毕业设计（论文）-滑板式行李箱设计.doc

键入文字分类号： 单位代码： 密 级： 学 号：毕 业 设 计 说 明 书设计题目:滑板式行李箱 作 者 姓 名 系 部 名 称 机制工艺系专 业 名 称 机械设计与制造指 导 教 师 2014年11 月滑板式行李箱设计论文目 录摘 要1第1章 绪 论21.1 课题研究的背景及意义21.2 行李箱的设计步骤31.3 滑板行李箱的部件选择31.3.1 箱体材料的选择31.3.2 轮子的选择41.3.3 滑板材料的选择51.3.4 课题设计安排6第2章 行李箱简易模型的制造72.1 制造模型72.1.1 制造思路72.1.2 制造预案72.1.3 制造工具72.1.4 注意事项82.2 制造过程92.2.1 箱体模型92.2.2 滑板模型92.2.3 折叠支架模型102.2.4 轮子112.3 本章总结12第3章 测绘133.1 滑板133.1.1 有限元分析143.2 万向轮153.3 定向轮163.4 连接板173.5 行李箱173.6 装配图183.7 本章小结18第4章 多功能行李箱的组装204.1 组装前的准备工作与注意事项204.1.1 组装前的准备204.1.2 组装中的注意事项204.1.3 电焊作业的要求204.2 组装部件214.2.1 组装所需要的行李箱214.2.2 滑板214.2.3 折叠零件选择内置合页224.2.4 合页与滑板的连接224.2.5 行李箱连接件234.2.6 本章小结23课题总结25参考文献27致 谢2829山东劳动职业技术学院毕业设计论文摘 要本次的毕业设计是滑板式行李箱。立足于时下人们的实际需求，解决行李箱在装满行李后，需长途提拉的问题。凭借滑板与行李箱的优势互补，既能盛装行李，又能在行李过重的情况下快速移动。此次设计贯穿了大多数专业知识，让我们对所学知识得到巩固和拓展。在设计过程中，所有的材料都需要我们自己去考虑，大到所用的行李箱的样式，小到螺钉的尺寸选择。全部的图纸、各部件的尺寸数据，都需要我们自己进行设计和选择，有很多的知识或是技能都是我们没有接触过的，只能靠老师们的指导和自己的学习，繁多的任务需要督促我们去学习和接触未知的人或物，锻炼了我们的独立自主的能力。在具体的材料购买过程中，增进了我们对自己专业的认识，不再局限于课本和老师的讲解。通过具体的操作，我们对现有的材料、加工、制作方式等行业内部规则有了一个整体了解。我们现在普遍见到的机械其实都是和工业紧密联系起来的，我们所要用到的机械的构件其实都是很重要的。这些机械模型的特征也是非常显著的，有区别的话自然就可以去构建更多具有特色的模型。 很多的机械模型都是非常常用的，在日常的生产中发挥着很大的作用，它可以巧妙的把一些其他的能通过一定的手段转换为机械能，这样一来我们就可以去设计一些模型来实现具体的实用效果。关键词：行李箱、滑板、轮子、隐形合页第1章 绪 论1.1 课题研究的背景及意义早期的行李箱是以木材或其他的材料制成，随着航空旅行的普及，行李箱的材料趋向更为轻便的硬塑胶或布质。大部分的型号亦附有内置小轮，可用拉杆方便拉动，2010年后亦出现有4个小轮的行李箱，除了可作360度的旋转外，在平地更可以不费力轻易推动。此外，行李箱也可以根据外壳分为硬壳行李箱与软壳行李箱。硬壳行李箱较为耐摔，适合需要给予较多保护的行李。软壳行李箱重量通常较硬壳行李箱为轻，容量亦较有弹性。可是，软壳行李箱的拉链位置较有可能因为里面物件过多而爆开。由于行李箱有时太过笨重，让人出行时拉起来感觉特别累，而且以往的行李箱轮子还会经常坏掉，于是想设计出让人携带轻松方便的滑板式行李箱。