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汽车轮胎 拆装机 设计 CAD

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汽车轮胎拆装机的设计摘 要：伴随这世界领域内汽车车辆的迅猛飞速的发展，车辆的轮胎部件的装配机拆卸机械设备的用量也在大幅度的增加，就目前的发展而言的话，我们国家的装配机拆卸机械设备和西方的发达国家相比还是存在一定的差距，具体的劣势会体现在设备的作业可靠性能差、使用的寿命比较短、作业性能不是很稳定，出现故障的几率大、以及整体的自动化作业水平比较低下。本文的研究半自动类型的装配机拆卸机械设备，设备的转盘部件的转动作业是依靠电机部件进行驱动，轮胎部件的松开动作和抓紧动作是通过气动予以完成。本文设计研究的此产品具有外形结构简易、使用十分的方便、价格比较合适等一系列的优点，能够广泛的用于车辆的修配领域当中。关键词：轮胎拆装机；自动化；气动Design of automobile tire disassembly and assembly machinepick Want: with the rapid development of automobile in the world, the amount of assembly machine and disassembly machinery and equipment for tire parts of vehicle is also increasing greatly. In terms of current development, there is still a certain gap between our countrys assembly machine and disassembly machinery and equipment and western developed countries. The specific disadvantage will be reflected in the poor reliability of equipment operation , the service life is relatively short, the operation performance is not very stable, the probability of failure is large, and the overall level of automation operation is relatively low. In this paper, the research and design of semi-automatic assembly machine dismantling mechanical equipment, the rotating operation of the rotating parts of the equipment is driven by the motor parts, and the loosening action and grasping action of the tire parts are completed by pneumatic. The product designed and researched in this paper has a series of advantages, such as simple structure, very convenient use, relatively suitable price, etc. it can be widely used in the field of vehicle repair.Key words: tire changer; automation; pneumatic目 录1 前言11.1 本文设计研究的背景以及意义11.2拆装机的研究现状及未来的发展趋势11.2.1 现状11.2.2 未来趋势12 设计运行方案的确定13 的技术参数大小的确定33.1参数的具体内容33.2 主要技术参数的确定34.