毕业设计（论文）-轮胎切割机的结构设计.doc

淮阴工学院毕业设计说明书（论文） 第 24 页 共 24 页1 引言随着高速公路的快速发展, 汽车高速行驶的安全性得到了大家的普遍重视。良好的制动效能和操纵稳定性是车辆安全行驶的必要条件, 而轮胎在此起着非常重要的作用。一只性能良好的轮胎必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能。它直接关系到汽车的安全行驶，轮胎切割机作为成熟的轮胎检测产品之一,从而得到了广泛的运用。1.1轮胎切割机的发展现状和趋势国民经济的不景气对轮胎切割机行业影响很大，就要求我们站在全球视野的高度、把握好经济发展的周期、剖析国家宏观政策走向，对轮胎切割机行业市场情况具体问题具体分析，认清形势、抓住机遇，合理预测轮胎切割机行业未来走势，制定正确的发展规划、及时调整发展战略、积极开拓新的市场，在危机中立于不败之地，在发展中更上一层楼。随着社会生活水平的不断进步，汽车的普及已经成为一种趋势。汽车的安全问题以成为一个焦点问题，而轮胎成为了这个问题的重点问题。现在的轮胎存在怎么样的问题，生产怎样的轮胎才是安全可靠的成为各大汽车生产厂家要解决的问题。而轮胎切割机可以用来切割得到平滑完整的轮胎横截面，大大有利于安全专家对轮胎的剖面进行更好的分析。根据对轮胎性能分析，进一步提高轮胎的各项技术、经济指标，重点是解决轮胎的防爆、防漏气问题，从而提高该品牌轮胎在市场中的口碑和形象。1.2轮胎切割机简介轮胎切割机作为检测设备,开发和生产的厂家比较少,种类也比较单一。目前主要有圆锯切割机(如图1)和锯切机两种。圆锯切割机的缺点是不利于对半径较大的轮胎进行切割工作。锯切机的切割速度比圆锯切割机慢,经冷却系统冷却后不会发生摩擦烧焦和扭曲变形,无尘和烟气污染,断面经抛光后可视效果较好。缺点是因进给速度慢而易被夹锯,带锯的齿尖容易把胎体内的细钢丝勾出或扯断而破坏断面,同时锯条本身也容易崩落刃齿而损坏。锯切机一般需要树脂砂带打磨机与之配套,结构较复杂且成本较高。图 11.3 Solidworks简述CAD技术的广泛应用有效地提高了产品设计质量，从而缩短产品设计周期，一些企业在充分利用二维CAD技术的同时也开始转向三维CAD技术的应用，以取得更大的经济效益。商品化的三维CAD软件提供最基本的应用功能，只能解决企业中带有共性的问题，为了更有效地发挥CAD系统的作用，满足特殊行业和特定产品的需要，通常需要对通用CAD软件进行二次开发，实现CAD系统的专业化和本土化。 根据企业项目(基于三维CAD平台的产品参数化设计系统)的实际要求，提出了基于SolidWorks的产品设计专用系统的总体设计方案，重点研究了系统开发的关键技术：参数化设计方法、系列化设计方法和CAD二次开发技术。 参数化方法的本质是基于约束的产品描述方法，目前面向零件参数化设计的研究和系统开发已经取得一定的成效，但对部件级参数化的研究比较少，缺少方法。针对这一情况，本文深入研究了基于SolidWorks的零件参数化设计方法，并将零件参数化的思想扩展到部件级参数化设计中，提出基于装配关系的部件参数化设计方法，实现了基于SolidWorks的部件参数化设计。2 设计问题思考2.1研究的问题 运用Solidworks软件进行轮胎切割机的结构设计，并保证能对轮胎顺利切割。2.2研究途径首先，我查阅了许多机械方面的资料手册，了解了不少轮胎切割机的用途及结构。接着利用计算机绘制出切割机的3D模型，分析切割机的结构工艺性及生产经济。保证装配精度,并解决各接口的搭配。要综合运用本专业所学的知识，进行优化设计。毕业设计文本中的理论依据充分，数据资料准确，并能结合课题对轮胎进行切割。3轮胎切割机的结构设计由于圆锯切割机不利于切割直径过大的轮胎，所以，本次设计的为锯切机。设计两块薄压板，其螺纹方向相反，使其穿过一根丝杠，该丝杠中间退刀槽两边的螺纹方向对应两块薄压板的螺纹方向也是相反的。丝杠的转动就带动两块薄板相对靠近移动，直到夹紧轮胎。为了承受薄板的重量，尽量减小摩擦，所以在丝杠顶端会设计向心轴承和推力轴承。把往复锯固定与一块薄板上，薄板再和一定的机构组合成一个旋转装置，通过旋转来带动往复锯切割轮胎。3.1上压板 主要用途：上压板（如图 2）用于切割时对轮胎起夹紧作用。在设计绘图时考虑到重量要轻，而且又要答道强度和刚度要求，所以设计了筋条。其滑动端采用燕尾槽的设计方案，可以大大的减少滑动中产生的摩擦。并且，这种结构有利于企业的生产。 其主要尺寸如下，面板边长为1591.65mm，圆角半径是400mm，螺旋圆孔内劲为40mm。周围筋条的厚度是10mm。 图 23.2 下压板 主要用途：下压板（如图 3）用于切割时对轮胎起夹紧作用。