智能晾衣架设计说明书

目录 第一章 绪论1 1.1 项目研究背景及意义1 1.2 国内外研究开发现状2 1.2.1 自动晾衣架现状.2 1.2.2 国外发展现状.4 1.2.3 国内发展现状.5 1.2.4.存在的问题及发展趋势.6 1.3 项目主要研究内容及技术路线7 1.3.1 主要研究内容及技术参数.7 1.3.2 拟采用的研究方法与技术路线.7 第二章 自动晾衣架总体方案设计8 2.1 主要功能概述.8 2.2 第一种方案8 2.3 第二种方案9 2.4 方案比较及拟采用方案10 第三章 主要功能模块详细设计11 3.1 功能模块主要分类11 3.2 功能要求及技术要求11 3.3 主要零件选型与结构设计13 3.4 主要零件的受力分析与校核14 第四章 样机分析、测试与改进20 4.1 样机性能分析20 4.1.1 工作性能.20 4.1.2 结构性能20 4.1.3 工艺性能20 第五章 总结与展望20 5.1 主要工作总结20 5.2 创新点.21 5.3 不足与展望.21 参考文献23 1 第一章 绪论第一章 绪论 1.1 项目研究背景及意义项目研究背景及意义 如今，家居家电产品日趋高科技化，娱乐、烹饪、洗涤等领域的智能型产品 已十分丰富成熟， 但是洗涤下游的衣物晾晒环节大多仍采用传统人工自然晾晒方 式，甚者用一根绳子就可以解决，有没有衣架都无所谓。人们对电动晾衣机(电 动晾衣架)的认识十分有限，许多人还不知道有这一产品存在。电动晾衣机到底 有何独特之处？让我们来一探究竟。 自动晾衣架市场需求量将以每年 30%的速度复数增长， 这将是家装建材行业 的“最后一块蛋糕”。自动升降晾衣架是现代家庭必需品，其发展潜力非常大。 随着中国城市化进程的快速推进，在城市生活的人口将越来越多，城市里每一套 房子都将会安装自动升降晾衣架，市场容量巨大。 自动晾衣架是升降晾衣架的另一种称谓，通常就称为晾衣架，是大约 10 年 前出现的一种晾晒衣服的用具，现时有手摇的和遥控的两大类，这种产品刚出来 时晾杆是用不锈钢圆管做的，款式单一，只是作为一种方便晾晒衣服的工具，但 随着时间的推移，生产晾衣架的厂家越来越多，竞争越来越大，厂家各出奇谋， 晾衣架的款式越来越多， 越来越漂亮， 晾衣架如今已不仅仅是一种晾晒的工具了， 更演变成一种装饰品，成为阳台一道风景线。晾衣架的各种配件也层出不穷，每 一件配件都可以作为装饰品，点缀现代家庭的阳台。 从消费需求看，人们的消费观念也开始向品牌化、高档化、简易化的理性方 向迈进。体验式营销手段正悄然进入晾衣架市场。消费者对产品的需求，也从简 单的使用需求，上升到对产品的整体设计、功能、色彩、服务等多方面的整合需 求。从产品技术看，现代晾衣架晾杆的材质和表面工艺处理也在不断地提高，材 质用料上也从铁质到不锈钢， 再发展到铝合金及目前采用的最新航空材料铝 钛合金，不断地推进发展。从市场的发展趋势来看,晾衣架已经成为中国一种特 色产品,从开创至今技术不断改进和变革,行业质量已经逐渐稳定下来。 人们生活 中的衣食住行，衣占第一位，自然离不开晾晒衣物的工具，因此，晾衣架已经扮 演了一个重要角色。随着人们消费水平的不断提高，以及人们追求产品的新颖和 便捷， 相信自动晾衣架能越来越普及在大众家庭之中。虽然目前的晾衣架还不够 完美，在市场的推广上才开开发芽，但晾衣架的发展是必然的，一个新产品是需 要慢慢成熟的， 慢慢来替代旧产品， 想信在不久的将来， 随着晾衣架的不断完善， 自动晾衣架会出现在我们千千万万人的身边。 