自動晾衣架設(shè)計(jì)-伸縮式【三維SW】【14張CAD圖紙+文檔】

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剪叉式自動晾衣架的校核263.8.1 各鉸接點(diǎn)的受力分析263.8.2 各鉸接點(diǎn)銷的選擇與校核283.8.3 剪叉臂的強(qiáng)度校核294自動晾衣架設(shè)計(jì)三維建模及仿真動畫334.1 三維建模334.2 運(yùn)動學(xué)分析的簡介334.3 仿真動畫34總結(jié)37致 謝38參考文獻(xiàn)3959自動晾衣架設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文1 緒論1.1 自動晾衣架在生產(chǎn)和生活中的作用和意義自動晾衣架不論是在工業(yè)生產(chǎn)還是我們的日常生活中都有著重要的作用。給我們帶來的利益是非常的多。自動晾衣架的功能特色是非常多的，自動晾衣架就如電梯的性能大同小異，我們在使用自動晾衣架的時(shí)候也可以針對自己的需求對自動晾衣架進(jìn)行設(shè)置?？梢娮詣恿酪录軐ξ覀冏饔檬窍喈?dāng)?shù)拇蟆Ｗ詣恿酪录茉谖覀兩a(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)非常的普遍了，而且在我們生產(chǎn)中有著重要的作用，尤其是貨物高空操作。 現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，順應(yīng)社會的需求，生產(chǎn)力不斷的加大，所以自動晾衣架在我們進(jìn)行高空操作的時(shí)候就給我們帶來的重要的作用。自動晾衣架就是上下操作，而且可以給我們提供一個(gè)安全穩(wěn)定。1.2 自動晾衣架國內(nèi)研究發(fā)展情況據(jù)權(quán)威媒體調(diào)查統(tǒng)計(jì)：“自動升降晾衣架市場需求量將以每年30%的速度復(fù)數(shù)增長，這將是家裝建材行業(yè)最后一塊蛋糕”。自動升降晾衣架現(xiàn)代家庭必需品，有房就有晾衣架，發(fā)展?jié)摿Ψ浅４?。隨著中國城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，在城市生活的人口將越來越多，城市里每一套房子都將會安裝自動升降晾衣架，市場容量巨大。隨著市場競爭水平不斷的提高，行業(yè)內(nèi)真正有市場運(yùn)作能力的企業(yè)將有機(jī)會形成強(qiáng)勢突圍，引領(lǐng)行業(yè)從價(jià)格競爭到品牌競爭的良性發(fā)展，最終成為行業(yè)內(nèi)核心領(lǐng) 導(dǎo)品牌。國內(nèi)現(xiàn)有自動升降晾衣架配件生產(chǎn)廠商約2000家，市場品牌良莠不齊，99%的品牌都停留在拼價(jià)格、拼成本的低端競爭水平，現(xiàn)有晾衣架品牌廠商幾 乎都以生產(chǎn)為主(一個(gè)企業(yè)的配件種類就多大幾千種，生產(chǎn)管理雜亂，缺少管理人才，更缺少市場營銷人才)，很少關(guān)注市場競爭，市場競爭大多停留在低價(jià)格的自 然銷售狀態(tài)，代理商個(gè)人能力決定品牌在當(dāng)?shù)氐氖袌稣加新省?.3 自動晾衣架國外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨向在中國，晾衣架”一般意指“升降晾衣架”，或所謂的自動晾衣架。分手動、電動兩種。手動（手搖）較為普及。電動之所以未能普及推廣，這是由于整個(gè)晾衣架行業(yè)技術(shù)上的不成熟以及售后服務(wù)的局限畢竟是鑲在天花板上，不像小家電一樣容易搬移去維修保養(yǎng)。因而目前，還是手動（手搖）為市場的主導(dǎo)。晾衣架行業(yè)歷史及現(xiàn)狀晾衣架是中國一大特色產(chǎn)品，該晾衣架行業(yè)形成至今已有十多年時(shí)間，從開創(chuàng)至今技術(shù)不斷改進(jìn)和變革，其基本組成為：手搖器（負(fù)責(zé)升降、自鎖），鋼絲，轉(zhuǎn)向器，頂座，晾桿，衣架。手搖器是晾衣架”的核心部件，相當(dāng)于汽支架的發(fā)動機(jī)！備受關(guān)注。經(jīng)歷了數(shù)年的磨合，晾衣架行業(yè)質(zhì)量逐漸趨向穩(wěn)定。晾衣架作為每天使用的家居用品，如今已經(jīng)成為許多家庭的生活必需品。作為消費(fèi)者來說，選擇品牌關(guān)鍵是貨真價(jià)實(shí)。其結(jié)構(gòu)、用料、做工等均是不可或缺的商品組成部分，質(zhì)量和售后服務(wù)更是該晾衣架行業(yè)生產(chǎn)商生存與發(fā)展的永恒構(gòu)成。晾衣架如今，已經(jīng)不僅僅是一個(gè)晾衣服的工具。晾衣架，發(fā)展到今天，已經(jīng)不僅僅是一個(gè)晾衣服的工具。除了實(shí)用性很強(qiáng)外，更是一個(gè)頗具裝飾性的。晾衣架行業(yè)發(fā)展及未來晾衣架不僅僅是一個(gè)裝飾品，更是一個(gè)功能性的產(chǎn)品。目前晾衣架的功能”已經(jīng)普遍得到消費(fèi)者的認(rèn)可，已經(jīng)形成一個(gè)晾衣架行業(yè)。回歸產(chǎn)品本身走質(zhì)量、特色路線：不斷改良、創(chuàng)新，引領(lǐng)晾衣架行業(yè)重新重視質(zhì)量。實(shí)用的產(chǎn)品，質(zhì)量才是永恒的。只有質(zhì)量被大眾接收，晾衣架行業(yè)才可持續(xù)健康發(fā)展。換言之，只要功能、質(zhì)量普遍被認(rèn)可，晾衣架將會成為居民生活一個(gè)必需品。而競爭激烈的未來，特色將是吸引顧客的重要要素！