現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法大作業(yè)

1、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法大作業(yè) 要求：（1）調(diào)查研究，制作簡單可行性報(bào)告。 （2）確定主要的設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)。 （3）對主功能進(jìn)行分解，繪制功能系統(tǒng)圖和功能結(jié)構(gòu)圖。 （4）找到作用原理實(shí)現(xiàn)功能要求，建立形態(tài)力學(xué)矩陣，選擇最優(yōu)方案。 （5）繪制各子功能的結(jié)構(gòu)簡圖。 （6）繪制設(shè)備的總體布局簡圖，體現(xiàn)各子系統(tǒng)的位置與相互聯(lián)系。 （7）繪制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。 復(fù)合多功能衣架 這學(xué)期的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法這門課，確實(shí)受益匪淺，尤其是在兩位老師的引導(dǎo)下，我開始留意生活，留意生活中得不便之處，然后提出一些解決的想法。我覺得這個(gè)思想對我的影響很大，正如現(xiàn)在我想介紹的這個(gè)衣架，正是由于我在家庭生活中獲

2、得的靈感。一、簡單可行性報(bào)告在大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)，房屋中沒有專門的陽臺，很多人都在空地上曬衣物，當(dāng)人們外出時(shí)，突然起風(fēng)或下雨的時(shí)候沒辦法收衣服，回家后衣服不是掉地上就是洗好得衣服又給淋濕了，于是我便萌生了設(shè)計(jì)一個(gè)能防風(fēng)防雨的多功能衣架的想法。 1.1市場調(diào)查分析1.1.1市場描述一些較老的宿舍或者農(nóng)村家庭，一般會(huì)把衣服晾在外邊，這就免不了會(huì)受到風(fēng)吹雨淋。尤其是在沒人看的時(shí)候，比如在學(xué)校學(xué)生們上課顧不上看，晾在宿舍有晾不好，再如就是每天上班的人也沒有時(shí)間去看管晾在外邊的衣服。我們的產(chǎn)品將填補(bǔ)這一項(xiàng)市場空白，他們的生活帶來便利，也為所有在室外晾衣服的人群帶來了福音。這個(gè)市場是巨大的，不論在鄉(xiāng)村還是在城

3、市，無論在學(xué)校還是工廠，雖然該產(chǎn)品屬于一項(xiàng)新的發(fā)明，而且在市場上也沒發(fā)現(xiàn)同類產(chǎn)品，這就更加提升了我的這種產(chǎn)品的實(shí)用性和競爭力。尤其是將防風(fēng)防雨兩種功能集成在一起，使其具有多功能性 ：1)能避免被風(fēng)刮下來。2)不怕雨淋3)加上衣架上特殊的設(shè)計(jì)，使得該種衣架能晾多種類型的東西而不僅僅是衣服。1.1.2 目標(biāo)市場我們將目標(biāo)市場定義為：農(nóng)村家庭、沒陽臺的宿舍、室外晾衣服的人群等，我們的產(chǎn)品擁有以下優(yōu)勢；填補(bǔ)這個(gè)市場防風(fēng)防雨組合衣架的空白，產(chǎn)品的多功能性，產(chǎn)品的便利性，產(chǎn)品的組合性，以及產(chǎn)品的不同組合形成的不同價(jià)位更使得這款產(chǎn)品擁有了廣泛的人群支持和廣泛的選擇性。1.1.3 目標(biāo)消費(fèi)群 我們產(chǎn)品的目標(biāo)消

4、費(fèi)群主要是在室外晾衣服的人群。不論是住在沒陽臺宿舍的學(xué)生還是上班族，不論是住在鄉(xiāng)村的人群還是城市的人群，只要他們在室外晾衣服，只要他們的衣服還正在受著風(fēng)吹雨打，我們的產(chǎn)品都會(huì)給他們帶來很大的方便。首先：我們的產(chǎn)品可以幫人們?nèi)コ伙L(fēng)刮掉衣服的煩惱，其次，還可以讓人們擺脫下雨回家收衣服的尷尬，進(jìn)而提高人們的生活檔次。我們的產(chǎn)品的高質(zhì)量，價(jià)格合理，一些切合實(shí)際的人性化設(shè)計(jì)也會(huì)吸引相當(dāng)一部分用戶。綜上所述：這個(gè)產(chǎn)品會(huì)吸引很大的客戶群，市場潛力大。二、 主要的設(shè)計(jì)指標(biāo) 表1：1功能防風(fēng)防雨2適應(yīng)性目標(biāo)市場：沒陽臺的宿舍，農(nóng)村家庭、室外晾衣服的人群等3性能將普通衣架與防風(fēng)防雨的功能集成在一起，提高其實(shí)用性