已有的滑板式行李箱从某些方面上已经大幅度的给我们提供了方便，并且设计外形简约时尚，但是这种行李箱大多在香港地区，并且其价格在3000人民币上，想应用到我们日常生活中时不太实际的，所以我们就想出了能不能做一个滑板式行李箱，使其既能在平常使用当中起到他应起到的作用，又能在价格和平常的行李箱差不多的情况下让他能广泛应用，在这种想法的驱使之下我们开始设计与制造了我们的滑板式行李箱。1.2 行李箱的设计步骤1、计划阶段：提出设计任务（市场需求）；可行性研究 ；编制设计任务书。 2、方案设计阶段：提出机械的工作原理 （通过调查研究和必要的分析）；提出几种机械系统运动方案 （进行必要的运动学设计，一般是初步的、粗略的）；确定出最佳总体方案 （经过分析、对比和评价，作出决策）。 3、技术设计阶段 ：运动学分析与设计；工作能力分析与设计；动力学分析与设计；结构设计；装配图和零件图的绘制。 4、试制试验阶段：通过试制和试验，发现问题，加以改进，修改某一部分设计结果。5、最后进行设计总结，分析设计作品。1.3 滑板行李箱的部件选择1.3.1 箱体材料的选择 设计一个与行李箱后端相连的踏板，可以折叠。用时打开，不用时并在行李箱后端。踏板上添加可以折叠的轮子，这样在不用的时候便可以将滑板和滑板上的轮子都折叠起来。箱体采用有一定柔软性的材料，用以增加箱体内部的利用，还可以在使用滑板转向时，不至于因经常使用而导致拉杆的松动和断裂，硬箱的材料主要是塑料，而软箱的材料则为织物或皮革类，因为材质的缘故，硬箱的防潮防压的性能较软箱强，而且因为箱体本身具有一定的硬度，即使箱子受到外来冲击，箱内的物品也不会轻易损坏，箱体底部采用万向轮，保证拥有灵活的导向功能和对较复杂地形的适应力。轮子的折叠采用内置合页，保证轮子收缩和伸展时的使用要求和空间缩减，同时对于承重上限，使用内置合页可以提升很高，与硬箱相比，软箱在抗冲击及防潮方面便显得稍逊一筹，但软箱也有自己的特点，它的特点在于箱体本身重量较轻，而且箱体又具有一定的伸缩度，与同规格的硬箱相比，软箱能装下更多的物品，容量大、轻巧方便是软箱最大的优点。有的消费者依据外观判断，觉得硬箱比软箱更结实，由于硬箱选用的材料为塑料成型，而塑料在使用数年后将不可避免地出现老化。1.3.2 轮子的选择 1、轮子的种类：轮子的选购是拉杆箱中重要的一点，常用的轮子有单向轮、万向轮和飞机轮。 2、单向轮、飞机轮、万向轮的优点（1）、单向轮是单向推的，优点是适合各种路况，轮子比较大相对更结实一些。（2）、万向轮是360度旋转移动，在平坦的路面拉起来更轻松方便，在通过机场或者车站比较狭窄的地方时可以侧身推行。不过现在也有自锁的万向轮了。 （3）、飞机轮是4个轮子，八边轮边。飞机轮采用橡胶制作，因为是八边所以稳定性非常好，推起来声音很小。 3、单向轮、飞机轮、万向轮的缺点。 （1）、单向轮的缺点是只能往一个方向，转弯需要搬动。 （2）、万向轮的缺点是不能定向。普通的万向轮是没有办法定位，搭车可能会有所不便。 （3）、飞机轮的缺点是接触地面面积大了，摩擦大了，所以飞机轮的效率没有4轮的好。 4、应用条件：如果旅游地点地面不会崎岖不平，可以使用飞机轮及万向轮，如果是乡镇、火车站和汽车站这样凹凸不平的路面，使用单向轮的拉杆箱是最好不过的。 5、确定轮子的选择：经过三种轮子的比较和经历应用角度的比较我们确定选用了万向轮。1.3.3 滑板材料的选择 1、滑板的材料可选择性非常多常用的材料有，钢、铁、塑料、铝等为一些能够常用的材料。 