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1、-科技学院全日制普通本科生毕业设计半自动轮胎拆装机设计DESIGN OF SEMI-AUTOMATIC TIRE-INSTALLED MACHINE 学生姓名：学 号：年级专业及班级： 机械设计制造及其自动化（2）班指导老师及职称： 教授湖南长沙提交日期：目 录摘要1关键字11前言2 1.1选择本课题的目的和意义2 1.2车轮拆装机的现状及发展趋势2 1.2.1现状2 1.2.2趋势22设计方案的拟定23主要参数的确定4 3.1主要技术参数的内容4 3.2主要技术参数的确定54 电机的选择5 4.1电机的类型及结构形式的选择5 4.2电机容量的选择6 4.3选择电机转速6 4.4确定电机型号6
2、5传动机构的设计6 5.1计算传动装置总传动比和分配各级传动比7 5.2 V带传动的设计计算8 5.3蜗轮蜗杆的设计计算11 5.4主轴的设计计算及强度校核15 5.4.1主轴的尺寸设计计算15 5.4.2主轴的刚度校核166气动控制系统设计187夹紧机构的设计218六方杆的锁紧设计229机身设计2210机器的安装顺序23结论23参考文献24致谢25l半自动轮胎拆装机设计学 生：王振兴指导老师：全腊珍（湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128）摘 要：随着汽车行业的迅速发展，车轮拆装机的需求量也在增加。但我国的拆装机和发达国家相比还存在着巨大的差距，主要表现为产品可靠性差，寿命短，性能不够
3、稳定，故障多及自动化水平低等。本课题设计的半自动车轮拆装机兼拆胎，装胎一体，拆装机转盘的转动采用电机驱动，轮胎的松开和抓紧采用气动。该机具有结构简单，操作方便，经济适用等优点，可广泛用于中小型汽车维修行业。关键词：轮胎拆装机；自动化；气动Design of Semi-Autmatic Tire-Installed MachineStudent: Wang ZhengxingTutor:Quan Lazhen(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract
4、: With the rapid development of the automobile industry, the demand of wheel-installed machine quantity is increasing. But the machine in China still exists great gap compared with the developed countries ,it mainly shows on several aspects, for example , the poor reliability of product , short life
5、, not quite stable performance, many faults and low automation level. This topic designs a dismantled and installed machine which owns the semi-automatic wheel, this machine can fulfill dismantling and installing tires all alone, and the machines turntable is driven by electric motor, tire loosing a
6、nd grasping are driven by pneumatic. This machine has many merits, such as simple structure, convenient operation, economic, applicable etc, and can be widely used in small and medium vehicle repairing industry.Key words: tire-entry； automation； pneumatic1 前言1.1 选择本课题的目的和意义随着我国经济实力和人民生活水平的提高，汽车不再成为极
7、少数达官贵人的专利，而是离我们的生活越来越近。汽车行业的发展给汽车维修保养行业带来了新的发展机会，也对其提出了更高的要求。据有关资料显示，高速路事故90是由轮胎引起的，作为最为重要的汽车易损件之一的轮胎的保养维修显得犹为重要。在维修轮胎的时候，一般都要把其拆解。传统的做法是用撬杠直接把外胎撬开，这种方法既费时费力又会对轮胎造成损伤。因此，研究一种自动化程度高且安全可靠的轮胎拆装机，对于改善汽车维修行业工作条件具有现实意义。本课题设计生产的机器快速车轮拆装机兼拆胎，装胎一体，其主要工作为卡爪和拆装头，卡盘的转动由电机直接提供动力，卡爪的夹紧、松开等动作均由气压系统提供动力支持。这是又于气压系统相
8、对于其他机械系统来说具有结构简单，易制造以及容易实现自锁等优点，并且，可以简单地把充气功能附加上去。拆装机主要由机械动力系统、气压系统以及控制系统组成。如何使机械的结构合理分配是影响到拆装机的性能的主要原因。车轮拆装机高效率和不伤胎的特点使其在汽车维修行业中占有越来越重要的地位，并且逐渐成为每个维修厂不可或缺的工具。带动设计相关行业的发展，如气缸，电机，蜗轮蜗杆，换向阀，主令控制器等。使机械传动技术和电气控制系统技术往快速、自动化、人性化的方面发展。1.2 车轮拆装机的现状及发展趋势1.2.1 现状随着汽车维修行业的发展，车轮拆装机的需求量也在增加。但我国的拆装机和发达国家相比还存在着巨大的差