電動晾衣架-來自鋼絲繩手搖晾衣架的華麗蛻變，使用電機(jī)驅(qū)動，且功能多樣，又稱電動晾衣機(jī)。根據(jù)“瀟湘”網(wǎng)友的研究，電動晾衣架最精辟的定義就是升降機(jī)械。作為家電，它的正式名稱應(yīng)該叫電動晾衣機(jī)。第一代電動晾衣架由主機(jī)系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、晾衣系統(tǒng)三部分組成。主機(jī)組要由吸頂承重、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、照明等組成；升降系統(tǒng)由鋼絲繩和鋁制XX伸縮架構(gòu)成；晾衣系統(tǒng)由架托和晾桿組成。電動晾衣架的基本功能是為家庭和旅館等各類用戶提供自動化的晾衣、晾被等解決方案。第一代電動晾衣架對現(xiàn)代生活最大的貢獻(xiàn)是高品質(zhì)生活的舒適性。一旦使用過電動晾衣架晾衣，人類就會習(xí)慣于現(xiàn)代生活“懶惰性”的愜意。對老人、小孩、孕婦、弱勢人群而言這是一種現(xiàn)代必需型家電。電動晾衣架集成照明、居家裝飾、安全防護(hù)等增值功能；適用于別墅、度假村、公寓樓和各類中高端住宅小區(qū)；一般安裝在陽臺或者靠近窗戶的屋頂上。它是一個(gè)頗具裝飾性的產(chǎn)品，已經(jīng)成為陽臺上一道亮麗的風(fēng)景線。第一代電動晾衣架的散件成本大約為三百到四百元，銷售價(jià)格最高為三千多元，它創(chuàng)造了家電行業(yè)百分之一千利潤神話。毒品級的利潤吸引了大量的粗制爛造的手工作坊加入，他們唯一的目的就是撈一把就走。根據(jù)未經(jīng)證實(shí)的國家統(tǒng)計(jì)局資料，2010年電動晾衣架銷售60萬臺，2013年預(yù)測將達(dá)91萬臺，2014年將超過百萬規(guī)模。目前，第二代電動晾衣架已經(jīng)出現(xiàn)。產(chǎn)品高品質(zhì)高性能低成本，這是革命性的創(chuàng)造發(fā)明。第一代電動晾衣架經(jīng)銷商普遍采用“懶人”營銷模式，夸大產(chǎn)品功能，隱瞞產(chǎn)品缺陷，謀求低成本低品質(zhì)高暴利高價(jià)格的營銷模式。他們往往推出了各種光怪華麗的技術(shù)和功能指標(biāo)。1、盡量包裝電動晾衣架的外殼。為了讓消費(fèi)者多掏錢，采用豪華的設(shè)計(jì)，用鋁鎂合金材質(zhì)制作機(jī)身，外觀看上去經(jīng)典簡約、流線時(shí)尚；晾桿采用航空鋁材或者不銹鋼增加視覺沖擊效果。2、最求高利潤千方百計(jì)提升利潤來源。增加各種名稱的“技術(shù)”如：智能技術(shù)、消毒、風(fēng)干、防風(fēng)架、矢量平衡升降技術(shù)、負(fù)離子凈化等等，這些功能繁雜完全是廢物功能甚至危害人身健康。3、漏洞百出的宣傳，缺乏專業(yè)營銷廣告。沒有任何一家企業(yè)經(jīng)過信用評估，沒有任何一家企業(yè)請過國家質(zhì)檢總局測試過產(chǎn)品性能。為了識別無良廠商和黑心經(jīng)銷商的宣傳，特向廣大消費(fèi)者提供第一代產(chǎn)品功能的善意提示。A：紫外消毒功能。紫外線本身適用于餐具消毒，對衣服等消毒能力很差，這是設(shè)計(jì)者無知用錯(cuò)了地方。紫外消毒必須垂直輻射接觸面，衣服的褶皺和垂直掛塞影響消毒效果，至于衣物內(nèi)面更是無法消毒。在家電里面，最佳的消毒方式是在洗衣機(jī)中洗滌的同時(shí)，靠洗滌液或者消毒液對衣物從內(nèi)到外的全方位消毒。電動晾衣架的紫外消毒燈發(fā)出的高強(qiáng)度輻射對人或者動物的眼睛有嚴(yán)重危害，紫外線對皮膚有致癌作用，輻射還會對高檔毛料、絲綢、皮草造成老化、脆化等危害。不要聽信廠商欺騙宣傳，為了自身安全千萬不要選用。如果遇到傷害可以索取賠償。B：風(fēng)干和烘干系統(tǒng)。沒有正確利用水汽蒸發(fā)原理，靠電腦風(fēng)扇吹干衣服，這是一種笑話。電動晾衣架的本質(zhì)是利用陽光晾曬衣服，人工干衣完全可以用高效率的烘干機(jī)。C：障礙安全問題：晾桿升降過程中可能會遇到障礙物或者拉扯，這個(gè)時(shí)候要及時(shí)停機(jī)保護(hù)。目前的機(jī)械式遇阻停機(jī)功能僅能部分實(shí)現(xiàn)失載停機(jī)。如果遇到障礙物體重壓式的晾桿障礙，還是會造成人或者機(jī)器損傷。D：風(fēng)阻安全問題：鋼絲繩和伸縮架組成的懸吊結(jié)構(gòu)，縱向和橫向擺動大。遇到大風(fēng)不管哪種擺動都可能照成衣服吹落，晾桿砸壞陽臺玻璃或者傷人的問題。E：產(chǎn)品質(zhì)量問題：電動晾衣架的行業(yè)平均全壽命使用故障在10%左右，家電標(biāo)準(zhǔn)是千分之三。獨(dú)立的消費(fèi)者組織評估，家電在實(shí)際使用過程中存在在不可抗拒外在力量和顧客非法操作的情況，這不是產(chǎn)品本身設(shè)計(jì)缺陷，國際水準(zhǔn)的家電的實(shí)際使用故障率不超過1%。F：負(fù)離子功能。陽臺空氣經(jīng)常流通，質(zhì)量不差，怕的是外來污染空氣。負(fù)離子根本無法有效凈化空氣中的有毒有害成分。目前家庭級的空氣凈化裝置從效率和成本來說都沒有有效解決手段。這又是一個(gè)廢物功能。G：紅外遙控功能。一種最普通的家電技術(shù)，包裝后詭稱為智能控制技術(shù)，不知道智能在哪一點(diǎn)。H：節(jié)能環(huán)保。很多生產(chǎn)商連環(huán)保科學(xué)定義都不知道，省電不等于環(huán)保，第一代電動晾衣架企業(yè)沒有任何一家有能力設(shè)計(jì)出節(jié)電技術(shù)。