多功能推车梯子设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 摘 要 本设计是一种多功能推车梯子，综合了普通梯子、手推车、平板车、铲车的功能，将此四项功能融合为一体，并拥有独特的攀爬台阶功能， 很好的解决了目前人们日常生活中对于搬运货物中经常遇到的问题。 设计中融入了人性化、实用性设计理念，在多功能基础上进行创新设计，通过严格的材料选择和力学分析进行设计。本设计过程主要依靠电脑绘图，利用大量三维图片将每个结构的设计和模型以图文并茂形式进行了详细的分析和阐述。本文将分析设计的整个过程，以及每个零件的制作和设计过程进行了详尽的描述，充分体现了针对 大众进行设计的方向，将人性 化设计贯穿整个设计的始终，在开发多功能的同时也提高了产品的实用性 。 关键词： 产品 多功能 设计充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 Abstract This design is a multi-purpose ladder cart, a comprehensive general ladder, trolleys, Ping Banche, lift truck features, this one for the four functions of integration and unique features climbing stage, a very good solution of the current daily life In the handling of the goods in the often encountered problems. Integrated into the design of humanity, practical design, multi-function on the basis of innovative design, a rigorous analysis of material selection and mechanical design. The design process relied mainly on computer graphics, use of large three-dimensional image of each design and structure of the model illustrated in the form of a detailed analysis and elaboration. This paper will analyse the whole process of design, and every part of the design and production process of a detailed description, fully embodies the general public for the design direction, humanity will run through the entire design has always been designed, in the development of multi-function while Enhance the usefulness of the product. Key words: product-design 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 目 录 1 绪论 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究目的及意义 1 1.3 设计理念 2 1.4 前期准备 2 2 前期总体结构分析设计 4 2.1 多功能产品设计中的常见问题 4 2.1.1 多功能产品使用过程中，功能之间相互影响 4 2.1.2 多功能造成成本的浪费 4 2.1.3 多功能造成功能浪费 4 2.2 产品的人性化设计方法 4 2.2.1 设计思维 5 2.2.2 功能规划 5 2.2.3 造型语意 5 2.2.4 材料选择 6 2.2.5 色彩运用 6 2.2.6 操作界面 6 2.3 梯子形态下的人体舒适度及安全总体分析设计 6 2.3.1 上下梯子所需时间 7 2.3.2 三点接触比例 7 2.3.3 梯子架材料的选用 9 2.3.4 梯子踏板结构设计 10 2.3.5 台阶安全措施 11 2.3.6 台阶的材料 13 2.4：推车部分的设计 15 2.4.1 三种推车示意图 15 2.4.2 转向问题 16 2.4.3 锁轮功能 17 2.5 爬台阶部分设计 19 2.5.1 星轮的选择 19 2.5.2 爬台阶功能的实现 20 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2.5.3 