机械创新设计说明书.docx
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机械创新设计说明书
ModifiedbyJACKontheafternoonofDecember26,2020
机械创新设计说明书
一、设计任务书
§设计背景
§基本目的
§设计要求
二、设计方案及方案的对比和确定
§方案一
§方案二
§方案的对比和确定
三、设计方案分析
§机构运动说明
§机构效果简图
§机构零件规格
§机构运动简图
§运动计算分析
四、心得体会
五、参考文献
一、设计任务书
§设计背景
传统晾衣架的基本构架一般是一根竹竿固定或悬挂在屋顶板下、窗外等地方；现在大多是在天花板下焊接一根铁管作为晾衣架的挂具，人们晾衣服时，需要用一根叉子将衣服一件一件地挂在铁杆上，费时又费力，而且一旦操作不当便会将衣服掉在地上弄脏，非常不方便，并且还不能够充分地利用阳光。
针对这些问题，我设计了一种实用的半自动晾衣架，来满足人们在自动升降、伸缩两方面的需求，希望能给家庭主妇们带来便利。
§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。
§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，又不影响整个小区的总体美观；
3）有足够的承载能力；
4）操作方便，节时省力。
二、设计方案及方案的对比
和确定
§方案一
图示为半自动晾衣架的侧视图
（1）机构的组成
1为楼上阳台，2是导轨，3是滑轮，4滑块，5为手动平行四边式机构，6是晾衣杆，7和8为滑轮，9是让滑块前移的绳索，10是让滑块后移的绳
索，11为机构5的拉杆。
（2）工作原理
使用者用拉杆11的突出部分插入到机构5制定的空内，再正转平行四边形机构，就会使其缓慢降下来，这样便可以轻
松把衣物挂上去；再反转拉杆11就可达到升起晾衣杆的效果；如果室外阳光充足，想把衣服挂到外面晾晒，只需拉动
绳索9即可，当碰到外部的挡板，则可锁住滑轮，使之不再向外滑动；如果想要拉回室内，拉动绳索10便可，碰到阳台内的导轨上的挡板，则可锁住滑轮。
§方案二
自动晾衣架由矩形架1（主要起到晾晒衣服的功能）；直杆2和4是连接矩形架1和杆架6的；涡轮连杆3和5，来满足矩形架1的升降、伸缩要求；杆架6和天花板相连；横杆7对涡轮—杆有支撑作用；综合箱体8和10，蜗杆9和11组成。
其中8和10为连接在天花板上的箱体，里面安装有电机和减速器，通电时电机带动蜗杆9和11转动，由蜗杆带动涡轮连杆3和5摆动，从而实现矩形晾衣架1做平面运动，进而实现晾衣架的升降、伸缩等既定功能。
由于对称及美观，只标注了半边的标号
§方案的对比和确定
具体方案
比较内容
方案一
方案二
美观程度
较难看
较美观
运动难易程度
人工操作较多
更加自动化
性价比
较高
造价中等
效率
一般，人为因素影响较大
有稳定的伸缩速度，比较稳定
占地空间
较大
较小
通过比较，方案二更接近设计时的目的，实现了自动化的伸缩与升降功能，且造价合理，为家庭主妇们带来的便利更多，综合看来其市场潜力更大。
三、设计方案分析
§机构运动说明
如右图所示，晾衣架固定在室内，当不用的时候，晾衣架向上收入室内，这样既不破坏小区环境又不占用房子的内部空间。
当晾晒衣服时，启动电动机，使晾衣架降下来，然后在矩形
晾衣杆上悬挂好衣服。
如果室外天气较好，启动电动机，使晾衣架向外运动，晾衣架运动到合适的位置后关闭电动机（也有一个极限位置的挡板，晾衣架运动到此处则会停止），此时，晾衣架就伸到了
室外，这样能够充分利用阳光。
如果室外下雨，则只要按下开关，让电动机反转即可。
§机构效果简图
§机构零件规格
名称
规格
数量
杆1
L=500mm
D=30mm
4
杆2
L=1200m
D=30mm
4
杆6
L=300mm
D=30mm
4
杆12
L=2500mm
D=30mm
2
蜗杆
Z1=1
m1=10
d1=80mm
2
蜗轮
Z2=31
m2=
d2=300mm
B=50mm
2
减速器
i=10:
1（传动比）
=80%
2
深沟球轴承
GBT297—19946004型
4
电动机
n=500r/min
P=70w
2
轴承套
42/47
6
§机构运动简图
§运动计算分析
电动机的额定功率P为70W，额定转速为500r/min，其额定扭矩
电动机通过变速器将动力传递给蜗杆
传递到蜗杆的功率为
蜗杆通过涡轮驱动晾衣架运动，晾衣架对涡轮中心的扭矩
（θ为晾衣架转动的角度，－75o≤θ≤75o）
所以晾衣架的角速度和角度的关系为
晾衣架的平均角速度为
所以晾衣架要转动到预定的位置需耗时
晾衣架位移和角度的关系
四、心得体会
创新的作用体现在我们生活中的方方面面，大到人类文明进步、人类科学的发展、现代科学体系、技术和经济发展、综合国力，小到我们的日常生活，一个创新的点子往往能给我们带来太多的便利。
通过这次的机械创新设计实习，我从一开始的无从下
手，经过查阅资料、咨询老师、与同学之间相互讨论等方式，对机械设计的全过程逐步地有了了解，并且能够根据机构功能的需要设计出机械来。
在这次研究性的学习中，充分发挥了我们的自学能力、
想象力和动手能力。
首先是根据所选题目的设计要求，要构想出半自动晾衣架的大概机构形态，以及可能要用到的机构组合。
然后，根据初步估计，对构想出的几种方案进行比较和选择。
最后是将零件具体的规格数据代入计算，分析结果，看是否满足运动学要求，是否满足零件的强度要求等。
尤其是在运动的分析与计算过程中，是我们机械原理、材料力学等课程所学的理论知识的实际运用，并顺便帮我们复习了一下所学内容。
这次机械创新设计实习，给了我一个锻炼自己的机会，并将所学知识有了一个综合性的实际运用，提高了我的创新能力，开拓性思维以及独立的动手能力，真是受益匪浅。
五、参考文献
1、黄纯颖主编《机械创新设计》高等教育出版社
2、张春林主编《机械创新设计》机械工业出版社
3、李萍萍贺炜主编《机械制图与计算机绘图》机械工业出版社
4、李海萍主编《机械设计基础》苏州大学出版社
5、居毅．机械设计实验教学的创新与探讨[J]．实验室研究与探索，2002，11（3）：
11-13．
6、汪超．机械创新设计实验教学改革的探讨[J]．装备制造技术，2008（8）：
179-180.
7、宋志强．关于机械创新设计实例与实践的研究[J]．呼沦贝尔学院学报，2008,16
（1）：
96-99.
8、机械设计手册
9、XX文库等
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