6轴受转矩TT=T=1111840NmmT=1111840Nmm表16.3，查得许用应力值1b 60Mpa 0b102.5Mpa应力校正系数aa= ib/ 0b60/102.50.59a=0.59当量弯矩图蜗轮段轴中间截面当量弯矩M3 . M 2 (aT)2681175.52 655985.62 =947628.6Nmm轴承段轴中间截面处M iii 947628.6NmmM i I, =969381.2NmmM 2 7140002 655985.62 =96 9 381.2Nmm当量弯矩图图6.7轴径校核d3 m33 947628-654 90mmIH. 0.1

24、1b 0.1 60验算结果在设计围之，设3 m23 969381254.5 80mm,0.1 1b- 0.1 60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，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5 10mm由参考文献1表2.4 30圆整，可知该处选择键2.5 X 110,高h=14mm轴上键槽深度为t9。.2，轮毂上键槽深度为t15.4。.2，轴上键槽宽度为b25 0.052轮毂上键槽深度为b1 25 遷5. 箱体的选择（自选）参照参考文献机械设计课程设

25、计（修订版）鄂，王金等主编东北工学院 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，必须进行去应力处理。设计容计 算 公 式计算结果箱座壁厚度3.4a 3 8=0.04 X 225+3=12mma为蜗轮蜗杆中心距取3 =12mm箱盖壁厚度311 0.85 =0.85 X 12=10mm取3 1=10mm机座凸缘厚度bb=1.5 3 =1.5 X 12=18mmb=18mm机盖凸缘厚度b1b1=1.5 3 1=1.5 X 10=15mmb1=18mm机

26、盖凸缘厚度PP=2.5 3 =2.5 X 12=30mmP=30mm地脚螺钉直径d?d? =20mmd? =20mm地脚螺钉直径d?d ? =20mmd ? =20mm地脚沉头座直径:DOD0=48mmD0=48mm地脚螺钉数目n取n=4个取n=4L仁 32mmL仁 32mm底脚凸缘尺寸 （扳于空间丿L2=30mmL2=30mm轴承旁连接螺栓直径 d1d1= 16mmd1=16mm轴承旁连接螺栓通孔直径d 1d、1=17.5d 1=17.5轴承旁连接螺栓沉头座直径DOD0=32mmD0=32mm6= 24mm6= 24mm剖分面凸缘尺寸（扳于空间）C2=20mmC2=20mm上下箱连接螺栓直径

27、 d2d2 =12mmd2=12mm上下箱连接螺栓通孔直径d 2d 2=13.5mmd 2=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）6= 20mm6= 20mmC2=16mmC2=16mm轴承盖螺钉直径和数目n,d 3n=4, d 3=10mmn=4d3=10mm检查孔盖螺钉直径 d4d4=0.4d=8mmd4=8mm圆锥定位销直径d5d5= 0.8 d 2=9mmds=9mm减速器中心高HH=340mmH=340mm轴承旁凸台半径 RR=C=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D

28、2D2=轴承孔直径+(55.5) d 3取 D=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Md螺栓和Md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（箱体壁至轴承座外端面的距离）L仁 K+3 =56mmL仁 56mm蜗轮外圆与箱体壁之间的距离11-2 =15mm取 1 =15mm蜗轮端面与箱体壁之间的距离2=12mm取 2=12mm机盖、机座肋厚 m,mm=0.85 S 1=8.5mm, m=0.85 S =10mmm=8.5mm,m=10mm参考1表5-1为依据蜗杆顶圆与箱6=40mm轴承端面至3=4m

29、m箱底的厚度20mm离轴承盖凸缘厚度e=1.2 d3=12mm箱高度箱盖长度220mm（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蜗杆轴承座端面与箱体壁距离61mm6、其他零件的选择经箱体、蜗杆与蜗轮、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GB10

30、96-90键 10X 7010870蜗轮与蜗轮轴联接处GB1096-90键 25X1102514110蜗轮轴、联轴器及传动滚筒联接处GB1096-90键 20X1102012110表6-2圆锥滚动轴承Table 6-2 tapered roller beari ng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

31、基本宽度蜗杆B55X 80 X 855808蜗轮轴B75X 100 X 107510010表6-4弹簧垫圈(GB93-87)Table 6-4 spring washer (GB93-87)安装位置类型径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安装位置外径厚度边缘厚度材料蜗杆129mm12mm9mmQ235定位销为 GB117-86销8X 38 材料为45钢7、翻转架附件的选择以下数据均以参考2P106-P118单位mm表7-1视孔盖(Q235

32、)Table 7-1 wicket (Q235)单位 mmAA1A。B1BB0d4h150190170150100125M 81.5表7-2吊耳Table 7-2 shackle箱盖吊耳dReb42424220箱座吊耳BHhr2b3619.29.6924表7-3起重螺栓table 7-3 jack bolt单位 mmdDLSd1ll1l2l3Cd2hM1635622716328422226表7-4通气器Table 7-4 aerators单位 mmDd1d2d3d 4DabsM18X1.5M33 X1.583164012722Chh1D1Rkef1640825.440622单位mm表7-5轴承

33、盖(HT150)Table 7-5 bearing cap (HT150)单位 mm安装 位 置d3Dd 0D0D2ee1mD4D5D6b1d1蜗杆1013011155180121335.5120125127880蜗轮101401116519012132013013513710100轴表7-6油标尺table 7-6 oil rodsdhH99d1d2d3habcDD1M1641663512852622表7-7油塞（工业用革）Table 7-7 oil plugs （in dustrial used leath单位mmdDeLlasd1HM1X 1.52619.62312317172&翻转架的

34、润滑翻转架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，为防止箱的润滑油进入轴承而使润滑脂稀释而流走， 常在轴承侧加挡油盘。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