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金 華 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院
JINHUA COLLEGE OF PROFESSION AND TECHNOLOGY
畢業(yè)綜合項(xiàng)目成果
（20 屆）
自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)
題 目
學(xué) 院
專 業(yè)
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
姓 名
指導(dǎo)教師
年 月 日
自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)
**學(xué)院**專業(yè) 學(xué)生姓名
摘要：晾曬衣服是生活中經(jīng)常會(huì)遇到的活動(dòng)，針對(duì)這一頻繁而單調(diào)的工作，如果晾衣架是固定的，無(wú)疑增加了辛苦程度，而且還伴有危險(xiǎn)。以前，晾衣架最簡(jiǎn)單的一種是一根竹竿固定或懸掛在屋頂板下、窗外等地方；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(shí)，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(shí)常將衣服掉地弄臟，而且還不能充分利用陽(yáng)光。而目前市場(chǎng)上所賣的自動(dòng)晾衣架只能滿足單一的升降或單一的收縮功能，但升降功能只能解決掛衣服費(fèi)力的問(wèn)題卻不能很好的利用陽(yáng)光資源，而收縮功能剛好相反，只能解決充分利用陽(yáng)光資源但不能解決費(fèi)力這個(gè)問(wèn)題。
金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)綜合項(xiàng)目成果
目 錄
摘要 1
1 緒論 5
1.1 自動(dòng)晾衣架在生產(chǎn)和生活中的作用和意義 5
1.2 自動(dòng)晾衣架國(guó)內(nèi)研究發(fā)展情況 5
1.3 自動(dòng)晾衣架國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨向 5
1.4 課題條件 9
2 自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)方案及方案的對(duì)比和確定 10
2.1 方案一 10
2.2 方案二 13
2.3 方案的對(duì)比和確定 17
第3章 自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)主要結(jié)構(gòu)的計(jì)算 18
3.1自動(dòng)晾衣架的設(shè)計(jì)參數(shù)要求 18
3.2步進(jìn)電機(jī)的選型 18
3.3蝸輪蝸桿減速器的計(jì)算 18
3.4 剪叉式自動(dòng)晾衣架結(jié)構(gòu)分析 21
3.5 剪叉式自動(dòng)晾衣架的運(yùn)動(dòng)分析 21
3.6 剪叉式自動(dòng)晾衣架的動(dòng)力分析 24
3.7 剪叉式自動(dòng)晾衣架參數(shù)的確定 25
3.7.1 基本幾何尺寸的確定 25
3.8 剪叉式自動(dòng)晾衣架的校核 26
3.8.1 各鉸接點(diǎn)的受力分析 26
3.8.2 各鉸接點(diǎn)銷的選擇與校核 28
3.8.3 剪叉臂的強(qiáng)度校核 29
4自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)三維建模及仿真動(dòng)畫 33
4.1 三維建模 33
4.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的簡(jiǎn)介 33
4.3 仿真動(dòng)畫 34
總結(jié) 37
致 謝 38
參考文獻(xiàn) 39
39
自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
1 緒論
1.1 自動(dòng)晾衣架在生產(chǎn)和生活中的作用和意義
自動(dòng)晾衣架不論是在工業(yè)生產(chǎn)還是我們的日常生活中都有著重要的作用。給我們帶來(lái)的利益是非常的多。自動(dòng)晾衣架的功能特色是非常多的，自動(dòng)晾衣架就如電梯的性能大同小異，我們?cè)谑褂米詣?dòng)晾衣架的時(shí)候也可以針對(duì)自己的需求對(duì)自動(dòng)晾衣架進(jìn)行設(shè)置?？梢娮詣?dòng)晾衣架對(duì)我們作用是相當(dāng)?shù)拇?。自?dòng)晾衣架在我們生產(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)非常的普遍了，而且在我們生產(chǎn)中有著重要的作用，尤其是貨物高空操作。
現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，順應(yīng)社會(huì)的需求，生產(chǎn)力不斷的加大，所以自動(dòng)晾衣架在我們進(jìn)行高空操作的時(shí)候就給我們帶來(lái)的重要的作用。自動(dòng)晾衣架就是上下操作，而且可以給我們提供一個(gè)安全穩(wěn)定。
1.2 自動(dòng)晾衣架國(guó)內(nèi)研究發(fā)展情況
據(jù)權(quán)威媒體調(diào)查統(tǒng)計(jì)：“自動(dòng)升降晾衣架市場(chǎng)需求量將以每年30%的速度復(fù)數(shù)增長(zhǎng)，這將是家裝建材行業(yè)最后一塊蛋糕”。自動(dòng)升降晾衣架現(xiàn)代家庭必需品，有房就有晾衣架，發(fā)展?jié)摿Ψ浅４蟆ｋS著中國(guó)城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，在城市生活的人口將越來(lái)越多，城市里每一套房子都將會(huì)安裝自動(dòng)升降晾衣架，市場(chǎng)容量巨大。
隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)水平不斷的提高，行業(yè)內(nèi)真正有市場(chǎng)運(yùn)作能力的企業(yè)將有機(jī)會(huì)形成強(qiáng)勢(shì)突圍，引領(lǐng)行業(yè)從價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)到品牌競(jìng)爭(zhēng)的良性發(fā)展，最終成為行業(yè)內(nèi)核心領(lǐng) 導(dǎo)品牌。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有自動(dòng)升降晾衣架配件生產(chǎn)廠商約2000家，市場(chǎng)品牌良莠不齊，99%的品牌都停留在拼價(jià)格、拼成本的低端競(jìng)爭(zhēng)水平，現(xiàn)有晾衣架品牌廠商幾 乎都以生產(chǎn)為主(一個(gè)企業(yè)的配件種類就多大幾千種，生產(chǎn)管理雜亂，缺少管理人才，更缺少市場(chǎng)營(yíng)銷人才)，很少關(guān)注市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)大多停留在低價(jià)格的自 然銷售狀態(tài)，代理商個(gè)人能力決定品牌在當(dāng)?shù)氐氖袌?chǎng)占有率。
1.3 自動(dòng)晾衣架國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨向
? 在中國(guó)，晾衣架””一般意指“升降晾衣架”，或所謂的自動(dòng)晾衣架。分手動(dòng)、電動(dòng)兩種。手動(dòng)（手搖）較為普及。電動(dòng)之所以未能普及推廣，這是由于整個(gè)晾衣架行業(yè)技術(shù)上的不成熟以及售后服務(wù)的局限——畢竟是鑲在天花板上，不像小家電一樣容易搬移去維修保養(yǎng)。因而目前，還是手動(dòng)（手搖）為市場(chǎng)的主導(dǎo)。
?晾衣架行業(yè)歷史及現(xiàn)狀
? 晾衣架是中國(guó)一大特色產(chǎn)品，該晾衣架行業(yè)形成至今已有十多年時(shí)間，從開創(chuàng)至今技術(shù)不斷改進(jìn)和變革，其基本組成為：手搖器（負(fù)責(zé)升降、自鎖），鋼絲，轉(zhuǎn)向器，頂座，晾桿，衣架。手搖器是晾衣架”的核心部件，相當(dāng)于汽支架的發(fā)動(dòng)機(jī)！備受關(guān)注。經(jīng)歷了數(shù)年的磨合，晾衣架行業(yè)質(zhì)量逐漸趨向穩(wěn)定。
晾衣架作為每天使用的家居用品，如今已經(jīng)成為許多家庭的生活必需品。作為消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，選擇品牌關(guān)鍵是貨真價(jià)實(shí)。其結(jié)構(gòu)、用料、做工等均是不可或缺的商品組成部分，質(zhì)量和售后服務(wù)更是該晾衣架行業(yè)生產(chǎn)商生存與發(fā)展的永恒構(gòu)成?！?