三星轮安装位置问题 21 3 具体结构分析设计 22 3.1 梯子部分： 22 3.1.1 梯子双杆结构的固定及受力分析 22 3.1.1.1 前杆部分 22 3.1.1.2 后杆部分 22 3.1.1.3 连接器 1 的设计 24 3.1.1.4 前杆、后杆、连接器的组合结构 24 3.1.1.5 受力分析 25 3.1.2 三个台阶的设计 25 3.1.3 三个台阶在双杆间的连接 27 3.2 铲车部分 29 3.3 平板车和推车部分： 31 3.4 爬台阶功能结构部分 33 3.4.1 三星轮的结构 33 3.4.2 三星轮的安装 34 4 种形态的实现 36 4.1 梯子形态 36 4.2 平板车形态 36 4.3 手推车形态 37 4.4 铲车形态 37 4.5 攀爬台阶功能 37 结论 38 致谢 39 参考资料 40 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1 绪论 1.1 研究背景 目前，很多功能单一的常规产品已经不能再满足人们生活多元化需要，功能单一的产品由于其功能的局限性，让人们为了需要不得不购买很多此类产品，浪费金钱、占用空间、使用不方便，给人们的生产、生活带来了很多不便。 产品的多功能化已经成为现代设计的主流，多功能产品的市场占有率逐日上升，已经成为人们日常选择产品的主要考虑方向。 多功能产品即一种产品在原有功能的基础上同时又增加了其他功能。然而在现代产品设计中，很多产品一味注重产品的多功能，而忽略了产品本身应该实现的功能。更不可置信 的是，很多产品的功能之间根本不存在任何联系，从而造成了消费者使用中的障碍。 常用的梯子、手推车、平板车、铲车，只具有其各自功能。常见梯子都比较大，不适合家用，人们放置或搬取高处物体时，往往用凳子叠加，这样不但麻烦，并且不安全；常见手推车、平板车、铲车等只具有在平坦路面上运动的功能，如果遇到台、楼梯，在无电梯的情况下必须人力搬运运送的货物。以上情况给人们的生活工作带来诸多不便。 1.2 研究目的及意义 本设计的目的在于：本设计吸收了常用的梯子、手推车、平板车、铲车的工作特点，将其进行了功能合成，成为多功能梯子 推车，使其不但具有以上 4 种功能，并且加入了攀爬台阶的功能，让一种产品具有以上 5 种功能，并且使用方便，便于存放，节省空间。 本设计的意义在于：通过将多个单一功能产品的功能进行合理拆组，设计出充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 新的具有多功能的产品，实现产品的多功能应用，以及产品的更新换代。并且通过设计过程，提高自己对机械设计制造方面知识的丰富和认识的提高，检验自己学习过的成绩，为以后学习工作积累经验。 1.3 设计理念 根据设计目的和设计意义，以实用性为中心，以创新为思想，对项目进行设计。在设计过程中，不但要考虑到将各个产品的单一功能进行整合方 法，并且要考虑到整合后的具体实用性。尽量避免各个功能之间的影响，尽量让某些重复的结构用一个结构代替，尽量考虑到人体工学，尽量从整体的角度审视整个设计，尽量寻找和合理解决设计中出现的问题。 做到以最简约的结构设计，得到最强大而多样化的功能。坚持以人为本，完善人性化设计，做出最让民众喜欢和乐于接受的商品。 1.4 前期准备 在毕业论文设计的初期，查阅了大量的相关书籍，深入了解多功能产品设计的相关知识，了解了多功能产品现实特性，参考了大量梯子、手推车、铲车、平板车、爬台阶结构等资料，尤其是功能合成后的整体设计做了分 析。在设计之前，参考了关于产品的多功能设计以及产品的人性化设计等资料，为设计的总体结构方向进行了定位；在设计的过程中，先将各种功能结构进行整理，并提出了学者最新提出的 三点接触比例 的新概念，并用图示的方式表达；接着系统的将梯子模型、三星轮模型和三种车模型分类分析，总结出该模型存在的问题。 为了将各个功能实现的问题更好的提出和解决，将设计预分为了前期设计和具体设计两部分。 前期设计部分，是根据设计的总体理念提出问题，并通过查阅资料等方式尝充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 试解决问题和进行思路上的总体方向设计。 具体设计部分，是在前期设计的基础上 按照各个功能和步骤进行的细节设计，并且在设计中不断发现和解决新的问题，力求将设计做到完美。充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2 前期总体结构分析设计 2.1 多功能产品设计中的常见问题 我们可以从以下几个方面进行分析： 2.1.1 多功能产品使用过程中，功能之间相互影响 人们在使用多功能产品的时候，定义在任何特定任务中，都只用到一种功能，而在使用这种功能的时候，其他的功能处于闲置状态，而且会在一定程度上影响正常功能的使用，因此会形成一定的不便。 