[论文精品] 脚踩式新型打气筒

1、机构创新课程设计说明书 设计题目：脚踩式新型打气筒班级组别：车辆08-1 第四组设计者： 指导教师： 车辆工程系2011年6月一、设计目的：将普通手动式打气筒改为脚踩式增力式，使用杠杆机构，使充气变得简单，同时设计小巧方便易于携带储存，并特设压力表胎压高低一目了然，气筒体积小，气压高，充气轻松。方便携带，可供自行车，摩托车，电动车充气。二、设计效果图：使用catia软件对设计进行了造型：三、设计原理与设计参数：脚踩气筒踏板打气时通，过杠杆原理来带动气筒充气，要把它的出气管接到自行车轮胎的气门上，气门的作用是只允许空气从打气筒进入轮胎，不允许空气从轮胎倒流入打气筒.打气筒的活塞和筒壁之间有空隙，

2、活塞上有个向下凹的橡皮碗.向上拉活塞的时候，活塞下方的空气体积增大，压强减小，活塞上方的空气就从橡皮碗四周挤到下方.向下压活塞的时候，活塞下方空气体积缩小，压强增大，使橡皮碗紧抵着筒壁不让空气漏到活塞上方，继续向下压活塞，当空气压强足以顶开轮胎的气门芯时，压缩空气就进入轮胎.同时筒外的空气从筒上端的空隙进入活塞的上方，当脚收缩时，扭簧带动杠杆臂回位,此时装在拉杆下端的皮碗收缩,空气即从拉杆与盖的间隙较大处进入气筒内,这时将拉杆往下压时,皮碗扩张而贴紧气筒内壁将空气往下压!气体只能从气筒底部一个小孔眼顶上小铁珠(有的是用小铁片)顺着皮管进入轮胎的气门！而当第二次再将拉杆往上提时,皮碗再度收缩.此

3、时小铁珠落下,关闭小孔,使第一次还没有完全注人轮胎内的空气,不会因此而被抽出，如此的往返循回，以达到充气的目的，通过气筒的底部增加一个气压监测装置，可以间接监控轮胎的气压，以免爆胎。图1 气筒工作原理图设计参数：底座长300mm 宽100mm 厚1mm 材质选择钢制底架 实际总重约500g杠杆直线部分长300mm 宽90mm 厚1mm弯曲部分r=30cm 长约15cm 厚度1mm材质为钢架 设计重量约为300g气筒参数：直径50mm行程120mm 材质为铝制气筒 设计质量约为500g 考虑气筒的成本与直径有关，因此我们在保证工作能力的情况下，尽量选择直径小的气筒。气管参数:长1m 橡胶管，采用

4、标准打气接口。 气压表选择： 216精密轮胎气压计 通过气管与出气管一起连接到气筒底部。型号216气压表测试范围07kg/cm2尺寸35mmx23.5mmx13mm（12只装）重量0.3kg扭簧参数：选用机械设计p481扭簧，其臂长3cm，力矩为0.15nm。总重2kg左右。结构原理简图：图2 结构原理简图四、设计计算建立进气量模型进行：通过调查，按照日常给一般缺气30%自行车打气，使用标准打气筒实际测试需=10次，建立手动式打气筒数学模型如图1，对其进气量进行计算：l进=r2l=2.12l设计脚踩式气筒如图3：图3 手动打气筒模型尺寸 设计气筒模型尺寸故设计充气脚踩次数n= l进/v=2.1

5、2/0.235=9次建立脚力模型：按照成年人人体舒适的脚踩力，经过实际测试统计，我们选取30kg力,即300n来作为脚踩踏板的施加力。自行车轮胎气压参考：参照资料得：自行车轮胎气压在2.5-3.5个大气压（1大气压=101kpa）为宜。在设计中，为了保证强度设计按照3.5大气压进行计算。杠杆设计：为满足最大强度设计，选取脚踩力，冲气压力均最大时的受力分析如图3：此时气压p=303kpa f2=f气筒顶杆=ps=687n f1=f脚=300n图3 力臂计算受力分析图由力矩分析可取气筒在杠杆上的链接点为杠杆中间位置将力学模型简化为一个杠杆，已知f1竖直向下，f2为气筒对杠杆的反作用力。设f2的作用

6、点为杠杆中点，对支点取力矩计算。m1m2故力臂的选择符合设计要求，剩余的力用来克服弹簧的恢复力。气筒行程分析：气筒达到压力最大处时，杠杆设计角度为15度，为使气筒行程能达到12cm，故要对杠杆旋转的最大角度进行设计：图4 形成计算分析图已知简化的数学模型为两个同底的三角形，长度和角度如图所示，x,y为简化的气筒行程的两个最大最低的位置，所以可知气筒的实际行程为s=x-y解：根据余弦定理 解得x=28.58cm解得y=16cm由此可得行程s=x-y=12.58符合设计要求回位弹簧设计：查机械设计课本，选用p481扭簧，其臂长3cm，力矩为0.15nm气压表选择：气压表选择：216精密轮胎气压计型号216气压表测试范围07kg/cm2尺寸35mmx23.5mmx13mm（12只装）重量0.3kg五、材料选取：参照市售打气筒材料设计，我们选取钢制底架，铝制气筒，塑料气压表，橡胶气管，通用进气口。六、使用功能分析：本产品可供自行车，摩