晾衣架——如今，已經(jīng)不僅僅是一個(gè)晾衣服的工具。
晾衣架，發(fā)展到今天，已經(jīng)不僅僅是一個(gè)晾衣服的工具。除了實(shí)用性很強(qiáng)外，更是一個(gè)頗具裝飾性的。晾衣架行業(yè)發(fā)展及未來(lái)
? 晾衣架不僅僅是一個(gè)裝飾品，更是一個(gè)功能性的產(chǎn)品。目前晾衣架的功能”已經(jīng)普遍得到消費(fèi)者的認(rèn)可，已經(jīng)形成一個(gè)晾衣架行業(yè)?；貧w產(chǎn)品本身——走質(zhì)量、特色路線：不斷改良、創(chuàng)新，引領(lǐng)晾衣架行業(yè)重新重視質(zhì)量。實(shí)用的產(chǎn)品，質(zhì)量才是永恒的。只有質(zhì)量被大眾接收，晾衣架行業(yè)才可持續(xù)健康發(fā)展。換言之，只要功能、質(zhì)量普遍被認(rèn)可，晾衣架將會(huì)成為居民生活一個(gè)必需品。而競(jìng)爭(zhēng)激烈的未來(lái)，特色將是吸引顧客的重要要素！
電動(dòng)晾衣架--來(lái)自鋼絲繩手搖晾衣架的華麗蛻變，使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且功能多樣，又稱電動(dòng)晾衣機(jī)。根據(jù)“瀟湘”網(wǎng)友的研究，電動(dòng)晾衣架最精辟的定義就是升降機(jī)械。作為家電，它的正式名稱應(yīng)該叫電動(dòng)晾衣機(jī)。
第一代電動(dòng)晾衣架由主機(jī)系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、晾衣系統(tǒng)三部分組成。主機(jī)組要由吸頂承重、動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、照明等組成；升降系統(tǒng)由鋼絲繩和鋁制XX伸縮架構(gòu)成；晾衣系統(tǒng)由架托和晾桿組成。電動(dòng)晾衣架的基本功能是為家庭和旅館等各類用戶提供自動(dòng)化的晾衣、晾被等解決方案。
第一代電動(dòng)晾衣架對(duì)現(xiàn)代生活最大的貢獻(xiàn)是高品質(zhì)生活的舒適性。一旦使用過(guò)電動(dòng)晾衣架晾衣，人類就會(huì)習(xí)慣于現(xiàn)代生活“懶惰性”的愜意。對(duì)老人、小孩、孕婦、弱勢(shì)人群而言這是一種現(xiàn)代必需型家電。
電動(dòng)晾衣架集成照明、居家裝飾、安全防護(hù)等增值功能；適用于別墅、度假村、公寓樓和各類中高端住宅小區(qū)；一般安裝在陽(yáng)臺(tái)或者靠近窗戶的屋頂上。它是一個(gè)頗具裝飾性的產(chǎn)品，已經(jīng)成為陽(yáng)臺(tái)上一道亮麗的風(fēng)景線。
第一代電動(dòng)晾衣架的散件成本大約為三百到四百元，銷售價(jià)格最高為三千多元，它創(chuàng)造了家電行業(yè)百分之一千利潤(rùn)神話。毒品級(jí)的利潤(rùn)吸引了大量的粗制爛造的手工作坊加入，他們唯一的目的就是撈一把就走。
根據(jù)未經(jīng)證實(shí)的國(guó)家統(tǒng)計(jì)局資料，2010年電動(dòng)晾衣架銷售60萬(wàn)臺(tái)，2013年預(yù)測(cè)將達(dá)91萬(wàn)臺(tái)，2014年將超過(guò)百萬(wàn)規(guī)模。
目前，第二代電動(dòng)晾衣架已經(jīng)出現(xiàn)。產(chǎn)品高品質(zhì)高性能低成本，這是革命性的創(chuàng)造發(fā)明。第一代電動(dòng)晾衣架經(jīng)銷商普遍采用“懶人”營(yíng)銷模式，夸大產(chǎn)品功能，隱瞞產(chǎn)品缺陷，謀求低成本低品質(zhì)高暴利高價(jià)格的營(yíng)銷模式。他們往往推出了各種光怪華麗的技術(shù)和功能指標(biāo)。
1、盡量包裝電動(dòng)晾衣架的外殼。為了讓消費(fèi)者多掏錢，采用豪華的設(shè)計(jì)，用鋁鎂合金材質(zhì)制作機(jī)身，外觀看上去經(jīng)典簡(jiǎn)約、流線時(shí)尚；晾桿采用航空鋁材或者不銹鋼增加視覺(jué)沖擊效果。
2、最求高利潤(rùn)千方百計(jì)提升利潤(rùn)來(lái)源。增加各種名稱的“技術(shù)”如：智能技術(shù)、消毒、風(fēng)干、防風(fēng)架、矢量平衡升降技術(shù)、負(fù)離子凈化等等，這些功能繁雜完全是廢物功能甚至危害人身健康。
3、漏洞百出的宣傳，缺乏專業(yè)營(yíng)銷廣告。沒(méi)有任何一家企業(yè)經(jīng)過(guò)信用評(píng)估，沒(méi)有任何一家企業(yè)請(qǐng)過(guò)國(guó)家質(zhì)檢總局測(cè)試過(guò)產(chǎn)品性能。
為了識(shí)別無(wú)良廠商和黑心經(jīng)銷商的宣傳，特向廣大消費(fèi)者提供第一代產(chǎn)品功能的善意提示。
A：紫外消毒功能。紫外線本身適用于餐具消毒，對(duì)衣服等消毒能力很差，這是設(shè)計(jì)者無(wú)知用錯(cuò)了地方。紫外消毒必須垂直輻射接觸面，衣服的褶皺和垂直掛塞影響消毒效果，至于衣物內(nèi)面更是無(wú)法消毒。
在家電里面，最佳的消毒方式是在洗衣機(jī)中洗滌的同時(shí)，靠洗滌液或者消毒液對(duì)衣物從內(nèi)到外的全方位消毒。電動(dòng)晾衣架的紫外消毒燈發(fā)出的高強(qiáng)度輻射對(duì)人或者動(dòng)物的眼睛有嚴(yán)重危害，紫外線對(duì)皮膚有致癌作用，輻射還會(huì)對(duì)高檔毛料、絲綢、皮草造成老化、脆化等危害。不要聽信廠商欺騙宣傳，為了自身安全千萬(wàn)不要選用。如果遇到傷害可以索取賠償。
B：風(fēng)干和烘干系統(tǒng)。沒(méi)有正確利用水汽蒸發(fā)原理，靠電腦風(fēng)扇吹干衣服，這是一種笑話。電動(dòng)晾衣架的本質(zhì)是利用陽(yáng)光晾曬衣服，人工干衣完全可以用高效率的烘干機(jī)。
C：障礙安全問(wèn)題：晾桿升降過(guò)程中可能會(huì)遇到障礙物或者拉扯，這個(gè)時(shí)候要及時(shí)停機(jī)保護(hù)。目前的機(jī)械式遇阻停機(jī)功能僅能部分實(shí)現(xiàn)失載停機(jī)。如果遇到障礙物體重壓式的晾桿障礙，還是會(huì)造成人或者機(jī)器損傷。
D：風(fēng)阻安全問(wèn)題：鋼絲繩和伸縮架組成的懸吊結(jié)構(gòu)，縱向和橫向擺動(dòng)大。遇到大風(fēng)不管哪種擺動(dòng)都可能照成衣服吹落，晾桿砸壞陽(yáng)臺(tái)玻璃或者傷人的問(wèn)題。
E：產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題：電動(dòng)晾衣架的行業(yè)平均全壽命使用故障在10%左右，家電標(biāo)準(zhǔn)是千分之三。獨(dú)立的消費(fèi)者組織評(píng)估，家電在實(shí)際使用過(guò)程中存在在不可抗拒外在力量和顧客非法操作的情況，這不是產(chǎn)品本身設(shè)計(jì)缺陷，國(guó)際水準(zhǔn)的家電的實(shí)際使用故障率不超過(guò)1%。
