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1、綜合課程設(shè)計報告
設(shè)計題目 手搖升降晾衣架
學(xué)號1 2011080080016 姓名1 張序海
學(xué)號2 2011080080017 姓名2 李書文
電子科技大學(xué)機械電子工程學(xué)院
目錄
一 選題意義
二.功能分析及實現(xiàn)方法
1 執(zhí)行機構(gòu)
2 原動件
3 傳動機構(gòu)
三.機構(gòu)運動簡圖
四.零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1 .選擇材料
2 .機構(gòu)尺寸設(shè)計
3 .強度校核 (計算 )
五.三維造型圖
六.零件圖
七.參考文獻(xiàn)
1. 選題意義
我們都有過這樣的體驗,當(dāng)我們洗了衣服之后 要去曬衣
服的時候, 首先我們要將衣服一件一件掛在衣架上, 然后用舉
桿一件一件的掛到高處
2、的晾衣桿上。 當(dāng)要收衣服時候要用舉桿
一件一件的取下來。由于晾衣架是固定的,而太陽是轉(zhuǎn)動的,
有時候并沒有陽光照在衣服上。 遇到這種情況則更不好受, 外
面在下雨, 而主人卻不在家, 衣服沒有人收。 并且由于身高的
原因和場地的限制, 有時候沒有辦法只有把衣服晾到較高的地
方來減少空間的占有, 來適應(yīng)不同身高的人群可以很好的很人
性化的晾衣服。 基于以上的想法, 我們想, 能不能設(shè)計一種晾
衣架, 能自動升降這樣就能每次晾衣服收衣服的時候不必再用
舉桿上下動了。 能不能當(dāng)太陽移動時, 晾衣桿也可以隨著陽光
移動,讓衣物更多的接受陽光的照射。能不能當(dāng)下雨的時候,
讓晾衣桿自動
3、的收進(jìn)屋里, 而避免曬好的衣服又被淋死。 簡言
之,能不能設(shè)計一種晾衣桿,讓生活更美好,更便捷,更符合
人們的生活,更有利于方便人們的日常生活?;谶@些理念,
我們就試想了一種可以升降的晾衣架, 可以利用很簡單的材料
和原理, 很便宜的價格, 很貼心的設(shè)計, 來幫助廣大的人們來
實現(xiàn)避免上述的的麻煩。創(chuàng)新出一個符合更多人們的晾衣架。
2、功能分析及實現(xiàn)方法:
我們想要實現(xiàn)的功能有:最主要的功能是實現(xiàn)晾衣桿的升降,同時 我們是想依靠手搖器的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩來使晾衣架升降。具體而言, 就是順時針旋轉(zhuǎn)手搖器的時候就可以實現(xiàn)晾衣架的上升,當(dāng)上升到 你想要的高度時,就可以松手,這時手
4、搖器內(nèi)部彈簧和其它部件相 互配合就可以讓手搖器在此刻自鎖,晾衣架也在這個高度固定,不 會由于松手的緣故而突然的掉下來。同時這個晾衣架在衣架的主體 部分的支撐桿上可以懸掛很多的衣服,能夠的支撐較重的力量而不 會失效。
實現(xiàn)方法: 掛好衣服后,通過順勢針轉(zhuǎn)動手搖器產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動鋼絲
向上運動,通過傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)角器,來使執(zhí)行機構(gòu)最終實現(xiàn)垂直向上直
線運動轉(zhuǎn)變成水平運動( 根據(jù)家庭晾衣服的場地不同,也可以轉(zhuǎn)變成
斜向上的傾斜運動,根據(jù)實際情況和需要自行選取 ),當(dāng)停止不轉(zhuǎn)
時,利用手搖器里面的彈簧和手搖器外殼上的結(jié)構(gòu)形成的卡死自鎖機
構(gòu)使其停止不轉(zhuǎn),將桿保持在一定高度。當(dāng)你需要再一次升降晾衣
5、架
的時候,只需要在轉(zhuǎn)動手搖把手的時候稍微施加一個很小的軸向力,
