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機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)論文 論文題目 單車折疊式防雨架設(shè)計(jì) 院 系 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)械 XXX 班 學(xué)生姓名 XXXX 指導(dǎo)老師 陳向偉 2014 年 11 月 11 日 目 錄 摘 要 1 第一章 緒論 2 1 1 引言 2 1 2 項(xiàng)目?jī)?nèi)容 2 2 1 單車折疊式防雨架的初步設(shè)計(jì) 2 2 2 單車防雨架的零件設(shè)計(jì) 3 2 2 1 單車防雨架支架設(shè)計(jì) 3 2 2 2 單車防雨架的轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì) 4 2 2 3 單車防雨架的邊框設(shè)計(jì) 4 2 2 4 防雨架的支撐底座設(shè)計(jì) 5 2 2 5 防雨架桿設(shè)計(jì) 7 2 2 6 螺栓與螺母的設(shè)計(jì) 8 2 2 7 彈性繩的選用 8 第三章 單車折疊式防雨架的總裝配圖 8 第四章 單車折疊式防雨架的折疊設(shè)計(jì) 9 第五章 防雨架材料的選擇與防雨布的材料選擇 10 5 1 防雨架材料選擇 10 5 2 防雨布的材料選擇 11 第六章 心得體會(huì)和設(shè)計(jì)總結(jié) 11 參考文獻(xiàn) 13 1 摘 要 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是指充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力 利用已有的相關(guān)科學(xué)技術(shù) 進(jìn) 行創(chuàng)新構(gòu)思 設(shè)計(jì)出具有新穎性 創(chuàng)造性及實(shí)用性的機(jī)械產(chǎn)品的一種實(shí)踐活動(dòng) 近年來(lái) 由于科學(xué)技術(shù)的飛躍式發(fā)展 使得機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)有了新的發(fā)展前景 美 國(guó)較早的從設(shè)計(jì)學(xué)的觀點(diǎn)總結(jié)出機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過(guò)程方法 將創(chuàng)新技術(shù)引入到機(jī) 械設(shè)計(jì)過(guò)程 并進(jìn)行了大量的工業(yè)實(shí)例的創(chuàng)新設(shè)計(jì) 日本專家提出的 QFDC 質(zhì)量 功能配置 建立用戶要求與設(shè)計(jì)要求之間的關(guān)系 鄒惠君教授提出了機(jī)械產(chǎn)品 方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)的 CAD 方法和實(shí)現(xiàn)模型等 機(jī)械方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 它的核心內(nèi)容是構(gòu)思機(jī)器工藝動(dòng) 作過(guò)程 進(jìn)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案組成以及機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案的綜合評(píng)價(jià)選優(yōu) 它的設(shè)計(jì)理 論 方法以及設(shè)計(jì)智能化 包含了機(jī)構(gòu)類型創(chuàng)新和選用機(jī)構(gòu)尺度綜合 機(jī)構(gòu)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)理論 我們必須大力開(kāi)展研究 方案設(shè)計(jì)應(yīng)該是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)的 