F：負(fù)離子功能。陽(yáng)臺(tái)空氣經(jīng)常流通，質(zhì)量不差，怕的是外來(lái)污染空氣。負(fù)離子根本無(wú)法有效凈化空氣中的有毒有害成分。目前家庭級(jí)的空氣凈化裝置從效率和成本來(lái)說(shuō)都沒(méi)有有效解決手段。這又是一個(gè)廢物功能。
G：紅外遙控功能。一種最普通的家電技術(shù)，包裝后詭稱為智能控制技術(shù)，不知道智能在哪一點(diǎn)。
H：節(jié)能環(huán)保。很多生產(chǎn)商連環(huán)?？茖W(xué)定義都不知道，省電不等于環(huán)保，第一代電動(dòng)晾衣架企業(yè)沒(méi)有任何一家有能力設(shè)計(jì)出節(jié)電技術(shù)。
第一代電動(dòng)晾衣架行業(yè)的企業(yè)非常弱小，絕大多數(shù)企業(yè)都是幾個(gè)人十幾個(gè)人的手工作坊，最多企業(yè)的年產(chǎn)不過(guò)數(shù)萬(wàn)臺(tái)。從業(yè)人員良莠不齊，缺乏國(guó)際水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)人員。相比家電行業(yè)百萬(wàn)的入門門檻，整個(gè)行業(yè)都是弱、小、散的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。
這些微小型企業(yè)嚴(yán)重缺乏信用機(jī)制的建立，無(wú)論廣告和產(chǎn)品都等同于保健產(chǎn)品的信用等級(jí)，消費(fèi)者千萬(wàn)要注意自我保護(hù)。
國(guó)內(nèi)具備電動(dòng)晾衣機(jī)生產(chǎn)能力的廠家成百上千。大多數(shù)企業(yè)既做手搖晾衣架、同時(shí)又做著電動(dòng)晾衣架。多數(shù)企業(yè)主是文盲和半文盲，絕大多數(shù)企業(yè)都是代工和貼牌，不 懂技術(shù)研發(fā)，不懂研發(fā)管理，有個(gè)業(yè)余級(jí)的外觀設(shè)計(jì)就以為很有實(shí)力。沒(méi)有一家企業(yè)達(dá)到家電企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有一家企業(yè)能夠做到3C整機(jī)認(rèn)證，沒(méi)有一家企業(yè)為自 己的信用過(guò)失和技術(shù)過(guò)失向消費(fèi)者道過(guò)謙。
行業(yè)發(fā)展從開拓期走向大規(guī)模制造的啟動(dòng)期，技術(shù)研發(fā)成了競(jìng)爭(zhēng)勝負(fù)的關(guān)鍵。電動(dòng)晾衣機(jī)本質(zhì)是白色家電中低檔制造工業(yè)，技術(shù)水平不需要很高。
目前行業(yè)內(nèi)最領(lǐng)先的設(shè)計(jì)師，有人第一個(gè)完成電動(dòng)晾衣架工業(yè)行業(yè)各種定義理論研究。一門學(xué)科能成為科學(xué)，它的第一個(gè)定義必須科學(xué)。目前有人把電動(dòng)晾衣架行業(yè)理論研究從經(jīng)驗(yàn)積累提高到現(xiàn)代工科水準(zhǔn)。
有優(yōu)秀的設(shè)計(jì)師第一個(gè)規(guī)劃新一代產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)和發(fā)展方向。采用歐美國(guó)家研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)模式已經(jīng)開發(fā)出第二代、第三 代、第四代電動(dòng)晾衣架核心機(jī)并申請(qǐng)專利。新的換代產(chǎn)品升降平穩(wěn)迅速，安全性能達(dá)到歐美以人為本的標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量等夠達(dá)到家電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，成本一代比一代低， 這是無(wú)法逾越的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。我們期待這個(gè)行業(yè)能成為中國(guó)原產(chǎn)第一個(gè)的新型家電行業(yè)，也期待中國(guó)人為世界貢獻(xiàn)了第一個(gè)新的家電行業(yè)。
1.4 課題條件
自隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，為了提高企業(yè)生產(chǎn)速度，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，人們?cè)O(shè)計(jì)了可以減少人力物力并且能夠出色完成任務(wù)的自動(dòng)晾衣架。自動(dòng)晾衣架的種類比較繁多，根據(jù)不同的用途、自動(dòng)晾衣架的結(jié)構(gòu)、動(dòng)力傳遞形式以及規(guī)格會(huì)有不同的選擇和設(shè)計(jì)。
機(jī)械傳動(dòng)方式的特點(diǎn)是零件加工相對(duì)要求不高、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、加工容易、維修方便、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、抗沖擊性能好、可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確到位，并有自鎖功能、不污染環(huán)境。研制安全、可靠的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的剪叉式自動(dòng)晾衣架，將有利于保證高空作業(yè)的安全，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
具體研究?jī)?nèi)容及要求包括：
1. 查找相關(guān)文獻(xiàn)，分析自動(dòng)晾衣架的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。
2. 設(shè)計(jì)剪叉式自動(dòng)晾衣架的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用元器件和校核結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度。
2 自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)方案及方案的對(duì)比和確定
2.1 方案一
從既可以升降又可以收縮這一方向，我們首先想到的是四桿機(jī)構(gòu)，如圖1通過(guò)雙搖桿機(jī)構(gòu)（1）與（3）帶動(dòng)（2）由豎直位置轉(zhuǎn)動(dòng)到水平位置，以實(shí)現(xiàn)升降的過(guò)程，（2）上帶有導(dǎo)軌，可以實(shí)現(xiàn)收縮的功能，在水平位置時(shí)，通過(guò)（4）擋板，使其固定。
圖1
講到固定的問(wèn)題，我們又想到了四桿機(jī)構(gòu)中的死點(diǎn)，如圖2用搖桿作為原動(dòng)件可以使其固定在陽(yáng)臺(tái)外側(cè)。
圖2
