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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
課題名稱 快速輪胎充氣機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué) 院
專 業(yè)
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
姓 名
指導(dǎo)教師
定稿日期 2013 年 月 日
9
快速輪胎充氣機(jī)的設(shè)計(jì)
1 選題背景及其意義
1．課題來源
隨著時(shí)代的發(fā)展，汽車已經(jīng)進(jìn)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(shí)也對(duì)汽車制造業(yè)提出了更高的要求。快速輪胎充氣機(jī)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(duì)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(jìn)一步研究快速充氣機(jī)的研究做一個(gè)前期的準(zhǔn)備工作，具有重要的社會(huì)意義。
為了響應(yīng)國(guó)家政策和社會(huì)學(xué)術(shù)界的需求，設(shè)計(jì)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(jìn)輸送機(jī)，可以讓研究人員基于現(xiàn)有的平臺(tái)，簡(jiǎn)化了后續(xù)研究開發(fā)的程序，為機(jī)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(shí)用，簡(jiǎn)單，操作多樣化等特點(diǎn)。
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(jī)械化、自動(dòng)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(shí)際問題?；谏鲜鰞蓚€(gè)原因，我們有了研究基于單片機(jī)便攜式自動(dòng)控制充氣機(jī)這一課題的想法，便攜式自動(dòng)控制充氣機(jī)具有自動(dòng)充氣和放氣功能，氣壓檢測(cè)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(jì)制作自動(dòng)充氣機(jī)中的工作成果和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。市面的充放氣機(jī)大都不是自動(dòng)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(shí)間已是最寶貴的東西。顯然市面上普通手動(dòng)控制的充氣機(jī)，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(dòng)充放氣的充氣機(jī)。它能夠給人們?cè)谑褂眠^程中節(jié)省時(shí)間，同時(shí)又能夠很方便的使用。因?yàn)樗侨詣?dòng)的，所以只要把電源一安上，再設(shè)定你所需要?dú)鈮褐?，它就?huì)自動(dòng)地完成任務(wù)。并且在充/放氣完成之后將自動(dòng)停止。因此，研究一個(gè)能基于單片機(jī)自動(dòng)控制的自動(dòng)充/放氣機(jī)是很有必要的。下面將對(duì)自動(dòng)充氣機(jī)的設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方案思路（主要是涉及單片機(jī)控制的部分）做詳細(xì)地介紹。
2 文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)）
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(dú)特的功能。輪胎是起落架機(jī)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(shí)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(dá)到150攝氏度左右，所以輪胎只限于短時(shí)間、間歇使用。而且所充氣體為空氣，這是因?yàn)榭諝馐嵌栊詺怏w，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(qiáng)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(fèi)，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(guó)內(nèi)外均有發(fā)生，從網(wǎng)上查到的結(jié)果來看，我國(guó)的大約每年發(fā)生一起，因此對(duì)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(huì)導(dǎo)致不正常磨損或輪胎內(nèi)部損傷；胎壓過高則會(huì)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(guó)航空事業(yè)不斷發(fā)展和軍事力量的不斷提升，我們國(guó)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(dòng)充氣設(shè)備，將會(huì)迎來大好的發(fā)展機(jī)遇。
目前除少數(shù)幾個(gè)維修廠具有進(jìn)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(duì)接于輪胎的氣嘴如圖1，沒有采用先進(jìn)的壓力檢測(cè)和壓力控制技術(shù)，需憑維修人員的操作經(jīng)驗(yàn)2 來確定充氣壓力，要達(dá)到輪胎額定壓力往往需經(jīng)過多次的充氣與測(cè)量過程，充氣時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)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(huì)引發(fā)安全事故。此外，手動(dòng)工作每次僅能對(duì)一個(gè)輪胎進(jìn)行充、放氣及泄漏檢測(cè)，所以維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且工作效率較低。
圖 1 傳統(tǒng)方法充氣
