半自动晾衣架机械原理课程设计doc.docx
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半自动晾衣架机械原理课程设计doc
机械创新设计实践报告
设计题目:
半自动晾衣架
班级:
机械四班
学号:
46
姓名:
王鑫昌
时间:
2015年1月5日—2015年1月21日
一、设计任务书
§1.1基本目的
§1.2设计要求
二、设计题目简介
三、设计方案及方案的对比和确定
§3.1方案
四、设计方案分析
§4.1位移功能运动分析
§4.2受力分析
§4.3强度校核
五、心得体会
六、参考文献
一、设计任务书
§1.1基本目的：
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。
§1.2设计要求
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去区的总体美观；
3）足够的承载力；
4）操作方便，省力。
二、设计题目简介
晾晒衣服是生活中经常会遇到的活动，针对这一频繁而单调的工作，如果晾衣架是固定的，无疑增加了辛苦程度，而且还伴有危险。
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。
而目前市场上所卖的自动晾衣架只能满足单一的升降或单一的收缩功能，但升降功能只能解决挂衣服费力的问题却不能很好的利用阳光资源，而收缩功能刚好相反，只能解决充分利用阳光资源但不能解决费力这个问题。
针对目前这种情况，我们小组通过对《机械原理》的学习，设计一款实用的半自动晾衣架，希望能为所有的家庭主妇带来方便。
三、设计方案及方案的对比和确定
1、设计思路
从既可以升降又可以收缩这一方向，我们首先想到的是四杆机构，如图1通过双摇杆机构
（1）与（3）带动
（2）由竖直位置转动到水平位置，以实现升降的过程，
（2）上带有导轨，可以实现收缩的功能，在水平位置时，通过（4）挡板，使其固定。
图1
讲到固定的问题，我们又想到了四杆机构中的死点，如图2用摇杆作为原动件可以使其固定在阳台外侧。
图2
传动问题，我们想到可以用直齿轮传动、蜗轮蜗杆、斜齿轮传动等。
原动力的提供，可以通过电机，或者人工手柄的形式。
综合以上的想法，我们有了初步的目标，即通过电动机的带动，使蜗轮蜗杆传动，带动四杆转动，从而带动衣架上升，再利用死点使其固定在最高点。
再通过拉动绳索通过滑轮使装在带有导轨的连杆上的晾衣杆运动。
图4是在最低点时挂衣服状态。
图4
挂好衣服后，通电后，电动机工作，带动晾衣架转动到最高点。
图5是在最高点并且在阳台外侧晾晒的状态。
若为阴天，则可以通过手动的方式，转动手柄，利用摩擦力的作用，使得绳子带动晾衣杆
（2）运动到阳台内侧，避免淋雨。
图5
图6
图6侧为俯视图，此时晾衣杆在阳台内侧。
右侧的图为手动机构以解决滑动的问题。
2、工作原理
过程一：
过程二：
过程一通过（9）综合箱体（含有电动机和减速器）的作用，带动（10）蜗杆运动，从而带动（8）涡轮的运动。
焊接在蜗轮上的（5）摇杆也随着蜗轮运动，就带动整个晾衣架的运动，现升降的问题。
在最高点时处于在阳台外侧工作状态。
阴天时，不让衣物在阳台外侧，通过过程二，通过手柄的摇动，使蜗杆转动，带动蜗轮转动，黏贴在蜗轮上的（14）圆盘也随着涡轮的转动而转动，（18）绷直的绳子在摩擦力的作用下带动
（2）杆（晒衣杆）滑动。
从而实现收缩的功能。
3、机构运动简图（图7
图7
下图为在平台所搭建的实物图：
4、规格数量表：
名称
规格（mm）
数量
1带导轨的平行框
2000⨯50x2000
1
2杆（管）
∅30⨯2500
1
3滚轮
∅50
2
4钢绳
2
5摇杆
∅20x900
2
6连杆
∅20x970
2
7曲柄
∅20x440
2
8蜗轮
∅300（外径）⨯50（厚度）
3
9综合箱（电动机）
1440r/min100w
2
10蜗杆
∅80（外径）⨯100（长）i=31:
1
3
11固定机架
2
12滑块
2
13滑轮
∅50
1
14圆盘
∅200
1
15手柄
1
16导杆
∅20x200
2
17连接杆
