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产品概念设计课程大作业班 级 工业设计11-1 学 号 201101031011 姓 名 孙萌 齐鲁工业大学机械与汽车工程学院2014-10-17 可调节开口大小的钳子目录：1、分析设计题目，发现矛盾2、根据TRIZ理论，表述矛盾3、对照矛盾矩阵，寻找解决原理 4、针对问题，构思设计方案 可调节开口大小的钳子1、分析设计题目，发现矛盾手钳是我们日常生活中常用的工具。它在日常生活中很好的帮助我们夹持器物，但同时也存在着不少令人无法忽视的问题和缺点。目前，市场上供应的工具钳品种繁多，如钢丝钳，鲤鱼钳，电工钳，大力钳（锁钳）等。这些工具钳都有一个共同的特点，在夹持工件时两钳口呈一定的角度。而呈一定的角度的钳口夹持工件存在着两个缺点。第一是钳口和工件的接触为线接触，接触应力大，容易损坏工件；第二不易夹紧工件，工件有可能从钳口滑出。上述工具钳夹持工件钳口呈角度是工具钳本身结构决定的。目前常用工具钳的工作原理是主动钳口绕从动钳口转动夹持工件。这样就不可避免的要使两钳口呈一定角度工作，从而产生不良后果。普通的手钳由于其结构上的原因，开口比较小，当要夹持较大直径的物体时，两个钳口形成较大的夹角，从而不易夹住物体，而且钳口张大时，手柄距离也变大，单手握持时不好用力。为了解决上述问题我们设计一种新型可调节开口大小的钳子。2、根据TRIZ理论，表述矛盾应用39个工程参数对钳子的技术矛盾和物理矛盾进行分析，我们得知钳子的矛盾性主要集中于几下几个方面：1钳子开口小与不能满足夹持大件物品之间的矛盾2钳子开口较大以便夹持大件物品与夹持不紧的矛盾3钳子开口较大以便夹持大件物品与手柄距离变大，单手握持时不好用力的矛盾。4.为保护功能结构而外壳加厚造成的笨拙和便携易用性要求之间的矛盾。5钳子钢铁材质的轻薄带来的便携易用性和随之的尖头特质对人身安全造成的威胁的矛盾6钳子钢铁材质优良的强度韧性和易遭自然环境（水、酸）腐蚀的矛盾3、对照矛盾矩阵，寻找解决原理通过对照矛盾矩阵中所针对的矛盾条目，我们可以找到相对应的解决原理，并逐一对各条原理的内涵进行分析，结果如下：原理一、分割原则a将物体分成独立的部分。b使物体成为可拆卸的。c增加物体的分割程度。原理三、局部质量改善原理a将一物体与外部环境的同类结构转换成异类结构b使物体的不同部分各具不同功能c物体的不同部分各处于不同的最佳状态原理四、增加不对称性a将对称物体变为不对称物体b已经是不对称物体进一步增强其不对称性原理五、联合原则a把相同的物体或完成类似操作的物体联合起来，b把时间上相同或类似的操作联合起来原理二十二、变害为利原理a利用有害的因素获取有力的效果b将一有害的因素与另一有害的因素结合，用以消除物体所存在的有害作用。c提高有害因素的程度使之不再有害。4、针对问题，构思设计方案针对以上所描述的原理，提出以下解决思路思路一：在仅改变开口大小的前提下我们可以自己调节开口的中心点思路二：钳口张大时，手柄距离也变大，单手握持时不好用力时我们可以改变用力的位置，同时可以借助外来物体改变两个手柄之间的距离，这个外来物体可以再两个手柄的内侧并向内延伸，这样我们就不用担心手柄距离变大从而不好掌握力的问题。思路三：当我们设计一款尖头钳子时在使用不小心时很容易碰到自己或别人，因此可以考虑设计成平头同时钳子头部歪向一侧，这样在使用时也不用担心手会挡住视线的问题。