[論文精品] 腳踩式新型打氣筒

1、機構(gòu)創(chuàng)新課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：腳踩式新型打氣筒班級組別：車輛08-1 第四組設(shè)計者： 指導(dǎo)教師： 車輛工程系2011年6月一、設(shè)計目的：將普通手動式打氣筒改為腳踩式增力式，使用杠桿機構(gòu)，使充氣變得簡單，同時設(shè)計小巧方便易于攜帶儲存，并特設(shè)壓力表胎壓高低一目了然，氣筒體積小，氣壓高，充氣輕松。方便攜帶，可供自行車，摩托車，電動車充氣。二、設(shè)計效果圖：使用catia軟件對設(shè)計進行了造型：三、設(shè)計原理與設(shè)計參數(shù)：腳踩氣筒踏板打氣時通，過杠桿原理來帶動氣筒充氣，要把它的出氣管接到自行車輪胎的氣門上，氣門的作用是只允許空氣從打氣筒進入輪胎，不允許空氣從輪胎倒流入打氣筒.打氣筒的活塞和筒壁之間有空隙，

2、活塞上有個向下凹的橡皮碗.向上拉活塞的時候，活塞下方的空氣體積增大，壓強減小，活塞上方的空氣就從橡皮碗四周擠到下方.向下壓活塞的時候，活塞下方空氣體積縮小，壓強增大，使橡皮碗緊抵著筒壁不讓空氣漏到活塞上方，繼續(xù)向下壓活塞，當(dāng)空氣壓強足以頂開輪胎的氣門芯時，壓縮空氣就進入輪胎.同時筒外的空氣從筒上端的空隙進入活塞的上方，當(dāng)腳收縮時，扭簧帶動杠桿臂回位,此時裝在拉桿下端的皮碗收縮,空氣即從拉桿與蓋的間隙較大處進入氣筒內(nèi),這時將拉桿往下壓時,皮碗擴張而貼緊氣筒內(nèi)壁將空氣往下壓!氣體只能從氣筒底部一個小孔眼頂上小鐵珠(有的是用小鐵片)順著皮管進入輪胎的氣門！而當(dāng)?shù)诙卧賹⒗瓧U往上提時,皮碗再度收縮.此

3、時小鐵珠落下,關(guān)閉小孔,使第一次還沒有完全注人輪胎內(nèi)的空氣,不會因此而被抽出，如此的往返循回，以達(dá)到充氣的目的，通過氣筒的底部增加一個氣壓監(jiān)測裝置，可以間接監(jiān)控輪胎的氣壓，以免爆胎。圖1 氣筒工作原理圖設(shè)計參數(shù)：底座長300mm 寬100mm 厚1mm 材質(zhì)選擇鋼制底架 實際總重約500g杠桿直線部分長300mm 寬90mm 厚1mm彎曲部分r=30cm 長約15cm 厚度1mm材質(zhì)為鋼架 設(shè)計重量約為300g氣筒參數(shù)：直徑50mm行程120mm 材質(zhì)為鋁制氣筒 設(shè)計質(zhì)量約為500g 考慮氣筒的成本與直徑有關(guān)，因此我們在保證工作能力的情況下，盡量選擇直徑小的氣筒。氣管參數(shù):長1m 橡膠管，采用

4、標(biāo)準(zhǔn)打氣接口。 氣壓表選擇： 216精密輪胎氣壓計 通過氣管與出氣管一起連接到氣筒底部。型號216氣壓表測試范圍07kg/cm2尺寸35mmx23.5mmx13mm（12只裝）重量0.3kg扭簧參數(shù)：選用機械設(shè)計p481扭簧，其臂長3cm，力矩為0.15nm。總重2kg左右。結(jié)構(gòu)原理簡圖：圖2 結(jié)構(gòu)原理簡圖四、設(shè)計計算建立進氣量模型進行：通過調(diào)查，按照日常給一般缺氣30%自行車打氣，使用標(biāo)準(zhǔn)打氣筒實際測試需=10次，建立手動式打氣筒數(shù)學(xué)模型如圖1，對其進氣量進行計算：l進=r2l=2.12l設(shè)計腳踩式氣筒如圖3：圖3 手動打氣筒模型尺寸 設(shè)計氣筒模型尺寸故設(shè)計充氣腳踩次數(shù)n= l進/v=2.1

5、2/0.235=9次建立腳力模型：按照成年人人體舒適的腳踩力，經(jīng)過實際測試統(tǒng)計，我們選取30kg力,即300n來作為腳踩踏板的施加力。自行車輪胎氣壓參考：參照資料得：自行車輪胎氣壓在2.5-3.5個大氣壓（1大氣壓=101kpa）為宜。在設(shè)計中，為了保證強度設(shè)計按照3.5大氣壓進行計算。杠桿設(shè)計：為滿足最大強度設(shè)計，選取腳踩力，沖氣壓力均最大時的受力分析如圖3：此時氣壓p=303kpa f2=f氣筒頂桿=ps=687n f1=f腳=300n圖3 力臂計算受力分析圖由力矩分析可取氣筒在杠桿上的鏈接點為杠桿中間位置將力學(xué)模型簡化為一個杠桿，已知f1豎直向下，f2為氣筒對杠桿的反作用力。設(shè)f2的作用

6、點為杠桿中點，對支點取力矩計算。m1m2故力臂的選擇符合設(shè)計要求，剩余的力用來克服彈簧的恢復(fù)力。氣筒行程分析：氣筒達(dá)到壓力最大處時，杠桿設(shè)計角度為15度，為使氣筒行程能達(dá)到12cm，故要對杠桿旋轉(zhuǎn)的最大角度進行設(shè)計：圖4 形成計算分析圖已知簡化的數(shù)學(xué)模型為兩個同底的三角形，長度和角度如圖所示，x,y為簡化的氣筒行程的兩個最大最低的位置，所以可知氣筒的實際行程為s=x-y解：根據(jù)余弦定理 解得x=28.58cm解得y=16cm由此可得行程s=x-y=12.58符合設(shè)計要求回位彈簧設(shè)計：查機械設(shè)計課本，選用p481扭簧，其臂長3cm，力矩為0.15nm氣壓表選擇：氣壓表選擇：216精密輪胎氣壓計型號216氣壓表測試范圍07kg/cm2尺寸35mmx23.5mmx13mm（12只裝）重量0.3kg五、材料選?。簠⒄帐惺鄞驓馔膊牧显O(shè)計，我們選取鋼制底架，鋁制氣筒，塑料氣壓表，橡膠氣管，通用進氣口。六、使用功能分析：本產(chǎn)品可供自行車，摩