2、材料各自的优点。（1）钢的优点：钢材强度高，塑性和韧性好，材质均匀，和力学的假定比较符合，钢的结构密封性好，抗震性能好，耐热性好。（2）铸铁的性能优点：铸铁的性能近似于钢的材质，并且铸铁更加轻便，应用的更加广泛，易加工。（3）塑料的性能优点：大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应，塑料制造成本低，耐用、防水、质轻，容易被塑制成不同形状，是良好的绝缘体。（4）铝的性能优点：冲击吸收性比较好，非磁性冲击不产生火花，无毒性，回收再生性好。 3、材料各自的缺点。（1）钢的缺点：价格偏贵，重量大，材料容易腐蚀。（2）铁的缺点：容易生锈，硬度略低。（3）塑料缺点：硬度太低，极易发生形变，不易进行加工。（4）铝的缺点：硬度低，耐磨性差，体积容易收缩膨胀变形。 4、滑板材料确定：经过四种材料的对比从经济适应角度我们选择选用铸铁作为我们滑板的制造材料。1.3.4 课题设计安排从9月1至12月初这段时间行李箱的制造设计过程中我们为了不浪费时间保质保量的完成工作制定了详细的工作计划具体工作计划，见表1-1所示。时间工作内容1-2周 创意讨论和设计构思，任务时间划分和人员分配3-4周 模型设计与尺寸计算，数据处理分析和阶段总结 5-6周 UG设计图与材料准备，购买所需部件和方案设计7-8周 实际部件的改装和处理，组装行李箱和处理数据9-10周 设计说明书和多功能行李箱实际测试11-12周 外观设计与图纸照片的处理表1-1工作时间表山东劳动职业技术学院毕业设计论文第2章 行李箱简易模型的制造2.1 制造模型2.1.1 制造思路因为制造这个滑板行李箱里面有很多的东西和步骤我们不能保证一次就做成功，也不知道是否存在运动干涉，所以在制造实体之前为了减少以后生产过程中所遇到的问题，减少制造中一些低级的失误所造成的时间和资金的损失，我们决定先用一些便宜而且容易加工制造的三合板做一个简单的箱体模型来进行测试。2.1.2 制造预案1、材料工具的准备。2、组内分工到个人。3、加工个人的零件。4、组装。5、检测总结。2.1.3 制造工具 为了更好准确的制造行李箱模型，我们准备了制造所用的工具、设备，工具、设备清单，见表2-1所示。序号名称规格图例1活扳手10013、15018、200242呆扳手810、1214、17193万向轮2.54钉子3*83*405小木块2020mm6螺丝刀6150、8250、83007扁嘴钳125、140、160、1808手锯9三合板7045m、4528mm、7028mm10铁锤40mm表2-1工具材料清单2.1.4 注意事项1、严格按照图纸加工。2、保证尺寸。3、注意制造过程中的安全。2.2 制造过程 2.2.1 箱体模型1、箱体所用木板尺寸：70mm45mm（2个）、45mm28mm（2个）、70mm28mm（2个）。2、采用薄木板可以减少工作量，减少建造模型的难度，加快模型的搭建，对于出现问题的地方也可以尽快改正，箱体模型如图2-1所示。 图2-1箱体制造模型 2.2.2 滑板模型滑板是用废弃小拉车上拆下来的材料组成滑板的基本骨架如图2-2所示。 图2-2滑板模型2.2.3 折叠支架模型折叠支架采用四杆机构，用以保证轮子的使用和折叠功能的要求。在滑板运动过程中不会因为颠簸或前后的阻碍造成折叠轮突然收回。 1、四杆机构的种类：曲柄摇杆机构、双曲柄摇杆机构、双摇杆机构（1）曲柄摇杆机构：在铰链四杆机构中，若两连架杆之一为曲柄，另一个是摇杆，此机构称为曲柄摇杆机构。