核心內(nèi)容 方案設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的理論和方法是系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 深人研究 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理可以大大加快機(jī)械方案的創(chuàng)新技術(shù) 將會(huì)大大推動(dòng)現(xiàn)代機(jī)器的 創(chuàng)造和發(fā)明 促進(jìn)機(jī)械工業(yè)快速發(fā)展 低碳經(jīng)濟(jì)的特征是以減少溫室氣體排放為目標(biāo) 構(gòu)筑低能耗 低污染為基礎(chǔ) 的經(jīng)濟(jì)發(fā)展體系 包括低碳能源系統(tǒng) 低碳技術(shù)和低碳產(chǎn)業(yè)體系 低碳能源系統(tǒng) 是指通過(guò)發(fā)展清潔能源 包括風(fēng)能 太陽(yáng)能 核能 地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能等替代煤 石油等化石能源以減少二氧化碳排放 低碳技術(shù)包括清潔煤技術(shù) IGCC 和二氧化 碳捕捉及儲(chǔ)存技術(shù) CCS 等等 低碳產(chǎn)業(yè)體系包括火電減排 新能源汽車 節(jié)能 建筑 工業(yè)節(jié)能與減排 循環(huán)經(jīng)濟(jì) 資源回收 環(huán)保設(shè)備 節(jié)能材料等等 二氧 化碳有三個(gè)重要的來(lái)源 其中 最主要的來(lái)源是火電排放 占二氧化碳排放總量的 41 增長(zhǎng)最快的則是汽車尾氣排放 占比 25 特別是在我國(guó)汽車銷量開(kāi)始超越美 國(guó)的情況下 這個(gè)問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重 建筑排放占比 27 隨著房屋數(shù)量的增加而穩(wěn)定 的增加 疊式防雨架的防雨布用料比雨衣要少的多 使用壽命比雨衣高 強(qiáng)度好 安 裝在單車上 在下雨天氣里 安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雨衣和雨傘 還可以給騎車者更多 的活動(dòng)空間和更廣的視角 攜帶方便 在非雨天可以把雨架折疊起來(lái)放在單車后 尾架上 折疊式防雨架的設(shè)計(jì)是以盡可能減少白色污染 安全環(huán)保方便為目的的 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì) 疊式防雨架的支架采用鋁合金材料 強(qiáng)度適中 耐腐蝕性強(qiáng) 抗氧化性也很 強(qiáng) 作為防雨架的支架可以提高雨架的耐用性 關(guān)鍵詞 低碳 二氧化碳 折疊式 防雨架 2 第一章 緒論 1 1 引言 單車現(xiàn)在已經(jīng)算是老百姓的常用交通工具了 更加是學(xué)生的必需品之一 單 車有它自身的方便作用 也是一種環(huán)保低碳 可以鍛煉身體的交通工具 但是在 下雨天氣的時(shí)候踩單車會(huì)比較危險(xiǎn) 在學(xué)生調(diào)查之中雨天踩單車打雨傘的要比穿 雨衣的多 因?yàn)楹芏鄬W(xué)生都覺(jué)得穿雨衣很不方便 同時(shí)視角也變得很窄 但危險(xiǎn) 程度也相對(duì)增加了 所以單車折疊式防雨架的設(shè)計(jì)目的是為了騎車者的安全 方 便 減少對(duì)防雨布的使用 綠色環(huán)保 1 2 項(xiàng)目?jī)?nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要是根據(jù)單車的長(zhǎng)度 寬度 人均高度來(lái)設(shè)計(jì)防雨架的支架 對(duì) 防雨架的材料選擇 應(yīng)達(dá)到耐用的效果 盡可能地提高雨架的壽命 折疊式防雨 架的設(shè)計(jì)思想主要源于生活 單車是每一戶人家的交通必需品 在雨天踩單車也 是很不方便和很不安全的 雨衣的耐用性不高 