(完整word版)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案書(shū)

1、1產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程作品2多功能儲(chǔ)物架”設(shè)計(jì)方案書(shū)李文喜09機(jī)械2班0900101237陳濤09機(jī)械1班0900801216周睿09機(jī)械1班0900101106許明建09機(jī)械1班0900101115裴飛洋09機(jī)械1班0900101117組員:3蝸居多功能儲(chǔ)物架設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)摘要：蝸居多功能儲(chǔ)物架主要包括儲(chǔ)物架主體、平行四邊形結(jié)構(gòu)儲(chǔ)被架、絲桿自鎖分層臺(tái)、 簡(jiǎn)易電腦桌、垃圾桶移出裝置、翻轉(zhuǎn)鞋架、雙搖桿雨傘架及接水裝置、旋轉(zhuǎn)衣帽架。其主 要特點(diǎn)是最大程度地節(jié)約利用空間，將生活必需品統(tǒng)一整理收納實(shí)現(xiàn)多功能儲(chǔ)物。采用機(jī) 械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，連貫性好，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊。關(guān)鍵詞：節(jié)約空間，整理收納，絲桿自鎖，平行四邊形

2、。作品簡(jiǎn)介蝸居多功能儲(chǔ)物架將生活零散必需品更具規(guī)劃性地整理收納并在整場(chǎng)儲(chǔ)存中貫徹最 大空間利用率的思想。按具體儲(chǔ)存需求可逐個(gè)取出特定功能的儲(chǔ)存裝置使用，而在不需要 某項(xiàng)儲(chǔ)存功能時(shí)又可將該部分隱藏在儲(chǔ)物架主體里。如遇雨天需懸掛濕雨傘時(shí)，只需推出第二層并掰下隱藏于其底下的雙搖桿傘架和拉出 接水裝置即可；被褥冬用夏儲(chǔ)，當(dāng)冬季不再需要儲(chǔ)被架，只需掰下兩邊支桿，利用平行四 邊形機(jī)構(gòu)即可將儲(chǔ)被架收縮至緊貼儲(chǔ)物架主體而不占用空間。主要應(yīng)用在小戶(hù)型居民住房和集體宿舍。1.研制背景及意義。我國(guó)一直致力于解決買(mǎi)不起房買(mǎi)不到房的新升級(jí)社會(huì)矛盾，由此推出了一系列社會(huì)保 障性住房，如經(jīng)濟(jì)適用房。此類(lèi)住房有一共性，即住房

3、面積較小， 大都被控制在35平米到80平米之間。 蝸居”便成了當(dāng)下社會(huì)的一個(gè)流行詞。并且，隨著人們對(duì)未來(lái)生活品質(zhì)要求 的提高，如何高效利用小面積住房的空間也成了當(dāng)下一個(gè)熱議話(huà)題。高效利用室內(nèi)空間應(yīng)該包括兩個(gè)方面：一、盡量減少儲(chǔ)物框架本身占空率；二、儲(chǔ)存統(tǒng)一化規(guī)整化。而目前市場(chǎng)上雖然儲(chǔ)物架眾多，但大都為固定框架，不能根據(jù)實(shí)際需求減少 儲(chǔ)物架本身所占用空間，對(duì)小面積居民房和集體宿舍造成放置壓力，如：使用一個(gè)一般儲(chǔ) 物架來(lái)儲(chǔ)藏冬被，那在冬季被褥使用時(shí)，儲(chǔ)物架處于空置狀態(tài)白白占用室內(nèi)空間。并且， 現(xiàn)有儲(chǔ)物架都只具備單一儲(chǔ)物功能，如：鞋架、書(shū)架、衣帽架等，零散放置在室內(nèi)，顯得 雜亂無(wú)章，既浪費(fèi)空間又不符

