第 1 頁 共 43 頁1 緒 論 ............................................................................................................................................................31.1 選題的目的和意義 ........................................................................................................................31.1.1 選題目的 ............................................................................................................................31.1.2 現(xiàn)實意義 ............................................................................................................................31.1.3 理論意義 ............................................................................................................................51.2．車輪拆裝機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ....................................................................................................51.2.1．現(xiàn)狀： ................................................................................................................................51.2.2．趨勢： ................................................................................................................................52 拆胎機的結(jié)構(gòu)分析及總體方案確定 ..........................................................................................................72.1 拆胎機動力方案的擬定 ................................................................................................................72.2 拆胎機的結(jié)構(gòu)分析 ........................................................................................................................72.2.1 輪胎拆裝機的總體結(jié)構(gòu)示意圖 ........................................................................................82.2.2 拆裝機的結(jié)構(gòu)設(shè)計擬定 ....................................................................................................92.2.3 回轉(zhuǎn)工作臺的要求 ..........................................................................................................112.3 輪胎拆裝機主要技術(shù)規(guī)格的確定 ............................................................................................112.3.1 主要技術(shù)規(guī)格的內(nèi)容 ......................................................................................................112.3.2 主要技術(shù)規(guī)格的確定 ......................................................................................................122.4. 動力系統(tǒng)的設(shè)計 ........................................................................................................................152.4.1 選擇傳動機構(gòu)類型 ..........................................................................................................152.4.2 電機的選擇 ......................................................................................................................152.4.3. 