综合以上思考最终我的解决方案如下：我们可以将三个思路融合为一个思路，设计一款可以调节开口中心点，同时可以借助外来物体改变两个手柄之间的距离，这个外来物体可以在两个手柄的内侧并向内延伸，对于钳子头部设计成平头同时钳子头部歪向一侧的新型钳子。小型环保清扫车概念设计1.分析设计题目，发现矛盾我国扫路车行业历经数十年的发展，产品从单一的纯扫式发展到目前的多种型式，产品性能和产品质量迅速提高，特别是在改革开放以后，通过进口关键外购件使扫路车产品性能和可靠性大大提高。由于文明城市建设对道路清洁有了更高要求，因此需要随时保持清洁清扫工作的实时性，随处保持清洁清扫灵的活机动。大部分中小城市或大城市的大街小巷，道路狭窄，障碍多，大型清扫机械无法施展。节能环保的要求苛刻使得无排放，无污染的清扫机械有很广泛的市场需求。最重要的是它可以代替人工清扫，提高效率，减轻清洁工人劳动强度2.根据TRIZ理论，表述矛盾应用39个工程参数对清扫车的技术矛盾和物理矛盾进行分析，我们得知环保清扫车的矛盾性主要集中于几下几个方面1.测量环保清扫车的未知性和其实体标注上的物理限制性的矛盾；2环保清洁车针对道路存在的盲区问题与环保不符的矛盾；3环保清洁车盲区的存在需要额外的人力解决与工人劳动强度大，效率低的矛盾3.对照矛盾矩阵，寻找解决原理通过对照矛盾矩阵中所针对的矛盾条目，我们可以找到相对应的解决原理，并逐一对各条原理的内涵进行分析，结果如下原理一、分割原则a将物体分成独立的部分。b使物体成为可拆卸的。c增加物体的分割程度。原理三、局部质量改善原理a将一物体与外部环境的同类结构转换成异类结构B使物体的不同部分各具不同功能C物体的不同部分各处于不同的最佳状态原理四、增加不对称性A将对称物体变为不对称物体B已经是不对称物体进一步增强其不对称性原理五、联合原则a把相同的物体或完成类似操作的物体联合起来，b把时间上相同或类似的操作联合起来4. 针对问题，构思设计方案产品靠人力推动行走，清扫动作为直流电机驱动完成，清扫过程中应尽量减少扬尘，能自动收集清扫起来的垃圾，对灰尘大的局部区域可洒水降尘（仅限于短时、间断性，因此对自带水量要求不高）。体积、尺寸、重量等应符合单人操作的条件和相关人机工程要求（整车重量应不超过60kg）。可以携带辅助工具，当遇到特别难清扫的垃圾时可以人工辅助捡取。由于工作的场合对环境要求较高因动力装置都选为噪音低，污染小环保的电驱动。最终的设计方案本车主要由车架体、清扫机构和洒水装置三部分组成。依靠人力驱动车前行的同时带动清扫机构运动，完成清扫任务；同时洒水装置喷管喷洒的水流和防尘罩将起到抑制尘土扩散的作用。当清扫任务完成后，清扫机构可以提升，脱离地面，减少车体与地面的摩擦，使正常行走时轻快，自如；同时避免了地面对刷子的磨损。一、1设计原理2清扫原理本车的清扫原理是两边刷将垃圾往中间扫，同时滚刷利用与地面的相对摩擦力将垃圾送入垃圾箱内。其原理机构如图一：1垃圾箱 2滚刷 3、4边刷 3传动原理利用链轮的传动比来提高滚刷的转速，从而实现驱动清扫机构的运动，以达到对街道清扫的目的。其传动机构如图二：1 主传动链轮 2传动飞轮 3、6后轮主、从动传动链轮 4、5边刷传动锥形齿轮 7、8滚刷主、从动传动链轮 （下面涉及到链轮的位置传动比时，都用数字表示）二、机械传动机构总体设计方案 1机械传动比的设计和分配要想垃圾被扫入垃圾箱内，则滚刷的速度要远远大于后轮的转速。根据链传动的传动比i=n1：n2=z2:z1（n链轮的转速，z链轮的齿数）这一表达式，可以看出此车的传动机构是一个加速过程。即1到2，7到8的过程都是加速的。