傳動(dòng)問(wèn)題，我們想到可以用直齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿、斜齒輪傳動(dòng)等。原動(dòng)力的提供，可以通過(guò)電機(jī)，或者人工手柄的形式。圖3蝸輪蝸桿傳動(dòng)：
圖3
綜合以上的想法，我們有了初步的目標(biāo)，即通過(guò)電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)，使蝸輪蝸桿傳動(dòng)，帶動(dòng)四桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)衣架上升，再利用死點(diǎn)使其固定在最高點(diǎn)。再通過(guò)拉動(dòng)繩索通過(guò)滑輪使裝在帶有導(dǎo)軌的連桿上的晾衣桿運(yùn)動(dòng)。
圖4是在最低點(diǎn)時(shí)掛衣服狀態(tài)。
圖4
掛好衣服后，通電后，電動(dòng)機(jī)工作，帶動(dòng)晾衣架轉(zhuǎn)動(dòng)到最高點(diǎn)。圖5是在最高點(diǎn)并且在陽(yáng)臺(tái)外側(cè)晾曬的狀態(tài)。若為陰天，則可以通過(guò)手動(dòng)的方式，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，利用摩擦力的作用，使得繩子帶動(dòng)晾衣桿（2）運(yùn)動(dòng)到陽(yáng)臺(tái)內(nèi)側(cè)，避免淋雨。
圖5
圖6
圖6側(cè)為俯視圖，此時(shí)晾衣桿在陽(yáng)臺(tái)內(nèi)側(cè)。右側(cè)的圖為手動(dòng)機(jī)構(gòu)以解決滑動(dòng)的問(wèn)題。
工作原理
過(guò)程一：
衣架轉(zhuǎn)動(dòng)
蝸桿
減速器
電動(dòng)機(jī)
過(guò)程二：
曬衣桿滑動(dòng)
圓盤
蝸輪
蝸桿
手柄
過(guò)程一通過(guò)（9）綜合箱體（含有電動(dòng)機(jī)和減速器）的作用，帶動(dòng)（10）蝸桿運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)（8）渦輪的運(yùn)動(dòng)。焊接在蝸輪上的（5）搖桿也隨著蝸輪運(yùn)動(dòng)，就帶動(dòng)整個(gè)晾衣架的運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)升降的問(wèn)題。在最高點(diǎn)時(shí)處于在陽(yáng)臺(tái)外側(cè)工作狀態(tài)。
陰天時(shí)，不讓衣物在陽(yáng)臺(tái)外側(cè)，通過(guò)過(guò)程二，通過(guò)手柄的搖動(dòng)，使蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，黏貼在蝸輪上的（14）圓盤也隨著渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，（18）繃直的繩子在摩擦力的作用下帶動(dòng)（2）桿（曬衣桿）滑動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)收縮的功能。
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖7
圖7
2.2 方案二
設(shè)計(jì)思路
通過(guò)在網(wǎng)上的資料收集，我們小組發(fā)現(xiàn)目前市場(chǎng)上賣的伸縮晾衣架大部分是用幾組桿鉸接而成的，如圖8。
圖8
但上訴的機(jī)構(gòu)只能滿足伸縮的要求，所以我們想到螺孔與螺釘?shù)呐浜希焉炜s機(jī)構(gòu)裝置在帶有螺紋的桿件上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)桿件使得整個(gè)機(jī)構(gòu)上升。如圖9示：
圖9
綜上所述，我們小組所想的第二個(gè)方案可分為兩個(gè)部分：一是通過(guò)手柄控制晾衣架的收縮，二是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)控制晾衣架的升降。如圖10，該圖為裝在墻壁的左側(cè)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)為整個(gè)晾衣架機(jī)構(gòu)收縮的主動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)手柄帶動(dòng)左側(cè)的絲桿（13）轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩邊的連桿活動(dòng)基座（9）上升，從而帶動(dòng)伸縮。左右兩側(cè)都裝有電動(dòng)機(jī)，是對(duì)升降提供動(dòng)力。圖11，圖12分別是中間機(jī)構(gòu)和右側(cè)機(jī)構(gòu)。
圖10（左側(cè)機(jī)構(gòu)）
圖11中間機(jī)構(gòu)（晾衣架）
圖12右側(cè)機(jī)構(gòu)
圖13為整個(gè)晾衣架的斜視圖：
圖13
運(yùn)動(dòng)原理
升降過(guò)程：
伸縮機(jī)架升降
旋轉(zhuǎn)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)
圓錐齒輪傳動(dòng)
電動(dòng)機(jī)
伸縮過(guò)程：
晾衣桿伸縮
活動(dòng)基座升降
手柄轉(zhuǎn)動(dòng)
旋轉(zhuǎn)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)
伸縮，主要由主機(jī)架（4）、衣架連桿（6）、旋轉(zhuǎn)絲桿（13）、連桿活動(dòng)基座（9）、橫向晾衣桿（15）以及左側(cè)導(dǎo)向軌（10）和右側(cè)導(dǎo)向軌（20）構(gòu)成；在主機(jī)架（4）的前端面上，上部導(dǎo)向軌固定基座（5）和下部導(dǎo)向軌固定基座（11）分別將左側(cè)導(dǎo)向軌（10）和右側(cè)導(dǎo)向軌（20）固定，左側(cè)導(dǎo)向軌（10）和右側(cè)導(dǎo)向軌（20）同時(shí)穿過(guò)連桿活動(dòng)基座（9）內(nèi)部的光孔，連桿活動(dòng)基座（9）可以在左側(cè)導(dǎo)向軌（10）和右側(cè)導(dǎo)向軌（20）垂直滑動(dòng)上；衣架連桿中心銷軸（7）穿過(guò)衣架連桿（6）上的衣架連桿中心軸孔（8）將兩個(gè)衣架連桿（6）相鉸連，兩個(gè)相互鉸連后的衣架連桿（6）又通過(guò)衣架連桿端部連接軸孔（16）和橫向晾衣桿（15）相互鉸連，最后，鉸連后的衣架連桿（6）一端與上部導(dǎo)向軌固定基座（5）相鉸連，另一端與連桿活動(dòng)基座（9）相鉸連；旋轉(zhuǎn)絲桿（13）穿過(guò)連桿活動(dòng)基座（9）側(cè)面的螺紋孔，并通過(guò)絲桿上端固定基座（14）和絲桿下端固定基座（19）固定在主機(jī)架（4）的右側(cè)端面上；使用時(shí)，先利用水平固定架（1）和垂直固定架（12）將主機(jī)架（4）固定，將需要晾曬的衣物放置在橫向晾衣桿（15）上，轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)輪（3）可以帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)絲桿（13）旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)絲桿（13）螺紋摩擦力的作用下，連桿活動(dòng)基座（9）在左側(cè)導(dǎo)向軌（10）和右側(cè)導(dǎo)向軌（20）垂直滑動(dòng)上，連桿活動(dòng)基座（9）又帶動(dòng)了鉸連后的衣架連桿（6）之間的鉸連運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了晾衣架可以伸縮的目的。