2 1.2 国内外研究开发现状国内外研究开发现状 1.2.1 自动晾衣架现状自动晾衣架现状 晾衣架， 发展到今天， 已经不仅仅是一个晾衣服的工具。 除了实用性很强外， 更是一个颇具装饰性的产品。除了要满足晾衣服这一功能，消费者也许更注重心 理上的需求和满足。 现时的晾衣架有手摇的和遥控的两大类， 这种产品刚出来时晾杆是用不锈钢 圆管制作，款式单一，只是作为一种方便晾晒衣服的工具，但随着时间的推移， 生产晾衣架的厂家越来越多，竞争越来越大，厂家各出奇谋，晾衣架的款式越来 越多，越来越漂亮，晾衣架如今已不仅仅是一种晾晒的工具了，更演变成一种装 饰品，成为阳台一道风景线。晾衣架的各种配件也层出不穷，每一件配件都可以 作为装饰品。 在国内外，现在已经形成了以好太太、欧兰特、恋伊、牵手 Handsoo、明日 家居、笑开颜、恋晴、晾霸、郁金香、斯洛曼为首的十大晾衣架品牌，这些品牌 之所以能够从众多的晾衣架品牌中脱颖而出， 不仅仅是因为他们注重于产品的质 量，更加重要的是，他们投入大量精力、人力、资金用于晾衣架的创新设计，只 有当你的产品理念总能处于市场的最前沿， 那么你所做出的产品不可能被人们所 抛弃，只会越走越远，引领者时代的潮流。十大品牌的成功不仅仅是因为他们的 产品的质量有保证，更重要的是他们以人为本的思想， 目前晾衣架的“功能”已经普遍得到消费者的认可，已经形成一个“行业”。 回归产品本身， 走质量、 特色路线不断改良、 创新， 引领行业重新重视质量。 实用的产品，质量才是永恒的。只有质量被大众接收，行业才可持续健康发展。 换言之，只要功能、质量普遍被认可，晾衣架将会成为居民生活一个必需品。而 竞争激烈的未来，特色将是吸引顾客的重要要素。晾衣架作为一种成熟的产品， 各类专利相当多，仅仅发明专利就达到了 390 多种。 市场上现有晾衣架类型主要有固定型、折叠伸缩式、手动升降型和自动升降 型四种。后来，为了满足人们的需求，使晾衣架的使用愈发方便，国内外均对晾 衣架在原有的基础上进行了改进。 特别是对自动晾衣架的改进， 增加了自动风干， 紫外杀菌，抗风技术等。 现在市场上最常见的几种晾衣架分别是： （1）升降晾衣架）升降晾衣架 升降晾衣架是安装在阳台，通过手摇或电动的方式使晾杆降低，把衣服晾好 后，再使晾杆升高的一种晾衣架。这种产品适宜在家庭和宿舍的阳台用。 3 图 1.1 普通升降式晾衣架 （2）壁挂式）壁挂式 壁挂式壁挂式晾衣架是装在墙壁上的，安装高度一般到人的胸部，设计合理 的应可以打起和放下，平时放下时贴着墙壁，不占用空间，要晾衣服时才打起。 这些晾衣架短的适于酒店、 宿舍、 医院病房、 家庭的房间等等。 长的适用于室外， 如别墅或有院子的房屋。 图 1.2 普通壁挂式晾衣架 （3）落地式）落地式 落地式晾衣架就是直接放在地上用的一种晾衣架，现时常见的有 X 型、蝴 蝶型（又称翼型）、单杠双杠型几种。适用于房间、阳台和室外。 图 1.3 普通落地折叠式衣架图 1.4 普通落式地衣架 4 （4）拉伸式）拉伸式 拉伸型晾衣架也是装在墙壁上的，平时可推紧贴在墙壁上，使用时拉开来晾 挂衣服。适用于房间、阳台和室外。 图 1.5 推拉式衣架 （5）遥控式多功能晾衣架）遥控式多功能晾衣架 该降及一些功能有遥控器控制。适合室内和阳台，特别是室内。在国内市场 上，比较成熟的晾衣架品牌如好太太晾衣架。