（江蘇省蘇州技師學(xué)院，江蘇蘇州市，215009） 吳國(guó)新

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)總量的不斷提升，人民生活水平得到顯著提高，而汽車作為人們生活中的必需品，基本每家每戶的出行都離不開(kāi)汽車。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的主要部件，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生故障汽車就無(wú)法使用，由于使用者長(zhǎng)時(shí)間使用，缺少對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)養(yǎng)護(hù)的知識(shí)，導(dǎo)致汽車油耗增加，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生故障，發(fā)動(dòng)機(jī)重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多個(gè)空間位置都有安裝孔等，設(shè)計(jì)出一款適用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)維修的維修臺(tái)就顯得尤為重要。

調(diào)研市場(chǎng)上對(duì)不同種類、不同大小、不同功率、不同重量的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼的維修臺(tái)，通過(guò)對(duì)比分析，本次設(shè)計(jì)了一款適用于小汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼維修的維修臺(tái)，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼能可靠的固定在維修臺(tái)上，使其移動(dòng)、翻轉(zhuǎn)、定位便捷，實(shí)現(xiàn)360°翻轉(zhuǎn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少操作人員的彎腰頻次，提升維修臺(tái)的可使用性[1]。

1 各類機(jī)殼維修翻轉(zhuǎn)臺(tái)

1.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈條翻轉(zhuǎn)臺(tái)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈條翻轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)主要運(yùn)行原理為：電機(jī)為動(dòng)力源，動(dòng)力傳遞至減速器，轉(zhuǎn)速降低，增大扭矩，動(dòng)力傳遞到鏈條，通過(guò)連軸節(jié)和鏈輪支承起鏈條，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，中間鏈條緩緩的將機(jī)體抬起，控制一端鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到鏈條的移動(dòng)，達(dá)到機(jī)體的翻轉(zhuǎn)。

該翻轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)為占地面積較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能單獨(dú)翻轉(zhuǎn)大重量的機(jī)體的任意角度，使用方便。但由于鏈條節(jié)狀的特性，故會(huì)產(chǎn)生沖擊，鏈條在工作時(shí)，一端較緊，另一端較松，鏈條較容易出現(xiàn)折斷、打滑的現(xiàn)象。

1.2 雙立柱油缸驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)臺(tái)

雙立柱油缸驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)主要運(yùn)行原理為：兩端液壓缸頂出，抬升轉(zhuǎn)動(dòng)輪裝置，隨著進(jìn)一步的抬升，鏈條崩緊，抬起機(jī)體，完成抬升機(jī)體的動(dòng)作；當(dāng)只有一端液壓缸頂出，持續(xù)向上，一端持續(xù)崩緊，完成翻轉(zhuǎn)動(dòng)作。

該翻轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)為體積較小、操作靈敏、緩沖吸震能力較好。其將機(jī)械傳動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤簜鲃?dòng)，解決了機(jī)械傳動(dòng)的弊端，但是由于抬升機(jī)體還是采用鏈條，故鏈條的損耗較大。

1.3 翻板式液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)體翻轉(zhuǎn)臺(tái)

翻板式液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)體翻轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)主要運(yùn)行原理為：在機(jī)體翻轉(zhuǎn)處預(yù)先挖好下沉，在下沉處安裝翻板裝置，將機(jī)體采用吊車吊至該位置，當(dāng)機(jī)體需要翻轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)液壓缸頂起右側(cè)翻板，直至頂住機(jī)體中間處，然后右側(cè)翻板緩緩收縮液壓缸，左側(cè)液壓缸緩緩頂出，將左側(cè)翻板頂起，左右兩側(cè)相互配合，將機(jī)體翻轉(zhuǎn)至合適位置。

該翻轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)主要特點(diǎn)無(wú)機(jī)械損耗、占地面積小、安全可靠，該機(jī)構(gòu)采用液壓系統(tǒng)進(jìn)行傳動(dòng)，具有液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)。缺點(diǎn)就是需要預(yù)先挖出下沉，同時(shí)左右兩端的液壓缸需要設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)來(lái)保障左右兩邊流速相同，來(lái)完成翻轉(zhuǎn)動(dòng)作。