9、距，主要表现为产品可靠性差，寿命短，性能不够稳定，故障多；自动化水平低，有些设备至今还采用手工操作，操作费力；品种不全，更新慢，技术含量低，附加价值率低。1.2.2 趋势随着电子技术和液压技术的发展与推广，拆装机的技术水平也正在迅速地提高。当前拆装机的发展水平和趋势具体表现在一下几个方面：系列化；模块化；自动化。2 设计方案的拟定车轮拆装机是汽车维修行业的主要设备之一，七八十年代在发达国家就已经有产品出现。我过八是年代中期开始这方面的研制。至今我国已有五六家汽修工具厂专门生产，品种繁多，结构和复杂程度差别很大。但不论设计哪一种车轮拆装机，设计方法和程序都有共性的一面，即第一，对需拆装的车轮进行
10、详细的分析，了解车轮的形状、尺寸、材料、重量和拆装过程对机器的要求，包括压力、速度、位移、工作空间、工作效率、自动化程度以及国内汽修厂普遍使用的空压机功率等等。总之，通过工艺分析达到明确本机拆装过程，即一个工作循环中每一个动作的详细要求和必要的调整范围。第二，调查研究。任何设计都应该尽力达到满足用户单位使用要求；制造工艺性好和具有先进的技术经济指标。因此认真调查研究用户单位、制造单位的要求和意见。并尽可能搜集和研究国内外同类产品的结构、性能的有关资料，在此基础上初步设计出一个设计方案。经过会审，广泛征求改进意见以后，确定一个最佳方案，作为施工设计的基础。第三，最后完成全部施工设计和编制制造验收
11、等全部技术文件。第四，通过样机试制，性能实验和工艺实验，验证设计是否符合预期的要求，并对设计做必要的修改。对本课题设计的拆装机进行功能分析：该课题设计的拆装机是集轮胎拆装、充气于一身，拆装轮胎需要的力并不太大，而它对工作的平稳性和抗震性要求相对比较大。拆装机主要由主机和控制系统组成，管路及电气装置联系起来组成的一个整体。主机部分由机身、气压装置、电机等组成。控制部分由动力机构、限程装置、管路及电气操作部分组成。能实现轮胎拆装功能的技术有很多，具体分析如下：1）拆装机转盘的转动驱动有两种方案，第一种，采用电机驱动；第二种，采用机械驱动，如凸轮机构，连杆机构，齿轮机构等。松胎、卡爪的松紧两部分的动
12、力设备可以采用气动和液。从经济性，适用性综合考虑，这里拆装机转盘的转动驱动采用方案一，松胎、卡爪的松紧两部分的动力设备可以采用气动。2）拆装机工作要求，拆装机最后一级的转速为6r/min8r/min。要在保证扭矩要求的情况下达到转速，方案有三种：第一种，采用气动马达或者液压马达的一级传动，根据调节气流或液流来实现大扭矩低转速。第二种，采用普通电机。第三种，采用特殊电。据比较，第二种方案更加简单，所以采用方案二。3）目前一般电机额定转速为1400r/min，从电机到工作台的总转速比i高达200，而要达到如此高的转速比，常见的形式有二：一为行星轮减速器，二为蜗轮蜗杆减速。行星轮减速器制造和装配都比
13、较困难，成本极高。综合各种考虑，最终确定采用形式二。4）轮辋定位锁紧机构的设计，需要同时满足定位，夹紧功能，常见的方案有两种，（1）工作台轮辋锁紧机构采用常见的四爪卡盘，（2）采用三爪卡盘定位锁紧，其结构为：转盘汽缸体的一端和转盘连接另一端通过活塞轴与挂架、主连杆的一端连接，主连杆的另一端与三角转盘连接，三角转盘另两个角设有两个连杆主连杆与两个连杆的另一端与卡爪相连，卡爪设在滑道内限。根四卡爪机构存在容易松动的缺陷，三卡爪比四卡爪的稳定性要高，结构更为简单，因此采用三卡爪作为轮辋定位锁紧机构。5）传动机构的选择确定，能完成该设计一系列动作的传动方案有：第一，采用电机链轮两级减速器轮盘气缸，传动
14、路线如图1。第二，采用电机皮带轮蜗轮蜗杆减速器轮盘气缸，传动路线图如图，蜗轮蜗杆机构比两级减速器简单，经济实用，从而传动机构选择方案二。图1 方案一传动路线图 图2 方案二传动路线Fig1 Plan a transmission map Fig2 Scheme ii transmission map1电机 2 皮带轮 3 两级减速器 1 电机 2 皮带轮 3 蜗轮蜗杆3 主要技术参数的确定 快速轮胎拆装机设计过程的主要内容是：确定主要技术规格，动作线图，气压系统和电气系统，主机设计，各零部件设计和总体布局。全部零件图，使用说明书和制造验收技术文件。这些过程是整个设计有机的组成部分，在进行每一个
15、步骤时，都不能孤立的考虑，而应综合比较，互相协调。确定液压机主要技术规格是设计工作中最重要的步骤之一。因为它直接关系到所设计的机器是否满足轮胎拆装的质量和拆装效率要求。同时它也是设计各零部件的依据，它对零部件的尺寸、要求加工设备的能力和整机成本有极大的影响。因此，必须仔细分析机器所拆装轮胎的工艺动作程序；所使用拆装头和分离铲尺寸和安装要求；各动作要求的压力、速度、相对位置关系，工作行程和行程停止点的位置精度要求。在确定主要技术规格时，我们还应深入调查研究同类型设备的结构，主要技术规格、操作性能等相关资料。3.1主要技术参数的内容主要技术规格是表示机器工作性能的指标。通常包括以下部分：第一，主要规格又称主要参数，它是表示轮胎拆装机主要特性的参数第二，各执行机构个动作的力。第三，工作空间，包括各执行机构运动的最大距离和最小距离，工作台尺寸等。第四，各拆装动作
