輪胎壓力監(jiān)測與控制裝置的機械設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 輪胎壓力監(jiān)測與控制裝置的機械設(shè)計 二級學院 應用技術(shù)學院 專 業(yè) 車輛工程 班 級 11車輛工程 學生姓名 唐莎莎 學 號 11121450116 指導教師 倪爾東 時 間 2015.32015.5 目錄摘要IAbstract II引言III第一章 輪胎壓力監(jiān)測和控制裝置概述11.1 輪胎壓力監(jiān)測和控制裝置介紹 11.2 輪胎壓力監(jiān)測和控制裝置可行性分析 11.3 儲氣罐對輪胎壓力監(jiān)測和控制裝置的意義 2第二章CATIA軟件的學習 32.1軟件的工作界面和基本設(shè)置的認識32.1.1工作界面的認識32.1.2工作界面的基本操作32.2二維草圖的設(shè)計32.3零件的設(shè)計32.4

2、曲面設(shè)計4第三章 儲氣罐的設(shè)計和可行性分析43.1二維草圖的繪制與輪轂三維的生成43.2儲氣罐形狀的選取73.3儲氣罐調(diào)整裝置位置的選取73.4儲氣罐設(shè)計方案一83.4.1儲氣罐1三維模型的生成83.4.2儲氣罐1的可行性分析93.4儲氣罐設(shè)計方案二103.4.1儲氣罐2三維模型的生成103.4.2儲氣罐2的可行性分析12 3.5儲氣罐設(shè)計方案三123.5.1儲氣罐3三維模型的生成 123.5.2儲氣罐3的可行性分析 153.6三種方案的對比153.7方案的確定17第四章 儲氣罐材料的選取 174.1 儲氣罐材料的對比174.2 儲氣罐材料的選取18第五章 儲氣罐對輪胎動平衡的具體分析185.

3、1輪胎的動平衡原理18 5.2 儲氣罐對輪胎動平衡的影響19 第六章 總結(jié) 20第七章 致謝 21第八章 參考文獻 22第九章 附錄 239.1 外文翻譯23摘 要隨著人民生活水平的不斷提高，汽車對于每個家庭來說已不再是奢侈品，就如今而言大部分的家庭都有了自己的車。但是隨著汽車量的增加，特別是家用車的增加，汽車的安全性應經(jīng)成了每個車主關(guān)注的問題，畢竟它承載著一家人的生命。而大多數(shù)的車禍的發(fā)生，都與爆胎有關(guān)，特別是汽車在高速行駛時，爆胎的頻率最為普遍。輪胎壓力檢測和控制裝置就是實時的監(jiān)控輪胎的壓力，對車主做到及時的提示作用，我的設(shè)計則是在此基礎(chǔ)上加上一個儲氣罐，進行氣壓的儲存和放出，并通過壓力傳

4、感器和節(jié)氣閥對汽車的胎壓進行自動控制，實現(xiàn)胎壓的收放自如。對于儲氣罐的設(shè)計，需要通過學習CATIA這一三維軟件，來完成設(shè)計。在這過程中需要考慮的因素 ：1: 儲氣罐的位置是否會影響輪胎的動平衡2: 儲氣罐的位置應該接近輪胎的位置，以便于充放氣壓。3：儲氣罐的材料必須能夠承受高壓。在考慮到這三種因素之下設(shè)計出來的儲氣罐，才能夠在不影響汽車結(jié)構(gòu)和輪胎動平衡的情況下，實現(xiàn)輪胎氣壓的自動控制。為車主以及車上人員的安全作最大的保障。CATIA這一軟件也能夠最清楚明了的展現(xiàn)出儲氣罐的位置和形狀，進行立體的展示，讓人看了能夠一目了然。關(guān)鍵詞：CATIA 儲氣罐 輪胎壓力AbstractWith the de

5、velopment of living standard, automobile is no longer a luxury for a family. Most of families own their cars today. But with the growth of cars, especially the family cars, the safety of cars has been a problem that car owners concern, because it cares about the family life. A majority of traffic ac

6、cidents are connected with blow-out, especially when driving in high speed, the frequency of blow-out is very common. Tire pressure detection and control device is monitoring the tire pressure in real time and makes timely prompt to the owners. My design is that adds a gas container on the base, sto

7、rage and release of pressure, the pressure pickup and air throttle will control automobile tire pressure by automatic and make tire pleasure storage and release freely. On the design of gas container, we need TO use a 3D software CATIA to complete my design. We need to consider some factors in the p

8、rocess:1. Whether the position of gas container will influence the dynamic balance of tire.2. Whether the position of gas container should near tire in order to storage and release tire pleasure.3. The material of gas container must withstand high pleasure.The designed gas container by considering t

9、hree factors can reach the automatic control of tire pleasure without the influence on car structure and dynamic balance of tire. So the gas container can try it best guarantee the safety of owner and passengers. The CATIA software will provide full vision on position and form of gas container, whic

10、h makes it clear to us.Key words: CATIA gas container tire pleasure引 言從當今世界的情況來看，汽車產(chǎn)業(yè)的競爭不僅僅是停留在價格上面而是環(huán)保，節(jié)能，安全這三個方面已將占領(lǐng)了主導地位。而本人設(shè)計的課題汽車輪胎壓力監(jiān)測與控制裝置的機械設(shè)計，正是與汽車發(fā)展的這三大因素有著緊密的聯(lián)系。隨著世界經(jīng)濟的飛速增長，汽車已經(jīng)成為每個家庭的代步工具，但是隨著車輛的增多，交通事故也隨之接踵而來。其中由于輪胎氣壓的問題引起的交通事故多不甚數(shù)，以至于人們對輪胎壓力的關(guān)注度有了很大一部的提高。從許多的報道和交管部門發(fā)出的信息來看，每年有一半發(fā)生在高速路上