4、合人們對(duì)高整潔度品質(zhì)生活的追求。而我們?cè)O(shè)計(jì)和制作的蝸居多功能儲(chǔ)物架主要為解決以上兩個(gè)問(wèn)題， 對(duì)現(xiàn)有儲(chǔ)物架的 一種改良與創(chuàng)新。針對(duì)性解決現(xiàn)今廣為推行的小戶(hù)型居住房以及集體宿舍的空間利用率和 整潔度問(wèn)題。42.蝸居多功能儲(chǔ)物架總體方案設(shè)計(jì)2-1 蝸居多功能儲(chǔ)物架總體結(jié)構(gòu)裝配及總體功能簡(jiǎn)圖:1、蝸居多功能儲(chǔ)物架總體裝配如圖2-1所示：目前市場(chǎng)常見(jiàn)的儲(chǔ)物架常見(jiàn)衣帽架常見(jiàn)鞋架5圖2-1蝸居多功能儲(chǔ)物架裝配圖2-2 蝸居多功能儲(chǔ)物架總體功能簡(jiǎn)介蝸居多功能儲(chǔ)物架主要包括儲(chǔ)物架主體、平行四邊形結(jié)構(gòu)儲(chǔ)被架、絲桿自鎖分層臺(tái)、簡(jiǎn)易電腦桌，垃圾桶移出裝置、翻轉(zhuǎn)鞋架、四桿雨傘架及接水裝置、旋轉(zhuǎn)晾衣架。儲(chǔ)物架主體有四層。

5、底層：右側(cè)裝有垃圾桶移出裝置，可將垃圾桶放置在該裝置上，使用時(shí)踩下踏板，垃圾桶 即可旋出，松開(kāi)踏板，垃圾桶即可自動(dòng)收回底層；左側(cè)設(shè)計(jì)雙層鞋架，踩下踏板，待鞋架 翻轉(zhuǎn)出后即可取放鞋。第一層：可放置行李箱等閑置的大型物品；第二層：常態(tài)時(shí)可與普通架子沒(méi)有太大差別，但在滑軌的輔助作用下可以向水平方向移出，此時(shí)第二層即為一簡(jiǎn)易電腦桌，并制造出了更多儲(chǔ)物空間，即第一層頂層和第二層頂層也 可做暫時(shí)儲(chǔ)物層。第二層底部布置有雙搖桿雨傘架，常態(tài)時(shí)其收縮并置于第二層底部，遇 雨天需懸掛濕雨傘時(shí)，只需推出第二層并掰下隱藏于其底下的四桿傘架和拉出接水裝置即 可。第三層：為絲桿自鎖分層臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄可實(shí)現(xiàn)分層臺(tái)上升與下降。

6、儲(chǔ)物架桿上還裝有三個(gè) 旋轉(zhuǎn)衣帽架。儲(chǔ)被架：位于儲(chǔ)物架主體的后側(cè)，分為兩層，每層由三排平行四邊形機(jī)構(gòu)組成。冬季被褥 被使用，不再需要儲(chǔ)被架，只需掰下兩根支桿，利用平行四邊形機(jī)構(gòu)即可將儲(chǔ)被架收縮至 緊貼儲(chǔ)物架主體而不占用空間。伸展?fàn)顟B(tài)收縮狀態(tài)62-3 蝸居多功能儲(chǔ)物架采用的機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)分析表2-3蝸居多功能儲(chǔ)物架所用機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)的性能分析表機(jī)構(gòu)類(lèi)型所屬部件功用及性能錐齒輪傳動(dòng)將水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn) 換為垂直旋轉(zhuǎn)的裝 置傳動(dòng)平穩(wěn)，效率咼，行程大；該機(jī)構(gòu)能較精確、 平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)主動(dòng)軸與從動(dòng)軸同步旋轉(zhuǎn)。絲桿自鎖機(jī)構(gòu)升降裝置具有自鎖性能，實(shí)現(xiàn)升降與停止滑軌機(jī)構(gòu)滑軌及其支撐構(gòu)件實(shí)現(xiàn)平行移出的動(dòng)作雙搖桿機(jī)構(gòu)桿狀結(jié)構(gòu)及其支