2.1.2 多功能造成成本的浪费 多功能产品在实现多功能的时候，势必要考虑功能之间的整合，以及 相对位置关系，使用中的相互影响作用，因此就会无形中增加了造型的成本， 2.1.3 多功能造成功能浪费 产品都是针对特定消费者进行设计的，对于产品的功能，同样需要根据具体消费者的特点进行考虑，如果产品的功能过多，势必会造成目标人群的不满意，因为他们在选择一个产品的同时也购买到这个产品的其他附属功能，而当他们不需要这些功能的时候，就造成了产品的浪费。 在之后的设计中，一定要注意并避免以上 3 点。 2.2 产品的人性化设计方法 人性化设计要求产品在满足基本的物质性功能以外 ,还要更多地关注产品的综合社会价值 ,关注人的精神和情感需求的满足 ,在操作上产品与人的关系应该更加友好 ,对产品的使用与拥有能给人带来过程的愉悦和精神上的享受。这就要求设计师在对消费者进行针对性研究的基础上 ,还必须将目光放到对产品被使用过程中的情景和状态进行研究 ,并且就产品与使用者的非物质性关联因素也要进行考究与推敲 ,对产品在物质与精神层面进行全方位的设计。所以 ,产品人性化设充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 计的方法除了围绕功能、造型、材料和色彩等 4大要素而展开的功能规 划的人性化设计、造型语意的人性化设计、材料选择的人性化设计和色彩运用的人性化设计 ,还应该包括 :设计思维的人性 化设计与操作界面的人性化设计 2个方面。 2.2.1 设计思维 设计思维人性化的一个重要的方面是不能忽视对人类自身的关怀。在环保意识越来越增强的今天 ,设计师也应增强自己的环保意识 ,要以尽可能小的资源代价 ,获取最大的使用价值。 利用绿色设计的理念来指导我们的设计 ,为人类的生存和未来承担起最基本的责任和直接的义务。设计思维的人性化也强调设计师与消费者双方的沟通、联系和交流 ,深度挖掘超越产品基本功能以外 ,能够满足各种不同消费群体更深层次的心理与精神的需求 ,实现产品与人的更加和谐的关系。 除了在产品设计工作中实现产品 的人性化 ,给产品一个恰到好处的命名 ,往往会成为设计人性化的“点睛”之笔。 2.2.2 功能规划 在这里定义的产品功能规划是指预测产品的发展并协调各种新旧功能以适应其发展的过程 ,当然在此过程中要综合考虑社会需求、科技因素、价格因素、使用因素等等问题。归根到底功能是为用户服务的 ,功能的增加必需要增加用户的使用方便性 ,假设不能达到 ,那就证明这个功能是多余的无用的功能 ,这就体现了功能规划的人性化因素。 2.2.3 造型语意 通过设计的造型语意 ,引发人的情感体验和心理感受 ,是人性化设计的重要方法之一。人们对产品的第一 印象就是通过造型来实现的 ,设计中的造型要素是人们对设计最关注的一方面。而所有的功能、使用方式最终也必须通过造型而得以明确与实现。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2.2.4 材料选择 材料的人性化设计包括 :选用绿色材料使产品具备人性化特征 ；发挥材料的表面肌理特性体现人性化 ；从文化与审美层面选择材料体现人性化 ；从安全的角度选择材料体现人性化 ；从环境适应性角度选择材料体现人性化。 2.2.5 色彩运用 艺术心理学家认为 ,色彩能直接诉诸人的情感体验 ,它是一种情感语言 ,它所表达的是一种人类内心中某些极为复杂的感受。梵高说 :“没有不好的颜色 ,只有不 好的搭配。”对于产品设计也是一样 ,色彩是最能直接反应人们感受的一种方式 ,色彩也是设计人性化表达的重要方法。色彩对人引起的视觉效果反应在物理性质方面 ,如冷暖、远近、轻重、大小等 ,色彩的物理作用在产品设计中极为重要。 2.2.6 操作界面 操作界面的人性化实际上也属于功能规划的人性化中间的一部分 ,但是它非常重要 , “强调一切为人所使用的物 ,都必须适合于人” , 确立了“以人为本”的造物原则 ,从此人类的产品创造步入人性化设计的时代。在界面设计中不光功能的规划很重要 ,还要从易于识别、易于使用的角度对产品的人机关系进 行全面的思考与审视 ,实现产品的人性化。 2.3 梯子形态下的人体舒适度及安全总体分析设计 由于梯子部分是核心结构，所以本设计首先从梯子的设计入手。因为本设计需要充分体现以人为本的实用性特点，所以，结构设计的本身需要涉及到在具体使用过程中的人体舒适度，并以此为基础进行梯子结构的相应设计： 研制机器和工具的各种技术措施都不完善，除非能适应人的因素，包括人体尺寸，常规的人体姿势、动作和行为。因此符合人机工程的要求是安全工作场所的首要条件。 行为研究是必要的，特别对哪些几乎是无意识的习惯动作的研究 。多动因子充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 的动作和作业的试验，有助于对工作场所或某种器具的各个组成部分进行评价和优化。为此，进行了相应的试验，研究标准轻便直梯放置角度不同对攀登者上下梯子动作的影响。 