【正文】 要標(biāo)志之一，也是汽車維修質(zhì)量、效率、安全和文明生產(chǎn)的重要保證。天津工程師范學(xué)院2009屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)1 緒 論汽車自19世紀(jì)末誕生至今100余年期間，汽車工業(yè)從無到有，以驚人的速度發(fā)展。近20年來，計(jì)算技術(shù)、設(shè)計(jì)理論、測(cè)試手段、新型材料、工藝技術(shù)等諸方面的成就，不但改變了汽車工業(yè)的面貌，而且也使汽車產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能煥然一新。隨之汽車維修工具也發(fā)生著變化，拆卸輪胎的機(jī)械就是其中的一種。為此本汽車輪胎自動(dòng)拆卸機(jī)就是為了滿足廣大用戶需求而設(shè)計(jì)的。電動(dòng)部分是由電機(jī)帶動(dòng)，經(jīng)過減速機(jī)構(gòu)把動(dòng)力傳遞給轉(zhuǎn)盤使其轉(zhuǎn)動(dòng)。由于氣動(dòng)系統(tǒng)的工作介質(zhì)是空氣，它是取之不竭的，因此，只要有壓縮機(jī)即可比較簡(jiǎn)單地得到壓縮空氣。因此，本汽車輪胎拆卸機(jī)是為滿足廣大用戶的需求而設(shè)計(jì)的。SolidWorks能完全自動(dòng)捕捉設(shè)計(jì)意圖和引導(dǎo)設(shè)計(jì)修改。不論設(shè)計(jì)用自頂而下方法還是自底而上的方法進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)，SolidWorks都將以其易用的操作大幅度地提高設(shè)計(jì)的效率。用SolidWorks的標(biāo)注和細(xì)節(jié)繪制工具，能快捷地生成完整的、符合實(shí)際產(chǎn)品表示的工程圖紙。SolidWorks主要包括以下特性：1）草圖設(shè)計(jì)SolidWorks軟件所有的零件都是建立在草圖基礎(chǔ)上的，草圖功能的提高會(huì)直接影響到對(duì)零件的可編輯能力的提高。你可以將曲面延伸到某個(gè)已有的曲面，與其縫合或延伸到指定的實(shí)體表面，或者輸入固定的延伸長(zhǎng)度，或者直接拖動(dòng)其紅色箭頭手柄，實(shí)時(shí)地將邊界拖到想要的位置。首先，選取特定的曲面做為剪切工具，以綠色表示；然后，選取要保留的那一部分曲面，以淡綠色表示；沒有選取的那部分曲面，以灰色表示，就會(huì)立刻被切除。3）工程圖在SolidWorks的工程制圖中引入了一個(gè)嶄新的快速制圖功能(即RapidDraft)，它能迅速生成與三維零件和裝配體暫時(shí)脫開的二維工程圖，但依然保持與三維的全相關(guān)性。4）新特征SolidWorks對(duì)倒圓角的處理添加了新的特征，使得倒角的功能更加強(qiáng)大。另外，用戶可以直接點(diǎn)取螺栓的尺寸，所有相關(guān)的數(shù)據(jù)都可以在電子版的機(jī)械零件手冊(cè)中自動(dòng)查到。面對(duì)用戶的需要，SolidWorks從不同的角度對(duì)大型裝配體的上載的速度進(jìn)行了改進(jìn)，包括分布式數(shù)據(jù)的處理和圖形壓縮技術(shù)的運(yùn)用，使得大型裝配體的性能提高了幾十倍。所以確定了以下的傳動(dòng)方案。在傳動(dòng)比要求大大的情況下可選用蝸桿傳動(dòng)。傳動(dòng)方案機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖：如圖11所示。蝸桿和蝸輪有較大的齒面相對(duì)滑動(dòng)速度，需要較好的潤(rùn)滑狀況形成液體動(dòng)力潤(rùn)滑油膜，可以提高承載能力和效率，延長(zhǎng)使用壽命。2 零部件的設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)的選擇1）選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)型式按工作條件和要求，選用一般用途的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。