产品创新设计方案书

1、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. 下载可编辑.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

2、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

3、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，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。.

4、下载可编辑.目前市场常见的储物架常见衣帽架常见鞋架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:1、蜗居多功能储物架总体装配如图2-1所示：.下载可编辑.收缩状态图2-1蜗居多功能储物架装配图伸展状态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。储物架主体有四层。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

5、后即可取放鞋。第一层：可放置行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，利用平行四边形即

6、可将储被架收缩至紧贴储物 架主体而不占用空间。.下载可编辑.2-3蜗居多功能储物架采用的及传动分析表2-3蜗居多功能储物架所用及传动的性能分析表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，效率高，行程大；该能较精确、平 稳地实现主动轴与从动轴同步旋转。丝杆自锁升降装置具有自锁性能，实现升降与停止滑轨滑轨及其支撑构 件实现平行移出的动作双摇杆杆状结构及其支 撑构件简单，制作方便平行四边形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 间杠杆杆状结构及其支 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

7、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120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。图3-1-1垃圾桶移出锥齿轮装置.下载可编辑.3.1.2 平行四边形该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3-1-3丝杆自锁如图3-1-5所示，框架部由分层台隔开，底部及两侧

8、装有丝杆自锁升降，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。.下载可编辑.下载可编辑.下降时状态升起后状态图3-1-3丝杆自锁3.1.5滑轨如图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3-1-6双摇杆如图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

9、重合，即伞架收 缩第二层底部；当俩连架杆与连杆垂直伞架处于使用状态。.下载可编辑.伞架收缩伞架使用图3-1-6双摇杆.下载可编辑.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280HBs4 . 传动比：i=2 ;5 . 齿轮齿数：40,20 。二、按齿面接触强度

10、设计直齿圆柱齿轮由设计计算公式进行计算，即：d12.923 （ZE）2KT二1 : h h（1 0.5 h）21 .确定公式的各计算数值1 ）选载荷系数K=1.2;2）齿轮传递的转距 T1 =2000NX mm3）查表齿宽系数 H =1;4）齿轮接触强度极限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K1 =0.95 ;6）计算接触疲劳许用应力。取安全系数S=1. , K1=1 X 550MPa =550 MP,S查表，得材料的弹性影响系数Ze ,189.9MPa2 .计算1）计算齿轮分度圆直径d；d1 , 189.91.2* 2000()a 2 mm5501*(1 0

11、.5* 1)a2* 2i/E、2KT12.923 匚)h(10.5h)2=2.92 3d>30.12mm2）取模数 m=2实际齿轮分度圆直径 d1=mxz=2X20=40> 30.12mm.;d2= mxz=2X40=80> 30.12mm3）按照齿根弯曲强度校核，齿轮满足设计要求（详细过程从略） 。.下载可编辑.4.4丝杆传动的强度校核计算丝杆的连接、紧固示意图如下:图4-3 丝杆连接紧固示意图 根据上图，得出丝杆受力图如下：其中：丝杆大径d=8mm小径d2 =7mm梯形螺纹螺距p=2mm材料为45号钢，螺母材料铸铁整体式;螺杆全长L=220mm有效行程 H=130mmfP

12、=d2H1n4.3.1丝杆耐磨性验算查阅机械设计手册，螺旋传动中滑动螺旋传动计算部分的工作压强式中H 1 =0.5 , P=1.5mm n=H/P=60,代入上式中得2P=5.74N/ mm ,丝杆往复移动速度较低，查机械设计手册，取pp =8N/mm2,即p< pP丝杆耐磨性符合要求，选用合理。4.4.1丝杆耐磨性验算.下载可编辑.p=查阅机械设计手册，螺旋传动中滑动螺旋传动计算部分的工作压强d2H 1n式中 Hi =0.5 , P=1.5mm n=H/P=60,代入上式中得：P=5.74N / mm2 ,丝杆往复移动速度较低，查机械设计手册，取pp=8N/ mm2 ,即pv pp丝杆

13、耐磨性符合要求，选用合理。5、创新点及预计应用前景5.1创新点1 .现有的储物架不论用与不用都以固定结构占用空间，而蜗居多功能储物架可按具体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，提高空间利用率；2 .突破了储物架传统意义上的单一储物功能，而将储物、整理、清洁融为一体；3 .设计了平行四边形结构的专用储被架。4 .2市场前景随着房价的高涨不下以及国家经济适用房等政策的出台，小户型居民房必将成为一大 购房趋势。而且，在现有基础上更好地改善集体宿舍拥挤也是一个亟待解决的问题。现在 我们需要解决的不是拓展居住面积而是妥善地规划整理物品并且最大程度地提高室空间利 用率。蜗居多功能储物架通过将鞋架、伞架、书架、垃圾桶架合理规整至一个储物架主体， 突破传统意义上单一储物功能，使储物、整理、清洁一步到位，一举多得。