第一代電動晾衣架行業(yè)的企業(yè)非常弱小，絕大多數(shù)企業(yè)都是幾個(gè)人十幾個(gè)人的手工作坊，最多企業(yè)的年產(chǎn)不過數(shù)萬臺。從業(yè)人員良莠不齊，缺乏國際水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)人員。相比家電行業(yè)百萬的入門門檻，整個(gè)行業(yè)都是弱、小、散的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。這些微小型企業(yè)嚴(yán)重缺乏信用機(jī)制的建立，無論廣告和產(chǎn)品都等同于保健產(chǎn)品的信用等級，消費(fèi)者千萬要注意自我保護(hù)。國內(nèi)具備電動晾衣機(jī)生產(chǎn)能力的廠家成百上千。大多數(shù)企業(yè)既做手搖晾衣架、同時(shí)又做著電動晾衣架。多數(shù)企業(yè)主是文盲和半文盲，絕大多數(shù)企業(yè)都是代工和貼牌，不 懂技術(shù)研發(fā)，不懂研發(fā)管理，有個(gè)業(yè)余級的外觀設(shè)計(jì)就以為很有實(shí)力。沒有一家企業(yè)達(dá)到家電企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，沒有一家企業(yè)能夠做到3C整機(jī)認(rèn)證，沒有一家企業(yè)為自 己的信用過失和技術(shù)過失向消費(fèi)者道過謙。行業(yè)發(fā)展從開拓期走向大規(guī)模制造的啟動期，技術(shù)研發(fā)成了競爭勝負(fù)的關(guān)鍵。電動晾衣機(jī)本質(zhì)是白色家電中低檔制造工業(yè)，技術(shù)水平不需要很高。目前行業(yè)內(nèi)最領(lǐng)先的設(shè)計(jì)師，有人第一個(gè)完成電動晾衣架工業(yè)行業(yè)各種定義理論研究。一門學(xué)科能成為科學(xué)，它的第一個(gè)定義必須科學(xué)。目前有人把電動晾衣架行業(yè)理論研究從經(jīng)驗(yàn)積累提高到現(xiàn)代工科水準(zhǔn)。有優(yōu)秀的設(shè)計(jì)師第一個(gè)規(guī)劃新一代產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)和發(fā)展方向。采用歐美國家研發(fā)競爭模式已經(jīng)開發(fā)出第二代、第三 代、第四代電動晾衣架核心機(jī)并申請專利。新的換代產(chǎn)品升降平穩(wěn)迅速，安全性能達(dá)到歐美以人為本的標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量等夠達(dá)到家電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，成本一代比一代低， 這是無法逾越的競爭優(yōu)勢。我們期待這個(gè)行業(yè)能成為中國原產(chǎn)第一個(gè)的新型家電行業(yè)，也期待中國人為世界貢獻(xiàn)了第一個(gè)新的家電行業(yè)。1.4 課題條件自隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，社會競爭也越來越激烈，為了提高企業(yè)生產(chǎn)速度，減輕工人的勞動強(qiáng)度，并且實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化，人們設(shè)計(jì)了可以減少人力物力并且能夠出色完成任務(wù)的自動晾衣架。自動晾衣架的種類比較繁多，根據(jù)不同的用途、自動晾衣架的結(jié)構(gòu)、動力傳遞形式以及規(guī)格會有不同的選擇和設(shè)計(jì)。機(jī)械傳動方式的特點(diǎn)是零件加工相對要求不高、結(jié)構(gòu)較簡單、加工容易、維修方便、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、抗沖擊性能好、可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確到位，并有自鎖功能、不污染環(huán)境。研制安全、可靠的電機(jī)驅(qū)動的剪叉式自動晾衣架，將有利于保證高空作業(yè)的安全，具有一定的實(shí)用價(jià)值。具體研究內(nèi)容及要求包括：1. 查找相關(guān)文獻(xiàn)，分析自動晾衣架的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。2. 設(shè)計(jì)剪叉式自動晾衣架的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用元器件和校核結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度。2 自動晾衣架設(shè)計(jì)方案及方案的對比和確定2.1 方案一從既可以升降又可以收縮這一方向，我們首先想到的是四桿機(jī)構(gòu)，如圖1通過雙搖桿機(jī)構(gòu)（1）與（3）帶動（2）由豎直位置轉(zhuǎn)動到水平位置，以實(shí)現(xiàn)升降的過程，（2）上帶有導(dǎo)軌，可以實(shí)現(xiàn)收縮的功能，在水平位置時(shí)，通過（4）擋板，使其固定。圖1講到固定的問題，我們又想到了四桿機(jī)構(gòu)中的死點(diǎn)，如圖2用搖桿作為原動件可以使其固定在陽臺外側(cè)。圖2傳動問題，我們想到可以用直齒輪傳動、蝸輪蝸桿、斜齒輪傳動等。原動力的提供，可以通過電機(jī)，或者人工手柄的形式。