手搖升降晾衣架--綜合課程設(shè)計(jì)

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1、綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)題目 手搖升降晾衣架 學(xué)號(hào)1 2011080080016 姓名1 張序海 學(xué)號(hào)2 2011080080017 姓名2 李書(shū)文 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 目錄 一 選題意義 二．功能分析及實(shí)現(xiàn)方法 1 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 2 原動(dòng)件 3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 三．機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 四．零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 .選擇材料 2 .機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 3 .強(qiáng)度校核 （計(jì)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(guò)這樣的體驗(yàn)，當(dāng)我們洗了衣服之后 要去曬衣 服的時(shí)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(shí)候要用舉桿 一件一件的取下來(lái)。由于晾衣架是固定的，而太陽(yáng)是轉(zhuǎn)動(dòng)的， 有時(shí)候并沒(méi)有陽(yáng)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(méi)有人收。 并且由于身高的 原因和場(chǎng)地的限制， 有時(shí)候沒(méi)有辦法只有把衣服晾到較高的地 方來(lái)減少空間的占有， 來(lái)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(jì)一種晾 衣架， 能自動(dòng)升降這樣就能每次晾衣服收衣服的時(shí)候不必再用 舉桿上下動(dòng)了。 能不能當(dāng)太陽(yáng)移動(dòng)時(shí)， 晾衣桿也可以隨著陽(yáng)光 移動(dòng)，讓衣物更多的接受陽(yáng)光的照射。能不能當(dāng)下雨的時(shí)候， 讓晾衣桿自動(dòng)

3、的收進(jìn)屋里， 而避免曬好的衣服又被淋死。 簡(jiǎn)言 之，能不能設(shè)計(jì)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。基于這些理念， 我們就試想了一種可以升降的晾衣架， 可以利用很簡(jiǎn)單的材料 和原理， 很便宜的價(jià)格， 很貼心的設(shè)計(jì)， 來(lái)幫助廣大的人們來(lái) 實(shí)現(xiàn)避免上述的的麻煩。創(chuàng)新出一個(gè)符合更多人們的晾衣架。 2、功能分析及實(shí)現(xiàn)方法： 我們想要實(shí)現(xiàn)的功能有：最主要的功能是實(shí)現(xiàn)晾衣桿的升降，同時(shí) 我們是想依靠手搖器的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩來(lái)使晾衣架升降。具體而言, 就是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手搖器的時(shí)候就可以實(shí)現(xiàn)晾衣架的上升，當(dāng)上升到 你想要的高度時(shí)，就可以松手，這時(shí)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(gè)高度固定，不 會(huì)由于松手的緣故而突然的掉下來(lái)。同時(shí)這個(gè)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(huì)失效。 實(shí)現(xiàn)方法： 掛好衣服后，通過(guò)順勢(shì)針轉(zhuǎn)動(dòng)手搖器產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩來(lái)驅(qū)動(dòng)鋼絲 向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角器，來(lái)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)最終實(shí)現(xiàn)垂直向上直 線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成水平運(yùn)動(dòng)（ 根據(jù)家庭晾衣服的場(chǎng)地不同，也可以轉(zhuǎn)變成 斜向上的傾斜運(yùn)動(dòng)，根據(jù)實(shí)際情況和需要自行選取 ），當(dāng)停止不轉(zhuǎn) 時(shí)，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(jī) 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(shí)候，只需要在轉(zhuǎn)動(dòng)手搖把手的時(shí)候稍微施加一個(gè)很小的軸向力， 同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)把手即可。從而達(dá)到晾衣桿的升降。 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 要實(shí)現(xiàn)晾衣桿的自動(dòng)升降，我們選擇常用鋼絲的拉伸來(lái)傳遞動(dòng)力 的方式，這種方式的好處在于節(jié)省材料和經(jīng)濟(jì)，還可以減輕整個(gè)機(jī)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(lái)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(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手搖器把手 來(lái)控制鋼絲的運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)轉(zhuǎn)角器來(lái)改變鋼絲中立的方向，再用過(guò)鋼 絲的軸向力的傳遞來(lái)控制晾衣架支撐衣服的部分的升降。 如圖所示: 原動(dòng)件 原動(dòng)件

6、我們自行設(shè)計(jì)了的一種新型的手搖器， 手搖器的工作與自 鎖原理：工作時(shí)，稍微施加一個(gè)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(shí)手搖器軸上軸長(zhǎng)的一小部分通過(guò) 外殼的孔伸出一點(diǎn)兒到外面空間，手柄所連接的卡死機(jī)構(gòu)與手搖器外 殼上面的卡死機(jī)構(gòu)分離，可實(shí)現(xiàn)手柄轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)實(shí)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(shí)，即松手后，彈簧自 動(dòng)向外彈出，使手柄所連接的卡死機(jī)構(gòu)與手搖器外殼上面的卡死機(jī)構(gòu) 結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自鎖，使松手后可以使衣架保持在剛才的那個(gè)高度而不會(huì) 掉下來(lái)。 機(jī)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(guò)螺栓的連接結(jié)合在一起，共同來(lái)