mm　　　輪胎自動(dòng)拆卸機(jī)所需電動(dòng)機(jī)功率為（21） （22） 傳動(dòng)裝置的總效率應(yīng)為組成傳動(dòng)裝置的各個(gè)運(yùn)動(dòng)副效率乘積，即 （23） （24）——V帶傳動(dòng)的效率， ——蝸桿傳動(dòng)的效率， ～ ，——圓錐滾子軸承的效率， 式中 Pw ——輪胎自動(dòng)拆卸機(jī)所需功率，指輸至轉(zhuǎn)盤的功率，W η—— 由電動(dòng)機(jī)至轉(zhuǎn)盤的總效率 F——輪胎自動(dòng)拆卸機(jī)的工作阻力，N v——輪胎自動(dòng)拆卸機(jī)的線速度，m/s對(duì)于載荷比較穩(wěn)定，通常按照電動(dòng)機(jī)的額定功率選擇，而不必校核電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比常用范圍為 = 2～4 ， 單級(jí)蝸桿傳動(dòng)比常用范圍為= 10～40，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為=（2～4）（10～40）=20～160=（20～60）7=140～1120r/min，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750，1000 r/min 。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有兩種方案進(jìn)行比較，查表得電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)及計(jì)算出的總傳動(dòng)比列于下表21所示[1]?，F(xiàn)在選用方案1，即選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y100L6 。由于此氣缸用在脫胎機(jī)轉(zhuǎn)盤上，使卡爪做伸展和收縮運(yùn)動(dòng)，為此，應(yīng)選雙作用氣缸，雙作用氣缸指兩腔可以分別輸入壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)的氣缸。出于減少氣缸零件出發(fā)和脫胎機(jī)實(shí)際工作情況，選擇雙作用單出桿式的普通氣缸。如圖21所示。單出桿雙作用氣缸是使用最為廣泛的一種普通氣缸，因其只在活塞一側(cè)有活塞桿，所以壓縮空氣作用在活塞兩側(cè)的有效面積不等。氣缸工作時(shí)的總阻力F2與眾多因素有關(guān)。若氣缸動(dòng)態(tài)參數(shù)要求較高，其載荷率一般取η=～，速度高時(shí)取小值，速度低時(shí)取大值，若氣缸動(dòng)態(tài)參數(shù)要求一般，且工作頻率高，其載荷率一般取η=～，速度高時(shí)取小值，速度低時(shí)取大值，若氣缸動(dòng)態(tài)參數(shù)要求一般，且工作頻率低，基本是勻速，其載荷率可取η=～。已知活塞桿推力F1=1000N，活塞拉力F 2=1000N，取η=，當(dāng)推力推動(dòng)做功時(shí)。估定活塞桿直徑可按d/D=～（必要時(shí)也可取d/D=～）若 d/D=～，則可得，活塞直徑：D=(～) =(～) =(～)mm活塞缸內(nèi)直徑圓整的標(biāo)準(zhǔn)值D=50mm。d/D=～ 則 d=D=15 mm最后, 活塞桿圓整后的值為16 mm。由于脫胎機(jī)轉(zhuǎn)盤的直徑為550mm。根據(jù)脫胎機(jī)的具體工作情況，暫確定l2=240 mm ，l1=260mm ，L=270mm。其中脫胎機(jī)卡爪全分開需6秒鐘,夾鉗收縮需4秒鐘。在實(shí)際應(yīng)用中從換向閥到氣缸導(dǎo)氣管道的容積相比往往很小，故可忽率不記，那么氣缸單位時(shí)間壓縮空氣消耗量可按下式計(jì)算：無活塞桿腔每秒鐘壓縮空氣消耗量 （29） 有活塞桿腔每秒鐘壓縮空氣消耗量 （210） 則自由空氣消耗量 （211） qvz —─— 每秒鐘自由空氣消耗量(m 3/s) —─— 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(絕對(duì)) =10 5 p —─— 氣缸的工作壓力( 絕對(duì)壓力)() 當(dāng)時(shí) 當(dāng)時(shí)6）活塞桿的校驗(yàn)在氣缸工作過程中，活塞桿最好受拉力，但在很多場(chǎng)合，活塞桿是承受推力負(fù)載，對(duì)細(xì)長(zhǎng)桿受壓往往會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，因此除需要進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)外，有時(shí)還要進(jìn)行穩(wěn)定性校驗(yàn)[5]。