电机结果部件的选择44.1 电机的类型及结构形式的选择44.2 电机的容量大小的选择44.3 选择电机的转动速度大小44.4 确定电机的型号55 传动装置的研究55.1求解的传动装置总的传动比参数大小一级分配各级的传动比参数大小55.2 V带传动的设计求解65.3 蜗轮蜗杆减速装置的设计求解95.4 主轴的设计求解以及强度参数的校核135.4.1 主轴的尺寸大小的设计求解135.4.2 主轴的刚度参数校核145.5 气动类型的控制体系的设计研究166 夹紧装置的研究197 六方类型的杆的锁紧机构设计198 拆卸和安装结构头的设计研究209 机身的设计研究20结论20参考文献22致 谢231 前言1.1 本文设计研究的背景以及意义在伟大的改革开放之后，伴随着我们中国的经济的快速和迅猛的发展，机械相关行业的市场对车辆结构设备的需要量大小正在逐步的慢慢加大，汽车的功能也在越来越强大，目前汽车设备不仅仅是用于高端市场行业领域的生产和制造，目前已经在各个交通运输中起到到了中流砥柱的作用。在近代的发展中，伴随着国际化步伐的加快，以及国内行业的相关竞争，厂家对车辆设备的质量、加工成本、新工艺和设备等方面的关注度越来越大。汽车是人类社会发展的现代化产物，为人们的生活方式提供了众多的便利，具相关的数据统计，我国的车辆在2003年到2010年的范围内始终是保持在百分之二十到百分之二十五的增长率，目前很大部分的中国家庭都拥有着一辆小汽车，小汽车也成为了一个家庭生活水平提高的重要标志。本文设计研究的机械设备是快速度的能够有效的装配机拆卸机械设备一体机，他的作业是卡爪工序和拆装头工序，设备的转盘部件的转动作业是依靠电机部件进行驱动，轮胎部件的松开动作和抓紧动作是通过气动予以完成，本文设计研究的此产品具有外形结构简易、使用十分的方便、价格比较合适等一系列的优点，能够广泛的用于车辆的修配领域当中。本文设计的设备具有作业效率十分高，以及不损伤轮胎的优势，在机械维修领域当中的运用日益剧增。1.2拆装机的研究现状及未来的发展趋势1.2.1 现状伴随车辆的维修领域的运用越来越多，车辆的拆装机的的使用量也在越来越大，就目前的发展而言的话，我们国家的装配机拆卸机械设备和西方的发达国家相比还是存在一定的差距，具体的劣势会体现在设备的作业可靠性能差、使用的寿命比较短、作业性能不是很稳定，出现故障的几率大、以及整体的自动化作业水平比较低下。1.2.2 未来趋势伴随着电力电子科学以及液压、气压技术的不断研究和发展，车辆的拆装机的整体水平也在不断的快速提高和发展，目前世界领域内此类设备产品的发展趋势是产品系列化发展、产品模块化发展、产品自动化发展、产品模块化发展。2 设计运行方案的确定本文设计研究当中的用于拆卸和装配的机械设备的使用性能的分析研究：本文设计的设备会将轮胎部件的拆卸作业、装配作业、充气作业三种功能于一身，由于在拆卸和安装轮胎部件的时候，其的作业载荷不是很大，故对他的作业平稳性能和抵抗振动的性能的要求是比较高的，拆装机的通常往往是由机械主机部分和控制调节部分予以组成，将管路部分和电器器件有效的连接起来做一个有机的整体。通常情况下，主机结构部分由机身结构部分、气压部件、电机结果部件予以构成，控制调节装置是由动力装置、行程限位装置、管道、电器操作等等一起组成。通常情况下能够实现轮胎的拆装作业的相关技术往往存在了很多种，现在具体分析：1）拆械和安装的转盘的转动作业的驱动方式往往有两种不同类型的设计方案，一是运用电机进行驱使运动；二是通过机械类型的形式进行驱使转动，比如凸轮类型的结果部件，连杆类型的，齿轮类型的等等。松开轮胎作业、卡爪作业的的松开和抓紧两个部分的驱动设备产品能够采用气动模式和液。站在的经济角度，以及适用的角度进行全面的考虑，本文的设计研究拆卸和安装的机械设备的转盘作业的驱动模式我们使用方案一，轮胎部件的松开动作和抓紧动作是通过气动予以完成。2）拆械和安装机械设备的作业要求，拆械和安装机械设备在他的最后一个级别的转动速度大小为68转每分钟。为了能够有效的确保扭矩在达到要求的前提下能够有效的达到的转速大小，其的设计方案有三种不同的类型：一是运动气动类型的马达或是液压类型的马达的一级类型的传动模式，结合调节控制气流参数的大小或液流参数的大小来达到扭矩参数大小和转动速度小的目的。二是通过运用普通类型的电机。三是通过特殊类型的电结果部件。通过综合的比较和分析，由于第二种类型的设计方案整体而言较为简单，故本文的研究采用第二种的方案。