5、4可靠性可靠性很高，維修方便5使用壽命可長期使用，故障率報(bào)廢率6安全生產(chǎn)安全：簡單的塑料，簡單的金屬加工生產(chǎn)，安全性高使用安全：正確使用，無任何安全隱患7包裝運(yùn)輸防風(fēng)制作主要為塑料，包裝運(yùn)輸要求低防雨要求較高，有的由金屬制作，包裝要求不會(huì)太高 3、 功能系統(tǒng)圖和功能結(jié)構(gòu)圖3.1普通衣架+閉合裝置+感光傳動(dòng)裝置適當(dāng)組合風(fēng)雨組合衣架防風(fēng)裝置彈性自鎖旋轉(zhuǎn)開合衣架設(shè)孔固定衣架外加固定圈（類似用手系）一般功能固定式電動(dòng)機(jī)控制，衣架動(dòng)移動(dòng)式電動(dòng)機(jī)控制，遮雨布動(dòng)防雨裝置3.2控制信息（天氣） 根據(jù)是否下雨啟動(dòng)防雨 裝置 防雨 不會(huì)淋濕驅(qū)動(dòng)力 防風(fēng) 不會(huì)吹掉衣物 風(fēng)吹雨淋 衣物 噪聲 雨水腐蝕四、實(shí)現(xiàn)各功能的

6、作用原理及建立形態(tài)學(xué)矩陣，選出最優(yōu)方案。 4.1.1 防風(fēng)功能的實(shí)現(xiàn)采用旋轉(zhuǎn)開合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)開合可以借鑒手銬的設(shè)計(jì)，只需簡單開合即可4.1.2 防雨功能控制電路的設(shè)計(jì)1） 控制電路設(shè)計(jì)在晾衣架的外端裝濕度傳感器和光強(qiáng)傳感器，雨布軸上卷繞防水雨布。濕度傳感器和光強(qiáng)傳感器感應(yīng)外界天氣變化，當(dāng)大氣濕度達(dá)到80以上，或光強(qiáng)弱到一定數(shù)值，傳感器發(fā)出信號，通過控制電路控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使晾衣橫桿縮回，同時(shí)電機(jī)帶動(dòng)雨布軸，將雨布伸出打開，包裹整個(gè)晾衣架；當(dāng)天晴或天亮?xí)r，晾衣橫桿伸出，雨布縮回，繼續(xù)晾曬衣物。2）控制電路設(shè)計(jì)由雨水感應(yīng)控制電路；溫度傳感器控制電路；光敏傳感器控制電路以及位置傳感器控

7、制電路產(chǎn)生的數(shù)字信號，經(jīng)89C2051單片機(jī)的輸入口輸入給單片機(jī)。單片機(jī)經(jīng)分析處理后所得到的結(jié)果，從單片機(jī)輸出引腳輸出相應(yīng)的信號，從而控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)。雨水感應(yīng)器控制電路設(shè)計(jì)雨水感應(yīng)器是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)中采用了多點(diǎn) ：式布置的方式，將其與兩定值電阻及一滑動(dòng)變阻器構(gòu)成了如圖3所示的橋式控制電路，當(dāng)有雨水時(shí)，雨水感應(yīng)器 WY阻值變小，此時(shí)比較器5腳電壓高于4腳電壓，2腳輸出高電平，單片機(jī)P12采集到高電平，由程序判斷控制輸出，使防護(hù)布自動(dòng)伸展。當(dāng)天晴時(shí)，雨水感應(yīng)器WY阻值變大，此時(shí)比較器5腳電壓低于4腳電壓，2腳輸出低電平，單片機(jī)P12采集到低電平，由程序判斷控制輸出，使防護(hù)布自動(dòng)收回。光敏感

8、應(yīng)器控制電路由光敏電阻，兩個(gè)定值電阻構(gòu)成了如圖4所示的光敏傳感橋式控制電路。陽光明媚時(shí)光敏電阻W1阻值變小，此時(shí)比較器7腳電壓高于6腳電壓，1腳輸出高電平，單片機(jī)P35采集到高電平，由程序判斷控制輸出，使防護(hù)布自動(dòng)收回。天陰時(shí)，光敏電阻W1阻值變大，此時(shí)比較器7腳電壓低于6腳電壓，1腳輸出低電平，單片機(jī)P35采集到低電平，由程序判斷控制輸出，使防護(hù)布自動(dòng)伸展。3)機(jī)械設(shè)計(jì)部分在晾衣架機(jī)構(gòu)的最上層兩側(cè)裝有雨布軌道，兩根雨 軌道的一端與墻體固定，并與上層電動(dòng)雨布箱相連，另一端向外延伸并稍向下傾斜。雨布軌道上裝傳送帶。雨布纏繞在雨布軸上，兩端與傳動(dòng)帶固定，雨布軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過傳送帶帶動(dòng)雨布打開或縮回。

