多功能行李箱的設(shè)計

一緒論隨著商品經(jīng)濟和社會生產(chǎn)力的發(fā)展環(huán)境問題嚴重威脅著人類的生存,中國已成為全行動為節(jié)能環(huán)保出一份力。研究背景及意義隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人與自然的和諧已成為當今世界的焦點。關(guān)注環(huán)境，即關(guān)注人類生存的明天。由于人們物質(zhì)文化生活水平的提高，已趨于一種享受生活的精神意態(tài)。戶外活動也就不斷的增多，但就當我們在享受生活時，卻不無意識的“傷害”到了大自然，威脅著人類自身的生存空間。針對目前的這一情況，我設(shè)計了一款簡單實用的綠色多功能環(huán)保箱。其可廣泛用于各類風(fēng)景區(qū)、自然保護區(qū)、生態(tài)公園以及一些人們平時的戶外野炊活動的場所。國內(nèi)外狀況目前，我國的各類環(huán)保產(chǎn)品種類繁多，其應(yīng)運已涉及到人們的日常生活當中。隨著北京申奧的成功，環(huán)境保護更是與經(jīng)濟快速發(fā)展息息相關(guān)。隨著我國經(jīng)濟持續(xù)、健康、高速穩(wěn)定的發(fā)展，對環(huán)保產(chǎn)品的需求將增長，在國家經(jīng)濟宏觀調(diào)控與環(huán)境保護的互補形式下，研究與開發(fā)類似本產(chǎn)品的環(huán)保機械產(chǎn)品，將成為各開發(fā)商新的焦點。國外盡管有類似的產(chǎn)品，但對于大多數(shù)的發(fā)展中國家及一些貧困地區(qū)，其高昂的費用就令人們望而止步。因此，本設(shè)計的開發(fā)在不久的將來將存在很大的市場發(fā)展空間。發(fā)展趨勢輕巧、方便能更好的符合人們的需求，取材以輕質(zhì)塑膠為主，功能全面、適用范圍廣、價格適宜。環(huán)保功能更是一個新的創(chuàng)新。應(yīng)用對象戶外活動，群體各風(fēng)景區(qū)、自然保護區(qū)、生態(tài)公園以及一些社區(qū)活動休息中心等場所。設(shè)計構(gòu)想（多功能、全系列）產(chǎn)品折疊是外形類似于普通的行李箱，分上中下三層。上層為存儲空間，可適宜攜裝各類必備，物品或工具；中間層為抽屜用于回收各類事后廢棄物；下層為各機構(gòu)活動的主空間，展開后可當做簡易的帶椅子的小桌用。1二工作原理設(shè)計理念本產(chǎn)品以綠色設(shè)計為設(shè)計理念，以結(jié)構(gòu)、材料、工藝的選擇為出發(fā)點，節(jié)能省料、簡化零件，采用模塊化設(shè)計，從而達到即環(huán)保又適用的目的。設(shè)計原理以空間四桿機構(gòu)為運動的主體，輔之于一些簡易的拉伸、活動銷軸等機構(gòu)?？傮w模型三設(shè)計計算

圖2-1行李箱模型運動圖1000mm,500+200*2=900300mm運動情況說明：一般成年人體重在440N——980N之內(nèi)，座椅背的最大擺角為30，擺動速度由彈簧控制。具體情況見圖4、圖5分析：23-1圖3-2椅子擺動后305。座椅背的擺動由四桿機構(gòu)帶23140——30SS=0——160mm。幾何計算過程如下：在等腰三角形ABB中，已知ABAB=150mm,BAB

=15,則：12 1 2 1 2由余弦定理易知BB= AB2AB22AB

COS15=289.78mm12 1 2 1 2同理在三角形BBC122

BCBC11 2

4LCC4 12

即為所求的抽屜進SMax=160mm，BBC=15BCCCLS，則：212 11 12 4L4

=88.86mm3又取LAD

=100mm1L=150+L1 AD

=250mm軸2L2

=500+LAD

+50=650mm受力情況

軸3L3

=300+75+LAD

=475mm圖3-3擺動前受力選取彈簧

圖3-4擺動后受力67（а30，G980N）F=Sinа*G=490N （1）1F=FSin30=245N (2)1F=k*x （3）彈簧拉伸長度x在圖5中由余弦定理可知：x=92.65mm4所以，Kmax=F/x=2.64據(jù)此選擇彈簧材料型號：取彈簧直徑 D=1mm，D級鋼絲彈簧，則其極限強[]=2300MPa（查機械設(shè)計手冊軟件版2008）而 =F/A=1131.64=1441.58MPa<[]=2300MPa滿足要求。Max桿件的選取

