機械原理創(chuàng)新設計——半自動晾衣架

1、 機械原理創(chuàng)新設計 說明書 設計題目：半自動晾衣架目錄一. 緒論 31.課題的選定和要求 32. 課程設計目的 3二. 方案設計 31.方案一 42. 方案二 5三. 幾個重要的參數(shù) 71. 緒論1.1課題的選定和要求。1.1.1課題的選定晾曬衣服是頻繁而單調(diào)的工作。衣物的沉重、晾架的高度以及衣物在天氣變化時的容易受到損壞和弄臟，這些問題一直煩擾著家庭主婦們。目前，市面上出現(xiàn)了各式各樣的晾衣架，其目的在于緩解舉手晾衣的麻煩，避免天氣帶來的危害并充分利用陽光。但其實在很多方面并沒有完全自動化甚至符合生活需求，只是適當?shù)臏p少了工作量。以前，晾衣架最簡單的一種是一根竹竿固定或懸掛在屋頂板下、窗外等地

2、方；現(xiàn)在的居民很多是在天花板下焊接一根鐵管作為晾衣架的掛具，晾衣服時，必須將衣服一件一件地穿上衣架，再用杈子將衣服掛在鐵管上，工作效率低，又不方便，時常將衣服掉地弄臟，而且還不能充分利用陽光。即便近期出現(xiàn)的自動晾衣架，大多也只能通過升降來簡化涼衣服的工作量，還不能同時實現(xiàn)升降并且伸縮屋內(nèi)外這兩方面的功能。針對以上提出的現(xiàn)象，經(jīng)過研究調(diào)查，本人決定選擇半自動晾衣架作為課題，設計可以同時實現(xiàn)升降和在屋內(nèi)外伸縮的晾衣架。1.1.2課題要求 （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）足夠的承載力；

3、（4） 操作方便，省力。1.2 課程設計目的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資料的能力；5）通過編寫說明書，培養(yǎng)學生表達，歸納，總結的能力；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。2. 方案設計 2.1方案一2.1.1方案

4、一結構示意圖 通過研究設計，繪制出方案一的結構示意圖如圖2-1A和B。 圖2-1A 方案一整體結構示意圖 圖2-1B 方案一運動結構示意圖2.1.2方案一組成結構 如圖2-1A所示，A圖中兩個運動結構為對稱結構，其運動結構如圖2-1B所示。由這兩個圖可以看出，該運動機構由6個運動構件組成，其他為附屬運動裝置。構件1固定于天花板上，構件2垂直于天花板位于窗戶兩側，對稱的構件6相連接，用于懸掛衣物。掛于固定桿1和2上的是固定掛鉤1和2，用于固定滑塊3和5的位置，通過把手1和2來控制兩個固定掛鉤。2.1.3方案一的工作原理 通過把手2將固定掛鉤2固定于固定桿2上，固定掛鉤2的設計彎度較大，使固定桿與

5、掛鉤的相對移動較小，從而使滑塊5不能在構件6上滑動；下拉把手1使滑塊3在構件2上向下滑動，構件6隨之繞構件1轉(zhuǎn)動，同時實現(xiàn)晾衣桿的升降和內(nèi)外移動，此時，可以掛上衣物，接著抬起把手1使滑塊3向上移動，通過構件4帶動構件6撐起晾衣桿，移動把手1將固定掛鉤1掛于固定桿1上，使滑塊3在垂直方向上得到固定，從而使構件6始終保持水平。由于構件6的轉(zhuǎn)動幅度有限，很大程度上不能完全滿足用戶使衣物內(nèi)外移動的需求，使用滑塊5來實現(xiàn)衣物在個人需要內(nèi)的內(nèi)外移動。利用把手2取下固定掛鉤2，解除對滑塊5的約束，前后推動把手2，實現(xiàn)晾衣桿的內(nèi)外移動。當滑塊5移動過程中，會帶動構件4，此時滑塊3在構件2上的移動收到約束，將會

6、使得構件2產(chǎn)生搖桿運動，由于構件2位于兩側，無論從美觀上還是空間上都沒有不利影響。2.1.4小結本設計方案通過較低的把手設計緩解了舉手晾衣的麻煩，通過兩個滑塊和固定掛鉤實現(xiàn)了晾衣桿升降和內(nèi)外伸縮，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，在設計中將利用理論力學和材料力學以及機械原理的相關知識對各材料的尺寸等參數(shù)進行計算，使其具有足夠的承受力，整個操作過程方便，省力?？傮w來講，基本滿足了設計要求，但是，為了使人能夠用最小的力通過把手撐起晾衣架，將把手設計在中間，使得室內(nèi)的美觀受到一定程度的影響，并且，在不晾曬衣物時，使用陽臺也不是很方便。因此，本人決定在方案一基礎上進行改進，設