根据设计的要求可以出确定各级传动之间传动比的关系，即i1=n1:n2=z2:z11，i2=n3:n6=z6:z3=1，i3=n7:n8=z8:z71。初步设想1与8，1与6的传动比分别为4，2. 2 链条、链轮的选择这一清扫车的传动基本上全是链传动，且传动速度低。同时在清扫时，滚刷和边刷与地面的摩擦力较大，再加上滚刷与垃圾箱入口的摩擦，使整个车在行进时的摩擦阻力增大，这样就要求此车传动机构中的1到2，3到6的传动链条具有较强的拉力，以免造成链条的拉力超过其疲劳强度等原因造成链条的失效。所以选用结构紧凑、寿命长的小节距的单排滚子链。 3.总体方案图的设计 总装图 传动机构图的设计滚刷机构图的设计边刷机构图的设计尾车架体图的设计 产品设计任务书一、设计的主要任务课题要求设计出小型环保清洁车，完成清扫车的方案设计，以及结构组成，使其更加合理化。其主要设计内容为：1分析小型环保清洁车的市场趋势， 2提出小型环保清洁车的存在合理性，并提出解决方法， 3小型环保清洁车的总体方案设计 4完成小型环保清洁车的结构设计 二、（1）分析小型环保清洁车的市场趋势 我国扫路车行业历经数十年的发展，产品从单一的纯扫式发展到目前的多种型式，产品性能和产品质量迅速提高，特别是在改革开放以后，通过进口关键外购件使扫路车产品性能和可靠性大大提高。由于文明城市建设对道路清洁有了更高要求，因此需要随时保持清洁清扫工作的实时性，随处保持清洁清扫灵的活机动。大部分中小城市或大城市的大街小巷，道路狭窄，障碍多，大型清扫机械无法施展。节能环保的要求苛刻使得无排放，无污染的清扫机械有很广泛的市场需求。最重要的是它可以代替人工清扫，提高效率，减轻清洁工人劳动强度。（2）提出小型环保清洁车的存在合理性，并提出解决方法，（一）、清扫车能够解决以下问题：1、人们生活在满是灰尘的环境中的健康问题；2、国家法律或地方法规要求的环境指标；3、由于灰尘或垃圾而造成路面过早过度的破损问题；4、生产车间的产品被灰尘污染的问题；5、生产车间内固定或移动的机器被灰尘污染的问题； （二）、清扫车能够带来更大的利润：1、清扫车的扫地吸尘系统相当于6-40倍的人工；2、减少灰尘对环境污染的程度（节约时间和财力，减少人工对产品外表的清洁，对机械设备的清洁保养以及周期性的环境卫生工作等）3、提高工作效率，同时提高操作者的工作积极性；4、一个良好整洁的环境不仅提高城市形象，而且更有利于城市文化的建设及市民工作的积极性。（三）、但是同时环保清洁车也有其自身的弊端：1、国产清扫机工作可靠性不及进口机2、目前的清扫机基本是单一清扫功能，不能进行拖地、洒水和清洗护栏等。其关键问题就在于如何很好的实现清扫功能。尤其使传动系统、整体结构、工作装置的设计。（四）、扫机工作时所产生的二次扬尘污染、漏垃圾、噪音大和产品可靠性等方面也较难解决的问题。清扫范围的大小不仅与清扫机的各部分的尺寸有关，并与它的总体设计构形式有关。机构太小工作效率就会降低，清扫范围也就变小满足不了要求，机构太大则设备就会太大从而增加转弯半径。使清扫机在城市路面中转弯困难。因此合理的选择机构的大小及机构布置极为重要且比较困难。（五）、为了更好的设计清扫车的内部结构，在轴，齿轮等重要元件的设计过程中保证其结构的准确性。三、小型环保清洁车的总体方案设计（一）设计要求：该产品靠人力推动行走，清扫动作为直流电机驱动完成，清扫过程中应尽量减少扬尘，能自动收集清扫起来的垃圾，对灰尘大的局部区域可洒水降尘（仅限于短时、间断性，因此对自带水量要求不高）。