在设计绘图时考虑到重量要轻，而且又要答道强度和刚度要求，所以设计了筋条。其滑动端采用燕尾槽的设计方案，可以大大的减少滑动中产生的摩擦。并且，这种结构有利于企业的生产。 其主要尺寸如下，面板边长为1591.65mm，圆角半径是400mm，螺旋圆孔内劲为40mm。周围筋条的厚度是10mm。值的注意的是，其螺旋圆孔的螺纹方向与上压板螺旋圆孔的螺纹方向相反。 图 3 图 43.3 立板 主要用途：经过考虑燕尾槽结构便于滑动和生产，立板（如图 4）是利用燕尾槽结构使上压板，下压板能够上下滑动。为了增加它的强度和刚度，加入了筋板结构。 其主要尺寸如下，立板高度为2000mm，长度是1796.65mm，底板厚度设计为30mm。筋板厚度为20mm。3.4 间隙垫条和螺钉 主要作用：上压板，下压板长时间在立板上滑动会导致其松动，产生间隙，不利于轮胎切割时夹紧。所以利用间隙垫条（如图 5）和紧固螺钉（如图6）可以调节其松紧程度。间隙垫条两端均有一定的角度设计，防止其在竖直方向上的随意滑动。其主要尺寸如下，间隙垫条其长度为400mm，两端斜结构长度为20.52mm。螺钉的总长度为65mm，直径为8mm。 图 5 图 63.5 丝杠 主要用途：连接上压板，下压板，丝杠（如图7）旋转的同时，使上，下压板同向或反向移动相同的距离。直棒以退刀槽为中心，两边的螺纹方向相反。其上端有有键槽的设计。 其主要尺寸如下，丝杠的上螺纹部分长度为830mm，中间退刀槽长度是40mm，下螺纹部分长度为630mm，螺距为4mm。由顶部至底部直径分别为20mm，30mm，40mm。 图 73.6 方管 主要用途：为了减轻重量，并且保证强度。采用了方管（如图 8）的结构设计，方管焊接与上，下压板上，增加其抗压的强度。 其主要尺寸如下，方管的长度为80mm，规格是80mm80mm12mm。图 83.7 向心轴承 主要用途：向心轴承（如图 9）能够在直棒旋转时承受来自任意向上的径向负荷和较小轴向负荷.具有最大载荷能力的向心球轴承主要承受径向负荷。并且能够起润滑作用。 其主要尺寸如下，向心轴承外环的外圈直径为60mm，内圈直径为56.43mm。向心轴承内环的外圈的直径是44mm，内圈直径为40mm。滚珠直径为8mm。 图 93.8 推力轴承 主要用途：推力轴承（如图 10）是一种分离型轴承，轴圈、座圈可以和保持架、钢球的组件分离。轴圈是与轴相配合的套圈，座圈是与轴承座孔相配合的套圈，和轴之间有间隙；在直棒旋转的时候能够承受单向的轴向负荷。 其主要尺寸如下，外径为60mm，内径为40mm。滚珠直径为8mm。 推力轴承安装时应注意以下几点。 (1)分清轴承的紧环和松环(根据轴承内径大小判断，孔径相差O.1O.5mm)。 (2)分清机构的静止件(即不发生运动的部件，主要是指装配体)。 (3)无论什么情况，轴承的松环始终应靠在静止件的端面上。 图 103.9 轴承保护圈 主要用途：轴承保护圈（如图 11）套在向心球轴承和推力球轴承外部，起保护和支撑的作用。 其主要尺寸如下，外经为64mm，内径为40mm。 图 112.10 支撑圈 主要用途：支撑圈（如图 12）主要和上面的键一起用来承受上压板，下压板的重力。 其主要尺寸如下，外径为48mm，内径为30mm，厚度是6.93mm。 图 123.11 圆键和键 主要用途：圆键和键（如图13，14）支撑上压板，下压板的重力，并起紧固作用。 其主要尺寸如下，圆键外径是40mm，内径为30mm。键槽宽16.02mm，厚5mm。键长为40mm。宽16mm。 图 13 图 143.12 小扳手 主要用途：小扳手（如图15）焊接与直棒顶部，用于转动直棒。经过考虑手柄，处为一个套筒和一根轴的设计。 图 15 图 163.13 往复锯 主要用途：往复锯（如图16）是采用把市场上手动锯的手柄除去，安装在该设备上，为切割轮胎的装置。3.14 固定板 主要用途：固定板（如图 17）用来固定往复锯，并且在切割时压紧轮胎。经过实际考虑，在轮胎切割运动中，底板和轮胎表面会产生较大的摩擦，为了尽量减小摩擦，便于切割，其底部两块底板各设计安装一个小滚轮（如图 18）。 其主要尺寸如下，固定板长度为750mm，厚度为50mm，宽度为260mm。压板间距190mm。 图 173.15 垫板 主要用途：固定板（如图 18）主要用来固定滚轮，使固定板可以在其上滑动。其后部安装在旋转杆上。 其主要尺寸如下，方形的边长为380mm，圆孔内径为20mm。 图 183.16 滚轮 主要用途：滚轮（如图 19）安装在垫板上，和固定板接触，使其在轮胎切割活动中可以上下移动。 其主要尺寸如下，外圆的直径为100mm，内圆直径是20mm。厚度为20mm。 