機(jī)械原理創(chuàng)新設(shè)計(jì)——半自動(dòng)晾衣架

1、 機(jī)械原理創(chuàng)新設(shè)計(jì) 說明書 設(shè)計(jì)題目：半自動(dòng)晾衣架目錄一. 緒論 31.課題的選定和要求 32. 課程設(shè)計(jì)目的 3二. 方案設(shè)計(jì) 31.方案一 42. 方案二 5三. 幾個(gè)重要的參數(shù) 71. 緒論1.1課題的選定和要求。1.1.1課題的選定晾曬衣服是頻繁而單調(diào)的工作。衣物的沉重、晾架的高度以及衣物在天氣變化時(shí)的容易受到損壞和弄臟，這些問題一直煩擾著家庭主婦們。目前，市面上出現(xiàn)了各式各樣的晾衣架，其目的在于緩解舉手晾衣的麻煩，避免天氣帶來的危害并充分利用陽光。但其實(shí)在很多方面并沒有完全自動(dòng)化甚至符合生活需求，只是適當(dāng)?shù)臏p少了工作量。以前，晾衣架最簡單的一種是一根竹竿固定或懸掛在屋頂板下、窗外等地

2、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。即便近期出現(xiàn)的自動(dòng)晾衣架，大多也只能通過升降來簡化涼衣服的工作量，還不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)升降并且伸縮屋內(nèi)外這兩方面的功能。針對以上提出的現(xiàn)象，經(jīng)過研究調(diào)查，本人決定選擇半自動(dòng)晾衣架作為課題，設(shè)計(jì)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)升降和在屋內(nèi)外伸縮的晾衣架。1.1.2課題要求 （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)小區(qū)的總體美觀； （3）足夠的承載力；

3、（4） 操作方便，省力。1.2 課程設(shè)計(jì)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。2. 方案設(shè)計(jì) 2.1方案一2.1.1方案

4、一結(jié)構(gòu)示意圖 通過研究設(shè)計(jì)，繪制出方案一的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1A和B。 圖2-1A 方案一整體結(jié)構(gòu)示意圖 圖2-1B 方案一運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖2.1.2方案一組成結(jié)構(gòu) 如圖2-1A所示，A圖中兩個(gè)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖2-1B所示。由這兩個(gè)圖可以看出，該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由6個(gè)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件組成，其他為附屬運(yùn)動(dòng)裝置。構(gòu)件1固定于天花板上，構(gòu)件2垂直于天花板位于窗戶兩側(cè)，對稱的構(gòu)件6相連接，用于懸掛衣物。掛于固定桿1和2上的是固定掛鉤1和2，用于固定滑塊3和5的位置，通過把手1和2來控制兩個(gè)固定掛鉤。2.1.3方案一的工作原理 通過把手2將固定掛鉤2固定于固定桿2上，固定掛鉤2的設(shè)計(jì)彎度較大，使固定桿與

5、掛鉤的相對移動(dòng)較小，從而使滑塊5不能在構(gòu)件6上滑動(dòng)；下拉把手1使滑塊3在構(gòu)件2上向下滑動(dòng)，構(gòu)件6隨之繞構(gòu)件1轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)晾衣桿的升降和內(nèi)外移動(dòng)，此時(shí)，可以掛上衣物，接著抬起把手1使滑塊3向上移動(dòng)，通過構(gòu)件4帶動(dòng)構(gòu)件6撐起晾衣桿，移動(dòng)把手1將固定掛鉤1掛于固定桿1上，使滑塊3在垂直方向上得到固定，從而使構(gòu)件6始終保持水平。由于構(gòu)件6的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度有限，很大程度上不能完全滿足用戶使衣物內(nèi)外移動(dòng)的需求，使用滑塊5來實(shí)現(xiàn)衣物在個(gè)人需要內(nèi)的內(nèi)外移動(dòng)。利用把手2取下固定掛鉤2，解除對滑塊5的約束，前后推動(dòng)把手2，實(shí)現(xiàn)晾衣桿的內(nèi)外移動(dòng)。當(dāng)滑塊5移動(dòng)過程中，會(huì)帶動(dòng)構(gòu)件4，此時(shí)滑塊3在構(gòu)件2上的移動(dòng)收到約束，將會(huì)

6、使得構(gòu)件2產(chǎn)生搖桿運(yùn)動(dòng)，由于構(gòu)件2位于兩側(cè)，無論從美觀上還是空間上都沒有不利影響。2.1.4小結(jié)本設(shè)計(jì)方案通過較低的把手設(shè)計(jì)緩解了舉手晾衣的麻煩，通過兩個(gè)滑塊和固定掛鉤實(shí)現(xiàn)了晾衣桿升降和內(nèi)外伸縮，既充分利用了陽光，減少事故隱患，又不影響整個(gè)小區(qū)的總體美觀，在設(shè)計(jì)中將利用理論力學(xué)和材料力學(xué)以及機(jī)械原理的相關(guān)知識(shí)對各材料的尺寸等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，使其具有足夠的承受力，整個(gè)操作過程方便，省力。總體來講，基本滿足了設(shè)計(jì)要求，但是，為了使人能夠用最小的力通過把手撐起晾衣架，將把手設(shè)計(jì)在中間，使得室內(nèi)的美觀受到一定程度的影響，并且，在不晾曬衣物時(shí)，使用陽臺(tái)也不是很方便。因此，本人決定在方案一基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)

