手摇升降晾衣架--综合课程设计

综合课程设计报告设计题目 手摇升降晾衣架学号1 2011080080016 姓名1张序海学号2 2011080080017 姓名2李书文电子科技大学机械电子工程学院目录一 选题意义二功能分析及实现方法1 执行机构2 原动件3 传动机构三机构运动简图四零部件的结构设计1 .选择材料2 .机构尺寸设计3 .强度校核（计算）五三维造型图六零件图七参考文献1. 选题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。 遇到这种情况则更不好受， 外面在下雨， 而主人却不在家， 衣服没有人收。 并且由于身高的原因和场地的限制， 有时候没有办法只有把衣服晾到较高的地方来减少空间的占有， 来适应不同身高的人群可以很好的很人性化的晾衣服。 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。能不能当下雨的时候，让晾衣杆自动的收进屋里， 而避免晒好的衣服又被淋死。 简言之，能不能设计一种晾衣杆，让生活更美好，更便捷，更符合人们的生活，更有利于方便人们的日常生活。基于这些理念，我们就试想了一种可以升降的晾衣架， 可以利用很简单的材料和原理， 很便宜的价格， 很贴心的设计， 来帮助广大的人们来实现避免上述的的麻烦。创新出一个符合更多人们的晾衣架。2、功能分析及实现方法：我们想要实现的功能有：最主要的功能是实现晾衣杆的升降，同时 我们是想依靠手摇器的转动产生的转矩来使晾衣架升降。具体而言, 就是顺时针旋转手摇器的时候就可以实现晾衣架的上升，当上升到 你想要的高度时，就可以松手，这时手摇器内部弹簧和其它部件相 互配合就可以让手摇器在此刻自锁，晾衣架也在这个高度固定，不 会由于松手的缘故而突然的掉下来。同时这个晾衣架在衣架的主体 部分的支撑杆上可以悬挂很多的衣服，能够的支撑较重的力量而不 会失效。实现方法： 挂好衣服后，通过顺势针转动手摇器产生转矩来驱动钢丝向上运动，通过传动机构转角器，来使执行机构最终实现垂直向上直线运动转变成水平运动（ 根据家庭晾衣服的场地不同，也可以转变成斜向上的倾斜运动，根据实际情况和需要自行选取 ），当停止不转时，利用手摇器里面的弹簧和手摇器外壳上的结构形成的卡死自锁机构使其停止不转，将杆保持在一定高度。当你需要再一次升降晾衣架的时候，只需要在转动手摇把手的时候稍微施加一个很小的轴向力，同时转动把手即可。从而达到晾衣杆的升降。执行机构要实现晾衣杆的自动升降，我们选择常用钢丝的拉伸来传递动力的方式，这种方式的好处在于节省材料和经济，还可以减轻整个机构的重量。衣服放在衣架上，然后衣架挂在晾衣杆的支撑孔处，用钢丝拉伸来控制晾衣杆的垂直升降。只要在晾衣架的承载范围以内，只要在钢丝轴向拉力承受范围以内，就可以很容易的通过转动手摇器把手来控制钢丝的运动，再通过转角器来改变钢丝中立的方向，再用过钢丝的轴向力的传递来控制晾衣架支撑衣服的部分的升降。如图所示:原动件原动件我们自行设计了的一种新型的手摇器，手摇器的工作与自锁原理：工作时，稍微施加一个很小的向里压入的轴向力在手柄上， 使穿在手摇器轴上的弹簧压缩，同时手摇器轴上轴长的一小部分通过 外壳的孔伸出一点儿到外面空间，手柄所连接的卡死机构与手摇器外 壳上面的卡死机构分离，可实现手柄转动，来实现收放钢丝的功能， 达到晾衣架的升降。当手柄不受向里的轴向力时，即松手后，弹簧自 动向外弹出，使手柄所连接的卡死机构与手摇器外壳上面的卡死机构结合，实现自锁，使松手后可以使衣架保持在刚才的那个高度而不会掉下来。机构三维外形如图所示上面的手摇器内部有几部分共同通过螺栓的连接结合在一起，共同来实现这一功能。其中包括：手摇把手、轴、弹簧、外壳 1、外壳2以及 六角螺母、螺栓和垫片等。其中的弹簧的作用对手摇器的自锁功能起 到很关键的作用。若是弹簧发生的疲劳失效，则很可能会导致真整个 机构的失效。因此，在实际使用的过程中，若是发现了弹簧的弹力失 效较大的时候，需要及时的打开手摇器的内部换掉弹簧，以保证晾衣 架的正常的工作，最重要的是保证安全，远离危险。