設(shè)計(jì)報(bào)告-自動(dòng)?jì)雰簱u床

自動(dòng)?jì)雰簱u床設(shè)計(jì)學(xué)校：中南大學(xué)成員：潘輝機(jī)械0913柴城機(jī)械0913吳選機(jī)械0913王迪機(jī)械0913指導(dǎo)老師：趙先瓊完成日期：2011年9月8日目錄一·設(shè)計(jì)背景及研究現(xiàn)狀 3二．設(shè)計(jì)方案 72.1.床架設(shè)計(jì) 72.2.床體設(shè)計(jì) 82.3.后箱的設(shè)計(jì) 102.4.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 112.5.皮帶輪傳動(dòng)裝置 142.6.組裝 15三：關(guān)鍵部位分析 173.1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 173.1.1結(jié)構(gòu)的原本是數(shù)據(jù) 183.1.2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角，急回特征的計(jì)算 183.1.3.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)速度及加速度的仿真模擬 193.1.4曲柄搖桿的受力分析 233.2床體的受力分析 23四．其他 254.1成本預(yù)算 254.2使用說明 264.3應(yīng)用前景及市場 27五．設(shè)計(jì)感想 28六．組內(nèi)分工及評(píng)分情況 30七.參考文獻(xiàn) 31一·設(shè)計(jì)背景及研究現(xiàn)狀進(jìn)入21世紀(jì)，中國大部分民眾進(jìn)入了小康生活，大部分父母對(duì)自己嬰兒的生活要求也越來越高。保障嬰兒舒適的睡眠也成了重要的一部分。而經(jīng)過我們這幾天對(duì)市場上賣的嬰兒搖床的研究調(diào)研，發(fā)現(xiàn)了很多搖床存在著一些或多或少的問題。中國的吊帶式、吊桿式嬰兒搖床是最近十年才流行起來的產(chǎn)品，在國內(nèi)非常受歡迎。中國是一個(gè)制造大國，搖床的生產(chǎn)量居世界第一。中國式的搖床可大量出口到中東、非洲、東南亞等地，但卻始終沒能賣到歐美等發(fā)達(dá)國家，為什么？很多人解釋說這是因?yàn)槲幕牟町?，而?dǎo)致在歐美國家的銷售受阻。其實(shí)不然，嬰兒搖床只是一個(gè)以降低產(chǎn)品成本，而把嬰兒床和搖籃結(jié)合在一起廉價(jià)工業(yè)品。據(jù)測試，這種搖床的搖擺頻率由于吊帶或搖桿過短，其固有振動(dòng)頻率大都是60～70次/分鐘左右，極少數(shù)可達(dá)到50次/分鐘，搖擺的幅度通常也只有10cm左右。這相當(dāng)于人正常小跑的速度，用這種搖床搖嬰兒就等于是抱著嬰兒在跑步，嬰兒當(dāng)然不會(huì)感覺舒服、安全，因此也無法很快入睡。正常的搖籃速度應(yīng)該在50次/分鐘以下，50次/分鐘相當(dāng)于正常人步行的速度，正常人步行每分鐘100步，步行的周期就是50次。當(dāng)然，如果搖籃的速度低于每分鐘40次，則搖動(dòng)效果更好。這個(gè)速度相當(dāng)于正常人慢走散步的速度。各種嬰兒搖床如下為什么嬰兒喜歡睡搖床呢？是因?yàn)樗麄冊(cè)趮寢尪亲拥臅r(shí)候，媽媽們每天的活動(dòng)，在他們感覺來就像是搖床在搖啊搖，所以寶寶喜歡睡搖床。一般用搖床只是為了幫助寶寶睡眠，若是寶寶不需要搖動(dòng)就可以入睡，那是最好了。千萬不要養(yǎng)成了不搖睡不著的壞習(xí)慣。中國式的搖床是一個(gè)商業(yè)化設(shè)計(jì)的結(jié)果，缺乏以人為本的人性化理念。如前所述，這種搖動(dòng)對(duì)嬰兒十分不利，嬰兒會(huì)感覺到不安全，不舒適，不能很快入睡，這樣無形中就造成惡性的循環(huán)：父母會(huì)以為是由于搖晃不夠而加緊搖動(dòng)搖床，給嬰兒帶來更嚴(yán)重的傷害。