两轴式变速箱拆装翻转架结构设计[20191208103252]
摘要
现有的变速器拆装架结构简单，功能单一，无法满足二轴式变速器的拆装需要，为完善二轴式变速器拆装翻转架的功能，本设计进行了有益的探索。本文在比较分析各类汽车二轴式变速器翻转架结构功能及翻转形式的基础上，确定了蜗轮蜗杆为传动和换向元件，并对支撑梁、底座、连接件等构件进行了设计；完成行走机构、轴承等的选型，初步完成了涡轮蜗杆的设计计算及强度校核，并对接油盆等附件进行了描述，本设计能方便实现两轴式变速箱拆装翻转架功能。
摘要 3

关键字:翻转架涡轮蜗杆连接校核
目 录
Abstract 3
目 录 4
1.绪 论 4
1.1 研究的目的意义及主要内容 4
1.1.1 研究的目的意义 4
1.1.2 研究的主要内容 5
1.2研究的基础、现状及趋势，思路和方法 5
1.2.1 研究的基础、现状及趋势 5
1.2.2 研究的思路方法 7
2. 变速箱拆装翻转架结构设计 8
2.1 确定翻转形式 8
2.2确定翻转架结构及连接方式 8
2.3 确定翻转架的行走机构 9
2.4底座结构设计及选材 10
2.5支撑梁设计及选材 10
2.6 翻转托盘的设计 11
2.7连接件和螺杆的设计 11
3. 蜗轮蜗杆的设计 12
3.1涡轮蜗杆的选择 13
3.2 涡轮轴的强度校核 14
3.3轴承的选择 16
4.接油盆的设计 18
5.结语 18
参考文献 20
1.绪 论
1.1、 研究的目的意义及主要内容
1.1.1、 研究的目的意义
现代中级轿车前置前驱即前轮驱动占绝对优势地位，它省去了传动轴，节省了成本，提高了传动效率。但是它的变速器与通常后轮驱动的变速器有很大不同，它将变速器，主减速器和差速器均安装于一个由变速器壳体，齿轮箱体和换挡机构壳体组成的三件组合箱体内。结构紧凑复杂, 自锁互锁装置可靠。由于采用的是二轴式变速器，取消了中间轴，因此二轴式变速器较三轴式在拆装上区别较大。以桑塔纳2000型013300043B型二轴式变速器为例，其分解次序为：拆变速器后盖；拆输入轴后轴承；拆变速器轴承支座；拆输入轴总成；拆输出轴总成；拆主减速器和差速器；拆变速器壳体；装配次序相反，同时完成变速器操纵机构的装合。在拆装过程中需配合档位的变换；在装配过程中必须进行主、从动锥齿轮啮合印痕及间隙的检查和调整。
由于现有的变速器拆装架结构简单，功能单一，无法满足二轴式变速器的拆装，因此拟定本课题，以完善二轴式变速器拆装架的功能。
通过本课题的设计，加深对机械结构的理解，掌握并熟练运用AutoCAD；提高工程制图及机械设计能力；培养较强的吃苦耐劳精神；培养独立思考和创新能力；培养检索和查阅资料的能力，以进一步提升综合能力。
1.1.2 研究的主要内容
能方便、可靠安装市场主流品牌桑塔纳2000轿车5档手动变速器；结构紧凑；具有翻转功能；翻转架的减速机构使用蜗轮蜗杆，轴两端使用轴承来减小摩擦力，翻转机构采用手轮，翻转形式为手摇式，涡轮轴可以在360度任意翻转并锁止；翻转架下面放置一个接油盆，以防在维修过程中油液，工具，零件的掉落，根据毕业设计要求，本课题拟完成的主要内容为：
1）熟悉桑塔纳2000型013300043B型二轴式变速器总成的结构；
2）确定拆装翻转架方案并对方案进行论证；
3）初步完成必要的设计计算；
4）完成装配图；
5）完成主要部件图；
6）完成关键零件图；
7）撰写结构设计说明书。
1.2、研究的基础、现状及趋势，思路和方法
1.2.1 、研究的基础、现状及趋势
