新型停水自閉水龍頭

1、 機械創(chuàng)新設計設計課題：新型停水自閉水龍頭新型停水自閉水龍頭 指導教師：班 級：姓名學號： 日 期：2013年11月10日目錄一、一、 設計的背景與意義設計的背景與意義二、二、 設計的目標與任務設計的目標與任務 三、三、 作品介紹作品介紹 四、四、 工作原理結構圖工作原理結構圖 五、五、 整體機構與零件組成整體機構與零件組成 六、六、 工作性能分析工作性能分析 七、七、 設計總結設計總結 水資源現(xiàn)已成為人類不可缺少的重要物資，是一切生物賴以生存的保證。但是隨著社會的飛速發(fā)展工業(yè)化的進程不斷加快，經濟人口不斷的增長。導致水資源的供應與需求消耗也隨之不斷提高；以及生活中各種對水的不合理開發(fā)與利用造

2、成的水資源的浪費越來越嚴重。因此水資源的供應與需求之間的矛盾形勢嚴峻，這已經成為每一個國家每一個社會的難題。這都要要求我們節(jié)約每一滴水資源不浪費每一滴水，從身邊的小事坐起，用水后要記得關閉水龍頭。 在實際生活中我們常常在停水后卻忘記了關水龍頭，當?shù)诙蝸硭畷r由于水龍頭任處在開水的狀態(tài)造成大量資源浪費甚至出現(xiàn)水漫金山的壯觀現(xiàn)象，對生活也產生了不必要的麻煩，這些都是我們不愿意看到的。在這種背景于是我們提出了創(chuàng)新式停水自閉及自動報警語音、溫度監(jiān)控水龍頭的制作，使我們生活中停水后忘記關龍頭而再次來水造成的水資源大大的浪費現(xiàn)象得以解決。在市場中我們通過調查雖然有電子控制系統(tǒng)的自閉水龍頭卻無純機械機構龍頭

3、，且它的成本價格貴、維修困難這使得普通家庭、學校等公共場所往往普及存在著眾多的弊端。我們設計的機械式龍頭特點于下： 1. 設計結構簡單，能夠實現(xiàn)停水自鎖； 2 在龍頭中添加了電子芯片有擁有停來水自動報警、水溫監(jiān)測 MP3播放功能于一體眾多功能的人性化設計； 3設計源于普通龍頭的創(chuàng)新，能夠在原有龍頭基礎上進行加工制作造價便宜節(jié)約了資源； 正是這些優(yōu)勢相信它的設計一定能夠受到市場的歡迎青睞，進入普通家庭等公共場所也會很好的改善水資源浪費的現(xiàn)象。為節(jié)約每一點水貢獻我們一份力量。 根據(jù)人們生活中的水資源浪費的現(xiàn)象的原因分析，需要我們通過創(chuàng)新的龍頭杜絕該浪費現(xiàn)象且改變生活中忘記關水龍頭的現(xiàn)象幫助人們養(yǎng)成

4、良好的生活習慣作風，于是我們通過討論提出了以下的設計目標意見： 1. 實現(xiàn)停水的一瞬間迅速堵塞通水管道并且等下次來水時 夠有自鎖的功能并需要手動才能夠開啟龍頭。 2. 通過電子芯片的設計能夠自動報警提醒人們，具有額外的以人為中心的功能;如：洗漱時能夠有音樂播放使人沉浸在輕松的氛圍中以及對水溫檢測提示等不同功能的龍頭。 3. 主要自鎖部分結構簡單運動要平穩(wěn)無誤，加工成本低不 變原有龍頭的內部結構。 對于各種式樣的龍頭都需要提出不同的設計自鎖方案與其行成配套，從而創(chuàng)新出一系列龍頭停水自閉功能，且制作的美觀使用壽命長的特點。 綜合考慮上述的目的要求，我們的任務也由此它而產生；這都要求我們一步一步的分

5、析問題，打破傳統(tǒng)思維觀念的束縛，通過在普通的龍頭上添加裝置進行改裝而實現(xiàn)最終的目的要求。設計多個不同結構新型多功能水龍頭，形成一系列產品為生活提供方便;另外運動時不需要提供額外的動力源造成設計困難。在設計過程中我們也充分考慮各種規(guī)格龍頭大小，讓它結構設計上能夠統(tǒng)一標準而為我們的各式各樣的龍頭創(chuàng)新提供快捷簡便的方法。這是通過我們在實際加工中不斷摸索得到的結果，反復不斷地試驗最終實現(xiàn)我們的目的達到我們想要的結果。這都是在加工當中需要仔細討論解決的任務與問題.三、三、作品介紹作品介紹新型停水自閉水龍頭適用于各種洗漱臺、面盆等的安裝，在其中的自鎖裝置結構中我們采用了兩種不同的實現(xiàn)方式運用于不同的場合。

6、設計一：采用磁鐵的吸引力實現(xiàn)結構的運動，具有靈敏、速度快精準的優(yōu)勢；設計二：采用壓縮彈簧的方式儲存能量控制機構的運動實現(xiàn)停水自鎖，具有力量大、可控距離長的優(yōu)勢；作品整體效果圖 （一）作品功能（一）作品功能1能夠很好地解決生活中停水時開關未閉合浪費水的現(xiàn)象；2改變以往單調的洗漱情形能夠在任意時刻提供音樂播放；3 通過單片機技術為使用者對熱水加熱時間把握提供相關信息；（二）作品組成部分（二）作品組成部分 1自鎖機構為一個T字形狀，為作品設計的核心部分。在其下部與水管相連接，里面由活塞連桿等組成實現(xiàn)對運動的控制。 2 電子芯片通過程序語言的編寫輸入單片機控制整個電路，實現(xiàn)水溫顯示，水位的測試等功能。

