手搖升降晾衣架--綜合課程設計

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1、綜合課程設計報告 設計題目 手搖升降晾衣架 學號1 2011080080016 姓名1 張序海 學號2 2011080080017 姓名2 李書文 電子科技大學機械電子工程學院 目錄 一 選題意義 二．功能分析及實現(xiàn)方法 1 執(zhí)行機構(gòu) 2 原動件 3 傳動機構(gòu) 三．機構(gòu)運動簡圖 四．零部件的結(jié)構(gòu)設計 1 .選擇材料 2 .機構(gòu)尺寸設計 3 .強度校核 （計算 ） 五．三維造型圖 六．零件圖 七．參考文獻 1. 選題意義 我們都有過這樣的體驗，當我們洗了衣服之后 要去曬衣 服的時候， 首先我們要將衣服一件一件掛在衣架上， 然后用舉 桿一件一件的掛到高處

2、的晾衣桿上。 當要收衣服時候要用舉桿 一件一件的取下來。由于晾衣架是固定的，而太陽是轉(zhuǎn)動的， 有時候并沒有陽光照在衣服上。 遇到這種情況則更不好受， 外 面在下雨， 而主人卻不在家， 衣服沒有人收。 并且由于身高的 原因和場地的限制， 有時候沒有辦法只有把衣服晾到較高的地 方來減少空間的占有， 來適應不同身高的人群可以很好的很人 性化的晾衣服。 基于以上的想法， 我們想， 能不能設計一種晾 衣架， 能自動升降這樣就能每次晾衣服收衣服的時候不必再用 舉桿上下動了。 能不能當太陽移動時， 晾衣桿也可以隨著陽光 移動，讓衣物更多的接受陽光的照射。能不能當下雨的時候， 讓晾衣桿自動

3、的收進屋里， 而避免曬好的衣服又被淋死。 簡言 之，能不能設計一種晾衣桿，讓生活更美好，更便捷，更符合 人們的生活，更有利于方便人們的日常生活。基于這些理念， 我們就試想了一種可以升降的晾衣架， 可以利用很簡單的材料 和原理， 很便宜的價格， 很貼心的設計， 來幫助廣大的人們來 實現(xiàn)避免上述的的麻煩。創(chuàng)新出一個符合更多人們的晾衣架。 2、功能分析及實現(xiàn)方法： 我們想要實現(xiàn)的功能有：最主要的功能是實現(xiàn)晾衣桿的升降，同時 我們是想依靠手搖器的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩來使晾衣架升降。具體而言, 就是順時針旋轉(zhuǎn)手搖器的時候就可以實現(xiàn)晾衣架的上升，當上升到 你想要的高度時，就可以松手，這時手

4、搖器內(nèi)部彈簧和其它部件相 互配合就可以讓手搖器在此刻自鎖，晾衣架也在這個高度固定，不 會由于松手的緣故而突然的掉下來。同時這個晾衣架在衣架的主體 部分的支撐桿上可以懸掛很多的衣服，能夠的支撐較重的力量而不 會失效。 實現(xiàn)方法： 掛好衣服后，通過順勢針轉(zhuǎn)動手搖器產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動鋼絲 向上運動，通過傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)角器，來使執(zhí)行機構(gòu)最終實現(xiàn)垂直向上直 線運動轉(zhuǎn)變成水平運動（ 根據(jù)家庭晾衣服的場地不同，也可以轉(zhuǎn)變成 斜向上的傾斜運動，根據(jù)實際情況和需要自行選取 ），當停止不轉(zhuǎn) 時，利用手搖器里面的彈簧和手搖器外殼上的結(jié)構(gòu)形成的卡死自鎖機 構(gòu)使其停止不轉(zhuǎn)，將桿保持在一定高度。當你需要再一次升降晾衣