随着我国经济的发展，汽车已经成为一种普通的交通工具走进了很多家庭，同样也在人们的日常生活中扮演着重要的角色，汽车行业的兴起带动了很多行业，其中比较大的一个就是汽车的维修业，汽车维修业的水平这些年有了明显的提升，这也主要归功于汽车行业的兴起。很多高科技的维修技术在汽车维修过程中得到了运用，比如说电子产品，互联网，很多的功能性软件等。现在，人们除了对汽车维修技术要比较高的要求，对汽车维修工具也有相应的要求，谁能生产处方便，快捷，便宜的汽车维修工具，谁就能够在汽车维修这片领域占有一席之地。
就我国而言，汽车维修业的投资商有很多种，因为投资的不同，技术的差异，是的我国现在汽车的维修水平存在着很大的差异。一方面，很多比较有实力的国外汽车生产商在我国建立了自己品牌的4S点，对店里的维修人员进行专业的技术培训，使用专业的维修工具，这在很大程度上提高了我国汽车维修业的水平。另一方面，我国有很多私人店面对汽车进行维修工作，他们当中很多人专业技能知识较差，使用的工具简陋，只能对汽车进行简单的机械维修，无法适应电子化的发展。变速箱是汽车的主要核心部件之一，对变速箱维修，要求的技术含量比较高，同样，对于维修工具的要求也比较的高。因此，变速箱拆装翻转之间应运而生。
我国对变速箱翻转架一直没有做出大的改动，以至于现在的变速箱拆装翻转架已经不能适应变速箱的维修工作，就拿我的学校来说，变速箱翻转架已经太过落后，对变速箱的翻转还是完全采用人力式的，没有减速机构，对于变速箱的锁止也不能做到任意角度，对变速箱的移动也很不方便，每次试验完，工具，零件，油液都会出现在地面，即不卫生，也不安全。
针对上述现象，本课题以桑塔纳2000型013300043B型二轴式变速器为例进行拆装架的设计。
桑塔纳2000型013300043B型二轴式变速器为同步五档手动变速器。
该变速器与通常后轮驱动的变速器有很大不同，它将变速器，主减速器和差速器均安装于一个由变速器壳体，齿轮箱体和换挡机构壳体组成的三件组合箱体内。结构紧凑复杂, 自锁互锁装置可靠。由于采用的是二轴式变速器，取消了中间轴，因此二轴式变速器较三轴式在拆装上区别较大。该型的二轴式变速器分解次序为：拆变速器后盖；拆输入轴后轴承；拆变速器轴承支座；拆输入轴总成；拆输出轴总成；拆主减速器和差速器；拆变速器壳体；装配次序相反，同时完成变速器操纵机构的装合。在拆装过程中需配合档位的变换；在装配过程中必须进行主、从动锥齿轮啮合印痕及间隙的检查和调整。
以进一步完善二轴式变速器拆装架的功能。
1.2.2 、研究的思路方法
能方便、可靠安装市场主流品牌桑塔纳2000轿车5档手动变速器；结构紧凑；具有翻转功能；翻转架的减速机构使用蜗轮蜗杆，轴两端使用轴承来减小摩擦力，翻转机构采用手轮，翻转形式为手摇式，涡轮轴可以在360度任意翻转并锁止；翻转架下面放置一个接油盆，以防在维修过程中油液，工具，零件的掉落。
初步构思如下：
1）熟悉桑塔纳2000型013300043B型二轴式变速器总成的结构；
2）确定拆装翻转架方案并对方案进行论证；
3）初步完成必要的设计计算；
4）实现翻转台360°旋转；
5）实现翻转台任意角度自锁；
6）通过双立柱支撑本变速箱的拆装架。
在结构上，本设计拟采用如下机构：
（1）翻转台的旋转可以通过蜗轮蜗杆、齿轮传动等方式实现，通过比较各种传动的优缺点，选择合适的传动方式。
（2）任意角度自锁，蜗轮蜗杆机构可以实现自锁，也可以通过添加定位销来实现。根据选择传动方式，选择合适的自锁方式。
