半自動(dòng)晾衣架機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

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、設(shè)計(jì)任務(wù)書29 / 241.1 基本目的1.2 設(shè)計(jì)要求二、設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介三、設(shè)計(jì)方案及方案的對(duì)比和確定3.1 方案 13.2 方案 23.3 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

2、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) 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，

3、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光資源， 而收縮功能剛好相反， 只能解 決充分利用

4、陽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 11、設(shè)計(jì)思路從既可以升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

5、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)：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)到陽臺(tái)內(nèi)側(cè)，避免淋雨。圖5圖6圖 6 側(cè)為俯視圖，

6、 此時(shí)晾衣桿在陽臺(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：電動(dòng)機(jī) 減速器 蝸桿過程二：手柄 蝸桿蝸輪衣架轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤 曬衣桿滑動(dòng)過程一通過（ 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)處于在陽臺(tái)外側(cè)工作狀態(tài)。陰天時(shí)，不讓衣物在陽臺(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、

7、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)軌的平行框2000 50x200012 桿（管）30 250013 滾輪5024 鋼繩25 搖桿20x90026 連桿20x97027 曲柄20x44028 蝸輪300（外徑） 50（厚度）39 綜合箱 （ 電動(dòng)機(jī) ）1440r/min 100w210 蝸桿80（外徑） 100（長(zhǎng)） i=31:1311 固定機(jī)架212 滑塊213 滑輪50114 圓盤200115 手柄116 導(dǎo)桿20x200217 連接桿20x2500218 繩子2注：材料為：鋁合金許用應(yīng)力： 315Mpa3.2 方案 21、設(shè)

8、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。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?把伸縮機(jī)構(gòu)裝置在帶有螺紋的桿件上， 整個(gè)機(jī)構(gòu)上升。如圖 9 示：通過轉(zhuǎn)動(dòng)桿件使得圖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)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

9、 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 13 為整個(gè)晾衣架的斜視圖：圖 12 右側(cè)機(jī)構(gòu)升降過程：電動(dòng)機(jī)圓錐齒輪旋轉(zhuǎn)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮機(jī)架升降傳動(dòng)伸縮過程：手柄轉(zhuǎn)動(dòng) 旋轉(zhuǎn)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)基座升降晾衣桿伸縮伸縮，主要由主機(jī)架（ 4）、衣架連桿（ 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

10、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

11、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

12、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 153.3 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，且露出陽臺(tái) 的長(zhǎng)度在 600-700mm之間，可以使衣服充分接觸陽光， 達(dá)到充分晾 曬的目的。圖 16

13、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 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 194.3 強(qiáng)度校核晾衣桿受

14、力分析：彎矩圖：計(jì)算過程：Fymax=237.64NMmax =1/2 X 237.64X1.25N.m=148.525N.mW=(1/32) X 3.14 X D3=1/32X3.14X302X10-6m3=8.831X10-5 m3= Mmax/W=148.525/( 8.831x10-5 )Pa=1.7MPa =315MPa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

15、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)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?見的不同產(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)

16、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?到最后， 我們小組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 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，故編寫的語句， 條理并不是相當(dāng)?shù)拿鞔_！總之，這次的課程設(shè)計(jì)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