7、 實(shí)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(duì)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(huì)導(dǎo)致真整個(gè) 機(jī)構(gòu)的失效。因此，在實(shí)際使用的過(guò)程中，若是發(fā)現(xiàn)了彈簧的彈力失 效較大的時(shí)候，需要及時(shí)的打開(kāi)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(xiǎn)。 手搖器爆炸圖: 外殼內(nèi)部視圖:  傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)我們?cè)O(shè)計(jì)了 轉(zhuǎn)角器”和頂座 (1)轉(zhuǎn)角器 使鋼絲運(yùn)動(dòng)方向改變，如圖 轉(zhuǎn)角器工作原理：通過(guò)下面的底座把轉(zhuǎn)角器固定在墻 上，然后把手搖器由來(lái)的鋼絲纏繞在轉(zhuǎn)角

8、器上面。設(shè)計(jì)的 這個(gè)轉(zhuǎn)角器沒(méi)有加外殼的原因在于：可以根據(jù)場(chǎng)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(lái)的 鋼絲的仰角也會(huì)根據(jù)場(chǎng)地而有所不同。大大的增加了適應(yīng) 14 不同的環(huán)境和場(chǎng)合，更具有推廣性。 (2)頂座 頂座工作原理： 兩個(gè)頂座是水平方向來(lái)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(guò)控制鋼絲的收拉來(lái)實(shí)現(xiàn)控制晾衣桿 的垂直升降運(yùn)動(dòng)。中間的圓柱來(lái)改變鋼絲繞線的方向， 同時(shí)還 具有分離兩根鋼絲的作用。 把從轉(zhuǎn)角器穿由來(lái)的兩根鋼絲引進(jìn) 底座的圓柱體，通過(guò)圓柱體的繞線分離， 把其中的一根鋼絲通 過(guò)下面的小孔連接到衣架支撐桿上，另一根鋼絲通過(guò)圓柱背

9、后 的孔水平的穿由來(lái)到達(dá)另一頂座上。如圖： 2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)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(jì)：在零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要的依據(jù)是 根據(jù)功能和需要達(dá)到的目地來(lái)構(gòu)思其結(jié)構(gòu)的。并且在滿足其功能的 同時(shí)，盡量的選擇市場(chǎng)上現(xiàn)有的東西，但是考慮到作為創(chuàng)新設(shè)計(jì)， 因此也加入了一些市場(chǎng)上目前沒(méi)有的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)一些功能。當(dāng)然， 在多種結(jié)構(gòu)的選擇時(shí)，主要考慮的是機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)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(shí)具有較高強(qiáng)度的鋁合金。其中不需要承受多大 載荷的部件都用有機(jī)合成的塑料即

10、可。 傳遞力和力矩的材料：鋼絲 4.2 機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 晾衣桿：長(zhǎng)：1000mm 寬：50mm 厚：6mm 底座：長(zhǎng)：130mm 寬：85mm 高：60mm 厚：5mm 圓筒直徑：d1（大）:70mm d2（小）:50mm 轉(zhuǎn)角器：長(zhǎng)：100mm寬：50mm高：55mm軸直徑：30mm 手搖器：殼體長(zhǎng)：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(zhǎng)：90mm 手柄直徑：10mm 螺栓：M6 4.3 強(qiáng)度檢核 」 晾衣桿主要承受的是彎力，我們想彳機(jī)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(shí)，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(diǎn)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(jì)，受益頗多，不管是在對(duì)繪圖軟件 ProE、 AutoCAD 的使用上，還是在對(duì)機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上都更加熟練，可以更加輕松地完成。 也不會(huì)再出現(xiàn)腦海可以構(gòu)造出形體而畫(huà)不出來(lái)的現(xiàn)象。同時(shí)，綜合課程設(shè)計(jì)把整 個(gè)大學(xué)幾年所學(xué)的和專業(yè)相關(guān)的知識(shí)都復(fù)習(xí)了一下，也鞏固知識(shí)。 本次所設(shè)計(jì)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(jì)的卻 是和左右的現(xiàn)有的都不同。最突出的一點(diǎn)也是設(shè)計(jì)中最難解決的一點(diǎn)，就在于手 搖器的自鎖問(wèn)題上，想過(guò)很多種的方案，有很復(fù)雜的，但最終敲定這個(gè)形式在于 夠簡(jiǎn)單的原理，夠簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，卻也能實(shí)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(jì)時(shí)需要注意的原則。總而言之，這次綜合 課程設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì) 高等教育出版社 2005 [3] 暴風(fēng)創(chuàng)新科技 Pro/ENGINEER 從入門(mén)到精通 人民郵電出版社 2010