3）通常在一般的情况下电机结果部件的额定情况下的转动速都大小为1400转每分钟，从电机到工作台结果部件的总的转动速度比的大小i能够达到200，为了能够实现高的转速比参数的大小，通常使用的模式有二中情况：一为采用行星轮类型的减速装置，二是采用蜗轮蜗杆结构类型的减速装置。行星轮结构类型的减速装置的加工一级装配作业都比较难实现的，而且其各类的成本比较的高。通过综合的比较和分析，由于第二种类型的设计方案整体而言较为简单，故本文的研究采用第二种的方案。4）轮辋的定位以及锁紧装置的设计研究。通常情况下能够同一时间的确保定位作业使用功能，夹紧作业使用功能，比较通用的模式有两种，（1）工作台的轮辋结构的锁紧装置通常运用常见的四爪结构类型的卡盘部件，（2）运用常见的三爪类型的卡盘进行定位锁紧作业，他的结构形式为：转盘的汽缸体的一个端面和转盘的连接另外一端位置结合活塞轴和挂架、主连杆结构零件的一端位置予以连接，主连杆的另一端结构位置和三角类型的转盘进行连接。本文的设计研究运用三卡爪结果部件作为轮辋部件的定位锁紧装置。5）本文拟定了两种的传动设计方案，分别如下图所示，通过仔细的分析和比较本文选择方案2.图1 方案一传动路线图 图2 方案二传动路线Fig1 Plana transmission map Fig2 Scheme ii transmission map1电机 2 皮带轮 3 两级类型的减速装置 1电机 2 皮带轮 3涡轮蜗杆类型的减速装置3 的技术参数大小的确定 3.1参数的具体内容的技术方面的规格参数是意味这设备的性能参数的标准，一般的情况下包括了下面的几个部分，一是主要的规格类型参数，他是象征这轮胎部件的拆卸及安装设备的主要的作业特性相关的参数，二是每个作业执行部件的作业载荷大小，三是作业时候的空间大小，四是在进行的作业时候的速度大小，五是的设备外形大小，总体的功率参数的大小，重量的大小。3.2 主要技术参数的确定我们在设计确定主要的技术参数的时候，往往是采用工艺技术分析以及统计参数分析二者彼此结合的原理进行设计，也能够结合相应的经验算法进行设计。结合轮胎的尺寸大小、外形结构形式、材质所需要的拆装载荷大小等，拟设计拆卸和安装机械设备的工作台作业结果部件大小为700毫米,用于夹紧功能的汽缸的夹紧载荷大小3000牛顿, 分离铲的拉力载荷大小为14000牛顿。 经过压缩了的空气气体在1兆帕的时候，轮缘的移动作业的的旋转载荷：2500千克 的作业载荷参数大小： 0.81.2兆帕 设备的工作台的转动速度大小： 6转每分钟8转每分钟 卡爪能够活动的范围大小： 330毫米1000毫米 电机的总体功率大小： 1.1 千瓦设备的总质量参数的大小： 220千克4.电机结果部件的选择4.1 电机的类型及结构形式的选择因为本文设计的用于拆卸和安装的机械设备往往是需要经常型的起动作业、制动作业以及反转作业，同时需要他能够具有比较小的转动惯量以及比较强的超过载荷的能力，我们选择了Y类型的异步形式的电机，并选择其为的卧式结构，安装模式为B型。4.2 电机的容量大小的选择作用时候的所需要的功率大小Pw 作业的主轴构件所需要的功率大小： 主机设备需要的功率此参数大小Pd：式中为电机到作业主轴结构零件的总体的效率大小 = 本文设计研究的拆卸和安装机械设备有2级降速装置，根相应的机械技术手册我们取值如下皮带轮传动的效率大小=0.95蜗轮蜗杆类型装置传动的效率大小=0.75滚动类型的轴承零件的传动的效率大小=0.99查阅相关的机械方面的设计手册，代入相应的数据参数T=2000牛顿m，转每分钟，得0.98千瓦确定电机的功率参数的大小为.千瓦4.3 选择电机的转动速度大小结合相应的函数表达式式中： 电机的转动速度的能够选择的范围大小每一级传动的传动范围大小取=2.5 ；=70； 又主轴结构零件的转动速度大小=7rmi牛顿得=1225rmi牛顿4.4 确定电机的型号相应的手册确定电机的型号为Y90s-4，的安装模式为B3型。5 传动装置的研究本文设计研究的传动装置包括了电机、皮带轮组成部件、蜗轮蜗杆类型的降低速度的装置、轮盘、气缸等等。图3 总体的传动线Fig 3 total transmission map5.1求解的传动装置总的传动比参数大小一级分配各级的传动比参数大小（1）传动装置的总体传动比参数大小的求解 （2）各级的传动比参数的大小本文的研究我们取v带类型的传动模式的传动比参数的大小为=2.5，则一级的蜗轮蜗杆类型的降低速度的装置的传动比参数的大小为 那么值满足一般蜗轮蜗杆类型的降速装置的传动比参数大小的允许的范围。