试验的主要目的主要是：研究安全的爬梯子的常规动作，确定适合于人体度量和生物力学因素的条件，如身体尺寸、动作和各种力学。这些条件应保证人以自然动作爬梯子时发生事故的危险性减至最小。 2.3.1 上下梯子所需时间 从图 1 可以得出一个重要结论，当梯子倾角为 70时，移动单位高度所需的时间最短，因此可以说它是最佳角度。这证实了 Lehmann 的 结论，说明梯子倾角为 70时，移动单位高度所小号的能量最少。如果工作人员的能力和工作效率保持不变，梯子倾角为 70时，人所受到的干扰以及不良因素较少，完成某一动作所需要的时间也越短。 2.3.2 三点接触比例 三点接触规律，即在上下梯子的过程中，人至少要用三个肢体同时分别接触充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 梯子的横档和扶手。因此我们研究了梯子的倾角对总时间中三点接触周期所占比例的影响，结果发现，梯子的倾角为 60时，这种比例最小， 50时稍大， 90时比例最大（见图 2 和图 3）。 很明显，这说明人在上梯子时应快速抓扶以保持身体的 平衡，梯子倾角为60时，生物力学条件最佳。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 据相关资料显示，梯子的最佳受力角度是 75，在 60 80内为可竖立范围。 2.3.3 梯子架材料的选用 制作梯子，首先需要考虑梯子可以承载人体的重量，即梯子的材料以及尺寸选择。经过查询和对比，梯子的材料选择铝合金。铝合金在现代机械制造中的应用占有很大的比例，是制作此类产品的最佳选择。以下是目前市场常用铝合金材料的一些相关信息： 图 4 铝合金的分类与性能特征 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 5 铝及铝合金管材的品种和规格范围 根据这些信息，在本设计中，铝合金材料我选择 7A04： 超硬铝合金。选择理由是这种材料室温强度最高，很常用，各项性能优越。管材我选择 厚壁圆管。选择理由是其性能指标刚好适合本设计使用。 2.3.4 梯子踏板结构设计 作为梯子使用安全问题的一个重要环节，梯子形态的脚踏板必须充分体现安全设计理念。根据建筑学楼梯设计理论，舒适的楼梯，台阶高度以 15cm 为宜，若超过 18cm，登楼梯时就会感觉累了，台阶深度以 27-30cm 为宜。然而梯子和充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 楼梯不同，因此考虑到本设计具体情况，台阶数订为 3，最上面的台阶由于是站立平台，因此要比下面两个台阶深度要大， 3 个台阶排列情况如图 6 所示 ： 图 6 2.3.5 台阶安全措施 台阶要解决的安全隐患主要有两点： 1 防滑； 2 防碰伤刮伤 防滑： 登梯子或走楼梯时滑到是件很危险的事情，所以防滑设计必须做到，下面提供几种防滑措施图片： 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 7 图 8 图 9 图 10 在生活中，室内外楼梯如果没有本身的防滑结构，一般会附加如防滑贴、金属防滑条等来进行防滑。经过分析，我选择采用凸起横纹，这样不但防滑，而且可以避免凹陷横纹带来的不便 于清理污垢的问题； 防碰伤刮伤 ：带有棱角的边缘容易让使用者受伤，因此台阶部件应光滑、圆润，无突出尖锐部分，以免碰伤刮伤，但是又不能过于圆润，防止踩滑。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2.3.6 台阶的材料 台阶的材料我选用塑料，以下是常用塑料名称与应用表： 品种 材料 典型应用范围 ABS 丙烯腈 -丁二烯-苯乙烯共聚物 汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等），电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。 PA12 聚酰胺 12 或尼龙 12 水量表和其他商业设备，电缆套，机械凸轮，滑动机构以及轴承等。 PA6 聚酰胺 6 或尼龙 6 由于有很好的机械强度和刚度被广泛用于结构部件。由于有很好的耐磨损特性，还用于制造轴承。 PA66 聚酰胺 66 或尼龙 66 同 PA6 相比， PA66 更广泛应用于汽车工业、仪器壳体以及其它需要有抗冲击性和高强度要求的产品。 PBT 聚对苯二甲酸丁二醇酯 家用器具（食品加工刀片、真空吸尘器元件、电风扇、头发干燥机壳体、咖啡器皿等），电器元件（开关、电机壳、保险丝盒、计算机键盘按键等），汽车工业（散热器格窗、车身嵌板、车轮盖、 门窗部件等）。 PC 聚碳酸酯 电气和商业设备（计算机元件、连接器等），器具（食品加工机、电冰箱抽屉等），交通运输行业 （车辆的前后灯、仪表板等）。 PC/ABS 聚碳酸酯和丙烯腈 - 丁二 烯 -苯乙烯共聚物和混合物 计算机和商业机器的壳体、电器设备、草坪和园艺机器、汽车零件（仪表板、内部装修以及车轮盖）。 