1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上改進(jìn)汽車輪胎螺栓結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)p1緒論汽車輪胎螺栓的功用是用來固聯(lián)輪轂(輪芯)與輪盤(輪輻)。在汽車行駛過程中,如果出現(xiàn)輪胎螺栓松動(dòng)乃至折斷,將嚴(yán)重危及車輛的行駛安全。目前,載重汽車(特別是重型載重汽車)輪胎螺栓在結(jié)構(gòu)上存在有一定的缺陷,在車輛運(yùn)行過程中常常出現(xiàn)輪胎螺栓相對(duì)于輪轂(輪芯)松動(dòng)而滑轉(zhuǎn)、輪盤(輪輻)與車軸不在同一軸線上而導(dǎo)致車輛運(yùn)行過程中容易產(chǎn)生折斷,這已成為車輛經(jīng)營(yíng)者的一種心理包袱,也成為輪胎螺栓制造商急待解決的問題?，F(xiàn)行輪胎螺栓在結(jié)構(gòu)上存在的缺陷,主要表現(xiàn)幾個(gè)方面:目前,公知的汽車輪胎螺栓如下圖所示,其與輪轂的接合面1a是光滑面,而車輪輪轂上的螺栓孔的壁面

2、也是光滑的,其粗糙度為1.6。由于車輛運(yùn)行一定的里程后,輪胎螺栓會(huì)損壞,在多次更換輪胎螺栓過程中,輪轂上的輪胎螺栓孔將會(huì)擴(kuò)大。這時(shí),維修中再將新的輪胎螺栓安裝上,新的輪胎螺栓不能與輪轂實(shí)現(xiàn)過盈配合或過渡配合,只能靠小螺母進(jìn)行定位,在車輛行駛一定里程后,螺母松動(dòng),導(dǎo)致軸孔相對(duì)滑轉(zhuǎn),這就造成螺栓折斷。同時(shí),由于磨損使輪轂螺栓孔圓柱度和圓度失準(zhǔn),安裝了新的輪胎螺栓后軸孔不同心,這就不能保證輪胎螺栓中心線與輪轂端面垂直。這也是造成輪胎螺栓折斷的原因。正因?yàn)槿绱?現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)過更換輪胎螺栓的維修之后,極為容易造成輪胎螺栓在汽車行駛中因松動(dòng)而再次折斷的情況。目前,汽車輪胎螺栓01(如圖1a、1b所示),其

3、端盤02圓周上軸向的截面03為直線型。輪胎螺栓安裝在輪轂G上時(shí),其端盤02與圓弧型輪轂G的接觸點(diǎn)只在直線的中心點(diǎn)A上(如圖2所示)。車輛運(yùn)行過程中,由于會(huì)頻繁出現(xiàn)起步、加速、緊急制動(dòng)等情況,導(dǎo)致輪胎螺栓端面直線與圓弧型輪轂G接觸點(diǎn)出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象,即:螺栓相對(duì)軸孔滑轉(zhuǎn),其結(jié)果是使輪胎螺栓松動(dòng)乃至折斷。目前,為了便于車輪的拆裝,汽車輪胎螺栓組合件的螺桿直徑比輪盤螺栓孔直徑小46mm,輪胎螺母與輪盤的接觸端面01是一個(gè)平面且與輪盤平面是平行的(如圖1a、1b所示),其安裝后的結(jié)果是:車輪裝上輪轂時(shí),車輪本身自重在地球引力的作用下垂直下移,由于上述孔和桿直徑差的因素,引起輪轂中心線與車輪中心線不能在同一

4、軸線上,導(dǎo)致車輪旋轉(zhuǎn)時(shí)形成不規(guī)則的運(yùn)轉(zhuǎn)。汽車行駛時(shí)的扭矩傳遞路線是:扭矩經(jīng)輪轂傳遞給輪胎螺栓,再傳遞給輪盤(即車輪)。上述幾種情況導(dǎo)致輪胎螺栓折斷使許多的輪胎螺栓生產(chǎn)制造商都感到束手無策,他們都是從選擇優(yōu)質(zhì)輪胎螺栓材料和調(diào)質(zhì)處理方面做文章,但收效并不明顯。筆者認(rèn)為,從改進(jìn)輪胎螺栓結(jié)構(gòu)上能很大程度上解決輪胎螺栓折斷的難題。2 改進(jìn)輪胎螺栓結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)為了解決輪胎螺栓因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上的缺陷,導(dǎo)致上述幾種情況致使輪胎螺栓折斷的現(xiàn)象,筆者經(jīng)過多年的研究、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn),研制出“花鍵式輪胎螺栓”、“V型端盤輪胎螺栓”、“定位組合式輪胎螺母”三項(xiàng)新技術(shù),具體如下:2.1花鍵式輪胎螺栓本項(xiàng)新技術(shù)的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)

