多功能衣架（二等獎）

（序號：）北京化工大學(xué)第九屆“萌芽杯”參賽作品—B類作品名稱：多功能衣架指導(dǎo)教師：李方俊負(fù)責(zé)人：王晗聯(lián)系方式：2013年5月團(tuán)隊成員及指導(dǎo)老師介紹指導(dǎo)老師介紹：姓名李方俊所屬學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院職稱副教授研究方向液壓元件污染敏感度研究團(tuán)隊成員介紹：姓名王晗所屬學(xué)院機(jī)電學(xué)院專業(yè)過程裝備與控制班級裝備1104班姓名金玉強(qiáng)所屬學(xué)院材料學(xué)院專業(yè)高分子材料與工程班級高材1107班目錄第一章設(shè)計背景 1第二章基本原理 1第2.1節(jié)主體架構(gòu)成原理 1第2.2節(jié)晾衣桿伸縮原理 2第2.3節(jié)輪子安裝原理 3第2.4節(jié)木板面組成原理 3第2.5節(jié)整體裝置的基本原理 4第三章裝置機(jī)構(gòu) 5第3.1節(jié)軌道的相關(guān)計算 5第3.2節(jié)輪子的相關(guān)計算 7第四章收獲與感言 7參考文獻(xiàn) 8摘要:晾衣架使我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常用到的物品，我們小組通過對寢室晾衣情況的觀察，設(shè)計了這一款多功能衣架，它具有室外晾衣、購物小推車及凳子的功能。本文將從其設(shè)計背景、基本原理、裝置機(jī)構(gòu)三方面對所設(shè)計的衣架進(jìn)行展開介紹，并抒發(fā)了一些此次創(chuàng)新實踐的感想。關(guān)鍵詞:多功能，室外晾衣架，小推車，凳子 第一章設(shè)計背景晾衣架使我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常用到的物品，但是宿舍空間有限，經(jīng)常是陽臺上衣服晾的滿滿的，尤其是背陰面的屋子，衣服晾干需要很長時間。于是設(shè)計了可以在室外晾衣服的衣架，同時進(jìn)一步開發(fā)它的功能，將衣架在不用做晾衣服功能時，改裝成購物小推車和凳子，更加方便了我們的生活。我們的作品完全自主研發(fā)，運(yùn)行穩(wěn)定，操作方便，成本低廉，具有很大的潛在商業(yè)價值，而且有很大的拓展空間。第二章基本原理第2.1節(jié)主體架構(gòu)成原理出于牢固且便于攻絲安裝三通的目的，選用了鐵管作為主要的支撐桿，上面通過氬弧焊焊接了四根不銹鋼管進(jìn)行連接。圖2.1主體架第2.2節(jié)晾衣桿伸縮原理伸縮軌道由兩層鋁合金窗簾軌道構(gòu)成，大軌道內(nèi)置輪子，方便實現(xiàn)中間橫桿的伸縮功能。橫向桿件由鋁桿車成，上有螺紋，與輪子通過螺栓連接。圖2.2大軌道輪子與橫桿圖2.3小軌道與橫桿的連接最外端小軌道可收至大軌道當(dāng)中，大軌道外端內(nèi)置兩個擋片，小軌道內(nèi)端有一貫穿桿。當(dāng)向外拖動小軌道時，外擋片可以通過抵住貫穿桿而保證小軌道可以在大軌道中滑動而不掉出。又由于擋片與大軌道是過盈配個，所以比較可靠。大軌道內(nèi)端嵌入一鋁塊，通過螺紋連接一個鋁制半球，同時主體上有一豁口，保證大軌道伸出時可以卡在主體上，不用時也可以輕松地收入主體管道內(nèi)。圖2.4大軌道與小軌道處配合圖2.5大軌道與主體處配合第2.3節(jié)輪子安裝原理四個輪子分別通過螺栓安裝在四個鋁桿上，鋁桿上方有螺紋，可與主體架上的三通安裝配合。當(dāng)用作衣架個凳子時，可將鋁桿完全擰下來，當(dāng)用作購物推車時再將其安上，方便行進(jìn)。圖2.6輪子與鋁桿圖2.7三通第2.4節(jié)木板面組成原理出于讓木板更加輕便牢固且節(jié)省的目的，選用了10厘米寬的木條自己動手制作而成。將木條鋸成合適的尺寸后，通過打孔，由螺栓連接，最后噴漆。