機械原理課程設(shè)計-可移動折疊式床椅

1、機械原理課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：可移動折疊式床椅 專業(yè)班級：機中職132班 姓 名： 指導(dǎo)教師：目錄1、設(shè)計題目3 1.1設(shè)計背景 3 1.2設(shè)計的目標(biāo)和任務(wù) 3 1.3設(shè)計要求 32、設(shè)計方案4 2.3方案一 4 2.1.1機構(gòu)類型 4 2.1.2機構(gòu)運動原理 4 2.1.3機構(gòu)的優(yōu)缺點 5 2.2.1機構(gòu)類型 5 2.2.2機構(gòu)運動原理 5 2.2.3機構(gòu)的優(yōu)缺點 7 2.3方案三 7 2.3.1機構(gòu)類型 7 2.3.2機構(gòu)運動原理 7 2.3.3機構(gòu)的優(yōu)缺點 8 2.4方案四 8 2.4.1機構(gòu)類型 8 2.4.2機構(gòu)運動原理 8 2.4.3機構(gòu)的優(yōu)缺點 103、 車輪設(shè)計及剎車機構(gòu)1

2、0 3.1第一種剎車機構(gòu) 10 3.2第二種剎車機構(gòu) 114、設(shè)計方案的比較及選擇125、設(shè)計計算126、設(shè)計心得及體會157、參考文獻161、設(shè)計題目1.1設(shè)計背景針對日益繁忙的現(xiàn)代生活，人們生活品質(zhì)的要求越來越高，在此高壓力下，設(shè)計方便可行的可移動折疊式床椅不僅能夠滿足人們?nèi)粘Ｉ钪械拇埠鸵蔚霓D(zhuǎn)換，而且可以隨意移動方便快捷。同時，隨著我國老齡化程度的發(fā)展，所以老年人得人數(shù)將不斷增加，行動不變的殘疾人和老年人日益需要別人的照顧。在此前提下，我組通過幾天的討論，設(shè)計出了幾種切實可行的方案，以供參考。1.2設(shè)計的目標(biāo)和任務(wù) 常見的一些新型的折疊式床椅有遙控氣動可升降折疊床椅、電動遙控折疊床椅等。

3、 結(jié)合實際情況以及設(shè)計的方便可行性，我們這款多功能折疊式床椅主要可以實現(xiàn)以下三種功能: （1）可以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)成床的形狀，供人們休息。 （2）可以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)成椅子的形狀，供人們就坐。 （3）可以實現(xiàn)自由移動，更加方便人們的日常生活。 以上三種功能中，前兩種用幾種機構(gòu)實現(xiàn)，后面我們會做詳細的介紹，第三種功能通過手動或腳動控制剎車機構(gòu)，方便快捷。1.3設(shè)計要求 要求材料的剛度，韌性等符合使用要求，做到安全可靠，在符合其使用要求，安全可靠的條件下，盡可能的節(jié)約材料，以最小的成本獲得最大的利潤。2、設(shè)計方案2.1方案一:2.1.1機構(gòu)類型：連桿、螺套和驅(qū)動裝置的組合機構(gòu)2.1.2機構(gòu)運動原理： 在該

4、方案中，采用床和椅轉(zhuǎn)換的是平鋪和坐起分別驅(qū)動的思路。具體方案圖如附錄1所示。當(dāng)折疊床位床的時候，床板1、2、3在同一平面，人躺在床上和普通床一樣。驅(qū)動裝置354'4621圖1 方案一折疊式床椅平躺時 當(dāng)床椅由床轉(zhuǎn)換成椅的時候，該過程由圖中連桿4、5和螺套6和驅(qū)動裝置的運動組合實現(xiàn)，驅(qū)動裝置逆時針旋轉(zhuǎn)時，通過螺桿帶動螺套6向右運動，從而帶動連桿4支撐床板3向上頂起，當(dāng)連桿3達到最高點時，由鉸鏈連接的床板2也達到頂點，床板1到達原來床板3所在位置，即為座椅的底部，床板2、3即為座椅的靠背。從而實現(xiàn)了由床到椅的轉(zhuǎn)換。驅(qū)動裝置654'4321圖2 方案一折疊式床椅被折起時2.1.3機構(gòu)