在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，可将曲柄的连续回转运动转换成摇杆的往复摆动。如雷达天线俯仰角调整机构。当摇杆为主动件时，可将摇杆的往复摆动转换成曲柄的连续回转运动，如缝纫机踏板机构。（2）双曲柄机构：铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄时，此机构称为双曲柄机构。在双曲机构中，如果两曲柄的长度不相等，主动曲柄等速回转一周，从动曲柄变速回转一周，如惯性筛。如果两曲柄的长度相等，且连杆与机架的长度也相等，称为平行双曲柄机构。这种机构运动的特点是两曲柄的角速度始终保持相等，在机器中应用也很广泛，如机车车轮联动机构。（3）双摇杆机构：铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆时，此机构的名称为双摇杆机构。在双摇杆机构中，两摇杆可分别为主动件，当主动摇杆摆动时，通过连杆带动从动摇杆作摆动运动。如码头起重机中的双摇杆机构。2、此处我们要完成轮子的折叠因此选用双摇杆机构模型，如图2-3所示。图2-3 四杆杆机构模型2.2.4 轮子 滑板使用定向轮，定向轮顾名思义只能前进与后退，支撑轮子的轴不能转向。利用轮子上边的外出边缘，进行折叠装置的固定，卡住轮子在使用时不会折叠回去。定向轮实体、三维设计如图2-4,2-5所示。 图2-4 定向轮图 2-6三维图形2.3 本章总结 机械模型制作的工具是限制模型制作程度的一个重要要素。加工制造工具较多地采用合金、木工和加工工具，专业制造工具屈指可数。这一现象的产生，主要是由于机械模型制作还未进入到一个专业化消费的范围，正是这种现象限制了模型制作程度的进步，但从国外工具业的开展和将来的发展趋向来看，随着模型制作业和资料业的发展及专业化加工的需求，模型制作工具将向着系统化、专业化的方向开展，届时模型制作的程度也将得到进一步的进步。我们制作模型时，发现了很多问题，为之后的制作过程节省了大量的设计时间以及金钱。制作完成后，再来看真的是“理想很丰满，现实很骨感”，想象与实际制作过程真的有天壤之别。所以我们以后也会对设计的东西做出模型，这样才能使自己及团队节约时间。山东劳动职业技术学院毕业设计论文第3章 测绘3.1 滑板滑板是我们此次设计中最为重要的一部分，也是我们设计的滑板行李箱的核心部分，滑板的三维图、二维图纸如图3-1、3-2所示。图3-1滑板三维图图3-2 滑板二维图3.1.1 有限元分析1.划分单元格如图3-3图3-32.规定受力的大小与方向，F=500N.竖直向下的力，如图3-4图3-43.夸张下的受力形变，如图3-5图3-53.2 万向轮万向轮就是所谓的活动脚轮，它的结构允许水平360度旋转。脚轮是个统称，包括活动脚轮和固定脚轮。固定脚轮没有旋转结构，不能水平转动只能垂直转动。这两种脚轮一般都是搭配用的，比如手推车的结构是前边两个固定轮，后边靠近推动扶手的是两个活动万向轮。万向轮是我们滑板式行李箱里面重要的一部分，它主要放在行李箱的四个角，负责转变方向。万向轮的三维图、二维图如图3-6、3-7所示。图3-6万向轮三维图 图3-7 万向轮二维图3.3 定向轮定向轮在滑板行李箱中主要应用于滑板上，定向轮的三维图，工程图如图3-8、3-9所示。 图3-8定向轮的三维图 图3-9 定向轮零件图3.4 连接板连接板的主要作用有两个，一是实现滑板与行李箱的连接功能，二是实现滑板向上折叠的功能，连接板的三维图、工程图如图3-10、3-11所示。 