11、的交通事故都是由于汽車的胎壓不穩(wěn)定造成的。怎樣防止爆胎呢？根據(jù)我所查閱的資料所得，只有將輪胎的壓力和溫度保持在一個相對正常和穩(wěn)定的狀態(tài)下才能夠有效的避免爆胎事故的發(fā)生。而我們的汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)理所當然的成為了最實用的監(jiān)測系統(tǒng)。在目前的市場上可將TPMS產(chǎn)品分為兩種：直接式TPMS和間接式TPMS。而本論文研究的是在輪胎上安裝一個儲氣罐，對輪胎的壓力進行實時的充放氣，保持胎壓的正常，將汽車的胎壓控制在一個安全的范圍。這將更利于調(diào)整胎壓，使得車上人員安全性的最大化。畢業(yè)設(shè)計是對大學四年學習生涯的一個系統(tǒng)性檢驗，也是我人生中非比尋常的經(jīng)歷。首先感謝倪老師的悉心指導，畢業(yè)設(shè)計是一次綜合性的設(shè)計，它

12、涉及的領(lǐng)域十分廣泛，無論是設(shè)計本人的紕漏還是經(jīng)驗上的缺乏都很難避免一些設(shè)計上的失誤和缺陷.在此,懇請老師和同學給以我請教的機會。 III第一章 輪胎壓力監(jiān)測和控制裝置概述1.1輪胎壓力監(jiān)測和控制裝置介紹輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)簡稱TPMS,TPMS便是“tire pressure monitoring system”的縮寫。輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)能夠最及時的監(jiān)測輪胎的壓力，在輪胎壓力值達到一個不能承受的范圍時，通過報警器報警，以達到提示行車人員的作用，從而最大程度上保證車上人員的安全。TPMS分為直接式和間接式兩種。直接式TPMS是針對每個輪胎而言，在每個輪胎上都裝上壓力傳感器，用最直接的方式監(jiān)測輪胎的氣壓

13、。壓力傳感器通過無線胎壓監(jiān)測后（射頻，RF）將壓力信號發(fā)送到接收單元的數(shù)據(jù)中心進行分析與處理?！?】從而及時的將危險信號反映給車主。間接式TPMS主要是通過借助ABS中的輪速傳感器來測出輪胎的轉(zhuǎn)速，這樣的好處就是不用在每一個車輪上安裝壓力傳感器。而間接TPMS判斷輪胎壓力是否下降主要是通過對兩條對角線的車輪轉(zhuǎn)速做一個系統(tǒng)性的比較來得出結(jié)果。本論文的設(shè)計主要是采用直接式TPMS來進行設(shè)計。主要有以下三點原因：1 間接式TPMS必須依靠ABS才能工作，不能獨立完成工作。2間接式 TPMS安裝在ABS上會影響輪胎的轉(zhuǎn)速。3當行駛在濕滑或者雪地時，一側(cè)的輪胎會空轉(zhuǎn)，外側(cè)和內(nèi)側(cè)的輪胎的轉(zhuǎn)速會出現(xiàn)明顯的差

14、異，從而導致壓力檢測系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤的警示，誤導車主。4當四只輪胎壓力同時下降時，系統(tǒng)就會不知所措而出現(xiàn)崩潰?！?】除了以上兩種TPMS以外，還有一種復合式的TPMS，法國新開發(fā)由間接式和直接式TPMS共同組成的，由于它的復雜性和不夠獨立性，所以不予以采用。 1.2 輪胎壓力監(jiān)測和控制裝置可行性分析 2001通過美國法規(guī)定從2007開始，所有在美國銷售的新車必須配備TPMS后才可以在道路上行駛。而在2002年美國交通局出臺的法規(guī)規(guī)定在汽車輪胎的胎壓低于生產(chǎn)廠家規(guī)定的25%到30%時，TPMS必須對四級發(fā)出警示，并且還建議從2004年開始所有的新車最好都安裝上TPMS。從美國出臺了這個新規(guī)之后，陸陸

15、續(xù)續(xù)很多歐洲的國家也相繼出臺了這一政策?！?】【4】【5】而在中國，TPMS卻沒有被普及甚至很多人都不知道它的存在。并且在中國并沒有明確的法律法規(guī)規(guī)定一定要安裝了TPMS后才能上路。由于TPMS沒有在中國普及，安裝費用也比較昂貴。但是伴隨著小康生活的到來，汽車即將是每家每戶都消費得起的產(chǎn)品，從而汽車行駛安全問題也會引起國家的重視，所以強制安裝TPMS這一項法律法規(guī)也會隨著而出現(xiàn)。當然為了自身和家庭人員的安全，我相信許多人在不久的將來都會選擇安裝TPMS，同時隨著TPMS的普及，TPMS的價格也會隨之下降的。因此TPMS的市場是十分廣闊的，特別是在這個對于汽車的安全性要求越來越高的當今，也會像A

16、BS那樣慢慢被普及。1.4 儲氣罐對輪胎壓力監(jiān)測和控制裝置的意義TPMS只是對汽車輪胎的壓力祈禱一個監(jiān)測的作用，在汽車輪胎壓力不正常的時候?qū)囍髌鸬揭粋€警示的作用，如果是高速路上的飛速行駛或者是載貨汽車在下坡的時候，并不能及時的將汽車停下來。有可能因為制動不及時或者制動過慢造成爆胎，或者嚴重的交通事故。并且TPMS在做出警示的時候，無論是系統(tǒng)還是車主都需要一個反應的時間，總的來說并不能以最快的速度進行及時的處理。根據(jù)以上的分析，我們提出了在汽車輪胎上安裝一個儲氣罐的想法。本論文主要就是設(shè)計儲氣罐的位置和對儲氣罐材料的考慮，而最終實現(xiàn)的目的就是實現(xiàn)輪胎氣壓的自動控制。在不影響汽車動平衡的條件下，

