陳珍 許剛

摘 要： 發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)架的靈活性，關(guān)系著整個(gè)結(jié)構(gòu)的使用性能，做好整體結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)把控，有著重要的意義。現(xiàn)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計(jì)實(shí)踐，分析整個(gè)架體的設(shè)計(jì)和傳動(dòng)部分，總結(jié)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，共享給相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞： 發(fā)動(dòng)機(jī);拆裝翻轉(zhuǎn)架;傳動(dòng)部分

中圖分類(lèi)號(hào)： U472.46? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.10.023

0 引言

從發(fā)動(dòng)機(jī)維修角度分析，很多操作依靠人工不僅費(fèi)力且難以保障維修操作到位。利用發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)架，可實(shí)現(xiàn)靈活翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)360°全面維修，能夠?yàn)槠?chē)維修廠(chǎng)與維修教學(xué)等，提供有力的工具，極大地提高維修作業(yè)的效率。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)架與傳動(dòng)部分分析

從汽車(chē)行駛的角度分析，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)提供動(dòng)力來(lái)源，受到行駛環(huán)境和各類(lèi)因素的影響，極易產(chǎn)生故障，進(jìn)行維修時(shí)要進(jìn)行拆裝與移動(dòng)等操作。由于發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量重體積大，需借助有效的工具。傳統(tǒng)作業(yè)中，使用手動(dòng)扭桿式翻轉(zhuǎn)架，只能提供單方向翻轉(zhuǎn)，拆裝與維修操作依舊困難。隨著設(shè)計(jì)的優(yōu)化，提出多維度翻轉(zhuǎn)的翻轉(zhuǎn)架。利用蝸輪蝸桿，發(fā)揮其靈活性?xún)?yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高效轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)借助渦輪軸承受整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，以此保障維修操作的開(kāi)展。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)架與傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)實(shí)踐

2.1 總體架構(gòu)

從使用的翻轉(zhuǎn)架來(lái)說(shuō)，主要功能為翻轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，以便于進(jìn)行全方位維修操作?？傮w組成包括底盤(pán)組件、立柱以及箱體組件等。一般來(lái)說(shuō)，翻轉(zhuǎn)架的性能參數(shù)選擇如下：（1）額定負(fù)重為500 kg。（2）系統(tǒng)的傳動(dòng)部分傳動(dòng)比為1∶ 60。（3）翻轉(zhuǎn)架的臺(tái)架高度設(shè)計(jì)為1015 mm。（4）翻轉(zhuǎn)角度為360°，支持鎖止任意角度。設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)架，要達(dá)到技術(shù)參數(shù)和功能要求，整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)達(dá)到緊湊合理狀態(tài)，保障強(qiáng)度和剛度達(dá)標(biāo)，做到兼顧使用性能和經(jīng)濟(jì)性[1]。開(kāi)展翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計(jì)，嚴(yán)格貫徹標(biāo)準(zhǔn)化，按照現(xiàn)行的規(guī)范和要求，運(yùn)用現(xiàn)代化計(jì)算方法。為達(dá)到靈活翻轉(zhuǎn)的要求，傳動(dòng)部分使用的是蝸輪蝸桿，運(yùn)用零部件的減速原理，發(fā)揮自鎖功能，達(dá)到所需的功能要求。

2.2 組裝要點(diǎn)

開(kāi)展翻轉(zhuǎn)架組裝作業(yè)前，要進(jìn)行檢查和處理，清除零部件加工殘留的銳角與毛刺以及異物等，防止安裝操作時(shí)產(chǎn)生擦傷。所有的零件，進(jìn)行裝配前，均要做好清理以及清洗，不能存在毛刺或者飛邊等。按照安裝裝配的要求操作，保障螺釘和螺栓以及螺母等達(dá)到緊固要求，杜絕使用不匹配的旋具與扳手等。對(duì)螺母以及螺釘?shù)攘慵仨氁龊镁o固處理。相同的零部件，使用多件螺栓或者螺釘進(jìn)行緊固，各個(gè)螺釘或者螺栓要交叉、對(duì)稱(chēng)以及均勻擰緊。開(kāi)展花鍵的裝配作業(yè)，同時(shí)接觸齒面數(shù)要超過(guò)2/3，并且做好接觸率的控制。一般來(lái)說(shuō)，在鍵齒的長(zhǎng)度與高度方面，接觸率要大于50%。