圖3蝸輪蝸桿傳動：圖3綜合以上的想法，我們有了初步的目標(biāo)，即通過電動機(jī)的帶動，使蝸輪蝸桿傳動，帶動四桿轉(zhuǎn)動，從而帶動衣架上升，再利用死點(diǎn)使其固定在最高點(diǎn)。再通過拉動繩索通過滑輪使裝在帶有導(dǎo)軌的連桿上的晾衣桿運(yùn)動。圖4是在最低點(diǎn)時(shí)掛衣服狀態(tài)。圖4掛好衣服后，通電后，電動機(jī)工作，帶動晾衣架轉(zhuǎn)動到最高點(diǎn)。圖5是在最高點(diǎn)并且在陽臺外側(cè)晾曬的狀態(tài)。若為陰天，則可以通過手動的方式，轉(zhuǎn)動手柄，利用摩擦力的作用，使得繩子帶動晾衣桿（2）運(yùn)動到陽臺內(nèi)側(cè)，避免淋雨。圖5圖6 圖6側(cè)為俯視圖，此時(shí)晾衣桿在陽臺內(nèi)側(cè)。右側(cè)的圖為手動機(jī)構(gòu)以解決滑動的問題。工作原理過程一：衣架轉(zhuǎn)動蝸桿減速器電動機(jī) 過程二：曬衣桿滑動 圓盤蝸輪蝸桿手柄過程一通過（9）綜合箱體（含有電動機(jī)和減速器）的作用，帶動（10）蝸桿運(yùn)動，從而帶動（8）渦輪的運(yùn)動。焊接在蝸輪上的（5）搖桿也隨著蝸輪運(yùn)動，就帶動整個(gè)晾衣架的運(yùn)動，現(xiàn)升降的問題。在最高點(diǎn)時(shí)處于在陽臺外側(cè)工作狀態(tài)。陰天時(shí)，不讓衣物在陽臺外側(cè)，通過過程二，通過手柄的搖動，使蝸桿轉(zhuǎn)動，帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，黏貼在蝸輪上的（14）圓盤也隨著渦輪的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，（18）繃直的繩子在摩擦力的作用下帶動（2）桿（曬衣桿）滑動。從而實(shí)現(xiàn)收縮的功能。機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖（圖7圖72.2 方案二設(shè)計(jì)思路通過在網(wǎng)上的資料收集，我們小組發(fā)現(xiàn)目前市場上賣的伸縮晾衣架大部分是用幾組桿鉸接而成的，如圖8。圖8但上訴的機(jī)構(gòu)只能滿足伸縮的要求，所以我們想到螺孔與螺釘?shù)呐浜?，把伸縮機(jī)構(gòu)裝置在帶有螺紋的桿件上，通過轉(zhuǎn)動桿件使得整個(gè)機(jī)構(gòu)上升。如圖9示：圖9 綜上所述，我們小組所想的第二個(gè)方案可分為兩個(gè)部分：一是通過手柄控制晾衣架的收縮，二是通過電機(jī)帶動控制晾衣架的升降。如圖10，該圖為裝在墻壁的左側(cè)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)為整個(gè)晾衣架機(jī)構(gòu)收縮的主動機(jī)構(gòu)，通過手柄帶動左側(cè)的絲桿（13）轉(zhuǎn)動，使兩邊的連桿活動基座（9）上升，從而帶動伸縮。左右兩側(cè)都裝有電動機(jī)，是對升降提供動力。圖11，圖12分別是中間機(jī)構(gòu)和右側(cè)機(jī)構(gòu)。圖10（左側(cè)機(jī)構(gòu)） 圖11中間機(jī)構(gòu)（晾衣架）圖12右側(cè)機(jī)構(gòu)圖13為整個(gè)晾衣架的斜視圖：圖13運(yùn)動原理升降過程：伸縮機(jī)架升降旋轉(zhuǎn)絲桿轉(zhuǎn)動圓錐齒輪傳動電動機(jī) 伸縮過程：晾衣桿伸縮活動基座升降手柄轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)絲桿轉(zhuǎn)動 伸縮，主要由主機(jī)架（4）、衣架連桿（6）、旋轉(zhuǎn)絲桿（13）、連桿活動基座（9）、橫向晾衣桿（15）以及左側(cè)導(dǎo)向軌（10）和右側(cè)導(dǎo)向軌（20）構(gòu)成；在主機(jī)架（4）的前端面上，上部導(dǎo)向軌固定基座（5）和下部導(dǎo)向軌固定基座（11）分別將左側(cè)導(dǎo)向軌（10）和右側(cè)導(dǎo)向軌（20）固定，左側(cè)導(dǎo)向軌（10）和右側(cè)導(dǎo)向軌（20）同時(shí)穿過連桿活動基座（9）內(nèi)部的光孔，連桿活動基座（9）可以在左側(cè)導(dǎo)向軌（10）和右側(cè)導(dǎo)向軌（20）垂直滑動上；衣架連桿中心銷軸（7）穿過衣架連桿（6）上的衣架連桿中心軸孔（8）將兩個(gè)衣架連桿（6）相鉸連，兩個(gè)相互鉸連后的衣架連桿（6）又通過衣架連桿端部連接軸孔（16）和橫向晾衣桿（15）相互鉸連，最后，鉸連后的衣架連桿（6）一端與上部導(dǎo)向軌固定基座（5）相鉸連，另一端與連桿活動基座（9）相鉸連；旋轉(zhuǎn)絲桿（13）穿過連桿活動基座（9）側(cè)面的螺紋孔，并通過絲桿上端固定基座（14）和絲桿下端固定基座（19）固定在主機(jī)架（4）的右側(cè)端面上；使用時(shí)，先利用水平固定架（1）和垂直固定架（12）將主機(jī)架（4）固定，將需要晾曬的衣物放置在橫向晾衣桿（15）上，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)輪（3）可以帶動旋轉(zhuǎn)絲桿（13）旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)絲桿（13）螺紋摩擦力的作用下，連桿活動基座（9）在左側(cè)導(dǎo)向軌（10）和右側(cè)導(dǎo)向軌（20）垂直滑動上，連桿活動基座（9）又帶動了鉸連后的衣架連桿（6）之間的鉸連運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)了晾衣架可以伸縮的目的。