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畢業(yè)設(shè)計 論文 開題報告 課題名稱 快速輪胎充氣機的設(shè)計 學 院 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 指導教師 定稿日期 2013 年 月 日 1 快速輪胎充氣機的設(shè)計 1 選題背景及其意義 1 課題來源 隨著時代的發(fā)展 汽車已經(jīng)進入了尋常百姓家 汽車工業(yè)也經(jīng)歷了有史以來最高 速的發(fā)展期 同時也對汽車制造業(yè)提出了更高的要求 快速輪胎充氣機正是基于這樣 的狀況下而產(chǎn)生的提高汽車輪胎裝配效率的一種新型工具 2 課題目的 該課題的研究對于提高學生的工程能力 拓展生存空間有著非常重要的意義 以 及為今后進一步研究快速充氣機的研究做一個前期的準備工作 具有重要的社會意義 為了響應(yīng)國家政策和社會學術(shù)界的需求 設(shè)計一種方便校內(nèi)教學以及研究人員開 發(fā)的教學型步進輸送機 可以讓研究人員基于現(xiàn)有的平臺 簡化了后續(xù)研究開發(fā)的程 序 為機電一體化產(chǎn)品提供了原型 便于后續(xù)功能的開發(fā)和創(chuàng)新課題的創(chuàng)建 具有便 于理解 便于實用 簡單 操作多樣化等特點 3 課題意義 隨著人們生活水平的不斷提高 目前 汽車工業(yè)的發(fā)展速度很快 傳統(tǒng)的輪胎充氣設(shè) 備不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的要求 研制與輪胎流水作業(yè)生產(chǎn)線配套的 機械化 自動 化 節(jié)能高效的充氣設(shè)備是現(xiàn)代化汽車生產(chǎn)企業(yè)亟待解決的實際問題 基于上述兩個 原因 我們有了研究基于單片機便攜式自動控制充氣機這一課題的想法 便攜式自動 控制充氣機具有自動充氣和放氣功能 氣壓檢測和氣壓預(yù)設(shè)功能 夜間照明 警示功 能 體積非常小巧 性能高 無污染氣體排放 適合您的車輛出差 遠行 是各車主攜 帶的應(yīng)急必備工具 本文介紹了在設(shè)計制作自動充氣機中的工作成果和經(jīng)驗總結(jié) 市面的充放氣機大都 不是自動的也不是氣壓可調(diào)的 隨著人們生活水平的提高 小汽車將成為家家戶戶必 備的交通工具 再加上生活節(jié)奏的加快 時間已是最寶貴的東西 顯然市面上普通手 動控制的充氣機 將滿足不了人們的需求 因此 我們就想到了做一件能夠自動充放 氣的充氣機 它能夠給人們在使用過程中節(jié)省時間 同時又能夠很方便的使用 因為 它是全自動的 所以只要把電源一安上 再設(shè)定你所需要氣壓值 它就會自動地完成 任務(wù) 并且在充 放氣完成之后將自動停止 因此 研究一個能基于單片機自動控制的 自動充 放氣機是很有必要的 下面將對自動充氣機的設(shè)計原理及設(shè)計方案思路 主要 是涉及單片機控制的部分 做詳細地介紹 2 2 文獻綜述 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 輪胎是安全性與可靠性要求都很高的重要部件 都必須依靠輪胎的各種獨特的功能 輪胎是起落架機輪的組成部分 具有氣墊式緩沖器的作用 主要用途是在輪胎是在高 負荷 高速度下使用 其下沉率 一般為30 35 汽車輪胎 短時間內(nèi)的溫升也 非常高 胎圈及胎肩幾分鐘內(nèi)的溫升可達到150攝氏度左右 所以輪胎只限于短時間 間歇使用 而且所充氣體為空氣 這是因為空氣是惰性氣體 熱膨脹系數(shù)小 充空氣 的輪胎內(nèi)的壓力及溫度變化較小 增加輪胎反應(yīng)的Q度 增強汽車避震效果 改善輪胎 彈跳的狀況 充空氣輪胎磨擦系數(shù)較小 與地面的摩擦力減少 提高了效率 降低了 燃料費 使輪胎上的胎壓均勻 起飛和降落過程中能更平穩(wěn) 更安全 而且空氣分子 比氧氣分子體積大 故泄漏量少 輪胎爆裂事故在國內(nèi)外均有發(fā)生 從網(wǎng)上查到的結(jié)果來看 我國的大約每年發(fā)生一 起 因此對輪胎內(nèi)的壓力各航空公司都有嚴格地規(guī)定 胎壓過低會導致不正常磨損或 輪胎內(nèi)部損傷 胎壓過高則會使得輪胎及輪胎圈較易受到不平路面的沖擊而變形 甚 至會導致爆胎 隨著我國航空事業(yè)不斷發(fā)展和軍事力量的不斷提升 我們國家的民用以及新型軍用 的數(shù)量也在不斷的增加 給輪胎科學的 定量的安全充氣也擺在了我們的面前 如果 能夠研發(fā)出準確的滿足所有輪胎的自動充氣設(shè)備 將會迎來大好的發(fā)展機遇 目前除少數(shù)幾個維修廠具有進口的輪胎充氣裝置外 