畢業(yè)設(shè)計---輪胎切割機的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、<p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著高速公路的快速發(fā)展, 汽車高速行駛的安全性得到了大家的普遍重視。良好的制動效能和操縱穩(wěn)定性是車輛安全行駛的必要條件, 而輪胎在此起著非常重要的作用。一只性能良好的輪胎必須具有較高的承載性能、牽引性能、緩沖性能。它直接關(guān)系到汽車的安全行駛，輪胎切割機作為成熟的輪胎檢測產(chǎn)品之一,從而得到了廣泛的運用。</p>

2、<p>　　1.1輪胎切割機的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢</p><p>　　國民經(jīng)濟的不景氣對輪胎切割機行業(yè)影響很大，就要求我們站在全球視野的高度、把握好經(jīng)濟發(fā)展的周期、剖析國家宏觀政策走向，對輪胎切割機行業(yè)市場情況具體問題具體分析，認清形勢、抓住機遇，合理預(yù)測輪胎切割機行業(yè)未來走勢，制定正確的發(fā)展規(guī)劃、及時調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略、積極開拓新的市場，在危機中立于不敗之地，在發(fā)展中更上一層樓。隨著社會生活水平的不斷進步，汽

3、車的普及已經(jīng)成為一種趨勢。汽車的安全問題以成為一個焦點問題，而輪胎成為了這個問題的重點問題?，F(xiàn)在的輪胎存在怎么樣的問題，生產(chǎn)怎樣的輪胎才是安全可靠的成為各大汽車生產(chǎn)廠家要解決的問題。而輪胎切割機可以用來切割得到平滑完整的輪胎橫截面，大大有利于安全專家對輪胎的剖面進行更好的分析。根據(jù)對輪胎性能分析，進一步提高輪胎的各項技術(shù)、經(jīng)濟指標，重點是解決輪胎的防爆、防漏氣問題，從而提高該品牌輪胎在市場中的口碑和形象。</p><

4、p>　　1.2輪胎切割機簡介</p><p>　　輪胎切割機作為檢測設(shè)備,開發(fā)和生產(chǎn)的廠家比較少,種類也比較單一。目前主要有圓鋸切割機(如圖1)和鋸切機兩種。圓鋸切割機的缺點是不利于對半徑較大的輪胎進行切割工作。鋸切機的切割速度比圓鋸切割機慢,經(jīng)冷卻系統(tǒng)冷卻后不會發(fā)生摩擦燒焦和扭曲變形,無塵和煙氣污染,斷面經(jīng)拋光后可視效果較好。缺點是因進給速度慢而易被夾鋸,帶鋸的齒尖容易把胎體內(nèi)的細鋼絲勾出或扯斷而破壞斷面

5、,同時鋸條本身也容易崩落刃齒而損壞。鋸切機一般需要樹脂砂帶打磨機與之配套,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且成本較高。</p><p><b>　　圖 1</b></p><p>　　1.3 Solidworks簡述</p><p>　　CAD技術(shù)的廣泛應(yīng)用有效地提高了產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，從而縮短產(chǎn)品設(shè)計周期，一些企業(yè)在充分利用二維CAD技術(shù)的同時也開始轉(zhuǎn)向三維CAD技術(shù)

6、的應(yīng)用，以取得更大的經(jīng)濟效益。商品化的三維CAD軟件提供最基本的應(yīng)用功能，只能解決企業(yè)中帶有共性的問題，為了更有效地發(fā)揮CAD系統(tǒng)的作用，滿足特殊行業(yè)和特定產(chǎn)品的需要，通常需要對通用CAD軟件進行二次開發(fā)，實現(xiàn)CAD系統(tǒng)的專業(yè)化和本土化。 根據(jù)企業(yè)項目(基于三維CAD平臺的產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng))的實際要求，提出了基于SolidWorks的產(chǎn)品設(shè)計專用系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，重點研究了系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)：參數(shù)化設(shè)計方法、系列化設(shè)計方法和CAD二

7、次開發(fā)技術(shù)。 參數(shù)化方法的本質(zhì)是基于約束的產(chǎn)品描述方法，目前面向零件參數(shù)化設(shè)計的研究和系統(tǒng)開發(fā)已經(jīng)取得一定的成效，但對部件級參數(shù)化的研究比較少，缺少方法。針對這一情況，本文深入研究了基于SolidWorks的零件參數(shù)化設(shè)計方法，并將零件參數(shù)化的思想擴展到部件級參數(shù)化設(shè)計中，提出基于裝配關(guān)系的部件參數(shù)化設(shè)計方法，實現(xiàn)了基于SolidWorks的部件參數(shù)化設(shè)計。</p><p><b>　　2 設(shè)計問題思考