在歐美等發(fā)達(dá)國家，他們認(rèn)為這種搖床是一種非人性化對(duì)嬰兒有害的搖床，甚至有人認(rèn)為使用這種搖床是在虐待嬰兒！就這一個(gè)設(shè)計(jì)失敗的工業(yè)品，卻為什么能在國內(nèi)大受歡迎呢，究其原因，國內(nèi)生產(chǎn)廠商從自身利益出發(fā)，為謀取暴利，他們把嬰兒床和搖籃結(jié)合在一起，從而造成一種價(jià)格便宜，性價(jià)比高的假像，以蒙騙消費(fèi)者。商廠努力宣傳他們產(chǎn)品的價(jià)格低，功能多，卻并不管這樣的搖籃是否合格，是否有利寶寶健康成長。在消費(fèi)者不知情的情況下，他們的銷售做得很成功，硬把這一劣質(zhì)品做成了熱銷產(chǎn)品。殊不知，就這個(gè)價(jià)格低、性價(jià)比高、廣受中國年輕爸爸媽媽歡迎的產(chǎn)品，已經(jīng)傷害了我們千千萬萬的下一代，而這種情況還在人為地繼續(xù)著……。據(jù)一些資料統(tǒng)計(jì)，在中國，受搖籃綜合癥影響的嬰兒大約占5％，而在美國，只占5‰。對(duì)吊帶式、吊桿式嬰兒搖床的總結(jié)是：失敗的設(shè)計(jì)、有害的產(chǎn)品，成功的銷售。因此，我們需要設(shè)計(jì)出一個(gè)更簡便，更舒適，更符合嬰兒的自動(dòng)式搖床。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下問題：1、安全標(biāo)準(zhǔn)：安全始終應(yīng)當(dāng)放在第一位來考慮，嬰兒床必須符合嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)。2、床緣柵欄：盡量選擇圓柱形的柵欄，兩個(gè)柵欄之間的距離不可超過6厘米，以防止寶寶把頭從中間伸出來。有些媽媽喜歡花紋比較復(fù)雜、雕飾比較多的嬰兒床，事實(shí)上，這樣的床對(duì)孩子是不夠安全的。因?yàn)榇矙诨虼采砩贤蛊鸬牡耧椚菀坠醋『⒆拥囊挛?，孩子竭力掙脫時(shí)，就有可能碰撞受傷。3、嬰兒床的所有表面必須漆有防止龜裂的保護(hù)層：正在長牙的寶寶喜歡用嘴巴啃東西，因此床緣的雙邊橫桿必須裝上保護(hù)套，家長尤應(yīng)注意金屬材料的嬰兒床絕對(duì)不能含有鉛等對(duì)孩子身體有害的元素。4、緩沖圍墊：圍在嬰兒床內(nèi)四周圍布制的塑膠制的容易撕裂圍墊，能夠保護(hù)嬰兒的頭部。圍墊最少要有六個(gè)以上的結(jié)縛處;將結(jié)縛的帶子保持最短的長度，以防備寶寶勒到脖子。一旦寶寶踏到圍墊上便應(yīng)該拿掉圍墊，因?yàn)樗鼈兛赡艹蔀閷殞毰莱龃餐獾膲|腳石。5、床墊：當(dāng)床墊調(diào)到其最高位置時(shí)，它與床緣的距離至少要25厘米以上。床墊要與床架緊緊密合，以預(yù)防寶寶探頭進(jìn)去。在床墊的選擇上，傳統(tǒng)的棉制被褥是不錯(cuò)的選擇。6、裝飾圖案：嬰兒床的表面不要貼上貼紙，如果貼紙翹開，孩子很有可能會(huì)把它撕下來，塞進(jìn)口中。而且印有鮮艷圖案的帖紙易使孩子煩躁不安，通常暖色調(diào)的規(guī)律圖案會(huì)使孩子平靜并心情愉悅。有的嬰兒床涂有各種顏色，如果涂料中含鉛，當(dāng)嬰兒啃咬欄桿時(shí)就有發(fā)生鉛中毒的危險(xiǎn)，發(fā)生鉛中毒，會(huì)使嬰兒出現(xiàn)貧血。7、嬰兒床的大小：嬰兒床如果太小，用1年左右就要淘汰，似乎有點(diǎn)浪費(fèi)。但是如果太大，又不能給嬰兒提供安全感。8、柵欄的使用：柵欄的高度一般以高出床墊50厘米為宜。要是太低，等到孩子能抓住柵欄站立時(shí)，隨時(shí)有爬過柵欄掉下來的危險(xiǎn)。如果太高，父母抱起或者放下嬰兒都十分不便。