17、將儲氣罐安裝在汽車輪轂上（最好是最接近輪胎的位置）。這樣在胎壓過高的時候，可以將氣體放到儲氣罐里，當胎壓過低的時候又可以將氣體沖到輪胎里。這樣的設(shè)計節(jié)省了TPMS在監(jiān)測到危險信號之后將信息傳給車主，然后車主再進行制動，再自己動手來調(diào)節(jié)胎壓的繁瑣過程。因為汽車胎壓的自動調(diào)節(jié)，在TPMS不出現(xiàn)故障的情況下，就不會出現(xiàn)因爆胎而引起的一系列生活悲劇，最大程度上保證了車上人員和第三方的安全。第二章 CATIA軟件的學習2.1 軟件的工作界面和基本設(shè)置的認識 2.1.1 工作界面的認識 （1） 打開CATIA軟件：開始機械設(shè)計草圖編輯器（2） 特征樹的認識（3） 下拉菜單區(qū)(下拉菜單在工作界面的頂部，包括

18、創(chuàng)建，保存和設(shè)置CATIA環(huán)境的一些命令。)(4)工具欄按鈕（如果按鈕呈灰色或者暗色，則未被激活。） (5)指南針 (6)消息區(qū)(實時消息提醒用戶信息，以及相關(guān)的操作以指導用戶操作。) 2.1.2 工作界面的基本操作（1）鼠標的操作學會用鼠標對圖形進行縮放，平移，旋轉(zhuǎn)。（2）指南針的使用(3）工作界面的定制( 其中包括開始菜單，用戶工作臺， 工具欄和選項的定制)2.2 二維草圖的設(shè)計三維模型的生成是建立在二維草圖的基礎(chǔ)之上的，在一些特殊的指令的完成之前都必須先繪制好二維草圖才能完成。特別是在完成拉伸，旋轉(zhuǎn)和掃描等命令的時候，都必須借助額二維草圖才能完成。 這一小節(jié)主要學習了以下內(nèi)容：（1） 進

19、入與退出草圖設(shè)計工作臺（2）二維草圖的繪制（3）草圖的編輯（4）草圖的標注（5）草圖中的幾何約束（6）草圖的分析這一小節(jié)雖然描述得比較簡單，但是需要自己掌握的東西最復雜的。許多的操作都需要自己去不斷的摸索，以尋求最快法來完成二維圖的繪制。2.3 零件的設(shè)計零件的設(shè)計主要是用凸臺和凹槽特征創(chuàng)建一個零件的模型。然后是一些特征工具的使用，包括旋轉(zhuǎn)體，旋轉(zhuǎn)槽，孔，肋，倒角，倒圓角等。這一小節(jié)的內(nèi)容主要包括以下幾個方面：(1) 三維建模的管理工具:特征樹和層。(2)一些基本特征的創(chuàng)建，編輯，刪除和變換。(3)特征失敗的出現(xiàn)和處理方法。(4)基準元素的創(chuàng)建。2.4曲面設(shè)計曲面設(shè)計是本論文需要運用的重點，輪

20、轂的繪制必須依靠曲面設(shè)計的學習才能夠完成，這是我在設(shè)計前重點學習的部分，也是學習CATIA軟件的難點。曲面設(shè)計是CAD軟件無法比擬的，它具有強大的曲面造型功能，曲面建模模塊主要分為：設(shè)計，線框和表面生成的曲面設(shè)計，曲面設(shè)計等。各個模塊之間可以相互的切換從而進行混合設(shè)計。這一部分的特征只作簡單的介紹，因為在后面的設(shè)計過程中，會具體講解曲面的設(shè)計。CATIA軟件的學習過程，是一個不斷探求的過程，而我的學習是不全面的，但是我會繼續(xù)努力的，雖然學習的過程并不像想象中那么簡單，但是當你把你所需要的東西畫出來之后，那種喜悅之感是難以言喻的。 第三章 儲氣罐位置可行性分析3.1 二維草圖的繪制與輪轂三維的生

21、成（1） 打開CATIA軟件：開始機械設(shè)計草圖編輯器。（2） 單位設(shè)置：通過工具選項將單位設(shè)置為厘米。（3） 由XY平面進去草圖設(shè)計。（4） 單擊輪廓繪制草圖的二維圖。（如圖所示）（5） 利用鏡像對H軸鏡像。（如圖所示）（6） 加圓弧。 如圖所示（7） 尺寸約束并繪制軸 如圖所示（8） 退出草圖，沿軸線旋轉(zhuǎn)，得到輪轂的三維圖。如圖所示（9） 對輪轂進行打孔和加肋板，得到的圖形如下。二維草圖的繪制和輪轂的生成已經(jīng)基本完成，對于輪轂尺寸的考慮都是自己在網(wǎng)上和圖書館查閱資料之后確定的，輪轂的具體尺寸約束在前面的二維草圖繪制那里已經(jīng)明確的標出了。輪轂的繪制和生成已經(jīng)基本告一段落，接下來就是儲氣罐位置的

22、分析以及選取。3.2 儲氣罐形狀的選取對于儲氣罐的形狀主要考慮到是否會影響到輪胎的動平衡和輪胎的正常運行，在這兩個條件的前提下，考慮儲氣罐的形狀。由于汽車的輪轂是環(huán)狀的，所以在考慮諸多因素之下也將儲氣罐的形狀定位環(huán)狀，現(xiàn)對儲氣罐的形狀分析如下： 優(yōu)點：1.環(huán)狀的儲氣罐設(shè)計成與輪轂的圓心同心，在儲氣罐的材料密度分布均勻的情況下，對于輪胎的動平衡就不會有影響。2.環(huán)狀的儲氣罐加裝在輪轂上面，由于形狀類似看上去也不會有突兀的感覺，不會影響輪胎的美觀。3環(huán)狀的儲氣罐可以將其體積壓縮到一定程度與輪轂融為一體，看上去就像沒有加裝一樣，這樣對輪轂與其他零件的配合也沒太大的不良影響。4.環(huán)狀寓意著圓滿的意思，