1.4 回轉(zhuǎn)框架式翻轉(zhuǎn)臺(tái)

回轉(zhuǎn)框架式翻轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)主要運(yùn)行原理為：將機(jī)體固定在裝置中間，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)整個(gè)回轉(zhuǎn)框架轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到機(jī)體角度的翻轉(zhuǎn)。該翻轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)主要特點(diǎn)為角度翻轉(zhuǎn)便捷，飛輪使用壽命長(zhǎng)。由于采用飛輪和筒狀固定結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，占地面積較大，但其運(yùn)行可靠性高、旋轉(zhuǎn)角度易控，故得到廣泛應(yīng)用[2]。

2 可移動(dòng)式小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼電動(dòng)維修臺(tái)整體設(shè)計(jì)

可移動(dòng)式小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼電動(dòng)維修臺(tái)整體結(jié)構(gòu)方案采用蝸輪蝸桿式結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)分為移動(dòng)部分、翻轉(zhuǎn)部分、固定部分組成。實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼的移動(dòng)、翻轉(zhuǎn)、固定等作用。

首先確定翻轉(zhuǎn)維修臺(tái)維修發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼的參數(shù)，常見(jiàn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼基本尺寸參數(shù)為720×450×420mm，重量為150～240kg。將發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼吊裝在維修臺(tái)上，使其固定，可進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，完成相應(yīng)的工序部分，依靠底部的移動(dòng)部分，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼搬運(yùn)至指定位置[3]。

2.1 移動(dòng)部分的設(shè)計(jì)

可移動(dòng)式小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼電動(dòng)維修臺(tái)的移動(dòng)部分，主要作用是支承整個(gè)維修臺(tái)做移動(dòng)，故只要具備移動(dòng)，支承作用即可，支承底盤采用鋼管焊接固定，保證可靠的強(qiáng)度，移動(dòng)輪采用萬(wàn)向輪，方便整體的移動(dòng)。

2.2 翻轉(zhuǎn)部分的設(shè)計(jì)

可移動(dòng)式小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼電動(dòng)維修臺(tái)的翻轉(zhuǎn)部分，其作用是將固定的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼進(jìn)行裝配、拆卸、維修等工作時(shí)，將維修臺(tái)翻轉(zhuǎn)至需要的角度，常見(jiàn)的翻轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有齒輪齒條式翻轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)和蝸輪蝸桿式翻轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)可移動(dòng)式小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼電動(dòng)維修臺(tái)的翻轉(zhuǎn)部位結(jié)構(gòu)為蝸輪蝸桿式翻轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)，如圖1 所示為蝸輪蝸桿式翻轉(zhuǎn)部分結(jié)構(gòu)圖（去除保護(hù)外殼）。

圖1 蝸輪蝸桿式翻轉(zhuǎn)部分結(jié)構(gòu)圖

步進(jìn)電機(jī)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)固定座固定在支承架上，步進(jìn)電機(jī)輸出端設(shè)置聯(lián)軸器與蝸桿軸連接，同時(shí)蝸桿軸前支承架與蝸桿軸后支承架固定在支承架上，蝸桿軸通過(guò)軸承安裝在前后支承座上，蝸桿軸與蝸輪嚙合，蝸輪通過(guò)鍵與蝸輪軸連接，傳遞扭矩，蝸輪軸通過(guò)軸承安裝在兩端蝸輪軸支承座上，固定轉(zhuǎn)盤通過(guò)鍵和端面固定螺釘與蝸輪軸另一端固定。