計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比 ..................................................................172.4.4 V 帶傳動的設(shè)計計算 .......................................................................................................182.4.5 蝸輪蝸桿的設(shè)計計算 ......................................................................................................202.4.6 軸承的校核 ......................................................................................................................242.4.7 主軸的強度校核 ..............................................................................................................252.4.8 大氣缸的設(shè)計 ..................................................................................................................262.4.9 平鍵連接（動連接）校核 ..............................................................................................262.5.0 電路系統(tǒng)的組成 ..............................................................................................................272.5.1. 作臺動作的說明 ..............................................................................................................282.5.2 電氣連鎖電氣保護裝置 ..................................................................................................282.5.3 氣動控制系統(tǒng)設(shè)計 ..........................................................................................................293 安裝與調(diào)試 ................................................................................................................................................313.1 輪胎拆裝機的安裝順序 ..............................................................................................................313.2. 設(shè)備的初始調(diào)試 ..........................................................................................................................313.3 卡爪夾緊系統(tǒng)的調(diào)試 ..................................................................................................................323.3.1 卡爪運動的原理 .................................................................................................................323.4 分離鏟調(diào)試 ..................................................................................................................................323.5 六方桿的鎖緊調(diào)整 ......................................................................................................................333.6 拆裝頭的調(diào)整 ................................................................................................................................333.7 氣源三聯(lián)件的調(diào)試與調(diào)整 ..........................................................................................................353.8 常見故障及排除方法 ..................................................................................................................36第 2 頁 共 43 頁3.9 維護和安全操作規(guī)程 ..................................................................................................................373.9.1.維護和保養(yǎng) ........................................................................................................................373.9.2.