（3）求解传动结构装置的运动参数大小一级动力参数大小各轴的转动速度大小电机的轴构件为o轴，降低速度的装置高速轴为I轴，低速轴为II轴，每个轴的转动速度大小为 =1400转每分钟 560转每分钟 560/708转每分钟每个轴的输入功率参数的大小即 每个轴的转矩参数的大小 5.2 V带传动的设计求解 （1）确定的计算功率参数的大小相关的机械设计领域的技术手册得到的作业情况系数=1.1，故 （2）选定V带的带型结合、确定我们决定选用A型的型号。 （3）确定带轮的基准直径参数的大小相关的机械设计领域的技术手册的主动轮的基准直径参数大小根相关的机械设计领域的技术手册，从动轮的基准直径参数的大小。 根相关的机械设计领域的技术手册我们取=180毫米按相关的机械设计领域的技术手册验算带的运行速度大小 皮带的运行速度是比较合适的。 （4）确定v类型的带的基准长度参数的大小一级传动的中心距参数的大小结合，拟确定的中心距参数的大小=250毫米求解皮带需要的基准类型的长度大小 =990毫米相关的机械设计领域的技术手册，选皮带的基准类型的长度大小=1068毫米求解真正的中心距参数的大小a （5）验算主动轮上面的包角参数的大小得 主动轮上面的包角大小是合适的。（6）求解V带的根数数目 由=1440转每分钟，=2.5，相关的机械设计领域的技术手册，得 =250千瓦 =990千瓦相关的机械设计领域的技术手册，得=0.89，得=0.96，则 取z=2根。（7）求解的预紧载荷大小， 相关的机械设计领域的技术手册，得q=0.07千克/m，故=64牛顿（8）求解作用在轴上面的压轴载荷大小 105牛顿（9）带轮的设计分析V类型的带轮的外形形式的选定：根相关的机械设计领域的技术手册，由于=75毫米0.68 ，而且其作业是比较平稳可靠的，本文的设计研究取=1，结合函数表达式（13-8a） =2415牛顿求解这对的轴承需要满足的额定类型的动载荷参数的大小 结合函数表达式（13-6） =2415=15585.7牛顿结合滚动类型的轴承的样本形式，轴承的额定类型的动载荷参数大小C为：的代号 7006AC 7006AC的额定类型的动载荷参数大小/牛顿 24600 25000所以本文选取两个7006AC类型的的轴承结构零件是比较合适的。5.4 主轴的设计求解以及强度参数的校核5.4.1 主轴的尺寸大小的设计求解结合电机的额定类型的功率参数大小求解轴构件的输入的功率参数大小的转矩大小 轴结构零件的最小位置位置的直径大小。本文的设计研究选择轴结构零件的材质为45号类型的结构钢，通过调质的一般工艺处理。结合相关的技术手册，取=112，于是得轴的零件图图5 轴的零件图Fig5 Shaft structure5.4.2 主轴的刚度参数校核主轴构件的力学分析的简图：图6 主轴的力学图Fig6 Axial mechanical model画出其轴构件的弯矩图弯矩如下：图7 轴构件的弯矩类型图Fig7 Momet Diagrams画出本文的轴构件的扭矩类型图图8 轴构件的扭矩类型图Fig8 twisting moment diagram结合的初始条件，作业台的输出的扭矩参数大小为984844牛顿.毫米。作业台和轮胎的重量大小大概为50千克，他的弯距大小是比较小，能够予以忽略不计。校核表达式： 式中：T 轴承受的的扭矩大小，单位：牛顿.毫米 G 材质的剪切类型的弹性模量参数的大小，单位：兆帕，针对钢材，G兆帕 极惯性矩参数的大小，单位，针对圆轴， L 阶梯类型的轴构件所受到的扭矩的长度参数大小，单位为毫米 、依次是阶梯类型的轴第i段上承受的扭矩、长度参数的大小和极惯性矩参数的大小； Z 轴构件的段数。其中.结合主轴的尺寸参数的大小L毫米。代入相关的数据信息，求解得到.轴的扭转类型的刚度参数的条件为 本文取满足的使用要求。5.5 气动类型的控制体系的设计研究气路的作业原理：图9 气动作业的原理Fig9 Pneumatic principle diagram（1）作业台的用于夹紧作业的气缸零件的控制阀门的说明解释本文的设计研究运用了QSR5类型的手柄模式的推拉结构的3位5通结构的阀门部件，因为这是需要迫使气缸在调节阀部件不发出指令信息的时候可以处于一般的停止作业的状态并能够来夹紧轮胎，那么本文呢的演技是运用的中位类型的长期封闭的模式。