产品创新设计方案书

产品创新设计课程作品 多功能储物架”设计方案书 组员: 蜗居多功能储物架设计说明书 摘要： 蜗居多功能储物架主要包括储物架主体、平行四边形结构储被架、丝杆自锁分层台、 简易电脑桌、垃 圾桶移出装置、翻转鞋架、双摇杆雨伞架及接水装置、旋转衣帽架。其主 要特点是最大程度地节约利用空 间，将生活必需品统一整理收纳实现多功能储物。采用机 械结构简单易实现，连贯性好，设计结构紧凑。 关键词： 节约空间，整理收纳，丝杆自锁，平行四边形。 作品简介 蜗居多功能储物架将生活零散必需品更具规划性地整理收纳并在整场储存中贯彻最 大空间利用率的 思想。按具体储存需求可逐个取出特定功能的储存装置使用，而在不需要 某项储存功能时又可将该部分隐 藏在储物架主体里。 如遇雨天需悬挂湿雨伞时，只需推出第二层并掰下隐藏于其底下的双摇杆伞架和拉出 接水装置即可； 被褥冬用夏储，当冬季不再需要储被架，只需掰下两边支杆，利用平行四 边形机构即可将储被架收缩至紧 贴储物架主体而不占用空间。 主要应用在小户型居民住房和集体宿舍。 1.研制背景及意义。 我国一直致力于解决买不起房买不到房的新升级社会矛盾，由此推出了一系列社会保 障性住房，如经 济适用房。此类住房有一共性，即住房面积较小， 大都被控制在35平米到 80平米之间。 蜗居”便成了 当下社会的一个流行词。并且，随着人们对未来生活品质要求 的提高，如何高效利用小面积住房的空间也 成了当下一个热议话题。 高效利用室内空间应该包括两个方面：一、尽量减少储物框架本身占空率； 二、储存统 一化规整化。而目前市场上虽然储物架众多，但大都为固定框架，不能根据实际需求减少 储物架本身所占 用空间，对小面积居民房和集体宿舍造成放置压力，如：使用一个一般储 物架来储藏冬被，那在冬季被褥 使用时，储物架处于空置状态白白占用室内空间。并且， 现有储物架都只具备单一储物功能，如：鞋架、 书架、衣帽架等，零散放置在室内，显得 杂乱无章，既浪费空间又不符合人们对高整洁度品质生活的追 求。 而我们设计和制作的蜗居多功能储物架主要为解决以上两个问题，对现有储物架的 一种改良与创 新。针对性解决现今广为推行的小户型居住房以及集体宿舍的空间利用率和 整洁度问题。 目前市场常见的储物架 常见鞋架 2.蜗居多功能储物架总体方案设计 2- 1蜗居多功能储物架总体结构装配及总体功能简图: 常见衣帽架 收缩状态伸展状态 图 2-1 蜗居多功能储物架装配图 2-2蜗居多功能储物架总体功能简介 蜗居多功能储物架主要包括储物架主体、平行四边形结构储被架、丝杆自锁分层台、 简易电脑桌，垃圾桶移出装置、翻转鞋架、四杆雨伞架及接水装置、旋转晾衣架。 主体有四层。 储物架 底层：右侧装有垃圾桶移出装置，可将垃圾桶放置在该装置上，使用时踩下踏板，垃圾桶 即可旋出，松开踏板，垃圾 桶即可自动收回底层；左侧设计双层鞋架，踩下踏板，待鞋架 翻转出后即可取放鞋。 第一层：可放置行李箱等闲置的大型物品； 第二层：常态时可与普通架子没有太大差别，但在滑轨的辅助作用下可以向水平方向移出， 此时第二层即为一简易电脑桌，并制造出了更多储物空间，即第一层顶层和第二层顶层也 可做暂时储物层。第二层底 部布置有双摇杆雨伞架，常态时其收缩并置于第二层底部，遇 雨天需悬挂湿雨伞时，只需推出第二层并掰下隐藏于其 底下的四杆伞架和拉出接水装置即 可。 第三层：为丝杆自锁分层台，转动摇柄可实现分层台上升与下降。储物架杆上还装有三个 旋转衣帽架。 储被架：位于储物架主体的后侧，分为两层，每层由三排平行四边形机构组成。