安全操作規(guī)程 ....................................................................................................................37總 結(jié) ..............................................................................................................................................................39致 謝 ............................................................................................................................................................40參考文獻 ........................................................................................................................................................41第 3 頁 共 43 頁1 緒 論1.1 選題的目的和意義1.1.1 選題目的畢業(yè)設(shè)計是我們在大學(xué)期間所有課程中的最后一門課程，也是大學(xué)里面最重要最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。它要求我們把在這將近四年的大學(xué)生涯所學(xué)到的東西都融會到此次畢業(yè)設(shè)計中，目的是想讓我們在進入社會工作之前來進行一次全方位訓(xùn)練和提高，因此，它要求選擇設(shè)計題目的難易程度和工作量都是比較高的，它不管是對于我們將來要從事的工作還是鞏固我們所學(xué)過的知識都有著非常重要的意義。針對本次畢業(yè)設(shè)計，老師安排我們到一些汽修店或4S店進行了實習(xí)。為了能順利成功的完成這次畢業(yè)設(shè)計。首先，我們必須把所學(xué)的知識真正的應(yīng)用到實踐中去，這樣可以鍛煉和提高我們解決實際情況的能力；其次，這次設(shè)計的題目是《輪胎拆裝機的設(shè)計》 ，這樣可以使我了解到拆胎機的結(jié)構(gòu)和其他設(shè)計要求等等；此次設(shè)計的拆胎機結(jié)第 4 頁 共 43 頁構(gòu)雖然不是很復(fù)雜，但對從機器外形我們不能對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有確切的了解，而面臨的困難還有我之前對輪胎性能了解較少等。因此本次設(shè)計對我以后工作有很重要的指導(dǎo)意義：培養(yǎng)我們運用機械制造及有關(guān)課程（機械設(shè)計、機械原理、液壓傳動與氣壓傳動、○ 1公差與技術(shù)測量等）知識，結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，獨立地分析和解決問題。②能根據(jù)輪胎的定位進行對應(yīng)夾具的設(shè)計，運用學(xué)過的機械設(shè)計和機械原理的相關(guān)理論知識，學(xué)會擬定設(shè)計方案，完成傳動機構(gòu)的設(shè)計，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。③培養(yǎng)我們熟悉并運用有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力。④進一步培養(yǎng)我們識圖、制圖、運算和編寫技術(shù)文件等的基本技能。1.1.2 現(xiàn)實意義汽車是發(fā)展國民經(jīng)濟的重要交通工具之一 ,隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)高速增長 ,汽車的保有量與日俱增 ,汽車維修行業(yè)也有了長足的發(fā)展 ,已形成了集車輛修理、維護、檢測和配件供應(yīng)等多種功能于一體的車輛技術(shù)狀況保障體系。已成為道路運輸行業(yè)的重要組成部分 ,對確保車輛安全行駛、高效低耗的運作 ,促進道路運輸業(yè)的發(fā)展 ,發(fā)揮了有力的保障作用 ,隨著經(jīng)濟體制改革的不斷深入 ,我國汽車維修企業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢。十年來,我國的汽車保有量增長迅速 ,技術(shù)水平和檔次也大大提高 ,原有的維修作業(yè)方式和生產(chǎn)經(jīng)營管理模式 ,越來越不適應(yīng)社會各方面對汽車維修的要求。加大技術(shù)投入和技術(shù)改造的力度 ,走內(nèi)涵發(fā)展的道路 ,振興汽車維修業(yè) ,已經(jīng)成為汽車維修界有識之士的共識 ,人們越來越體會到設(shè)備對維修能力的決定性。一些骨干維修企業(yè)千方百計地籌措資金 ,實施技術(shù)改造 ,改善作業(yè)體系。購置了汽車舉升機、電子調(diào)漆機、輪胎平衡機、汽車噴烤漆房等先設(shè)備。同時 ,具有現(xiàn)代最新技術(shù)水平的發(fā)動機故障診斷儀、電子燃汽噴射系統(tǒng)檢測診斷裝置 ,車身校正測量儀、四輪定位儀、測功機和測滑儀等檢測設(shè)備也開始廣泛應(yīng)用。從而 ,提高了企業(yè)在市場中的競爭能力 ,增加了行業(yè)發(fā)展后勁。通過技術(shù)改造行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到調(diào)整和優(yōu)化 ,改變了過去整車大修的單一模式 ,開始形成汽車大修、總成維修、汽車維修、汽車小修、汽車專項修理、汽車制造廠特約維修等門類齊全、分工合理的市場結(jié)構(gòu)體系?；緷M足了目前不同類型和不同作業(yè)項目的維修需要 ,汽車維修網(wǎng)點由大、中城市向外延伸 ,輻射各地形成網(wǎng)絡(luò)。國內(nèi)汽車維修業(yè)的發(fā)展在宏觀上得到調(diào)控 ,維修能力不斷提高 ,布局趨向合理。維修企業(yè)分布均衡 ,方位合理、方便。同時可以保證質(zhì)量 ,維修需求也相對平衡。在市場經(jīng)濟的競爭與自行調(diào)節(jié)中 ,求得了生存與發(fā)展 ,徹底解決了維修市場不均衡的問題。第 5 頁 共 43 頁即:修汽油車的企業(yè)多 ,修柴油車的企業(yè)少;修貨車的企業(yè)多 ,修客車的企業(yè)少;變通型的修理企業(yè)多 ,特種車的企業(yè)少;修中型的多 ,修小型、重型汽車維修企業(yè)少。由于解決了此類問題 ,引導(dǎo)了一些企業(yè)向?qū)I(yè)方向發(fā)展 ,徹底解決了維修高檔車、輕型車、重型車難的問題?；旧闲纬梢詫I(yè)分工為主 ,布局合理 ,修理結(jié)構(gòu)配套的汽車修理體系。促進汽車維修行業(yè)由計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌的進程 ,建立完善了汽車維修市場 ,使汽車維修行業(yè)成為一個與國民經(jīng)濟發(fā)展相適應(yīng)的技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)合理、專業(yè)分工明確、優(yōu)質(zhì)方便、秩序良好的維修體系 ,并以其良好的運行機制服務(wù)于各行各業(yè)。 