5、的優(yōu)缺點：優(yōu)點：此方案主要由螺旋傳動，結(jié)構(gòu)簡單，可以通過自鎖現(xiàn)象實現(xiàn)床椅的穩(wěn)定，加工容易，成本低廉，傳動平穩(wěn)精確。缺點：承受的軸向推力大，效率低，摩擦嚴重。人坐在床椅上，不方便床椅的相互轉(zhuǎn)換，故不適合殘疾人或病人使用。2.2方案二：2.2.1機構(gòu)類型：渦輪蝸桿、鏈條、齒輪、連桿等機構(gòu)的組合2.2.2機構(gòu)運動原理：在該方案中，采用床和椅的轉(zhuǎn)換的是前后兩個床板被同時驅(qū)動的思想。具體機構(gòu)如附錄2所示。分別是床板平置和坐起動作完成后的狀態(tài)。床板平置時，人躺在床上和普通的床一樣，桿4'、5、6組成的連桿機構(gòu)處于死點狀態(tài)，達到足夠的剛度和穩(wěn)定性支撐床板。24驅(qū)動裝置187654'92

6、9;圖3 （方案二）折疊式床椅平躺時當(dāng)需要坐起時由圖中的驅(qū)動蝸桿1轉(zhuǎn)動，帶動驅(qū)動渦輪2轉(zhuǎn)動，從而帶動轉(zhuǎn)臂運動，將床板9頂起。與此同時通過鏈條傳動的渦輪帶動齒輪4轉(zhuǎn)動，齒輪4的旋轉(zhuǎn)使得曲柄連桿機構(gòu)中的曲柄4'轉(zhuǎn)動，擺脫死點狀態(tài)，搖桿6轉(zhuǎn)動，使得床板7在重力的作用下轉(zhuǎn)動，最后同時滿足坐起和的功能。2'214'45678驅(qū)動裝置9圖4 方案二折疊式床椅折起時2.2.3機構(gòu)的優(yōu)缺點優(yōu)點：傳動平穩(wěn)，沖擊載荷小傳動比大。病人或殘疾人在床上可通過手動控制。實現(xiàn)自己對自己的照顧。缺點：效率低磨損較嚴重，且渦輪蝸桿加工難度大，制作成本高。并且其曲腿功能和坐起只能同時滿足，無法獨立動作。方

7、案三：2.3.1機構(gòu)類型：螺旋滑塊連桿組合機構(gòu)2.3.2機構(gòu)運動原理： 在該方案中，與方案二一樣采用前后兩個床板被同時驅(qū)動的思想。具體驅(qū)動方式如附錄所示。分別是床板平置和坐起動作完成后的狀態(tài)。312當(dāng)床椅轉(zhuǎn)換成床的時候，床板1、2、3在同一平面，人躺在床上和普通床一樣。驅(qū)動裝置4'76458圖5 方案三折疊式床椅平躺時 當(dāng)床椅由床轉(zhuǎn)換成椅的時候，該過程由圖中螺旋滑塊連桿組合機構(gòu)實現(xiàn)，螺套8向右運動，從而通過連桿6、7帶動滑塊5沿桿4運動，由于4和4'是一個整體，所以當(dāng)連桿4'向上頂起的同時，連桿4在重力的作用下向下運動，床板2不動。由此實現(xiàn)了床板3的下降和床板1的上升，

8、從而達到由床到椅的轉(zhuǎn)換。驅(qū)動裝置87654'4321圖6 方案三折疊式床椅折疊時2.3.3機構(gòu)的優(yōu)缺點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，加工比較容易，相比成本較低廉，傳動精確，可形成自鎖現(xiàn)象，機構(gòu)穩(wěn)定。缺點：效率低磨損較嚴重，機械強度不夠，且其曲腿功能和坐起只能同時滿足，無法獨立動作。2.4方案四：2.4.1機構(gòu)類型：螺旋連桿組合機構(gòu)2.4.2機構(gòu)運動原理：在該方案中，采用床和椅的轉(zhuǎn)換是平鋪和坐起的功能分別驅(qū)動的思想。具體如圖附錄4所示。分別是床板平置和坐起動作時的狀態(tài)。當(dāng)床椅轉(zhuǎn)換成床的時候，床板1、2、3在同一平面，人躺在床上和普通床一樣。231驅(qū)動裝置2驅(qū)動裝置1976'64'458