手摇器爆炸图:外壳内部视图:传动机构传动机构我们设计了转角器”和顶座(1)转角器使钢丝运动方向改变，如图转角器工作原理：通过下面的底座把转角器固定在墙 上，然后把手摇器由来的钢丝缠绕在转角器上面。设计的 这个转角器没有加外壳的原因在于：可以根据场地而自行 调节转角器安装的高度，则从转角器转换力的方向由来的 钢丝的仰角也会根据场地而有所不同。大大的增加了适应14不同的环境和场合，更具有推广性。(2)顶座顶座工作原理：两个顶座是水平方向来的两根钢丝分别垂直向下与晾衣杆的两端相连，从而能通过控制钢丝的收拉来实现控制晾衣杆 的垂直升降运动。中间的圆柱来改变钢丝绕线的方向，同时还具有分离两根钢丝的作用。 把从转角器穿由来的两根钢丝引进底座的圆柱体，通过圆柱体的绕线分离， 把其中的一根钢丝通 过下面的小孔连接到衣架支撑杆上，另一根钢丝通过圆柱背后 的孔水平的穿由来到达另一顶座上。如图：2.机构运动简图模型如下：大体上表示由了工作的原理手摇器3.零部件的结构设计：在零部件的结构设计的过程中，主要的依据是 根据功能和需要达到的目地来构思其结构的。并且在满足其功能的 同时，尽量的选择市场上现有的东西，但是考虑到作为创新设计， 因此也加入了一些市场上目前没有的结构来实现一些功能。当然， 在多种结构的选择时，主要考虑的是机构的简单性和易于加工性。4.1 选择材料晾衣杆，转角器，衣架，顶座，手摇器中主要承受载荷的部件我 们选用的材料轻便同时具有较高强度的铝合金。其中不需要承受多大 载荷的部件都用有机合成的塑料即可。传递力和力矩的材料：钢丝4.2 机构尺寸设计晾衣杆：长：1000mm 宽：50mm 厚：6mm底座：长：130mm 宽：85mm 高：60mm 厚：5mm圆筒直径：d1（大）:70mm d2（小）:50mm转角器：长：100mm宽：50mm高：55mm轴直径：30mm手摇器：壳体长：175mm 宽：50mm 高：80mm 厚度：5mm手摇器轴直径：d1:20mm d2:26mm d:36mm把手： 手柄长：90mm 手柄直径：10mm螺栓：M64.3 强度检核晾衣杆主要承受的是弯力，我们想彳机构能承受最大50KG的衣服。|-J|最极端的情况是所有的力都集中在嘱衣行中间（如图）衣服此时，杆承受的外力如图所示250N所受的剪力图和弯矩图如图所示250N250NM校核查表 45 钢(r=100Mpa r 尸60Mpa由图可知，弯矩最大在杆中间处Mmax=125N.m在中点截面处，6 max=Mmax/WW=b*hA2/6=6*50A2/6=2500mm3g max=50Mpa100Mpa= g 弯曲正应力满足条件最大切应力t max=1.5*Fs/ (b*h)= 1.5*250/ (6*50) =1.25Mpa60Mpcf=r 弯曲切应力满足条件4.5.二维零件图手摇器装配图:21俯视图:把手:手摇器外壳1:顶座:Ein1JQQ转角器:衣架支撑杆:衣架支撑杆主视图:总结 ：本次综合课程设计，受益颇多，不管是在对绘图软件 ProE、 AutoCAD 的使用上，还是在对机械零件的结构设计上都更加熟练，可以更加轻松地完成。也不会再出现脑海可以构造出形体而画不出来的现象。同时，综合课程设计把整个大学几年所学的和专业相关的知识都复习了一下，也巩固知识。本次所设计的升降式晾衣架虽然在现有产品中也有很多，但是这次设计的却是和左右的现有的都不同。最突出的一点也是设计中最难解决的一点，就在于手摇器的自锁问题上，想过很多种的方案，有很复杂的，但最终敲定这个形式在于够简单的原理，够简单的结构，却也能实现同样的效果。也从侧面反映了不管以后是在学习还是在工作中，在结构设计时需要注意的原则。总而言之，这次综合课程设计收获颇大，非常有意义。6. 参考文献1 刘鸿文 , 材料力学 . 高等教育出版社 , 20102 濮良贵 纪名刚 机械设计 高等教育出版社20053 暴风创新科技Pro/ENGINEER 从入门到精通人民邮电出版社2010