图3-10连接板的三维图 图3-11 连接板的工程图3.5 行李箱行李箱三维图，如图3-12所示。图3-12行李箱三维图3.6 装配图装配好的滑板式行李箱，如图3-13所示。 3-13 装配图3.7 本章小结这周我们完成了三维设计与二维图纸的绘制，我感到很茫然。我们重新复习了工程制图、工程力学与工程材料与热处理这几本书。我们首先测量好了尺寸，绘制草图，然后进行了三维立体设计，之后对三维图进行转换，做出二维图。出现的问题如下：图纸比例是图样中图形与实物相应要素的线性尺寸之比。 外螺纹牙顶轮廓线画成粗实线，牙底画成细实线，螺纹终止线 画成粗实线。粗糙度及位置公差的标注我们重温了自己学过的知识，才明白了“而不思则罔，思而不学则殆”这句话的意思，我们会经常复习自己所学的知识，只有不断的积累，才能不断的进步。山东劳动职业技术学院毕业设计论文第4章 多功能行李箱的组装4.1 组装前的准备工作与注意事项4.1.1 组装前的准备1、将所需的零件整理好。2、准备好组装工具。3、准备笔记本记录组装过程中的问题。4.1.2 组装中的注意事项1、在装配过程中注意箱体上两铁片上的孔，要保证孔的位置度要求。2、滑板底部两轮的直线位置要保证，否则在使用过程中容易出现意外或降低轮子的使用寿命。3、在装配过程中的拆卸、敲打、搬运时要小心，以免发生意外。4、采用正确的装配方法，避免造成不必要的零件损伤。4.1.3 电焊作业的要求1、焊接切割作业时，将作业环境10m范围内所有易燃易爆。物品清理干净，应注意作业环境的地沟、下水道内有无可燃液体或可燃气体，以及是否有可能泄漏到地沟或下水道内的可燃易爆物质，以免由于焊渣、金属火星引起灾害事故。2、高空焊接切割时，禁止乱扔焊条头，对焊接切割作业下方应进行隔离，作业完毕应做到认真细致的检查，确认无火灾隐患后方可离开现场。3、应使用符合国家有关标准、规程要求的气瓶，在气瓶的贮存、运输、使用等环节应严格遵守安全操作规程。4、对输送可燃气体和助燃气体的管道应按规定安装、使用和管理，对操作人员和检查人员应进行专门的安全技术培训。 5、焊补燃料容器和管道时，应结合实际情况确定焊补方法4.2 组装部件4.2.1 组装所需要的行李箱 组装所需的行李箱如图4-1所示。 4-1 行李箱 4.2.2 滑板滑板使用钢管作为骨架，在满足使用强度的同时，也降低了重量，滑板表面采用3mm厚的薄钢板，采用电焊接的方式进行固定。焊接，也称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。依具体的焊接工艺，焊接可细分为气焊、电阻焊、电弧焊、感应焊接及激光焊接等其他特殊焊接。焊接好的滑板，如图4-2所示。 4-2 焊接的滑板4.2.3 折叠零件选择内置合页隐形合页是一种方便折叠的新型五金产品，他可以折叠180度，可以使我们设计的折叠轮子更易折叠。如图4-3 4-3 隐形合页4.2.4 合页与滑板的连接内置合页与滑板之间的连接，使用螺钉与螺帽在滑板的上下两面进行固定。折叠装置的禁锢装置，即可以有效地保证在折叠时轮子不会突然侧倒，也可以分散所受的力，增加滑板面的受力。滑板与箱体之间的连接，保证连接强度，在滑板与箱体之间加入铁皮，在用螺丝钉和螺丝帽将两者连接。4.2.5 行李箱连接件图3-4为各个连接件的实际情况，在考虑各种实际情况，针对出现的轮子折叠等问题，做出的改进。确定完滑板高度后，再进行箱体上的连接设计，为保证连接强度，箱体上使用双层铁片固定（内外各一层），使用的螺钉也比其他部位直径粗一倍为M10。