同時轉(zhuǎn)動把手即可。從而達(dá)到晾衣桿的升降。
執(zhí)行機構(gòu)
要實現(xiàn)晾衣桿的自動升降,我們選擇常用鋼絲的拉伸來傳遞動力
的方式,這種方式的好處在于節(jié)省材料和經(jīng)濟,還可以減輕整個機構(gòu)
的重量。衣服放在衣架上,然后衣架掛在晾衣桿的支撐孔處,用鋼絲
拉伸來控制晾衣桿的垂直升降。只要在晾衣架的承載范圍以內(nèi),只要
在鋼絲軸向拉力承受范圍以內(nèi),就可以很容易的通過轉(zhuǎn)動手搖器把手
來控制鋼絲的運動,再通過轉(zhuǎn)角器來改變鋼絲中立的方向,再用過鋼
絲的軸向力的傳遞來控制晾衣架支撐衣服的部分的升降。
如圖所示:
原動件
原動件
6、我們自行設(shè)計了的一種新型的手搖器, 手搖器的工作與自
鎖原理:工作時,稍微施加一個很小的向里壓入的軸向力在手柄上, 使穿在手搖器軸上的彈簧壓縮,同時手搖器軸上軸長的一小部分通過 外殼的孔伸出一點兒到外面空間,手柄所連接的卡死機構(gòu)與手搖器外 殼上面的卡死機構(gòu)分離,可實現(xiàn)手柄轉(zhuǎn)動,來實現(xiàn)收放鋼絲的功能, 達(dá)到晾衣架的升降。當(dāng)手柄不受向里的軸向力時,即松手后,彈簧自 動向外彈出,使手柄所連接的卡死機構(gòu)與手搖器外殼上面的卡死機構(gòu)
結(jié)合,實現(xiàn)自鎖,使松手后可以使衣架保持在剛才的那個高度而不會
掉下來。
機構(gòu)三維外形如圖所示
上面的手搖器內(nèi)部有幾部分共同通過螺栓的連接結(jié)合在一起,共同來
7、
實現(xiàn)這一功能。其中包括:手搖把手、軸、彈簧、外殼 1、外殼2以及 六角螺母、螺栓和墊片等。其中的彈簧的作用對手搖器的自鎖功能起 到很關(guān)鍵的作用。若是彈簧發(fā)生的疲勞失效,則很可能會導(dǎo)致真整個 機構(gòu)的失效。因此,在實際使用的過程中,若是發(fā)現(xiàn)了彈簧的彈力失 效較大的時候,需要及時的打開手搖器的內(nèi)部換掉彈簧,以保證晾衣 架的正常的工作,最重要的是保證安全,遠(yuǎn)離危險。
手搖器爆炸圖:
外殼內(nèi)部視圖:
傳動機構(gòu)
傳動機構(gòu)我們設(shè)計了 轉(zhuǎn)角器”和頂座
(1)轉(zhuǎn)角器
使鋼絲運動方向改變,如圖
轉(zhuǎn)角器工作原理:通過下面的底座把轉(zhuǎn)角器固定在墻 上,然后把手搖器由來的鋼絲纏繞在轉(zhuǎn)角
8、器上面。設(shè)計的 這個轉(zhuǎn)角器沒有加外殼的原因在于:可以根據(jù)場地而自行 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角器安裝的高度,則從轉(zhuǎn)角器轉(zhuǎn)換力的方向由來的 鋼絲的仰角也會根據(jù)場地而有所不同。大大的增加了適應(yīng)
14
不同的環(huán)境和場合,更具有推廣性。
(2)頂座
頂座工作原理:
兩個頂座是水平方向來的兩根鋼絲分別垂直向下與晾衣
桿的兩端相連,從而能通過控制鋼絲的收拉來實現(xiàn)控制晾衣桿 的垂直升降運動。中間的圓柱來改變鋼絲繞線的方向, 同時還
具有分離兩根鋼絲的作用。 把從轉(zhuǎn)角器穿由來的兩根鋼絲引進(jìn)
底座的圓柱體,通過圓柱體的繞線分離, 把其中的一根鋼絲通 過下面的小孔連接到衣架支撐桿上,另一根鋼絲通過圓柱背
9、后 的孔水平的穿由來到達(dá)另一頂座上。如圖:
2.機構(gòu)運動簡圖模型如下:大體上表示由了工作的原理
手搖器