它的材料也不是環(huán)保的材料 所 以在每一輛單車上改裝了單車折疊式防雨架可以減少雨衣的使用 達(dá)到低碳環(huán)保 的效果 防雨架的設(shè)計(jì)最大特點(diǎn)就是可以在非雨天氣的時(shí)候可以折疊起來(lái) 達(dá)到 便捷的效果 并且在防雨布上選擇了相當(dāng)環(huán)保型的布料 支架采用了不銹鋼或鋁 合金的耐用性金屬材料 并且可以把雨架自行拆卸 可以在二人單車三人單車的 長(zhǎng)度自行安裝和 DIY 第二章 單車折疊式防雨架的設(shè)計(jì) 2 1 單車折疊式防雨架的初步設(shè)計(jì) 根據(jù)單車的外形尺寸為 1700 500 1300 mm 來(lái)確定單車防雨架的大致外形 初步設(shè)計(jì)如下 初步確定雨架的上層展開(kāi)后分為 4 個(gè)部分 每個(gè)部分的尺寸為 500mm 600mm 所以展開(kāi)后的尺寸為 2000mm 600mm 這個(gè)面積足夠可以在下雨天氣遮蓋住兩個(gè)人 防雨架的高度初定為雨架頂部在單車手把處的高度尺寸為 1000mm 這個(gè)高度可以 使用于 98 人群中 3 圖 1 單車折疊式防雨架初步設(shè)計(jì)圖 2 2 單車防雨架的零件設(shè)計(jì) 2 2 1 單車防雨架支架設(shè)計(jì) 圖 2 單車雨架支架設(shè)計(jì)三視圖 根據(jù)單車雨架支架的設(shè)計(jì)三視圖 用 Pro E 軟件對(duì)其進(jìn)行建模 效果圖如下 4 2 2 2 單車防雨架的轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)軸的尺寸 長(zhǎng)為 600mm 直徑為 8mm 5 支 2 2 3 單車防雨架的邊框設(shè)計(jì) 邊框 1 和邊框 5 的設(shè)計(jì)圖 邊框 2 3 4 6 7 8 的設(shè)計(jì)圖 5 邊框與支架裝配后的 Pro E 模型 單車防雨架的邊框設(shè)計(jì)中 除了型號(hào) 4 和 8 外都設(shè)有限制轉(zhuǎn)動(dòng) 0 180 度 這個(gè)設(shè)計(jì)是為了防雨架在完全打開(kāi)的時(shí)候達(dá)到一種相互限制轉(zhuǎn)動(dòng)的作用 讓防雨 架保持一條直線的狀態(tài) 2 2 4 防雨架的支撐底座設(shè)計(jì) 支撐底座是防雨架與單車把手之間配合連接的 所以分為上底座和下底座 1 上底座設(shè)計(jì)三視圖 6 用 Pro E 軟件建模 2 下底座設(shè)計(jì)三視圖 用 Pro E 軟件建模 7 2 2 5 防雨架桿設(shè)計(jì) 長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為 840mm 直徑為 14mm 兩根 受力分析 繪制主結(jié)構(gòu)的剪力圖和彎矩圖 分析的最終結(jié)構(gòu)剪力圖和彎矩圖如圖所示 主結(jié)構(gòu)的剪力圖和彎矩圖 梁彎曲時(shí)的許用撓度為 y 只要選用的材料最大的撓度不要超過(guò)其許用撓度 即可 得主結(jié)構(gòu)梁的最大的撓度 maxyZWI 式中 截面的慣性矩 抗彎截面模量 ZI 4 3m 又因?yàn)樗捎玫牟牧鲜强招匿X合金管材 所以分別存在管材截面慣性矩 和抗彎截面模型 即根據(jù)彎曲時(shí)的剛度條 1 644 dIZ 1 324 dZ 8 件 只要選用的材料最大的撓度小于材料彎曲時(shí)的許用撓度為 y 即可 maxyZWI 通過(guò)實(shí)驗(yàn)和分析 本課題設(shè)計(jì)的輪椅所采用的硬鋁合金完全滿足條件 剛度足夠 故主體結(jié)構(gòu)材料采用鋁合金是滿足要求的 2 2 6 螺栓與螺母的設(shè)計(jì) 螺栓的選擇 選用 d 8mm l 24mm 六角螺栓 A 級(jí) GB T 5782 2000 數(shù)量 8 個(gè) 螺母的選擇 選用 d 8mm 的六角螺母 A 級(jí) GB T6170 2000 數(shù)量 28 個(gè) 選用 d 12mm 的六角螺母 A 級(jí) GB T6170 2000 數(shù)量 2 個(gè) 2 2 7 彈性繩的選用 彈性繩使用在防雨架末端是為了把雨架展開(kāi)后拉平 