5、的缺陷,提供一種可以與輪轂上的光滑孔壁的輪胎螺栓孔匹配的雙頭的花鍵輪胎螺栓,其可以與多次維修螺栓孔變形擴(kuò)大了的螺栓孔構(gòu)成過渡或過盈配合從而確保螺栓在汽車運(yùn)行中不松動(dòng)、不折斷。本項(xiàng)新技術(shù)的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的: 本項(xiàng)新技術(shù)提供的花鍵輪胎螺栓,其中部設(shè)有直徑較大的一個(gè)中間盤,中間盤的兩邊形成直徑不同的兩段螺桿,該兩段螺桿從各自的端頭在螺桿上各設(shè)有一段螺紋;在較小直徑的螺桿段上螺紋段到中間盤之間的一段光桿上設(shè)有一段外凸的滾花鍵段。該段滾花鍵段在當(dāng)本輪胎螺栓固聯(lián)在輪胎輪轂中時(shí),是處在輪轂螺栓光孔中的。所述滾花鍵段的長(zhǎng)度可以在100-250mm,其程度依照不同車型而定。所述滾花鍵段是與螺栓軸線平行的細(xì)花鍵。

6、該花鍵外圓的直徑在原來螺栓光桿直徑的基礎(chǔ)上加大0.20-0.50mm。其直徑增大的程度依照不同車型而定。所述細(xì)花鍵最好是其橫截面上為三角形狀。其是三角形花鍵齒為lx1.0。本項(xiàng)新技術(shù)提供的花鍵輪胎螺栓由于采用細(xì)花鍵端面替代了光滑的端面,因而將起以下三項(xiàng)功能:在輪轂輪胎螺栓孔磨損而產(chǎn)生孔徑圓度、圓柱度失準(zhǔn)時(shí),采用細(xì)花鍵齒端面的輪胎螺栓,在螺母擰緊后,能自動(dòng)尋找軸孔的中心,使螺栓安裝后不傾斜。輪轂輪胎螺栓孔磨損在一定范圍內(nèi),由于細(xì)花鍵加大了螺栓的直徑,可確保輪轂與輪胎螺栓始終處于過盈配合(或過渡配合)狀態(tài)。使用新輪轂或輪轂輪胎螺栓孔磨損極小時(shí),本項(xiàng)新技術(shù)設(shè)計(jì)有的細(xì)花鍵三角形截面鍵形成導(dǎo)向部位和三角

7、形截面鍵槽形成鐵屑?xì)埩舨课弧?dǎo)向部位能使輪胎螺栓平行順利地安裝到輪轂上;由于花鍵齒的外直徑加大0.200.50mm,在使用新輪轂時(shí),可能產(chǎn)生理論上的安裝困難。本設(shè)計(jì)輪胎螺栓與輪轂上的螺栓孔壁的接觸面是細(xì)花鍵齒,該細(xì)花鍵齒的柱表面積比螺栓光桿柱表面積大幅度地縮小,因而安裝時(shí),細(xì)花鍵齒與輪轂光孔端面的接觸單位面積壓力增大,切削力大,凸出的細(xì)花鍵齒就很容易被切削,從而克服安裝困難的因素。又因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)細(xì)花鍵齒的齒根直徑比螺栓桿直徑小(因?yàn)槿羌?xì)花鍵齒為1×1.0,而花鍵齒的外直徑加大只有0.200.50mm),這就使三角形截面鍵槽形成了鐵屑的殘留部位,所以切削下來的鐵屑就會(huì)殘留在此,避免切削

8、下來的鐵屑阻礙輪胎螺栓的安裝。本項(xiàng)新技術(shù)的突出的有益效果是在汽車維修中使用本花鍵式輪胎螺栓后,解決了因輪轂輪胎螺栓孔磨損造成輪胎螺栓在汽車行駛中松動(dòng)而折斷的問題。本花鍵式輪胎螺栓的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工方便。2.2型端盤輪胎螺栓本項(xiàng)新技術(shù)的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,提供一種可以與圓弧型輪轂匹配的V型端盤輪胎螺栓,從而確保螺栓在汽車運(yùn)行中不松動(dòng)、不折斷。本項(xiàng)新技術(shù)的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:本項(xiàng)新技術(shù)提供的V型端盤輪胎螺栓,其端部設(shè)有直徑較大的V型端盤,端盤的另一端延設(shè)螺桿,螺桿的端頭上設(shè)有一段螺紋,在所述端盤上一側(cè)圓周上沿軸向設(shè)有一截面,該截面為內(nèi)凹的V型截面。使用時(shí),本輪胎螺栓穿過輪轂、輪盤,端頭上螺接螺