國(guó)外普遍采用自動(dòng)充氣檢測(cè)裝置完成輪胎的充氣以及檢漏工作。通過選擇不同的型號(hào)、輪胎參數(shù)，一臺(tái)自動(dòng)充氣檢測(cè)裝置可同時(shí)完成多個(gè)輪胎的自動(dòng)充氣、放氣、循環(huán)檢測(cè)泄漏等工作如圖2，此外該裝置還能夠自動(dòng)打印報(bào)表。還有的通過檢測(cè)輪胎的壓力從而計(jì)算出的重量，從而確定型號(hào)，給輪胎充氣。
3 研究?jī)?nèi)容
主機(jī)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(jī)械化、自動(dòng)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(shí)際問題。
設(shè)備由本體臺(tái)架、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)等4部分組成。其中本體臺(tái)架又由工作臺(tái)、車輪傳送機(jī)構(gòu)、車輪定位機(jī)構(gòu)、車輪卡緊機(jī)構(gòu)、輪胎充氣裝置等5部分組成。
圖2.1 快速輪胎充氣機(jī)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(jī)。它操作更省力、簡(jiǎn)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(diǎn)是：兩個(gè)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(gè)氣筒的另一端，分別通過一個(gè)內(nèi)裝單向氣門的彎管與一個(gè)過渡裝氣筒密封 連接，在推桿的中點(diǎn)安裝一個(gè)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(shí)，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(dòng)手柄，當(dāng)安全閥排氣時(shí)，即完成充氣。
課題設(shè)計(jì)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(jì)
根據(jù)輪胎自動(dòng)充氣系統(tǒng)的功能和使用環(huán)境的分析，對(duì)輪胎自動(dòng)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(dòng)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(dú)立的氣源，而飛機(jī)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(wàn)一，對(duì)該充氣系統(tǒng)配備兩個(gè)空氣鋼瓶，一個(gè)是主氣瓶，另一個(gè)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(dòng)空氣瓶，
4.2 擬采取的技術(shù)措施
設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)之前，必須把設(shè)計(jì)要求以及與該設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。
????1）主機(jī)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(dòng)作，動(dòng)作順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何；
????3）液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式，運(yùn)動(dòng)速度；
????4）各動(dòng)作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)；
????5）對(duì)調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求；
????6）自動(dòng)化程序、操作控制方式的要求；
????7）對(duì)防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求；
8）對(duì)效率、成本等方面的要求。
4.3課題預(yù)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)
通過對(duì)市面上的相關(guān)同類產(chǎn)品以及國(guó)內(nèi)外的各種專利進(jìn)行研究與分析，從使用的實(shí)用性，可行性，簡(jiǎn)易性出發(fā)，以減少制造成本，降低售價(jià)且功能齊全，增加可利用性，滿足后續(xù)設(shè)計(jì)研發(fā)和創(chuàng)新的目的，設(shè)計(jì)一臺(tái)用于快速輪胎充氣機(jī)，具有完整的結(jié)構(gòu)、功能。
4.4技術(shù)難點(diǎn)
1). 機(jī)械系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(dá)到理想值；
5 進(jìn)度計(jì)劃
2012.11 收集、研究資料；
2012.12 開題，擬訂總體設(shè)計(jì)方案；
2013.1-2 修改、完善開題報(bào)告；完成文獻(xiàn)翻譯；
2013.2.13-2013.3.31 系統(tǒng)有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)，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(jì)計(jì)算說明書；
2013.5.21-2013.5.25 修改及準(zhǔn)備答辯。
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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(shí)用價(jià)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(jì)或研究方案的可行性：□好；□較好；□一般；□不可行。
5、學(xué)生對(duì)文獻(xiàn)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(bào)告中反映出的綜合能力和表達(dá)能力：
□好；□較好；□一般；□較差。
7、學(xué)生在論文選題報(bào)告中反映出的創(chuàng)新能力：
□好；□較好；□一般；□較差。
8、對(duì)論文選題報(bào)告的總體評(píng)價(jià)：□好；□較好；□一般；□較差
（在相應(yīng)的方塊內(nèi)作記號(hào)“√”）
建議結(jié)論
評(píng)議小組組長(zhǎng)簽名：
評(píng)議小組組員簽名：
年 月 日