穩(wěn)定性校驗(yàn)由于轉(zhuǎn)盤直徑選取為550mm，所以活塞桿的長(zhǎng)度L270mm，取鋼的彈性模量為E=，取活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度為250mm ，安全系數(shù)n=2～4 ，活塞桿安裝系數(shù)為m為（～4）與安裝形式有關(guān)。7）氣缸筒的壁厚計(jì)算缸筒直接承受壓力，需有一定厚度，由于一般氣缸筒壁與內(nèi)徑之比所以氣缸壁厚可按下面的薄壁筒計(jì)算，選取缸筒的材料為45號(hào)鋼，其 （為氣缸試驗(yàn)壓力）通常計(jì)算出的缸筒壁厚度相當(dāng)薄，但考慮到機(jī)械加工缸筒兩端安裝缸蓋等需要，往往將氣缸筒壁厚作適當(dāng)加厚，且盡量選用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑和壁厚的鋼管和鋁合金管。 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1）機(jī)構(gòu)類型的確定由于有滑塊四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。根據(jù)氣動(dòng)脫胎機(jī)的傳動(dòng)特性，所以選用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)較好。 圖22 平面四桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖其功用：將桿1的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)變換為滑塊的往復(fù)移動(dòng)，或反之。其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖23所示。時(shí)則滑塊位移： 連桿角速度： 其中曲柄（或擺桿1）的角速度為： 當(dāng)=90186。時(shí) 則滑塊速度：連桿角加速度：滑塊加速度：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的慣性平衡法——對(duì)稱機(jī)構(gòu)法在某些機(jī)器中存在著兩個(gè)對(duì)稱的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)或近似對(duì)稱機(jī)構(gòu)，兩個(gè)對(duì)稱機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的慣性力大小相等、方向相反而相互抵消，使機(jī)器的慣性力得到平衡，近似對(duì)稱機(jī)構(gòu)可使慣性力達(dá)到部分平衡。如圖24所示。2）打開的模型樹中選擇【前視】 作為草圖繪制平面，點(diǎn)擊工具按鈕【正視于】，使繪圖平面轉(zhuǎn)為正視方向。4）建立圓的中心線，單擊工具欄中的【中心線】 繪制工具按鈕，在草圖繪制平面上繪制圓的中心線。單擊工具欄中的【直線】 繪制工具按鈕，繪制卡爪的的滑動(dòng)軌跡。在彈出的對(duì)話框中輸入該滑槽的寬度值：13mm。7）用鼠標(biāo)單擊繪圖工具欄中的【剪切】繪制工具按鈕，在彈出的【剪切】對(duì)話框中選擇“剪切到最近端”，在用鼠標(biāo)點(diǎn)選圖中多余的直線和圓弧線。單擊工具欄中的【移動(dòng)或復(fù)制】工具按鈕，系統(tǒng)彈出【移動(dòng)或復(fù)制】對(duì)話框。9）成后的草圖如圖32所示。單擊工具欄中的【拉伸凸臺(tái)/基體】工具按鈕，設(shè)置拉伸終止條件為“給定深度”，在“深度”輸入框中輸入深度值為20mm單擊【確定】按鈕，完成拉伸。11）選擇步驟3）中所創(chuàng)建的實(shí)體上表面為草圖繪制平面，點(diǎn)擊工具按鈕【正視于】，使繪制平面轉(zhuǎn)為正視方向[9]。用鼠標(biāo)單擊繪圖工具欄中的【圓】繪制工具按鈕，輸入圓的半徑40mm。13）創(chuàng)建拉伸特征。如圖35所示。重復(fù)步驟11）、12）。圖34 創(chuàng)建軸的草圖 圖35 創(chuàng)建拉伸特征15）單擊特征工具欄上的【倒角】工具按鈕，系統(tǒng)彈出【倒角】對(duì)話框。用鼠標(biāo)點(diǎn)選所要“倒角”的邊。如圖36所示。2）在打開的模型樹中選擇【前視】 作為草圖繪制平面，點(diǎn)擊工具按鈕【正視于】，使繪圖平面轉(zhuǎn)為正視方向。