9、圖7 方案四折疊式床椅平躺時當(dāng)床椅由床轉(zhuǎn)換成椅的時候，該過程由圖中左右對稱的螺旋連桿組合機構(gòu)來實現(xiàn)，但左右兩種機構(gòu)的運動方式是分開的，左邊的驅(qū)動裝置工作時，通過螺桿帶動螺套8向右運動，從而通過連桿5帶動連桿4向上頂起，實現(xiàn)床板1的上升。右邊的驅(qū)動裝置發(fā)動時，通過螺桿帶動螺套向左運動，從而通過連桿7帶動連桿6向下運動，實現(xiàn)床板3的下降，從而實現(xiàn)該床椅有床向椅的轉(zhuǎn)換。76'6驅(qū)動裝置298驅(qū)動裝置154'4321圖8 方案四折疊式機構(gòu)折疊時2.4.3機構(gòu)的優(yōu)缺點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低廉，傳動精確，可形成自鎖現(xiàn)象。且其曲腿功能和坐起功能互不干擾，可分別調(diào)節(jié)靠背及曲腿板的角度

10、，達到最佳的狀態(tài)。缺點：承受的軸向推力較大，效率低，摩擦嚴重。3、車輪設(shè)計及剎車機構(gòu)車的前輪為圓球形，可以實現(xiàn)車向不同的方向運動。車的后輪采用普通車輪，并配置剎車機構(gòu)。3.1第一種剎車機構(gòu)這種剎車機構(gòu)利用死角原理，兩個車輪收到來自中間而作用于兩邊的的力。使得車輪停止運動，達到剎車的目的。當(dāng)機構(gòu)2、3沒有受到力的作用時，2、3之間間的夾角小于。當(dāng)機構(gòu)2、3受到向下的力作用時，機構(gòu)2、3成180°，形成死角。使得車輪受到力的作用而停止運動。432141圖9 剎車機構(gòu)沒有工作時23圖10 剎車機構(gòu)工作時3.2第二種剎車機構(gòu)構(gòu)件1運動使得構(gòu)件2轉(zhuǎn)動，進而控制3是否與車輪接觸，接觸即達到剎車的

11、目的，不接觸則車輪轉(zhuǎn)動。當(dāng)達到剎車的目的時機構(gòu)1可以被放入縫隙中，實現(xiàn)制動。4321'1圖11 剎車機構(gòu)原理4、設(shè)計方案的比較及選擇采用的機構(gòu)機構(gòu)的優(yōu)點機構(gòu)的缺點實現(xiàn)情況方案一連桿、螺套結(jié)構(gòu)簡單，可以通過自鎖現(xiàn)象實現(xiàn)床椅的穩(wěn)定，加工容易，成本低廉，傳動平穩(wěn)精確。承受的軸向推力大，效率低，摩擦嚴重。人坐在床椅上，不方便床椅的相互轉(zhuǎn)換，不適合殘疾人或病人使用。可實現(xiàn)床椅之間的轉(zhuǎn)換方案二渦輪蝸桿帶輪組合傳動平穩(wěn)，沖擊載荷小傳動比大。病人或殘疾人在床上可通過手動控制。實現(xiàn)自己對自己的照顧。效率低磨損較嚴重，且渦輪蝸桿加工難度大，制作成本高。并且其曲腿功能和坐起只能同時滿足，無法獨立動作。可實現(xiàn)

12、床椅之間的轉(zhuǎn)換方案三螺旋滑塊連桿組合機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工比較容易，相比成本較低廉，傳動精確，可形成自鎖現(xiàn)象，機構(gòu)穩(wěn)定。效率低磨損較嚴重，機械強度不夠，且其曲腿功能和坐起只能同時滿足，無法獨立動作。可實現(xiàn)床椅之間的轉(zhuǎn)換方案四螺旋連桿組合機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低廉，傳動精確，可形成自鎖現(xiàn)象。且其曲腿功能和坐起功能互不干擾，可分別調(diào)節(jié)靠背及曲腿板的角度，達到最佳的狀態(tài)承受的軸向推力較大，效率低，摩擦嚴重。可分別實現(xiàn)前后床板的轉(zhuǎn)動 綜合考慮各個功能的實現(xiàn)情況，制造的工藝性以及加工成本，最終決定選擇方案4。5、設(shè)計計算基本參數(shù)的設(shè)計 根據(jù)常識確定床的基本尺寸為：長2100mm，寬1000mm，高60

