毕业论文-多功能自拍杆结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

毕业设计说明书论文题目 多功能自拍杆结构设计 I摘要自拍杆，曾经被称作“无用的发明”，最近几年却在全球范围内流行，因为好玩有实用，它被美国时代杂志 2014 年最优秀的 25 项发明之一。自拍杆能够在 20 厘米到 120 厘米长度间任意伸缩，使用者只需将手机或者傻瓜相机固定在伸缩杆上，通过遥控器就能实现多角度自拍。自拍杆的起源很早，早在手机还没有摄像头之前，自拍杆就已经存在了。本课题首先是调查和总结市场上现有自拍杆的优缺点，针对现有同类手机或自拍杆功能用途单一，使用携带不便，在自拍过程中出现“手抖”问题导致照片模糊的技术问题，甚至在危急时刻可以作为防身使用等等一些问题而设计.本自拍杆包括手机夹与杆件，手机夹由手机固定架和连接臂两部分一体构成，手机固定架用作拍照时固定手机，连接臂用作将手机夹连接在定位件上；杆体由能够逐级内嵌的中空杆体，直径与头部相适应的阻尼垫圈以及直径与所述中空杆体尾部相适应的阻尼弹片组成，杆体顶部为可拆卸式后盖。手机夹背面嵌由一面小镜子，方便人们在自拍之前整理下自己的仪容。本实用新型结构简单，功能多样，拍照稳定性更高。关键词：自拍杆；设计；多功能IIAbstractSelf timer, used to be called “the invention of useless“, in recent years has been popular worldwide, because it is fun and practical,It is one of the 25 best inventions of the 2014 “time“ magazine in the United States.Self timer can be between 20 cm to 120 cm in length between the arbitrary extension,users only need to be fixed on the phone or a fool camera on the telescopic rod, the multiple perspectives self timer can be achieved through the remote control.The origin of the self timer is very early,As early as before the phone is not camera,the self timer has already existed.The first is to investigate and summarize the advantages and disadvantages of the existing self timer on the market, in view of the single function of existing similar phones or self stick use, inconvenient to use and carry, in process of self appeared “tremor“ problem leads to blurred pictures technical problems, even in times of crisis can as defense, some problems and design.The self timer lever including mobile phone clip and bar, mobile phone clip consists of fixed phone frame and a connection arm one of two parts, mobile phone fixing frame used for fixing mobile phone when taking picture, the connecting arm used as mobile phone clip is connected with the locating piece; the rod body is able to step by step