機械創(chuàng)新設計報告

1、機械創(chuàng)新設計報告學 校： 紹興文理學院元培學院姓 名: 班 級: 學 號: 摘要 搖椅作為一種家用休閑、休息的良好用具，能緩解生活壓力、促進健康，但是普通搖椅自身不能動，要依靠其他的外力搖動才能動起來。為此，學生在教師的指導下給搖椅增加機械傳動機構，進行機械創(chuàng)新設計，研發(fā)電動搖椅有一定的意義。針對普通搖椅自身不能動的情況，進行了電動搖椅的機械創(chuàng)新設計，運用UG 等CAD 軟件虛擬設計與傳統(tǒng)機械設計理論及經驗結合，將一些常用機構有機組合為一個整體，建立了結構合理且能夠實現(xiàn)自動擺動的電動搖椅虛擬模型。結果表明: 電動搖椅結構設計合理，可有效消除疲憊、放松身心，提高生活質量。通過電動搖椅設計，在實際

2、應用中對機構的創(chuàng)新設計具有一定的參考價值。關鍵詞: 電動搖椅；機械；創(chuàng)新設計1 電動搖椅設計方案 進行方案設計時，采用曲軸機構將電動機的轉動轉化成往復擺動，從而實現(xiàn)自動搖動; 由于電動機的轉速較快，設置了減速器和皮帶傳動進行減速; 為了支承曲軸機構并與搖椅連接，設計了軸承和關節(jié)軸承裝置。電動搖椅的機構運動簡圖如圖1 所示。其工作原理是單相交流電動機經減速器和同步齒形帶減速后，帶動曲軸旋轉，曲軸由帶座軸承支承，通過底板固定在底座上，再由關節(jié)軸承將拉桿與曲軸聯(lián)接，從而將曲軸的旋轉運動轉變?yōu)閾u椅的往復擺動。2 電動搖椅的機械創(chuàng)新設計 機械創(chuàng)新設計是指充分發(fā)揮設計者的創(chuàng)造力，利用已有的相關科技知識，進

3、行創(chuàng)新構思、設計出具有新穎性、創(chuàng)造性及實用性機械產品的一種實踐活動，特點是運用創(chuàng)造性思維，強調產品的創(chuàng)新性和新穎性。根據對北京家具市場和網絡進行的調研，目前國內外還沒有電動搖椅或類似原理的產品。在設計電動程中，改變了以往常規(guī)機械設計方法，充分運用UG 等現(xiàn)代三維機械設計軟件進行創(chuàng)新設計。2.1 電動搖椅的結構創(chuàng)新(1) 為便于家用，開始選擇采用直流電機用電瓶供電，考慮到充電的不便和電瓶的使用壽命問題，然后改用單相交流動機；(2) 原先選用的是普通V 帶傳動，由于多根皮帶的均衡性和為使結構更加緊湊及皮帶張緊裝置等原因，也為了保證傳動的可靠性，后來采用了同步齒形帶傳動；(3) 在設計曲軸機構時，最

4、初準備做成偏心輪形式，但考慮會造成徑向尺寸太大，結構笨重，想改為類似汽車發(fā)動機的曲軸機構，又因軸承不好安裝，最后設計成懸臂式的曲軸機構；(4) 最初設計的軸承裝置是書上常見的普通結構，要設計和加工軸承座、軸承蓋、軸套等零件，組裝。不太方便，最后改用帶座軸承，結構變得非常簡潔，安裝很便捷;(5) 對于整個機械機構與搖椅的連接，也由普通的軸承機構改為關節(jié)軸承，這樣不但結構簡單，性能也好，而且美觀大方;(6) 機架底座也從最初的鋼板結構改成現(xiàn)在的槽鋼框架結構，搖椅的圓弧支腳正好處于槽鋼中，還能起到定位作用;(7) 為了提高搖椅的舒適感，使之更加人性化，加裝了調速器，電動搖椅搖動的快慢可以根據個人的意

5、愿隨意調節(jié)，操作方便。2.2 電動搖椅的參數選擇(1) 電動機型號的確定按人的重量80kg，偏離回轉中心25mm 計算，所需轉矩為20Nm，根據產品樣本選用6RK180GU C微型帶減速器電機。(2) 同步齒形帶的計算設計功率為: Pd = KAxP = 1.3x0.18 =0.234kW，故確定選用H 型同步齒形帶。(3) 軸承型號的選擇減速器輸出軸直徑為15mm，曲軸軸端直徑定為20mm，軸承直徑相應加大，確定為25mm，故選用UCP205 帶座軸承。(4) 關節(jié)軸承型號的選擇綜合考慮載荷和安裝尺寸確定采用JF14 關節(jié)軸承。2.3 電動搖椅的三維實體建模在電動搖椅的設計過程中，采用UG

6、軟件進行總體設計，UG 實體建模充分繼承了傳統(tǒng)意義上的線、面、體造型特點，能夠方便迅速的創(chuàng)建三維實體模型，而且還可以通過其它特征操作，如掃描、旋轉實體等，并加以參數化和布爾操作來進行更為廣闊的實體造型。UG 為復雜零件的結構設計提供了強有力的技術支持，它可以隨時計算出產品的外觀、顏色、質量、重心、材質以及慣性矩等，能夠可視地完成復雜結構設計，達到高效、直觀、一次成型的目的。同時還便于設計人員和用戶進行溝通，有利于產品的編輯和進一步改進，提高產品設計的市場適應能力和競爭能力。電動搖椅的各部分零部件建模和組裝好后，進行了電動搖椅整機的虛擬裝配，如圖2 所示，在裝配過程中，對零部件進行了全面的靜態(tài)干涉檢查，能發(fā)現(xiàn)一些潛在的設計錯誤并進行修改。3 結論通過實際電路的設計和制作，經試驗測試，表明該智能頻率計實現(xiàn)電路簡單、可靠、測量精度高，改變了傳統(tǒng)頻率計手動切換量程的繁瑣，實現(xiàn)了信號頻率10Hz 1MHZ 的自動量程切換，提高單片機的晶振頻率或外加分頻器電路可以擴大頻率測量的范圍，因此該智能頻率計在學校的實驗室和便攜式頻率計方面具有良好的應用前景。4 參考文獻1張春林 機械創(chuàng)新設計M 北京: 機械工業(yè)出版社，20072曲繼方，安子軍，曲志剛 機構創(chuàng)新原理M 北京: 科學出版社， 20043李錦標 UGNX7 5 產品設計一體