9、兩根雨布軌道下面是晾衣架的主體晾衣軌道桿，兩個(gè)晾衣軌道桿的內(nèi)部是滑槽，在滑槽內(nèi)裝有傳動(dòng)晾衣橫桿的滑車、傳動(dòng)帶或鋼絲，滑車部分是由滑車殼體、滑輪以及滑輪軸組成，晾衣橫桿支撐在滑車七面裝的凸耳上，滑車由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電子感應(yīng)箱裝在一根軌道桿的外端。在兩根軌道桿外側(cè)面分別裝有左、右電動(dòng)雨布箱，左、右電動(dòng)雨布箱兩端下面分別裝有雨布軌道；雨布軌道末端用水平的連接桿相連。電動(dòng)雨布箱的結(jié)構(gòu)：雨布纏繞在滾軸上，滾軸一端裝有滾輪，滾輪上繞有拉繩，在滾輪外側(cè)的滾軸上裝有電機(jī)，電機(jī)由固定環(huán)固定在雨布箱內(nèi)，電機(jī)外裝有電路接線盒，在滾軸的另一端裝有固定環(huán)，在雨布箱下端開有雨布出口。4.2 形態(tài)力學(xué)矩陣功能元解 功能元 1

10、2 3 4 防風(fēng) 防雨 彈性自鎖 旋轉(zhuǎn)開合 衣架設(shè)孔固定 外用固定圈 導(dǎo)桿傾斜 防雨布伸展 支架收縮 利用形態(tài)學(xué)矩陣的方法可以得到要完成防風(fēng)防雨的功能可以有12種的組合，從這兩種功能的結(jié)合難易程度，以及組合衣架分開也能分別做到滿足防風(fēng)或防雨的功能，在考慮到滿足更廣大的人群，可以將其確定為一下幾種方案：方案一，彈性自鎖+導(dǎo)軌傾斜防護(hù)布展開；方案二，旋轉(zhuǎn)開合+導(dǎo)軌傾斜防護(hù)布展開；方案三，彈性自鎖+導(dǎo)軌傾斜支架收縮；方案四，旋轉(zhuǎn)開合+導(dǎo)軌傾斜支架收縮；方案五，彈性自鎖+交叉支架收縮；方案六，旋轉(zhuǎn)開合+交叉支架收縮；4.3 通過評價(jià)比較，選擇出最佳方案總體分析，該產(chǎn)品是基于多類型衣物晾曬衣架，添加防風(fēng)

11、防雨功能功能的產(chǎn)品，命名為復(fù)合多功能衣架是因?yàn)榭梢詫⒎里L(fēng)和防雨的功能分開使用，以滿足不同人群不同價(jià)格預(yù)期的人群，防風(fēng)的功能容易滿足，設(shè)計(jì)簡單，制作容易，價(jià)格相對較低，故使用人群多分布在只對防風(fēng)有特殊要求的消費(fèi)者，并且為了滿足不同工況條件，比如晾衣架或晾衣繩，晾衣架又有粗的和細(xì)的的區(qū)分，故在做方案評價(jià)的時(shí)候都要將其考慮在內(nèi)?？墒怯捎诜烙旯つ苄枰玫诫姍C(jī)的帶動(dòng)防雨布的運(yùn)動(dòng)，故在結(jié)構(gòu)上比較大，而且由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜故成本相對較高，但是由于其可以固定安裝在陽臺上，或裝在墻上，或者可以擺放在院子里，只有這樣，衣架的研究才有廣大的消費(fèi)人群支持，并且在一些高級或?qū)I(yè)的地方也可以用到比如說理發(fā)店和大的商場。綜上所