所以，可以選擇柵欄附有活動(dòng)小門或柵欄可以整體放下的嬰兒床，這樣抱孩子或給孩子換尿布的時(shí)候就不必老彎下腰來抱嬰兒，也就不會(huì)引起腰酸背痛了9、滾輪和搖擺功能：有些嬰兒床安裝了小輪子，可以自由地推來推去。這種小床，必須注意它是否安有制動(dòng)裝置，有制動(dòng)裝置的小床才安全，同時(shí)制動(dòng)裝置要比較牢固，不至于一碰就松。還有的小床可以晃動(dòng)，有搖籃的作用，這種床也一定要注意它各部位的連接是否緊密可靠。最好不要買只能晃動(dòng)不能固定的小床，因?yàn)閶雰旱某砷L速度很快，睡搖籃的時(shí)間畢竟短，更需要的還是一張固定的床二．設(shè)計(jì)方案2.1.床架設(shè)計(jì)床架主要起支撐作用，床架的設(shè)計(jì)必須要穩(wěn)固，要保證寶寶睡覺時(shí)的安全性，因此，底盤必須穩(wěn)固，要選用堅(jiān)固的材料。我們的設(shè)計(jì)如下長方形狀的地盤兩根支撐柱之間加一連桿起穩(wěn)固作用底盤：長1200mm寬800mm高80mm整個(gè)床架高1500mm2.2.床體設(shè)計(jì)床體的設(shè)計(jì)應(yīng)以保證寶寶睡眠時(shí)的安全和舒適為主，應(yīng)選取無害的材料，應(yīng)保證衛(wèi)生。設(shè)計(jì)如下：床體：長1000mm寬600mm高300mm2.3.后箱的設(shè)計(jì)后箱主要起隔離傳動(dòng)裝置和嬰兒，以保障嬰兒的安全性。并且后箱上可以放置一些嬰兒的必需品，讓父母照顧更加省心。設(shè)計(jì)如下：后箱：長800mm寬：200mm高：1500mm2.4.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)我們采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各部件長度尺寸影響了整個(gè)搖床的擺動(dòng)幅度。嬰兒搖床的擺動(dòng)幅度的設(shè)計(jì)應(yīng)以安全為主，再考慮合適的擺動(dòng)幅度。預(yù)設(shè)搖床的擺動(dòng)幅度為15deg，最終設(shè)計(jì)的各部件尺寸如下：曲柄長55.29mm搖桿長300mm曲柄搖桿的設(shè)計(jì)如下圖所示：設(shè)計(jì)完成后的實(shí)物圖如下；圖1圖2曲柄機(jī)構(gòu)圖3連桿機(jī)構(gòu)2.5.皮帶輪傳動(dòng)裝置其中曲柄搖桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中圖2的輪2由輪1經(jīng)皮帶帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖2.6.組裝加上后箱后的整體圖三：關(guān)鍵部位分析3.1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)圖3.1曲柄搖桿的設(shè)計(jì)3.1.1結(jié)構(gòu)的原本是數(shù)據(jù)其中曲柄長55.29mm搖桿長300mm設(shè)計(jì)要求為搖床擺動(dòng)的頻率為30次每分鐘因此曲柄的轉(zhuǎn)速定為180度每秒曲柄做勻速圓周運(yùn)動(dòng)3.1.2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角，急回特征的計(jì)算由圖3.1可得行程速比系數(shù)K=1.182傳動(dòng)角=42