輪胎的充氣工作主要是沿用多 年來的傳統(tǒng)方法 使用冷氣瓶直接對接于輪胎的氣嘴如圖1 沒有采用先進的壓力檢 測和壓力控制技術(shù) 需憑維修人員的操作經(jīng)驗2 來確定充氣壓力 要達到輪胎額定壓 力往往需經(jīng)過多次的充氣與測量過程 充氣時間長 勞動強度大 且充氣氣壓不受控 不穩(wěn)定 不精確 可靠性差 由于充氣壓力由空氣瓶提供 系統(tǒng)壓力高 所以誤操作 可能會引發(fā)安全事故 此外 手動工作每次僅能對一個輪胎進行充 放氣及泄漏檢測 所以維修人員的勞動強度大 并且工作效率較低 3 圖 1 傳統(tǒng)方法充氣 國外普遍采用自動充氣檢測裝置完成輪胎的充氣以及檢漏工作 通過選擇不同的型號 輪胎參數(shù) 一臺自動充氣檢測裝置可同時完成多個輪胎的自動充氣 放氣 循環(huán)檢測 泄漏等工作如圖2 此外該裝置還能夠自動打印報表 還有的通過檢測輪胎的壓力從而 計算出的重量 從而確定型號 給輪胎充氣 3 研究內(nèi)容 主機的功能結(jié)構(gòu) 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展 傳統(tǒng)的輪胎充氣工藝遠不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的要求 研制與輪胎流水作業(yè)生產(chǎn)線配套的 機械化 自動化 節(jié)能高效的充氣設(shè)備是現(xiàn)代化 汽車生產(chǎn)企業(yè)亟待解決的實際問題 設(shè)備由本體臺架 液壓傳動系統(tǒng) 氣動系統(tǒng) 微機測控系統(tǒng)等 4 部分組成 其中 本體臺架又由工作臺 車輪傳送機構(gòu) 車輪定位機構(gòu) 車輪卡緊機構(gòu) 輪胎充氣裝置 等 5 部分組成 4 圖 2 1 快速輪胎充氣機的結(jié)構(gòu)示意圖 工作原理 本公開了一種與現(xiàn)用打氣筒操作方式完全不同并裝有安全閥的新型式輪胎打氣機 它操作更省力 簡便 工作效率提高 可避免輪胎打爆 適用于各種 輪胎打氣 其特 點是 兩個氣筒內(nèi)各放置一特制活塞體 并由一根推桿連接兩活塞體 兩個氣筒的另 一端 分別通過一個內(nèi)裝單向氣門的彎管與一個過渡裝氣筒密封 連接 在推桿的中點 安裝一個固定軸及軸套 與操作桿下端的開口滑頭相配合 過渡裝氣筒上裝設(shè)有安全 閥 使用時 在安全閥上設(shè)定輪胎的最大充氣量 翻開并腳 踩踏板 前后扳動手柄 當安全閥排氣時 即完成充氣 課題設(shè)計要求 1 最大鎖緊力 15000N 2 下行速度 20mm sec 3 最大工作壓力 1Mpa 4 總體尺寸 800X600X2000mm 5 4 研究方案 4 1 總體方案 圖 5 總體方案設(shè)計 根據(jù)輪胎自動充氣系統(tǒng)的功能和使用環(huán)境的分析 對輪胎自動充氣系統(tǒng)提出以下要求 可以在任何位置給輪胎充氣 該裝置具有防水功能 3 最大鎖緊力 15000N 4 下行速度 20mm sec 5 最大工作壓力 1Mpa 6 總體尺寸 800X600X2000mm 7 方便觀察和操作 由于輪胎自動充氣系統(tǒng)要求可以在任何位置給輪胎充氣 這樣該系統(tǒng)就需要 有獨立的氣源 而飛機輪胎使用的是空氣 那么這里使用的是瓶裝的空氣 為以防萬 一 對該充氣系統(tǒng)配備兩個空氣鋼瓶 一個是主氣瓶 另一個是備用氣瓶 可以想到 空氣瓶在該充氣系統(tǒng)中占的體積最大 為了方便安裝和移動空氣瓶 6 4 2 擬采取的技術(shù)措施 設(shè)計要求是進行每項工程設(shè)計的依據(jù) 在制定基本方案并進一步著手液壓系統(tǒng)各 部分設(shè)計之前 必須把設(shè)計要求以及與該設(shè)計內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚 1 主機的概況 用途 性能 工藝流程 作業(yè)環(huán)境 總體布局等 2 液壓系統(tǒng)要完成哪些動作 動作順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何 3 液壓驅(qū)動機構(gòu)的運動形式 運動速度 4 各動作機構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì) 5 對調(diào)速范圍 運動平穩(wěn)性 轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求 6 自動化程序 操作控制方式的要求 7 對防塵 防爆 防寒 噪聲 安全可靠性的要求 8 對效率 成本等方面的要求 4 3 課題預(yù)計達到的目標 