升降，把伸縮的主機(jī)架（4）固定于升降機(jī)架，把帶有螺紋瞳孔的水平固定架（1）與長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)絲桿（26）配合，在電動(dòng)機(jī)（23）的帶動(dòng)下，使圓錐齒輪（25）轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)圓錐齒輪（22），從而使長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)絲桿運(yùn)動(dòng)，使得，伸縮裝置可以升降。
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
伸縮機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：（圖14）
圖14
升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：（圖15）
圖15
2.3 方案的對(duì)比和確定
具體方案
比較內(nèi)容
方案一
方案二
美觀程度
一般
較美觀
運(yùn)動(dòng)難易程度
較容易
較費(fèi)力
性價(jià)比
較高
較低
效率
較高
中等
占地空間
較大
較小
通過(guò)比較，主要考慮成本問(wèn)題和運(yùn)動(dòng)難易程度問(wèn)題，決定在第2種方案進(jìn)行改進(jìn)，
通過(guò)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制操作。
實(shí)物圖片
第3章 自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)主要結(jié)構(gòu)的計(jì)算
3.1自動(dòng)晾衣架的設(shè)計(jì)參數(shù)要求
載重量為50Kg
上升高度最小為0.5m
上升速度0.2m/s
3.2步進(jìn)電機(jī)的選型
根據(jù)P=FV=50X10X0.2m/s=100W
所以可以選擇下面的步進(jìn)電機(jī)
步進(jìn)電機(jī)
型號(hào)
電壓
頻率
轉(zhuǎn)速
輸入電流
110TD-1
220V
50HZ
60r/min
0.6A
輸入功率
轉(zhuǎn)矩
外形尺寸
110W
2.92Nm
3.3蝸輪蝸桿減速器的計(jì)算
選取傳動(dòng)比（自鎖），蝸桿頭數(shù)，蝸桿分度圓直徑，蝸輪齒數(shù)，變位系數(shù)，模數(shù)，中心距。
計(jì)算得蝸輪蝸桿以下數(shù)據(jù):
蝸輪分度圓直徑
齒頂圓直徑
蝸牛桿齒根圓直徑
蝸桿齒根高
蝸牛桿齒頂高
蝸桿軸向齒距
蝸桿導(dǎo)程角:
，，
蝸桿寬度
蝸輪齒頂高
蝸輪齒高
蝸輪齒根高
蝸輪齒根圓直徑
蝸輪齒寬
蝸輪齒寬角
材料選擇：表面淬火，鋼，硬度HRC5055。
齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算：
—材料彈性系數(shù)，表，
—接觸系數(shù)，根據(jù)蝸桿的類型及蝸桿分度圓直徑與中心距比 值查圖，
—嚙合中心距，
—蝸牛輪矩，
— 使用系數(shù)，查表，
—使用接觸應(yīng)力
—蝸牛輪輪齒材料接觸疲勞極限，查表2.5-1，
—壽命系數(shù)，,取
—轉(zhuǎn)速系數(shù)，
—最小安全系數(shù)，，取
計(jì)算
即,齒面接觸強(qiáng)度符合條件。
蝸輪輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算:
由于蝸牛輪輪齒的齒形比較復(fù)雜，要精確計(jì)算比較困難，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，齒根彎曲強(qiáng)度主要與模數(shù)m和齒寬這兩個(gè)主要的幾何參數(shù)有關(guān)，故可用簡(jiǎn)單條件計(jì)算法來(lái)校核。
—蝸輪的圓周力，
—使用系數(shù)，
—蝸桿軸向模數(shù)，
—蝸輪齒寬，
—許用系數(shù)
—輪齒彎曲計(jì)算時(shí)的極限U系數(shù)，查表25-1,
—彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取,取
計(jì)算
可見，蝸輪輪齒彎曲強(qiáng)度條件符合。
蝸桿軸的剛度計(jì)算
剛度不足會(huì)導(dǎo)致蝸桿副的不常嚙合，造成偏載，加劇磨損，故應(yīng)驗(yàn)算蝸桿軸的剛度。
蝸桿軸的最大撓度（）
—蝸桿圓周力（N），
—蝸桿徑向力（N），
—蝸桿材料的彈性模量，對(duì)于鋼
—蝸桿危險(xiǎn)截面處的慣性矩，
—蝸桿軸承間的跨距，計(jì)算時(shí)可以取，取1.3
—極限撓度，淬硬蝸桿
計(jì)算
蝸桿剛度條件符合。
3.4 剪叉式自動(dòng)晾衣架結(jié)構(gòu)分析
為了保證工作更加安全，剪叉臂與水平的最大允許角度為45°。
如圖4.1所示，臂AE、CE、BD、BF均相等，剪叉臂AE和BF通過(guò)H點(diǎn)鉸接，臂BD和F點(diǎn)與鉸接，C點(diǎn)與托架鉸接；鉸接點(diǎn)A在N的作用下能夠在水平滑槽中移動(dòng)，另外鉸接點(diǎn)D也能水平移動(dòng)，且與A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向相反。由于點(diǎn)A和D的移動(dòng)，從而支架廂在垂直面內(nèi)升降并伴隨有少量水平位移。
3.5 剪叉式自動(dòng)晾衣架的運(yùn)動(dòng)分析
在上升過(guò)程中以一定的速度推動(dòng)滑快A向后移動(dòng)，A點(diǎn)的速度為νA；由于A點(diǎn)的水平移動(dòng)帶動(dòng)雙級(jí)剪式機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而使得∠BFA發(fā)生變化，即由初始位置的φ0變?yōu)棣?=φ0+θ；因?yàn)榧羰綑C(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)點(diǎn)D同時(shí)向上和向前移動(dòng)，所以臺(tái)面DF在整個(gè)過(guò)程中向上向后移動(dòng)（傾斜做準(zhǔn)備）。其中點(diǎn)B和點(diǎn)H的瞬時(shí)速度分別為νB和νH；點(diǎn)D的水平和垂直速度分別為νDx和νDy；支架廂支撐臺(tái)面的水平和垂直平移速度分別為νX和νY。