度由計(jì)算數(shù)據(jù)可以看出，該搖床的行程系數(shù)比較小最小傳動(dòng)角較大符合該設(shè)計(jì)的要求3.1.3.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)速度及加速度的仿真模擬圖3.2曲柄的轉(zhuǎn)速圖3.3搖床的轉(zhuǎn)速圖3.4曲柄的角加速度圖3.5搖床的角加速度從仿真數(shù)據(jù)可以看出再主動(dòng)輪做勻速圓周運(yùn)動(dòng)前提下并且轉(zhuǎn)速為180度每秒搖床的最大轉(zhuǎn)速為80度每秒搖床的最大角加速度為350度每二次方秒3.1.4曲柄搖桿的受力分析曲柄的轉(zhuǎn)速為30n/min即：ω=πrad/s長度r=55.6mm所以速度都比較緩慢且整體的負(fù)荷也比較輕，而桿件的截面都足夠?qū)?，能夠保證運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生折斷或彎曲的現(xiàn)象。3.2床體的受力分析靜止時(shí)床體的受力圖3.6搖床靜止時(shí)受力即彎矩圖300N300N150N150N所有品種的木材中，最大的順紋抗剪強(qiáng)度為1.7N/mm2，最小順紋抗剪強(qiáng)度為1.3N/mm2。最大橫紋抗剪強(qiáng)度為3.5N/mm2，最小橫紋抗剪強(qiáng)度為3.2N/mm2搖床中間截面足夠安全不會(huì)發(fā)生折斷，變形。現(xiàn)考慮搖床兩端的切應(yīng)力截面為直徑為60mm的圓，剪力為150N則：τ=4Q/（3A）τ=0.018N/mm2《1.3N/mm2所以滿足要求，安全。床體運(yùn)動(dòng)時(shí)由圖3.5可知搖床的最大角加速度約為：α=6rad/s2水平方向的最大加速度近似為a=α*r=1.8m/s2比加速度小很多，所以基本上，受力不會(huì)有數(shù)量級(jí)上的變化，仍遠(yuǎn)小于1.3N/mm2所以運(yùn)動(dòng)時(shí)搖床依然穩(wěn)定。四．其他4.1成本預(yù)算整個(gè)搖床整體部分均采用木制結(jié)構(gòu)床架100元、床體100元、后箱連同定時(shí)設(shè)備200、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)100元共計(jì)約500元4.2使用說明該產(chǎn)品為家庭用簡易嬰兒搖床，使用簡單，方便，安全。只需插上電源，打開開關(guān)，就能達(dá)到搖床自動(dòng)擺動(dòng)的效果。而當(dāng)您關(guān)上開關(guān)之后，這就是一款嬰兒的固定床。您也可以自己手動(dòng)的擺動(dòng)搖床。后箱的設(shè)計(jì)然您照顧孩子更加方便快捷，您可以將嬰兒的必需品，如奶粉，奶瓶，尿不濕等產(chǎn)品至于后箱之上。該產(chǎn)品穩(wěn)固，安全。但最好不要將過重物品放于搖床之中。4.3應(yīng)用前景及市場產(chǎn)品特色：產(chǎn)品簡單可行，成本低。市場；現(xiàn)在人們?cè)絹碓阶⒅貙?duì)孩子的培養(yǎng)，孩子的睡眠狀況無疑是必須要解決的。在搖床中，孩子將很快的進(jìn)入高質(zhì)量的睡眠。而且很多夫妻，不會(huì)照看孩子，由于工作等各種原因，沒有太多空暇的時(shí)間來給孩子手動(dòng)搖床。這無疑給這個(gè)創(chuàng)意很大的市場。隨著科技的發(fā)展，這個(gè)創(chuàng)意可以結(jié)合現(xiàn)在的電子科技，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)功能。能夠識(shí)別孩子的哭聲，并自動(dòng)搖起來。當(dāng)孩子在床上不停翻動(dòng)時(shí)，能夠減慢搖動(dòng)的幅度甚至停止搖擺。解決孩子睡眠的問題，才能讓其父母放心的工作，更好的照顧孩子。五．設(shè)計(jì)感想在本次設(shè)計(jì)過程中，我們遇到了很多困難，也從中學(xué)會(huì)了很多書本上學(xué)不到的東西。要設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品，必須得先了解這種產(chǎn)品的社會(huì)需求，社會(huì)用途，以及同類產(chǎn)品的缺陷及成本等等因素。