8、</b></p><p><b>　　2.1研究的問題</b></p><p>　　運用Solidworks軟件進行輪胎切割機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并保證能對輪胎順利切割。</p><p><b>　　2.2研究途徑</b></p><p>　　首先，我查閱了許多機械方面的資料手冊，了解了不少輪胎

9、切割機的用途及結(jié)構(gòu)。接著利用計算機繪制出切割機的3D模型，分析切割機的結(jié)構(gòu)工藝性及生產(chǎn)經(jīng)濟。保證裝配精度,并解決各接口的搭配。要綜合運用本專業(yè)所學的知識，進行優(yōu)化設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計文本中的理論依據(jù)充分，數(shù)據(jù)資料準確，并能結(jié)合課題對輪胎進行切割。</p><p>　　3輪胎切割機的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　由于圓鋸切割機不利于切割直徑過大的輪胎，所以，本次設(shè)計的為鋸切機。設(shè)計兩塊薄壓板，其螺

10、紋方向相反，使其穿過一根絲杠，該絲杠中間退刀槽兩邊的螺紋方向?qū)?yīng)兩塊薄壓板的螺紋方向也是相反的。絲杠的轉(zhuǎn)動就帶動兩塊薄板相對靠近移動，直到夾緊輪胎。為了承受薄板的重量，盡量減小摩擦，所以在絲杠頂端會設(shè)計向心軸承和推力軸承。把往復(fù)鋸固定與一塊薄板上，薄板再和一定的機構(gòu)組合成一個旋轉(zhuǎn)裝置，通過旋轉(zhuǎn)來帶動往復(fù)鋸切割輪胎。</p><p><b>　　3.1上壓板</b></p>&l

11、t;p>　　主要用途：上壓板（如圖 2）用于切割時對輪胎起夾緊作用。在設(shè)計繪圖時考慮到重量要輕，而且又要答道強度和剛度要求，所以設(shè)計了筋條。其滑動端采用燕尾槽的設(shè)計方案，可以大大的減少滑動中產(chǎn)生的摩擦。并且，這種結(jié)構(gòu)有利于企業(yè)的生產(chǎn)。</p><p>　　其主要尺寸如下，面板邊長為1591.65mm，圓角半徑是400mm，螺旋圓孔內(nèi)勁為40mm。</p><p>　　周圍筋條的厚度是

12、10mm。</p><p><b>　　圖 2</b></p><p><b>　　3.2 下壓板</b></p><p>　　主要用途：下壓板（如圖 3）用于切割時對輪胎起夾緊作用。在設(shè)計繪圖時考慮到重量要輕，而且又要答道強度和剛度要求，所以設(shè)計了筋條。其滑動端采用燕尾槽的設(shè)計方案，可以大大的減少滑動中產(chǎn)生的摩擦。并且，

13、這種結(jié)構(gòu)有利于企業(yè)的生產(chǎn)。</p><p>　　其主要尺寸如下，面板邊長為1591.65mm，圓角半徑是400mm，螺旋圓孔內(nèi)勁為40mm。</p><p>　　周圍筋條的厚度是10mm。值的注意的是，其螺旋圓孔的螺紋方向與上壓板螺旋圓孔的螺紋方向相反。</p><p><b>　　圖 3</b></p><p><

14、;b>　　圖 4</b></p><p><b>　　3.3 立板</b></p><p>　　主要用途：經(jīng)過考慮燕尾槽結(jié)構(gòu)便于滑動和生產(chǎn)，立板（如圖 4）是利用燕尾槽結(jié)構(gòu)使上壓板，下壓板能夠上下滑動。為了增加它的強度和剛度，加入了筋板結(jié)構(gòu)。</p><p>　　其主要尺寸如下，立板高度為2000mm，長度是1796.65mm