9、母起到固聯(lián)輪轂、輪盤的作用。使用本輪胎螺栓,其端面的V型截面的端面緊貼著圓弧型的輪轂上形成兩個(gè)接觸點(diǎn)。本項(xiàng)新技術(shù)提供的V型端盤輪胎螺栓由于采用V型截面的端盤替代了直線型截面的端盤,在其與圓弧型輪轂的接觸中,有兩個(gè)接觸點(diǎn),且凹形的V型截面可將輪轂的外緣包涵起來,因而,使得輪胎螺栓固聯(lián)輪轂、輪盤后沒有相對(duì)旋轉(zhuǎn)的余地,避免輪胎螺栓與輪轂、輪盤固聯(lián)后出現(xiàn)相對(duì)滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象,從而防止汽車行駛過程中由于輪胎螺栓相對(duì)輪轂滑轉(zhuǎn)造成螺栓松動(dòng)乃至折斷現(xiàn)象。再有,V型截面比其它形狀截面結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單,加工更方便。2.3定位組合式輪胎螺母本項(xiàng)新技術(shù)的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,提供一種定位組合式輪胎螺母,使輪盤與輪胎螺栓組合件

10、固定時(shí),車輪與輪轂?zāi)茏詣?dòng)找準(zhǔn)中心,并使輪盤與輪胎螺栓組合件結(jié)合間隙達(dá)到最小值,增大輪盤螺孔與輪胎螺栓桿的接觸面積,減少接觸面的剪切應(yīng)力,從而確保汽車運(yùn)行中輪胎螺栓不易折斷。本項(xiàng)新技術(shù)的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:本項(xiàng)新技術(shù)所提供的定位組合式輪胎螺母,是固定輪盤與輪胎螺栓組合件上的一套組合式螺母,它包括螺母、墊圈和導(dǎo)向定位套管墊圈,其中,螺母與墊圈的一端套接鉚合連接在一起,使得螺母和墊圈能相對(duì)旋轉(zhuǎn)的固定在一起,或者螺母與墊圈固為一體;所述墊圈的另一端與導(dǎo)向定位套管墊圈構(gòu)成套合結(jié)構(gòu),在套合處,墊圈和導(dǎo)向定位套管墊圈的該兩個(gè)套合端的端面延設(shè)有承插結(jié)構(gòu),在導(dǎo)向定位套管墊圈相對(duì)于所述套合端的另一端的端面,沿軸向延

11、設(shè)一個(gè)空心的圓柱體,其內(nèi)孔與墊圈的中心孔相連通。安裝時(shí)空心圓柱體穿插在輪胎螺栓桿與輪盤之間所存在的間隙中,支撐著輪盤,螺母的內(nèi)螺紋螺接輪胎螺栓,墊圈與導(dǎo)向定位套管墊圈的承插端相抵固定。所述墊圈和導(dǎo)向定位套管墊圈的兩個(gè)套合端的承插結(jié)構(gòu)可以是:墊圈的套合端具有一個(gè)外凸的錐形外廓的端頭,導(dǎo)向定位套管墊圈的套合端具有一個(gè)比輪胎螺母墊圈的套合端直徑更大的呈內(nèi)錐柱孔,該內(nèi)錐柱孔與導(dǎo)向定位套管墊圈的中心孔同心且相連通;當(dāng)所述墊圈和導(dǎo)向定位套管墊圈套合在一起時(shí),所述墊圈的錐形外廓為貼合面與所述導(dǎo)向定位套管墊圈的內(nèi)錐柱孔的相應(yīng)表面的貼合面相貼合。所述墊圈和導(dǎo)向定位套管墊圈的兩個(gè)套合端的結(jié)構(gòu)也可以是:所述墊圈的套

12、合端為圓柱形外廓的端頭,導(dǎo)向定位套管墊圈的套合端具有一個(gè)與墊圈的圓柱形外廓端頭相匹配的內(nèi)孔,該內(nèi)孔與所述導(dǎo)向定位套管墊圈的中心孔同心且相連通;當(dāng)所述墊圈和導(dǎo)向定位套管墊圈套合在一起時(shí),所述墊圈的圓柱形外廓為貼合面與所述導(dǎo)向定位套管墊圈的內(nèi)孔的相應(yīng)表面的貼合面相貼合。所述墊圈和導(dǎo)向定位套管墊圈的兩個(gè)套合端的結(jié)構(gòu)還可以是:所述墊圈和導(dǎo)向定位套管墊圈的套合端的外廓尺寸相匹配,在兩者的端面上分別設(shè)有一個(gè)凸部和一個(gè)相匹配的凹部,所述凸部的周面與墊圈的軸線的夾角可以為0-60°,優(yōu)選0-45°,最佳值為45°。該凸部的側(cè)面外廓和凹部的側(cè)面內(nèi)壁與各自的墊圈中心孔同心且相連通,當(dāng)