7、 撐構(gòu)件機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便平行四邊形機(jī)構(gòu)鋁條及其固定件利用平行四邊形易變性，不使用時(shí)合起節(jié)省空 間杠桿機(jī)構(gòu)桿狀結(jié)構(gòu)及其支 撐構(gòu)件3 原理方案的實(shí)現(xiàn)3.1 機(jī)械部分設(shè)計(jì)3.1.1 垃圾桶移出錐齒輪裝置如圖3-1-1所示，整個(gè)裝置通過(guò)軸承座固定在儲(chǔ)物架主體上，踩下踏板后，連接踏板與錐齒輪的軸被帶動(dòng)，錐齒輪旋轉(zhuǎn)。通過(guò)同模數(shù)錐齒輪帶動(dòng)與之相連的豎直桿做大約120度轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在錐齒輪底部的垃圾桶托盤(pán)隨之旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)垃圾桶移出功能。7圖 3-1-1 垃圾桶移出錐齒輪裝置83.1.2 平行四邊形機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)主要運(yùn)用在儲(chǔ)被架上，利用的是平行四邊形易變性。當(dāng)夏季需要儲(chǔ)被時(shí)，拉開(kāi) 儲(chǔ)被架，平行四邊形伸展至大約45

8、cm,再掰起每層兩根支桿（支桿以轉(zhuǎn)動(dòng)副形式連接在儲(chǔ) 物架主體上）用于固定即可放置被褥；冬季，又可合起將儲(chǔ)被架收縮至緊貼儲(chǔ)物架主體而 不占用空間。圖3-1-2剪叉機(jī)構(gòu)3-1-3 絲桿自鎖機(jī)構(gòu)如圖3-1-5所示，框架內(nèi)部由分層臺(tái)隔開(kāi)，底部及兩側(cè)裝有絲桿自鎖升降機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄 可實(shí)現(xiàn)絲桿的前進(jìn)與后退。下面僅以分層臺(tái)的升起為例簡(jiǎn)述機(jī)構(gòu)原理。逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄， 絲桿后退，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)與絲桿呈一定角度相連的兩根軸角度變大，帶動(dòng)倆平行軸以相同 速率向外側(cè)運(yùn)動(dòng)。滑塊沿光軸以相同速率也沿外側(cè)滑動(dòng)，從而帶動(dòng)與滑塊相連的軸向上運(yùn) 動(dòng)，支起分層臺(tái)。9下降時(shí)狀態(tài)升起后狀態(tài)圖3-1-3絲桿自鎖機(jī)構(gòu)103.1.5 滑軌機(jī)構(gòu)如

9、圖3-1-4所示滑軌連接第一層頂端與第二層低部，以及第二層頂端與第三層底部，需要 時(shí)，拉出滑軌即可，從而實(shí)現(xiàn)第二層滑出動(dòng)作。未滑出狀態(tài)滑出狀態(tài)圖3-1-5滑軌機(jī)構(gòu)3-1-6 雙搖桿機(jī)構(gòu)如圖3-1-5所示，不使用時(shí)向上推動(dòng)兩根平行軸直至倆連架桿與連桿重合, 第二層底部；當(dāng)倆連架桿與連桿垂直傘架處于使用狀態(tài)。即傘架收縮11傘架收縮傘架使用圖3-1-6雙搖桿機(jī)構(gòu)124理論設(shè)計(jì)計(jì)算4-1 錐齒輪傳動(dòng)計(jì)算由于齒輪工作可靠、使用壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)比穩(wěn)定、傳動(dòng)效率高、且可將將水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)換為垂直旋轉(zhuǎn)，因此作品的傳動(dòng)采用錐齒輪傳動(dòng)。傳動(dòng)幾何計(jì)算如下：一、選定齒輪類(lèi)型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)1.根據(jù)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，

10、選用錐齒輪傳動(dòng)；2.垃圾桶移出裝置，速度低，故選用8級(jí)精度（GB10095-18）;3.材料選擇。查表齒輪選用40cr（調(diào)質(zhì)）硬度280HBS;4.傳動(dòng)比：i=2;5.齒輪齒數(shù)：40,20。二、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)直齒圓柱齒輪由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即：)2KTI丿25(1-0.5 5)61.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）選載荷系數(shù)K=1.2;2）齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距=2000N xmm;屮1-13）查表齒寬系數(shù)H=1;4）齒輪接觸強(qiáng)度極限二二550MPa;5） 由于垃圾桶移出裝置需長(zhǎng)時(shí)間使用，接觸疲勞壽命系數(shù)K1=0.95;6）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取安全系數(shù)S=1；=1X550MPa=550MPaS查