23、在給客戶做TPMS推廣的時候，能利用這一有點拉近與客戶的距離。缺點：由于儲氣罐的形狀被做成了環(huán)狀并與輪轂同心，就會導致不能把儲氣罐的體積做得過大，這樣會影響了輪轂與其他零件的配合，那么在對于儲氣罐材料的選取時，對儲氣罐材料的要求會大大提高，儲氣罐的成本也可能會相對提高一些。 3.3儲氣罐調(diào)整裝置位置的選取 要實現(xiàn)輪胎氣壓的自動調(diào)節(jié)，就必須引入自動監(jiān)測和調(diào)節(jié)裝置。TPMS裝置的結(jié)構(gòu)主要包括傳感器，發(fā)射模塊和接收模塊三大部分。但是為了實現(xiàn)輪胎的自動充放氣壓必須還應該加入電磁閥裝置。下面我將對各個部分的位置作說明：（1） 傳感器：由于選擇本文選擇的是直接式TPMS，那么在每一個車輪上都需要安裝上壓力

24、傳感器。而傳感器的位置應該安裝在車輪上面，最好是接近于輪胎的位置，所以最終選取安裝在輪輞上面。（2） 發(fā)射模塊：發(fā)射模塊是傳感器和接收模塊兩者之間的紐帶，為了能夠及時的傳遞汽車的胎壓，應當把發(fā)射模塊與傳感器安裝在同一位置，以達到及時傳遞胎壓的目標。（3） 接收模塊：接收模塊是主要用來顯示信息，達到提示車主的作用。為了方便車主查看，應將它安裝在儀表臺上，這樣車主才能夠一目了然。（4） 電磁閥：電磁閥是用來控制儲氣罐氣壓的充放氣的，所以應該讓它與我們的儲氣罐緊密相連。3.3 儲氣罐設(shè)計方案一3.3.1 儲氣罐1三維模型的生成在基于畫好的輪轂三維模型之上做儲氣罐位置的設(shè)計，第一種方案是將儲氣罐放在輪

25、轂的外圈上面，設(shè)計如下：（1）如圖所示，在基于YZ平面繪制二維草圖。在輪轂的外側(cè)繪制一段封閉的圓弧，并對其進行尺寸約束。然后繪制一條與H軸重合的軸線，退出草圖繪制。 （2）退出草圖之后沿軸線進行旋轉(zhuǎn)，得到如下圖形。 上圖就是加了儲氣罐之后的輪轂三D圖，為了更直觀的看到它的效果，下面我會進行沒加儲氣罐之前和之后的對比圖。 A（加之前） B（加之后）從上面AB兩個圖，能夠直觀的看出兩者之間在位置和形狀上面都有明顯的差別。3.3.2 儲氣罐1的可行性分析從位置上來說，因為與輪轂同心，在儲氣罐的材料選取均勻的情況下，對汽車的動平衡不會有太大影響。并且儲氣罐的位置十分的接近輪胎的位置，在進行沖放氣壓的時

26、候能夠縮短反應時間，從而降低由于輪胎胎壓過高或者是氣壓不足帶來的一系列安全事故。從配合上來說，由于是在輪轂以生成的基礎(chǔ)上加裝儲氣罐，在高速運轉(zhuǎn)或者使用年限過久之后可能會因為磨損而造成漏氣的情況。并且由于儲氣罐是加裝在輪轂與輪輞之間，可能會影響輪轂與輪輞的安裝配合。從經(jīng)濟上來說，由于是安裝在輪轂與輪輞之間，為了盡量不影響輪轂和輪輞的配合，必須最大化的縮小儲氣罐的體積，那么對于儲氣罐材料的要求就會加大，肯能就會提高儲氣罐的成本，不能做到TPMS的平民化。綜合上訴，對于方案一儲氣罐的設(shè)計還是存在許多的不足，雖然在一定程度上已經(jīng)滿足我們的設(shè)計要求，但是為了能適應當今汽車發(fā)展的大眾化，還需要不斷的進行完

27、善。3.4 儲氣罐設(shè)計方案二3.4.1 儲氣罐2三維模型的生成 第二種方案是在輪轂的外圈內(nèi)側(cè)加一個儲氣罐，由于在基于輪轂的草圖上面再繪制草圖并不能達到設(shè)計的理想狀態(tài)，所以我將會在最開始的輪轂草圖繪制的時候就進行輪轂的設(shè)計，設(shè)計思路和操作如下所示： （1）打開CATIA軟件：開始機械設(shè)計草圖編輯器。（2）單位設(shè)置：單擊工具選項將單位改成厘米。（3）由XY平面進去草圖繪制。 （ 方案二 設(shè)計二維圖） 圖中的紅色矩形部分就是與輪轂二維圖不同的地方，為了方便讀者的區(qū)別，下面我會進行具體的對比。如下圖： （ 方案二）二維圖 輪轂二維圖如上圖所示，可以明顯看見在紅色矩形框內(nèi)二維圖的不同，此處的不同就是儲氣

28、罐設(shè)計的位置。 (4)退出二維圖，選中旋轉(zhuǎn)命令按添加的軸線進行旋轉(zhuǎn)，得到下圖。如圖所示，圖中箭頭指向的內(nèi)圈既是儲氣罐的位置。為了讀者在理解時能夠明顯區(qū)別出加之后與沒有加之前的不同，下面我將會引出對比圖如下： （A） 加之前 (B) 加之后3.4.2 儲氣罐2的可行性分析 從位置上來說，儲氣罐的圓心與輪轂的圓心同心，在儲氣罐材料分配均勻的情況下，對汽車的動平衡是不會造成太大影響的。儲氣罐的位置正好處于離輪胎較近的位置，充放氣壓也會比較方便快捷。但是由于把儲氣罐的位置放在了一個比較明顯的位置，肯能會造成視覺的一些突兀感，如果在以后的市場推廣之中，在經(jīng)過一系列調(diào)查之后將其做成有色彩的裝飾，我相信也能