PC/PBT 聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯的混合物 齿轮箱、汽车保险杠以及要求具有抗化学反应和耐腐蚀性、热稳定性、抗冲击性以及几何稳定性的产品。 PE-HD 高密度聚乙烯 电冰箱容器、存储容器、家用 厨具、密封盖等。 PEI 聚乙醚 汽车工业（发动机配件如温度传感器、燃料和空气处理器等），电器及电子设备（电气联结器、印刷电路板、芯片外壳、防爆盒等），产品包装，飞机内部设备，医药行业（外科器械、工具壳体、非植入器械）。 PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯 汽车工业（结构器件如反光镜盒，电气部件如车头灯反光镜等），电器元件（马达壳体、电气联结器、继电器、开关、微波炉内部器件等）。工业应用（泵壳体、手工器械等）。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 PETG 乙二醇改性 -聚对苯二甲酸乙二醇酯 医药设备（试管、试剂瓶等），玩具，显示器，光源外罩， 防护面罩，冰箱保鲜盘等。 POM 聚甲醛 POM 具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性，特别适合于制作齿轮和轴承。由于它还具有耐高温特性，因此还用于管道器件（管道阀门、泵壳体），草坪设备等 。 PP 聚丙烯 汽车工业（主要使用含金属添加剂的 PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品 （草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等）。 PPE 聚丙乙烯 家庭用品（洗碗机、洗衣机等），电气设备如控制器壳体、光纤联接器等。 PS 聚苯乙烯 产品包装，家 庭用品（餐具、托盘等），电气（透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等） PVC 聚氯乙烯 供水管道，家用管道，房屋墙板，商用机器壳体，电子产品包装，医疗器械，食品包装等。 SA 苯乙烯 -丙烯腈共聚物 电气（插座、壳体等），日用商品（厨房器械，冰箱装置，电视机底座，卡带盒等），汽车工业（车头灯盒、反光境、仪表盘等），家庭用品（餐具、食品刀具等），化装品包装等。 PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯 压克力 有机玻璃 汽车工业（信号灯设备、仪表盘等），医药行业（储血容器等），工业应用（影碟、灯光散射器 )，日用消费品（饮料 杯、文具等）。 根据此表，台阶的材料我选用： ABS 或 PA6 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2.4 推车部分的设计： 推车形态是本设计的第二个特色，推车部分是在梯架和脚轮的基础上进行变形，共分为三种形态：手推车、铲车、平板车，如图 11图 13 所示： 2.4.1 三种推车示意图 图 11 手推车 图 12 平板车 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 13 铲车 由以上 3 图可以发现， 3 种车的结构主要是车架和脚轮，车架即梯子形态下的前杆和后杆，前面已经叙述过了，这里主要对轮子部分进行分析设计。 本设计中轮子分为两类，前轮和后轮，为了实现爬楼梯功能，前轮将被设计为一组 三星轮（ 2.5 爬台阶功能部分），后轮被设计为一组万向脚轮。 2.4.2 转向问题： 本设计在铲车形态下，仅有一组三星轮着地，因此不存在转向问题。然而，在手推车和平板车形态下，由于是前轮后轮同时着地，所以，在运行中将涉及到转向问题。前轮已被设计为三星轮，因此后轮将设计为带转向的脚轮，如图 14所示： 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 14 普通万向轮结构 2.4.3 锁轮功能： 手推车和平板车形态下，当停靠在带有坡度的道路上时，若无人看管，很容易自动滑行。为了避免这种情况，后轮脚轮将加入手动锁轮功能。常用锁轮结构有两种，如图 15、图 16 所示： 图 15 自锁脚轮 1 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 16 自锁脚轮 2 综合考虑上述两种功能，后轮脚轮将被设计为带有转向和手动锁轮功能，如图 17 所示： 图 17 自锁万向轮 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 以图 17 为例，这种模型不但具有万向轮功能，而且在轮轴上带有一个手动柄的锁轮功能，当手动柄处于图 17 位置时，轮子可以正常旋转；如果转动手动柄，将手动柄上两个凸起旋转到轮子两边的金属轮框上，由于凸起的挤压作用，使得金属轮框发生形变，从而挤压到轮子，使金属轮框与轮子之间产生较大摩擦，实现锁轮功能。 