機(jī)械設(shè)計(jì)往往離不開自己的閱歷，經(jīng)驗(yàn)的積累固然可以從書本上學(xué)到不少，但是事非躬親很難在腦海中留下深刻的印象，對(duì)別人的經(jīng)驗(yàn)，自己沒有一定的基礎(chǔ)，要理解吸收真的是一件很不容易的事。呵呵。機(jī)械設(shè)計(jì)貫穿設(shè)計(jì)、制造、使用，維護(hù)的整個(gè)過程，設(shè)計(jì)時(shí)的疏忽總會(huì)在這些方面反映出來，成功與否是很容易判斷的。設(shè)計(jì)的過程中，受制造的影響很大，亦就是說好的設(shè)計(jì)是不能脫離制造的，對(duì)制造越了解，越有助于提高設(shè)計(jì)水平。模仿優(yōu)秀的作品是每一個(gè)設(shè)計(jì)師的必走之路。但是做設(shè)計(jì)，一定要有自己的想法，人也要有自己鮮明的個(gè)性，久了，就形成了自己的風(fēng)格，風(fēng)格的養(yǎng)成與一個(gè)人的藝術(shù)素養(yǎng)和個(gè)人修養(yǎng)有直接關(guān)系。羅嗦的人搞出來的東西就是那么羅嗦的，小氣的人搞出來的東西就是一副小家子氣，不負(fù)責(zé)任的人搞出來的機(jī)器就跟那人的德行一樣的不負(fù)責(zé)任。能有自己的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)風(fēng)格，就是不一樣，這樣搗騰出來的東西就有了獨(dú)特的靈魂。行家一看就知道，這是用心的杰作。在抄襲的時(shí)候積累了經(jīng)驗(yàn)就要抱著否定的態(tài)度學(xué)習(xí)。查閱資料，多看些經(jīng)典的設(shè)計(jì)案例，和設(shè)計(jì)的禁忌，與自己接觸過的一些東西進(jìn)行對(duì)比，就有了大的提高。就可以在現(xiàn)有的機(jī)器上動(dòng)手術(shù)。如：提高機(jī)器的附加值，完善更多的功能，讓整機(jī)具備更高的可靠度。從而迎合高端的客戶；或者進(jìn)行結(jié)構(gòu)精簡，保留一些常用功能，降低成本，滿足些買不起那么也用不上多功能的客戶的需求。做到這樣就可以稱的上做機(jī)械設(shè)計(jì)開始入門了。能不能成為世界級(jí)的發(fā)明家這個(gè)事情很難說的，呵呵。但是憑自己多年經(jīng)歷見識(shí)，將一些結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合，變異，嫁接，創(chuàng)造一些新的東西是不難的。與其用一生的時(shí)間去研究永動(dòng)機(jī)之類的高深課題，或者搞一些莫名其妙不能創(chuàng)造任何價(jià)值的所謂專利，不如用自己有限的生命去做些能在這個(gè)美麗的星球上留下點(diǎn)印記的事情。到時(shí)候老得快死了，臨終的時(shí)候還會(huì)想到，活了這么多年，搗騰了那么多機(jī)器在地球上跑，足以含笑九泉。一個(gè)真正談的能稱之為機(jī)械設(shè)計(jì)工程師，需要十年甚至十年以上的磨礪。還要有相當(dāng)?shù)奶旆忠约扒趭^和能造就人的環(huán)境。天才等于99%的勤奮+1%的努力其實(shí)說的并不是只要下苦工就會(huì)有成就。這句話說的是若一個(gè)人對(duì)某個(gè)職業(yè)沒有那1%天分，再勤奮也是沒有用的。勤奮是一個(gè)發(fā)掘自己天分的一個(gè)途徑，是有所成就的必須條件之一，而不是全部。絕對(duì)不是。機(jī)械零件材料選用的原則要考慮三個(gè)方面的要求1、使用要求（首要考慮）：1）零件的工況（震動(dòng)，沖擊，高溫，低溫，高速，高載都應(yīng)當(dāng)慎重對(duì)待）；2）對(duì)零件尺寸和質(zhì)量的限制；3）零件的重要程度。（對(duì)于整機(jī)可靠度的相對(duì)重要性）2、工藝要求：1）毛坯制造（鑄造，鍛打，切板，切棒）；2）機(jī)械加工；3）熱處理；4）表面處理3、經(jīng)濟(jì)性要求：1）材料價(jià)格（