29、解決這一問題。 從配合上來說，儲氣罐安裝在汽車輪轂不需要與其他零件進行裝配的位置，就不會影響輪轂與其他零件之間的配合。在方案二儲氣罐設(shè)計的二維圖時，就是將儲氣罐直接與我們的輪轂做為一體，這樣就可以延長儲氣罐的使用壽命，即使使用年限過久，也不會擔心由于高氣壓的影響而出現(xiàn)儲氣罐漏氣的不良現(xiàn)象。 從經(jīng)濟上來說，由于儲氣罐是設(shè)計在輪轂的空余之地，對于輪轂與其它零件的配合是沒有影響的，所以對于輪轂的體積可以在適當?shù)姆秶鷥?nèi)將其擴大，從而縮小對儲氣罐材料的要求，擴大選材的范圍，從而實現(xiàn)儲氣罐的成本最小化，達到經(jīng)濟適用的效果。 綜合上訴，方案二的優(yōu)缺點明顯可見，但是都最大程度上滿足了本論文的要求，只要在市場推

30、廣的時候作一些靈活的應變，我相信在以后的運用中，會有明顯的效果。3.5 儲氣罐設(shè)計方案三3.5.1 儲氣罐3三維模型的生成方案三是在如圖下圖紅色箭頭所指的位置加裝儲氣罐。由于在基于輪轂的3維圖上繪制儲氣罐的二維草圖不能將儲氣罐與輪轂緊密的鏈接起來，因此在繪制輪轂的二維圖時就直接將儲氣罐的位置加進去，這樣就能夠讓它們?nèi)跒橐惑w，并且夠達到良好的密封性。儲氣罐的設(shè)計過程如下：（1）打開CATIA軟件：開始機械設(shè)計草圖編輯器。（2）單位設(shè)置：單擊工具選項將單位改為厘米。（3）由XY平面進去草圖繪制。 （ 方案三 設(shè)計二維圖） 為了方便讀者對與輪轂原圖和方案三 二維圖的區(qū)別，下面我將引入局部變化圖如下：

31、 輪轂二維圖 （ 方案三）二維圖 如上圖所示，可以明顯看見在紅色矩形框內(nèi)二維圖的不同，此處的不同就是儲氣罐設(shè)計的位置。(4)退出二維圖，選中旋轉(zhuǎn)命令按添加的軸線進行旋轉(zhuǎn)，得到下圖。如上圖所示，箭頭所指的位置就是儲氣罐的位置，為了讀者更便于區(qū)別下面我將引入沒加儲氣罐和加之后的對比圖如下圖： （A） 加之前 （B） 加之后 如A B圖所示，加上儲氣罐之后輪轂的外形有了明顯的變化。方案三的設(shè)計也暫時告一段落。3.5.2 儲氣罐3的可行性分析從位置上來說，儲氣罐與輪轂同心并且半徑較小與圓心十分的接近，在儲氣罐材料分布均勻的情況下，基本上不會影響汽車的動平衡。但是相對來說儲氣的位置離輪胎的位置較遠，在儲

32、氣罐運行時，反應時間變長，對于車主的生命不能提供最大的保障。從配合上來說，儲氣罐設(shè)計在靠近輪轂中心的位置對傳動軸動力的傳遞有一定的影響。但對于輪轂與其他工件的配合不會造成太大的影響。儲氣罐的設(shè)計在二維圖的時候就與輪轂融為一體的，所以不會出現(xiàn)使用年限過久所導致的儲氣罐漏氣的現(xiàn)象。從經(jīng)濟上來說，由于儲氣罐的位置越靠近圓心，則它的體積就會越小。由于儲氣罐里面的氣體是高壓氣體，在儲氣罐體積過小的情況下，必須選擇能夠抗高壓的材料作為儲氣罐的材料。對于儲氣罐材料的選取面變窄，相應的儲氣罐的成本也會隨之變高。如果將儲氣罐的體積擴大，對輪轂的外觀會有一個較大的沖擊，對輪轂的美觀將是一個較大的挑戰(zhàn)。綜上所述，對

33、于方案三輪轂的設(shè)計還是存在許多的問題，但基本上也已經(jīng)滿足了我們的設(shè)計要求，但從經(jīng)濟上和美觀上來說，缺點是一個較大的挑戰(zhàn)，需要進一步的改變和完善設(shè)計方案。3.6 三種方案的對比為了能夠最直觀的對比，下面我將引入三種方案的三維圖，運用“看圖說話”的模式，最直觀的反應三個方案的優(yōu)缺點。 （方案一） （方案二） （ 方案三）（1）方案一與方案二，方案三的對比優(yōu)缺點如下： 優(yōu)點：a:離汽車輪胎的位置最近，能夠以最快的速度對輪胎的壓力進行調(diào)節(jié)，減少反應時間。從而從最大程度上保障車上人員的生命安全。b:由于儲氣罐是安裝在輪轂與輪輞之間，從輪轂的外觀上看，不會影響輪轂的美觀。在做市場推廣的時候，客戶看到輪轂的

34、外觀不會有突兀感。 缺點：a：儲氣罐是在基于輪轂的三維模型之后直接加上去的，可能在使用一定年限過后會出現(xiàn)漏氣的情況，造成汽車行駛的不安性，不能正常的工作，從而影響車上人員的安全。b:儲氣罐的位置可能會影響輪輞的安裝，造成輪輞與輪轂不能緊密配合，從而造成高速的時候又能輪胎會脫落，危害生命！ c：儲氣罐的位置上安裝上節(jié)氣閥之后，輪轂的形狀必須發(fā)生改變，才能夠配合上。這樣TPMS的成本就會大大的增加，導致TPMS成為高消費產(chǎn)品。（2）方案二與方案一，方案三的對比優(yōu)缺點如下：優(yōu)點：a:儲氣罐的位置安裝在輪轂不會與其他工件接觸的地方，不會影響輪轂與其他工件的配合，從而造成的不良影響。b:方案二的設(shè)計是在