2.5 爬台阶部分设计 2.5.1 星轮的选择 本设计在 推车形态下加入了爬台阶功能，其主要作用部件是推车底轮采用星轮，现行星轮主要存在两种 :五星轮和三星轮，如图 18、图 19 所示： 图 18 五星轮结构 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 19 三星轮实例 根据世界各国现流行，三星轮的利用率比五星轮利用率高。因为三星轮比五星轮结构简单，成本低，并且可以实现多数五星轮可以达到的爬台阶功能。因此，在本设计中的爬台阶功能设计中，采用三星轮，其结构如图 20 所示： 图 20 铁芯三星轮 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2.5.2 爬台阶功能的实现 ： 三星轮的尺寸和结构参考现行楼梯尺寸进行设计。现行楼梯台阶的尺寸为： 阶高应在 150-170MM，阶面深度为 220-270MM，以此为依据，预设三星轮子轮直径为 150MM，由上图可知，在此尺寸下，爬台阶功能很容易实现。 图 21 三星轮爬台阶示意图 2.5.3 三星轮安装位置问题 在实现功能的综合考虑中，三星轮应该安装在前杆杆脚附近，这样就产生两种情况： 1 三星轮直接安装到前杆上； 2 通过一个连接器连接到前杆上。 经分析，选择情况 2，更易于实现本设计所有形态下功能。现将连接架与前杆的连接位置预设为距离前杆杆脚 125mm 位置，这个距离的可行性将在之后的具体设计分析中进行论证。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 3 具体分析设计 3.1 梯子部分： 图 22 梯子形态 3.1.1 梯子双杆结构的固定及受力分析 此结构按照普通多功能梯子结构进行设计，具体如下： 3.1.1.1 前杆部分 如图 23 所示，杆身长 1200mm，宽 500mm，杆管直径 25mm。杆脚长 30mm，在距离杆脚 255mm、 555mm、 855mm 处分别有一对孔，是安装 前杆和台阶之间的连接轴 的位置。孔直径 10mm。在距离杆脚 1075mm 处的一对孔，是安装 前杆后杆连接器 的位置。前杆的顶端为推车形态下的扶手处，两端采用弧形结构。 3.1.1.2 后杆部 分 如图 24 所示，杆身长 1065mm，宽 500mm，杆管直径 25mm。距离杆脚 855mm处，是构建梯子形态下台阶 1 平台的横轴，此轴直径 10mm。距离杆顶 10mm 处有一对孔，是安装 前杆后杆连接器 的位置。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 23 前杆结构 图 24 后杆结构 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 3.1.1.3 连接器 1 的设计 此连接器 1 作用是连接前杆和后杆。如图 25 所示： 图 25 连接器 1 3.1.1.4 前杆、后杆、连接器的组合结构 将前杆、后杆上方用连接器连接在一起，其结构如图 26 所示： 图 26 前杆后杆的连接位置 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 27 前杆后杆的连 接示意图 3.1.1.5 受力分析 假定在平板车形态下， 1000N 物品放置于平板车中央，杆长 1200MM，现计算弯曲应力： 533 2 35131 0 0 0 6 0 06 0 0 3 1 012000 . 1 0 . 1 2 5 1 5 6 2 . 5323 1 01 9 2 5 0 0 1 5 6 2 . 5caFaM x N m mldW d m mM N m mM P a M P aW m m gg从上面计算可以看出，仅一只杆即可达到力学要求，而在 3 种推车形态下是左右 2 只杆在承载重物，因此此结构的力学性能对于一般重物的运输以远远足够了，反算可知，前杆或者后杆可最多承载 5208N 重物，约计 531KG。根据公式和结构可知，梯子形态下力学性能要比推车形态下更高，因此梯子形态 的承载能力达到要求。 3.1.2 三个台阶的设计 台阶 1 是本设计在梯子形态下的 3 个台阶的最上方的台阶，除了台阶功能，也为使用者提供了站立的平台。如图 28 所示，台阶 1 长 400mm，宽 260mm，高30mm。在横截面上有两孔一凹槽，孔 1 是用来连接前杆，孔 2 是用来连接联动充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 杆，凹槽是用来搭建在后杆上的横轴处。在台阶 1 的顶面，有 4 条防滑凸纹。在台阶 1 的顶面两端，采用了弧形结构，起到了防碰伤刮伤效果。 