第三章 單車折疊式防雨架的總裝配圖 運(yùn)用 Pro E 軟件配裝防雨架 9 各零件材料及標(biāo)準(zhǔn) 詳見(jiàn) A3 原理圖 第四章 單車折疊式防雨架的折疊設(shè)計(jì) 10 考慮到雨架在非雨天并不需要 所以將單車防雨架的邊框設(shè)計(jì)成 可在轉(zhuǎn)軸 的作用下由平直的折疊成 0 15 度 便于攜帶 安裝以及使用 防雨架折疊過(guò)程 折疊后的防雨架模型 第五章 防雨架材料的選擇與防雨布的材料選擇 5 1 防雨架材料選擇 防雨架應(yīng)該考慮到強(qiáng)度好 耐腐蝕性強(qiáng)和抗氧化性強(qiáng) 重量要輕 所以在防 雨架的支架 邊框 轉(zhuǎn)軸 桿的部分選用鋁合金材料 11 鋁及鋁合金其它金屬材料相比 具有以下一些特點(diǎn) 1 密度小 鋁及鋁合金的密度接近 2 7g 約為鐵或銅的 1 3 2 強(qiáng)度高鋁及鋁合金的強(qiáng)度高 經(jīng)過(guò)一定程度的冷加工可強(qiáng)化基體強(qiáng)度 部 分牌號(hào)的鋁合金還可以通過(guò)熱處理進(jìn)行強(qiáng)化處理 3 導(dǎo)電導(dǎo)熱性好 鋁的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能僅次于銀 銅和金 4 耐蝕性好鋁的表面易自然生產(chǎn)一層致密牢固的 AL2O3 保護(hù)膜 能很好的 保護(hù)基體不受腐蝕 通過(guò)人工陽(yáng)極氧化和著色 可獲得良好鑄造性能的鑄造鋁合 金或加工塑性好的變形鋁合金 5 易加工添加一定的合金元素后 可獲得良好鑄造性能的鑄造鋁合金或加 工塑性好的變形鋁合金 對(duì)于上下底座的材料 選用 45 號(hào)鋼即可 5 2 防雨布的材料選擇 防雨布在選擇上應(yīng)盡可能地節(jié)約成本 選擇耐用 環(huán)保材料 在分析了解之 后 決定選用 PE 聚乙烯 因?yàn)?PE 聚乙烯材料有優(yōu)良的絕緣性 耐化學(xué)腐蝕性及 耐低溫性能 同時(shí)還有很高的耐水性 能夠在長(zhǎng)期與水接觸中保持其性能不發(fā)生 改變 并且我們選擇的是高壓聚乙烯 因?yàn)楦邏悍ㄖ苽涞木垡蚁?其聚合物本體 中的分子結(jié)構(gòu)支鏈較多 密度和結(jié)晶度較低 質(zhì)地柔軟 透明性好 被廣泛用于 制作薄膜和日用品 是一種很好的防水材料 鑒于此 防雨布的最終材料定為高 壓聚乙烯 第六章 心得體會(huì)和設(shè)計(jì)總結(jié) 在這次創(chuàng)新設(shè)計(jì)中 對(duì)單車防雨架設(shè)計(jì)里讓我查閱了很多資料 在多次草圖 設(shè)計(jì)里終于把防雨架的大致外形設(shè)計(jì)出來(lái) 并把防雨架的每一個(gè)零件進(jìn)行了設(shè)計(jì) 畫圖然后建模 把全部零件設(shè)計(jì)完成后再一起裝配起來(lái) 并且還要對(duì)防雨架用到 的防雨布進(jìn)行查閱資料和材料的選用等等 所以通過(guò)這次創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 我 認(rèn)為我學(xué)到了很多東西 然而在設(shè)計(jì)的過(guò)程中 我卻遇到了不少的麻煩 一度讓 我心煩了很久 問(wèn)題一 無(wú)法理解創(chuàng)新 全社會(huì)都在強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新 而每個(gè)人對(duì)創(chuàng)新的理解應(yīng)該有所不同 開(kāi)始時(shí) 我認(rèn) 為創(chuàng)新 就是創(chuàng)造一樣全新的東西 這東西別人是想都沒(méi)想過(guò)的 更別說(shuō)是做了 但是 就是因?yàn)槠鸪跷沂沁@樣想的 結(jié)果創(chuàng)新設(shè)計(jì)任務(wù)書下來(lái)后我還沒(méi)想到應(yīng)該 做什么好 后來(lái) 經(jīng)過(guò)上網(wǎng)查閱 才知道創(chuàng)新不一定是全部都要新的 也可以是 12 在舊有元素上加一些新的元素 搞創(chuàng)新設(shè)計(jì)不光要有創(chuàng)新 