本課題探討的是適用于社區(qū)汽車維修服務(wù)的一種新型輪胎拆裝機。據(jù)有關(guān)資料顯示，高速路事故90％是由輪胎引起的，作為最為重要的汽車易損件之一的輪胎的保養(yǎng)維修顯得猶為重要。在維修輪胎的時候，一般都要把其拆解。傳統(tǒng)的做法是用撬杠直接把外胎撬開，這種方法既費時費力又會對輪胎造成損傷。這種輪胎拆裝機是適用四輪汽車維修使用的一種現(xiàn)代氣壓技術(shù)專用產(chǎn)品. 輪胎拆裝機作為一種自動化程度高且安全可靠的新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計研究 ,有助與改善日益興旺發(fā)達的汽車維修產(chǎn)業(yè)界勞動者的工作條件,降低勞動強度和維修成本, 提高汽車維修保養(yǎng)整體服務(wù)質(zhì)量，對于改善汽車維修行業(yè)工作條件具有現(xiàn)實意義。 本課題設(shè)計生產(chǎn)的機器—輪胎拆裝機兼拆胎、裝胎一體，其主要工作為卡爪和拆裝頭，卡盤的轉(zhuǎn)動由電機直接提供動力，卡爪的夾緊、松開等動作均由氣壓系統(tǒng)提供動力支持。這是又于氣壓系統(tǒng)相對于其他機械系統(tǒng)來說具有結(jié)構(gòu)簡單，易制造以及容易實現(xiàn)自鎖等優(yōu)點，并且，可以簡單地把充氣功能附加上去。拆裝機主要由機械動力系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)組成。如何使機械的結(jié)構(gòu)合理分配是影響到拆裝機的性能的主要原因。車輪拆裝機高效率和不傷胎的特點使其在汽車維修行業(yè)中占有越來越重要的地位，并且逐漸成為每個維修廠不可或缺的工具。1.1.3 理論意義帶動設(shè)計相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，如氣缸，電機，蝸輪蝸桿，換向閥。使機械傳動技術(shù)和電氣控制系統(tǒng)技術(shù)往快速、自動化、人性化的方面發(fā)展1.2．車輪拆裝機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.2.1．現(xiàn)狀：隨著汽車數(shù)目的大量增加，汽車行業(yè)的發(fā)展給汽車維修保養(yǎng)行業(yè)帶來了新的發(fā)展機第 6 頁 共 43 頁會，輪胎拆裝機需求在不斷擴大，但我國的拆裝機和發(fā)達國家相比還存在著很大的差距，主要表現(xiàn)為產(chǎn)品可靠性差，壽命短，性能不夠穩(wěn)定，故障多；自動化水平低，有些設(shè)備至今還采用手工操作，操作費力；品種不全，更新慢，技術(shù)含量低，附加價值率低。1.2.2．趨勢：隨著汽車數(shù)量的迅速增加汽車維修技術(shù)的不斷發(fā)展與推廣，拆裝機的技術(shù)水平也正在迅速地提高。當(dāng)前拆裝機的發(fā)展水平和趨勢具體表現(xiàn)在一下幾個方面：(1)系列化。嚴(yán)格遵從意大利輪胎拆裝機中大系列規(guī)范。工作盤裝夾范圍從10 in～26 in，能夠覆蓋規(guī)定車型的任意扁平比的所有輪胎。(2)模塊化。輔助臂，工作盤，打氣表，鳥頭，快速充氣裝置及其他附件可以實現(xiàn)多種模塊組合搭配，更換靈活方便，予留有較大的升級空間，滿足不同用戶的不同需求。(3)自動化：1)在輪胎拆裝過程中，模擬輪胎在拆裝過程的脫胎和裝胎力學(xué)模型，既保證了不會造成撕裂輪胎，又避免了拆裝臂在自由狀態(tài)受力反彈造成人身傷害．提高了使用安全性。2)壓胎輪和壓胎塊根據(jù)輪胎大小可在不同位置自動鎖緊，操作高效方便且性能可靠。(4)控制系統(tǒng)的發(fā)展目前國內(nèi)外的車輪拆裝機的控制系統(tǒng)一般都是利用換向開關(guān)和氣壓換向閥來實現(xiàn)，其發(fā)展趨勢是簡單化、智能化。(5) 氣壓系統(tǒng)的集成化隨著電氣化控制系統(tǒng)集成化的推廣和完善，以及氣壓技術(shù)的進步，氣壓系統(tǒng)的集成化也得到了迅速發(fā)展。近十年來相繼發(fā)展了板式集成、塊式集成和插裝集成等多種形式，而其中插裝集成系統(tǒng)將會得到更廣泛的應(yīng)用。(6)氣壓機的宜人化隨著汽車數(shù)量的迅速增加汽車維修技術(shù)的不斷發(fā)展與推廣，拆裝機的技術(shù)水平也正在迅速地提高。當(dāng)前拆裝機的發(fā)展水平和趨勢具體表現(xiàn)在一下幾個方面：(1)系列化。嚴(yán)格遵從意大利輪胎拆裝機中大系列規(guī)范。工作盤裝夾范圍從10 in～26 in，能夠覆蓋規(guī)定車型的任意扁平比的所有輪胎。第 7 頁 共 43 頁(2)模塊化。輔助臂，工作盤，打氣表，鳥頭，快速充氣裝置及其他附件可以實現(xiàn)多種模塊組合搭配，更換靈活方便，予留有較大的升級空間，滿足不同用戶的不同需求。(3)自動化：1)在輪胎拆裝過程中，模擬輪胎在拆裝過程的脫胎和裝胎力學(xué)模型，既保證了不會造成撕裂輪胎，又避免了拆裝臂在自由狀態(tài)受力反彈造成人身傷害．提高了使用安全性。2)壓胎輪和壓胎塊根據(jù)輪胎大小可在不同位置自動鎖緊，操作高效方便且性能可靠。(4)控制系統(tǒng)的發(fā)展目前國內(nèi)外的車輪拆裝機的控制系統(tǒng)一般都是利用換向開關(guān)和氣壓換向閥來實現(xiàn)，其發(fā)展趨勢是簡單化、智能化。(5) 氣壓系統(tǒng)的集成化隨著電氣化控制系統(tǒng)集成化的推廣和完善，以及氣壓技術(shù)的進步，氣壓系統(tǒng)的集成化也得到了迅速發(fā)展。近十年來相繼發(fā)展了板式集成、塊式集成和插裝集成等多種形式，而其中插裝集成系統(tǒng)將會得到更廣泛的應(yīng)用。(6)氣壓機的宜人化隨著拆裝機的自動化，限制噪聲和振動，防止環(huán)境污染消除人身事故、保證拆裝機安全可靠地進行生產(chǎn)就更為重要了。為此，許多國家都制訂了有關(guān)輪胎保養(yǎng)維護的安全標(biāo)準(zhǔn)與法律。 2 拆胎機的結(jié)構(gòu)分析及總體方案確定車輪拆裝機是汽車維修行業(yè)的主要設(shè)備之一，七八十年代在發(fā)達國家就已經(jīng)有產(chǎn)品出現(xiàn)。我過八十年代中期開始這方面的研制。至今我國已有多家汽修工具廠專門生產(chǎn)，第 8 頁 共 43 頁品種繁多，結(jié)構(gòu)和復(fù)雜程度差別很大。但不論設(shè)計哪一種車輪拆裝機，設(shè)計方法和程序都有共性的一面，即第一，對需拆裝的輪胎進行詳細(xì)的分析，了解車輪的形狀、尺寸、材料、重量和拆裝過程對機器的要求，包括壓力、速度、位移、工作空間、工作效率、自動化程度以及國內(nèi)汽修廠普遍使用的空壓機功率等等。