半自動(dòng)晾衣架機(jī)械原理課程設(shè)計(jì).doc
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1、 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 說明書 設(shè)計(jì)題目: 半自動(dòng)晾衣架 班 級(jí): 組 別: 學(xué) 號(hào): 姓 名: 時(shí) 間: 2010年5月31號(hào)—6月11號(hào) 2010年 6月11日 目錄 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 1.1基本目的 1.2設(shè)計(jì)要求 二、設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介
2、 三、設(shè)計(jì)方案及方案的對(duì)比和確定 3.1方案1 3.2方案2 3.3方案的對(duì)比和確定 四、設(shè)計(jì)方案分析 4.1位移功能運(yùn)動(dòng)分析 4.2受力分析 4.3強(qiáng)度校核 五、心得體會(huì) 六、參考文獻(xiàn) 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 1.1基本目的: 1) 使學(xué)生初步了解機(jī)械設(shè)計(jì)的全過程,得到根據(jù)功能需要擬定機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的訓(xùn)練,初步具備的機(jī)構(gòu)選型、組合和確定運(yùn)動(dòng)方案的能力; 2)以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)為切入點(diǎn),把機(jī)械原理課程各章的理論和方法融會(huì)貫通起來,進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)的理論知識(shí); 3)使學(xué)生掌握機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容,方法,步驟,并對(duì)動(dòng)力分析與設(shè)計(jì)有一個(gè)較完整的概念; 4
3、)進(jìn)一步提高學(xué)生運(yùn)算,繪圖以及運(yùn)用計(jì)算機(jī)和技術(shù)資料的能力; 5)通過編寫說明書,培養(yǎng)學(xué)生表達(dá),歸納,總結(jié)的能力; 6)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),理論聯(lián)系實(shí)際,獨(dú)立思考與分析問題的能力和創(chuàng)新能力。 1.2設(shè)計(jì)要求 1)晾衣架能自動(dòng)升降以緩解舉手晾衣的麻煩; 2)晾衣架能自動(dòng)伸出和縮回,既充分利用了陽(yáng)光,減少事故隱患又不影響整個(gè)小去區(qū)的總體美觀; 3)足夠的承載力; 4)操作方便,省力。 二、設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介 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
4、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)問題。針對(duì)目前這種情況,我們小組通過這學(xué)期對(duì)《機(jī)械原理》的學(xué)習(xí),設(shè)計(jì)一款實(shí)用的半自動(dòng)晾衣架, 希望能為所有的家庭主婦帶來方便。 三、設(shè)計(jì)方案及方案的對(duì)比和確定 3.1 方案1 1、設(shè)計(jì)思路 從既可以升
5、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(4)擋板,使其固定。 圖1 講到固定的問題,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
6、最高點(diǎn)。再通過拉動(dòng)繩索通過滑輪使裝在帶有導(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)的問題。 2、工作原理 過程一: 衣架轉(zhuǎn)動(dòng) 蝸桿 減速器 電動(dòng)機(jī) 過程二: 曬衣桿滑動(dòng) 圓盤 蝸輪 蝸桿 手柄 過程一通過(
7、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),通過過程二,通過手柄的搖動(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。 3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(圖7 圖7 下圖為在平臺(tái)所搭建的實(shí)物圖: 4、規(guī)格數(shù)量表: 名稱 規(guī)格(mm) 數(shù)量 1帶導(dǎo)軌
8、的平行框 200050x2000 1 2桿(管) 302500 1 3滾輪 50 2 4鋼繩 2 5搖桿 20x900 2 6連桿 20x970 2 7曲柄 20x440 2 8蝸輪 300(外徑)50(厚度) 3 9綜合箱(電動(dòng)機(jī)) 1440r/min 100w 2 10蝸桿 80(外徑)100(長(zhǎng))i=31:1 3 11固定機(jī)架 2 12滑塊 2 13滑輪 50 1 14圓盤 200 1 15手柄 1 16導(dǎo)桿 20x200 2 17連接桿 20x2500 2 18繩子 2
9、 注:材料為:鋁合金 許用應(yīng)力:315Mpa 3.2 方案2 1、設(shè)計(jì)思路 通過在網(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:一是通過手柄控制晾衣架的收縮,二是通過電機(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),通過手柄帶動(dòng)
10、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 下圖為在平臺(tái)所搭建的實(shí)物圖: 2、運(yùn)動(dòng)原理 升降過程: 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
11、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
12、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)穿過連桿活動(dòng)基座(9)側(cè)面的螺紋孔,并通過絲桿上端固定基座(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