15、，底板厚度設(shè)計為30mm。筋板厚度為20mm。</p><p>　　3.4 間隙墊條和螺釘</p><p>　　主要作用：上壓板，下壓板長時間在立板上滑動會導致其松動，產(chǎn)生間隙，不利于輪胎切割時夾緊。所以利用間隙墊條（如圖 5）和緊固螺釘（如圖6）可以調(diào)節(jié)其松緊程度。間隙墊條兩端均有一定的角度設(shè)計，防止其在豎直方向上的隨意滑動。</p><p>　　其主要尺寸如下，

16、間隙墊條其長度為400mm，兩端斜結(jié)構(gòu)長度為20.52mm。螺釘?shù)目傞L度為65mm，直徑為8mm。</p><p><b>　　圖 5</b></p><p><b>　　圖 6</b></p><p><b>　　3.5 絲杠</b></p><p>　　主要用途：連接上壓板

17、，下壓板，絲杠（如圖7）旋轉(zhuǎn)的同時，使上，下壓板同向或反向移動相同的距離。直棒以退刀槽為中心，兩邊的螺紋方向相反。其上端有有鍵槽的設(shè)計。</p><p>　　其主要尺寸如下，絲杠的上螺紋部分長度為830mm，中間退刀槽長度是40mm，下螺紋部分長度為630mm，螺距為4mm。由頂部至底部直徑分別為20mm，30mm，40mm。</p><p><b>　　圖 7</b>

18、;</p><p><b>　　3.6 方管</b></p><p>　　主要用途：為了減輕重量，并且保證強度。采用了方管（如圖 8）的結(jié)構(gòu)設(shè)計，方管焊接與上，下壓板上，增加其抗壓的強度。</p><p>　　其主要尺寸如下，方管的長度為80mm，規(guī)格是80mm＊80mm＊12mm。</p><p><b>　

19、　圖 8</b></p><p><b>　　3.7 向心軸承</b></p><p>　　主要用途：向心軸承（如圖 9）能夠在直棒旋轉(zhuǎn)時承受來自任意向上的徑向負荷和較小軸向負荷.具有最大載荷能力的向心球軸承主要承受徑向負荷。并且能夠起潤滑作用。</p><p>　　其主要尺寸如下，向心軸承外環(huán)的外圈直徑為60mm，內(nèi)圈直徑為56.

20、43mm。向心軸承內(nèi)環(huán)的外圈的直徑是44mm，內(nèi)圈直徑為40mm。滾珠直徑為8mm。</p><p><b>　　圖 9</b></p><p><b>　　3.8 推力軸承</b></p><p>　　主要用途：推力軸承（如圖 10）是一種分離型軸承，軸圈、座圈可以和保持架、鋼球的組件分離。軸圈是與軸相配合的套圈，座圈是

21、與軸承座孔相配合的套圈，和軸之間有間隙；在直棒旋轉(zhuǎn)的時候能夠承受單向的軸向負荷。</p><p>　　其主要尺寸如下，外徑為60mm，內(nèi)徑為40mm。滾珠直徑為8mm。</p><p>　　推力軸承安裝時應(yīng)注意以下幾點。 </p><p>　　(1)分清軸承的緊環(huán)和松環(huán)(根據(jù)軸承內(nèi)徑大小判斷，孔徑相差O.1～O.5mm)。 </p><p>

22、　　(2)分清機構(gòu)的靜止件(即不發(fā)生運動的部件，主要是指裝配體)。 </p><p>　　(3)無論什么情況，軸承的松環(huán)始終應(yīng)靠在靜止件的端面上。</p><p><b>　　圖 10</b></p><p><b>　　3.9 軸承保護圈</b></p><p>　　主要用途：軸承保護圈（如圖 1

23、1）套在向心球軸承和推力球軸承外部，起保護和支撐的作用。</p><p>　　其主要尺寸如下，外經(jīng)為64mm，內(nèi)徑為40mm。</p><p><b>　　圖 11</b></p><p><b>　　2.10 支撐圈</b></p><p>　　主要用途：支撐圈（如圖 12）主要和上面的鍵一起用來

24、承受上壓板，下壓板的重力。</p><p>　　其主要尺寸如下，外徑為48mm，內(nèi)徑為30mm，厚度是6.93mm。</p><p><b>　　圖 12</b></p><p><b>　　3.11 圓鍵和鍵</b></p><p>　　主要用途：圓鍵和鍵（如圖13，14）支撐上壓板，下壓板的重力