（3）通过假定变速箱重量，进行关键部件的强度校核，然后选择出最合适的材料做翻转架的支架。
此外，为保质保量完成毕业设计任务，查阅相关参考资料；在遇到困难时征求指导老师的意见；加强学习，通过应勤思考，多花时间，多动手，完成工作任务。
2.变速箱拆装翻转架结构设计
2.1、确定翻转形式
翻转架一般用于变速箱或者发动机的翻转，常见的翻转架的形式基本只有两种，一般为手动的，或者是非手动的。非手动式的以电动的为多一点，这种设备一般来说比较高级，一般都用于结构较大的零件，具有方便迅速、周转速度快、工作效率高，工作非常稳定等优点。但是设备的价格比较贵，在变速箱拆装维修过程中，因为油水液较多，采用电动式的可能存在一定的危险，变速箱拆装翻转架架构使用时可能出现工作比较粗暴的情况，这样就会导致线路损坏，一担损坏，维修困难且维修的费用也比较高，所以在市场上一般很少使用这种变速箱拆装饭庄支架，在通常情况下，修理厂，4S店，或者是学校实验室使用的都是手动式的。
手动变速箱拆装翻转架是经常使用与较小的机械机构，操作灵活方便，只要操作人员根据自己的需要，摇动摇手，就可以将变速箱固定在任意位置，因为机构本身具有自锁功能，所以使用起来安全方便。另外，手动式变速箱翻转架周转速度缓慢，所以内部机件工作强度小，不易损坏，即使损坏，维修也非常方便，且维修价格低，本次毕业设计要求是设计出具有翻转速度慢，操作方便，能够实现360度任意角度自锁，使用灵活，安全的特点，能方便在工厂使用，在实验室教学的变速箱拆装翻转架。故采用蜗轮蜗杆减速装置进行对其翻转减速，并通过手摇来控制翻转速度。 如图2-1所示
2.2、确定翻转架结构及连接方式
变速箱翻转架一般由万向轮、底座、支撑梁、摇手、旋转架、固定架等零部件组成。底座主要是用于放置接油盆和支撑自动变速器及固定支撑梁，底座由方钢通过焊接链接，支撑梁主要用于安装旋转手柄和支撑自动变速器部件，通过焊接的方式和底座固定在一起。旋转架一端通过螺钉与卡盘连接，另一端通过深沟球轴承、蜗轮蜗杆机构和摇手相连并固定在立柱上。卡盘通过螺栓连接长0形的钢圈。
2.3 、确定翻转架的行走机构
翻转架要求能够灵活的移动，在移动的过程中要求比较平稳，所以在翻转架下安装4个万向轮，在维修过程中要求翻转架固定不动，所以万向轮要求能够自锁。万向轮机构由塑料轮、螺栓轴、两边的螺母、自由转动的钢珠等组成等。在底座下面打通 4 个光孔，然后在4个光孔上面分别安装上M5的螺母，每个螺栓轴并分别装上塑料轮并在两边使用螺母进行固定。在轮子与底座之间使用钢珠，这样可以保证翻转架的自由移动，轮子上有自锁机构，当需要移动时，用脚拨起轮子上的卡子，翻转架便可以自由的移动，当需要固定时，用脚踩一下万向轮的卡子，这样可以保证翻转架在停靠时的稳定。如图2-2所示
2.4、底座结构设计及选材
底座主要用于放置接油盆和支撑自动变速箱，根据自动变速箱的参数进行受力分析，强度检核，考虑到实际加工的成本，底座使用5根50mm*50mm 的 50#角钢焊接成框架，翻转架的转动中心的方向与自动变速器动力传输的方向相同。涡轮轴与底座纵梁相垂直并平行于水平面，这样可以保证在翻转过程中的平稳性。为了变速器翻转架的平衡性及在翻转过程中的操作人员的安全性，要求变速器的重力中心尽可能的落在整个翻转架的中心，重心太靠前或者靠后都可能导致翻转架在翻转过程中倾倒。因此，底座横梁长度应比重力支撑中心的距离要大，根据已知的相关参数，横梁总长可以选择为500mm，这样既能保证使用的安全性，又能使在使用时方便操作。底座的长度和底座两边的边梁长度相同，参考变速箱的长度，两条边梁的长度选取为 1000mm。即底座的尺寸是 10000mm*500mm 的框架，框架的4个角上分别安装一个万向轮。 如图2-3所示。