35、輪轂的二維圖時就與輪轂緊密的項鏈在一起，與輪轂做成了一個整體，在使用年先過久之后也不會出現(xiàn)由于焊接不牢固而出現(xiàn)的儲氣罐漏氣的現(xiàn)象。從而最大程度上保證了車上人員的生命安全。c節(jié)氣閥的安裝并不會影響輪胎的運行。缺點：a：儲氣罐的位置相對于輪胎來說，不夠接近只能說是適中，會增加輪胎氣壓調(diào)節(jié)的反應時間。b:儲氣罐的位置可能會造成視覺上的一些突兀。（3）方案三與方案二，方案一的對比優(yōu)缺點如下：優(yōu)點：a：儲氣罐的位置不會影響輪輞的安裝。b: 方案三的設(shè)計是在輪轂的二維圖時就與輪轂緊密的項鏈在一起，與輪轂構(gòu)成了一個整體，大大的增大了儲氣罐的使用時間，并且儲氣罐也不會因為使用年限的增加而出現(xiàn)漏氣的情況。c：節(jié)

36、氣閥的安裝并不會影響輪胎的運行。缺點：a：離輪胎的位置遠，大大的增加了輪胎氣壓調(diào)節(jié)的反應時間。b：儲氣罐的體積較小，對氣壓的要求過高，因此對儲罐材料的要求也會偏高，造成儲氣罐材料的選擇面過窄，從而增加成本。c:儲氣罐由于比較接近輪轂會增大傳動軸的壓力。3.7方案的確定 根據(jù)三種方案優(yōu)缺點的對比，第一種方案除了在氣壓的調(diào)節(jié)上面有位置優(yōu)勢，在其他方面缺點眾多，并不適用。第三種方案由于儲氣罐的位置離輪胎太遠不方便氣壓的調(diào)節(jié)，而且儲氣罐的體積過小導致對儲氣罐的材料要求過高，所以也不予以選擇。綜上所述，方案二的各種條件都適中，因此儲氣罐的位置選用方案二。第四章 儲氣罐材料的選取4.1 儲氣罐材料的對比（

37、1）銅合金：（當沒有氧存在的情況時，銅的耐腐蝕性比許多的合金都要高出很多，而且在溫度較低的條件下還能保持高塑性和沖擊韌性。）（2）鋁合金：（首先是鋁很輕，不僅耐各種強酸，還能在低溫下具有良好的塑性和韌性。使用溫度一般在-269到200；抗壓值P8MPa并且具有良好的成型和焊接性能。（3）鎳合金：（具有良好的抗腐蝕性和耐高溫性，但是成本高。）（4）鈦合金：（使用溫度不得超過350，價格是普通鋼材的20倍，費用比較昂貴。）（5）合金鋼：（合金鋼具有高的耐腐蝕性，耐高溫，耐低溫，耐酸性。）（6）鐵：（不僅耐腐蝕性差，而且抗氧化能力差，并且容易生銹。）4.2 儲氣罐材料的選取 根據(jù)比較各個類型的小轎車

38、輪胎壓力的標準值，最終我將儲氣罐的氣壓值定在5bar=0.05MPa。眾所周知在眾多合金之中鋼和鋁合金是最受汽車輪轂歡迎的材料，而鋼的質(zhì)量比較大，一般用于低擋車或者貨車。但鋁合金由于它本身的質(zhì)量較輕，從而減小了它的慣性阻力，并且制作精度也比較高，在高速轉(zhuǎn)動的時候不會輕易出現(xiàn)變形的突發(fā)狀況，有利于汽車的直線行駛。并且鋁合金的導熱性質(zhì)是鋼的三倍，因而它的散熱性良好。所以我認為儲氣罐的材料可以選用鋁合金，理由如下：（1） 鋁合金質(zhì)量輕，儲氣罐加裝在輪轂上面不會影響汽車輪胎的整體運行。（2） TPMS的應用技術(shù)現(xiàn)在主要是針對一些中高檔車，而中高檔車的輪轂多使用鋁合金，對于儲氣罐的加裝并不用焊接，而是可

39、以直接在輪轂的生產(chǎn)的時候就直接做成一個整體，提高儲氣罐的密封性。（3） 鋁合金所能承受的氣壓為8MPa，遠遠高于我們對儲氣罐氣壓的要求。（4） 低于低檔車，由于考慮到對于汽車運行條件的影響，也必須選擇鋁作為儲氣罐的材料。儲氣罐的材料可以根據(jù)車主的一些特殊要求進行改變，但是大眾化的材料應該還是歸鋁合金莫屬。 第五章 儲氣罐對輪胎動平衡的具體分析 5.1 輪胎動平衡的原理眾所周知汽車的車輪是由輪轂和輪胎兩個部分構(gòu)成的一個整體，它們兩者都是有可能成為造成汽車車輪不平衡的兇手。那么當汽車在高速運轉(zhuǎn)的情況下就會導致汽車車輪出現(xiàn)動不平衡的情況，從而導致行駛過程中方向盤的不規(guī)則震動以及車輪抖動等事故的出現(xiàn)。

40、那么要怎么樣才能防止和消除這種現(xiàn)象的出現(xiàn)呢？我們需要在車輪處于動態(tài)時進行配重，以達到校正車輪各部分質(zhì)量平衡的要求。而輪胎的平衡分為動平衡和靜平衡，當然不平衡也分為動不平衡和靜不平衡兩種。動不平衡不僅會使車輪搖擺，還會令輪胎出現(xiàn)波浪型磨損；【6】當然靜不平衡也會使輪胎出現(xiàn)顛簸和跳動的現(xiàn)象，從而導致輪胎出現(xiàn)平斑的情況。輪胎的動平衡是影響行車人員安全的一項重大因素，因此定期檢測平衡是不可缺少的一個部分，這樣不僅能有效的提高汽車使用壽命，同時提高行駛的穩(wěn)定性，為交通安全提供了最大的保障，避免了許多交通事故的產(chǎn)生。5.2 儲氣罐對輪胎動平衡的影響儲氣罐對輪胎動平衡的影響分析如下：（1） 從形狀來看：儲氣