桿BF上B點(diǎn)、H點(diǎn)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心都為F點(diǎn)，從而可求得（取移動(dòng)的方向?yàn)檎较?，即水平向右和垂直向上為正向），其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖4.2所示。
B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度νB：
（4-1）
圖4.2剪叉式自動(dòng)晾衣架運(yùn)動(dòng)分析簡(jiǎn)圖
（4-2）
點(diǎn)H分別相對(duì)于點(diǎn)A、F以相同的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，其中點(diǎn)A又以速度νA水平移動(dòng),而點(diǎn)F靜止不動(dòng)，于是可得：
H點(diǎn)相對(duì)于點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)速度νHF：
（4-3） （4-4）
H點(diǎn)相對(duì)于點(diǎn)A以角速度ω運(yùn)動(dòng)的速度νHA：
（4-5）
（4-6）
則點(diǎn)H的水平和垂直速度和:
（4-7）
（4-8）
且，
則：
（4-9）
D點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，則D點(diǎn)速度:
（4-10）
（4-11）將式（4-1）、（4-2）代入上式可得：
（4-12）
D點(diǎn)的升降速度與支架廂支撐臺(tái)面的升降速度一致，因此臺(tái)面上升速度ν
（4-13）
由于等臂雙級(jí)剪式機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)—點(diǎn)A、B、C始終在一條垂直線上，同樣點(diǎn)D、E、F也始終在同一鉛垂線上。從上述計(jì)算中可以發(fā)現(xiàn)，在支架廂被舉升的整個(gè)過(guò)程中，點(diǎn)D、E、F沒(méi)有發(fā)生位移，即D、E、F三點(diǎn)只在垂直方向上有位移；那么支架廂在舉升過(guò)程中的水平移動(dòng)量只取決于點(diǎn)A的水平移動(dòng)量，則臺(tái)面的水平運(yùn)動(dòng)速度：
又因?yàn)榛霢由油缸Ⅰ直接水平推動(dòng)，所以油缸Ⅰ活塞的運(yùn)動(dòng)速度：
則：
（4-14）
（4-15）
（4-16）
3.6 剪叉式自動(dòng)晾衣架的動(dòng)力分析
剪式剪叉式自動(dòng)晾衣架，不計(jì)剪式機(jī)構(gòu)的重力和各種摩擦力，則該質(zhì)點(diǎn)系具有理想約束，因此可以用虛位移原理求解其所受各力的相互關(guān)系。
虛位移原理：又稱分析靜力學(xué)的原理是所有作用在質(zhì)點(diǎn)系上的主動(dòng)力對(duì)其作用點(diǎn)的虛位移所作的虛功之和為零。對(duì)n個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的質(zhì)點(diǎn)系，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
（4-17）
式中Fi和δri分別表示第i個(gè)力和它的虛位移。圖4.3中雙級(jí)剪式剪叉式自動(dòng)晾衣架所受的主動(dòng)力為重力G（包括裝載質(zhì)量me，支架廂質(zhì)量m1，支架廂支撐臺(tái)面質(zhì)量m2）和水平油缸的水平推力FN。
由虛位移原理可得
（4-18）
上式中兩虛位移的關(guān)系
則：
（4-19）
由式（4-19）可知，在一定裝載質(zhì)量的情況下，油缸活塞對(duì)滑塊A的水平推力隨角度θ（θ為桿BF繞點(diǎn)F轉(zhuǎn)過(guò)的角度）變化而變化。根據(jù)設(shè)計(jì)要求的荷重和剪叉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸，可求出在整個(gè)升程范圍內(nèi)油缸活塞的推力，以此作為油缸選擇設(shè)計(jì)的依據(jù)。
3.7 剪叉式自動(dòng)晾衣架參數(shù)的確定
3.7.1 基本幾何尺寸的確定
如圖4.4所示，AC、CE、BD、BF為桿長(zhǎng)相等的四桿，AE與BF，CE與BD鉸接與中點(diǎn)H、G、A、D為滑動(dòng)鉸接。
設(shè)，初始位置，當(dāng)?shù)竭_(dá)最大升程時(shí)；由幾何關(guān)系可得：
（4-20）
（4-21）
為了使整個(gè)剪叉式自動(dòng)晾衣架不底部安裝空間，需滿足：
（4-22）
（4-23）
取，聯(lián)立（4-20）、（4-21）、（4-22）、（4-23）求解并圓整得：
3.8 剪叉式自動(dòng)晾衣架的校核
本次設(shè)計(jì)的雙級(jí)剪式剪叉式自動(dòng)晾衣架各鉸接點(diǎn)均采用同型號(hào)的雙頭螺紋銷連接，因此在對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行校核的時(shí)候，除了要對(duì)剪叉臂進(jìn)行強(qiáng)度校核外，還要對(duì)各鉸接點(diǎn)的銷軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于在該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各鉸接點(diǎn)的受力在不斷變化，只需最大受力點(diǎn)進(jìn)行校核。
3.8.1 各鉸接點(diǎn)的受力分析
結(jié)合雙級(jí)剪式剪叉式自動(dòng)晾衣架的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行整體受力分析，如圖4.5所示。設(shè)貨物重心與C點(diǎn)的距離K，A、D點(diǎn)的滑動(dòng)摩擦系數(shù)f，不計(jì)雙級(jí)剪式機(jī)構(gòu)的自身重力和內(nèi)部摩擦力。
①將貨物對(duì)該機(jī)構(gòu)的作用力分解到C、D兩點(diǎn)上
根據(jù)力學(xué)定理可得：
（4-25）
（4-26） （4-27）
②將剪式機(jī)構(gòu)看作一個(gè)整體，根據(jù)力學(xué)定理可得A、F點(diǎn)的受力情況：
（4-28） （4-29）
（4-30） （4-31）
③對(duì)臂AHE及CGE隔離受力分析，如圖4.6所示，根據(jù)力學(xué)定理可得：
圖4.6 剪叉臂受力簡(jiǎn)圖（a）
則： （4-32）
則： （4-33）
聯(lián)立式（4-32）和（4-33），得
（4-34）
對(duì)E點(diǎn)取矩，
（4-35）
將式（4-25）、（4-26）、（4-28）、（4-29）及（4-34）代入式（4-35），則： （4-36） （4-37）
（4-38）
④以臂BGD為隔離研究對(duì)象，如圖4-7所示。
圖4.7 剪叉臂受力簡(jiǎn)圖（b）
則：
（4-39）
3.8.2 各鉸接點(diǎn)銷的選擇與校核