在其自动晾衣架产品系列中,其产 品的功能特点在于能遥控自动升降,风干，具有照明杀菌的功能。 图 1.6 好太太多功能衣架 图 1.7恋伊遥控晾衣架 5 1.2.2 国外发展现状国外发展现状 晾衣架发源于中国，在国内尚且经过数年的推广期，才逐渐被大众接受，最 终成为家装必需品。在国外，同样存在潜在需求，但也同样也需要经过一个推广 过程。 在欧美国家，大部分家庭都是采用将衣服用烘干机烘干，因此对晾衣架的需 求很少。所以自动晾衣架还是在亚洲的市场较大。 1.2.3 国内发展现状国内发展现状 在中国，晾衣架一般意指“升降晾衣架”，或所谓的自动晾衣架。分手动、 电动两种。手动（手摇）较为普遍。电动的之所以未能普及推广，这是由于整个 晾衣架行业技术上的不成熟以及售后服务的局限毕竟是嵌在天花板上， 不像 小家电一样容易搬移去维修保养。因而目前，还是手动（手摇）为市场的主导。 目前， 国内具备电动机生产能力的厂家大约为30家左右，大多数企业既做手摇晾 衣架、同时又做着电动晾衣架； 另一类厂家则专注于专业研发、 生产、 销售电动晾衣架。 随着晾衣架行业新一轮的技术革命， 电动晾衣架将逐渐受到同行的普遍关注以及市场 广泛支持，未来几年，电动晾衣架必将将超越手动晾衣架成为市场新宠，成为时 代的需要。 （1）晾衣架行业历史及现状 晾衣架是中国一大特色产品，该晾衣架行业形成至今已有十多年时间，从开 创至今技术不断改进和变革，其基本组成为：手摇器（负责升降、自锁），钢丝， 转向器，顶座，晾杆，衣架。手摇器是晾衣架”的核心部件，相当于汽车的发动 机。经历了数年的磨合，晾衣架行业质量逐渐趋向稳定。近几年我国晾衣架行业 发展速度较快，受益于晾衣架行业生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩 大， 晾衣架行业在国内和国际市场上发展形势都十分看好。晾衣架行业分析研究 报告提到，虽然受金融危机影响使得晾衣架行业近两年发展速度略有减缓，但随 着我国国民经济的快速发展以及国际金融危机的逐渐消退， 我国晾衣架行业重新 迎来良好的发展机遇。进入 2010 年我国晾衣架行业面临新的发展形势，由于新 进入企业不断增多，上游原材料价格持续上涨，导致行业利润降低，因此我国晾 衣架行业市场竞争也日趋激烈。 （2）消费者口碑 晾衣架作为每天使用的家居用品，如今已经成为许多家庭的生活必需品。作 为消费者来说，选择品牌关键是货真价实。其结构、用料、做工等均是不可或缺 的商品组成部分，质量和售后更是该晾衣架行业生产商生存与发展的永恒激烈。 6 晾衣架， 发展到今天， 已经不仅仅是一个晾衣服的工具。 除了实用性很强外， 更是一个颇具装饰性的。 中国晾衣架十大品牌中国晾衣架十大品牌 1.好太太 HOTATA(中国驰名商标,广东省著名商标，中国晾衣架行业标志性 品牌，国家高新技术企业，广东好太太科技发展有限公司) 2.恋伊 LEYE(曾获中国名牌，集晾衣架研发、生产、销售、服务为一体的综 合性企业，广州市依恋家庭用品制造有限公司) 3.欧兰特(民营科技企业，十大晾衣架品牌，智能阳台家电的领导者，深圳市 欧兰特智能控制系统有限公司) 4.牵手 Handsoo (以开发研制、生产、销售、服务为一体的家居用品高科技 企业，中国十大晾衣架品牌，郑州牵手日用品有限公司) 5.明日家居（集设计、研发、制造、销售为一体的家具产品领先型企业，晾 衣架行业标准起草单位，上海明日家居用品有限公司) 6.