机电一体化技术在轮胎生产中的应用论文

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毕 业 设 计（论 文）

XA6132卧式铣床的数控化改造

姓 名 系 部 系 专 业 机 班 级 0班 学 号 26 指导老师

20 12 年 5 月 第2页 共23页 2

摘要：

最早轮胎是由木头制造的，这从我国古代的战车上和国外的绅士马车上

都能看出。后来，当探险家哥伦布在1493-1496年第二次探索新大陆到达西印度群岛中的海地岛时，发现了当地小孩所玩的橡胶硬块，这使他大吃一惊。后来他把这个奇妙的东西带回了祖国，若干年以后，橡胶得到了广泛的应用，车轮也逐渐由木制变成了硬橡胶制造。但这时的橡胶轮胎却还是实心的，走起来还很不舒服，而且噪声也很大。直到1845年，出生于苏格兰的土木技师R?w?汤姆生发明了世界上第一条充气轮胎，并以《马车和其他车辆的车轮改良》为题，获得了英国政府的专利。同年12月10日第一条充气轮胎诞生。第一个买充气轮胎的人叫罗列，是个贵族，四个轮胎的价钱合计为四十四磅二先令。1847年《科学?美国》杂志介绍了汤姆生的充气轮胎，称其为划时代的改良。但是，当时的英国，过于注重传统的绅士化，为了保护马车，限制蒸汽车的发展，汽车的速度在市区被限定为时速2mile(约3．2km)，郊区为4mile(约6．4km)。这样，汤姆生的发明便没有了市场，因此，慢慢地也就被人们遗忘了。也就是说，汤姆生的第一次轮胎革命，并未给人类带来太阳一样的光明，因为人类所应经受的黑暗似乎还没有到头。但是太阳总是要出来的，因为人类以及万物都需要它，40多年以后的1888年，在爱尔兰当兽医的英格兰人J?B?邓禄普先生取得了充气轮胎的专利。当时，J?B?邓禄普先生10岁的儿子强尼买了一辆三轮自行车，但是因为当时的轮胎还都是用硬橡胶做的实心轮胎，因此，在满是石头的路上行走时很不舒服，儿子的抱怨激发了邓禄普先生的灵感，因此，被遗忘了四十多年的充气轮胎再次问世。随着时代的进步，邓禄普先生发明的充气轮胎很快在自行车上得到了应用，并迅速迈向了汽车领域，为世界汽车工业的发展做出了巨 大贡献。 人类在度过了漫长的手工生产后，随科学技术的发现、创造与发展，在不平凡的20世纪之后，开始进入了新的千年。人类预言，21世纪，以物质科学和生命科学的突破为前提，生物技术、信息通信技术、新材料技术的广泛应用为代表，科学技术将成为人类社会变革与发展的主导力量。高新技术领域很广，主要有信息通信、生物、新材料、先进制造、航空航天、能源、海洋、环保等，各领域之间相互交叉、融合与集成日益普遍，这种融合与集成孕育着新的技术革命和产业革命。 高新技术的发展又有力地促进了各种传统工业的发展，世界橡胶工业也不例外，目前与橡胶工业有关的高新技术领域主要有，信息通信技术、生物技术、新材料技 第3页 共23页 3

术和光机电一体化技术四大类。橡胶工业的新型原材料、新产品、新设备、新工艺等的进步都受益于高新技术的应用，利用高新技术改造传统橡胶工业，生产技术向高新技术发展，是将我国建设成世界橡胶工业强国的必由之路。

关键词: 新材料 机电一体化 研究创想 第4页 共23页 4 目录 摘要 ....................................... 错误！未定义书签。 第一章 主体材料 ............................................. 5 1.1 主体材料....................................................... 5 1.2 骨架材料....................................................... 6

第二章 机电一体化技术在轮胎生产中的应用 ...................... 7 2.1机器人在生产中的出现 ........................................... 8 2.2单片机的应用 ................................................... 9 2.3 PLC的生产中的研究 ............................................ 10 2.4 传感器在动力转向系统中的应用.................................. 12

第三章 我的设想 ............................................ 15 3.1体积小，重量轻，适应性强，操作更方便 ........................ 16 3.2功能增加，精度大幅提高 ...................................... 16 3.3部分硬件实现软件化，智能化程度提高 ............................ 17 3.4产品可靠性得到提高，使用寿命增长 ............................ 17 3.5融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品 .. 17 3.6产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高 .................. 17

第四章 研究现状和发展趋势 ................................ 18 4.1研究现状 .................................................... 18 4.2 发展趋势 ................................................... 18 4.2.1激光技术 ........................................................18 4.2.2传感检测技术 ....................................................19 4.2.3激光快速成型技术 ................................................19 4.2.4光能驱动技术 ......................................................19

