新式传动晾衣架创新设计-11机电2班

机械创新设计竞赛（课外）产品设计说明书新式传动晾衣架创新设计学 院 机械工程学院 专业班级 机械电子工程 小组成员 邓龙飞 罗俊明 蒙剑飞 凌福指导教师 缪丹云 竞赛名称 提交日期 2014年12月26日 华南理工大学广州学院任务书兹发给 11机电2班 学生 邓龙飞 罗俊明 蒙剑飞 凌福 机械创新设计竞赛（课外）课程任务书，内容如下：1. 题目：新式传动晾衣架创新设计2.应完成的项目：（1）市场调研，确定设计方向（2）确定产品创新设计方案（3）机构设计及计算（绘制相应三维图）（4）总结产品创新点和市场推广价值（5）编写设计说明书（正文10页以上）3.参考资料以及说明：1 孙桓.机械原理M.北京.第六版;高等教育出版社，20012 张铁，李琳，李杞仪.创新思维与设计.国防工业出版社，20053 裴学胜，王伟.产品创新设计与表现.中国水利水电出版社，2009 4高志，刘莹.机械创新设计.清华大学出版社，20095 唐增宏.常建娥.机械设计课程设计.华中科技大学出版社.武汉.2006.46 李琳.李杞仪.机械原理.中国轻工业出版社.北京.2009.87 何庭蕙.黄小清.陆丽芳.工程力学.华南理工大学.广州.2007.14.本任务书于 2014年11月17日发出，应于2014 年 12月 26 日前完成，然后提交给指导教师进行评定。指导教师（导师组） 签发2014年11月17日评语：总评成绩：指导教师签字： 年 月 日目录摘 要1第一章绪论21.1 设计背景21.2 设计意义31.3 设计思路31.4调查及应用前景4第二章 总体设计方案52.1总体功能的设计52.2 传动机构分析62.2.1 链传动机构6齿轮传动机构7丝杆传动机构72.3执行机构8第三章 技术参数设计93.1 产品主要参数93.2 零件技术参数9传动零件参数9执行机构参数103.3 强度校核计算10第四章 创新点及市场分析114.1 创新点114.2 畅想11第五章 总结12参考文献13摘 要晾晒衣服是频繁而单调的工作。面对现在市场上一些所谓的自动晾衣架，其实在很多方面并没有完全自动化甚至符合生活需求，只是适当的减少了工作量。以前，晾衣架最简单的一种是一根竹竿固定或悬挂在屋顶板下、窗外等地方；现在的居民很多是在天花板下焊接一根铁管作为晾衣架的挂具，晾衣服时，必须将衣服一件一件地穿上衣架，再用杈子将衣服挂在铁管上，工作效率低，又不方便，时常将衣服掉地弄脏，而且还不能充分利用阳光。即便近期出现的自动晾衣架，大多也只能通过升降来简化凉衣服的工作量，还不能同时实现升降并且伸缩屋内外这两方面的功能。根据这样的现实情况我们小组决定运用机械原理的知识设计一款实用的半自动晾衣架，我们希望为所有的家庭主妇们带来便利。现在市场上已经出现了许多款自动或半自动晾衣架，但它们仅仅能实现衣服放入自动的升降，不能使衣服伸出或缩回，所以这种晾衣架注定不会受到广大家居人的追捧。因此一种功能全面的自动晾衣架必将应运而生。关键词：晾衣架 半自动 升降 设计第一章 绪论1.1 设计背景现在的居家生活大家大部分家庭都是像图一这样晾衣服，我相信大家都知道这种晾衣服比较累，但是这样的晾衣服也有优点的就是将衣架设置在房顶可以增加自己在家里面的活动面积，现在的房子是越来越小，这样可以节省一定的空间。如图1-1。图1-1而还有一种晾衣服的方式就是自己在阳台上做一个衣架，如图1-2，这样我们可以不像上面那样每次都将衣服举那么高，但是这样就占用了我们整个阳台的面积，减少了阳台的利用率，所以效果也不是很好。图1-2因为这两方面的原因，所以我们小组设计的是挂衣服的时候将衣架降下来，挂完衣服后再将衣架升到顶端，这样的装置既可以不累，也可以增加我们的居住空间。并且我们都知道，现在大部分的家庭居住的房子的阳台都是向里凹的，如图1-3，所以设计一款升降式的伸缩晾衣架我很有需要的。图1-31.2 设计意义我们都有过这样的体验，当我们洗了衣服之后要去晒衣服的时候，首先我们要将衣服一件一件挂在衣架上，然后用举杆一件一件的挂到高处的晾衣杆上。当要收衣服时候要用举杆一件一件的取下来。由于晾衣架是固定的，而太阳是转动的，有时候并没有阳光照在衣服上。而对于一些颈椎、腰不好的人来说，如果能有一架能够升降的晾衣架，那么晒衣服和收衣服的工作就会方便很多了。特别是对于年纪比较小的孩子，如果父母不在家时，它们也能很方便地把衣服给收回来。