5、架 的時候，只需要在轉(zhuǎn)動手搖把手的時候稍微施加一個很小的軸向力， 同時轉(zhuǎn)動把手即可。從而達到晾衣桿的升降。 執(zhí)行機構(gòu) 要實現(xiàn)晾衣桿的自動升降，我們選擇常用鋼絲的拉伸來傳遞動力 的方式，這種方式的好處在于節(jié)省材料和經(jīng)濟，還可以減輕整個機構(gòu) 的重量。衣服放在衣架上，然后衣架掛在晾衣桿的支撐孔處，用鋼絲 拉伸來控制晾衣桿的垂直升降。只要在晾衣架的承載范圍以內(nèi)，只要 在鋼絲軸向拉力承受范圍以內(nèi)，就可以很容易的通過轉(zhuǎn)動手搖器把手 來控制鋼絲的運動，再通過轉(zhuǎn)角器來改變鋼絲中立的方向，再用過鋼 絲的軸向力的傳遞來控制晾衣架支撐衣服的部分的升降。 如圖所示: 原動件 原動件

6、我們自行設計了的一種新型的手搖器， 手搖器的工作與自 鎖原理：工作時，稍微施加一個很小的向里壓入的軸向力在手柄上， 使穿在手搖器軸上的彈簧壓縮，同時手搖器軸上軸長的一小部分通過 外殼的孔伸出一點兒到外面空間，手柄所連接的卡死機構(gòu)與手搖器外 殼上面的卡死機構(gòu)分離，可實現(xiàn)手柄轉(zhuǎn)動，來實現(xiàn)收放鋼絲的功能， 達到晾衣架的升降。當手柄不受向里的軸向力時，即松手后，彈簧自 動向外彈出，使手柄所連接的卡死機構(gòu)與手搖器外殼上面的卡死機構(gòu) 結(jié)合，實現(xiàn)自鎖，使松手后可以使衣架保持在剛才的那個高度而不會 掉下來。 機構(gòu)三維外形如圖所示 上面的手搖器內(nèi)部有幾部分共同通過螺栓的連接結(jié)合在一起，共同來

7、 實現(xiàn)這一功能。其中包括：手搖把手、軸、彈簧、外殼 1、外殼2以及 六角螺母、螺栓和墊片等。其中的彈簧的作用對手搖器的自鎖功能起 到很關(guān)鍵的作用。若是彈簧發(fā)生的疲勞失效，則很可能會導致真整個 機構(gòu)的失效。因此，在實際使用的過程中，若是發(fā)現(xiàn)了彈簧的彈力失 效較大的時候，需要及時的打開手搖器的內(nèi)部換掉彈簧，以保證晾衣 架的正常的工作，最重要的是保證安全，遠離危險。 手搖器爆炸圖: 外殼內(nèi)部視圖:  傳動機構(gòu) 傳動機構(gòu)我們設計了 轉(zhuǎn)角器”和頂座 (1)轉(zhuǎn)角器 使鋼絲運動方向改變，如圖 轉(zhuǎn)角器工作原理：通過下面的底座把轉(zhuǎn)角器固定在墻 上，然后把手搖器由來的鋼絲纏繞在轉(zhuǎn)角

8、器上面。設計的 這個轉(zhuǎn)角器沒有加外殼的原因在于：可以根據(jù)場地而自行 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角器安裝的高度，則從轉(zhuǎn)角器轉(zhuǎn)換力的方向由來的 鋼絲的仰角也會根據(jù)場地而有所不同。大大的增加了適應 14 不同的環(huán)境和場合，更具有推廣性。 (2)頂座 頂座工作原理： 兩個頂座是水平方向來的兩根鋼絲分別垂直向下與晾衣 桿的兩端相連，從而能通過控制鋼絲的收拉來實現(xiàn)控制晾衣桿 的垂直升降運動。中間的圓柱來改變鋼絲繞線的方向， 同時還 具有分離兩根鋼絲的作用。 把從轉(zhuǎn)角器穿由來的兩根鋼絲引進 底座的圓柱體，通過圓柱體的繞線分離， 把其中的一根鋼絲通 過下面的小孔連接到衣架支撐桿上，另一根鋼絲通過圓柱背