通過對市面上的相關(guān)同類產(chǎn)品以及國內(nèi)外的各種專利進行研究與分析 從使用的 實用性 可行性 簡易性出發(fā) 以減少制造成本 降低售價且功能齊全 增加可利用 性 滿足后續(xù)設(shè)計研發(fā)和創(chuàng)新的目的 設(shè)計一臺用于快速輪胎充氣機 具有完整的結(jié) 構(gòu) 功能 4 4 技術(shù)難點 1 機械系統(tǒng)機構(gòu)的設(shè)計是否準確 精度是否合理 2 控制電路方面的靈敏度是否能達到理想值 5 進度計劃 2012 11 收集 研究資料 2012 12 開題 擬訂總體設(shè)計方案 2013 1 2 修改 完善開題報告 完成文獻翻譯 2013 2 13 2013 3 31 系統(tǒng)有關(guān)設(shè)計計算 繪制總裝配圖 2013 4 1 2013 4 15 繪制主要零件的零件施工圖 2013 4 16 2013 4 30 控制系統(tǒng)設(shè)計 繪制接線原理圖 2013 5 1 2013 5 5 控制系統(tǒng)部分程序編寫 2013 5 6 2013 5 20 撰寫設(shè)計計算說明書 2013 5 21 2013 5 25 修改及準備答辯 7 參考文獻 1 王世明 機床與液壓 J 上海海洋大學工程學院 1996 08 2 楊華勇 周華 路甬祥 中國機械工程 M 浙江大學 2000 12 3 楊爾莊 液壓氣動與密封 J 中國液壓氣動密封件工業(yè)協(xié)會 1993 04 4 范士娟 楊超 液壓與氣動 J 華東交通大學 機電工程學院 2005 08 5 司癸卯 李曉寧 筑路機械與施工機械化 J 長安大學道路施工技術(shù)與裝備 教育部重點實驗室 2009 07 6 汪世益 方勇 滿忠偉 工程機械 J 安徽工業(yè)學機械工程學院 2010 09 7 楊爾莊 國液壓氣動技術(shù)的現(xiàn)狀及展望 M 液壓與氣動 1998 06 8 楊爾莊 液壓技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 液壓氣動與密封 J 1998 01 9 李運華 史維祥 流體動力技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 J 機械與液壓 1994 04 10 曹秉剛 郭卵應(yīng) 中野和夫 史維祥錐閥流場的邊界元 J 1991 02 11 章本照編著 流體力學中的有限元法 M 機械工業(yè)出版社 1986 12 H Hanafusa Design of electro hydraulic servo system for articulated robot Journal of the Japan Hydraulics and Pneumatics Society 13 7 1982 1 8 13 13 H B Kuntze et al On the model based control of a hydraulic large range robot IFAC Robot Control 1991 207 212 14 張立科 單片機典型模塊設(shè)計實例導航 M 人民郵電出版社 2004 15 李群芳 肖看 單片機原理 接口及應(yīng)用 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ) M 清華大學 出版社 2005 16 孫涵芳 MCS 96 51 系列單片機原理及應(yīng)用 M 北京航空航天大學出版 社 1994 17 南建輝 熊鳴 王軍茹 MCS 51 單片機原理及應(yīng)用實例 M 清華大學出版社 2004 18 劉文濤 單片機語言 C51 典型應(yīng)用設(shè)計 M 19 范風強 蘭嬋麗編著 單片機語言 C51 應(yīng)用實戰(zhàn)集錦 M 20 李朝青主編 單片機 DSP 外圍數(shù)字 IC 技術(shù)手冊 M 21 李建忠 單片機原理及應(yīng)用 M 西安 電子科技大學出版社 2002 8 指 導 教 師 意 見 指導教師簽名 年 月 日 9 開題 答辯 小組 意見 1 論文選題 有理論意義 有工程背景 有實用價值 意義不大 2 論文的難度 偏高 適當 偏低 3 論文的工作量 偏大 適當 偏小 4 設(shè)計或研究方案的可行性 好 較好 一般 不可行 5 學生對文獻資料及課題的了解程度 好 較好 一般 較差 6 學生在論文選題報告中反映出的綜合能力和表達能力 好 較好 一般 較差 7 學生在論文選題報告中反映出的創(chuàng)新能力 好 較好 一般 較差 8 對論文選題報告的總體評價 好 較好 一般 較差 在相應(yīng)的方塊內(nèi)作記號 建議 結(jié)論 評議小組組長簽名 評議小組組員簽名 年 月 日