單擊工具欄中的【直線】 繪制工具按鈕，繪制出一條平行于中心線，單擊工具欄中的【智能尺寸】工具按鈕，標(biāo)注距離為30mm。單擊工具欄中的【直線】 繪制工具按鈕，在彈出的【直線】對(duì)話框中設(shè)置類型為“角度”，輸入值為45度。在另一端繪制直線與中心線的距離為12mm。則完成后的草圖如圖37所示。單擊工具欄中的【拉伸凸臺(tái)/基體】工具按鈕，設(shè)置拉伸終止條件為“給定深度”，在“深度”輸入框中輸入深度值為3mm單擊【確定】按鈕，完成拉伸。圖37 創(chuàng)建的卡爪底草圖 圖38 創(chuàng)建拉伸特征6）單擊【插入】參考幾何體/基準(zhǔn)面，在彈出的對(duì)話框中設(shè)置類型為“點(diǎn)和平行面”，點(diǎn)選端點(diǎn)和側(cè)面，插入基準(zhǔn)面1。8）創(chuàng)建草圖。9）創(chuàng)建拉伸特征。如圖310所示。11）創(chuàng)建延伸邊草圖。如圖311所示。單擊工具欄中的【拉伸凸臺(tái)/基體】工具按鈕，設(shè)置拉伸終止條件為“給定深度”，在“深度”輸入框中輸入深度值為24mm，單擊【確定】按鈕，完成拉伸。14）用鼠標(biāo)單擊繪圖工具欄中的【圓】繪制工具按鈕，在繪制的中心線上繪制“圓”，在彈出的對(duì)話框中輸入半徑值為5mm。如圖312所示。設(shè)置圓角類型為“面圓角”，在“距離”輸入框中輸入半徑值為10mm，用鼠標(biāo)點(diǎn)選所要“圓角”的組面。16）單擊特征工具欄上的【圓角】工具按鈕，系統(tǒng)彈出【圓角】對(duì)話框。單擊【確認(rèn)】按鈕。圖314 完成后的卡爪底效果圖 卡爪設(shè)計(jì)1）啟動(dòng) SolidWorks2005,在【新建】對(duì)話框中,開啟一個(gè)零件新檔窗口。單擊工具欄中的“直線”繪制按鈕或選擇菜單命令“工具”→“草圖繪制實(shí)體”→“直線”，在草圖繪制平面上繪制卡爪的草圖輪廓，并標(biāo)注尺寸，如圖315所示。單擊工具欄中的【拉伸凸臺(tái)/基體】工具按鈕，設(shè)置方向欄為“兩側(cè)對(duì)稱”，在“深度”輸入框中輸入深度值為40mm，單擊【確定】按鈕，完成拉伸。4）選擇步驟3）中所創(chuàng)建的實(shí)體側(cè)面為草圖繪制平面，點(diǎn)擊工具按鈕【正視于】，使繪圖平面轉(zhuǎn)為正視方向。 圖315 創(chuàng)建卡爪草圖 圖316 創(chuàng)建的凸臺(tái)草圖 圖317 創(chuàng)建拉伸特征5）創(chuàng)建拉伸特征。如圖318所示。單擊工具欄中的“矩形”繪制按鈕或選擇菜單命令“工具”→“草圖繪制實(shí)體”→“矩形”，在草圖繪制平面上繪制卡爪的草圖輪廓，并標(biāo)注尺寸。如圖319所示。單擊工具欄中的“矩形”繪制按鈕或選擇菜單命令“工具”→“草圖繪制實(shí)體”→“矩形”，在草圖繪制平面上繪制卡爪的草圖輪廓，并標(biāo)注尺寸，如圖320所示。選擇步驟3）中所創(chuàng)建的實(shí)體側(cè)面為草圖繪制平面，點(diǎn)擊工具按鈕【正視于】，使繪圖平面轉(zhuǎn)為正視方向。 圖320繪制拉伸草圖 圖321 繪制切除平面草圖10）創(chuàng)建拉伸特征。在另一側(cè)也進(jìn)行同樣的拉伸切除。單擊工具欄中的“矩形”繪制按鈕或選擇菜單命令“工具”→“草圖繪制實(shí)體”→“矩形”，在草圖繪制平面上拉伸的草圖輪廓，并標(biāo)注尺寸。單擊工具欄中的【拉伸凸臺(tái)/基體】工具按鈕，設(shè)置拉伸終止條件為“給定深度”，在“深度”輸入框中輸入深度值為3mm，單擊“拔模角度”，設(shè)置“拔模角度”為45deg,單擊【確定】按鈕，完成拉伸。然后用底平面把其切平。圖322 創(chuàng)建拉伸切除 圖323創(chuàng)建拉伸特征13）選擇步驟6）中所創(chuàng)建的實(shí)體右面為草圖繪制平面，點(diǎn)擊工具按鈕【正視于】，使繪圖平面轉(zhuǎn)為正視方向。單擊工具欄中的【拉伸凸臺(tái)/基體】工具按鈕，設(shè)置拉伸終止條件為“給定深度”，在“深度”輸入框中輸入深度值為3mm，單擊“拔模角度”，設(shè)置“拔模角度”為15deg,單擊【確定】按鈕，完成拉伸。15）卡爪上小錐臺(tái)的陣列。 圖326 小錐臺(tái)拉伸特征參數(shù)16）創(chuàng)建定位卡爪槽的基準(zhǔn)面。17）系統(tǒng)彈出“基準(zhǔn)面”對(duì)話框，在“基準(zhǔn)面”對(duì)話框中選