7、計方案二。2.2方案二2.2.1方案二結構示意圖根據(jù)方案一中的基本思路和存在的問題進行思考，提出解決方案，設計得到方案二的結構示意圖如圖2-2A和B。 圖2-2A 方案二整體結構示意圖 圖2-2B 方案二運動結構示意圖2.2.2方案二組成結構 如圖2-2A和B，相對方案一而言，原本固定的把手1和2被改造成了運動的結構，與把手1和2相連接的滑塊7和滑塊9可以在構件8和構件10上往返運動。其他結構與方案一相同，即該運動機構由6個運動構件組成，其他為附屬運動裝置。構件1固定于天花板上，構件2垂直于天花板位于窗戶兩側，對稱的構件6相連接，用于懸掛衣物。掛于固定桿1和2上的是固定掛鉤1和2，用于固定滑塊

8、3和5的位置，通過把手1和2來控制兩個固定掛鉤。2.2.3方案二的工作原理本方案中所設計的晾衣架在未使用時，將把手1和2放置于窗戶的兩側任意一側均可，即可解決室內(nèi)美觀問題和晾曬衣物或使用陽臺使所造成的不便。當需要晾曬衣物使用到把手時，手動將把手1和2通過滑塊7和9在構件8和10上的滑動使其位于中間位置，從而達到省力的效果。其他工作過程同方案一，即通過把手2將固定掛鉤2固定于固定桿2上，固定掛鉤2的設計彎度較大，使固定桿與掛鉤的相對移動較小，從而使滑塊5不能在構件6上滑動；下拉把手1使滑塊3在構件2上向下滑動，構件6隨之繞構件1轉(zhuǎn)動，同時實現(xiàn)晾衣桿的升降和內(nèi)外移動，此時，可以掛上衣物，接著抬起把

9、手1使滑塊3向上移動，通過構件4帶動構件6撐起晾衣桿，移動把手1將固定掛鉤1掛于固定桿1上，使滑塊3在垂直方向上得到固定，從而使構件6始終保持水平。由于構件6的轉(zhuǎn)動幅度有限，很大程度上不能完全滿足用戶使衣物內(nèi)外移動的需求，使用滑塊5來實現(xiàn)衣物在個人需要內(nèi)的內(nèi)外移動。利用把手2取下固定掛鉤2，解除對滑塊5的約束，前后推動把手2，實現(xiàn)晾衣桿的內(nèi)外移動。2.2.4小結本方案不僅能滿足設計要求，并且還能使室內(nèi)美觀并使用方便，是最佳設計方案。因此，最終設計方案為本方案。3. 幾個重要參數(shù)3.1實際尺寸 本方案設計中，將陽臺寬度定為3米，晾衣桿長度略小，設定為2.7米，設房屋高度為2.8米，圖2-2B中所

10、示構件2長度為2.5米，出于有便充分接受陽光以及小區(qū)美觀的考慮，將構件6的長度定為2米，屋內(nèi)0.5米，向外1.5 米，無論房屋樓層高低，均可充分接受到陽光。構件8和10的長度與晾衣桿長度相等，均為2.7米，由于隨滑塊滑動，沒有固定高度。兩個固定桿略低于天花板，長度為陽臺寬度3米，高2.5米。現(xiàn)將各尺寸列于下表3-1。表3-1 設計方案結構尺寸 參 數(shù) 構 件 高 度 （米） 長 度 （米） 2 / 2.5 6 / 2 8 / 2.7 10 / 2.7 固定桿 2.5 33.2自由度 根據(jù)公式F=3n-2Pl-Ph，得出自由度F為1，滿足運動條件。3.3受力利用把手與滑塊固定，當位于構件8和10的中間位置時，根據(jù)材料力學受力分析可知撐起衣物的力氣減半，達到省力的效果，事半功倍。心得體會 在這次機械創(chuàng)新課程設計的過程中，我充分利用了自己在機械設計基礎這門課上所學得的知識，加上自己的創(chuàng)新思維完成了這次課題的設計內(nèi)容。這次設計實習，讓我意識到學習理論的重要性，并且找到了實踐與理論的結合點，用理論指導實踐，靠實踐來檢驗理論。在老師的指導，同學的幫助，自己的努力之下，我設計出了兩個方案，兩個方案的基