考慮到整體布局需要，以及結(jié)合裝配草圖，根據(jù)摩擦副的特性，取。
對(duì)上述各鉸接點(diǎn)在任意角度時(shí)的計(jì)算公式的分析計(jì)算，可知H點(diǎn)承受的作用力最大，且當(dāng)時(shí)作用在H點(diǎn)的力最大。
由式（4-37）知，當(dāng)時(shí)
KN
KN
銷軸均用45鋼制造，作調(diào)質(zhì)處理，其屈服強(qiáng)度[]=355MPa，選擇安全系數(shù)為2，其許用剪切應(yīng)力[]=0.5[]=177.5MPa?？紤]到生產(chǎn)制造的方便、節(jié)省制造工時(shí)，在使用材料允許的條件下，該機(jī)構(gòu)交接的雙頭螺紋銷均采用同一直徑，取mm。
MPa
因此，該機(jī)構(gòu)所有鉸接點(diǎn)選用的銷均滿足強(qiáng)度要求。
3.8.3 剪叉臂的強(qiáng)度校核
由圖3-9和圖3-10可知，內(nèi)剪叉臂aed受力要遠(yuǎn)大大于外剪叉臂bec，所以這里只校核外臂。外剪叉臂受力如圖3-1所示。又由圖4-8可知，的角度越小，則推力的值越大。若取最大值時(shí)滿足強(qiáng)度要求，則該剪叉臂即滿足強(qiáng)度要求。當(dāng)機(jī)構(gòu)在最低位置時(shí)，的值最小，即值最大。參照?qǐng)D3-1，剪叉臂所受的力都與剪叉臂有一定的夾角，為方便受力分析，將所有的力都按沿剪叉臂方向和垂直剪叉臂方向分解，有下列式子：
...................................................................(7.1)
...................................................................(7.2)
...................................................................(7.3)
...................................................................(7.4)
............................................................................(7.5)
.............................................................................(7.6)
...................................................................(7.7)
.................................................................(7.8)
圖3-1 內(nèi)剪叉臂aed受力圖
各力分解后的受力圖如圖3-2(a)所示，彎矩圖見圖3-2(c)
圖3-2 內(nèi)剪叉臂aed的軸向及徑向分解受力圖
剪叉臂的g處由于是有一個(gè)肋板作用，可看作力作用在剪叉臂上為均布載荷。由圖3-2（c）中可知，最大彎矩發(fā)生在k點(diǎn)處，但需校核e、k兩點(diǎn)處的強(qiáng)度，且圖中有，，。又已知剪叉臂的橫截面寬和高分別為，，，如圖3-3所示，圖3-3（a）是e點(diǎn)處的截面圖，圖3-3（b）是k點(diǎn)處的截面圖。
e點(diǎn)處的抗彎截面系數(shù)為
k點(diǎn)處的抗彎截面系數(shù)為
圖3-3 剪叉臂e、k兩點(diǎn)處的截面圖
因?yàn)楫?dāng)時(shí)，此時(shí)e、k兩點(diǎn)的彎矩最大，且由式（7.8）得，
，則
選擇材料為，參照參考文獻(xiàn)[1]，，所以是安全的。
4自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)三維建模及仿真動(dòng)畫
4.1 三維建模
把自動(dòng)晾衣架各個(gè)零件裝配起來(lái)組成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)圖，如下圖
圖5-20 自動(dòng)晾衣架模型圖
4.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的簡(jiǎn)介
機(jī)構(gòu)是由構(gòu)建組合而成的，而每個(gè)構(gòu)件都以一定的方式至少與另一個(gè)構(gòu)件相連接。這種連接，既使兩個(gè)構(gòu)件直接接觸，又使兩個(gè)構(gòu)件能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的前提就是要?jiǎng)?chuàng)建機(jī)構(gòu)。創(chuàng)建機(jī)構(gòu)與零件裝配都是將單個(gè)零部件組裝成一個(gè)完整的機(jī)構(gòu)模型。因此兩者有很多相似之處。、
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真與零件裝配，兩者都在組建模式下進(jìn)行。創(chuàng)建機(jī)構(gòu)是利用操控板中的“預(yù)定義連接集”列表選擇預(yù)定義的連接集，而零件裝配是利用操控板中的“用戶定義飛連接集”來(lái)安裝各個(gè)零部件。由零件裝配得到的裝配體，其內(nèi)部的零部件之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而由連接得到的機(jī)構(gòu)，其內(nèi)部的構(gòu)件之間家可以產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
以下就簡(jiǎn)單介紹一下機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的基本術(shù)語(yǔ)：
UCS：用戶坐標(biāo)系
WCS：全局坐標(biāo)系。組件的全局坐標(biāo)系，它包括用于組件及該組件內(nèi)所有主體的全局坐標(biāo)系。
放置約束：組建中放置元件并限制該元件在組件中運(yùn)動(dòng)的圖元。
環(huán)連接：添加后使連接主體鏈中形成環(huán)的連接。
自由度：確定一個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)（或狀態(tài)）所必須的獨(dú)立參變量。連接的作用是約束主體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，減少系統(tǒng)可能的總自由度。
主體：機(jī)構(gòu)模型的基本元件。主體是受嚴(yán)格控制的一組零件，在組內(nèi)沒(méi)有自由度。
基礎(chǔ)：不運(yùn)動(dòng)的主體，即大地或者機(jī)架。其他主體相對(duì)于基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)。在仿真
時(shí)，可以定義多個(gè)基礎(chǔ)。
預(yù)定義的連接集：預(yù)定義的連接集可以定義實(shí)用哪些放置約束在模型中放置元件、限制主體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、減少系統(tǒng)可能的總自由度及定義元件在機(jī)構(gòu)中可能具有的運(yùn)動(dòng)類型。