∅20x2500
2
18绳子
2
注：
材料为：
铝合金许用应力：
315Mpa
四、设计方案分析
§4.1位移功能运动分析
在由最低点上升到最高点的过程中，晾衣杆的X轴方向的位移图如图16所示,这个过程中，伸出了1015mm的距离，且露出阳台的长度在600-700mm之间，可以使衣服充分接触阳光，达到充分晾晒的目的。
图16
Y轴方向的位移如图17所示：
图17
由竖直方向的位移可以看出，上升的醉倒高度为1052mm，而阳台的竖直空间一般为3000，所以机架的固定应该选择适中的位置。
若机架固定的过高，则会导致最低点过高，而此时就不能保证最低点处于一个合适的位置可以使晾衣服的过程比较不费力。
如果机架的位置太低的话，在最低点的时候，晾衣杆的位置较低，衣物会拖地又弄脏了。
所以选择一个适中的位置装置机架以及电动机。
§4.2受力分析
在由最低点上升到最高点的过程中，晾衣杆的X轴方向的受力大小如图18所示：
图18
晾衣杆Y轴方向的受力大小如图19所示：
图19
§4.3强度校核
晾衣杆受力分析：
弯矩图：
计算过程：
Fymax=237.64N
Mmax=1/2X
W=（1/32）X3.14XD3=1/32X3.14X302X10-6m3=8.831X10-5m3
σ=Mmax/W=148.525/（8.831x10-5）Pa=1.7MPa
[σ]=315MPa
σ<[σ]
所以，晾衣杆是安全的
五、心得体会
两周的实习接近尾声了，想想这两个礼拜，一开始无从下手，慢慢的通过查找资料、小组成员的讨论、咨询老师等方式，逐步去适应这种还未涉及的挑战，也逐渐的找到了对这个设计的兴趣。
首先谈谈这个课程设计的意义吧。
我觉得通过这个课程设计，我们把整个学期对机械原理的学习放到实际应用中，这个过程不但很好的锻炼了我们的能力，而且可以发现自己对该课程学习的不足之处，让我们更好的去学习这个课程，对期末考试的复习方向也有一定的帮助。
还有，这个课程设计为我们以后学习机械设计也增加了不少的基础，对以后的课程设计也有着不晓得作用。
另外，这个课程设计在锻炼了我们能力的同时，对我们的自身素质也有一定的提高，比如在沟通方面，在团队合作精神上面等都有着相当大的帮助。
在沟通方面，我们小组成员之间不免会因为意见的不同产生摩擦，闹矛盾等，通过交流，我们会发现自己能够更加的去听取别人的意见，对自己所说的话也有所顾及，不会莽撞。
在团队合作上面，其实我们小组想的方案有四五种，这种结果是大家共同努力地结果，有句话说的好啊，“众人划桨开大船”，这句话是相当的重要的。
到最后，我们小组的成员之间配合默契，齐心协力，很重视这次的课程设计实习，我们相互学习，相互给对方意见，为我们这次的合作都付出了好多。
最后讲讲这次课程中我们小组的不足之处。
从一开始的选题，我们以为这个题目相对会比较简单，其实不然。
我们就是因为觉得简单，所以在开始的一段时间内并没有对这个课题查寻较多的资料，慢慢的在不断进行的过程中，我们发现了好多不足之处，也发现半自动晾衣架不是那么的简单，于是不断地投入更多。
到其中，我们发现我们所设计的并不是具有相当大的创新性，这一点还是要改进的。
还有，没有考虑到实际生活中人们对晾衣架的一个看法，所以设计出的晾衣架实用性可能并不太大。
最后，在编写课程设计说明书过程中，由于接触这种说明书的机会较少，故编写的语句，条理并不是相当的明确！
总之，这次的课程设计实习，给了我一个机会锻炼了我自己，我自己也从这次锻炼中里搞了自己的一些能力，使自己受益匪浅！
六、参考文献
[１]孙桓，陈作模，葛文杰．机械原理．第7版．北京：
高等教育出版社，2006
[２]张策．机械原理与机械设计（上、下）．北京：
高等教育出版社，2004
[３]陈忠良，潘白桦.机械制图与计算机绘图.第2版.北京：
中国农业出版社，2006
[４]李继庆，李育锡.机械设计基础.北京：
高等教育出版社，2006
[５]刘鸿文.材料力学[M].第四版.北京:
高等教育出版社,2004
[６]吕仲文.机械创新设计（第1版）.北京:
机械工业出版社,2004
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