11、表，得材料的彈性影響系數(shù)Zej 189.9MPa2.計(jì)算1）計(jì)算齒輪分度圓直徑d;d30.12mm2)取模數(shù)m=2，實(shí)際齒輪分度圓直徑d1=mxz=2 20=4030.12mm.;-2.923(ZEKT-!d1，2.92V評(píng)H(Z5H嚴(yán)=2.9255T)A 2* 1*(0.5*1)A2*2mm189.91.2* 200013d2= m xz=220=8030.12mm3）按照齒根彎曲強(qiáng)度校核，齒輪滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求（詳細(xì)過(guò)程從略）144.4 絲桿傳動(dòng)的強(qiáng)度校核計(jì)算絲桿的連接、緊固示意圖如下:圖4-3絲桿連接緊固示意圖 根據(jù)上圖，得出絲桿受力圖如下：TFr圖4-4絲桿受力圖其中：絲桿大徑d=8mm；小

12、徑d2=7mm；梯形螺紋螺距p=2mm，材料為45號(hào)鋼，螺母材料鑄鐵整體式；螺桿全長(zhǎng)L=220mm；有效行程H=130mm。4.3.1 絲桿耐磨性驗(yàn)算查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，螺旋傳動(dòng)中滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)計(jì)算部分的工作壓強(qiáng)p=f兀 d2Hin式中Hi=0.5,P=1.5mm,n=H/P=60,代入上式中得：2P=5.74N/mm,絲桿往復(fù)移動(dòng)速度較低，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取pp=8N/mm2，即pvpp絲桿耐磨性符合要求，選用合理。11-。1154.4.1 絲桿耐磨性驗(yàn)算查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，螺旋傳動(dòng)中滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)計(jì)算部分的工作壓強(qiáng)p=jrd2H1n2式中Hi=0.5,P=1.5mm，n=H/P=60,代入上式中得

13、：P=5.74N/mm,絲桿往復(fù)移動(dòng)速度較低，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取Pp=8N/mm1 2 3 4，即pvpp絲桿耐磨性符合要求，選用合理。5、創(chuàng)新點(diǎn)及預(yù)計(jì)應(yīng)用前景5.1 創(chuàng)新點(diǎn)1.現(xiàn)有的儲(chǔ)物架不論用與不用都以固定結(jié)構(gòu)占用空間，而蝸居多功能儲(chǔ)物架可按具體需求 可逐個(gè)取出特定功能的儲(chǔ)存裝置使用，而在不需要某項(xiàng)儲(chǔ)存功能時(shí)又可將該部分隱藏在儲(chǔ) 物架主體里，提高空間利用率；2.突破了儲(chǔ)物架傳統(tǒng)意義上的單一儲(chǔ)物功能，而將儲(chǔ)物、整理、清潔融為一體;3.設(shè)計(jì)了平行四邊形結(jié)構(gòu)的專(zhuān)用儲(chǔ)被架。5.2 市場(chǎng)前景隨著房?jī)r(jià)的高漲不下以及國(guó)家經(jīng)濟(jì)適用房等政策的出臺(tái)，小戶(hù)型居民房必將成為一大 購(gòu)房趨勢(shì)。而且，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上更好地改善集體宿舍擁擠也是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。現(xiàn)在 我們需要解決的不是拓展居住面積而是妥善地規(guī)劃整理物品并且最大程度地提高室內(nèi)空間 利用率。蝸居多功能儲(chǔ)物架通過(guò)將鞋架、傘架、書(shū)架、垃圾桶架合理規(guī)整至一個(gè)儲(chǔ)物架主體， 突破傳統(tǒng)意義上單一儲(chǔ)物功能，使儲(chǔ)物、整理、清潔一步到位，一舉多得。同時(shí)，在不需