智能轮胎拆装机的设计

王玉英+乔国昌

摘 要： 随着现代社会的飞速发展，私家车越来越多，几乎每家都有一辆或者两辆汽车。由于驾驶员的技术参差不齐，造成很多交通事故，对于汽车维修厂或者4S店来说，拆装轮胎便成了汽车维修中非常常见的环节。为能够更加准确高效地维护汽车，我们设计了智能轮胎拆装机。本文从设计原理、结构设计、工作原理、特点介绍和应用前景五个方面进行说明。

关键词： 轮胎；拆装机；传感器；电控系统

随着现代社会的飞速发展，人们的生活水平日益提高，我国的汽车保有量逐年增加，由于驾驶员的技术参差不齐，造成很多的交通事故，汽车维修行业也随之变得愈加火热[1]。对于汽车维修厂或者4S店来说，拆装轮胎便成了汽车维修中常见的环节。有时私家车在行驶过程中，可能会出现爆胎现象，也要进行拆装轮胎的操作。但是传统维修工具拆卸轮胎时耗时长，安装轮胎时对操作人员的专业知识也有一定的要求，如何更加准确高效地维护汽车成为了汽车维修行业发展中一个重要的研究问题，为此，我们设计了“智能轮胎拆装机”。与传统扳手工具相比，“拆装机”可根据使用人员所设置的扭力进行工作，当感应到螺栓扭力过大时还会自动调整回合适的扭力，解决了传统扭力扳手效率低的问题。

一、设计原理

智能轮胎拆装机借助电动机带动减速器及套筒，通过电控系统中的位移传感器、速度传感器和扭力传感器来控制螺栓的拧紧力度，每个螺栓拧紧扭力均符合国家要求。使用智能轮胎拆装机进行拆装轮胎时，一方面节约了时间，另一方面又保证了轮胎螺栓的正确维护。另外，智能轮胎拆装机采用模块化的设计思路，用户也可自行加装千斤顶，小型充气设备等。

二、结构设计

“拆装机”包括滑块机构、拆装模块、底盘模块和电控系统四大部分组成。

滑块机构：主要由滑轨，龙门及拉杆组成。滑动机构使得拆装机能够在X轴，Y轴及Z轴上灵活移动，极大地方便用户的使用，提高工作效率。

拆装模块[2]：主要由步进电机，减速机，齿轮，六角套筒组成。在拆装机构中我们使用了定制的大扭矩步进电机，结合减速机后可输出超过100Nm的扭矩，能够满足市面上大多数汽车螺栓安装标准。并且六角套筒能够自行切换，可满足不同螺栓距的轮胎的拆装工作。

底盘模块：主要底盘，可伸缩式拉杆，万向轮及定向轮组成。以使智能轮胎拆装机能够灵活移动。

电控系统[3]：主要由位移传感器、扭力传感器、角速度传感器等组成，以保证每个螺栓拧紧扭力均符合国家要求。

三、工作原理：

用户先用千斤顶将车子顶起，然后将只能智能轮胎拆装机缓缓推入，通过滑块机构将对拆装模块进行微调，使套筒可以对准螺栓。螺栓拆装机的拆装模块通过调节五个套筒的位置来适应不同型号的轮胎螺栓间距。当拆装机就位后，用户启动设备，电动机开始工作。拆装机首先将轮胎螺栓拧出，通过底盘模块上的滑板缓缓地滑出，用户此时拉起拉杆，将拆装机及轮胎一并拖出。拆装机拧紧螺栓时分为三步：第一步，电动机快速转动，将螺栓拧紧到预定扭力；第二步，电动机转速降低，并由电控系统中的扭力传感器控制拧紧需要的扭力，缓缓地拧入螺栓；第三步：在达到设定好的扭力之前，由电控系统中的角速度传感器与位移传感器控制进行最终的拧紧。并将螺栓拧紧至车辆出厂要求的扭力。

四、特点介绍

1.该产品相比传统的螺栓拧紧机，更加高效，一次操作即可拧紧或拧下五颗螺栓。

2.该产品实用性强，既可家用，也可用于4S店和汽车维修机构。

3.采用模块化的设计理念，可适用不同车型。

4.易于维护，维修方便。

5.电动机分别控制不同的套筒，在拆装螺栓时各套筒工作独立。

五、应用前景

目前汽车保有量逐年提升，越来越多的4S店及汽车维修店如雨后春笋般拔地而起。轮胎作为汽车必不可少的部分在汽车维修领域占据着一定的市场。智能轮胎拆装机解决了市面上传统的螺栓拧紧机一次只能拧一颗螺栓的痛点，以此提高工作效率。该产品主要面向家庭、4S店、汽车维修店，更加有针对性。由于智能轮胎拆装机在设计时就采用了模块化的设计思路，所以用户在使用时有较强的灵活性，使用者可根據自己的习惯来改装拆装机。

参考文献

[1] 张夏爽，汽车维修行业的发展现状及对策[J]，技术与市场，Vol.23，No.1，2016.

[2] 傅顶和，基于模块化理念的自动拧紧机的机械系统设计[J]，木工机床，No1.2008.

[3] 江吉彬，陈益严，螺栓（母）自动拧紧机电气控制系统的开发[J]，福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会，2005.10.