多功能衣架（二等奖）

（序号：）北京化工大学第九届“萌芽杯”参赛作品—B类作品名称：多功能衣架指导教师：李方俊负责人：王晗联系方式：2013年5月团队成员及指导老师介绍指导老师介绍：姓名李方俊所属学院机电工程学院职称副教授研究方向液压元件污染敏感度研究团队成员介绍：姓名王晗所属学院机电学院专业过程装备与控制班级装备1104班姓名金玉强所属学院材料学院专业高分子材料与工程班级高材1107班目录第一章设计背景 1第二章基本原理 1第2.1节主体架构成原理 1第2.2节晾衣杆伸缩原理 2第2.3节轮子安装原理 3第2.4节木板面组成原理 3第2.5节整体装置的基本原理 4第三章装置机构 5第3.1节轨道的相关计算 5第3.2节轮子的相关计算 7第四章收获与感言 7参考文献 8摘要:晾衣架使我们日常生活中经常用到的物品，我们小组通过对寝室晾衣情况的观察，设计了这一款多功能衣架，它具有室外晾衣、购物小推车及凳子的功能。本文将从其设计背景、基本原理、装置机构三方面对所设计的衣架进行展开介绍，并抒发了一些此次创新实践的感想。关键词:多功能，室外晾衣架，小推车，凳子 第一章设计背景晾衣架使我们日常生活中经常用到的物品，但是宿舍空间有限，经常是阳台上衣服晾的满满的，尤其是背阴面的屋子，衣服晾干需要很长时间。于是设计了可以在室外晾衣服的衣架，同时进一步开发它的功能，将衣架在不用做晾衣服功能时，改装成购物小推车和凳子，更加方便了我们的生活。我们的作品完全自主研发，运行稳定，操作方便，成本低廉，具有很大的潜在商业价值，而且有很大的拓展空间。第二章基本原理第2.1节主体架构成原理出于牢固且便于攻丝安装三通的目的，选用了铁管作为主要的支撑杆，上面通过氩弧焊焊接了四根不锈钢管进行连接。图2.1主体架第2.2节晾衣杆伸缩原理伸缩轨道由两层铝合金窗帘轨道构成，大轨道内置轮子，方便实现中间横杆的伸缩功能。横向杆件由铝杆车成，上有螺纹，与轮子通过螺栓连接。图2.2大轨道轮子与横杆图2.3小轨道与横杆的连接最外端小轨道可收至大轨道当中，大轨道外端内置两个挡片，小轨道内端有一贯穿杆。当向外拖动小轨道时，外挡片可以通过抵住贯穿杆而保证小轨道可以在大轨道中滑动而不掉出。又由于挡片与大轨道是过盈配个，所以比较可靠。大轨道内端嵌入一铝块，通过螺纹连接一个铝制半球，同时主体上有一豁口，保证大轨道伸出时可以卡在主体上，不用时也可以轻松地收入主体管道内。图2.4大轨道与小轨道处配合图2.5大轨道与主体处配合第2.3节轮子安装原理四个轮子分别通过螺栓安装在四个铝杆上，铝杆上方有螺纹，可与主体架上的三通安装配合。当用作衣架个凳子时，可将铝杆完全拧下来，当用作购物推车时再将其安上，方便行进。图2.6轮子与铝杆图2.7三通第2.4节木板面组成原理出于让木板更加轻便牢固且节省的目的，选用了10厘米宽的木条自己动手制作而成。将木条锯成合适的尺寸后，通过打孔，由螺栓连接，最后喷漆。图2.8木板正面图2.9木板背面第2.5节整体装置的基本原理2.5.1如图2.7所示，用作衣架使用时，取下连接着轮子的四个铝杆，将主体卡到窗口，有轨道一侧在外边，将两个轨道都完全打开，伸向窗外。可以在横杆上挂衣服。另外，可以将木板安装上，在上面晾晒鞋子等。图2.10衣架工作效果图2.5.2如图2.8所示。用作购物推车使用时拿下木板，安上带有四个轮子的铝杆，将大小两个轨道均收起来。推着伸出的横杆处，将盛满货品的袋子或其他重物挂到主体上突起的螺钉上。由于采用的是万向轮，推着很轻松行动比较自如。图2.11购物车工作效果图2.5.3如图2.9所示，用作凳子使用时，取下连接着四个轮子的铝杆，放上木板，将大小两轨道均收起来。人坐到木板上，可以靠在横杆上。凳子面很大，去除铝杆的高度也比较合适，坐上去很舒服。图2.12凳子工作效果图第三章装置机构第3.1节轨道的相关计算3.1.1受力分析首先对轨道进行受力分析，如下图所示：图3.1轨道受力图a=450mmb=300mmF1、F2为所挂衣服的重量，一件湿羽绒服大概10kg，假设每个横杆挂三件，以此进行计算。假设F1=300N、F2=300N。列静力学方程得：FA=F1+F2MA=F1*(a+b)+F2*a带入求得：FA=600NMA=360N\m3.1.2强度计算画出轨道的内力图，如图3.2、图3.3所示。 图3.2剪力图图3.3弯矩图由内力图知，A处截面为最危险截面，故对A截面进行分析。A截面形状为40mm*40mm矩形,所用铝合金的[σ]=370MPa.σ=My\Iz=360*0.02\(0.04*0.04*0.04\6)=0.68MPa<<[σ]=370MPa所以符合要求。第3.2节轮子的相关计算选用的是1.6寸聚氨酯万向轮。经查阅资料得，每个轮子承重40公斤。因为总有路面不平的时候，4个轮子受力不可能均匀的。4个轮子承重只可以算3个轮子载重的总和，为120公斤,完全满足要求。图3.4轮子受力分析第四章收获与感言一直以来，我以为自己所学的知识很无用，直到我参加了这次萌芽杯，才发现自己所学的知识是很贴近生活的。同时，在设计、选材及制作衣架的过程中，我收获颇多。首先我们根据自己所学的知识并查阅大量资料简单设计出衣架，然后多次拿设计草图与指导老师交流，不断改进和完善。在这个过程中用到了很多以前只会在考试中才会用到的公式，看到了机械设计在我们生活中活灵活现的样子。选材阶段，当走进水屯建材市场，真正看到我们书本中所提到的各种机电设备时，着实很激动。当枯燥的名词一点点变得生动，学习也开始变得更加快乐。我们根据自己的需要，逐家询问我们使用怎样的材料更合适，一些老师傅见我们是大学生很热心的给我们讲各种材料的利弊，给我们很多很有用的建议。在考察了近一周后我们才选定所用材料，在保证强度的前提下选择了尽可能轻的不锈钢管、铝作为主要材料，同时为了便于攻丝与三通配合，不得不选择了较为笨重的铁管作为主体。每日在建材市场奔波的日子确实辛苦，可是与真正有经验的师傅交流学到的才是最实用的知识。买到材料就抓紧时间开始制作，在金工车间奋战了两周多才算做完。在此非常感谢金工车间的赵凯老师，引导我们考虑各种问题的解决办法，同时指导我们逐步将各个零件通过车工、铣工、钳工等一点点做出，很好的锻炼了我们的动手实践能力。将金工实习时所学到的知识升华，像刀具测量等原本晦涩难懂的知识也一下子明晰起来。毕竟实践出真知，真正自己动手做了才能在这个过程中体会到