机械创新设计说明书.docx
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机械创新设计说明书
机械创新设计计算
说明书
设计题目:
半自动晾衣架
班级:
学号:
姓名:
时间:
2012年6月22日
一、设计任务书
§1.1设计背景
§1.2基本目的
§1.3设计要求
二、设计方案及方案的对比和确定
§2.1方案一
§2.2方案二
§2.3方案的对比和确定
三、设计方案分析
§3.1机构运动说明
§3.2机构效果简图
§3.3机构零件规格
§3.4机构运动简图
§3.5运动计算分析
四、心得体会
1、设计任务书
§1.1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。
§1.2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。
§1.3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
§2.1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。
§2.2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
§2.3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
§3.1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。
§3.2机构效果简图
§3.3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=9.86
d2=300mm
B=50mm
2
减速器
i=10:
1(传动比)
ŋ=80%
2
深沟球轴承
GB/T297—19946004型
4
电动机
n=500r/min
P=70w
2
轴承套
∅42/∅47
6
§3.4机构运动简图
§3.5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
通过这两周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。
首先是选题,再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,为下星期的期末考试做了准备。
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。
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