13、0mm，平躺時床板為平的，人坐起時靠背床板的運動范圍為085°，曲腿部分的床板的運動范圍為060°。因為傳動的效率與傳動角由很大的關(guān)系，故應(yīng)保證盡量大的傳動率角，參考傳動角范圍60°90°，考慮個構(gòu)件間的相對位置，課初步確定個構(gòu)件的尺寸：坐起機構(gòu)轉(zhuǎn)臂：轉(zhuǎn)臂5長度為600mm，連桿6長330mm，連桿5'長150mm，螺桿導(dǎo)程l=300，故螺桿螺紋長度為350mm，據(jù)床的整體結(jié)構(gòu)確定螺桿長為450mm。曲膝機構(gòu)：轉(zhuǎn)臂12長為370mm，連桿11長為300mm，連桿12'長150mm，螺桿導(dǎo)程l=213mm，故螺桿螺紋長度為250mm，據(jù)床的

14、整體結(jié)構(gòu)確定螺桿長度為450mm。機構(gòu)運動原理：當(dāng)床椅轉(zhuǎn)換成床的時候，床板1、2、3在同一平面，人躺在床上和普通床一樣。當(dāng)床椅由床轉(zhuǎn)換成椅的時候，該過程由圖中左右對稱的螺旋連桿組合機構(gòu)來實現(xiàn)，但左右兩種機構(gòu)的運動方式是分開的，左邊的驅(qū)動裝置工作時，通過螺桿帶動螺套8向右運動，從而通過連桿5帶動連桿4向上頂起，實現(xiàn)床板1的上升。右邊的驅(qū)動裝置發(fā)動時，通過螺桿帶動螺套向左運動，從而通過連桿7帶動連桿6向下運動，實現(xiàn)床板3的下降，從而實現(xiàn)該床椅有床向椅的轉(zhuǎn)換。取，極限角度則轉(zhuǎn)臂角速度轉(zhuǎn)臂速度為設(shè)負載為t=1000n則轉(zhuǎn)臂的傳動功率為：（忽略轉(zhuǎn)臂自重）人的許用功率(忽略軸的轉(zhuǎn)到慣量及連桿自重)則人的實

15、際功率考慮摩擦等因素，人需付出至少120w。 由圖知坐起螺桿導(dǎo)程約為300mm。，坐起時間t=40s，螺桿螺紋間距d=5mm。可以得出人驅(qū)動轉(zhuǎn)速約為：曲膝機構(gòu)：取，極限角度則轉(zhuǎn)臂角速度轉(zhuǎn)臂速度為設(shè)負載為t=1000n，則轉(zhuǎn)臂的傳動功率為:（忽略轉(zhuǎn)臂自重）人的許用功率(忽略軸的轉(zhuǎn)到慣量及連桿自重)則人的實際功率考慮摩擦等因素，人需付出至少60w。由圖知坐起螺桿導(dǎo)程約為213mm。，坐起時間t=30s，螺桿螺紋間距d=5mm?？梢缘贸鋈蓑?qū)動轉(zhuǎn)速約為：6、設(shè)計心得及體會 這次的課程設(shè)計，對我們來說是一次學(xué)以致用的體驗，不僅讓我學(xué)到了如何設(shè)計一件小機械，如何使它最優(yōu)化，而且讓我在這個過程中學(xué)會了團隊合作，學(xué)會了堅持不懈的努力的能力。整個設(shè)計過程中我們遇到了很多困難，但是我們一一將其解決，從這次課程設(shè)計中我們理解到，理論知識重要但是實踐能力需要我們進一步加強。通過我們自主解決問題時，我們的自我學(xué)習(xí)能力得到了一定的培養(yǎng)，我們覺得這種品質(zhì)的培養(yǎng)對我們來講是受益終身的，這次課程設(shè)計就像是一次工作一樣，我們團隊合作自主解決問題，遇到困難時去請教老師，去查找資料我們的目