王玉英+喬國昌

摘 要： 隨著現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展，私家車越來越多，幾乎每家都有一輛或者兩輛汽車。由于駕駛員的技術參差不齊，造成很多交通事故，對于汽車維修廠或者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)。為能夠更加準確高效地維護汽車，我們設計了智能輪胎拆裝機。本文從設計原理、結構設計、工作原理、特點介紹和應用前景五個方面進行說明。

關鍵詞： 輪胎；拆裝機；傳感器；電控系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展，人們的生活水平日益提高，我國的汽車保有量逐年增加，由于駕駛員的技術參差不齊，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)。有時私家車在行駛過程中，可能會出現(xiàn)爆胎現(xiàn)象，也要進行拆裝輪胎的操作。但是傳統(tǒng)維修工具拆卸輪胎時耗時長，安裝輪胎時對操作人員的專業(yè)知識也有一定的要求，如何更加準確高效地維護汽車成為了汽車維修行業(yè)發(fā)展中一個重要的研究問題，為此，我們設計了“智能輪胎拆裝機”。與傳統(tǒng)扳手工具相比，“拆裝機”可根據(jù)使用人員所設置的扭力進行工作，當感應到螺栓扭力過大時還會自動調整回合適的扭力，解決了傳統(tǒng)扭力扳手效率低的問題。

一、設計原理

智能輪胎拆裝機借助電動機帶動減速器及套筒，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，每個螺栓擰緊扭力均符合國家要求。使用智能輪胎拆裝機進行拆裝輪胎時，一方面節(jié)約了時間，另一方面又保證了輪胎螺栓的正確維護。另外，智能輪胎拆裝機采用模塊化的設計思路，用戶也可自行加裝千斤頂，小型充氣設備等。

二、結構設計

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

滑塊機構：主要由滑軌，龍門及拉桿組成?；瑒訖C構使得拆裝機能夠在X軸，Y軸及Z軸上靈活移動，極大地方便用戶的使用，提高工作效率。

拆裝模塊[2]：主要由步進電機，減速機，齒輪，六角套筒組成。在拆裝機構中我們使用了定制的大扭矩步進電機，結合減速機后可輸出超過100Nm的扭矩，能夠滿足市面上大多數(shù)汽車螺栓安裝標準。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能夠靈活移動。

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，以保證每個螺栓擰緊扭力均符合國家要求。

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緩緩推入，通過滑塊機構將對拆裝模塊進行微調，使套筒可以對準螺栓。螺栓拆裝機的拆裝模塊通過調節(jié)五個套筒的位置來適應不同型號的輪胎螺栓間距。當拆裝機就位后，用戶啟動設備，電動機開始工作。拆裝機首先將輪胎螺栓擰出，通過底盤模塊上的滑板緩緩地滑出，用戶此時拉起拉桿，將拆裝機及輪胎一并拖出。拆裝機擰緊螺栓時分為三步：第一步，電動機快速轉動，將螺栓擰緊到預定扭力；第二步，電動機轉速降低，并由電控系統(tǒng)中的扭力傳感器控制擰緊需要的扭力，緩緩地擰入螺栓；第三步：在達到設定好的扭力之前，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、特點介紹

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

2.該產品實用性強，既可家用，也可用于4S店和汽車維修機構。

3.采用模塊化的設計理念，可適用不同車型。

4.易于維護，維修方便。

5.電動機分別控制不同的套筒，在拆裝螺栓時各套筒工作獨立。

五、應用前景

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域占據(jù)著一定的市場。智能輪胎拆裝機解決了市面上傳統(tǒng)的螺栓擰緊機一次只能擰一顆螺栓的痛點，以此提高工作效率。該產品主要面向家庭、4S店、汽車維修店，更加有針對性。由于智能輪胎拆裝機在設計時就采用了模塊化的設計思路，所以用戶在使用時有較強的靈活性，使用者可根據(jù)自己的習慣來改裝拆裝機。

參考文獻

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

[2] 傅頂和，基于模塊化理念的自動擰緊機的機械系統(tǒng)設計[J]，木工機床，No1.2008.

[3] 江吉彬，陳益嚴，螺栓（母）自動擰緊機電氣控制系統(tǒng)的開發(fā)[J]，福建省科協(xié)第五屆學術年會數(shù)字化制造及其它先進制造技術專題學術年會，2005.10.