總之，通過工藝分析達到明確本機拆裝過程，即一個工作循環(huán)中每一個動作的詳細(xì)要求和必要的調(diào)整范圍。第二，調(diào)查研究。任何設(shè)計都應(yīng)該盡力達到滿足用戶單位使用要求；制造工藝性好和具有先進的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。因此認(rèn)真調(diào)查研究用戶單位、制造單位的要求和意見。并盡可能搜集和研究國內(nèi)外同類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能的有關(guān)資料，在此基礎(chǔ)上初步設(shè)計出一個設(shè)計方案。經(jīng)過會審，廣泛征求改進意見以后，確定一個最佳方案，作為施工設(shè)計的基礎(chǔ)。第三，最后完成全部施工設(shè)計和編制制造驗收等全部技術(shù)文件。第四，通過樣機試制，性能實驗和工藝實驗，驗證設(shè)計是否符合預(yù)期的要求，并對設(shè)計做必要的修改?？焖佥喬ゲ鹧b機設(shè)計過程的主要內(nèi)容是：確定主要技術(shù)規(guī)格，動作線圖，氣壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，主機設(shè)計，各零部件設(shè)計和總體布局。全部零件圖，使用說明書和制造驗收技術(shù)文件。這些過程是整個設(shè)計有機的組成部分，在進行每一個步驟時，都不能孤立的考慮，而應(yīng)綜合比較，互相協(xié)調(diào)。2.1 拆胎機動力方案的擬定本課題設(shè)計的拆裝機集輪胎拆裝、充氣于一身，拆裝輪胎需要的力并不太大，而它對工作的平穩(wěn)性和抗震性要求相對比較大。所以拆裝機轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動采用電機驅(qū)動。另外，為了簡化結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計將松胎、卡爪的松緊兩部分的動力設(shè)備統(tǒng)一為氣壓機。2.2 拆胎機的結(jié)構(gòu)分析2.2.1 輪胎拆裝機的總體結(jié)構(gòu)示意圖第 9 頁 共 43 頁2.2.2 拆裝機的結(jié)構(gòu)設(shè)計擬定拆裝機主要由主機和控制系統(tǒng)、管路及電氣裝置聯(lián)系起來組成的一個整體。主機部第 10 頁 共 43 頁分由機身、氣壓裝置、電機等組成?？刂撇糠钟蓜恿C構(gòu)、限程裝置、管路及電氣操作部分組成。各部分結(jié)構(gòu)如下：（1）機身部分機身由底座、轉(zhuǎn)盤、分離鏟、立柱、六方桿、踏腳控制器、手動控制器等組成。底座為主架，轉(zhuǎn)盤卡爪裝在底座正上方，分離鏟位于右側(cè)以便松胎，立柱在正后方，橫臂用以連接立柱和六方桿，腳踏安裝在底座前方，方便操作。（2）夾緊機構(gòu)部分車輪在拆裝前應(yīng)被夾緊在轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤上安裝由夾緊用的卡爪，參照國內(nèi)外的拆胎機資料，得知拆胎機的卡爪有三爪及四爪2種，三卡爪結(jié)構(gòu)如圖（a） 。雖然說三卡爪在結(jié)構(gòu)上會比四卡爪的成本要低，但三卡爪傳遞的扭矩不大，只能夾持尺寸較小的輪輞，適用范圍小。四爪卡盤的夾緊力大，可夾持的輪輞尺寸范圍較三卡爪的大，這樣可使拆胎機在工作時更加安全可靠，避免了拆裝輪胎時卡不緊輪輞而損傷輪輞的或轉(zhuǎn)盤空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。本次設(shè)計采用四卡爪，其結(jié)構(gòu)如圖(b)（a） (b)（4）動力機構(gòu)部分動力機構(gòu)主要由電動機、大小皮帶輪、蝸輪蝸桿減速器、卡爪夾緊氣缸和分胎鏟氣缸等組成。第 11 頁 共 43 頁皮帶輪 蝸輪蝸桿減速器大氣缸 動力機構(gòu)（5）拆裝頭部分拆裝頭是拆裝機實現(xiàn)拆裝輪胎的一個非常重要部件，拆裝頭設(shè)計的合理性已經(jīng)選用材料的直接影響到拆裝輪胎的效果和機器的使用壽命。其形狀是根據(jù)拆裝輪胎外胎和輪轂的力學(xué)要求設(shè)計的。第 12 頁 共 43 頁拆裝頭2.2.3 回轉(zhuǎn)工作臺的要求為了使設(shè)計出來后的輪胎拆裝機結(jié)構(gòu)能更合理，更能滿足汽車維修人員對拆裝輪胎時的一些要求，我查閱了一些關(guān)于回轉(zhuǎn)機構(gòu)的書籍和雜志，同時也到汽車維修店去詢問和上網(wǎng)去查找有關(guān)這方面的資料，最后得出回轉(zhuǎn)機構(gòu)的一些基本要求。參數(shù)要求：滿足人體工程學(xué)的要求，即在維修人員在維修過程應(yīng)保證工人操作比較舒適；○ 1要求方便、快速、合理；○ 2④能滿足不同類型輪胎的在拆裝時的使用要求；⑤回轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)速度在6r/min~8rmin，防止轉(zhuǎn)動速度過快，以免卡爪夾緊不夠 造成輪輞滑動而傷到輪輞，但也不能太低而影響工作效率。2.3 輪胎拆裝機主要技術(shù)規(guī)格的確定確定輪胎拆裝機主要技術(shù)規(guī)格是設(shè)計工作中最重要的步驟之一。因為它直接關(guān)系到所設(shè)計的機器是否滿足輪胎拆裝的質(zhì)量和拆裝效率要求。同時它也是設(shè)計各零部件的依據(jù)，它對零部件的尺寸、要求加工設(shè)備的能力和整機成本有極大的影響。因此，必須仔細(xì)分析機器所拆裝輪胎的工藝動作程序；仔細(xì)分析所使用拆裝頭和分離鏟尺寸和安裝要求；仔細(xì)分析各動作要求的壓力、速度、相對位置關(guān)系，工作行程和行程停止點的位置精度要求。在確定主要技術(shù)規(guī)格時，我們還應(yīng)深入調(diào)查研究同類型設(shè)備的結(jié)構(gòu)，主要技術(shù)規(guī)格、操作性能等相關(guān)資料，并應(yīng)充分重視用戶單位的要求和改進意見2.3.1主要技術(shù)規(guī)格的內(nèi)容主要技術(shù)規(guī)格是表示機器工作性能的指標(biāo)。通常包括以下部分：第一，主要規(guī)格又稱主要參數(shù)，它是表示輪胎拆裝機主要特性的參數(shù)。 第二，各執(zhí)行機構(gòu)個動作的力。第三，工作空間，包括各執(zhí)行機構(gòu)運動的最大距離和最小距離，工作臺尺寸等。第四，各拆裝動作的速度。第五，機器外形尺寸，總功率第 13 頁 共 43 頁和總重量。2.3.2主要技術(shù)規(guī)格的確定確定主要技術(shù)規(guī)格時,基本的方法是工藝分析和統(tǒng)計分析相結(jié)合的方法。