41、罐設(shè)計的形狀為環(huán)形并與輪轂緊密相連，儲氣罐和輪轂的圓心相同，則不會影響輪胎的動平衡。（2） 從材料來看：儲氣罐的材料選擇為鋁合金，鋁合金最大的特點就是質(zhì)量輕，因為儲氣罐里的氣體都是加壓氣體，所以對于儲氣罐的體積要求并不高，則加裝一個儲氣罐在輪轂上面并不會家中輪轂的負擔。（3） 從儲氣罐位置來看：選擇方案二就是考慮到加在輪轂外直徑的內(nèi)側(cè)，既不會影響輪轂與輪輞的配合，也不會影響到輪轂與傳動軸的配合，只要在儲氣罐的生產(chǎn)中讓材料的分布均勻，就不會影響輪胎的動平衡。綜合上面的分析，從輪轂形狀的考慮，材料的選擇，位置的設(shè)計開始，本人都是在基于不影響輪胎的動平衡情況下進行的。第六章 總結(jié)本論文的主要內(nèi)容是在

42、基于TPMS的基礎(chǔ)上，設(shè)計一個輪胎壓力控制裝置，實現(xiàn)輪胎氣壓的自動充放氣。這一裝置應保證有足夠的儲氣量，同時能夠承受足夠大的壓力，并且不影響汽車輪胎的動平衡。在設(shè)計這一過程中主要是通過CATIA軟件實現(xiàn)輪胎壓力控制裝置的3維設(shè)計，在設(shè)計上面我提出了三個方案，然后分別將三個方案進行對比，選取最好的方案進行分析和材料的選取。本文所做的工作如下：（1）在網(wǎng)上和圖書館查閱了大量的文獻和論文資料后，并進行深入的閱讀和理解之后，大致的了解了國內(nèi)外的TPMS技術(shù)的原理，以及在國內(nèi)外的應用和發(fā)展趨勢，為后面輪胎壓力裝置的機械設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。 （2）進行了TPMS分類的深入了解，并具體的比較了它們的優(yōu)缺點，為設(shè)

43、計選擇了最合適的TPMS。 （3）在確定了設(shè)計思路之后，通過各種渠道查詢和了解與設(shè)計過程相關(guān)的資料。 （4）本文最大的一個難點就是CATIA軟件的學習，由于CATIA是一個三維軟件，而我們四年的學習之后并沒有接觸過，所以一切都是從零開始學習，并且在“曲面設(shè)計”這一模塊的時候，我也遇到過瓶頸，不過最終所有的困難在自己的積極努力中迎刃而解了。 （5）在會運用CATIA軟件之后，開始進行輪胎壓力控制裝置的機械設(shè)計，設(shè)計完成之后，則進行論文的寫作。并分析設(shè)計是否合理，對輪胎的運行是否會造成不良的影響，最后完成論文。雖然在總結(jié)上面看來，所有的工作都是條理分明的，但在論文的寫作過程中，資料的收集，原理的分

44、析，軟件的學習，都是挑戰(zhàn)。從論文的寫作中我培養(yǎng)了自己分析和總結(jié)的能力，并學會了CATIA軟件，我相信這對于我以后的工作是有很大幫助的。第七章 致謝 作為一個本科生請原諒我辭藻的缺失，我找不到華麗的辭藻來形容寫論文這一過程的感受。從專業(yè)角度而言，不管是在專業(yè)知識或者是研究方法上的掌握上，或者是論文的寫作規(guī)范上我都有許多的缺失。雖然在許多方面我都有很多的不足，但是我幸得在這方面研究頗深并且專業(yè)能力十分過硬的指導老師倪老師的知道。無論是在我寫作之前對一些原理的迷茫還是寫作過程中一些思路的迷茫，倪老師都給了我最前面的解答，最讓我感動的是無論是什么問題，倪老師都是站在我的角度去考慮問題，并在第一時間給我

45、解惑。論文的順利完成離不開倪老師循循善誘，在這里我對倪老師致以對崇高的謝意，倪老師，謝謝您！ 另外，我還謝謝學院諸位領(lǐng)導和老師的督促和重視，在論文完成的時候我的心如小鹿亂撞，在論文寫作過程中，有多少可親可敬的人給予了我最大的幫助，感謝那些參考文獻的作者還有幫助過我的老師和同學，還有CATIA學習群里面那些大師們。 作者：唐莎莎 2015-4-12第八章 參考文獻1 王燦青 ，輪胎壓力檢測系統(tǒng)的發(fā)展，交通運輸，20092 周澤明 ，汽車輪胎壓力檢測系統(tǒng)工作原理及應用，交通機械與土木工程學院，20093 DEPARTMENT OF RANSPORTATION，National Highway tr

46、affic SafetyAdministration，F(xiàn)inal Rule， NHTSA，20004 US Department of Transportation National Highway Traffic Safety Administration On An Evaluation Of Existing For tire pressure monitoring systems，20015 National Highway Traffic Safely AdministrationPreliminary Findings Of Effect Of Tire In flation Pr

47、essure On The Peak And S1ide coefficients Of Friction，20026 汽車動平衡，網(wǎng)絡資源。第九章 附錄9.1 外文翻譯輪胎壓力檢測系統(tǒng)輪胎壓力檢測系統(tǒng)主要是汽車在行駛過程中通過輪胎壓力自動檢測來保障行駛安全的系統(tǒng)。據(jù)數(shù)據(jù)表明，在高速行駛中，輪胎爆胎事故造成的交通事故占交通事故總數(shù)的百分之八十，此外，汽車胎壓過低會導致燃料消耗量的顯著增加；而輪胎的壓力太高，則會導致輪胎磨損程度的顯著增加。如何防止爆胎的安全性已成為一個主要的挑戰(zhàn)，汽車輪胎壓力自動檢測系統(tǒng)和安全預警系統(tǒng)，為數(shù)以百萬計的駕駛員帶來了福音，并開創(chuàng)了一個中國汽車安全新時代。輪胎氣壓監(jiān)測