2.3 蝸輪蝸桿的基本計(jì)算

翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計(jì)，對(duì)于渦輪軸外端加持發(fā)動(dòng)機(jī)等部件，將發(fā)動(dòng)機(jī)裝置重量的最大值設(shè)置為1000 kg，將部件中心與立柱的間距，假定為450 mm，進(jìn)而將渦輪軸看作為外伸梁外伸的部分長(zhǎng)度是100 mm，進(jìn)行受力分析，看強(qiáng)度是否能夠達(dá)標(biāo)。對(duì)于渦輪軸的直徑大小計(jì)算，利用彎扭合成強(qiáng)度公式運(yùn)算獲得，保障強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)變形，開(kāi)展校核。除此之外，要進(jìn)行傳動(dòng)受力與強(qiáng)度的計(jì)算，做好設(shè)計(jì)分析。

2.4 有限元分析

發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計(jì)，要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析。使用的ANSYS軟件，為應(yīng)用較為廣泛的有限元分析工具，當(dāng)確定發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)架參數(shù)后，組織開(kāi)展三維建模，按照建模程序和要求，定義相應(yīng)的條件參數(shù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)零部件的網(wǎng)格化，進(jìn)行運(yùn)算分析，獲得翻轉(zhuǎn)架的有限元分析結(jié)果。通過(guò)模擬仿真，對(duì)翻轉(zhuǎn)架的使用開(kāi)展分析與預(yù)測(cè)，完善翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計(jì)方案，提出高品質(zhì)的設(shè)計(jì)方案，為后續(xù)的制作和應(yīng)用把控。

設(shè)計(jì)時(shí)借助solidworks，開(kāi)展三維建模，在有限元軟件的Workbench模塊中，以渦輪軸承載作用狀態(tài)下，開(kāi)展靜力學(xué)分析。選擇的材料是45C，經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分之后，在連接轉(zhuǎn)盤(pán)對(duì)應(yīng)的螺栓孔部位加載徑向力，加載10 000 N;對(duì)于蝸輪蝸桿連接位置進(jìn)行力的加載，加載支反力，力的大小為1910 N。完成固定約束面的選擇之后，開(kāi)展應(yīng)力應(yīng)變分析以及變形量分析，掌握應(yīng)力集中位置，采取處理措施，比如使用過(guò)渡圓半角R控制應(yīng)力集中。開(kāi)展蝸輪蝸桿的仿真分析，選擇的材料類(lèi)型是15Cr，使用錫青銅材料的渦輪，完成圖形裝配后導(dǎo)入，開(kāi)展瞬態(tài)仿真分析，獲得位移與應(yīng)力等數(shù)據(jù)[2]。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)架與傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)總結(jié)