通過對輪胎拆裝過程的分析和必要的工藝試驗,可以確定整個拆裝過程動作和關(guān)系和各動作要求的壓力,速度和工作空間等。同時，可以依據(jù)經(jīng)驗和有關(guān)計算公式?jīng)Q定有關(guān)參數(shù).在設(shè)計專用產(chǎn)品時,往往對拆裝輪胎只有工藝設(shè)想,缺乏實際試驗或者因試驗條件限制而不能較為準(zhǔn)確地提供參數(shù)要求;就是在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)系列時,也常常遇到很多困難,例如機器不能設(shè)計的過于龐大、復(fù)雜致使機器成本增加等。因此，我們必須較為準(zhǔn)確地確定所設(shè)計產(chǎn)品拆裝輪胎的尺寸范圍，典型輪胎的直徑和寬度以確定有關(guān)參數(shù)。在確定參數(shù)時，應(yīng)盡可能的收集國內(nèi)外同類型產(chǎn)品的有關(guān)資料，應(yīng)用統(tǒng)計分析的方法，得出各參數(shù)的范圍和它們之間的關(guān)系，以幫助正確制定所設(shè)計產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格。根據(jù)輪胎尺寸、形狀、材料所需拆裝力等，初步選定本次設(shè)計的拆裝機工作臺為540mm,夾緊汽缸夾緊力3000N, 分離鏟拉力為14000N。經(jīng)過在各汽車維修廠調(diào)查分析，初步確定其主要技術(shù)規(guī)格如下：工作臺夾緊汽缸夾緊力： 2800N工作壓力： 1MP分離鏟拉力： 14000N工作臺最小扭矩： 800N.m工作臺直徑： 540mm工作臺轉(zhuǎn)速： 6r/min~8rmin卡爪活動范圍： 250mm—— 700mm?分離鏟最大張開尺寸： 450mm工作臺夾緊氣缸速度： 伸出： 30mm/min 收縮： 30mm/min分離鏟速度： 頂出： 30mm/min收回： 40mm/min拆裝頭離工作臺距離第 14 頁 共 43 頁最高： 500mm最底： 50mm四方立柱活動范圍：工作臺中心——正右側(cè)工作臺距地面高度： 700mm控制手柄距地面高度： 650mm電機總功率： 1.1 KW機器總質(zhì)量： 220kg參考外觀圖如下：第 15 頁 共 43 頁拆裝機外觀圖由圖可看出，拆裝機由四大部分組成：機箱、工作臺、立柱拆裝頭組件以及分離鏟組件。動力系統(tǒng)幾控制系統(tǒng)皆安排于機箱之內(nèi)，控制操作部分為機箱正下方的三個踏腳。機器集松胎、拆胎、裝胎于一體。松胎功能由機器右側(cè)的分離鏟實現(xiàn)：將輪胎滾放到右側(cè)壓胎板→調(diào)整分離鏟位置→踩下最右側(cè)踏板使分離鏟向左夾緊實現(xiàn)松胎。拆胎過程：將輪胎放在工作臺上面→踩下中間踏板→卡爪張開卡緊輪轂→將六方桿壓下并扳下緊鎖手柄→將拆裝頭放進輪胎與輪轂間→踩下左側(cè)踏板→工作臺轉(zhuǎn)動→輪胎與輪轂分離。第 16 頁 共 43 頁裝胎過程與裝胎過程操作類似，不同點僅為將拆裝頭放在外胎之上壓緊，工作臺轉(zhuǎn)動時將外胎壓進輪轂。根據(jù)所拆裝輪胎外胎直徑和寬度可設(shè)計出工作臺的直徑以及分離鏟的最大活動范圍，根據(jù)輪胎輪轂的尺寸范圍可確定卡爪的張合活動范圍，這樣就可以進一步確定拆裝頭立柱高度、六方壓桿的最高和最底位置。而根據(jù)輪胎材料、重量、輪轂和外胎的黏合力，則可得出工作臺最小扭矩，拆裝輪胎時工作臺氣缸所需的夾緊力、松胎時大氣缸所需的壓力、速度和行程等。經(jīng)調(diào)查，市場上的拆臺機存在一些問題，根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)參考資料，本設(shè)計將機器做了如下改進：(1)針對皮帶經(jīng)常容易松動的缺點，將V帶定期張緊裝置帶到設(shè)計中來，(2)工作臺和蝸輪軸的連接部分,大部分拆胎機的工作臺與蝸輪軸是直接用平鍵連接，本設(shè)計將在工作臺下焊接一個軸套以加強連接部分強度2.4.動力系統(tǒng)的設(shè)計2.4.1 選擇傳動機構(gòu)類型根據(jù)拆裝機工作要求，可以知道，拆裝機最后一級的轉(zhuǎn)速為6r/min~8r/min。要在保證扭矩要求的情況下達到底轉(zhuǎn)速，方案有三種：第一種，采用氣動馬達或者液壓馬達的一級傳動，根據(jù)調(diào)節(jié)氣流或液流來實現(xiàn)大扭矩低轉(zhuǎn)速。第二種，采用普通電機。第三種，采用特殊電機。經(jīng)比較，第二種是最經(jīng)濟簡易的方案。目前一般電機額定轉(zhuǎn)速為1400r/min，從電機到工作臺的總轉(zhuǎn)速比i高達200，而要達到如此高的轉(zhuǎn)速比，常見的形式有二：一為行星輪減速器，二為蝸輪蝸桿減速器。但行星輪減速器制造和裝配都比較困難，成本極高。綜合各種考慮，最終確定選擇皮帶加蝸輪蝸桿減速器的傳動機構(gòu)。2.4.2 電機的選擇1.電機的類型及結(jié)構(gòu)型式選擇工業(yè)上一般用三相交流電源，無特殊要求一般應(yīng)選擇三相交流異步電動機。最常用的電動機是Y系列籠型三相異步交流電動機。其效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、價格低廉，適用于不易燃燒，無腐蝕性氣體和無特殊要求的場合。由于啟動性能好，也適合用于某些要求較高起動轉(zhuǎn)矩的機械需要 經(jīng)常起動、制動和反轉(zhuǎn)的機械要求電第 17 頁 共 43 頁動機有效小的轉(zhuǎn)動慣量和較強的過載能力，應(yīng)選用起重及冶金用的YZ系列或YZR系列異步電動機。電動機的機構(gòu)形式，按安裝的位置不同，有臥式和立式兩種；按防護方式不同有開啟式，防護式。根據(jù)設(shè)計的具體要求確定電動機的類型為三相異步， 由于本拆裝機需要經(jīng)常起動、制動和反轉(zhuǎn)，并要求有較小的轉(zhuǎn)動慣量和較強的過載能力。選擇Y系列異步電機。參照《機械設(shè)計手冊》第40篇《電力傳動》 （P40-118）確定電機結(jié)構(gòu)型式為臥式，安裝型式為B3型。2.電機容量的選擇１）工作所需功率PW據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》P7工作主軸所需功率：KWTnpw950?主機所需功率 Pd： ?wdP式中 η 為電機至工作主軸的總效率η=η1η2η3。 。 。 。 。 。 。 。 。ηn本拆裝機有兩級減速機構(gòu)，根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》P7表2-4取值如下皮帶輪η1=0.95蝸輪蝸桿η2=0.75滾動軸承η3=0.99代入數(shù)據(jù)T=1200Nm ，nw＝7r/min，得Pd＝0.98KW確定電機功率為1.1kw3.