基于以上的想法，我们想，能不能设计一种晾衣架，能自动升降这样就能每次晾衣服收衣服的时候不必再用举杆上下动了。能不能当太阳移动时，晾衣杆也可以随着阳光移动，让衣物更多的接受阳光的照射。简言之，能不能设计一种晾衣杆，让生活更美好。1.3 设计思路我们对机械设计的理解是：机械设计是根据市场需求及实际需要，对机械产品的功能、原理、技术参数进行规划决策并以一定的形式表达出来的过程。结合机械的组成，我们的设计思路是：1、考察实际需求；2、确定产品功能；3、对产品的执行机构，传动机构，原动机进行设计；4、技术参数设计：对产品的材料、尺寸、结构、强度等进行选择及校核。我们将按照这个思路对我们这次的作品进行设计。1.4调查及应用前景晾衣架作为生活的必需品，早已进入千家万户，普通晾衣架市场已经相对较成熟。但是随着人们生活水平的日益提高，很多家庭已经不能满足于普通的晾衣架提供的功能。她们开始选择更加便捷，省时省力的晾衣架，因此市场上也出现了不少多功能型的晾衣架，半自动，自动型的晾衣架开始在市场上崭露头角。相对普通晾衣架来说他们更加省力，更加便捷，给人带来舒适的享受，但是价格也相对较高。从调查结果中，我们可以看出：超过五成的市民把晾衣架安装在阳台内。据调查，房屋结构是影响数据比例的重要因素。假如阳台外有良好的晾衣架固定措施，他们中大多数人应该愿意把晾衣架安装在阳台外。如果晾衣架的功能好，有一半以上的人应该都会考虑更换自己家的晾衣架。对于我们产品的市场容量可谓又开拓了不小的空间。消费者看重的是质量，其次才是价格、品牌知名度、功能、外观。这也是受大家实用心理的影响，质量要有保障，那才是第一位。在保证质量的前提下，价格的相应提高对于消费者来说也没关系，只要不超出她们的心理底线。对此，价格也是一个重要因素。当然，品牌知名度、功能、外观等也是值得考虑的因素。相信只要我们保证自己的产品质量必定会获得大家的认可。虽然普通晾衣架已经牢牢占据了市场，但是新型功能型晾衣架作为一个较高端的产品，凭借其功能上的优势渐渐开始获得认可。市场前景的看好，让我们有理由相信，不久的将来，功能型的晾衣架必定能在激烈的市场竞争中获得成功。第二章 总体设计方案2.1总体功能的设计 我们要实现的功能是晾衣架的升降功能，通过人的手摇动驱动的链轮，由链条带动下一级链轮，使主轴转动，从而使主轴上的斜齿轮运动，带动下一级斜齿轮运动等一系列的运动传递，实现机构的升降，原理图如图2-1a所示。 图2-1a传动工作原理：当手轮转动时带动链条转动，链条转动带动链轮转动，进而带动主动轴转动。由锥齿轮啮合带动从动轴转动，进而把动力传动到执行机构，功能流程图如图2-1b所示手摇旋动链轮经过传动机构晾衣架上升或下降图2-1b2.2 传动机构分析2.2.1 链传动机构链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。 链传动有许多优点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。 链传动的缺点主要有：仅能用于两平行轴间的传动；成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声，不宜用在急速反向的传动中。链传动平均传动比准确,传动效率高，轴间距离适应范围较大，能在温度较高、湿度较大的环境中使用；但链传动一般只能用作平行轴间传动，且其瞬时传动比波动，传动噪声较大。 由于链节是刚性的，因而存在多边形效应（即运动不均匀性），这种运动特性使链传动的瞬时传动比变化并引起附加动载荷和振动，在选用链传动参数时须加以考虑。本设计的链条链轮传动机构如图2-2a所示。图2-2a2.2.2齿轮传动机构本设计采用的是锥齿轮传动，它的运动与一对顶点重合的圆锥摩擦轮组成并作纯滚动的摩擦轮传动相同，其摩擦锥即相当于圆锥齿轮传动的节锥。节锥母线与轴线间的夹角 称为节锥角。锥齿轮传动轴线间的夹角=1+2，可根据需要来决定,通常为90。传动比为式中n、Z、d分别为转速、齿数和齿轮大端节圆直径,脚标指小轮。按齿线形状锥齿轮传动可分为直齿、斜齿和曲线齿锥齿轮传动，其中直齿的和曲线齿的应用较广，如图2-2b所示。图2-2b2.2.3丝杆传动机构滚珠丝杠的功能是将旋转运动华为直线运动，或将直线运动化为旋转运动,如图2-2c所示图2-2c2.3执行机构要实现晾衣杆的升降，我们选择常用的剪刀片结构，这种结构的好处在于可以实现伸缩，如图2-3所示。