9、后 的孔水平的穿由來到達另一頂座上。如圖： 2.機構(gòu)運動簡圖模型如下：大體上表示由了工作的原理 手搖器 3.零部件的結(jié)構(gòu)設計：在零部件的結(jié)構(gòu)設計的過程中，主要的依據(jù)是 根據(jù)功能和需要達到的目地來構(gòu)思其結(jié)構(gòu)的。并且在滿足其功能的 同時，盡量的選擇市場上現(xiàn)有的東西，但是考慮到作為創(chuàng)新設計， 因此也加入了一些市場上目前沒有的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)一些功能。當然， 在多種結(jié)構(gòu)的選擇時，主要考慮的是機構(gòu)的簡單性和易于加工性。 4.1 選擇材料 晾衣桿，轉(zhuǎn)角器，衣架，頂座，手搖器中主要承受載荷的部件我 們選用的材料輕便同時具有較高強度的鋁合金。其中不需要承受多大 載荷的部件都用有機合成的塑料即

10、可。 傳遞力和力矩的材料：鋼絲 4.2 機構(gòu)尺寸設計 晾衣桿：長：1000mm 寬：50mm 厚：6mm 底座：長：130mm 寬：85mm 高：60mm 厚：5mm 圓筒直徑：d1（大）:70mm d2（?。?50mm 轉(zhuǎn)角器：長：100mm寬：50mm高：55mm軸直徑：30mm 手搖器：殼體長：175mm 寬：50mm 高：80mm 厚度：5mm 手搖器軸直徑：d1:20mm d2:26mm d:36mm 把手： 手柄長：90mm 手柄直徑：10mm 螺栓：M6 4.3 強度檢核 」 晾衣桿主要承受的是彎力，我們想彳機構(gòu)能承受最大 50KG的衣 服。 |-J—|

11、 最極端的情況是所有的力都集中在囑衣行中間（如圖） 衣服 此時，桿承受的外力如圖所示 250N 所受的剪力圖和彎矩圖如圖所示 250N 250N M 校核 查表 45 鋼[(r]=100Mpa [ r 尸60Mpa 由圖可知， 彎矩最大在桿中間處 Mmax=125N.m 在中點截面處， 6 max=Mmax/W W=b

12、*hA2/6=6*50A2/6=2500mm3 g max=50Mpa<100Mpa=[ g ] 彎曲正應力滿足條件 最大切應力 t max=1.5*Fs/ (b*h) = 1.5*250/ (6*50) =1.25Mpa<60Mpcf=r ] 彎曲切應力滿足條件 4. 5. 二維零件圖 手搖器裝配圖: 21 俯視圖: 把手:

13、 手搖器外殼1: 頂座: Ein 1JQQ 轉(zhuǎn)角器: 衣架支撐桿: 衣架支撐桿主視圖:

14、 總結(jié) ：本次綜合課程設計，受益頗多，不管是在對繪圖軟件 ProE、 AutoCAD 的使用上，還是在對機械零件的結(jié)構(gòu)設計上都更加熟練，可以更加輕松地完成。 也不會再出現(xiàn)腦?？梢詷?gòu)造出形體而畫不出來的現(xiàn)象。同時，綜合課程設計把整 個大學幾年所學的和專業(yè)相關(guān)的知識都復習了一下，也鞏固知識。 本次所設計的升降式晾衣架雖然在現(xiàn)有產(chǎn)品中也有很多，但是這次設計的卻 是和左右的現(xiàn)有的都不同。最突出的一點也是設計中最難解決的一點，就在于手 搖器的自鎖問題上，想過很多種的方案，有很復雜的，但最終敲定這個形式在于 夠簡單的原理，夠簡單的結(jié)構(gòu)，卻也能實現(xiàn)同樣的效果。也從側(cè)面反映了不管以 后是在學習還是在工作中，在結(jié)構(gòu)設計時需要注意的原則?？偠灾?，這次綜合 課程設計收獲頗大，非常有意義。 6. 參考文獻 [1] 劉鴻文 , 材料力學 . 高等教育出版社 , 2010 [2] 濮良貴 紀名剛 機械設計 高等教育出版社 2005 [3] 暴風創(chuàng)新科技 Pro/ENGINEER 從入門到精通 人民郵電出版社 2010