7、 3 其他未改動部分與普通龍頭的結構一致。（三）作品材質（三）作品材質材料方面我們整體外殼均采用不銹鋼材料，它擁用著加工方便、成型簡單、強度適中的特性；連桿采用45號鋼加工成，切削性能好、抗彎矩能力強、剛度高；內部活塞我們采用密封性好、精度高的注射器與管螺紋相粘接。這是我們的一大特色，所有材料簡單都為生活日常所見。經過反復試驗這些材料均達到了設計的使用要求；這為加工提供了很大的方便。 圖2 四、工作原理結構圖四、工作原理結構圖 工作原理：該機械機構的運動是依靠水管中的水壓大小而控制活塞桿與連桿分別上下與水平運動，使得管道里的水不能正常進入水龍頭內部。當停水時水壓為零活塞桿隨之下降且不能自動復位

8、（死點位置），實現(xiàn)自鎖使得水被活塞堵在龍頭外面；當二次供水時，由于活塞桿沒有手動水平拉出龍頭仍然不能正常出水；這時需要手動拉出連桿使得活塞桿被壓上，水才能正常進入龍頭使其正常運作。 方案一：圖4-1 a 活塞下降后采用磁吸鐵原理控制連桿的水平運動 方案二：圖4-1b 活塞下降后采用彈簧伸縮實現(xiàn)帶動連桿的運動 兩種設計方案有著不同的優(yōu)勢需要我們具體情況實際采用不同優(yōu)選適宜方案。作品整體裝配圖 1開 關 2電子芯片控制部分 3活塞桿4連 桿 5通水孔 6普通龍頭內部結構 五、整體機構及零件組成五、整體機構及零件組成 作品機構的整體設計簡單，但是能夠很好地實現(xiàn)我們所要求的目的。這樣能過大大減少作品的

9、加工復雜性。下面是重要零件的設計圖紙及機構分解圖。 運動過程順圖自鎖裝置分解圖活塞柱設計圖紙 連桿設計圖紙 設計的整體上保持原有水龍頭的內部結構沒有發(fā)生變化。添加的裝置中的連桿、活塞柱設計長度需要精確計算，加工的過程精度高，這樣才能保證運動的正確性，防止干涉的產生。對于外殼直徑的計算我們依據(jù)注射器的直徑加工，保證了整體的密封性能；注射器的大小選擇由管螺紋的內徑決定。 電路控制部分我們采用了傳感器加芯片技術，通過三個水位點的測量為使用者提供智能語音 。如下圖所示 設計運用集成電路體積小、易裝配，電源功率消耗低成本低。不同系列的龍頭我們均采用類似零件組裝成，只是大小尺寸略有細微改變。原理都基本相同

10、只為我們制造成型方面減少了很多繁瑣問題，實現(xiàn)了產品由單一向整體的轉換。六、工作性能分析六、工作性能分析準確無誤運動是設計的最終任務，設計過程中我么運用軟件進行運動仿真測試測試結果均能達到設計目的。實際制作過程中我們經過多道工序的加工控制誤差保證精度，反復試驗力求完美無暇，同時組裝也充分考慮了外觀美潔。最后的作品出來，進行試水操作。機構停水瞬間 ，自鎖機構反應迅速復位平穩(wěn)無其他阻力干擾。電路報警等也無延遲顯示的等現(xiàn)象產生。可操作性、實用價值高能夠很好地解決水浪費的問題。同時我們總結了一些重要問題及我們相應的解決辦法： 1 對于活塞與壁的密封性問題我們適當加大活塞的尺寸或減小壁的內徑，使兩者緊密配

11、合； 2運動過程中的摩擦阻力過大問題，我們在零件連接部位使用潤滑劑，同時提高加工的表面光潔度減小粗糙度； 3水位測量不準確防止語音亂報的情況，我們運用三個高低感應觸點； 4 為減少溫度監(jiān)控中的誤差，我們多次試驗確定了平均誤差值，通過程序的改變相應數(shù)值大小輸入單片機消除誤差； 5 對于一些細小零件加工困難的問題，我們通過在廢品站中找尋的辦法結果產生了許多意外收獲，為加工提供了很大的方便。（一）創(chuàng)新點（一）創(chuàng)新點 1.將龍頭的功能大大增加，突破傳統(tǒng)思維如使用音樂功能； 2.形成了一系列的各式各樣停水自閉產品龍頭能夠使市場的大部分龍頭都通過該方法改良； 3.設計工藝好大量加工生產方便，材料來源大多于生活廢舊物品，降低了成本； 4.考慮安裝問題我們設計了一套更清潔、衛(wèi)生的洗漱臺與之配套，功能齊全操作方便造型美觀；（二）市場前景分析（二）市場前景分析 該設計沒有改變原有普通龍頭的內部結構，符合人們長久來的使用生活習慣，設計美觀；維修裝配簡單成本較低。這使得我們與市場的其他純電子式樣停水龍頭相比競爭優(yōu)勢明顯，更適用于廣大普通家庭、學校、醫(yī)院等公眾場所的安裝。市場的適應