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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(xué) 院
專 業(yè)
班 級
學(xué) 號
姓 名
指導(dǎo)教師
定稿日期 2013 年 月 日
9
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?？焖佥喬コ錃鈾C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(xué)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(zhǔn)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(xué)術(shù)界的需求，設(shè)計一種方便校內(nèi)教學(xué)以及研究人員開發(fā)的教學(xué)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?；谏鲜鰞蓚€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(yuǎn)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(xì)地介紹。
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(fù)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(yán)格地規(guī)定。胎壓過低會導(dǎo)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?xí)?dǎo)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(xué)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(zhǔn)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。
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(yuǎn)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。
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(dāng)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。
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：
⑴ 可以在任何位置給輪胎充氣。
⑵ 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?？梢韵氲娇諝馄吭谠摮錃庀到y(tǒng)中占的體積最大，為了方便安裝和移動空氣瓶，
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(biāo)
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(zhǔn)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(zhǔn)備答辯。
參考文獻
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指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
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(dāng)；□偏低。
3、論文的工作量：□偏大；□適當(dāng)；□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(xué)生對文獻資料及課題的了解程度：□好；□較好；□一般；□較差。
6、學(xué)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(xué)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