機械創(chuàng)新設計說明書

1、目錄一、設計任務書§設計背景§基本目的§設計要求二、設計方案及方案的對比和確定§方案一§方案二§方案的對比和確定三、設計方案分析§機構(gòu)運動說明§機構(gòu)效果簡圖§機構(gòu)零件規(guī)格§機構(gòu)運動簡圖§運動計算分析四、心得體會五、參考文獻一、設計任務書§設計背景傳統(tǒng)晾衣架的基本構(gòu)架一般是一根竹竿固定或懸掛在屋 頂板下、窗外等地方；現(xiàn)在大多是在天花板下焊接一根鐵管 作為晾衣架的掛具，人們晾衣服時，需要用一根叉子將衣服 一件一件地掛在鐵桿上，費時又費力，而且一旦操作不當便 會將衣服掉在地上弄臟，

2、非常不方便，并且還不能夠充分地 利用陽光。針對這些問題，我設計了一種實用的半自動晾衣 架，來滿足人們在自動升降、伸縮兩方面的需求，希望能給 家庭主婦們帶來便利。§基本目的1）使學生初步了解機械設計的全過程，得到根據(jù)功能需要 擬定機械運動方案的訓練，初步具備的機構(gòu)選型、組合和確 定運動方案的能力；2）以機械系統(tǒng)運動方案設計為切入點，把機械原理課程各 章的理論和方法融會貫通起來，進一步鞏固和加深所學的理 論知識；3）使學生掌握機械運動方案設計的內(nèi)容，方法，步驟，并 對動力分析與設計有一個較完整的概念；4）進一步提高學生運算，繪圖以及運用計算機和技術(shù)資料 的能力；5）通過編寫說明書，培養(yǎng)學

3、生表達，歸納，總結(jié)的能力；6）培養(yǎng)學生綜合運用所學知識，理論聯(lián)系實際，獨立思考 與分析問題的能力和創(chuàng)新能力。§設計要求1）晾衣架能自動升降以緩解舉手晾衣的麻煩；2）晾衣架能自動伸出和縮回，既充分利用了陽光，減少事 故隱患，又不影響整個小區(qū)的總體美觀；3）有足夠的承載能力；4）操作方便，節(jié)時省力二、設計方案及方案的對比和確定圖示為半自動晾衣架的側(cè)視圖§ 方案一(1)機構(gòu)的組成1 為樓上陽臺，2是導軌，3是滑輪，4滑塊，5為手動 平行四邊式機構(gòu)，6是晾衣桿，7和8為滑輪，9是讓滑塊前 移的繩索，10是讓滑塊后移的繩索，11為機構(gòu)5的拉桿。(2 )工作原理使用者用拉桿11的突出部

4、分插入到機構(gòu) 5制定的空內(nèi)，再正轉(zhuǎn)平行四邊形機構(gòu)，就會使其緩慢降下來，這樣便可以輕 松把衣物掛上去；再反轉(zhuǎn)拉桿11就可達到升起晾衣桿的效果；如果室外陽光充足，想把衣服掛到外面晾曬，只需拉動繩索 9 即可，當碰到外部的擋板，則可鎖住滑輪，使之不再 向外滑動；如果想要拉回室內(nèi)，拉動繩索 10 便可，碰到陽 臺內(nèi)的導軌上的擋板，則可鎖住滑輪。§ 方案二自動晾衣架由矩形架 1（主要起到晾曬衣服的功能）； 直桿 2和4是連接矩形架 1和桿架 6的；渦輪連桿 3和 5， 來滿足矩形架 1 的升降、伸縮要求；桿架 6 和天花板相連； 橫桿7對渦輪桿有支撐作用； 綜合箱體 8和10，蝸桿 9和 11

5、 組成。其中 8 和 10 為連接在天花板上的箱體，里面安裝 有電機和減速器，通電時電機帶動蝸桿 9 和 11 轉(zhuǎn)動，由蝸 桿帶動渦輪連桿 3和 5擺動，從而實現(xiàn)矩形晾衣架 1做平面 運動，進而實現(xiàn)晾衣架的升降、伸縮等既定功能。天花機由于對稱及美觀，只標注了半邊的標號§ 方案的對比和確定、具體方案 比較內(nèi)容、萬案一、 ，>*萬案一美觀程度較難看較美觀運動難易程度人工操作較多更加自動化性價比較咼造價中等效率一般，人為因素影響較大有穩(wěn)定的伸縮速度，比較穩(wěn)定占地空間較大較小通過比較，方案二更接近設計時的目的，實現(xiàn)了自動化的 伸縮與升降功能，且造價合理，為家庭主婦們帶來的便利更 多，綜