is embedded in the hollow rod body, diameter and head is adapted to the damping washer and diameter and the hollow rod body and tail to adapt the damping spring plate rod at the top of the detachable cover.The utility model has the advantages of simple structure, various functions, and higher photo stability.Key words:self timer;design;multifunctional III目 录第一章：绪论 .11.1 课题背景 .11.2 研究的目的及意义 11.3 自拍杆的发展历史 1第二章 总体方案设计 .32.1 基本功能 .32.2 构造设计 .32.3 功能原理的确定 .3小结 4第三章 外形结构设计 .53.1 杆体的设计 53.2 手机固定夹的设计 .6小结： 9第四章 结构分析 104.1 伸缩杆结构分析 .104.2 手机夹具结构分析 .16小结： .17第五章 结构受力设计 185.1 螺纹连接受力分析 .185.2 伸缩杆受力分析 .185.3 旋转固定夹受力分析 .20小结： .22IV第六章 使用及多功能 236.1 自拍功能使用 .236.2 防身功能使用 .236.3 手机支架功能使用 .246.4 辅助小功能 .25第七章 安全及保养 .267.1 事故与安全 26第八章 结论与展望 26参考文献 .27致 谢 .28V1第一章 绪论1.1 课题背景手机发展到今天，已经从单一的通话功能发展成为一个多元化、多服务的电子体，其中拍照和摄像功能更是成为目前手机的标准配置，手机拍照已经成为现代人的一种生活常态，但是现有的手机采用整版贴合的设计，使得手机整体为一平面，这样对手机拍照者来说不容易使用拍照功能，为了解决这个问题，市面上出现了蓝牙自拍手柄，虽然解决了手机容易脱落的现象，但若要自拍并得到理想的画面却很难，因为不能使摄像头远离到与人合适的距离，严重影响自拍效果。此次设计的任务主要是学习相关二维、三维软件并使用软件进行自拍杆机械部分的零件建模、结构设计、产品的装配，设计包括伸缩的中空杆，定位夹，手机夹，连接臂等，设计中参考了国内外市面上流行的各品牌自拍杆的结构和样式，对自拍杆的尺寸参数进行了精确计算，而且设计中重点突出了自拍杆的多功能性，便于携带和防身等特点，设计更为人性化，使自拍杆能给人们生活中带来更多的便利，成为人们出行在外亲密的小伙伴。1.2 研究的目的及意义随着社会的发展，很多事物都在不断的消失和出现。自拍杆作为最近几年新出现的科技产品，户外随处可见举着自拍杆自拍的人，它已经成为一种新的生活流行方式。通过创新型设计，改进现有的缺点，充分考虑消费者的需求，可以让自拍杆给人们生活带来更多的便捷通过这次毕业设计可以可以充分应用我们大学四年来所学的基础知识、专业知识和实际操控能力，通过设计，我们可以更好的把课本所学的知识运用到实际的设计中来，通过改进现有产品的劣势，还可以锻炼我们的创新能力，也为我们日后步入职场，打下一定的专业基础。1.3 自拍杆的发展历史自拍杆，曾经被称作“无用的发明”， 而今却让发明人成了百万富翁。 自拍杆近年来开始流行，类似于相机的独脚架，长度可以在几十厘米到一米二之间伸缩。只要将手机、相机等拍照设备固定在自拍杆上，通过蓝牙等方式连接，就能实现多角度和广角自拍。因为好玩又实用，自拍杆被美 国时代杂志评选为 2014 年最优秀的 25 项发明之一。2维恩弗洛姆就是因自拍杆而成为百万富翁中的一员。这位来自加拿大的发明家认为，自己就是“现代自拍杆之父”。关于自拍杆的起源，业内有许多争议，维恩也承认， 他并不是提出将照相机架在杆子上拍照的第 一人。在 1995 年出版的一本杂志中，讲述“无用日本发明”的章节里有类似自拍杆的设计概念，可以说在手机还没有摄像头之前，自拍杆就已经存在了。1988 年 Donald N. Horn 和 Bern Levy 提交了一个便携式摄像机/显示器支撑杆专利申请，专利描述的是一个便携式摄像机长杆，能从上方拍摄，而导演可以在下面的显示器看到画面。作为“现代自拍杆之父”，弗洛姆预见了自拍杆的大规模流行。 “我花了几年的时间观察伞，把它们拆开，”他说，“研究磁铁传感工具，研究杆子上可扩展的部分，时不时会遇到僵局。” 经过几年的设计之后， 2005 年，弗洛姆申请了自拍杆的专利（美国专利#7,684,694），这也是美国最早的自拍杆专利。这项专利名为“支撑照相机的装置以及使用这种装置的方法”。随后，他在市场上推出了相关产品，即快客荚(Quik pod)。 弗洛姆不知疲倦地改进他的产品。自 2006 年以来，快客荚已演化出了多种款式，实际上，弗洛姆并没有发明自拍杆， 只是发明了快客荚。弗洛姆的设计能支撑近 13 千克的数码单反相机，甚至可以在跳伞时使用。他随后专注于新兴的“运动相机”领域， 并取得了良好效果。 另外还有一种说法，自拍杆的起源似乎来自于极限运动圈。这种专业用品很快被应用在人们的日常生活中，自拍杆再也回不到那个只有跳伞运动才会用的时代了，普通人也可以上传高级自拍照记录生活点滴。而大多数情况下，自拍杆主要是为了把更多的人装进相框。目前自拍杆已经在人们生活中被广泛运用，但是也存在一些不足，比如：拍照稳定行不好，难以拍摄到优质画面等等。通过设计创新，让其拥有更多的附加值，才能保证它拥有长盛不衰的生命力，更好的融入日常生活当中。3第二章 总体方案设计2.1 基本功能设计自拍杆由杆体和手机夹两部分构成，其中杆体由类似甩棍杆体改装而成，手机夹由连接臂连接在杆体上，设计有自拍杆和甩棍两种使用常态，其中自拍杆可以用于手机或者相机自拍功能的工具，使用时手机或者数码相机固定于伸缩杆，通过蓝牙遥控或按钮实现多角度自拍，甩棍可以在必要的时候用于防身，保障人们出行在外安全，另有一些实用小功能可供选择。2.2 构造设计根据以上自拍杆现有技术的不足，新型自拍杆提供一种结构巧妙，携带方便，使用方便的一体式多功能自拍杆。自拍杆主要由杆体（仿甩棍本体），可卸顶端盖，快门键，手机夹，定位件等等组成。所述杆体手柄为合金钢，杆体内部伸缩杆为钛合金铝材，杆体可拆卸式顶端盖为合金钢，所述手机夹由螺栓与杆体拧合成一体，组成一体式自拍杆。2.3 功能原理的确定目前市场上比较常见的有有线式自拍杆和蓝牙式自拍杆两种。有线自拍杆会担心会碰到接线，甚至会由于动作过大导致接线会断开，无线蓝牙自拍杆好处在于：因为无线的可以自由的摆动，不受接线的限制，平时在外携带无线的也方便些，还可以根据自己的实际使用习惯和喜好来选择合适自己用的自拍杆。目前上市的自拍杆拉开后，由于手机的重量和自拍杆产生的离心力，会造成手机在自拍杆上旋转，影响拍照质量，虽然市面上：（1）圆管压槽;(2)偏心管，两种解决手方案。但是：（1）圆管压槽：外观压槽外观不太光顺，还有槽压的深浅不一还会造成收拉不顺，（2）偏心管：外观也不太光顺，拉出来后还需要旋转手动锁紧，操作和使用极不方便。为了解决相关技术中存在的问题，本实用新型提供一种外观光顺，收拉顺畅，操作和使用方便的用于手机自拍杆的伸缩杆及使用的自拍杆。市场上比较常见的有有线式自拍杆和蓝牙式自拍杆两种。有线自拍杆会担心会碰到接线，甚至会由于动作过大导致接线会断开，无线蓝牙自拍杆好处在于：因为无线的可以自由的摆动，不受接线的限制，平时在外携带无线的也方便些，还可以根据自己的实际使用习惯和喜好来选择合适自己用的自拍杆。4小结自拍杆采用无线蓝牙式连接方式，便于消费者使用和携带，杆体上采用外观光顺，收拉顺滑的伸缩杆及使用的自拍杆。可拆卸式顶盖可改装成甩棍，便于在紧急情况防身使用。图 2-1 自拍杆整体初步概念图5第三章 外形结构设计3.1 杆体的设计所述手机自拍杆由能够逐级内嵌的中空杆体，直径与所述中空杆体头部相适应的阻尼垫圈以及直径的阻尼垫圈以及直径与所述中空杆体尾部想适应的阻尼弹片组成,杆体完全伸展开来可达到 81cm。所述直径与所述中空杆体头部想适应的阻尼垫圈的数量至少为一个所述直径与所述中空杆体尾部相适应的阻尼弹片的数量至少为一个所述中空杆体的材质为钛合金铝所述直径与所述中空杆体头部相适应的阻尼垫圈的材质为 PP 塑料所述直径直径与所述中空杆体头部相适应的阻尼垫圈上设置有向外凸起的定位柱。所述直径与所述中控杆体尾部相适应的阻尼弹片设置有拱形扇面，所述拱形扇面两侧设置有弹性缺口。采用上述的一种手机自拍杆的伸缩杆，不会造成外接合金铝管和内接钛合金划伤，能调节手拉松紧的手感，能够很好的调节自拍杆的顺滑和晃动，保持了自拍杆的手拉顺滑和手拉松紧，使自拍杆不晃荡，可靠性更高，拍照稳定性更强。