笑颜开(河南省著名商标，集自动晾衣架研发、生产、销售为一体的晾衣架 制造领先企业，郑州笑开颜日用品有限公司) 7.晾霸(专注于晾衣机研发、生产与销售，十大晾衣架品牌，中国晾衣架行业 的专业供应商，广州市晾霸智能科技有限公司) 8.郁金香(晾衣架十大品牌， 行业内最具市场竞争力的品牌之一， 中国晾衣架 大型制造基地没，郑州市恋日家庭用品有限公司) 9.斯洛曼(集晾衣架研发、设计、制造、销售与一体的高新技术企业，绿色环 保产品，行业知名品牌，宁波斯洛曼智能科技有限公司) 10.恋晴(创始于 1983 年，中国著名品牌，晾衣架十大品牌，中国工商业联合 会会员企业，佛山市南黄海海金五金制品有限公司) 1.2.4.存在的问题及发展趋势存在的问题及发展趋势 （1）存在问题 这种晾衣架也有一些严重的缺点，如安装复杂，寿命短，价格高，体积大。 虽然这些种类已经适用于当今社会，但是想必在社会的快速发展下，人们的要求 将越来越高，晾衣架的研究仍然会继续进行。 （2）晾衣架行业发展及未来 发展到今天，晾衣架衣架不仅仅是一个晾衣服的工具，更是一个颇具装饰性 的产品。目前晾衣架的功能已经普遍得到消费者的认可，已经形成一个晾衣架行 业。回归产品本身，走质量、特色路线不断改良、创新，引领晾衣架行业重 新重视质量。实用的产品，质量才是永恒的。只有质量被大众接收，晾衣架行业 7 才可持续健康发展。换言之，只要功能、质量普遍被认可，晾衣架将会成为居民 生活一个必需品。而竞争激烈的未来，特色将是吸引顾客的重要要素！ 1.3 项目主要研究内容及技术路线项目主要研究内容及技术路线 1.3.1 主要研究内容及技术参数主要研究内容及技术参数 主要研究内容：研究现代住户对自动晾衣架的需求，确定自动晾衣架应有功 能，以及如何通过简单可靠的机械结构以及控制系统实现自动晾衣架的自动伸 缩、自动升降等功能。 技术参数： 矩形底座的 4 根型材分别为：2 根mm5002020；2 根mm3102020。立 柱的 4 根型材：均为mm6002020。 电机工作速度：rad/min30；摇臂工作行程：800；额定功率：W40；工 作环境温度：CC6525；工作电流：直流V24。 1.3.2 拟采用的研究方法与技术路线拟采用的研究方法与技术路线 拟采用的研究方法： 本课题主要通过文献调研方法与模拟法、 探索性研究法、 数学分析方法。为保证研究的科学性、规范性与实用性，本课题搜集了大量的文 献资料。通过文献研究和内容分析，分析在现代社会对自动晾衣架需求的理论依 据、组成要素及基本类型，初步探索出自动晾衣架设计的基本框架与结构。通过 探索性研究法，设计出自动晾衣架，然后再利用数学分析对产品规格进行校核、 确定及再设计。最后利用模拟法，做出实际模型进行研究。 拟采用的技术路线如图 1.8。 图 1.8 产品技术路线图 8 第二章 自动晾衣架总体方案设计第二章 自动晾衣架总体方案设计 2.1 主要功能概述主要功能概述 通过对电动机的控制，用水平螺旋机构实现了晾衣架的自动伸缩，从而达到 衣服的自动收回功能；通过对电机的控制，用螺旋升降结构实现晾衣架的自动升 降功能；通过对电机的控制，用卷扬机机构实现晾衣杆收起和放下的功能；能通 过晾衣架外端的湿度感应器感应空气湿度变化，从而自动伸缩达到防雨功能；通 过光敏电阻器对光强的感应，达到阳光过强和夜晚时衣物自动收回的功能。 