3.1 選擇適宜的傳動(dòng)方式

從發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計(jì)角度來(lái)說(shuō)，常用的傳動(dòng)方式如下：（1）齒輪傳動(dòng)。應(yīng)用較多的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)空間任意兩軸或者多軸的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力傳遞。使用方面具有能夠平行、交叉或者交錯(cuò)等優(yōu)勢(shì)，不僅轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，且傳動(dòng)恒定，不過(guò)齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用，對(duì)安裝精度有著特別高的要求，成本比較高。（2）蝸桿傳動(dòng)。此類(lèi)傳動(dòng)主要是實(shí)現(xiàn)空間兩交錯(cuò)軸運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力的傳遞，主要組成包括蝸桿與蝸輪，兩個(gè)軸線(xiàn)的交錯(cuò)角可以是任意值，通常采用90°。從使用的效果和優(yōu)勢(shì)來(lái)說(shuō)，具有傳動(dòng)比大和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢(shì)，傳動(dòng)比較平穩(wěn)，沖擊和振動(dòng)很小。不過(guò)蝸桿傳動(dòng)的效率低下，不如齒輪傳動(dòng)，并且發(fā)熱量很大，齒面極易被磨損。一般來(lái)說(shuō)，兩軸交錯(cuò)且傳動(dòng)比很大的工作場(chǎng)景下，多使用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，能夠起到安全保護(hù)的積極作用。（3）帶傳動(dòng)。采用的帶傳動(dòng)，主要利用帶輪上配置的柔性帶，通過(guò)運(yùn)動(dòng)或者動(dòng)力傳遞發(fā)揮作用。從使用的效果來(lái)說(shuō)，具有傳動(dòng)平穩(wěn)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，不過(guò)傳動(dòng)裝置外部尺寸很大，效率比較低下。（4）鏈傳動(dòng)。借助鏈條的作用，將有著特殊齒形的主動(dòng)鏈輪的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力，傳給從動(dòng)鏈輪，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的功能。從使用反饋的效果來(lái)說(shuō)，具有較強(qiáng)的過(guò)載能力，傳遞功率很大，作業(yè)可靠性和效率很高，能夠適應(yīng)惡劣的使用環(huán)境。不過(guò)其只能實(shí)現(xiàn)兩平行軸之間的傳動(dòng)，極易磨損，相比其他傳動(dòng)方式，傳動(dòng)平穩(wěn)性很差。在發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計(jì)中，要結(jié)合使用場(chǎng)景特點(diǎn)和要求，通過(guò)綜合分析選擇適宜的傳動(dòng)方案，為系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)提供支持和保障，切實(shí)發(fā)揮翻轉(zhuǎn)架的作用。

3.2 做好臺(tái)架的設(shè)計(jì)

從臺(tái)架發(fā)揮的功能角度來(lái)說(shuō)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的支撐，使其可以任意角度翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的啟動(dòng)以及停止等各類(lèi)手動(dòng)控制。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)的外形尺寸大小和質(zhì)量要求，選擇適宜的臺(tái)架。對(duì)于臺(tái)架設(shè)計(jì)，要做好其與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的控制，發(fā)揮臺(tái)架的穩(wěn)定性以及強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的支撐。一般來(lái)說(shuō)，臺(tái)架制作多選擇方鋼材料，用于支撐發(fā)動(dòng)機(jī)和銷(xiāo)，可以滿(mǎn)足實(shí)際需要。選擇的制作材料，強(qiáng)度要高于原材料，通過(guò)焊接或者螺栓連接方式，提高臺(tái)架的穩(wěn)定性與強(qiáng)度，配套橡膠輪，保證移動(dòng)的便捷性，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)的有效控制。對(duì)于底座位置的材料選擇，要結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)以及零部件的重量大小，做好精準(zhǔn)計(jì)算再選擇[3]。

3.3 其他設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)架與傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)，除了傳動(dòng)和臺(tái)架部分，還涉及到箱體部分、翻轉(zhuǎn)托盤(pán)、軸承以及螺栓組合等。在設(shè)計(jì)時(shí)要結(jié)合各個(gè)部位的功能和特點(diǎn)，做好細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)和把控，保障各個(gè)部分的性能達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)架的使用需求，提高整個(gè)翻轉(zhuǎn)架的質(zhì)量，為發(fā)動(dòng)機(jī)維修提供支持和保障。完成各個(gè)部分的設(shè)計(jì)后，要做好總體設(shè)計(jì)分析，檢驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)架的性能水平，分析是否能夠達(dá)到穩(wěn)定性和安全性的要求，為檢修工作的開(kāi)展提供支持和保障，保障檢修工作安全有序開(kāi)展[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

從發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)架的使用角度來(lái)說(shuō)，若想發(fā)揮其價(jià)值與作用，要做好設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的有效控制。文中結(jié)合多維度翻轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝翻轉(zhuǎn)架設(shè)計(jì)，進(jìn)行了設(shè)計(jì)流程和要點(diǎn)的分析，總結(jié)設(shè)計(jì)和分析方法，共享給相關(guān)人員參考。翻轉(zhuǎn)架的使用日益增加，對(duì)其性能要求不斷提高，當(dāng)前的翻轉(zhuǎn)架還存在不足，需加大研發(fā)力度，提出性能更優(yōu)的方案。

參考文獻(xiàn)：

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