窗外扇形伸缩式晾衣架 论文 机械原理 机械设计 理论力学 材料力学_

CreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.com窗外扇形伸缩式晾衣架重庆理工大学摘要：本产品为生活实用型产品，其由扇形杆件机构和支承机构所组成，所述扇形杆件机构由支座、导向杆及杆上滑块、若干根晒杆及杆上滑块和若干根活动杆所组成。本实用新型晒杆可根据需晾晒衣物的多少一杆一杆推出，吊挂或收取衣物时近窗操作，不仅使用方便、省力，而且安全可靠。关键词：支承机构扇形杆件滑块窗外伸缩生活实用型窗外伸缩式晾衣架其由扇形杆件机构和支承机构所组成，所述扇形杆件机构由支座、导向杆及杆上滑块、若干根晒杆及杆上滑块和若干根活动杆所组成；支座及导向杆固定在窗下的墙上，晒杆依次铰接在支座上，活动杆一端铰接在晒杆的杆端、另一端铰接在与其相邻晒杆上的滑块上，与近墙一根晒杆铰接的活动杆的另一端铰接在导向杆上的滑块上。支承机构为悬吊机构或为撑杆机构。在此作品中使用的是撑杆机构。本实用新型采用了扇形杆件机构，晒杆可根据需晾晒衣物的多少一杆一杆推出，吊挂或收取衣物时近窗操作，晾晒时移动滑块活动杆将晒杆推出，还可根据太阳的照射方向随时调整最佳位置。本实用新型不仅使用方便、省力，而且安全可靠，尤其适用于高层建筑室外使用。1、机构简图该机构包括扇形杆件机构和支承机构两部分。CreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.comCreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.com1.1、该机构的扇形杆件机构主要由四杆机构复合而成，包括机架1、摇杆2、连杆3以及滑块4，其中滑块为主动件；在B的四杆机构中摇杆2演变成了机架，同样滑块为主动件。扇形杆件机构工作位置如下：图1该机构由三个滑块摇杆机构复合而成A的自由度：可动构件n=3；低副LP=4（三个转动副、一个移动副）；高副HP=0；自由度F=3n-2LP-HP=1。原动件为1（滑块）等于自由度。1.2、下图支承机构简图，撑杆5和机架1，2就是上图中的摇杆。CreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.comCreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.com图22、零件图其由扇形杆件机构和支承机构所组成，所述扇形杆件机构由支座1、导向杆1’、若干根晒杆2、若干根活动杆3、杆上滑块4、撑杆5以及连接铆钉组成。所有铰链孔直径均为8.8mm，杆件直径需在强度校核时确定。实物图及尺寸如下：2.1、支座CreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.comCreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.com主视图俯视图图32.2、导向杆：底座80mm*80mm，导向杆长600mm。图42.3、晒杆：两铰链中心距915mm，总长935mm。图52.4、活动杆：两铰链中心距460mm，总长480mm。图62.5、滑块：CreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.comCreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.com图72.6、撑杆：杆长1273mm。图82.7、连接铆钉：图93、装配图CreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.comCreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.com图104、机构的运动分析本实用新型采用了扇形杆件机构，采用以滑块为主动件，该机构的工作位置是活动杆与晾杆垂直时，此位置是机构的死点，从而可以防止晾晒衣服时机构的活动，并且晒杆可根据需晾晒衣物的多少一杆一杆推出，吊挂或收取衣物时可实现近窗操作，从而增加了晾晒衣服时的安全性，并且方便、省力，晾晒时移动滑块活动杆将晒杆推出，CreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.comCreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.com还可根据太阳的照射方向随时调整最佳位置。5、机构各构件的强度分析该机构的材料为普通钢材45钢（σp=280MPa，σs=350MPa，E=210GPa）。考虑到晾晒的是湿衣服并且会有阴雨天出现，假设晾衣杆上分布的为均布力，大小为q=0.1kg/mm=1000N/m。受力图如下：图11由静力平衡方程可以求出晾杆2上铰链A、B的受力FA，的大小。由作用力和反作用力撑杆5受到压力BBFF=对点A、B取矩方程=0AM,=0BM；CreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.comCreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.com即09.0451212=oCOSFqB；09.09.0211.02122=+AFqq由矩方程求出:AF=444N；BF=786N由此可以看出晾杆2受力情况为拉弯组合，应该校核该杆的强度，取晾杆的许用强度[σ]=100MPa，直径D；撑杆5（L=1273mm）为压杆，因此要校核该杆的稳定性，取压杆的安全系数nst=5，直径D’。CB段弯矩方程:xqxxM50021)(2==(0x0.1m）BA段弯矩方程:56556500)1(21)1()(22++==xxxqxFxMA(0.1x1m)当x=0.556m时，弯矩取最大值为mNM.6.210max=由弯矩引起的最大正应力:323maxmaxmaxDMWM==……○1拉应力445cos2DFBo=……○2][max+……○3由上式解得：mmD1.13，取为标准值D=14mm。先假设该压杆为细长杆两端铰接长度系数μ=1……○1惯性矩642DI=………○2()22lEIFcr=……○3545==stBcrnCOSFFno……○4由上式解得mmD8.9取为标准值mmD10=下面验证该杆是否为细长杆：惯性半径442DDIAIi===细长比862==PpEpdlil===3.1274；因此该杆为细长杆。假设正确，可以用欧拉公式，因此取撑杆5CreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.comCreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.com的直径D=10mm。6、结束语现代社会中的一些实际问题，房价越来越贵，住房面积日趋急缺，故设计了简单、实用、制造方便，最重要的是可以节约住房内的空间，更能有效地利用空间，并且可以让衣服更能充分接受阳光。本实用新型采用了扇形杆件机构，晒杆可根据需晾晒衣物的多少一杆一杆推出，吊挂或收取衣物时近窗操作，晾晒时移动滑块活动杆将晒杆推出，还可根据太阳的照射方向随时调整最佳位置。7、参考文献[1]孙桓、陈作模、葛文杰编《机械原理》高等教育出版社2006年5月第7版[2]刘鸿文主编《材料力学》高等教育出版社2004年1月第4版[3]杨裕根、诸世敏主编《现代工程图学》北京邮电大学出版社2007年4月第3版[4]陈默、陈雨龙窗外扇形伸缩式晒衣架[P]中国专利信息中心[5]濮良贵、纪名刚主编《机械设计》高等教育出版社2006年5月第8版CreatedwithSmartPrintertrailversionwww.i-enet.com