而且要學(xué)會(huì)繼承 現(xiàn) 在 全社會(huì)都在強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新 但我們不能一強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新 就瞧不起原有的東西 通常 的創(chuàng)新分為兩種 一種就是構(gòu)成事物舊有元素的重新組合 一種是在舊有元素上 加一些新的元素 所以 不管怎樣 創(chuàng)新的東西總是含有一些舊有事物的影子是 不可否認(rèn)的 原有的東西就如同一盤菜 創(chuàng)新就如同一點(diǎn)點(diǎn)調(diào)料 有了這么一點(diǎn) 調(diào)料 菜的味道更加鮮美 但沒(méi)有人為了純鮮美 不要菜 光來(lái)一盤炒調(diào)料的 所以我們強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新 但不能忘記繼承 只有繼承 沒(méi)有創(chuàng)新 那是因循守舊 而 只有創(chuàng)新 沒(méi)有繼承 那是空中樓閣 問(wèn)題二 無(wú)從下手 雖然明白了什么是創(chuàng)新 怎樣才算是創(chuàng)新 而且還想好了該設(shè)計(jì)什么 但是 因?yàn)椴恢涝摪旬a(chǎn)品設(shè)計(jì)成什么樣子 不知道自己設(shè)計(jì)到的是否合理 不知道在 自己之前是否已有人做過(guò)此類設(shè)計(jì)等等 使我對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)感到非常迷惘 無(wú)從下 手 不知道應(yīng)該從哪一步開(kāi)始做起 周五很快就到了 要交創(chuàng)新設(shè)計(jì)了 在這期間 經(jīng)過(guò)和同學(xué)的討論還有上網(wǎng) 的查閱后 漸漸的入手可以進(jìn)行設(shè)計(jì) 最終 得出了我的創(chuàng)新設(shè)計(jì)產(chǎn)品 在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中 我有過(guò)泄氣的時(shí)候 有過(guò)松懈的時(shí)候 有過(guò)懶惰的時(shí)候 但是為了更好地完成這次創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 也為了學(xué)習(xí)到更多的專業(yè)知識(shí) 我 做出了一番努力 下了一定苦工 通過(guò)這次創(chuàng)新設(shè)計(jì) 讓我重新掌握了很多以前 課本所學(xué)的內(nèi)容 感覺(jué)自己在理論聯(lián)系實(shí)際的能力上有所提高 當(dāng)然 還發(fā)現(xiàn)了 自己的許多不足 例如課本知識(shí)未能完全理解 通過(guò)這次設(shè)計(jì) 我懂得了怎么去 自學(xué) 怎樣去查閱資料 為將來(lái)工作之路又打下了一筆結(jié)實(shí)的基礎(chǔ) 13 參考文獻(xiàn) 1 周開(kāi)勤主編 機(jī)械零件手冊(cè) 高等教育出版社 2004 年 08 月 2 何庭蕙主編 工程力學(xué) 華南理工大學(xué)出版社 2007 年 01 月 3 屈華昌主編 塑料成型工藝 高等教育出版社 2007 年 08 月 4 陳國(guó)定主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 高等教育出版社 2007 年 02 月 5 譚雪松編制 Pro ENGINEER Wildfire4 三維造型實(shí)例圖解 清華大學(xué)出版 社 2008 年 11 月 6 丁駿一主編 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)械工業(yè)出版社 2009 年 02 月 7 劉林主編 AutoCAD 2008 中文版高級(jí)應(yīng)用教程 2008 年 03 月 8 張春林編 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 年 09 月