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机械原理创新设计——半自动晾衣架

来源:本站 作者: 发布时间:2019-01-28 11:24:45 人气: [ ] 查看评论

  机械原理创新设计——半自动晾衣架_机械/仪表_工程科技_专业资料。机械原理创新设计——半自动晾衣架

  机械原理创新设计 说明书 设计题目:半自动晾衣架 目录 1 一. 绪论……………………………………………………………… 3 1.课题的选定和要求 …………………………………………… 3 2. 课程设计目的 …………………………………………… 3 二. 方案设计 ……………………………………………………… 3 1.方案一 ………………………………………………………… 4 2. 方案二 ………………………………………………………… 三. 几个重要的参数 ……………………………… 7 5 2 1. 绪论 1.1 课题的选定和要求。 1.1.1 课题的选定 晾晒衣服是频繁而单调的工作。衣物的沉重、晾架的高度以及衣物在天气变 化时的容易受到损坏和弄脏,这些问题一直烦扰着家庭主妇们。目前,市面上出 现了各式各样的晾衣架, 其目的在于缓解举手晾衣的麻烦,避免天气带来的危害 并充分利用阳光。 但其实在很多方面并没有完全自动化甚至符合生活需求,只是 适当的减少了工作量。 以前, 晾衣架最简单的一种是一根竹竿固定或悬挂在屋顶 板下、 窗外等地方; 现在的居民很多是在天花板下焊接一根铁管作为晾衣架的挂 具,晾衣服时,必须将衣服一件一件地穿上衣架,再用杈子将衣服挂在铁管上, 工作效率低,又不方便,时常将衣服掉地弄脏,而且还不能充分利用阳光。即便 近期出现的自动晾衣架, 大多也只能通过升降来简化凉衣服的工作量,还不能同 时实现升降并且伸缩屋内外这两方面的功能。针对以上提出的现象,经过研究调 查, 本人决定选择半自动晾衣架作为课题,设计可以同时实现升降和在屋内外伸 缩的晾衣架。 1.1.2 课题要求 (1)晾衣架能自动升降以缓解举手晾衣的麻烦; (2)晾衣架能自动伸出和缩回,既充分利用了阳光,减少事故隐患,又不影 响整个小区的总体美观; (3)足够的承载力; (4) 操作方便,省力。 1.2 课程设计目的 1)使学生初步了解机械设计的全过程,得到根据功能需要拟定机械运动方案的训练,初步 具备的机构选型、组合和确定运动方案的能力; 2)以机械系统运动方案设计为切入点,把机械原理课程各章的理论和方法融会贯通起来, 进一步巩固和加深所学的理论知识; 3)使学生掌握机械运动方案设计的内容,方法,步骤,并对动力分析与设计有一个较完整 的概念; 4)进一步提高学生运算,绘图以及运用计算机和技术资料的能力; 5)通过编写说明书,培养学生表达,归纳,总结的能力; 6)培养学生综合运用所学知识,理论联系实际,独立思考与分析问题的能力和创新能力。 2. 方案设计 2.1 方案一 2.1.1 方案一结构示意图 通过研究设计,绘制出方案一的结构示意图如图 2-1A 和 B。 3 图 2-1A 方案一整体结构示意图 图 2-1B 方案一运动结构示意图 2.1.2 方案一组成结构 如图 2-1A 所示,A 图中两个运动结构为对称结构,其运动结构如图 2-1B 所 示。由这两个图可以看出,该运动机构由 6 个运动构件组成,其他为附属运动装 置。构件 1 固定于天花板上,构件 2 垂直于天花板位于窗户两侧,对称的构件 6 相连接,用于悬挂衣物。挂于固定杆 1 和 2 上的是固定挂钩 1 和 2, ,用于固定 滑块 3 和 5 的位置,通过把手 1 和 2 来控制两个固定挂钩。 2.1.3 方案一的工作原理 通过把手 2 将固定挂钩 2 固定于固定杆 2 上,固定挂钩 2 的设计弯度较大, 使固定杆与挂钩的相对移动较小,从而使滑块 5 不能在构件 6 上滑动;下拉把手 1 使滑块 3 在构件 2 上向下滑动,构件 6 随之绕构件 1 转动,同时实现晾衣杆的 升降和内外移动,此时,可以挂上衣物,接着抬起把手 1 使滑块 3 向上移动,通 过构件 4 带动构件 6 撑起晾衣杆,移动把手 1 将固定挂钩 1 挂于固定杆 1 上,使 滑块 3 在垂直方向上得到固定, 从而使构件 6 始终保持水平。由于构件 6 的转动 幅度有限,很大程度上不能完全满足用户使衣物内外移动的需求,使用滑块 5 4 来实现衣物在个人需要内的内外移动。利用把手 2 取下固定挂钩 2,解除对滑块 5 的约束,前后推动把手 2,实现晾衣杆的内外移动。当滑块 5 移动过程中,会 带动构件 4,此时滑块 3 在构件 2 上的移动收到约束,将会使得构件 2 产生摇杆 运动,由于构件 2 位于两侧,无论从美观上还是空间上都没有不利影响。 