13、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。 3、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 3.3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 通過比較,主要考慮成本問題和運(yùn)動(dòng)難易程度問題,我們小
14、組選擇了方案一做為最終的方案。 四、設(shè)計(jì)方案分析 4.1位移功能運(yùn)動(dòng)分析 在由最低點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的過程中,晾衣桿的X軸方向的位移圖如圖16所示,這個(gè)過程中,伸出了1015mm的距離,且露出陽(yáng)臺(tái)的長(zhǎng)度在600-700mm之間,可以使衣服充分接觸陽(yáng)光,達(dá)到充分晾曬的目的。 圖16 Y軸方向的位移如圖17所示: 圖17 由豎直方向的位移可以看出,上升的醉倒高度為1052mm,而陽(yáng)臺(tái)的豎直空間一般為3000,所以機(jī)架的固定應(yīng)該選擇適中的位置。若機(jī)架固定的過高,則會(huì)導(dǎo)致最低點(diǎn)過高,而此時(shí)就不能保證最低點(diǎn)處于一個(gè)合適的位置可以使晾衣服的過程比較不費(fèi)力。如果機(jī)架的位置太低的話,在
15、最低點(diǎn)的時(shí)候,晾衣桿的位置較低,衣物會(huì)拖地又弄臟了。所以選擇一個(gè)適中的位置裝置機(jī)架以及電動(dòng)機(jī)。 4.2受力分析 在由最低點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的過程中,晾衣桿的X軸方向的受力大小如圖18所示: 圖18 晾衣桿Y軸方向的受力大小如圖19所示: 圖19 4.3強(qiáng)度校核 晾衣桿受力分析: 彎矩圖: 計(jì)算過程: Fymax=237.64N Mmax =1/2 X 237.64X1.25N.m=148.525N.m W=(1/32) X 3.14 X D3=1/32X3.14X302X10-6m3=8.831X10-5 m3 σ= Mmax/W=14
16、8.525/(8.831x10-5)Pa=1.7MPa [σ]=315MPa σ<[σ] 所以,晾衣桿是安全的 五、心得體會(huì) 兩周的實(shí)習(xí)接近尾聲了,想想這兩個(gè)禮拜,一開始無(wú)從下手,慢慢的通過查找資料、小組成員的討論、咨詢老師等方式,逐步去適應(yīng)這種還未涉及的挑戰(zhàn),也逐漸的找到了對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)的興趣。 首先談?wù)勥@個(gè)課程設(shè)計(jì)的意義吧。我覺得通過這個(gè)課程設(shè)計(jì),我們把整個(gè)學(xué)期對(duì)機(jī)械原理的學(xué)習(xí)放到實(shí)際應(yīng)用中,這個(gè)過程不但很好的鍛煉了我們的能力,而且可以發(fā)現(xiàn)自己對(duì)該課程學(xué)習(xí)的不足之處,讓我們更好的去學(xué)習(xí)這個(gè)課程,對(duì)期末考試的復(fù)習(xí)方向也有一定的幫助。還有,這個(gè)課程設(shè)計(jì)
17、為我們以后學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)也增加了不少的基礎(chǔ),對(duì)以后的課程設(shè)計(jì)也有著不曉得作用。 另外,這個(gè)課程設(shè)計(jì)在鍛煉了我們能力的同時(shí),對(duì)我們的自身素質(zhì)也有一定的提高,比如在溝通方面,在團(tuán)隊(duì)合作精神上面等都有著相當(dāng)大的幫助。在溝通方面,我們小組成員之間不免會(huì)因?yàn)橐庖姷牟煌a(chǎn)生摩擦,鬧矛盾等,通過交流,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)自己能夠更加的去聽取別人的意見,對(duì)自己所說的話也有所顧及,不會(huì)莽撞。在團(tuán)隊(duì)合作上面,其實(shí)我們小組想的方案有四五種,這種結(jié)果是 大家共同努力地結(jié)果,有句話說的好啊,“眾人劃槳開大船”,這句話是相當(dāng)?shù)闹匾摹5阶詈螅覀冃〗M的成員之間配合默契,齊心協(xié)力,很重視這次的課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí),我們相互學(xué)習(xí),相互給對(duì)方意
18、見,為我們這次的合作都付出了好多。 最后講講這次課程中我們小組的不足之處。從一開始的選題,我們以為這個(gè)題目相對(duì)會(huì)比較簡(jiǎn)單,其實(shí)不然。我們就是因?yàn)橛X得簡(jiǎn)單,所以在開始的一段時(shí)間內(nèi)并沒有對(duì)這個(gè)課題查尋較多的資料,慢慢的在不斷進(jìn)行的過程中,我們發(fā)現(xiàn)了好多不足之處,也發(fā)現(xiàn)半自動(dòng)晾衣架不是那么的簡(jiǎn)單,于是不斷地投入更多。到其中,我們發(fā)現(xiàn)我們所設(shè)計(jì)的并不是具有相當(dāng)大的創(chuàng)新性,這一點(diǎn)還是要改進(jìn)的。還有,沒有考慮到實(shí)際生活中人們對(duì)晾衣架的一個(gè)看法,所以設(shè)計(jì)出的晾衣架實(shí)用性可能并不太大。最后,在編寫課程設(shè)計(jì)說明書過程中,由于接觸這種說明書的機(jī)會(huì)較少,故編寫的語(yǔ)句,條理并不是相當(dāng)?shù)拿鞔_! 總之,這次的課程設(shè)計(jì)
19、實(shí)習(xí),給了我一個(gè)機(jī)會(huì)鍛煉了我自己,我自己也從這次鍛煉中里搞了自己的一些能力,使自己受益匪淺! 六、參考文獻(xiàn) [1] 孫桓,陳作模,葛文杰.機(jī)械原理.第7版.北京:高等教育出版社,2006 [2] 張策.機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)(上、下).北京:高等教育出版社,2004 [3] 陳忠良,潘白樺.機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖.第2版. 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2006 [4] 李繼慶,李育錫.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 北京:高等教育出版社,2006 [5]劉鴻文.材料力學(xué)[M].第四版.北京:高等教育出版社,2004 [6] 呂仲文.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)(第1版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004 20
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