拖動(dòng)：在圖形窗口上，用鼠標(biāo)拾取并移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
回放：記錄并重放分析運(yùn)動(dòng)的操作技能。
伺服電動(dòng)機(jī)：定義一個(gè)主體相對(duì)于另一個(gè)主體運(yùn)動(dòng)的方式。
執(zhí)行電動(dòng)機(jī)：作用于旋轉(zhuǎn)或平移運(yùn)動(dòng)軸上而引起運(yùn)動(dòng)的力。
在機(jī)械設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)研究中，用戶可以通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)添加運(yùn)動(dòng)，使其隨伺服電動(dòng)機(jī)一起移動(dòng)，并且在不考慮作用于系統(tǒng)上的力的情況下分析其運(yùn)動(dòng)。使用運(yùn)動(dòng)分析可以觀察機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，并測(cè)量主體位置、速度和加速度的改變。然后用圖標(biāo)表達(dá)這些測(cè)量，或者創(chuàng)建軌跡曲線和運(yùn)動(dòng)包絡(luò)。
根據(jù)以上分析，機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真總體上可以分為六個(gè)部分：創(chuàng)建圖元、檢測(cè)模型、添加建模圖元、準(zhǔn)備分析、分析模型和獲取結(jié)果[9]。
4.3 仿真動(dòng)畫
首先定義伺服電動(dòng)機(jī)，確定運(yùn)動(dòng)軸及運(yùn)動(dòng)方向，其次是定義輪廓中的速度，此速度為小齒輪也就是主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速（單位為），此速度是根據(jù)從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速來(lái)確定的：
圖4-1電機(jī)轉(zhuǎn)速
然后在類型中選定運(yùn)動(dòng)學(xué)，在分析定義中輸入周期1.25，為了測(cè)量精確，把幀數(shù)改為100，則最小間隔為0.01，然后點(diǎn)擊運(yùn)行即可運(yùn)行，接著就是測(cè)出位移、速度、加速度曲線，只需要點(diǎn)擊測(cè)量結(jié)果即可繪出曲線。
具體步驟如下圖6-2所示：
圖 4-2分析定義
總結(jié)
經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的時(shí)間，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。這段時(shí)間里，我們付出了很多，也收獲了很多，我們遇到了很多困難，也得到了很多幫助，大學(xué)就這樣要過(guò)去了，我們能有這樣的付出和收獲，我們感到滿足。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使大學(xué)四年里學(xué)到的東西重新得到鞏固并在一些方面有了更新的認(rèn)識(shí)。剛拿到這個(gè)題目時(shí)不知道這是什么，只記得以前做實(shí)驗(yàn)時(shí)用過(guò)，也沒(méi)注意具體是什么結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)開始一段時(shí)間的調(diào)研，上網(wǎng)查找，到實(shí)驗(yàn)室實(shí)地觀察，請(qǐng)教老師，一系列問(wèn)題得到解決，具體方案越來(lái)越清晰。到最后各結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等，這些將以前學(xué)過(guò)的東西全都融合起來(lái)，使我們對(duì)所接觸到的知識(shí)的理解更加深入。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，XX老師和同學(xué)們給了很大的幫助，很多以前自己忽略的東西經(jīng)過(guò)老師、同學(xué)的提示有了新的體會(huì)，使所學(xué)知識(shí)更加鞏固。畢業(yè)后就要參加工作，應(yīng)該會(huì)遇到更多的困難，我們相信在大學(xué)里學(xué)到的這些知識(shí)，能夠使我們更容易接受新的知識(shí)，學(xué)習(xí)新的技能，更快的適應(yīng)新的工作，新的環(huán)境。
感謝學(xué)院各位老師的培養(yǎng)，感謝老師的評(píng)閱。
致 謝
我要感謝我的指導(dǎo)教師XX老師。老師雖身負(fù)教學(xué)、科研重任，仍抽出時(shí)間，不時(shí)召集我和同門以督責(zé)課業(yè)，從初稿到定稿，不厭其煩，一審再審，大到篇章布局的偏頗，小到語(yǔ)句格式的瑕疵，都一一予以指出。是他傳授給我方方面面的知識(shí)，拓寬了我的知識(shí)面，培養(yǎng)了我的功底，對(duì)論文的完成不無(wú)裨益。我還要感謝學(xué)院所有教過(guò)我的老師，是你們讓我成熟成長(zhǎng)；感謝學(xué)院的各位工作人員，他細(xì)致的工作使我和同學(xué)們的學(xué)習(xí)和生活井然有序。但寫作過(guò)程中常常出現(xiàn)的輾轉(zhuǎn)反側(cè)和力不從心之感卻揮之不去。論文寫作的過(guò)程并不輕松，工作的壓力時(shí)時(shí)襲擾，知識(shí)的積累尚欠火候，于是，我只能一次次埋頭于圖書館中，一次次在深夜奮筆疾書。第一次花費(fèi)如此長(zhǎng)的時(shí)間和如此多的精力，完成一篇具有一定學(xué)術(shù)價(jià)值的論文，其中的艱辛與困難難以訴說(shuō)，但曲終幕落后留下的滋味，值得我一生慢慢品嘗。
四年的艱苦跋涉，幾個(gè)月的精心準(zhǔn)備，畢業(yè)論文終于到了劃句號(hào)的時(shí)候，心頭照例該如釋重負(fù)，敲完最后一個(gè)字符，重新從頭細(xì)細(xì)閱讀早已不陌生的文字，我感觸頗多。雖然其中沒(méi)有什么值得特別炫耀的成果，但對(duì)我而言，是寶貴的。它是無(wú)數(shù)教誨、關(guān)愛(ài)和幫助的結(jié)果。
謹(jǐn)向我的父母和家人表示誠(chéng)摯的謝意。他們是我生命中永遠(yuǎn)的依靠和支持，他們無(wú)微不至的關(guān)懷，是我前進(jìn)的動(dòng)力；他們的殷殷希望，激發(fā)我不斷前行。沒(méi)有他們就沒(méi)有我，我的點(diǎn)滴成就都來(lái)自他們。
參考文獻(xiàn)
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[12]材料力學(xué)/聶毓琴，孟廣偉主編.－北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.2
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