如下，图 3-1：自拍杆杆体的整体示意图;图 3-2：手机自拍杆杆体的纵剖图；图 3-3 自拍杆伸缩杆的横剖图。图 3-1 自拍杆杆体整体示意图6图 3-2 手机自拍杆杆体纵剖图图 3-3 自拍杆伸缩杆横剖图3.2 手机固定夹的设计手机夹由手机固定架和连接臂两部分一体构成，手机固定架用作拍照时固定手机，连接臂用作手机夹拧合在手机顶端处，其中手机固定架由伸缩防滑夹，旋转固定夹组成，伸缩防滑夹最长可拉伸至 90mm，可满足市面上大部分手机的尺寸要求，上面还镶嵌有耐磨防滑软胶，最大限度的固定手机，防止在拍照过程中出现手机脱落的现象。7图 3-4 手机夹示意图3.3 无线蓝牙设计所述手柄壳体与上盖固定连接连接且围合成容纳蓝牙主板和电池的腔体，所述蓝牙主板与电池电连接，所述蓝牙主板上设有与其电连接的按键。根据要求所述的蓝牙自拍杆手柄，其特征在于，所述插接杆头的外壁上均匀设有多个沿向分布的第一凹槽和沿轴向分布的第一凸条，且第一凹槽与第一凸条间隔，所述手柄壳体的内壁上均匀设置有间隔分布的第二凸条和第二凹槽，所述第一凹槽与第二凸条相适配固定，所述第一凸条与第二凹槽相适配固定。其中，第一凹槽和第二凸条均成弧形，所述第一凸条与第二凹槽均呈方形状。所述腔体内还内置有 USB 充电板，所述 USB 充电板与蓝牙主板电连接，且所述 USB 设有用充电的 USB 接口其中，所述手柄壳体上设有定位销，所述 USB 充电板设有与定位销相适应固定的定位孔如图 3-5 所示：手柄腔体内部蓝牙透视图部分标志符号如下: 10、手机壳杆 11、上盖 12、自拍杆杆体 13、蓝牙主板 14、电池 15、按键 816、USB 充电板 17、按键凸帽 18、标志牌块 19、螺丝 101、定位销 111、按键通孔 112、容纳槽 121、插接杆头 122、衔接杆头 123、手持柄尾 161、USB 接口 162、定位孔 191、拉环 1211、第一凹槽 1212、第一凸条图 3-5 手柄腔体内部蓝牙透视图3.4 旋转固定夹设计设计采用一种旋转固定夹装置，包括底座（1）及固定夹轴（2），底座（1）通过固定夹轴（2）和锁紧螺母（10）与安装面（8）固定连接，所述装置还包括手杆（3），手柄（4）通过螺纹杆（5）与手杆（3）相连接，手杆（3）通过轴位螺钉（6）与底座（1）相连接，在手杆（3）与底座（1）之间设置球头柱塞（13），在底座（1）与安装面（8）之间设置球头柱塞（7）。在现有固定夹的基础上，课实现一个固定夹的双向装夹，及可实现横向与纵向的装卡，同时，固定夹可以实现收缩，节省更多空间，更加便捷。9上述旋转固定装置特征在于： 所述的在底座（1）与安装面（8）设置的球头柱塞有两个； 在固定轴（2）与锁紧螺母设置固定夹垫（9）； 位于 3轴位螺钉（6）的一端设置凸起（12）。旋转固定夹是一种在固定夹基础上可以自由旋转某种角度的机构，并能提供更便捷的固定功能的工具，在拍照过程中，可以任意旋转角度，找到完美自拍的角度。球头柱塞也叫弹簧柱塞，或者是定位柱，是在螺牙内部装设弹簧，使其珠子 平面时摩擦力 Ff =fN =fQ; 楔形面时法向反力 N/ =Q/cos；楔形面摩擦力 Ff ! =f N / =fQ/ cos; 令 f/ =f/ cos 称当量摩擦系数。Ff ! =f/ Q；楔形面和矩形螺纹的摩擦力相比，与当量摩擦 系数对应的摩擦角称为当量摩擦角，用 V 表示。拧紧螺母时所需的水平推力及转矩：由于矩形螺纹与非矩形螺纹的运动关系相同，将 V代替 后可得：图 5-3 受力分析图使滑块等速运动所需要的水平力等速上升： Ft=Qtan(+ V) 等速上升所需力矩：T= Ftd 2/2= Qtan(+ V)d2/2 23等速下降： Ft=Qtan( V) 等速上升所需力矩：T= Ftd 2/2= Qtan( V)d2/2拧紧力矩 T ：在预紧螺栓联接时，加在扳手上的力矩 T 必须克服螺旋副中的螺纹力和螺母与支撑面之间的摩擦力矩 Tf T =T+TfT=F0tan(+ V)d2/2 Tf=fc* F0*rf; T =0.2 F0*d*103式中：r f支撑面间的摩擦半径 f c为摩擦系数T 的单位 N.m;d 的单位为 mm.工作时联接受到与螺栓轴线相垂直的外载荷 FR的作用。被联接件在预紧力的作用下相互压紧，依靠结合面产生的摩擦力来抗衡外载荷，从而避免产生相对移动。显然，无论工作前还是工作后，螺栓本身仅受装配时由于拧紧螺母而产生的预紧力和螺纹副阻力矩的作用。预紧力使 螺栓危险截