各个连接件的实际情况，如图4-3所示。 图4-4 各个连接件的实际情况组装完成后样子，当滑板折叠上去之后利用上边的挂钩进行固定，滑板本身也可以进行加长加宽。如果随身携带的东西过多，可以将包放在后面的滑板上，减轻人的负重。组装完成后的滑板式行李箱，如图4-5所示。 图4-5滑板行李箱4.2.6 本章小结进行实体部件的实际制造和部件组装时，遇到的问题比开始所想的要多和复杂，有一些问题是没有想到的，如滑板与折叠轮之间的位置设计。还有一些比想的更复杂的，如折叠轮连接件的形状，四杆机构的实际尺寸与设计尺寸之间的误差出入。还有就是实际部件在组装过程中相互之间的顺序。制造过程中也是经过了很多次的改进和重新设计。新的改进方案克服了一些出现的问题，但也有一些问题是没办法重新设计的，例如滑板表面的厚度问题，在制造过程中没有考虑好，在实际测试时就出现了问题，因为当人踩上去之后，底部连接件所受到的力比较集中，3mm厚的铁板承受不住产生了变形，但已经没办法重新制造了，只能从减小受力和扩大受力面积来想办法。轮子的折叠方法一共实验了三种，最后才采用使用内置合页的办法。但是进过内置合页和滑板轮子高度的叠加，已经使滑板的高度超过了我们的预想，但实验过程中并没有出现因高度出现的问题。课题总结 毕业设计终于结束了，在本次设计中，我最深刻的感受就是设计是个反复修改反复制造的过程。因为我们在考虑问题的时候总是不够全面，在不断的设计中，我们在思考的同时不断发现以前的问题，在不断地改进中越来越完善。虽然设计制造的过程很麻烦，但是令人欣慰的是在这次设计中确实学到了很多专业知识，还有实际的应用知识。不得不说一句话：实践是最好的老师。在毕业设计过程中，没有各位老师的辅导，就没有我们最后的成果。在此衷心感谢各位老师的悉心帮助。通过这次毕业设计让我门内对自己有了更全面认识，对机械行业的设计方法、步骤有了较深的认识。熟悉了多种常用零件，数据校核方法；掌握了如何选用标准件，如何利用手上现有的工具，达到最大的有效效率，如何绘制零件图、出三维图，使我们巩固自己以前学习的知识，提高自己的实践的能力，增长了自己的见识，使自己的综合能力得到明显的提高。通过毕业设计提高了我们综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识，同时提高了我们应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和应用方面的不足，在今后的学习和实践过程中我们会更加努力。在毕业设计的过程中，团结合作在设计中非常重要，毕竟一个人力量是有限的，而团结的力量是巨大的，一个和谐的团队所发挥出的力量是无穷的。假如没有每个人的团结合作，我们的设计就会出现问题。在这次设计中，我们组的每一个成员都发挥了自己的长处，随着配合越来越默契，我们的毕业设计也越来越顺利，工作效率也越来越高。在本次的毕业设计中，有一个重要的体会，那就是设计是个非常严谨的事情，对于数据，我们一定要按照设计标准来选取，而不能凭空想象，因为这样设计出来的产品是会出现技术问题的。发散性思维也很重要，当出现问题是，要从多个角度去分析，还要考虑改完之后会不会出现其他的新问题。回想当时一次次的分析，一次次的讨论，不断的提现问题，不断的解决问题，感觉自己如此认真的投入到一个问题的解决中去，不只是为了完成学业，有的时候甚至是一种责任在驱使着努力向前。看着最终的成果，心里感觉到充实，因为这是通过自己努力的汗水换来的，而劳动的快乐就在与自己辛勤的汗水