6、合看來其市場潛力更大。三、設計方案分析§機構(gòu)運動說明如右圖所示，晾衣架固定 在室內(nèi)，當不用的時候， 晾衣架向上收入室內(nèi)， 這 樣既不破壞小區(qū)環(huán)境又 不占用房子的內(nèi)部空間。當晾曬衣服時，啟動電動機，使晾衣架降下來，然 后在矩形晾衣桿上懸掛好衣服。如 果室外天氣較好，啟動電動機，使晾衣架向外運動，晾衣架 運動到合適的位置后關(guān)閉電動機（也有一個極限位置的擋 板，晾衣架運動到此處則會停止），此時，晾衣架就伸到了室外，這樣能夠充分利用陽光。如果室外下雨，則只要按下 開關(guān)，讓電動機反轉(zhuǎn)即可§機構(gòu)效果簡圖12 §機構(gòu)零件規(guī)格名稱規(guī)格數(shù)量桿1L=500mmD=30mm4桿2L=1

7、200mD=30mm4桿6L=300mm4D=30mm桿12L=2500mmD=30mm2蝸桿Zi=1mi=10di=80mm2蝸輪Z2=31m= d2=300mm B=50mm2減速器i=10:1（傳動比）?=80%2深溝球軸承GBT2971994 6004 型4電動機n=500r/m inP=70w2軸承套42/ 476§機構(gòu)運動簡圖§運動計算分析電動機的額定功率 P為70W 額定轉(zhuǎn)速為500 r/min，其額定扭矩Te9549 0.075001.34N m電動機通過變速器將動力傳遞給蝸桿T1 i Te 10 1.34 13.4N m傳遞到蝸桿的功率為R ,P 56W蝸

8、桿通過渦輪驅(qū)動晾衣架運動，晾衣架對渦輪中心的扭矩M 432sin （B為晾衣架轉(zhuǎn)動的角度，75o<9< 75o）所以晾衣架的角速度和角度的關(guān)系為2卩0.098M sin75752PM432sin 42W2 1 0 0晾衣架的平均角速度為0.13 rad min所以晾衣架要轉(zhuǎn)動到預定的位置需耗時1.30.1310s晾衣架位移和角度的關(guān)系S L21 cos晾衣桿的各桿在擺到最大角度 的地方受的力最大對整體分析：2F=150+150+50+50+10F=205N用靜代換分別將桿1和桿2質(zhì) 量分別分解至咆,D處和仏B處m 沖二丄 mi = 2.Sig2J m:二 0.5FM對桿L進行分析？

9、工A/b =-尺“ cos 15。+FW sill 15。= 0& = 672NF = Jf+ fF = 696NF8i= = MPaA桿2和桿4的受力一樣對桿件2進行分析，(?2= =0.95AZPA對桿件3進行分析：Mc=FB/cosl5°-t-F27sinl5°-A/ = 0A/ = 417N將頭分別向工J方向分解fix = FBsinl5°-Fill cost 5° = -602 VFsy = 一用 COS15。- FH Sill 15° = -348NFcx = F4*cos 15°+ (F - G3tf)sml5&

10、#176; = 602N血= _F$ = 348N11T1'r 1r13QN15WSIq=lEON/n4-17 N.H做出桿3的彎矩圖：桿3截面的正應力i My 2.4MPaIzF Bx2=0.85MPaAmax 12=3.25MPa對晾衣桿分析：作出晾衣桿的彎矩圖：3 My 0.53MPaIz9S7SM&四、心得體會創(chuàng)新的作用體現(xiàn)在我們生活中的方方面面，大到人類文 明進步、人類科學的發(fā)展、現(xiàn)代科學體系、技術(shù)和經(jīng)濟發(fā)展、 綜合國力，小到我們的日常生活，一個創(chuàng)新的點子往往能給 我們帶來太多的便利。通過這次的機械創(chuàng)新設計實習，我從一開始的無從下 手，經(jīng)過查閱資料、咨詢老師、與同學之

11、間相互討論等方式， 對機械設計的全過程逐步地有了了解，并且能夠根據(jù)機構(gòu)功 能的需要設計出機械來。在這次研究性的學習中，充分發(fā)揮了我們的自學能力、想象力和動手能力。首先是根據(jù)所選題目的設計要求，要構(gòu) 想出半自動晾衣架的大概機構(gòu)形態(tài)，以及可能要用到的機構(gòu) 組合。然后，根據(jù)初步估計，對構(gòu)想出的幾種方案進行比較 和選擇。最后是將零件具體的規(guī)格數(shù)據(jù)代入計算，分析結(jié)果，看是否滿足運動學要求，是否滿足零件的強度要求等。尤其是在運動的分析與計算過程中，是我們機械原理、 材料力學等課程所學的理論知識的實際運用，并順便幫我們 復習了一下所學內(nèi)容。這次機械創(chuàng)新設計實習，給了我一個鍛煉自己的機會， 并將所學知識有了一個綜合性的實際運用，提高了我的創(chuàng)新 能力，開拓性思維以及獨立的動手能力，真是受益匪淺。五、參考文獻1、黃純穎主編 機械創(chuàng)新設計 高等教育出版社2、張春林主編 機械創(chuàng)新設計 機械工業(yè)出版社3、李萍萍 賀煒主編 機械制圖與計算機繪圖 機械工業(yè) 出版社4、李海萍主編