2.1.4 小结 本设计方案通过较低的把手设计缓解了举手晾衣的麻烦, 通过两个滑块和固 定挂钩实现了晾衣杆升降和内外伸缩,既充分利用了阳光,减少事故隐患,又不 影响整个小区的总体美观, 在设计中将利用理论力学和材料力学以及机械原理的 相关知识对各材料的尺寸等参数进行计算,使其具有足够的承受力,整个操作过 程方便,省力。总体来讲,基本满足了设计要求,但是,为了使人能够用最小的 力通过把手撑起晾衣架, 将把手设计在中间,使得室内的美观受到一定程度的影 响,并且,在不晾晒衣物时,使用阳台也不是很方便。因此,本人决定在方案一 基础上进行改进,设计方案二。 2.2 方案二 2.2.1 方案二结构示意图 根据方案一中的基本思路和存在的问题进行思考,提出解决方案,设计得到 方案二的结构示意图如图 2-2A 和 B。 图 2-2A 方案二整体结构示意图 5 图 2-2B 方案二运动结构示意图 2.2.2 方案二组成结构 如图 2-2A 和 B,相对方案一而言,原本固定的把手 1 和 2 被改造成了运动 的结构,与把手 1 和 2 相连接的滑块 7 和滑块 9 可以在构件 8 和构件 10 上往返 运动。其他结构与方案一相同,即该运动机构由 6 个运动构件组成,其他为附属 运动装置。构件 1 固定于天花板上,构件 2 垂直于天花板位于窗户两侧,对称的 构件 6 相连接,用于悬挂衣物。挂于固定杆 1 和 2 上的是固定挂钩 1 和 2, ,用 于固定滑块 3 和 5 的位置,通过把手 1 和 2 来控制两个固定挂钩。 2.2.3 方案二的工作原理 本方案中所设计的晾衣架在未使用时, 将把手 1 和 2 放置于窗户的两侧任意 一侧均可, 即可解决室内美观问题和晾晒衣物或使用阳台使所造成的不便。当需 要晾晒衣物使用到把手时,手动将把手 1 和 2 通过滑块 7 和 9 在构件 8 和 10 上 的滑动使其位于中间位置,从而达到省力的效果。其他工作过程同方案一,即通 过把手 2 将固定挂钩 2 固定于固定杆 2 上,固定挂钩 2 的设计弯度较大,使固定 杆与挂钩的相对移动较小, 从而使滑块 5 不能在构件 6 上滑动;下拉把手 1 使滑 块 3 在构件 2 上向下滑动, 构件 6 随之绕构件 1 转动,同时实现晾衣杆的升降和 内外移动,此时,可以挂上衣物,接着抬起把手 1 使滑块 3 向上移动,通过构件 4 带动构件 6 撑起晾衣杆,移动把手 1 将固定挂钩 1 挂于固定杆 1 上,使滑块 3 在垂直方向上得到固定, 从而使构件 6 始终保持水平。由于构件 6 的转动幅度有 限, 很大程度上不能完全满足用户使衣物内外移动的需求,使用滑块 5 来实现衣 物在个人需要内的内外移动。 利用把手 2 取下固定挂钩 2, 解除对滑块 5 的约束, 前后推动把手 2,实现晾衣杆的内外移动。 2.2.4 小结 本方案不仅能满足设计要求,并且还能使室内美观并使用方便,是最佳设计 方案。因此,最终设计方案为本方案。 3. 几个重要参数 3.1 实际尺寸 6 本方案设计中,将阳台宽度定为 3 米,晾衣杆长度略小,设定为 2.7 米,设 房屋高度为 2.8 米,图 2-2B 中所示构件 2 长度为 2.5 米,出于有便充分接受阳 光以及小区美观的考虑,将构件 6 的长度定为 2 米,屋内 0.5 米,向外 1.5 米, 无论房屋楼层高低,均可充分接受到阳光。构件 8 和 10 的长度与晾衣杆长度相 等,均为 2.7 米,由于随滑块滑动,没有固定高度。两个固定杆略低于天花板, 长度为阳台宽度 3 米,高 2.5 米。现将各尺寸列于下表 3-1。 表 3-1 参 数 构 件 设计方案结构尺寸 长 度 高 度 (米) 2 6 8 / / / / 2.5 (米) 2.5 2 2.7 2.7 3 10 固定杆 3.2 自由度 根据公式 F=3n-2Pl-Ph,得出自由度 F 为 1,满足运动条件。 3.3 受力 利用把手与滑块固定,当位于构件 8 和 10 的中间位置时,根据材料力学受 力分析可知撑起衣物的力气减半,达到省力的效果,事半功倍。 7 心得体会 在这次机械创新课程设计的过程中, 我充分利用了自己在机械设计基础这门 课上所学得的知识, 加上自己的创新思维完成了这次课题的设计内容。这次设计 实习,让我意识到学习理论的重要性,并且找到了实践与理论的结合点,用理论 指导实践,靠实践来检验理论。在老师的指导,同学的帮助,自己的努力之下, 我设计出了两个方案, 两个方案的基本原理和数据等大致相同,方案二是在方案 一的基础上进行创新的, 解决了方案一中存在的问题。将中间的把手 1 和 2 利用 滑块使其能够左右移动, 解决了使用的便利和生活中的美观问题。 将来的生活中, 我将会不断关注身边所使用的各种器械和存在的各种问题,不断开拓创新,争取 将来设计出更加使用,切实可行的器械。 参考文献: 1、 《机械原理》孙桓 陈作模 葛文杰 主编 8

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