升降，把伸縮的主機(jī)架（4）固定于升降機(jī)架，把帶有螺紋瞳孔的水平固定架（1）與長旋轉(zhuǎn)絲桿（26）配合，在電動機(jī)（23）的帶動下，使圓錐齒輪（25）轉(zhuǎn)動，再帶動圓錐齒輪（22），從而使長旋轉(zhuǎn)絲桿運(yùn)動，使得，伸縮裝置可以升降。機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖伸縮機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：（圖14）圖14升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：（圖15）圖152.3 方案的對比和確定具體方案比較內(nèi)容 方案一方案二美觀程度一般較美觀運(yùn)動難易程度較容易較費(fèi)力性價(jià)比較高較低效率較高中等占地空間較大較小通過比較，主要考慮成本問題和運(yùn)動難易程度問題，決定在第2種方案進(jìn)行改進(jìn)，通過電動機(jī)進(jìn)行控制操作。經(jīng)過分析,決定采用如下方案設(shè)計(jì)圖,如圖所表示:第3章 自動晾衣架設(shè)計(jì)主要結(jié)構(gòu)的計(jì)算3.1 研究內(nèi)容：1 工作原理及工藝動作過程小型電動機(jī)驅(qū)動減速裝置使機(jī)構(gòu)帶著曬衣架先從上向下移動到一定位置，待衣物架好后，再上升，最后將曬衣架橫向送出室外曬衣。3.1自動晾衣架的設(shè)計(jì)參數(shù)要求1）曬衣架初始高度：2.5m。2）曬衣架下降的最低高度：1.5m3）運(yùn)動速度：0.5m/min。4）電動機(jī)轉(zhuǎn)速：4000r/min。5）上升和下降與送出動作要緩慢平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)構(gòu)有自鎖功能。具體設(shè)計(jì)方案是：選用的電動機(jī)由凸緣聯(lián)軸器將電動機(jī)軸和準(zhǔn)平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器的輸入軸相聯(lián)接，經(jīng)過減速器的減速，再有凸緣聯(lián)軸器將減速器的輸出軸與滾筒軸聯(lián)接，將減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速傳給滾筒。3.3 蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)參數(shù)要求擬采用蝸輪蝸桿減速器，傳動簡圖如圖1.1所示。圖1.1 傳動裝置簡圖1電動機(jī) 2、4聯(lián)軸器 3級蝸輪蝸桿減速器5傳動滾筒 6輸送帶需要根據(jù)工作條件進(jìn)行估算來選取電動機(jī)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速：4000r/min。初步選擇直流無刷電機(jī)DT80BL160-3130 額定電壓310VDC 額定轉(zhuǎn)速4000RPM 額定功率750W 額定轉(zhuǎn)矩1.8N.m 級數(shù)4級 重量3.0KG 軸徑14mm2.4蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計(jì) 取蝸輪蝸桿的傳動比為i=50,那么輸出的轉(zhuǎn)速4000/50=80r/min,蝸桿的材料采用45鋼，表面硬度45HRC，蝸輪材料采用ZCuA110Fe3,砂型鑄造。以下設(shè)計(jì)參數(shù)與公式除特殊說明外均以參考由機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年 第13章蝸桿傳動為主要依據(jù)。具體如表31： 表51蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計(jì)表項(xiàng) 目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果中心距的計(jì)算蝸桿副的相對滑動速度參考文獻(xiàn)5第37頁（23式）4m/sVs7m/s當(dāng)量摩擦系數(shù)4m/sVs51.7100mm又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mm計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc=KT=K9550=1.595503.19/27.4=1667.76N.M51.7100mm又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mmD6=672.7減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參照參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第19頁表1.5-1可計(jì)算得，箱體的結(jié)構(gòu)尺寸如表8.1：表8.1箱體的結(jié)構(gòu)尺寸減速器箱體采用HT200鑄造，必須進(jìn)行去應(yīng)力處理。