2.2 第一种方案第一种方案 图 2.1 方案 1 三维模型图 工作说明：利用电机控制和四根螺杆构成螺旋上升机构，实现整个晾衣架结 构的上升和下降，以便挂晒衣物。利用电机控制和两根螺杆构成水平螺旋机构， 实现晾衣架的伸出和收回阳台。通过卷扬机机构实现晾衣杆的收起和放下。下雨 天或者楼上住户有水滴滴落时，通过雨滴感应器来感应，及时收回衣物。当太阳 过猛或晚上，通过光敏电阻器是衣物自动收回。遥控装置使对晾衣架的控制更加 方便快捷。 工作流程图如下： 9 图 2.2 方案 1 工作流程图 2.3 第二种方案第二种方案 图 2.3 方案 2 三维模型整体图图 2.4 方案 2 三维模型局部图 工作说明：利用电机控制和两根螺杆构成水平螺旋机构，实现晾衣架的伸出 和收回阳台。通过卷扬机机构实现晾衣杆的收起和放下，以便挂晒衣物。卷扬机 处的小框架结构使收起放下操作更加稳定。下雨天或者楼上住户有水滴滴落时， 通过雨滴感应器来感应，及时收回衣物。当太阳过猛或晚上，通过光敏电阻器是 衣物自动收回。遥控装置使对晾衣架的控制更加方便快捷。 工作流程图如下： 10 图 2.5 方案 2 工作流程图 2.4 方案比较及拟采用方案方案比较及拟采用方案 方案一： 优点：造型和机构上较为新颖美观，安装地点灵活，传动比较平稳，保证了 晾衣架的安全性。能有效利用窗户外的空间，也能随时感应外部不利环境及时作 出处理。 缺点：机械结构间的连接和传动较为复杂，而且其运动对零件的磨损程 度较大，会增加修理难度，导致其使用寿命的减少。 方案二： 优点：造型和机构上更加简洁美观，安装地点灵活，传动平稳，保证了晾衣 架的安全性。能有效利用窗户外的空间，也能随时感应外部不利环境及时作出处 理。操作更加便捷。 缺点：机械结构间的连接和传动处较多，修理难度增加，也会增加其运动带 来的磨损程度。 下面我们通过技术指标评价表以及经济性评价表来对比 2 个方案。 11 表 2-1技术指标评价 方案 技术项目 方案 技术项目 方案一方案一方案二方案二 机构稳定性机构稳定性34 操作简单性操作简单性34 工作高效性工作高效性44 工作安全性工作安全性34 制造简单性制造简单性33 总分总分1619 比例=总分/20比例=总分/200.80.95 表 2-2经济性评价 通过技术指标和经济性评价后，我们选择方案 2。 第三章 主要功能模块详细设计第三章 主要功能模块详细设计 3.1 功能模块主要分类功能模块主要分类 1. 框架 2. 水平螺旋机构及卷扬机机构 3. 传感器及单片机控制模块 3.2 功能要求及技术要求功能要求及技术要求 1. 框架 功能作用： 方案方案 项目项目 方案一方案一方案二方案二 物质损耗物质损耗33 重装消耗重装消耗23 测试时间测试时间34 批量生产批量生产33 总分总分1113 比例=总分/16比例=总分/160.690.81 12 （1）框架的强度和刚度，能够保证支撑整个晾衣架的重量及其运动过程中 产生的冲击载荷。 （2）框架作为基础部件满足其他功能构件的连接、固定需要。 （3）框架为晾衣架整体提供良好的稳定性。 技术要求： （1）框架加工表面上不应有明显的划痕、擦伤等损害零件表面的缺陷。 （2）框架要有足够的强度和刚度支撑起包括自重的所有重量，不至于偏斜 或者弯曲。 （3）框架要有足够的稳定性，在机器运行过程中不能有明显的失稳现象。 2. 水平螺旋机构及卷扬机机构 功能作用： （1） 作为自动晾衣架的伸缩机构，承担着使晾衣杆在电机带动下伸展和收 回的作用。 （2） 水平螺旋机构能使整个晾衣架在电机的带动下沿螺杆伸出和收回的 作用。 （3） 卷扬机机构实现晾衣杆放下和收起的作用。 （4） 保证晾衣杆在回收后减少占用空间。 技术要求： （1） 卷扬机机构连接部分需要铰接，且铰接处需要有较好的刚度，能够冲 击晾衣杆运动中带来的冲击载荷。 （2） 卷扬机机构左右要保证同步性。 （3） 组成机构的零件需要有良好的刚度和强度。 （4） 机构不能左右摇晃，要有良好的稳定性。 （5） 卷扬机机构极限位置时提供的角度可以保证晾衣杆回收时不会在重 力作用下晃动。 3.传感器及单片机控制模块部分 功能作用： （1） 作为自动晾衣架的控制机构，承担着晾晒衣物以及收回衣服的角色。 （2） 传感器能实时感应外部环境变化并将数传输给单片机，使单片机做到 实时控制。 （3） 雨滴感应器来感应雨滴，防止突如其来的大雨，又添加光敏电阻器， 感知光强，不仅能够在晚上自动缩回晾衣架，还能防止衣物的暴晒。 （4） 手机蓝牙控制自动晾衣架，更加智能和便利。 技术要求： 数控部分要求低功耗且能准确感知外部环境变化。电路图见图 3.1。 13 图 3.1 模块具体电路图 3.3 主要零件选型与结构设计主要零件选型与结构设计 1.框架 （1）零件选型2020铝型材 （2）结构设计 矩形底座的 4 根型材分别为：2 根mm5002020；2 根 mm12502020；立柱的 4 根型材：均为mm14002020。 2. 卷扬机结构 （3）零件选型电机工作速度：rad/min30；摇臂工作行程：800；额 定功率：W40；工作环境温度：CC6525；工作电流：直流V24。 （4）结构设计用滑轮和钢丝绳通过使 A 轮的转动（电机控制）收放钢丝 绳，跨过 B 轮使 C 点绕 D 点转动。实现晾衣杆放下和收起。 图 3.2 卷扬机的机构件图 3.水平螺旋机构 （1）零件选型mm70010 螺杆、mm5300100铝合金板。 （2）结构设计采用两根螺杆让整个晾衣架能在电机的带动下沿螺杆伸出 和收回。 图 3.3 水平螺旋机构件图 4.晾衣杆 （1）零件选型mm220020 的圆管。 （2）结构设计通过卷扬机机构固定在水平滑台上进行运动。 14 3.4 主要零件的受力分析与校核主要零件的受力分析与校核 设计 内容 计算及说明结果 1.收 拢时 杆件 受力 计算 图 3.4 晾衣架杆件在完全收拢状态下的简图 图 3.5 收拢时 A 点受力简图 （1）根据杆件几何关系求。 已知： 20，杆长mmlAC1000，mmlBC60。 8 .18 cos sin tan ，所以 BCAC AC ll l 根据受力简图求 绳杆和 根据受力简图求FF NF NF FF FF 4 . 2399 6 . 2263 150coscos sinsin 绳 杆 杆绳 绳杆 解得： 8 . 18收拢时 NF NF 4 . 2399 6 . 2263 绳 杆 15 设计 内容 计算及说明结果 2.收 拢时 杆件 强度 计算 2.1 晾衣杆抗弯强度 将杆受衣服的重力视为均布载荷 q。 图 3.6 收拢时杆件受力简图 中间截面为弯矩最大截面，所受弯矩为： mmNlFMC825001100150 2 1 2 1 杆的抗弯截面系数为： 2 33 4 . 785 32 20 32 mm d W 则弯曲应力为： MPa W M 105 4 . 