圖2.8木板正面圖2.9木板背面第2.5節(jié)整體裝置的基本原理2.5.1如圖2.7所示，用作衣架使用時，取下連接著輪子的四個鋁桿，將主體卡到窗口，有軌道一側(cè)在外邊，將兩個軌道都完全打開，伸向窗外?？梢栽跈M桿上掛衣服。另外，可以將木板安裝上，在上面晾曬鞋子等。圖2.10衣架工作效果圖2.5.2如圖2.8所示。用作購物推車使用時拿下木板，安上帶有四個輪子的鋁桿，將大小兩個軌道均收起來。推著伸出的橫桿處，將盛滿貨品的袋子或其他重物掛到主體上突起的螺釘上。由于采用的是萬向輪，推著很輕松行動比較自如。圖2.11購物車工作效果圖2.5.3如圖2.9所示，用作凳子使用時，取下連接著四個輪子的鋁桿，放上木板，將大小兩軌道均收起來。人坐到木板上，可以靠在橫桿上。凳子面很大，去除鋁桿的高度也比較合適，坐上去很舒服。圖2.12凳子工作效果圖第三章裝置機(jī)構(gòu)第3.1節(jié)軌道的相關(guān)計算3.1.1受力分析首先對軌道進(jìn)行受力分析，如下圖所示：圖3.1軌道受力圖a=450mmb=300mmF1、F2為所掛衣服的重量，一件濕羽絨服大概10kg，假設(shè)每個橫桿掛三件，以此進(jìn)行計算。假設(shè)F1=300N、F2=300N。列靜力學(xué)方程得：FA=F1+F2MA=F1*(a+b)+F2*a帶入求得：FA=600NMA=360N\m3.1.2強(qiáng)度計算畫出軌道的內(nèi)力圖，如圖3.2、圖3.3所示。 圖3.2剪力圖圖3.3彎矩圖由內(nèi)力圖知，A處截面為最危險截面，故對A截面進(jìn)行分析。A截面形狀為40mm*40mm矩形,所用鋁合金的[σ]=370MPa.σ=My\Iz=360*0.02\(0.04*0.04*0.04\6)=0.68MPa<<[σ]=370MPa所以符合要求。第3.2節(jié)輪子的相關(guān)計算選用的是1.6寸聚氨酯萬向輪。經(jīng)查閱資料得，每個輪子承重40公斤。因為總有路面不平的時候，4個輪子受力不可能均勻的。4個輪子承重只可以算3個輪子載重的總和，為120公斤,完全滿足要求。圖3.4輪子受力分析第四章收獲與感言一直以來，我以為自己所學(xué)的知識很無用，直到我參加了這次萌芽杯，才發(fā)現(xiàn)自己所學(xué)的知識是很貼近生活的。同時，在設(shè)計、選材及制作衣架的過程中，我收獲頗多。首先我們根據(jù)自己所學(xué)的知識并查閱大量資料簡單設(shè)計出衣架，然后多次拿設(shè)計草圖與指導(dǎo)老師交流，不斷改進(jìn)和完善。在這個過程中用到了很多以前只會在考試中才會用到的公式，看到了機(jī)械設(shè)計在我們生活中活靈活現(xiàn)的樣子。選材階段，當(dāng)走進(jìn)水屯建材市場，真正看到我們書本中所提到的各種機(jī)電設(shè)備時，著實很激動。當(dāng)枯燥的名詞一點點變得生動，學(xué)習(xí)也開始變得更加快樂。我們根據(jù)自己的需要，逐家詢問我們使用怎樣的材料更合適，一些老師傅見我們是大學(xué)生很熱心的給我們講各種材料的利弊，給我們很多很有用的建議。在考察了近一周后我們才選定所用材料，在保證強(qiáng)度的前提下選擇了盡可能輕的不銹鋼管、鋁作為主要材料，同時為了便于攻絲與三通配合，不得不選擇了較為笨重的鐵管作為主體。每日在建材市場奔波的日子確實辛苦，可是與真正有經(jīng)驗的師傅交流學(xué)到的才是最實用的知識。買到材料就抓緊時間開始制作，在金工車間奮戰(zhàn)了兩周多才算做完。在此非常感謝金工車間的趙凱老師，引導(dǎo)我們考慮各種問題的解決辦法，同時指導(dǎo)我們逐步將各個零件通過車工、銑工、鉗工等一點點做出，很好的鍛煉了我們的動手實踐能力。將金工實習(xí)時所學(xué)到的知識升華，像刀具測量等原本晦澀難懂的知識也一下子明晰起來。畢竟實踐出真知，真正自己動手做了才能在這個過程中體會到