設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì) 算 公 式計(jì)算結(jié)果箱座壁厚度=0.04225+3=12mma為蝸輪蝸桿中心距取=12mm箱蓋壁厚度1=0.8512=10mm取1=10mm機(jī)座凸緣厚度bb=1.5=1.512=18mmb=18mm機(jī)蓋凸緣厚度b1b1=1.51=1.510=15mmb1=18mm機(jī)蓋凸緣厚度PP=2.5=2.512=30mmP=30mm地腳螺釘直徑dd=20mmd=20mm地腳螺釘直徑dd=20mmd=20mm地腳沉頭座直徑D0D0=48mmD0=48mm地腳螺釘數(shù)目n取n=4個(gè)取n=4底腳凸緣尺寸（扳手空間）L1=32mmL1=32mmL2=30mmL2=30mm軸承旁連接螺栓直徑d1d1= 16mmd1=16mm軸承旁連接螺栓通孔直徑d1d1=17.5d1=17.5軸承旁連接螺栓沉頭座直徑D0D0=32mmD0=32mm剖分面凸緣尺寸（扳手空間）C1=24mmC1=24mmC2=20mmC2=20mm上下箱連接螺栓直徑d2d2 =12mmd2=12mm上下箱連接螺栓通孔直徑d2d2=13.5mmd2=13.5mm上下箱連接螺栓沉頭座直徑D0=26mmD0=26mm箱緣尺寸（扳手空間）C1=20mmC1=20mmC2=16mmC2=16mm軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目n,d3n=4, d3=10mmn=4d3=10mm檢查孔蓋螺釘直徑d4d4=0.4d=8mmd4=8mm圓錐定位銷直徑d5d5= 0.8 d2=9mmd5=9mm減速器中心高HH=340mmH=340mm軸承旁凸臺半徑RR=C2=16mmR1=16mm軸承旁凸臺高度h由低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)。取50mm軸承端蓋外徑D2D2=軸承孔直徑+(55.5) d3取D2=180mm箱體外壁至軸承座端面距離KK= C1+ C2+(810)=44mmK=54mm軸承旁連接螺栓的距離S以Md1螺栓和Md3螺釘互不干涉為準(zhǔn)盡量靠近一般取S=D2S=180蝸輪軸承座長度（箱體內(nèi)壁至軸承座外端面的距離）L1=K+=56mmL1=56mm蝸輪外圓與箱體內(nèi)壁之間的距離=15mm取=15mm蝸輪端面與箱體內(nèi)壁之間的距離=12mm取=12mm機(jī)蓋、機(jī)座肋厚m1,mm1=0.851=8.5mm, m=0.85=10mmm1=8.5mm, m=10mm以下尺寸以參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 王昆等主編 高等教育出版社 1995年表6-1為依據(jù)蝸桿頂圓與箱座內(nèi)壁的距離=40mm軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離=4mm箱底的厚度20mm軸承蓋凸緣厚度e=1.2 d3=12mm箱蓋高度220mm箱蓋長度（不包括凸臺）440mm蝸桿中心線與箱底的距離115mm箱座的長度（不包括凸臺）444mm裝蝸桿軸部分的長度460mm箱體寬度（不包括凸臺）180mm箱底座寬度304mm蝸桿軸承座孔外伸長度8mm蝸桿軸承座長度81mm蝸桿軸承座內(nèi)端面與箱體內(nèi)壁距離61mm3 軸的校核3.1蝸桿軸的強(qiáng)度校核1繪軸的計(jì)算簡圖在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊上查取a值，對于30207型單列圓錐滾子軸承，a=16mm，所以，作為簡支梁的軸的支撐跨距=（20+43.75+34）+（20+43.75+34） =97.75+97.75=195.5mm 2計(jì)算作用在軸上的力=736.67N， =6179.88N， 3計(jì)算支點(diǎn)反力水平反力： 垂直反力： 4計(jì)算彎矩，作彎矩圖水平彎矩： 垂直彎矩： 合成彎矩 5扭矩圖由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表618 查得折算系數(shù) 6校核軸的強(qiáng)度由機(jī)械設(shè)計(jì)表15-1查得： ，強(qiáng)度足夠。 見圖5-3。圖5-3 軸的強(qiáng)度3.2蝸輪軸的強(qiáng)度校核 1繪軸的計(jì)算簡圖在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊上查取a值，對于30212列圓錐滾子軸承，a=22mm，作為簡支梁的軸的支撐跨距 =（20+43.75+34）+（20+43.75+34） =97.75+97.75=195.5mm 2計(jì)算作用在軸上的力=6179.88N， =736.67N， 3計(jì)算支點(diǎn)反力水平反力： 垂直反力： 4計(jì)算彎矩，作彎矩圖水平彎矩： 垂直彎矩： 合成彎矩： 5扭矩圖由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表618 查得折算系數(shù) 6校核軸的強(qiáng)度由機(jī)械設(shè)計(jì)表15-1查得： ， ，強(qiáng)度足夠。 見圖5-4。圖5-4軸的強(qiáng)度3.3 滾動軸承的選擇及校核3.3.1 蝸桿軸滾動軸承的選擇及校核1軸承的徑向載荷的計(jì)算 2派生軸向力的計(jì)算查手冊得，圓錐滾子軸承30207型的=14o02，10， 查表d=35mm時(shí)，e=0.37，y=1.6；故 所以，軸承2受壓則： 3求當(dāng)量動載荷 所以，對于軸承1 x=1 ， y=0 對于軸承2 x=0.4 ， y=1.6 4校核軸承的壽命查手冊得c=51.5KN =10/3 n=940r/min 故 此軸承的壽命滿足要求 3.3.2 蝸輪軸上軸承的校核1求徑向載荷 2計(jì)算派生軸向力查手冊得，圓錐滾子軸承30212型的 ， y=1.5故 則：軸承2受壓所以， 3求當(dāng)量動載荷所以，對于軸承1：x=1 ，y=0 對于軸承2：x=1 ，y=0 4校核軸承的壽命查手冊 c=97.8KN ，=10/3 ，n=18.8r/min 故 此軸承壽命滿足要求。