7、計(jì)方案二。2.2方案二2.2.1方案二結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)方案一中的基本思路和存在的問題進(jìn)行思考，提出解決方案，設(shè)計(jì)得到方案二的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-2A和B。 圖2-2A 方案二整體結(jié)構(gòu)示意圖 圖2-2B 方案二運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖2.2.2方案二組成結(jié)構(gòu) 如圖2-2A和B，相對方案一而言，原本固定的把手1和2被改造成了運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，與把手1和2相連接的滑塊7和滑塊9可以在構(gòu)件8和構(gòu)件10上往返運(yùn)動(dòng)。其他結(jié)構(gòu)與方案一相同，即該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由6個(gè)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件組成，其他為附屬運(yùn)動(dòng)裝置。構(gòu)件1固定于天花板上，構(gòu)件2垂直于天花板位于窗戶兩側(cè)，對稱的構(gòu)件6相連接，用于懸掛衣物。掛于固定桿1和2上的是固定掛鉤1和2，用于固定滑塊

8、3和5的位置，通過把手1和2來控制兩個(gè)固定掛鉤。2.2.3方案二的工作原理本方案中所設(shè)計(jì)的晾衣架在未使用時(shí)，將把手1和2放置于窗戶的兩側(cè)任意一側(cè)均可，即可解決室內(nèi)美觀問題和晾曬衣物或使用陽臺(tái)使所造成的不便。當(dāng)需要晾曬衣物使用到把手時(shí)，手動(dòng)將把手1和2通過滑塊7和9在構(gòu)件8和10上的滑動(dòng)使其位于中間位置，從而達(dá)到省力的效果。其他工作過程同方案一，即通過把手2將固定掛鉤2固定于固定桿2上，固定掛鉤2的設(shè)計(jì)彎度較大，使固定桿與掛鉤的相對移動(dòng)較小，從而使滑塊5不能在構(gòu)件6上滑動(dòng)；下拉把手1使滑塊3在構(gòu)件2上向下滑動(dòng)，構(gòu)件6隨之繞構(gòu)件1轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)晾衣桿的升降和內(nèi)外移動(dòng)，此時(shí)，可以掛上衣物，接著抬起把

9、手1使滑塊3向上移動(dòng)，通過構(gòu)件4帶動(dòng)構(gòu)件6撐起晾衣桿，移動(dòng)把手1將固定掛鉤1掛于固定桿1上，使滑塊3在垂直方向上得到固定，從而使構(gòu)件6始終保持水平。由于構(gòu)件6的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度有限，很大程度上不能完全滿足用戶使衣物內(nèi)外移動(dòng)的需求，使用滑塊5來實(shí)現(xiàn)衣物在個(gè)人需要內(nèi)的內(nèi)外移動(dòng)。利用把手2取下固定掛鉤2，解除對滑塊5的約束，前后推動(dòng)把手2，實(shí)現(xiàn)晾衣桿的內(nèi)外移動(dòng)。2.2.4小結(jié)本方案不僅能滿足設(shè)計(jì)要求，并且還能使室內(nèi)美觀并使用方便，是最佳設(shè)計(jì)方案。因此，最終設(shè)計(jì)方案為本方案。3. 幾個(gè)重要參數(shù)3.1實(shí)際尺寸 本方案設(shè)計(jì)中，將陽臺(tái)寬度定為3米，晾衣桿長度略小，設(shè)定為2.7米，設(shè)房屋高度為2.8米，圖2-2B中所

10、示構(gòu)件2長度為2.5米，出于有便充分接受陽光以及小區(qū)美觀的考慮，將構(gòu)件6的長度定為2米，屋內(nèi)0.5米，向外1.5 米，無論房屋樓層高低，均可充分接受到陽光。構(gòu)件8和10的長度與晾衣桿長度相等，均為2.7米，由于隨滑塊滑動(dòng)，沒有固定高度。兩個(gè)固定桿略低于天花板，長度為陽臺(tái)寬度3米，高2.5米?，F(xiàn)將各尺寸列于下表3-1。表3-1 設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)尺寸 參 數(shù) 構(gòu) 件 高 度 （米） 長 度 （米） 2 / 2.5 6 / 2 8 / 2.7 10 / 2.7 固定桿 2.5 33.2自由度 根據(jù)公式F=3n-2Pl-Ph，得出自由度F為1，滿足運(yùn)動(dòng)條件。3.3受力利用把手與滑塊固定，當(dāng)位于構(gòu)件8和10的中間位置時(shí)，根據(jù)材料力學(xué)受力分析可知撐起衣物的力氣減半，達(dá)到省力的效果，事半功倍。心得體會(huì) 在這次機(jī)械創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)的過程中，我充分利用了自己在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)這門課上所學(xué)得的知識(shí)，加上自己的創(chuàng)新思維完成了這次課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容。這次設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，讓我意識(shí)到學(xué)習(xí)理論的重要性，并且找到了實(shí)踐與理論的結(jié)合點(diǎn)，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，靠實(shí)踐來檢驗(yàn)理論。在老師的指導(dǎo)，同學(xué)的幫助，自己的努力之下，我設(shè)計(jì)出了兩個(gè)方案，兩個(gè)方案的基