12、述，方案的評價(jià)要從可分離生產(chǎn)，可適合多種工況，制造相對容易，價(jià)格相對較低，功能相對較多這些方面去考慮。1） 分析方案一優(yōu)點(diǎn)：彈性自鎖滿足防風(fēng)功能，比較穩(wěn)固，導(dǎo)軌傾斜防護(hù)布展開滿足防雨功能，防護(hù)范圍廣，防護(hù)密實(shí)，可以滿足固定安裝和靈活擺放，缺點(diǎn)：彈性自鎖工藝要求較高，加工較旋轉(zhuǎn)開合的工藝復(fù)雜，2）分析方案二優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)軌傾斜防護(hù)布展開滿足防雨功能，防護(hù)范圍廣，防護(hù)密實(shí)，可以滿足固定安裝和靈活擺放。旋轉(zhuǎn)開合的防風(fēng)設(shè)計(jì)誰說穩(wěn)定性不如彈性自鎖，但足以達(dá)到防風(fēng)的需求，而且這樣做可以還可以節(jié)約成本。缺點(diǎn)：由于旋轉(zhuǎn)開合的穩(wěn)定性畢竟不如彈性自鎖，故其壽命可能會(huì)受到影響，而且防護(hù)布伸展后需要人工重新卷起來比較麻煩。

13、3）分析方案三優(yōu)點(diǎn)：彈性自鎖滿足防風(fēng)功能，比較穩(wěn)固。導(dǎo)軌傾斜支架收縮來滿足防雨功能，可基本達(dá)到防護(hù)要求，自動(dòng)化較強(qiáng)，可以在工況適宜的時(shí)候自動(dòng)展開達(dá)到晾衣服的要求，也可以在下雨的時(shí)候自動(dòng)收縮，達(dá)到防雨要求。缺點(diǎn)：導(dǎo)軌需要固定安裝在陽臺外或外墻上才可以可以達(dá)到好的效果，使用場所受到限制，彈性自鎖工藝要求較高，加工較旋轉(zhuǎn)開合的工藝復(fù)雜。4)分析方案四優(yōu)點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)開合的防風(fēng)設(shè)計(jì)誰說穩(wěn)定性不如彈性自鎖，但足以達(dá)到防風(fēng)的需求，而且這樣做可以還可以節(jié)約成本。導(dǎo)軌傾斜支架收縮來滿足防雨功能，可基本達(dá)到防護(hù)要求，自動(dòng)化較強(qiáng)，可以在工況適宜的時(shí)候自動(dòng)展開達(dá)到晾衣服的要求，也可以在下雨的時(shí)候自動(dòng)收縮，達(dá)到防雨要求。缺

14、點(diǎn)：由于旋轉(zhuǎn)開合的穩(wěn)定性畢竟不如彈性自鎖，故其壽命可能會(huì)受到影響。而導(dǎo)軌需要固定安裝在陽臺外或外墻上才可以可以達(dá)到好的效果，使用場所受到限制5)分析方案五優(yōu)點(diǎn)：彈性自鎖滿足防風(fēng)功能，比較穩(wěn)固。交叉支架收縮結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，比導(dǎo)軌支架收縮簡潔方便，容易維修。缺點(diǎn)：彈性自鎖工藝要求較高，加工較旋轉(zhuǎn)開合的工藝復(fù)雜，而交叉支架結(jié)構(gòu)剛度不如有導(dǎo)軌設(shè)計(jì)，但加導(dǎo)軌或類似導(dǎo)軌的裝置會(huì)增加成本，最后由于交叉支架也需要固定裝備，故應(yīng)用范圍有所限制。6)分析方案六優(yōu)點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)開合的防風(fēng)設(shè)計(jì)誰說穩(wěn)定性不如彈性自鎖，但足以達(dá)到防風(fēng)的需求，而且這樣做可以還可以節(jié)約成本。交叉支架收縮結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，比導(dǎo)軌支架收縮簡潔方便，容易維修。缺點(diǎn)：由于旋轉(zhuǎn)開合的穩(wěn)定性畢竟不如彈性自鎖，故其壽命可能會(huì)受到影響。而交叉支架結(jié)構(gòu)剛度不如有導(dǎo)軌設(shè)計(jì)，但加導(dǎo)軌或類似導(dǎo)軌的裝置會(huì)增加成本，最后由于交叉支架也需要固定裝備，故應(yīng)用范圍有所限制。綜上述，每種方案都有其缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，通過比較各種方案的特點(diǎn)，在經(jīng)過主要次要矛盾的分析。又考慮到該設(shè)計(jì)需滿足適合多種工況，制造相對容易，價(jià)格相對較低，功能相對較多這些特點(diǎn)，故比較之下，選擇方案二比較適合。雖然防護(hù)布伸展后需要人工重新卷起來比較麻煩，但這種方案能夠靈活擺放，有廣大的消費(fèi)群，而且這種方案能夠滿足防風(fēng)防雨功能分離生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)按需按量生產(chǎn)，制作不是太復(fù)雜，制造成本