選擇電機轉(zhuǎn)速據(jù)經(jīng)驗公式 '''12()dnwi??A式中： ——電機轉(zhuǎn)速可選范圍'dn——各級傳動的傳動范圍''21i?取 =2； =80； 又主軸轉(zhuǎn)速 =7r\min得 =1225r\mini w'd4.確定電機型號由《機械設(shè)計手冊》第 40 篇《電力傳動》 （P40-132）確定電機型號為 Y-90s 安裝形式為 B3 型第 18 頁 共 43 頁2.4.3.計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比1．傳動裝置總傳動比 i=nm/nw=1440/7=200 2．分配各級傳動比取v帶傳動的傳動比 =2，則單級蝸輪蝸桿減速器的傳動比為1ii2=i/i1=80所得 值符合一般蝸輪蝸桿傳動比的允許范圍。2i3．計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1）各軸轉(zhuǎn)速電機軸為o軸，減速器高速軸為I軸，低速軸為II軸，各軸轉(zhuǎn)速為= =1440r\min0nm720r\min1Ii?720/80=7r\min2I2）各軸輸入功率按電機額定功率計算各軸輸入功率，即01.edPKW?0.951.04I KW???23478I3）各軸轉(zhuǎn)矩001.95340PTNmn???A11.5917.8620.5093.IPTNmn???A第 19 頁 共 43 頁2.4.4 V 帶傳動的設(shè)計計算1.確定計算功率Pca由《機械設(shè)計》表8-6查得工作情況系數(shù)KA=1.1，故1.1.2caAPKWK???2.選取V帶帶型根據(jù)Pca、n1由《機械設(shè)計》圖8-9確定選用A型。3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑由《機械設(shè)計》表8-3和表8-7取主動輪基準(zhǔn)直徑 175dm?根據(jù)式（8-15） ，從動輪基準(zhǔn)直徑 。2ddd2=id1=2*75=150mm根據(jù)表8-7取 =150mm2d按式（8-13）驗算帶的速度175140/5.6/3/606dnvmssm?????帶的速度合適。4.確定v帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距根據(jù) ，初步確定中心距 =160mm12120.7()()dd??0a根據(jù)式（8-20）計算帶所需的基準(zhǔn)長度=675mm' 21010()()4ddLa?????由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度 =710mm由表（8-21）計算實際中心距a177.5mm5.驗算主動輪上的包角 1?由式（8-6）得第 20 頁 共 43 頁'1057.19202dL??????????主動輪上的包角合適。6.計算V帶的根數(shù)由式（8-22）知 0()caLPzK??A由 = =1440r\min， ， =2，查表8-5c和表8-5d得0nm175dm1i=250kW0ΔP0=990kW查表8-8得 =0.89，查表8-2得 =0.96，則aKLK1.21.98(509)80.6z????取z=2根。7.計算預(yù)緊力 ，由式（8-23）知0F2.(1)cazPqvvK?查表8-4得q=0.07kg/m，故=64N08.計算作用在軸上的壓軸力105N102sinpFz??9.帶輪機構(gòu)設(shè)計1)V帶輪的結(jié)構(gòu)形式的選定：根據(jù)《機械設(shè)計》P156，因為 =75mm45HRC，從表 ?。保?７中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 ＝268MPa。??'H應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 7256060183.4107hNjnL????壽命系數(shù) ＝1.21 則783.4HK［ ］＝ . ＝１.２１ ２６８MPa＝428.556N/mm^2?N??' ?6）計算中心距100mm23160.719849am????????取中心距 a=118mm，因為 i=80，故從表 11-2 中取模數(shù) m=2.5mm，蝸桿分度圓直徑d1=45mm。這時， d1/a=0.4。從圖 11-18 中查得接觸系數(shù) =2.68，因為 ，因此'Z?'Z??以上計算結(jié)果可用。4.蝸桿與蝸輪主要參數(shù)與幾何尺寸1）蝸桿桿頭數(shù) z1=1，蝸桿分度圓齒厚 s2=3.927mm，蝸桿螺紋長 b1≥38mm 蝸桿分度圓直徑d1=45mm，蝸桿齒頂圓直徑 da1=50mm，蝸桿齒根圓直徑 df1=39mm，蝸輪分度圓直徑d2=175mm，蝸桿導(dǎo)程角 γ=3.18°。蝸桿軸向齒厚 sx1：3.927mm，蝸桿法向齒厚sn1：3.921mm。2）蝸輪蝸輪齒數(shù) z2=70；蝸輪變位系數(shù) x2=0驗算傳動比 70，這時傳動比誤差為 0，允許。21zi?蝸輪分度圓直徑 =2.5 70= 175mm2dmz??蝸輪喉圓直徑 da2= =180mm2ah?蝸輪齒跟圓直徑 =169mm2ff?第 23 頁 共 43 頁蝸輪齒頂圓弧半徑 Ra2= =20mm21ad?蝸輪頂圓直徑 de2=185mm5.校核齒跟彎曲疲勞強度 ??21.53FFaFKTYdm?????當(dāng)量齒數(shù) 70.26??23370cos.8vz???根據(jù) x2=0， =70.26，從圖 11-19 中可查出齒形系數(shù) =2.32vz 2FaY螺旋角系數(shù) 0.974140Y?????許用彎曲應(yīng)力 ??'FFNK?A從表 11-8 中查得 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 =56MPa。??'F?壽命系數(shù) =0.67697103.84FN??=56 0.67=37.52MPa???MPa=138.165MPa21.5.09747F?彎曲強度可以滿足6.精度等級公差和表面粗糙度的確定考慮到所設(shè)計的蝸桿傳動是動力傳動，屬于通用機械減速器，從 GB/T10089-1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 8 級精度，側(cè)隙種類為 f，標(biāo)注為 8f GB/T10089-1988。然后由《互換性與技術(shù)測量》查得相關(guān)公差。 （詳見圖 CZ-05-01 和 CZ-05-02）7.蝸桿傳動的熱平衡核算蝸桿傳動由于效率底，所以工作時候發(fā)熱量大。在閉式傳動中，如果產(chǎn)生的熱量不能及時散逸，將因為油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂?，從而增大摩擦損失，甚至發(fā)生膠合。