/4*1一般成年人體重F=440N——980N；查機械設(shè)計手冊軟件版2008選用碳素鋼Q195[]min=

=315MPa——390MPa，=2b圖3-5軸力圖8桿件材料選空心碳素結(jié)構(gòu)鋼。則其橫截面面積為：A=d24 1 1

4

（4）（其中空心桿件管壁厚為2mm）則危險截面上的最大正應(yīng)力：Max=FMax= 980

[]min=157.5MPa （5）4A4A4 d

42 4 1 4 1 4代入d2

即可求的d1

2.25mm故可取d1

=25mm15圖3-6受力分析圖如圖所示，經(jīng)受力分析可知：F =F

=F

2 mg= 3 Ay By C D 4 1(其中m為軸1的質(zhì)量，d為軸1直徑，為銷軸材料碳素鋼密度 )3M,FCDsM M

d2X = 3Lg 100 （7）max c

Ay AC 4 1X 100mm,=7.8kg/m3)AC橫放時銷軸的最大彎曲正應(yīng)力為：Max=M

800gLd2[]min=157.5MPa（8）W d/Z 3

13d33（其中d為銷軸的直徑）3即可求的d0.34mm36故可取d=25mm33.2.3如圖所示圓柱桿件的選取圖3-7圓柱桿件局部圖如圖10所示，經(jīng)受力分析可知：1 1 1F G FSin30 G F 367.5N （9）Ay 4 21 2 AyM,F9s1M MM M FSin30

2.45Nm （10）max

max

B 21 BC(

=20mm)BCMax=M M 322.45[]min=157.5MPa W d3/32 d3Z 4 4即可求的d4

0.54mm故可取d4

=25mm開口銷的選取圖3-8開口銷局部圖25mm,故查表GB/T882——20006——20mmD=3.2mmQ235,不經(jīng)表面處理,其=530MPa——560MPa，b強度核算，最大剪切力為：Max Max =MaxA D24

312.1MPa530MPa （12）7滿足題意，故取開口銷直徑D=3.2mm箱蓋、箱蓋附板以及其連接設(shè)計箱蓋附板的設(shè)計a980mm，b200mm，F(xiàn)600N，Q195錯誤!未找到引用源。

=320MPa （1213）b圖3-8箱蓋附板對其應(yīng)力分析如下：F

圖3-9箱蓋附板d1 ab

1.9210-3mm （13）

d F2 ab

910-3mm （14）箱蓋附板與箱蓋連接設(shè)計箱蓋附板與箱蓋連接如圖14所示，拉出方式采用手動拉出，連接裝置的材料Q195

=320MPa，其中單側(cè)受正壓力為F=300，a=10mmb8圖3-10箱蓋附板與箱蓋連接F所以 d1

=bF0.09mma

ad1

（15）b取d=2mm1同理可得取d2

=2mm箱蓋的設(shè)計a=1000mm，b=500mm，F(xiàn)=600NQ195（15） F bd bF

圖3-11箱蓋 （16）dbb

3.75103mm （17）9取d=2mmC=7d=7減少桌面的受力彎曲程度。箱蓋與箱體的連接163-12四CAD零件圖（附：零件圖圖紙）五運動仿真技術(shù)與Pro/ENGINEER應(yīng)用對產(chǎn)品設(shè)計理念的影響借助成熟的三維計算機圖形技術(shù),圖形用戶界面技術(shù)，信息技術(shù)，集成技術(shù)，多媒體技術(shù)，并行處理技術(shù)等。將分散的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)和分析過程集在一起，使得產(chǎn)品相關(guān)Pro/ENGINEER而對本產(chǎn)品實行綠色設(shè)計的理念無疑將起著重大的作用。產(chǎn)品工作裝置運動仿真設(shè)計步驟10圖5-1工程圖見整體裝配圖六產(chǎn)品工作裝置三維實體建模工作裝置裝配模型建模Pro/ENGINEER使用Pro/E進行裝配設(shè)計有兩種基本方法，示意圖如圖24所示。12外在概念和功能概念后，逐步對產(chǎn)品進行設(shè)計上的細化，直至細化到單個零件。11零件設(shè)計示意圖 零件 零件 零件 零件部件裝配件 部件裝配件