785 82500 晾衣杆采用 45 号钢，MPa b 600， MPa s b 300 ，则校核通过。 2.2 摇杆强度校 2.2.1 摇杆抗拉强度 MPa A F 1 . 5 25 4 3 . 2503 2 杆 则校核通过。 2.2.2 摇杆中心杆弯曲强度 图 3.7 收拢时杆件受力简图 mmN MC 82500 2 4 . 785 mmW 收拢时晾衣杆的 强度满足条件。 收拢时摇杆的强 度满足条件。 16 设计 内容 计算及说明结果 中间截面为弯矩最大截面，所受弯矩为： mmNlFMC1697715 6 . 2263 2 1 2 1 杆 ； 杆的抗弯截面系数为： 2 33 2 . 98 32 10 32 mm d W 则弯曲应力为： MPa W M 9 . 172 2 . 98 16977 中心杆采用 45 号钢，MPa b 600， Mpa s b 300 ，则校核通过 2.2.3 滑轮中心杆弯曲强度 图 3.8 收拢时杆件受力简图 中间截面为弯矩最大截面。所受弯矩为： mmNlFMC 5 . 1799515 4 . 2399 2 1 2 1 绳 杆的抗弯截面系数为： 2 33 2 . 98 32 10 32 mm d W 则弯曲应力为： MPa W M 25.183 2 . 98 5 . 17995 中心杆采用 45 号钢，MPa b 600， MPa s b 300 ，则校核通过。 mmN MC 16977 2 2 . 98 mmW 收拢时摇杆满足 弯曲强度。 mmN MC 5 . 17995 2 2 . 98 mmW 收拢时滑轮的强 度满足要求。 17 设计 内容 计算及说明结果 3.完 全打 开时 杆件 受力 计算 4.杆 件强 度计 算 3.1 晾衣架受力分析 图 3.9 晾衣架杆件在完全打开状态下的简图 图 3.10 完全打开时 A 点受力简图 3.1.1 根据杆件几何关系求。 （1）根据杆件几何关系求。 已知：mmlmml BCAC 60,1000杆长 5 . 86tan，所以 BC AC l l 绳杆和 根据受力简图求FF NF NF F FF 1 . 2457 5 . 2452 150cos sin 绳 杆 绳 绳杆 解得： ， 4.1 摇杆强度校核 4.1.1 摇杆中心杆弯曲强度 图 3.11 完全打开时杆件受力简图 5 . 86 完全打开时 解得： NF NF 1 .2457 5 .2452 绳 杆 18 设计 内容 计算及说明结果 中间截面为弯矩最大截面，所受弯矩为： mmNlFMC 7 . 1839315 5 . 2452 2 1 2 1 杆 2 33 2 . 98 32 10 32 mm d W 杆的抗弯截面系数为 则弯曲应力为： MPa W M 3 . 187 2 . 98 7 . 18393 中心杆采用 45 号钢，MPa b 600， MPa s b 300 ，则校核通过。 4.2 滑轮中心杆弯曲强度 图 3.12 完全打开时杆件受力简图 中间截面为弯矩最大截面。所受弯矩为： mmNlFMC 2 . 1842815 1 . 2457 2 1 2 1 绳 2 33 2 .98 32 10 32 mm d W 杆的抗弯截面系数为 则弯曲应力为： MPa W M 6 . 187 2 . 98 2 . 18428 中心杆采用 45 号钢，MPa b 600， MPa s b 300 ，则校核通过。 mmN MC 7 . 18393 2 2 . 