48、系統(tǒng)是在駕駛汽車的輪胎壓力的實時自動監(jiān)測過程中，和低氣壓報警，以保證駕駛員的安全輪胎。當前，輪胎壓力檢測系統(tǒng)主要分為兩類：一種是間接的（間接式輪胎壓力檢測系統(tǒng)，簡稱WSB）,該系統(tǒng)是指系統(tǒng)通過汽車ABS輪速傳感器來比較輪胎間轉(zhuǎn)速的差異，最終實現(xiàn)輪胎壓力檢測的目的。ABS輪速傳感器通過是否鎖緊輪胎來決定是否啟動ABS系統(tǒng)來確定。當輪胎壓力降低時，車輛的重量會由于輪胎的直徑變得更小而改變，這會導致在速度上的變化，這種變化可以通過觸發(fā)報警系統(tǒng)來提醒司機。另一種是直接式的（基于TPMS,壓力傳感器，簡稱PSB）, 這樣的系統(tǒng)通常安裝在每個輪胎壓力傳感器直接測量輪胎壓力，輪胎壓力信息無線發(fā)射機的使用通過

49、從模塊上的中央接收器系統(tǒng)，然后輪胎壓力數(shù)據(jù)顯示。當輪胎氣壓太低，或泄漏，系統(tǒng)將自動報警。兩種檢測系統(tǒng)都有自身的優(yōu)缺點，直接系統(tǒng)可以提供更先進的功能，在任何時間內(nèi)瞬時可以對每胎壓進行實際測定，這樣對于檢測有問題的輪胎顯得十分容易。間接系統(tǒng)相對較低的成本對于已經(jīng)配備了4輪ABS(每輪配備輪速傳感器)的汽車來講，只是軟件升級。然而，間接系統(tǒng)沒有具備直接系統(tǒng)那樣高的精度，它無法準確確定問題輪胎，而且系統(tǒng)的校準也是非常復雜的，在某些情況下，系統(tǒng)將無法工作，例如，同一軸上的兩個輪胎壓力低。也有一種混合的輪胎壓力檢測系統(tǒng)，它結(jié)合了兩個系統(tǒng)的優(yōu)點，即兩組輪胎在設(shè)備及傳感器上呈直接的對角狀態(tài)，同時配備著一個四間

50、接系統(tǒng)。與所有使用直接系統(tǒng)相對比，這種混合動力系統(tǒng)可以降低成本，克服間接系統(tǒng)不只是檢測輪胎壓力不足的缺點。然而，它仍不像直接系統(tǒng)那樣可以提供所有四個輪胎中的實際壓力的實時數(shù)據(jù)。輪胎壓力檢測系統(tǒng)現(xiàn)在仍有很多需要改進以及完善的地方。以間接系統(tǒng)為例，間接系統(tǒng)現(xiàn)仍無法顯示同軸或兩個輪胎壓力不足的情況以及速度在100公里/小時以上的故障檢測。對于直接系統(tǒng)，無線信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及可靠性，傳感器的壽命，報警的準確性（有無假報警，假報警）以及壓力傳感器需要改進等問題。目前，安裝有輪胎壓力檢測系統(tǒng)的車型有，奧迪，寶馬，奔馳，法拉利，保時捷和大眾汽車，可以說輪胎壓力檢測系統(tǒng)還是一個比較高檔的汽車零件產(chǎn)品，距離普

51、及輪胎壓力檢測系統(tǒng)還有一段路要走。據(jù)數(shù)據(jù)表明，在2004年，美國35%的注冊新車配備了輪胎壓力檢測系統(tǒng)，這個數(shù)字在2005年預計會達到60%。在未來，購買汽車優(yōu)先考慮的將會是安全，在不久的將來輪胎壓力系統(tǒng)將會成為所有汽車的標準，正如ABS一樣，需要一個過程使得輪胎壓力系統(tǒng)被眾人接受。產(chǎn)品的功能和特點：綠色激光處理液晶顯示三背光鍵與金屬把手可以處理多種裝載節(jié)能技術(shù)，超長待機電池插件技術(shù)/遠程遙控輪胎壓力檢測系統(tǒng)輪線工作原理：在輪胎/發(fā)射模塊安裝傳感器（簡稱傳感器），電子溫度通過電橋傳感器，準確的檢測，測量每個輪胎的氣壓，溫度和氣壓，溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后通過無線發(fā)射裝置發(fā)射的信號傳輸?shù)桨惭b在

52、駕駛室的接收機和數(shù)字顯示進行實時監(jiān)測，當任一輪胎氣壓，溫度超過正常區(qū)域的設(shè)定值，通過聲，光，電驅(qū)動的警告，提醒。（動畫過程大約需要70秒，請閱讀過程。如果您的瀏覽器設(shè)置為阻斷插件功能，打開它，或者無法看到動畫?。〩otlnazma制造的家庭領(lǐng)導品牌TPMS輪胎報警系統(tǒng)采用德國最新最尖端的技術(shù)和部件，在各種不同的環(huán)境，氣候，交通和其他條件下，進行了長期的實驗，制造出準確和可靠的產(chǎn)品，現(xiàn)已正式進入大陸市場。特征1. 利用壓力傳感器直接檢測方式，顯示的數(shù)據(jù)是非常準確：2. 顯示輪胎的壓力或溫度（可選擇）的同時，檢查輪胎的情況；3. 上、下輪胎壓力和輪胎溫度限制可自由設(shè)定，超過限制需要由警方設(shè)定：4. 在爆胎的情況下，沒有這樣的壓力可以降低到下限設(shè)定并立即檢測和報警；5. 輪胎壓力傳感器中的電池可以更換，大大延長了產(chǎn)品的使用壽命。為什么