摆杆式重型车轮拆装装置的设计与动态仿真

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Design and dynamic simulation of pendulum rod removable device for the heavy wheelZHANG Hong-xun，CHEN Yin，ZHANG Jia-xing(.School of Automobile and Traffic Engineering，W uhan University of Science and Technology，W uhan 430081，China)Abstract：For the current situation of difficulty in dismantling heavy wheel and the complexity ofexisting dismounting machine，a pendulum rod removable device for heavy wheel was designed。

The structural concept and working principle were introduced；the method of geometric analysiswas used to determine the four limiting locations of the wheel center：kinematics simulation of thedevice was taken in Pro/Engineer software，the track area of wheel center was achieved，and therespective impact of the pendulum rod length and two side-bracket on the track area were ana-lyzed，also，the ratio of left-right span to up-down span of the track area were defined when theadj ustment range of device was optima1.It is indicated that device has many characteristicsthrough on-site applications，such as high rate for centering，convenient to dismounting，stabili-ty，safe and reliable，and easy for vehicle carrying and field using。

Key words：pendulum rod；heavy wheel；removable device；design；dynamic simulation重型汽车和大型工程机械 的车轮体 积和重量大[1]，车轮磨损快，为了保证轮胎的正常使用，平时需定期对车轮进行调换，轮胎破损后要对车轮进行更换.人力更换时 ，多 由操作人员松开固定螺母后，手动取下车轮，若安装轮胎，则由操作人员手动举起车轮，对中调位安装，再手动鹏螺母，因此，车轮的拆装需要的操作人员多(-般为 4个人)，劳动强度大，费时(长达 40 min)，效率低.目前，拆卸车轮所使用的更换工具-般为悬叉式车轮拆卸工具，通过悬叉支承车轮，举升和降低悬叉只能实现对车轮安装和拆卸时的托举，即竖直方向的移动对中，而水平方 向的移动对中困难[2 ].另外 ，由于这类车轮拆卸工具的悬叉受力为悬臂结构 ，其受力条件差 ，结构刚度低 ，且笨重 ，故-般用于车间或工场处的中小型轮胎装卸 ，无法满足重型车轮在室内或野外的更换.本文针对此问题 ，提出了-种摆杆式重型车轮拆装置 ，并对其性能进行了动态仿真，用理论指导结构设计。

基金项目：湖北省 自然科学基金资助项目(2006ABA289)。

作者简介：张洪汛(1955-)，男，湖南扶沟人 ，副教授，从事机械设计研究，E-mail：hongxun0606###yahoo.corn.ca。

工 程 设 计 学 报 第 2O卷1 摆杆式重型车轮拆装装置的设计 杆用来增加U”型框架水平面的刚度，附加拉杆可根据工作状况活动地卡上或取下。

1.1 结构及工作原理 1.2 设计参数摆杆式重型车轮拆装装置 为U”型框架，如图 1所示 ，主要包括三部分 ：侧支架 、摆杆机构、扶手.侧支架 7下面装有滚轮 8，摆杆机构通过轴承座13固定在侧支架 7上 ，摆杆机构 由摆杆 4、支承滚筒3及摆杆轴 10组成 ，摆杆轴 1O-端与减 速机 6的输出端联接 ，扶手 1插装在横梁 9上，侧支架 7的前端端面上设有短销轴 12，附加拉杆 11活动地卡在 2个短销轴 12上。

(a)正视图(b)右 视 图i-扶手；2-车轮挡板；3-支承滚筒；4-摆杆；5-减速机输人端；6-减速机；7-侧支架；8-滚轮；9-横梁；10-摆杆轴；11 附加拉杆；12-短销轴；13-轴承座。

图1 摆杆式重型车轮拆装装置Fig.1 The pendulum rod removable device for heavy wheel其工作原理为：U”框架从地面插入车轮，托起车轮，使车轮置于本装置上；减速机为蜗轮蜗杆传动机构，采用手动或电动方式驱动减速机，通过减速机带动摆杆轴控制摆杆的摆动角度，实现轮胎拆装时的左