智能輪胎拆裝機(jī)的設(shè)計(jì)

王玉英+喬國(guó)昌

摘 要： 隨著現(xiàn)代社會(huì)的飛速發(fā)展，私家車越來越多，幾乎每家都有一輛或者兩輛汽車。由于駕駛員的技術(shù)參差不齊，造成很多交通事故，對(duì)于汽車維修廠或者4S店來說，拆裝輪胎便成了汽車維修中非常常見的環(huán)節(jié)。為能夠更加準(zhǔn)確高效地維護(hù)汽車，我們?cè)O(shè)計(jì)了智能輪胎拆裝機(jī)。本文從設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作原理、特點(diǎn)介紹和應(yīng)用前景五個(gè)方面進(jìn)行說明。

關(guān)鍵詞： 輪胎；拆裝機(jī)；傳感器；電控系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代社會(huì)的飛速發(fā)展，人們的生活水平日益提高，我國(guó)的汽車保有量逐年增加，由于駕駛員的技術(shù)參差不齊，造成很多的交通事故，汽車維修行業(yè)也隨之變得愈加火熱[1]。對(duì)于汽車維修廠或者4S店來說，拆裝輪胎便成了汽車維修中常見的環(huán)節(jié)。有時(shí)私家車在行駛過程中，可能會(huì)出現(xiàn)爆胎現(xiàn)象，也要進(jìn)行拆裝輪胎的操作。但是傳統(tǒng)維修工具拆卸輪胎時(shí)耗時(shí)長(zhǎng)，安裝輪胎時(shí)對(duì)操作人員的專業(yè)知識(shí)也有一定的要求，如何更加準(zhǔn)確高效地維護(hù)汽車成為了汽車維修行業(yè)發(fā)展中一個(gè)重要的研究問題，為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了“智能輪胎拆裝機(jī)”。與傳統(tǒng)扳手工具相比，“拆裝機(jī)”可根據(jù)使用人員所設(shè)置的扭力進(jìn)行工作，當(dāng)感應(yīng)到螺栓扭力過大時(shí)還會(huì)自動(dòng)調(diào)整回合適的扭力，解決了傳統(tǒng)扭力扳手效率低的問題。

一、設(shè)計(jì)原理

智能輪胎拆裝機(jī)借助電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器及套筒，通過電控系統(tǒng)中的位移傳感器、速度傳感器和扭力傳感器來控制螺栓的擰緊力度，每個(gè)螺栓擰緊扭力均符合國(guó)家要求。使用智能輪胎拆裝機(jī)進(jìn)行拆裝輪胎時(shí)，一方面節(jié)約了時(shí)間，另一方面又保證了輪胎螺栓的正確維護(hù)。另外，智能輪胎拆裝機(jī)采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，用戶也可自行加裝千斤頂，小型充氣設(shè)備等。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

“拆裝機(jī)”包括滑塊機(jī)構(gòu)、拆裝模塊、底盤模塊和電控系統(tǒng)四大部分組成。

滑塊機(jī)構(gòu)：主要由滑軌，龍門及拉桿組成。滑動(dòng)機(jī)構(gòu)使得拆裝機(jī)能夠在X軸，Y軸及Z軸上靈活移動(dòng)，極大地方便用戶的使用，提高工作效率。

拆裝模塊[2]：主要由步進(jìn)電機(jī)，減速機(jī)，齒輪，六角套筒組成。在拆裝機(jī)構(gòu)中我們使用了定制的大扭矩步進(jìn)電機(jī)，結(jié)合減速機(jī)后可輸出超過100Nm的扭矩，能夠滿足市面上大多數(shù)汽車螺栓安裝標(biāo)準(zhǔn)。并且六角套筒能夠自行切換，可滿足不同螺栓距的輪胎的拆裝工作。

底盤模塊：主要底盤，可伸縮式拉桿，萬向輪及定向輪組成。以使智能輪胎拆裝機(jī)能夠靈活移動(dòng)。

電控系統(tǒng)[3]：主要由位移傳感器、扭力傳感器、角速度傳感器等組成，以保證每個(gè)螺栓擰緊扭力均符合國(guó)家要求。

三、工作原理：

用戶先用千斤頂將車子頂起，然后將只能智能輪胎拆裝機(jī)緩緩?fù)迫耄ㄟ^滑塊機(jī)構(gòu)將對(duì)拆裝模塊進(jìn)行微調(diào)，使套筒可以對(duì)準(zhǔn)螺栓。螺栓拆裝機(jī)的拆裝模塊通過調(diào)節(jié)五個(gè)套筒的位置來適應(yīng)不同型號(hào)的輪胎螺栓間距。當(dāng)拆裝機(jī)就位后，用戶啟動(dòng)設(shè)備，電動(dòng)機(jī)開始工作。拆裝機(jī)首先將輪胎螺栓擰出，通過底盤模塊上的滑板緩緩地滑出，用戶此時(shí)拉起拉桿，將拆裝機(jī)及輪胎一并拖出。拆裝機(jī)擰緊螺栓時(shí)分為三步：第一步，電動(dòng)機(jī)快速轉(zhuǎn)動(dòng)，將螺栓擰緊到預(yù)定扭力；第二步，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，并由電控系統(tǒng)中的扭力傳感器控制擰緊需要的扭力，緩緩地?cái)Q入螺栓；第三步：在達(dá)到設(shè)定好的扭力之前，由電控系統(tǒng)中的角速度傳感器與位移傳感器控制進(jìn)行最終的擰緊。并將螺栓擰緊至車輛出廠要求的扭力。

四、特點(diǎn)介紹

1.該產(chǎn)品相比傳統(tǒng)的螺栓擰緊機(jī)，更加高效，一次操作即可擰緊或擰下五顆螺栓。

2.該產(chǎn)品實(shí)用性強(qiáng)，既可家用，也可用于4S店和汽車維修機(jī)構(gòu)。

3.采用模塊化的設(shè)計(jì)理念，可適用不同車型。

4.易于維護(hù)，維修方便。

5.電動(dòng)機(jī)分別控制不同的套筒，在拆裝螺栓時(shí)各套筒工作獨(dú)立。

五、應(yīng)用前景

目前汽車保有量逐年提升，越來越多的4S店及汽車維修店如雨后春筍般拔地而起。輪胎作為汽車必不可少的部分在汽車維修領(lǐng)域占據(jù)著一定的市場(chǎng)。智能輪胎拆裝機(jī)解決了市面上傳統(tǒng)的螺栓擰緊機(jī)一次只能擰一顆螺栓的痛點(diǎn)，以此提高工作效率。該產(chǎn)品主要面向家庭、4S店、汽車維修店，更加有針對(duì)性。由于智能輪胎拆裝機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)就采用了模塊化的設(shè)計(jì)思路，所以用戶在使用時(shí)有較強(qiáng)的靈活性，使用者可根據(jù)自己的習(xí)慣來改裝拆裝機(jī)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張夏爽，汽車維修行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策[J]，技術(shù)與市場(chǎng)，Vol.23，No.1，2016.

[2] 傅頂和，基于模塊化理念的自動(dòng)擰緊機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]，木工機(jī)床，No1.2008.

[3] 江吉彬，陳益嚴(yán)，螺栓（母）自動(dòng)擰緊機(jī)電氣控制系統(tǒng)的開發(fā)[J]，福建省科協(xié)第五屆學(xué)術(shù)年會(huì)數(shù)字化制造及其它先進(jìn)制造技術(shù)專題學(xué)術(shù)年會(huì)，2005.10.