蝸輪蝸桿隨由自鎖功能，不會(huì)逆轉(zhuǎn)，但為了防止意外發(fā)生，在固定轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有定位銷孔，相鄰兩個(gè)銷孔間的角度為45°，當(dāng)轉(zhuǎn)至指定位置時(shí)，插銷插入指定位置，插銷固定在插銷固定座中，插銷固定座中同時(shí)還設(shè)置有行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)壓緊時(shí)，步進(jìn)電機(jī)供電，轉(zhuǎn)盤可以旋轉(zhuǎn)，當(dāng)松開(kāi)行程開(kāi)關(guān)時(shí)，插銷處于工作位置，步進(jìn)電機(jī)斷電。防逆轉(zhuǎn)插銷裝置結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 防逆轉(zhuǎn)插銷裝置結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)拔出吊環(huán)，插銷拔出銷孔，擋位銷通過(guò)插銷固定座上預(yù)留的腰形槽穿過(guò)插銷固定座，稍旋轉(zhuǎn)吊環(huán)，擋位銷卡住插銷固定座，不會(huì)回彈，同時(shí)插銷錐端壓住行程開(kāi)關(guān)，使步進(jìn)電機(jī)通電，從而可以使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，達(dá)到需要使用的角度位置；達(dá)到指定位置后，稍拔出吊環(huán)，旋轉(zhuǎn)一定的角度，使擋位銷與插銷固定座的腰形槽對(duì)齊，進(jìn)一步的插入轉(zhuǎn)盤中預(yù)留的銷孔中，保證轉(zhuǎn)盤不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)松開(kāi)行程開(kāi)關(guān)，使步進(jìn)電機(jī)斷電，保證使用的安全性[4]。

2.3 固定部分的設(shè)計(jì)

可移動(dòng)式小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼電動(dòng)維修臺(tái)的固定部分，其作用是用來(lái)將發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼固定在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上，，固定部分采用鋼板焊接固定，整體為V 形，鋼板上設(shè)置有安裝孔，用來(lái)安裝夾具與發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼固定，同時(shí)底部設(shè)置有加強(qiáng)肋，用于結(jié)構(gòu)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛性。

2.4 整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

可移動(dòng)式小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼電動(dòng)維修臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 可移動(dòng)式小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼電動(dòng)維修臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)圖

如圖3 所示，為可移動(dòng)式小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼電動(dòng)維修臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)，下端起移動(dòng)與支承作用，左右兩側(cè)分別設(shè)置有支承架，左端支承架上設(shè)置有動(dòng)力傳動(dòng)部分，右端支承架上設(shè)置有同樣的支承部分，做輔助支承使用，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼固定在中間的V型固定架上，完成發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)[5]。

3 可移動(dòng)式小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼電動(dòng)維修臺(tái)關(guān)鍵部件載荷分析

本次可移動(dòng)式小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼電動(dòng)維修臺(tái)關(guān)鍵部件載荷分析采用三維軟件進(jìn)行有限元分析受力部件是否滿足設(shè)計(jì)需求與使用需求。

可移動(dòng)式小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼電動(dòng)維修臺(tái)中的V型固定塊材料為45 號(hào)鋼，45 號(hào)鋼的屈服強(qiáng)度為355MPa,因設(shè)計(jì)的最大承重1500kg，圖4（a）為豎直放置時(shí)，因兩端同時(shí)支承，故在一端附加7 500N 的力，最大屈服為320MPa,而45 號(hào)鋼屈服強(qiáng)度為355MPa，最大屈服小于許用屈服，故滿足設(shè)計(jì)需求。

圖4 V型固定塊有限元分析圖

圖4（b）為翻轉(zhuǎn)至45°放置時(shí)，在一端也附加7500N 的力，最大屈服為245MPa，最大屈服小于許大重量為240kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于所設(shè)計(jì)的最大極限重量，故滿足使用需求。

4 結(jié)語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)的可移動(dòng)式小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼電動(dòng)維修臺(tái)可以解決發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼在維修過(guò)程中的翻轉(zhuǎn)、移動(dòng)、固定等作用，將發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼固定在V 型固定架上，通過(guò)蝸輪蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，底部設(shè)置有移動(dòng)部分，來(lái)實(shí)現(xiàn)維修臺(tái)和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼的平穩(wěn)移動(dòng)，同時(shí)設(shè)計(jì)了防逆轉(zhuǎn)插銷，當(dāng)插銷拔出后，通電，插入后斷電，保證使用的安全性。本次對(duì)可移動(dòng)式小型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼電動(dòng)維修臺(tái)的設(shè)計(jì)，為相關(guān)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)研發(fā)奠定一定的基礎(chǔ)。