所以，必須根據(jù)單位時間內(nèi)的發(fā)熱量 等于同時間內(nèi)的散熱量 的條件進行熱1?2?平衡計算，以保證油溫穩(wěn)定地處于規(guī)定的范圍內(nèi)。由于摩擦損耗的功率 ,則產(chǎn)生的熱流量（單位為 1W=1J/s）為(1)fp???10()p???式中 P 為蝸桿傳遞功率，這里 P=1.1KW第 24 頁 共 43 頁按蝸桿頭數(shù)為 1，由《機械設(shè)計》P260 取 =0.7，則?=1000 1.1 （1-0.7）=3.3 J/s1???510由于轉(zhuǎn)速底，溫度不高，本設(shè)計采用自然冷卻方式，從箱體外壁將熱量散發(fā)到周圍空氣中。其熱量20()daSt???式中： ——箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，取 =12d?dS——內(nèi)表面能被潤滑油所飛濺到，而外表面又可為周圍空氣所冷卻的箱體表面面積。由箱體結(jié)構(gòu)，S ０.２?2m——油的工作溫度，一般限制在６０～７０0t C?——周圍空氣的溫度，由于機器在常下工作，取 ＝ ； a at20?按熱平衡條件 ＝ ，可以求得在既定工作條件下的油溫 為1?2＝ ＋ ＝２０.１５0ta01()daPt??C?保證正常工作溫度所需要的散熱面積 S 為＝０.１５0()dat???2m顯然，箱體表面散熱面積可以達到散熱要求。8.軸承的選擇蝸桿軸承的選擇初始條件：軸承所承受載荷為 =1500N， =1000N，d=30mm，轉(zhuǎn)速 n=560r/min1rFa要求工作 8000 小時，工作情況平穩(wěn)。軸承類型的選擇 按照裝置的結(jié)構(gòu)，本設(shè)計蝸桿采用一對角接觸球軸承，正裝。代號7210AC（GB/T292-1994， ）由滾動軸承樣本可查得 7210AC 型軸承面對面安裝，當(dāng)量載荷的計算：因為 / =1.5>0.68 ，且工作平穩(wěn)，取 =1，按公式（13-8a）aF1r pf=2415N2(0.671.4)praPfF??求該對軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷按照式子（13-6） 第 25 頁 共 43 頁=2415 =15585.7N'2601hnLCP??360581?按照滾動軸承樣本，一下個型號軸承面對面成對安裝在一個指點時候的基本額定動載荷 C 為：軸承代號 7210AC 7210AC基本額定動載荷/N 24600 25000故選擇一對 7006AC 的軸承安裝在蝸桿兩側(cè)上合適。2.4.6 軸承的校核蝸輪軸上采用角接觸球軸承，型號為 7210C?；绢~定動載荷 C=44800N，接觸角=15 ,徑向載荷系數(shù) X=0.44，軸向載荷系數(shù) Y=1，要求壽命 =20000h。?? 'hL當(dāng)量動載荷的計算公式為P= (3-3-15)()prfFY??P-當(dāng)量動載荷，單位為 N。-負(fù)載系數(shù)pfX-徑向載荷系數(shù)Y-軸向載荷系數(shù)-徑向力，單位為 N。rF-軸向力，單位為 N。?P=0.95（0.44×393+1×1018）=1131.374N其中 =2.16/2=1080N， = tan20 =393NF?rF???計算壽命公式為 (3-3-16)610()thfCLnP??-壽命，單位為 h。hLn-轉(zhuǎn)速，單位為 r/min。-溫度系數(shù)tfC-基本額定動載荷，單位為 N。P-當(dāng)量動載荷，單位為 N。第 26 頁 共 43 頁-壽命系數(shù)。?= =1.1 h> =20000hhL36)74.18095(0?81?'hL故蝸輪軸軸上的角接觸球軸承 7210C 壽命校核通過。2.4.7 主軸的強度校核初始條件，由蝸輪的計算可知道，工作臺輸出的扭矩為 984844N.mm。軸的彎距由工作臺和拆裝的輪胎的重量造成，由于工作臺和輪胎的重量大約 50Kg，彎距較小，可以忽略。此處按照軸的扭轉(zhuǎn)剛度進行校核。本主軸為階梯軸。 由《機械設(shè)計》P368 公式 15-16415.730zipTlLGI?????式中：T ——軸所受的扭矩，單位 N.mmG ——周到材料的剪切彈性模量，單位 MPa，對于鋼材，G＝ Mpa48.10?——軸截面的極慣性矩，單位 ，對于圓軸，pI 4m432pdI??L ——階梯軸受扭矩的作用的長度，單位為 mm、 、 ——分別代表階梯軸第 i 段上所受的扭矩、長度和極慣性矩；iTilpiIZ ——階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。其中 ＝207.634632pI???4m階梯軸受扭矩作用的長度即為蝸輪在蝸輪軸上的作用中點到工作臺在蝸輪軸上的作用中點的距離，按照主軸結(jié)構(gòu)尺寸 L＝260mm。代入數(shù)據(jù)，算得 ＝0.33 ?軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為 ???由于軸傳動精度要求不高，取 ＝１第 27 頁 共 43 頁顯然，軸的扭轉(zhuǎn)剛度符合要求，主軸的結(jié)構(gòu)合理。主軸零件見 CZ-05-01。2.4.8 大氣缸的設(shè)計由于拆裝機松胎過程需要的拉力高達 14000N，并且行程短（按照輪胎最大寬度400mm 確定分離鏟的最大張開距離 450mm。為留有一定余量。大氣缸的行程為600mm）要達到如此大的拉力，并且行程極短，前沒有廠家專門生產(chǎn)。所以所要的氣缸屬于特殊氣缸。（１）氣缸活塞桿的確定，按照機器結(jié)構(gòu)，并參照表 13-4《活塞桿直徑系列》選用氣缸活塞桿直徑 20mm（２）氣缸內(nèi)徑的計算由《液壓傳動與氣壓傳動》P321 公式（13-4）24FDdp????式中 F＝14000N； 工作壓力 P＝1MPa；由表１３ -２查得 ＝0.5；?d＝20mm。代入上式得 D=189mm。按照《液壓傳動與氣壓傳動》P321 表 13-2 缸筒內(nèi)徑系列圓整為 D＝180mm氣缸壁厚 的設(shè)計?本次設(shè)計的大氣缸選用鑄鐵HT150，根據(jù)表13-5確定氣缸壁厚為 14mm。氣缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計由于大氣缸行程短，速度慢，所以無須緩沖。前后端蓋只用簡單的端蓋閉合，所有密封圈均采用O型密封圈，標(biāo)準(zhǔn)GB/T345.2-1988為了防止安裝在機器箱體上造成應(yīng)力過大，要將氣缸與分離鏟力臂左側(cè)的加強板連接，并且在大氣缸工作時候會有一定的繞軸擺動，所以大氣缸的安裝形式為前端軸梢式。即在前端蓋設(shè)計兩個軸耳通過螺栓組和箱體的加強板連接。2.4.9 平鍵連接（動連接）校核這里所校核的鍵為蝸輪軸與旋轉(zhuǎn)工作臺所連接的平鍵 ，工作臺的轉(zhuǎn)動由平鍵帶動。第 28 頁 共 43 頁已