25、，并起緊固作用。</p><p>　　其主要尺寸如下，圓鍵外徑是40mm，內(nèi)徑為30mm。鍵槽寬16.02mm，厚5mm。鍵長為40mm。寬16mm。</p><p><b>　　圖 13</b></p><p><b>　　圖 14</b></p><p><b>　　3.12 小扳手&

26、lt;/b></p><p>　　主要用途：小扳手（如圖15）焊接與直棒頂部，用于轉(zhuǎn)動直棒。經(jīng)過考慮手柄，處為一個套筒和一根軸的設(shè)計。</p><p><b>　　圖 15</b></p><p><b>　　圖 16</b></p><p><b>　　3.13 往復(fù)鋸</b

27、></p><p>　　主要用途：往復(fù)鋸（如圖16）是采用把市場上手動鋸的手柄除去，安裝在該設(shè)備上，為切割輪胎的裝置。</p><p><b>　　3.14 固定板</b></p><p>　　主要用途：固定板（如圖 17）用來固定往復(fù)鋸，并且在切割時壓緊輪胎。經(jīng)過實際考慮，在輪胎切割運動中，底板和輪胎表面會產(chǎn)生較大的摩擦，為了盡量減小摩

28、擦，便于切割，其底部兩塊底板各設(shè)計安裝一個小滾輪（如圖 18）。</p><p>　　其主要尺寸如下，固定板長度為750mm，厚度為50mm，寬度為260mm。壓板間距190mm。</p><p><b>　　圖 17</b></p><p><b>　　3.15 墊板</b></p><p>　　

29、主要用途：固定板（如圖 18）主要用來固定滾輪，使固定板可以在其上滑動。其后部安裝在旋轉(zhuǎn)桿上。</p><p>　　其主要尺寸如下，方形的邊長為380mm，圓孔內(nèi)徑為20mm。</p><p><b>　　圖 18</b></p><p><b>　　3.16 滾輪</b></p><p>　　主要

30、用途：滾輪（如圖 19）安裝在墊板上，和固定板接觸，使其在輪胎切割活動中可以上下移動。</p><p>　　其主要尺寸如下，外圓的直徑為100mm，內(nèi)圓直徑是20mm。厚度為20mm。</p><p><b>　　圖 19</b></p><p><b>　　圖 20</b></p><p><

31、;b>　　3.17 長桿</b></p><p>　　主要用途：長桿（如圖 20）安裝在旋轉(zhuǎn)桿上，利用彈簧，制約固定板的移動。長桿前端的長條孔是配合固定板上的凸軸，在制約固定板運動過程中起傳動的作用。長桿中端的圓孔配合彈簧安裝在旋轉(zhuǎn)桿上，為制約固定板原始力的起點，長桿后端的方塊是起平衡彈簧制約力的作用。</p><p>　　其主要尺寸如下，總長度為800mm，寬為40mm

32、，圓孔直徑為290mm。方塊長度180mm，寬度為75mm。</p><p><b>　　3.18 旋轉(zhuǎn)桿</b></p><p>　　主要用途：旋轉(zhuǎn)桿（如圖 21）由方管結(jié)構(gòu)焊接制成，利用繞中心點旋轉(zhuǎn)來帶動固定板上的往復(fù)鋸切割輪胎。</p><p>　　其主要尺寸如下，長度為1110mm，高度為1030mm,圓軸長為200mm，直徑為40mm

33、。</p><p><b>　　圖 21</b></p><p><b>　　3.19 支架</b></p><p>　　主要用途：支架（如圖 22）和立板固定安裝在一起，旋轉(zhuǎn)桿安裝在支架上。為了方便安裝，采用三個鋼板和圓通焊接的方式連接。</p><p>　　其主要尺寸如下，底板長度1932.05

34、mm斜板長度為1577.64mm，圓筒外徑為120mm，內(nèi)徑為40mm。</p><p><b>　　圖 22</b></p><p><b>　　3.20 大扳手</b></p><p>　　主要用途：大扳手（如圖 23）通過支架安裝在旋轉(zhuǎn)桿上。經(jīng)過考慮手柄，處為一個套筒和一根軸的設(shè)計。</p><p

35、>　　主要尺寸如下，長度為300mm，軸端外圓直徑為60mm，內(nèi)圓直徑為40mm。</p><p><b>　　圖 23</b></p><p>　　4 輪胎切割機的裝配</p><p>　　所有的零件設(shè)計工作完成后，就進入裝配環(huán)節(jié)。為了便于裝備，將輪胎切割機分成加緊裝置和切割裝置兩部分進行裝配。</p><p>