98 mmW 完全打开时摇杆 中心杆强度满足 要求 mmN MC 2 . 18428 2 2 . 98 mmW 完全打开时的滑 轮强度满足要 求。 19 设计 内容 计算及说明结果 5.吊 杆强 度计 算 5.1 吊杆杆弯曲强度 设行程为x，7000 x。受力如图 3.13。 图 3.13 杆件受力简图 NFF Fx 75 9001125075 21 2 5 . 62 12 1 5 . 12 12 1 1 2 xF xF 7500 5 . 37 12 1 5 . 62 12 1 2 2 2 1 xxM xxM mmxmmNM mmxmmNM 225,75.4843 375,75.11718 max2 max1 mmNM75.11718 max 所以 2 33 2 . 98 32 10 32 mm d W 杆的抗弯截面系数为： 则弯曲应力为： MPa W M 3 . 119 2 . 98 75.11718 晾衣杆采用 45 号钢，MPa b 600， MPa s b 300 ，则校核通过。 则校核通过。 吊杆强度满足要 求。 20 第四章 样机分析、测试与改进第四章 样机分析、测试与改进 4.1 样机性能分析样机性能分析 4.1.1 工作性能工作性能 自动晾衣架共使用四个电机带动相应的传动机构进行配合运动， 从而实现晾 衣杆的升降和伸缩等动作。 其中卷扬机机构通过两个电机带动轮子转动实现晾衣 杆的升起和放下， 水平螺旋机构使晾衣杆伸出和收回。 通过蓝牙和自动衣架连接， 操作简单方便，可快速根据个人需要进行相应的动作执行。传感器实时监测外部 环境并反馈给单片机使单片机能及时应对突发情况。 晾衣杆及螺杆在运动过程中 速度适宜，且平滑无间断，噪声较小，基本实现了预定的工作要求。 4.1.2 结构性能结构性能 本产品整体为大框架式结构， 整机均由简单的零件如空心铝型材、 U 形铝槽、 角铝、固定铰支架等搭接而成，从结构的紧凑性与空间利用率上判断，则略显不 足。 4.1.3 工艺性能工艺性能 产品结构的大部分如外框架，导轨等均为铝制材料，其密度低，质轻；且硬 度远小于钢，切削性能好，便于切削加工。且除了锯削、车削、铣削之外，无其 他高难度的加工方法，制造工艺性较好。 此外，自动晾衣架的装配顺序遵循自下而上的原则，零件相互之间无干涉现 象，因而装配工艺性较好，但偶尔也会出现需使用调整法装配的情况。 第五章 总结与展望第五章 总结与展望 5.1 主要工作总结主要工作总结 经过将近一学期的课题学习与研究，我们已经完成了自动晾衣架的设计工 作。我们知道机械设计是根据市场需求及实际需要，对产品的功能、原理、技术 参数进行规划决策并以一定形式表达出来的过程，所以我们进行了如下工作： 21 首先，选定课题，调查所选课题的背景及国内外的发展现状；然后分析客户 需求并结合现在市面上已存在的产品，构思可以改进的方向；接着利用自己目前 所学机械知识对其执行机构、传动机构、控制机构以及原动机进行了设计以实现 我们所设想的功能；最后对产品的材料、尺寸、结构、强度等进行选择和校核。 本装置相比目前晾衣架在工作性能方面得到了很大提高， 实现了晾衣架升降 和伸缩两大动作，又通过模块控制，实现下雨天、夜晚、曝晒天气以及外界滴水 情况下衣服的自动收回，使得衣服的晾晒更加简单、安全和人性化，更加迎合现 代人的生活需求。 本次课题研究围绕专业知识，机械原理，机械设计，理论力学，材料力学是 机自专业教学中不可或缺的一个重要环节。