13、所述墊圈和導(dǎo)向定位套管墊圈套合在一起時(shí),所述凸部和凹部表面相貼合,且所述凸部和凹部外面的兩部件的端平面也相貼合。所述墊圈和導(dǎo)向定位套管墊圈的兩個(gè)套合端的結(jié)構(gòu)還可以是:在所述墊圈的套合端上鉚合一個(gè)過渡墊圈,其外廓尺寸與導(dǎo)向定位套管墊圈的套合端外廓相匹配,在該過渡墊圈和導(dǎo)向定位套管墊圈的套合端兩者的端面上分別設(shè)有一個(gè)如前所述的凸部和一個(gè)相匹配的凹部。當(dāng)所述墊圈和導(dǎo)向定位套管墊圈套合在一起時(shí),所述凸部和凹部表面相貼合,且所述凸部和凹部外面的兩部件的端平面也相貼合。這樣,導(dǎo)向定位套管墊圈與輪胎螺母墊圈的承插結(jié)構(gòu)在組裝時(shí),構(gòu)成吻合,作為形成圓錐柱與圓錐孔的外凸的錐形外廓的端頭與內(nèi)錐柱孔或者相匹配的凸部和

14、凹部這種最佳的承插結(jié)構(gòu)在工作中有默契的配合,這種配合在螺母擰緊時(shí)能起到幫助車輪自動(dòng)找準(zhǔn)中心的作用。在設(shè)置凸部和凹部的兩個(gè)技術(shù)方案中,螺母與墊圈的受力點(diǎn)不光在錐形面上,而且還在二者的端平面上。其受力情況更好。所述定位導(dǎo)向套墊圈的空心圓柱體的長(zhǎng)度,一般為4mm以上,其上限應(yīng)視不同車型而定;空心圓柱體的內(nèi)圓直徑和外圓直徑,也應(yīng)視不同車型的輪胎螺栓桿直徑和輪盤螺栓孔直徑大小而定。本項(xiàng)新技術(shù)提供的定位組合式輪胎螺母替代傳統(tǒng)的汽車輪胎螺母,因而將具有起以下新功能和更好的效果:當(dāng)車輪裝上輪轂后,將定位導(dǎo)向套墊圈的空心圓柱體套入輪盤螺栓孔與輪胎螺栓桿之間存在的空隙中,這就在很大程度上消除了輪盤螺栓孔與輪胎螺栓

15、桿二者之間的間隙,也對(duì)輪盤起到支撐的作用,當(dāng)汽車急加速和緊急制動(dòng)等扭矩變換時(shí),由于輪盤螺栓孔與輪胎螺栓桿的間隙被定位導(dǎo)向套墊圈上的空心圓柱體占位而大幅度消除,并且使得輪盤螺栓孔與輪胎螺栓桿的接觸面積增大,作用接觸部位上所形成的剪切應(yīng)力大幅度下降,可最大程度地避免輪胎螺栓折斷現(xiàn)象。如果螺母與墊圈是分體鍛造鉚合而成,組合后,二者能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),這就解決了輪胎螺栓擰緊時(shí),螺母刮傷輪盤的現(xiàn)象。3三項(xiàng)新技術(shù)的成效及使用注意事項(xiàng)三項(xiàng)新技術(shù)已先后投入生產(chǎn)及試產(chǎn)階段。“花鍵式輪胎螺栓”、“V型端盤輪胎螺栓”已在福建省漳州市某生產(chǎn)制造企業(yè)投入批量生產(chǎn)。從使用的效果看,基本上能根本解決輪胎螺栓折斷問題,深受全國(guó)各地廣大用戶的青昧。就象某重型運(yùn)輸車隊(duì)(集裝箱車隊(duì))的負(fù)責(zé)人所說:“凌瑩牌輪胎螺栓確實(shí)是個(gè)好東西,它解決了困擾我們車隊(duì)輪胎螺栓長(zhǎng)期折斷弊病,是一種品牌產(chǎn)品”。但“花鍵式輪胎螺栓”使用過程中應(yīng)該注意的是,它適用于汽車維修,即:二次以上使用。新車最好不要使用,因?yàn)椴捎谩盎ㄦI式輪胎螺栓”后,如果要更換輪胎螺栓時(shí),就不能使用無“花鍵式輪胎螺栓”。“定位組合式輪胎螺母”目前已進(jìn)入投產(chǎn)階段?！傲璎撆啤陛喬ヂ菟ㄒ淹度肱吭嚠a(chǎn),在國(guó)內(nèi)廣泛使用。其中,在某汽車上的一個(gè)車輪裝上“定位組合式輪胎螺母”,其余三個(gè)車輪仍用其他輪胎螺栓。試行3個(gè)月后,無采用“定位組合式輪胎螺