3.4 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核.3.4.1 蝸桿軸上安裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表81 選用普通平鍵 87mm， 取L45mm。 由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表87 查得，鍵的工作長度lLb45837mm， 鍵的工作高度k3mm。 由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表88 查得，鍵聯(lián)接的許用壓力 ， 所以，所選平鍵合適。 3.4.2 蝸輪軸上裝蝸輪處的鍵聯(lián)接由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表81 選用普通平鍵 1811mm， 取L45mm 由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表87 查得鍵的工作長度lLb4518=27mm 鍵的工作高度k5.5mm 由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表88 查得鍵聯(lián)接的許用壓力 所以，所選平鍵合適。 3.4.3 蝸輪軸上裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表81 選用普通平鍵 1610mm， 取L100mm。 由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表87 鍵的工作長度lLb10016=84mm 鍵的工作高度k5mm 由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表88 查得鍵聯(lián)接的許用壓力 所以， 所選平鍵合適。 3.8 剪叉式自動晾衣架的校核3.8.2 各鉸接點(diǎn)銷的選擇與校核考慮到整體布局需要，以及結(jié)合裝配草圖，根據(jù)摩擦副的特性，取。對上述各鉸接點(diǎn)在任意角度時(shí)的計(jì)算公式的分析計(jì)算，可知H點(diǎn)承受的作用力最大，且當(dāng)時(shí)作用在H點(diǎn)的力最大。由式（4-37）知，當(dāng)時(shí)KN KN銷軸均用45鋼制造，作調(diào)質(zhì)處理，其屈服強(qiáng)度=355MPa，選擇安全系數(shù)為2，其許用剪切應(yīng)力=0.5=177.5MPa?？紤]到生產(chǎn)制造的方便、節(jié)省制造工時(shí)，在使用材料允許的條件下，該機(jī)構(gòu)交接的雙頭螺紋銷均采用同一直徑，取mm。MPa因此，該機(jī)構(gòu)所有鉸接點(diǎn)選用的銷均滿足強(qiáng)度要求。3.8.3 剪叉臂的強(qiáng)度校核 由圖3-9和圖3-10可知，內(nèi)剪叉臂aed受力要遠(yuǎn)大大于外剪叉臂bec，所以這里只校核外臂。外剪叉臂受力如圖3-1所示。又由圖4-8可知，的角度越小，則推力的值越大。若取最大值時(shí)滿足強(qiáng)度要求，則該剪叉臂即滿足強(qiáng)度要求。當(dāng)機(jī)構(gòu)在最低位置時(shí)，的值最小，即值最大。參照圖3-1，剪叉臂所受的力都與剪叉臂有一定的夾角，為方便受力分析，將所有的力都按沿剪叉臂方向和垂直剪叉臂方向分解，有下列式子：.(7.1).(7.2) .(7.3).(7.4).(7.5).(7.6).(7.7).(7.8)圖3-1 內(nèi)剪叉臂aed受力圖各力分解后的受力圖如圖3-2(a)所示，彎矩圖見圖3-2(c)圖3-2 內(nèi)剪叉臂aed的軸向及徑向分解受力圖剪叉臂的g處由于是有一個(gè)肋板作用，可看作力作用在剪叉臂上為均布載荷。由圖3-2（c）中可知，最大彎矩發(fā)生在k點(diǎn)處，但需校核e、k兩點(diǎn)處的強(qiáng)度，且圖中有，。又已知剪叉臂的橫截面寬和高分別為，如圖3-3所示，圖3-3（a）是e點(diǎn)處的截面圖，圖3-3（b）是k點(diǎn)處的截面圖。e點(diǎn)處的抗彎截面系數(shù)為k點(diǎn)處的抗彎截面系數(shù)為圖3-3 剪叉臂e、k兩點(diǎn)處的截面圖因?yàn)楫?dāng)時(shí)，此時(shí)e、k兩點(diǎn)的彎矩最大，且由式（7.8）得，則選擇材料為，參照參考文獻(xiàn)1，所以是安全的。3.4 同步帶傳動計(jì)算3.4.1 同步帶計(jì)算選型設(shè)計(jì)功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率、載荷性質(zhì)、原動機(jī)類型和每天連續(xù)工作的時(shí)間長短等因素共同確定的，表達(dá)式如下：式中需要傳遞的名義功率工作情況系數(shù)，按表2工作情況系數(shù)選取=1.7；表3-3.工作情況系數(shù)確定帶的型號和節(jié)距 可根據(jù)同步帶傳動的設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，由同步帶選型圖中來確定所需采用的帶的型號和節(jié)距。 其中P，n1=61rpm。查表3-4表3-4選同步帶的型號為H：，節(jié)距為：Pb=8.00mm選擇小帶輪齒數(shù)z1，z2 可根據(jù)同步帶的最小許用齒數(shù)確定。查表3-3-3得。 查得小帶輪最小齒數(shù)14。