2.5、支撑梁设计及选材
支撑梁固定在底座上面（采用焊接的方式）并垂直于底座平面，用于安装蜗轮蜗杆机构并固定自动变速器。通过考虑以下因素来确定支撑梁的高度：第一，考虑翻转架在力学方面和平稳性方面的因素，应该使得自动变速器的重心尽可能的降低，即支撑梁的长度要求不要太长；第二，因为自动变速器在维修过程中需要能够360度的旋转，所以需要足够的空间，才能满足需要；另外，从平时使用的角度来分析，自动变速器在翻转过程中半径最大处离底座需要有一定的安全距离，这就要求支撑梁的高度不能太低，考虑到使用人的身高一般在1700mm左右,因此，综合对以上几个方面因素的考虑，根据自动变速器的相关参数，支撑梁的高度选取为1050mm比较适合。在材料方面，支撑梁在平时的使用过程中受到涡轮轴的弯曲应力作用，但是作用的力不大，所以只要选择45号钢即可满足要求。，在支撑梁四面分别加工出圆孔，便于安装涡轮和蜗杆的轴承，在支撑梁的上面，使用一块钢板好，这样既能防止杂物进入蜗轮蜗杆内部影响其工作，又能方便的拆装蜗轮蜗杆机构。考虑蜗轮蜗杆构件要在支撑梁的内部工作，所以 支撑梁垂直焊接于底座一边梁上的两横梁中心处。，采用 150mm*150mm,壁厚为5mm的方形钢管。
2.6 、翻转托盘的设计
为了使变速箱在卡盘上固定，在翻转的过程中稳定，考虑到期重量，选取半斤为75mm的圆形，厚度为10mm 的钢板来制作托盘。为了使托盘能过适应不同类型的变速器的要求，在托盘上打出八个孔来固定机械手，在托盘后面添加一个孔槽固定连接与蜗轮连接的转动轴，使涡轮在旋转时能够带动托盘一起旋转。
2.7、连接件和螺杆的设计
卡盘与螺栓之间的链接键要求在方向和长度方面能够自由的活动，这样可以适应不同型号的变速箱或者发动机的固定，所以考虑使用长的O型钢来制作。螺栓是标准件，根据变速箱和发动机前面固定螺孔的大小，选择使用M12的螺栓。
在固定不同类型的变速箱使，松动卡盘与0型圈之间的固定螺母，0型圈可以360度旋转，成都可以自由的调整，这样可以适应不同类型的发动机或者变速箱，拧紧卡盘和O型圈之间的紧固螺母，便可以将O型圈牢牢的固定在卡盘上，这种结构式的翻转架在使用过程中操作非常方便。O型圈的另一端用M12的螺栓将变速箱和翻转架相连，将螺栓拧紧变速变速箱的螺纹孔内，用螺母对变速箱进行固定，这样变速箱就可以随着卡盘一起转动。如图2-4所示
3、蜗轮蜗杆的选择和设计
3.1 、蜗轮蜗杆的选择
按蜗杆齿廓曲线形状圆柱蜗杆有阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、法向直廓蜗杆等多种。
1 、阿基米德蜗杆 ZA 蜗杆
阿基米德蜗杆制造方式与螺纹的制造方式基本形同。在加工时滚刀的平面经过蜗杆轴线滚刀之间的夹角 通过这种方法制造出来的蜗杆在垂直其轴线剖面与齿廓的交线是阿基米德螺旋线，在通过轴线的剖面内齿廓为直线。以同样的方式加工出来的涡轮的线为渐开线。蜗轮与蜗杆的啮合和渐开线齿轮与齿条的啮合很相似，在其中间平面上。 阿基米德蜗杆制造很简单，使用也非常的广泛，但是这种蜗杆的磨削能读非常的大，所以很难满足高精度传动的要求，如果蜗杆的导程角要求很大，那么加工也比较困难。

原文链接：http://www.jxszl.com/jxgc/qcgc/829.html