图 28 台阶 1 台阶 2、 3 完全一样，是本设计在梯子形态下的 3 个台阶的中、下方的台阶。如图 29 所示，台阶长 400mm，宽 170mm，高 30mm。在横截面上有两空，分别是连接前杆和联动杆。在台阶 2、 3 的顶面，有 4 条防滑凸纹。在台阶 2、 3 的顶面两端，采用了弧形结构，起到了防碰伤刮伤效果。 图 29 台阶 2 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 为了实现台阶的联动，需要两条联动条，分别安装在 3 个台阶的两侧，联动条如图 30 所示： 图 30 联动条 3.1.3 三个台阶在双杆间的连接 杆长和角度问题的设计 ； 本设计充分考虑到实用性，因此，在已设定了部分数据的前提下，梯子形态中关于前杆、后杆支立后角度问题以及 3 个台阶是否水平的问题，必须通过计算进行验证。具体分析计算 过程如下： 根据上面几张图的数据，将梯子形态的侧面图进行简化，即图 31 所示， 已知数据： L1=1065mm， L2=1075mm， L3=210mm， L4=220mm， L5=200mm，L6=40mm， 前杆与地面夹角 =65，后杆与地面夹角 =65 L6 垂直于 L2 需要证明： L5 与地面基本水平 证明：将 L1， L2 延长线交予一点，生成 L7， L8，由图可知， L6、 L7、 L8组成直角三角形， 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 006 4 07 5 2 . 2s i n 5 0 0 . 7 6 66 4 08 3 3 . 5t a n 5 0 1 . 1 9 1 71 7 1 0 6 5 5 2 . 2 1 1 1 7 . 22 8 1 0 7 5 3 3 . 5 1 1 0 8 . 53 7 2 0 0 5 2 . 2 2 5 2 . 24 8 2 2 0 3 3 . 5 2 5 3 . 51 1 1 7 . 2 2 5 2 . 211 1 0 8 . 5 2 5 3 . 2L m mL m mL m mL m mL L m mL L m mL L m mL L m m 由此可见， L5 与地面基本保持水平，因此之前设定的长度和角度等数据正确 可行。 图 31 梯子侧面示意图 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 3.2 铲车部分 图 32 铲车 1， 铲板的结构 如图所示，在铲板主体的两侧有对称的两个挡板，此设计是为了在铲板收起时可以贴在后杆上；在铲板底部两侧有对称的两个挡条，此设计是为了在铲车形态下铲板张开后保持铲板和后杆所在平面的垂直关系，便于在铲板上放置运输的物品。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 33 铲板 图 34 铲板在整体中的安装位置 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 3.3 平板车和推车部分： 图 35 平板车 图 36 手推车 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 由前期设计可知，此部分主要是万向轮及其锁轮结构的设计，根据 2.4.3 所述，将锁轮功能的锁轮 片设计为下图结构： 图 37 锁轮片 中间孔两边的半球凸起，即为旋转时挤压万向轮轮架的部位。锁轮片在万向轮上的安装位置如下图所示： 图 38 锁轮结构 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 38 显示位置为万向轮正常工作时锁轮片位置，当需要锁轮时，任意方向旋转锁轮片，使半球型凸起旋到轮架面上，使轮架受到挤压发生形变，从而挤压轮子，使轮子受到摩擦不能转动，起到锁定轮子的作用。 图 39 万向轮结构图 3.4 爬台阶功能结构部分 3.4.1 三星轮的结构 三星轮的子轮，可用普通常用推车车轮，结构如图 40 所示。三星轮的轮架为三角形，其结构如图 41 所示。在轮架上安装 3 个轮子，组成三星轮，如图 42所示。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 40 子轮 图 41 轮架 图 42 三星轮 3.4.2 三星轮的安装： 三星轮在前杆上的安装位置，牵涉到本设计所有形态下功能的实现，在前期设计中，连接架 2 与前杆的连接位置预设为距离前杆杆脚 125mm 位置，这里对充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 其进行分析与计算证明： 首先列出三个需要达到的功能条件： （ 1）在平板车、手推车形态下，前杆平行于地面； （ 2）在铲车形态下，前杆杆脚不可以影响铲车的运行，即不要接触地面； （ 3）在梯子 形态下，前杆前脚接触地面，三星轮不接触地面，实现梯子的稳定。 由已