体积、尺寸、重量等应符合单人操作的条件和相关人机工程要求（整车重量应不超过60kg）。可以携带辅助工具，当遇到特别难清扫的垃圾时可以人工辅助捡取。 由于工作的场合对环境要求较高因动力装置都选为噪音低，污染小环保的电驱动。四、完成小型环保清洁车的结构设计1为了更好的设计清扫车的内部结构，在轴，齿轮等重要元件的设计过程中应保证其结构的准确性。2必须保证功能和工作安全性，以及所有运动部件的运动空间；有足够的维修保养空间，特别是各润滑点，紧固螺栓、蓄电池和制动装置零部件的可操作空间。3 日常保养的各检查及润滑点，必须保证不进行任何拆卸就能进行。4以圆盘刷为工具的新型扫地机，主要用于家庭以及公共场所地板或室内地面上覆盖物的清扫。 盘刷的性能要求：为了使盘刷能够自动适应各种路面状况，使得路面清扫更加干净，并且能在遇到紧急情况（如：前方障碍、碰到护栏等）时具有自动避让功能，并能在最短的时间内恢复工作状态，盘刷机械必须满足如下一些性能要求：1、盘刷处于清扫作业状态时，应该可以外伸而且下落，与路面保持一定的间隙浮动接触。在非工作状态时，盘刷必须回收并且提升离开路面至一定高度，目的是为了减小车辆宽度和刷的磨损。因此，盘刷的动作机构必须可以实现外伸下放浮动和回收提升且锁紧的复合动作。2、当盘刷处于下放外伸浮动工作状态，在行进清扫作业过程中，由于驾驶原因或路面设计的原因，有可能与前方的道路固定设施如护栏枉芏、路缘石等发生碰撞。为了防止盘刷与道路设施之间的刚性撞击而损坏，所以盘刷必需具有缓和碰撞、避让障碍和自动恢复的功能。3、盘刷处于工作状态时，盘刷旋转接地的处必须保证抛尘指向车子中间，同时还要保证作业状态时具有足够大的清扫区域和最大清扫宽度。若盘刷的整个圆周平面水平接触地面旋转，垃圾尘粒就会沿盘刷四周的圆周切线方向抛射，这样垃圾不仅不能抛到车子中间指定的位置，反而会造成了垃圾灰尘到处飞扬扩散即二次污染。本车的性能本车的具体性能参数如下表格：序号项目名称单位HBC（B）序号项目名称单位HBC（B）1清扫宽度mm13006外形尺寸（长*宽*高）mm2400*1300*9202工作效率m2/h100007前进速度km/h123主刷宽度mm6508水箱容量L70.54垃圾箱容量L309机器重量kg655边刷直径mm370本车的创新点及推广应用创新点与其他的清扫车相比，本车的创新点主要有以下四点：1）车及清扫机构的驱动不消耗能源，即依靠人力驱动车的前行，同时带动清扫机构直接完成清扫任务。2）洒水装置和防尘罩避免了灰尘对环境造成二次污染；3）工作效率高，可以减小工人的劳动强度。4）在清扫任务完成后，清扫机构可以轻易提升。 推广应用与其他清扫车比较，本车推广应用的价值体现在以下几点：1） 本清扫车造价低廉，易加工制造，操作简单，不消耗能源等；2） 工作效率高，可以减小工人的劳动强度；与人工清扫经济效益的比较如下资金一次性投入费用使用效果总计脚踏环保清扫车每台2500元1、刷子费，每年500元；2、此车每年的维修费按150元算；3、假设一台车用三年，则每年800元；4、工人每人每年工资10000元。1、可以清扫的垃圾广；2、噪声小、操作简单；3、每小时清扫的面积可达为1万平方米1.145万元合计：1.145万元人工清扫1、6个人工资，800元/人/年，6个人共发5.76万；2、扫帚和劳保服、手套等6人每年也需1200元；3、若出现伤亡，则每人用人单位需要赔偿大量资金。1、假设1500平方米/人/小时，则此清扫车每小时可顶68个人清扫的面积；2、人工清扫扬尘大。5.88万元以上合计：5.88万元