裝配件圖6-1由底向上的設(shè)計方法裝配體設(shè)計示意圖 裝配件部件裝配件 部件裝配件零件設(shè)計示意圖 零件 零件 零件 零件圖6-2由頂向下的設(shè)計方法箱的各種底層零件的三維模型，然后采用由底向上的裝配設(shè)計方法對這些零件進行空間定位來生成裝配件。在裝配件設(shè)計時，可以根據(jù)需要對裝配件中的零件進行修改，比如修改零件尺寸，移動零件在裝配件中的位置，生成新的特征等。對于一個裝配件，當其中所有的零件都被完全約束時，這種裝配件就稱為參數(shù)化的裝配件，否則就是非參數(shù)化的裝配件。下面對本次多功能環(huán)保箱工作裝置模型的裝配設(shè)計過程作簡要敘述：11A-10A-41（25）12圖6-3連桿1與箱體的生成2121A-131A-42190（26）圖6-42連桿2與連桿1的連接模型3232A-42A-432180（27）13圖6-5連桿3與連桿2的連接模型33A-133A-8390（28）圖6-7連桿3與椅子背板的連接模型椅子背板與座板的連接模型裝配：A-15A-490（29）14圖6-8椅子背板與座板的連接模型1414A-81A-71490（30）圖6-9連桿1與連桿4的連接模型44A-24A-44180（31）15C皿0過ion_l5釘）?旮29軸：婦I璽4呻礙):平志．隨莽軸新設(shè)暨_J

r::自約束類旦＠對齊 酰氓移工亙合 VII)co 、戶狀態(tài)完成吝按定義，1知..,.]I@對齊0.001知..,.]I@對齊0.00X狀態(tài)完成連接定義口，在 它毛件上選取齊軸線或違．圖6-9連桿4與磁鐵板的連接模型抽屜與磁鐵板以及箱體的連接模型裝配：抽屜的兩個外側(cè)面與箱體的兩個內(nèi)側(cè)面分別采用平面連接，抽屜的底面與磁鐵板的平面采用剛性連接。（如圖32、33、34）尸亡夕三 ，CoctCoction_20（平面）-舊窗曲面rB)面因砬1芘拉哱＿2)C){IJ約束類選i仁匹配

三平移軸1平移茹2．旋呻Connton_21平面）Conneclion_22）＿新詮罷

慌老廳 量合 v]0.00 :v].,狀態(tài)部分約束巖匼馬 移動戍性尾性言

1

匹陀 v巳0.CO 兄 狀態(tài)完成運罕義爐在其它季件上選取干曲面口圖6-10抽屜與磁鐵板以及箱體的連接模型166-116-12七整體工作裝置的運動仿真概述完成整體工作裝置的裝配模型設(shè)計后，就要開始進行本次設(shè)計的核心內(nèi)容―――多功能環(huán)保箱工作次試驗才確定的?？赡芤驗槌醮卧O(shè)計，缺乏經(jīng)驗的原因，但也能夠看出正確的裝配方法是確保運動仿真能夠?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵。Pro/ENGINEER（Mechanism）”Pro/MECHANICA可以將“機械”模型帶入到“設(shè)計動畫”中來創(chuàng)建一個動畫序列。17創(chuàng)建整體工作裝置的機械運動仿真連接軸的設(shè)置參照和運動范圍進行設(shè)置。拖動和快照作為分析的起始點。創(chuàng)建伺服電動機連接伺服電動機能夠為機構(gòu)提供驅(qū)動，通過伺服電動機可以實現(xiàn)主體的旋轉(zhuǎn)和平移運動，并且能以函數(shù)的方式定義運動速度。本機構(gòu)電動機模的定義方式：類型：余弦參數(shù)：q=A*cos(360*x/T)+CA=幅值B=相位C=偏移量T=周期輸出圖形：余弦曲線的輪廓圖7-1創(chuàng)建伺服電動機連接類型2：常數(shù)參數(shù)：q=a18圖7-2圖7-1創(chuàng)建伺服電動機連接運行運動向工作裝置中增加伺服電動機后，可以啟動“運行運動”命令，通過該命令可以設(shè)置伺服電動機時間周期和運動增量，來定義工作裝置的運動方式。下面是本次設(shè)計的整體機構(gòu)工作裝置運行運動的操作過程（383940414243）圖7-3機械運動19圖7-4機械運動速度獲取分析結(jié)果

圖7-3機械運動速度進行分析后，可以通過回放、測量和軌跡曲線功能來獲取分析結(jié)果。適用回放功能可以實現(xiàn)運動干涉檢測、創(chuàng)建運動包絡(luò)和動態(tài)影像捕捉；通過測量功能，可以查看機構(gòu)運動過程中精確的參數(shù)；適用軌跡曲線功能，可以直觀的了解以運動主體的點、邊或曲線相對運動對于零件的運動20運動機構(gòu)的仿真示例八