實(shí)際齒數(shù)應(yīng)該大于這個(gè)數(shù)據(jù)初步取值z1=34故大帶輪齒數(shù)為：z2=iz1=1z1=34。 故z1=34，z2=34。確定帶輪的節(jié)圓直徑d1，d2小帶輪節(jié)圓直徑d1=Pbz1/=8.0034/3.1486.53mm大帶輪節(jié)圓直徑d2=Pbz2/=8.0034/3.1486.53mm驗(yàn)證帶速v 由公式v=d1n1/60000計(jì)算得， svmax=40m/s，確定帶長和中心矩根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)得所以有：現(xiàn)在選取軸間間距為取224mm10、同步帶帶長及其齒數(shù)確定=() = =719.7mm11、帶輪嚙合齒數(shù)計(jì)算有在本次設(shè)計(jì)中傳動比為1，所以嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即=17。12、基本額定功率的計(jì)算查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量表4-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。 所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為=0.21KW表3-5 基準(zhǔn)寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量13、計(jì)算作用在軸上力=71.6N3.4.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分）1、同步帶的節(jié)線長度同步帶工作時(shí)，其承載繩中心線長度應(yīng)保持不變，因此稱此中心線為同步帶的節(jié)線，并以節(jié)線周長作為帶的公稱長皮，稱為節(jié)線長度。在同步帶傳動中，帶節(jié)線長度是一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)傳動的中心距已定時(shí)，帶的節(jié)線長度過大過小，都會影響帶齒與輪齒的正常嚙合，因此在同步帶標(biāo)準(zhǔn)中，對梯形齒同步帶的各種哨線長度已規(guī)定公差值，要求所生產(chǎn)的同步帶節(jié)線長度應(yīng)在規(guī)定的極限偏差范圍之內(nèi)（見表3-6）。表3-6 帶節(jié)線長度表2、帶的節(jié)距Pb如圖3-4所示，同步帶相鄰兩齒對應(yīng)點(diǎn)沿節(jié)線量度所得約長度稱為同步帶的節(jié)距。帶節(jié)距大小決定著同步帶和帶輪齒各部分尺寸的大小，節(jié)距越大，帶的各部分尺寸越大，承載能力也隨之越高。因此帶節(jié)距是同步帶最主要參數(shù)在節(jié)距制同步帶系列中以不同節(jié)距來區(qū)分同步帶的型號。在制造時(shí)，帶節(jié)距通過鑄造模具來加以控制。梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸見表3-5。3、帶的齒根寬度一個(gè)帶齒兩側(cè)齒廓線與齒根底部廓線交點(diǎn)之間的距離稱為帶的齒根寬度，以s表示。帶的齒根寬度大，則使帶齒抗剪切、抗彎曲能力增強(qiáng)，相應(yīng)就能傳動較大的裁荷。圖3.7 帶的標(biāo)準(zhǔn)尺寸表3-7 梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸4、帶的齒根圓角帶齒齒根回角半徑rr的大小與帶齒工作時(shí)齒根應(yīng)力集中程度有關(guān)t齒根圓角半徑大，可減少齒的應(yīng)力集中，帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過大，過大則使帶齒與輪齒嚙合時(shí)的有效接觸面積城小，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選適當(dāng)?shù)臄?shù)值。5、帶齒齒頂圓角半徑八帶齒齒項(xiàng)圓角半徑八的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合時(shí)會否產(chǎn)生于沙。由于在同步帶傳動中，帶齒與帶輪齒的嚙合是用于非共扼齒廓的一種嵌合。因此在帶齒進(jìn)入或退出嚙合時(shí)，帶齒齒頂和輪齒的頂部拐角必然會超于重疊，而產(chǎn)生干涉，從而引起帶齒的磨損。因此為使帶齒能順利地進(jìn)入和退出嚙合，減少帶齒頂部的磨損，宜采用較大的齒頂圓角半徑。但與齒根圓角半徑一樣，齒頂圓角半徑也不宜過大，否則亦會減少帶齒與輪齒問的有效接觸面積。6、齒形角梯形帶齒齒形角日的大小對帶齒與輪齒的嚙合也有較大影響。如齒形角霹過小，帶齒縱向截面形狀近似矩形，則在傳動時(shí)帶齒將不能順利地嵌入帶輪齒槽內(nèi)，易產(chǎn)生干涉。但齒形角度過大，又會使帶齒易從輪齒槽中滑出，產(chǎn)生帶齒在輪齒頂部跳躍現(xiàn)象。3.4.3 同步帶的設(shè)計(jì)在這里，我們選用梯形帶。帶的尺寸如表3-8。帶的圖形如圖3-5。表3-8 同步帶尺寸型號節(jié)距齒形角齒根厚齒高齒根圓角半徑齒頂圓半徑H840。6.124.31.021.02圖3.8 同步帶3.4.4 同步帶輪的設(shè)計(jì)同步帶輪的設(shè)計(jì)的基本要求1、保證帶齒能順利地嚙入與嚙出由于輪齒與帶齒的嚙合同非共規(guī)齒廓嚙合傳動，因此在少帶齒頂部與輪齒頂部拐角處的干涉，并便于帶齒滑入或滑出輪齒槽。2、輪齒的齒廊曲線應(yīng)能減少嚙合變形，能獲得大的接觸面積，提高帶