图 19 图 203.17 长杆 主要用途：长杆（如图 20）安装在旋转杆上，利用弹簧，制约固定板的移动。长杆前端的长条孔是配合固定板上的凸轴，在制约固定板运动过程中起传动的作用。长杆中端的圆孔配合弹簧安装在旋转杆上，为制约固定板原始力的起点，长杆后端的方块是起平衡弹簧制约力的作用。其主要尺寸如下，总长度为800mm，宽为40mm，圆孔直径为290mm。方块长度180mm，宽度为75mm。3.18 旋转杆主要用途：旋转杆（如图 21）由方管结构焊接制成，利用绕中心点旋转来带动固定板上的往复锯切割轮胎。 其主要尺寸如下，长度为1110mm，高度为1030mm,圆轴长为200mm，直径为40mm。 图 213.19 支架 主要用途：支架（如图 22）和立板固定安装在一起，旋转杆安装在支架上。为了方便安装，采用三个钢板和圆通焊接的方式连接。 其主要尺寸如下，底板长度1932.05mm斜板长度为1577.64mm，圆筒外径为120mm，内径为40mm。 图 223.20 大扳手 主要用途：大扳手（如图 23）通过支架安装在旋转杆上。经过考虑手柄，处为一个套筒和一根轴的设计。 主要尺寸如下，长度为300mm，轴端外圆直径为60mm，内圆直径为40mm。 图 234 轮胎切割机的装配 所有的零件设计工作完成后，就进入装配环节。为了便于装备，将轮胎切割机分成加紧装置和切割装置两部分进行装配。4.1 夹紧装置的装配随着上压板，下压板，间隙垫条，螺旋直棒等零件的设计绘图完成，轮胎切割机的夹紧装置已经设计完毕，接下来就要装配各个零部件，来完善设计结果。在soldworks界面下，进入装配体操作界面，把设计好的各个零件按照顺序逐个装配起来。轮胎切割机的夹紧装置的具体装配体如图 24 图 244.2 切割装置的装配 随着固定板，垫板，旋转杆，支架等零件的设计绘图完成，轮胎切割机的切割装置已经设计完毕，接下来就要装配各个零部件，来完善设计结果。在soldworks界面下，进入装配体操作界面，把设计好的各个零件按照顺序逐个装配起来。轮胎切割机的切割装置的具体装配体如图 25 图 254.3轮胎切割机的整体装配 至此，轮胎切割机夹紧和切割两大部分已经装配完毕，在soldworks的装配体界面下，进行总体装配，总体装配体如图 26 图 26结 论通过综合运用所学的机械设计知识，在老师的指导下设计轮胎切割机，培养学生理论联系实际的能力、良好的设计思想和工作作风。本次设计是运用Solidworks三维绘图软件进行机械设计，要求解决实际的设计问题。这不仅能对掌握的专业知识进行复查检验，还锻炼独立解决问题、提高查阅设计手册的能力，更加熟悉相关的国家标准和国际标准。最重要的是能让我们学到的理论知识运用到实践中，提高实践能力，缩短理论和实用性的距离，使设计更接近实用。本次设计还能让我们更多的了解机械行业的国内外发展趋势，有助于明确自己的行业规划，为自己以后在机械设计行业的发展奠定一定的基础。 致 谢本论文是在指导老师支前锋教授的悉心指导下完成的。导师支教授渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，总共花费了我三个月以来所有的业余时间。每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。通过论文的撰写，使我能够更系统、全面地学习有关机械设计、Solidworks软件的操作，并得以借鉴众多专家学者的宝贵经验，这对于我今后的工作无疑是不可多得的宝贵财富。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此感谢大家的指导和帮助；在此表示深深的感谢。没有他们的帮助和支持是没有办法完成我的毕业论文的。参 考 文 献1丁昌京,卜秋祥 轮胎断面切割机的结构与特点 青岛化工学院宜利达工业公司, 20002吴文根，基于SolidWorks的产品设计专用系统的研究与开发 武汉理工大学 20073徐锦康 机械设计 高等教育出版社 20044 朱理 机械原理 高等教育出版社 20045 吴宗泽,罗圣国 机械设计课程设计手册 高等教育出版社 20066 申永胜 机械原理教程 清华大学出版社 19997 孙玉芹,孟兆新 机械精度设计基础 科学出版社 20038 吴宗泽 机械设计实用手册 化学工业出版社 20039 徐锦康 机械优化设计 机械工业出版社 199610 黄纯颖 设计方法学 机械工业出版社 198711二代龙震工作室. SolidWorks 2007 高级设计J.北京：人民邮电出版社 ，200712 吴彦农，等.SolidWorks2005 基础教程M .北京：机械工业出版社，2005