机械创新综合课程设计说明书

武汉科技大学机械创新综合课程设计说明书设计题目：爬楼梯车专业：国际学院机械工程2班姓名：王云飞学号：201321176034指导老师：侯宇时间：2015年11月25日至2015年12月15日目录目录.....................................错误!未定义书签。摘要.....................................................3一、创意构思与前景分析.....................................3二、设计方案...............................................4三、零件设计与图形展示.....................................7四、设计小结...............................................9五、三维图................................................11六、参考文献..............................................12摘要一种载货爬楼梯车，包括主轴，车架，技术要点是主轴上转动连接五星轮架，星轮架上各脚转动连接星轮，在车架的前部转动连接支撑万向轮，轮架中心设有棘轮机构。主要优点是携带货物上下楼梯时减轻负重，由于棘轮的作用还可以自锁，安全可靠，结构简单实用。一、创意构思与前景分析目前七层以下的多层建筑，绝大多数都不安装电梯，在装修、搬家需要搬运货物或家具的时候，所需材料或家电、家具往往需要人工搬运，耗时、耗力，工作效率很低，即使专业的搬家公司也如此，多数依靠体力劳动，工人劳动强度很大。为了减轻劳动强度，提高工作效率，方便使用，鉴于目前普通的平板车无法推运上楼梯的缺陷，相关技术人员提出了各种能够攀爬楼梯的运载工具的方案。现有的楼梯车有比较先进履带式爬楼梯的装置，利用履带面和楼梯台阶棱角线的接触实现爬楼梯运动，也有采用杠杆式的，通过前轮行走，后面设置一个滑轮，安装在货架的下后方设置动力机带动曲柄实现攀爬楼梯的功能。但这几类通常是结构比较复杂，造价高，一般居民没有购买力。基于以上原因，我现在设计一种结构简单，使用省力、制造方便、安全可靠且不会对楼梯造成损坏的爬楼梯车。这种爬楼梯车针对现有技术不足，通过均匀分布的小车轮依次登上一个台阶，实现负重攀爬楼梯，结构简单，使用方便，非常适合没有电梯多的楼层装修或者搬家时搬运装修材料和大件家具或者家用电器使用。二、设计方案（1）.功能分析(要实现的功能)要求①：楼梯车平稳地在楼梯上运动要求②：楼梯车在平地上可以自由转弯要求③：楼梯车在上楼时可以防止倒溜（2）.功能实现的原理1、根据要求①，采用星形分布的爬楼梯车轮，每个车轮由两个星形轮架和五个橡胶车轮组成。上述橡胶车轮以车轮轴为圆心均匀分布在同一圆周上。其简图如下图1、图2：图1五星轮爬楼示意图图2五星轮三维实物示意图五臂车轮组的特点：翻爬楼梯自然，胶轮间不产生制约力，稳定性好，下滚分力最小。相比三臂车轮组有明显的优势，运动轨迹平稳自然，使载货的可靠性明显提高。2、根据要求②，采用一个万向轮来实现转向同时也能起到支撑的作用。万向轮是指安装在脚轮轮子的支架能在动载或者静载中水平360度旋转，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，这种楼梯车的结构是前面一个万向轮实现转向，后面四个单向轮实现支撑和运动。如下图3：图3，万向轮示意图3、根据要求③，采用棘轮棘爪形成一种单向间歇运动机构防止楼梯车倒溜。棘轮连接在轮轴上，棘爪连接在车架上，通过连接在棘爪上的刚性杆控制棘爪锁死和松开状态。棘轮棘爪机构具有结构简单，制造方便和运动可靠等优点。如下图4：图4棘轮棘爪机构示意图三、零件设计与图形展示1、车架为了实现载重且比较轻便的目的，车架采用空心钢管车架，镂空钢板主材质。图5车架车架主尺寸为：背架高l=1560mm宽h=600mm厚d=10mm底架长l=600mm宽h=400mm厚d=5mm图6车架尺寸标注1图7车架尺寸标注22、五星轮图8五星轮三维实物示意图2图9五星轮尺寸标注五星轮主尺寸：轴小径r=50mm轴大径R=100mm星型架长度d=285mm轮径r=60mm3、棘轮棘爪机构棘轮模数m=2.5齿数z=12图11棘轮棘爪机构示意图图12棘爪4、把手图13调整把手引用自行车把手的设计，采用把手连接着刚性绳索，控制棘爪对棘轮的锁死行为。把手拉开，棘爪锁死，把手合上，棘爪松开，解出对棘轮的锁死动作。四、设计小结这次是机械创新课程设计，所谓创新之处就是老师没有制定题目，只能自己选题，灵活性非常大。我首先探讨和研究了老师给定的题目范围，再根据我的想法，从创新点出发，再加上我的坚持不懈精神、良好的纪律性、较强的工作能努力、随机处理问题的自主能力、强烈的责任感和使命感的人性美。我最终确定了一个题目，这个题目是经过我考虑了1周时间才确定下来的。题目确定下来之后，我就开始了整体的构思和任务的分析，之后就是分工合作，其中有很大的灵活性，可以做自己熟悉的和自己擅长的。我秉着求是务实的态度做任务的每一个部分，不为结果追逐，只为过程而努力，带着不抛弃不放弃的精神坚决一起完成任务。在这次的课程设计中我学到了很多，最重要的就是我的自主学习和创新精神得到了进一步的升华，再就是培养了我无私和奉献的精神以及勇于解决问题的精神。本次课程设计中，最大的收获之一便是通过机构的设计和实现提高了创新能力。我认为创新是需要理论支持的，而之前通过机械原理这门课的学习，我系统的了解了各种机构的组成和特点功能及其有关工程背景，因此我首先从工程背景出发，设计了原始机构，在后来的替代机构的设计过程中，我通过分析原始机构和工程背景，想出了几大类替代机构。我认为其实现方式从本质上基本分为两大类，直接和间接。有了理论支持，我便从这两个方面和几种机构中挑选替代机构，最终我们挑选的是外棘轮机构。在整个过程中，从理论分析，筛选机构，参数设计到模型简历和实体的设计，无一不体现我的创新能力。与此同时我也对课本知识进行了复习，可谓一举两得。五、三维图图14三维侧视图图15三维正视图图16三维左视图图17三维俯视图六、参考文献1.机械创新设计：机械工业出版社，张春林曲继方张美麟编著，1999年2.机构构型与应用：孟宪源姜琪主编3.机械设计(八版).濮良贵等.北京:高等教育出版社,20064.机械原理(七版).孙恒等.北京:高等教育出版社,20065.理论力学(七版).哈尔滨工业大学理论力学教研室.北京：高等教育出版社，2009