3.零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計:在零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中,主要的依據(jù)是 根據(jù)功能和需要達(dá)到的目地來構(gòu)思其結(jié)構(gòu)的。并且在滿足其功能的 同時,盡量的選擇市場上現(xiàn)有的東西,但是考慮到作為創(chuàng)新設(shè)計, 因此也加入了一些市場上目前沒有的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)一些功能。當(dāng)然, 在多種結(jié)構(gòu)的選擇時,主要考慮的是機構(gòu)的簡單性和易于加工性。
4.1 選擇材料
晾衣桿,轉(zhuǎn)角器,衣架,頂座,手搖器中主要承受載荷的部件我 們選用的材料輕便同時具有較高強度的鋁合金。其中不需要承受多大 載荷的部件都用有機合成的塑料即
10、可。
傳遞力和力矩的材料:鋼絲
4.2 機構(gòu)尺寸設(shè)計
晾衣桿:長:1000mm 寬:50mm 厚:6mm
底座:長:130mm 寬:85mm 高:60mm 厚:5mm
圓筒直徑:d1(大):70mm d2(?。?50mm
轉(zhuǎn)角器:長:100mm寬:50mm高:55mm軸直徑:30mm
手搖器:殼體長:175mm 寬:50mm 高:80mm 厚度:5mm
手搖器軸直徑:d1:20mm d2:26mm d:36mm
把手: 手柄長:90mm 手柄直徑:10mm
螺栓:M6
4.3 強度檢核 」
晾衣桿主要承受的是彎力,我們想彳機構(gòu)能承受最大 50KG的衣
服。 |-J—|
11、
最極端的情況是所有的力都集中在囑衣行中間(如圖)
衣服
此時,桿承受的外力如圖所示
250N
所受的剪力圖和彎矩圖如圖所示
250N
250N
M
校核
查表 45 鋼[(r]=100Mpa [ r 尸60Mpa
由圖可知,
彎矩最大在桿中間處
Mmax=125N.m
在中點截面處,
6 max=Mmax/W
W=b
12、*hA2/6=6*50A2/6=2500mm3
g max=50Mpa<100Mpa=[ g ]
彎曲正應(yīng)力滿足條件
最大切應(yīng)力
t max=1.5*Fs/ (b*h)
= 1.5*250/ (6*50) =1.25Mpa<60Mpcf=r ]
彎曲切應(yīng)力滿足條件
4.
5.
二維零件圖
手搖器裝配圖:
21
俯視圖:
把手:
13、
手搖器外殼1:
頂座:
Ein
1JQQ
轉(zhuǎn)角器:
衣架支撐桿:
衣架支撐桿主視圖:
14、
總結(jié) :本次綜合課程設(shè)計,受益頗多,不管是在對繪圖軟件 ProE、 AutoCAD 的使用上,還是在對機械零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計上都更加熟練,可以更加輕松地完成。
也不會再出現(xiàn)腦??梢詷?gòu)造出形體而畫不出來的現(xiàn)象。同時,綜合課程設(shè)計把整
個大學(xué)幾年所學(xué)的和專業(yè)相關(guān)的知識都復(fù)習(xí)了一下,也鞏固知識。
本次所設(shè)計的升降式晾衣架雖然在現(xiàn)有產(chǎn)品中也有很多,但是這次設(shè)計的卻
是和左右的現(xiàn)有的都不同。最突出的一點也是設(shè)計中最難解決的一點,就在于手
搖器的自鎖問題上,想過很多種的方案,有很復(fù)雜的,但最終敲定這個形式在于
夠簡單的原理,夠簡單的結(jié)構(gòu),卻也能實現(xiàn)同樣的效果。也從側(cè)面反映了不管以
后是在學(xué)習(xí)還是在工作中,在結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要注意的原則??偠灾?,這次綜合
課程設(shè)計收獲頗大,非常有意義。
6. 參考文獻(xiàn)
[1] 劉鴻文 , 材料力學(xué) . 高等教育出版社 , 2010
[2] 濮良貴 紀(jì)名剛 機械設(shè)計 高等教育出版社 2005
[3] 暴風(fēng)創(chuàng)新科技 Pro/ENGINEER 從入門到精通 人民郵電出版社 2010