图形的结构符号是：图10 手柄模式的推拉结构的3位5通结构的阀门部件Fig10 Ha牛顿ds push type three five valve graphic symbol能够有效的得到，手柄有3个的作业的位置状态，他的作业说明：气缸的的夹紧作业以及松开作业手柄的角度参数的上推 气流运动的方向12，45 气缸进行收回类型的松开模式在不施加载荷的时候手柄构件的角度 整个气路进行闭合处理 气缸保持不运动状态手柄的角度向下推 气流运动的方向14，23 气缸进行收回类型的夹紧模式（2）离铲作业的大气缸的控制调节阀门部件的说明图形符号：图11 方向类型的控制调节阀门的图形符号Fig11 Directioncontrol valves graphic symbol他的作业的说明：分离铲的的夹紧作业以及松开作业踏板踩下去的时候 气流的运动方向是14，23 大气缸进行夹紧作业处理踏板松开的时候 气流的运动方向是12，45 大气缸进行顶开作业处理气缸的设计研究以及求解： 因为拆卸和安装的机械设备的松开轮胎的作业历程是需要一定的拉力载荷大小高达一万四千牛顿，而且他的行程作业的历程比较短。所以本文需要的的气缸属于一种十分特殊的气缸。（） 气缸的活塞杆零件的确定，结合设备的结构形式，查阅相关的机械设计方面的设计手册选择气缸的活塞杆构件的直径参数大小毫米（） 气缸的内径参数的的求解相应的函数表达式：式中F牛顿；的作业压力载荷大小P兆帕；相关的机械设计方面的设计手册得.；d毫米。代入上面的函数表达式得D=毫米。按缸筒的内径参数系列圆整后得为D毫米（） 气缸的壁厚参数的大小的设计研究本文呢设计研究的大气缸所选用的材质为铸铁材质HT，结合向的函数表达式确定气缸的壁厚参数大小为毫米。6 夹紧装置的研究本文设计研究的夹紧装置采用三卡爪结构，具体结构如图所示： 图12 夹紧装置简图Fig12 Clamping institutions schemes7 六方类型的杆的锁紧机构设计在六方杆的锁紧类型的手柄装置的位置向下放置的时候,六方杆的外载荷和以及位弹簧的作用下能够进行上下自主的运动；在六方杆的锁紧类型的手柄装置的位置逆时针的方向转动大概一百二十 度的时侯，联结在手柄上面的凸轮会锁板予以一定的顶起让六方杆进行锁死作业。图13 六方杆的图Fig13 The six-party stem schemes8 拆卸和安装结构头的设计研究拆卸和安装结构头属于拆装机的能够进行拆卸和按装轮胎的十分重要的装置，拆卸和安装结构头的设计和研究是否能够有效的合理会很大程度上影响作业的效率一级使用的寿命。其具体的结构形式见具体的附件图纸。9 机身的设计研究机身结构的底座、转盘、用于分离的铲、立柱、六方类型的杆、踏脚调节装置等等予以组成。底座属于总体的主支撑架，转盘的卡爪装置安装在底座的正上方位置，用于分离的铲处于的右侧位置从而有效的方便松开轮胎，立柱在处于正后方的位置，横臂是用来联接的立柱以及六方类型的杆，脚踏设置在底座的前方位置，如此设置是为了便于的操作。结论毕业论文的设计是对我们四年的学习内容的一项综合实战性的总结，在设计当中能综合的检验学习知识的能点以及不足点，并在此种进行查漏补缺，为将来的工作做了一个很好的铺垫。本次毕业设计的对象是车辆拆装机研究，设计内容是其产品机械结构设计。在该设计题目确定之后，便第一时间进行市场调研，分析该产品的市场使用情况和发展趋势，并将调研结果编写成调研报告，同时清晰所将设计的产品的外观形状。之后，编写设计方案确定报告，明确即将设计的流程和内容，同时查找资料，包括外文文献，外文文献将其翻译成中文版，然后，运用机械软件，进行机构的设计，最后，结合前面所述各个阶段的设计成果，撰写该毕业设计说明书。这次设计，是对我在大学几年中所学的全部知识的一次全面的检验。通过这次设计，我又一次将所学知识进行了实际应用，对以前记忆并不是很牢固的知识，也有了更深的认识，真是受益匪浅，并且能够加强个人的专业知识和软件操作能力。在设计的过程遇到的主要问题是对设计的整体把握程度还不够理想，对相关软件的熟知程度还有待进一步的提高，在后续的学习和工作中，应该注重学习自己存在不足的地方。第 21 页 共 27 页 参考文献1 罗善明,余以道，郭迎福，诸世敏编著.带传动理论与新型带传动M.北京:国防工业出版社.2006