参考文献； .............................................. 20

致谢 ................................................ 21 第5页 共23页 5

第一章 主体材料 轮胎生产包括：密炼、挤出、压延、胎圈成型、帘布裁断、硫化等多个复杂的工序。每一个工序都包括非常复杂的工艺过程。 首先，我们来一起浅谈未来社会的新材料进展。 新材料技术被誉为"高技术的基础"，各工业化国家都把发展新材料技术摆在特殊的位置上。新材料种类有高性能结构材料、电子信息材料、医用生物材料和纳米材料，与橡胶工业较密切的新材料主要是高性能结构和纳米材料。 高性能结构材料是指高强度、高韧性、耐高温、耐磨损、抗腐蚀等特殊性能的材料。 另外，还包括复合材料，是指由基体材料（树脂、金属、陶瓷等）和增强剂（有纤维状的、晶须状的、颗粒状的等）复合而成，例如热塑性树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料及碳及复合材料等。 橡胶工业的原材料分三大类，即主体材料、骨架材料和助剂材料，可以说这三大材料决定了橡胶产品的特性和功能。

1.1 主体材料 橡胶产品是以天然橡胶为主体材料开始发展起来的，时至今日，所谓的橡胶产品的主体材料已经发生了重大变化，目前橡胶工业使用的主体材料除了天然橡胶、合成橡胶外，还有热塑性弹性体和液体橡胶。近几十年来，主体材料最大的变化，莫过于热塑性弹性体得到了很大发展。 热塑性弹性体（TPE）是一类介于橡胶和塑料之间的高分子材料，其兼具橡胶的物理机械性能和塑料的工艺加工性能，同时返回料和废旧制品还可以重复利用，是一种不同于橡胶和塑料的全新的高分子材料。由于热塑性弹性体具有以上优越性，自20世纪50年代投放市场以来，得到了迅速发展，其产量60年代的年均增长率层高达16％，进入90年代稳定在7％，1998年产销量达到114万吨，2000年达到170万吨，预计2010年将达250万吨以上。可以说现在起热塑性弹性体进入了稳定发展 第6页 共23页 6

时期。与热塑性弹性体迅速发展成鲜明对比的是，橡胶和塑料的发展停滞不前，目前橡胶和塑料的年增长率仅1％和2.4％，这充分说明了热塑性弹性体发展潜力。例如：动态硫化和茂金属催化技术的应用，使热塑性弹性体向高性能方向前进了一大步。相信不久的将来，一种完全能取代橡胶的高性能的热塑性弹性体一定出现，届时，橡胶工业用主体材料、生产工艺等将发生根本性变化，同时也将能彻底解决废旧橡胶的回收利用，保护环境的一大难题。 液体橡胶也是取代橡胶的一种非常有发展前途的主体材料，应该说，液体橡胶是革新橡胶工业的最根本的途径，它使复杂的固相加工改为简单的液相加工，砍去了笨重庞大工艺加工设备，大大简化了加工工艺，使材料混合、成型、硫化实现一体化。液体橡胶中引人注目的是聚氨酯橡胶，产量已达100多万吨，最初主要用于制鞋和微孔弹性材料，后逐渐用于胶带、胶管、胶辊等产品，近年来大量用于生产自行车胎、实心胎、工业轮胎及农用轮胎等慢速轮胎。这些产品经久耐用、颜色鲜艳，深受用户欢迎。但是用于高速轮胎尚处于开发之中。

1.2 骨架材料 橡胶骨架材料主要有钢丝、锦纶、涤纶、高强力人造丝和各种短纤维，根据轮胎等橡胶制性能的要求，对骨架材料的性能要求也越来轮胎，目前世界上著名的轮胎厂逐渐用白炭黑代替炭黑制造绿色轮胎和节能轮胎，据说已取代5－10％的炭黑 纳米碳酸钙是20世纪80年代开始发展起来的，是少数几种实现工业化的纳米材料之一。其粒子细（1－100nm）、比表面积大、白度高，表面经活化处理，易于胶料结合，将其填充在橡胶产品中，能使产品表面光滑，抗张强度高，抗撕裂、耐弯曲、抗龟裂，不仅产品性能比普通碳酸钙大幅度提高，还可以增容降低成本。粒径小于20nm的碳酸钙，其补强作用与白炭黑相当。日本早在20使劲50年代就在橡胶工业中应用纳米碳酸钙品种白艳华等，根据不通的橡胶制品，可以部分和大部分代替炭黑和白炭黑。 纳米氧化锌不仅提高橡胶制品机械性能，其用量比普通氧化锌节约30－50％。另外，纳米粘土、纳米三氧化二铝、纳米二氧化钛等在橡胶工业中的应用也有所进展。由于纳米材料的一系列特异性能对于种类繁多橡胶产品大有用武之地，因此，大力推动纳米材料在传统橡胶工业中的应用意义重大。