图2-3执行的原理：当用手轮转动时主动轴转动进而带动其上的锥齿轮转动，进而带动从动轴上的锥齿轮转动，进而带动从动轴转动。因从动轴固定在箱体上只能转动不能移动，从动轴上开有反向螺纹，从动轴转动时螺纹随之转动。螺纹转动使从动轴上的两个螺母反向移动，从而带动剪刀片开合运动，当停止不转时，通过螺纹副的自锁可以将杆保持在一定高度，从而达到了晾衣杆的升降。第三章 技术参数设计3.1 产品主要参数最大承载升降高度50kg900mm3.2 零件技术参数传动零件参数主动轴链轮锥齿轮从动轴传动机构零件示意图轴参数名称参数主轴轴直径d130从动轴直径d228.344螺距p5角度60旋向左旋锥齿轮参数名称参数模数m3分度锥顶角45锥顶距42mm齿宽12.6mm链条参数名称参数型号28A节距48.87大链轮参数名称参数齿数10分度圆直径143.38mm齿顶圆直径160.8mm分度圆弦齿高12mm执行机构参数剪刀片数量为6，长度l20mm，宽d=10mm,厚=10mm,材料45钢，总的升降高度：L=6L1（cos15。-cos75。）=6*200（0.97-0.26）=852mm符合晾衣服时的高度。3.3 强度校核计算主动轴与从动轴强度验算主动轴强度验算：扭矩Tmax=F/2*tan75*0.1*0.03=1.34N*m根据第三强度理论=（M/W）+4（T/Wt）=18.4mpa40mpa满足要求从动轴强度验算：Tmax= F/2*tan75*0.1*0.03=1.34N*m 符合要求螺纹自锁验算Tan=p/(d2*)=0.056，所以=arctan0.056，=arctanf=5.7,故满足要求第四章 创新点及市场分析4.1 创新点 市场上的同类产品在升降装置上都是通过钢丝利用滑轮来拉升进而实现晾衣杆的上升与下降的，而原动机则是用电动机来实现的，对于这种装置我们认为1，耗能2用钢丝来拉动较为费力3，在感觉上总觉得不太安全而我们所设计的产品的优点是1,通过链传动与螺纹副的自锁可以将晾衣杆升到任意的高度2，箱体固定在天花板上，安全3，采用人工传动节能环保4.2 畅想 我们觉得现在的晾衣杆还可以在这些方向做一些改进：1，让晾衣杆随着阳光的转动而转动，让衣物更多的接受阳光的照射，让生活更健康。2，有这样一种情况，冬天的时候，晾在外面的衣服总是很容易结冰，很不容易干，能不能在晾衣杆上加一种装置辅助衣服块速晾干。3，设想一下当我们在外工作时，突然下雨了，而家里的衣服没收，能不能通过手机 或其它装置给家里的晾衣杆发个信号让其自动收衣服。当然这需要我们机械、电子专业方面的人员不断的努力。随着科技的进步，文化的发展，人们对生活的要求也不断提高，智能方便机械电子产品越来越受到人们的青睐，比如最近热销的全制动吸尘器。同样人们对智能化得家居生活用品市场需求也很大，结合自动晾衣杆实际的市场情况和社会的发展趋势，我们认为这种产品还是很有市场前景的。当然这需要艰苦的努力才能占有市场第五章 总结本次大赛围绕专业知识，机械原理，机械设计是机制专业教学中不可或缺的一个重要环节。通过本次设计大赛使得我们从各个方面都受到机械设计的训练，对机械的有关零部件有机结合在一起得到深刻的认识。此次比赛的题目很有意义的结合专业所学的知识，考察的很全面，有齿轮。轴承，等结构的分析，还有Solisworks制图，以及各种设计方案的比较，这不仅培养了我们自己的动手能力和解决实际问题的能力，还培养了我们的团队的合作精神。全体组员共同探讨，解决了许多个人无法解决的问题。同时，我们深刻的认识到自己再知识的理解和接受应用方面的不足。由于这次设计时间紧迫，有许多地方还有不足，有待改进，今后的学习过程中，我们会更加认真学习！由于在设计方面我们么没有经验，在设计过过程中难免会出现这样那样的问题。对于这次设计由于主题限制，将动力改为手动对于空间利用来说是一个败笔，若能将整体移出窗外，就更好了。参考文献1机械原理与机械设计张策北京：机械工业出版社，20042机械工程材料许德珠，朱起凡，吕烨北京：高等教育出版社，20013机械基础朱红雨北京：中国传媒大学出版社，20084机械设计吴克坚，于晓红，钱瑞明北京:高等教育出版社，20035现代设计理论与方法张鄂北京：科学出版社，20076现代设计方法赵松年，佟杰新，卢秀春北京：机械工业出版社，小组成员分工情况说明罗俊明：负责系统传动设计，绘制零件三维图，装配图