冬季被褥 被使用，不再需要储被架， 只需掰下两根支杆，利用平行四边形机构即可将储被架收缩至 紧贴储物架主体而不占用空间。 2-3蜗居多功能储物架采用的机构及传动分析 表2-3蜗居多功能储物架所用机构及传动的性能分析表 机构类型所属部件功用及性能 锥齿轮传动 将水平旋转运动转 换为 垂直旋转的装 置 传动平稳，效率咼，行程大；该机构能较精确、 平稳地 实现主动轴与从动轴同步旋转。 丝杆自锁机构 滑轨机构 升降装置 滑轨及其支撑构 件 具有自锁性能，实现升降与停止 实现平行移出的动作 双摇杆机构 杆状结构及其支 撑 机构简单，制作方便 构件 铝条及其固定件 利用平行四边形易变性，不使用时合起节省空 间 平行四边形机构 杠杆机构 杆状结构及其支 撑 构件 3原理方案的实现 3.1机械部分设计 3.1.1垃圾桶移出锥齿轮装置 如图3-1-1所示，整个装置通过轴承座固定在储物架主体上，踩下踏板后，连接踏板 与锥齿轮的轴被带动，锥齿轮旋转。通过同模数锥齿轮带动与之相连的竖直杆做大约 度转动，固定在锥齿轮底部的垃圾桶托盘随之旋转，从而实现垃圾桶移出功能。 120 图3-1-1垃圾桶移出锥齿轮装置 3.1.2平行四边形机构 该机构主要运用在储被架上，利用的是平行四边形易变性。当夏季需要储被时，拉开 储被架，平行四边形伸展 至大约 45cm,再掰起每层两根支杆（支杆以转动副形式连接在储 物架主体上）用于固定即可放置被褥；冬季，又可 合起将储被架收缩至紧贴储物架主体而 不占用空间。 图3-1-2剪叉机构 3- 1-3丝杆自锁机构 如图3-1-5所示，框架内部由分层台隔开，底部及两侧装有丝杆自锁升降机构，转动摇柄 可实现丝杆的前进与后 退。下面仅以分层台的升起为例简述机构原理。逆时针转动摇柄， 丝杆后退，根据相对运动与丝杆呈一定角度相连的 两根轴角度变大，带动俩平行轴以相同 速率向外侧运动。滑块沿光轴以相同速率也沿外侧滑动，从而带动与滑块相连 的轴向上运 动，支起分层台。 下降时状态 升起后状态 图 3-1-3 丝杆自锁机构 3.1.5滑轨机构 如图3-1-4所示滑轨连接第一层顶端与第二层低部，以及第二层顶端与第三层底部，需要 时，拉出滑轨即可，从而实现第二层滑出动作。 未滑出状态 滑出状态 图3-1-5滑轨机构 3-1-6双摇杆机构 如图3-1-5所示，不使用时向上推动两根平行轴直至俩连架杆与连杆重合, 第二层底 部；当俩连架杆与连杆垂直伞架处于使用状态。 即伞架收缩 伞架收缩 伞架使用 图 3-1-6 双摇杆机构 4■理论设计计算 4- 1锥齿轮传动计算 由于齿轮工作可靠、使用寿命长、传动比稳定、传动效率高、且可将将水平旋转运动 转换为垂 直旋转，因此作品的传动采用锥齿轮传动。传动几何计算如下： 一、选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数 1. 根据传动方案的设计，选用锥齿轮传动； 2. 垃圾桶移出装置，速度低，故选用 8级精度 （GB10095-18）; 3. 材料选择。查表齿轮选用 40cr （调质）硬度280HBS; 4. 传动比：i=2; 5. 齿轮齿数：40,20。 二、按齿面接触强度设计直齿圆柱齿轮 由设计计算公式进行计算，即： - 2.923 (ZH)2 KT I 丿 2 5 (1-0.5 5)人 1. 确定公式内的各计算数值 1）选载荷系数K=1.2 ; 2）齿轮传递的转距「=2000N xmm; © H 3） 查表齿宽系数 H =1 ; 4）齿轮接触强度极限二二550MPa ; 5） 由于垃圾桶移出装置需长时间使用，接触疲劳寿命系数 6）计算接触疲劳许用应力。 取