36、　　4.1 夾緊裝置的裝配</p><p>　　隨著上壓板，下壓板，間隙墊條，螺旋直棒等零件的設(shè)計繪圖完成，輪胎切割機的夾緊裝置已經(jīng)設(shè)計完畢，接下來就要裝配各個零部件，來完善設(shè)計結(jié)果。在soldworks界面下，進入裝配體操作界面，把設(shè)計好的各個零件按照順序逐個裝配起來。輪胎切割機的夾緊裝置的具體裝配體如圖 24</p><p><b>　　圖 24</b></

37、p><p>　　4.2 切割裝置的裝配</p><p>　　隨著固定板，墊板，旋轉(zhuǎn)桿，支架等零件的設(shè)計繪圖完成，輪胎切割機的切割裝置已經(jīng)設(shè)計完畢，接下來就要裝配各個零部件，來完善設(shè)計結(jié)果。在soldworks界面下，進入裝配體操作界面，把設(shè)計好的各個零件按照順序逐個裝配起來。輪胎切割機的切割裝置的具體裝配體如圖 25</p><p><b>　　圖 25<

38、;/b></p><p>　　4.3輪胎切割機的整體裝配</p><p>　　至此，輪胎切割機夾緊和切割兩大部分已經(jīng)裝配完畢，在soldworks的裝配體界面下，進行總體裝配，總體裝配體如圖 26</p><p><b>　　圖 26</b></p><p><b>　　結(jié) 論</b><

39、;/p><p>　　通過綜合運用所學的機械設(shè)計知識，在老師的指導下設(shè)計輪胎切割機，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力、良好的設(shè)計思想和工作作風。</p><p>　　本次設(shè)計是運用Solidworks三維繪圖軟件進行機械設(shè)計，要求解決實際的設(shè)計問題。這不僅能對掌握的專業(yè)知識進行復(fù)查檢驗，還鍛煉獨立解決問題、提高查閱設(shè)計手冊的能力，更加熟悉相關(guān)的國家標準和國際標準。最重要的是能讓我們學到的理論知識運用到

40、實踐中，提高實踐能力，縮短理論和實用性的距離，使設(shè)計更接近實用。本次設(shè)計還能讓我們更多的了解機械行業(yè)的國內(nèi)外發(fā)展趨勢，有助于明確自己的行業(yè)規(guī)劃，為自己以后在機械設(shè)計行業(yè)的發(fā)展奠定一定的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本論文是在指導老師支前鋒教授的悉心指導下完成的。導師支教授淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨

41、人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術(shù)目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，總共花費了我三個月以來所有的業(yè)余時間。每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。通過論文的撰寫，使我能夠更系統(tǒng)、全面地學習有關(guān)機械設(shè)計、Solidworks軟件的操作，并得以借鑒眾多專家學者的寶貴經(jīng)驗，這對于我今后的工作無疑

42、是不可多得的寶貴財富。在此，謹向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！ 本論文的順利完成，離不開各位老師、同學和朋友的關(guān)心和幫助。在此感謝大家的指導和幫助；在此表示深深的感謝。沒有他們的幫助和支持是沒有辦法完成我的畢業(yè)論文的。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　1丁昌京,卜秋祥 輪胎斷面切割機的結(jié)構(gòu)與特點 青島化工學院宜利達工業(yè)公司,

43、2000</p><p>　　2吳文根，基于SolidWorks的產(chǎn)品設(shè)計專用系統(tǒng)的研究與開發(fā) 武漢理工大學 2007</p><p>　　3徐錦康 機械設(shè)計 高等教育出版社 2004</p><p>　　4 朱理 機械原理 高等教育出版社 2004</p><p>　　5 吳宗澤,羅圣國 機械設(shè)計課程設(shè)計手冊 高等教育出版社 2006&l

44、t;/p><p>　　6 申永勝 機械原理教程 清華大學出版社 1999</p><p>　　7 孫玉芹,孟兆新 機械精度設(shè)計基礎(chǔ) 科學出版社 2003</p><p>　　8 吳宗澤 機械設(shè)計實用手冊 化學工業(yè)出版社 2003</p><p>　　9 徐錦康 機械優(yōu)化設(shè)計 機械工業(yè)出版社 1996</p><p>　　1