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1、雨伞的结构设计与仿真分析设计说明书目录一绪论1.1雨伞的发展史1.2课题研究背景1.3现行雨伞分析1.4新型雨伞的提出二对相关资料的研究与分析2.1对普通充气伞的分析2.2对空气雨伞的分析2.3供气机构的参考资料三充气式多功能雨伞的设计方案3.1创新点3.2 雨伞的使用功能介绍43.3雨伞的布局设计3.4雨伞的设计机构73.5雨伞主要参数计算分析3.6雨伞的气密性分析与解决办法四选材的分析抉择与可行性的分析4.1伞杆材料的选择4.2伞面材料的选择4.3电动机的选择4.4单向阀的选择五设计价值与意义10六总结七参考文献10八谢辞九附录雨伞的结构设计与仿真分析说明书第一绪论：1.1雨伞的发展史早在
2、春秋末年，我国古代著名木工师傅鲁班常在野外作业，如果当时遇到下 雨天，就会被经常的淋湿，很影响在雨天的生活和工作。在古籍上的记载是：“云 氏劈竹为条，蒙以兽皮，收拢如棍，张开如盖”，最初的雨伞，就在此刻诞生了， 发展到在公元前十一世纪时，就有了用帛制成的伞，在以往的“雨伞”有所改进， 这时的雨伞初步成型，随着人类社会文明的进步，智慧结晶的发展，在东汉时期， 蔡伦发明纸以后，在人们的生活中，就出现了在纸面上涂熟桐油的油纸，这时的 雨伞已经正式开始它的发展史，样式和款式，已经开始成型。唐代时期，油纸伞 开始广泛在民间使用。这一时期，由于恰巧专门用于书画宣纸的出现，出现了专 门用宣纸做伞面、书画家在
3、伞面写字绘画的的书画油纸伞。也是同时在这一时期， 油纸伞开始传播至日本、台湾、南洋等地区。而到了宋代时期，人们开始广泛使 用“绿油伞”，伞面的颜色主要以绿色为主。最明显的是，在著名的清明上河 图中，在热闹的集市中人们用的基本都是这种“绿油伞”。到了元代时期，由于棉布的发明和使用，出现了在棉布上上油的油布伞，有 这么一个说法，（意大利人）马可波罗回国时，带去了中国当时的油布伞，欧洲 人经过新的改进，进而发展成了具有现代意义的折叠伞。到了元代之后的朝代， 油纸伞、油布伞这两种伞，开始一直成为我国民间主要的雨具工具。雨伞发展至清朝末年，雨伞基本都是保存仅仅改变伞面材料（油纸油布） 或者是伞杆的材质，
4、来增强雨伞的质量，来延长它的使用寿命。1.2课题研究背景雨伞，作为人们日常生活中，最常用的工具之一，由古至今，人们对它的 改变和创造，仅仅是对材料的更换，而外形的设计和功能的添加，基本都保持它 原有的特征。雨伞可以帮助人们在风雨中遮风避雨，为人们提供保护。它存在于 多个朝代，拥有不可替代的历史地位，也是人类智慧的结晶，然而他的外形和功 能，在时间的变迁中基本没有发生很大的改变，功能的单一，也成为它的美中不 足。在这个物欲横流的时代，一个日常生活中常用的物品，很显然仅仅材质的改 变，不能满足人们对工具的要求，在科技的迅速发展和人们物质要求的提高，改 善这一日常工具的存在于人们日常生活中已经势在必
5、行。雨伞真的只能仅仅用来遮蔽风雨吗？社会在进步，科技在发展，很显然人们 对物质生活的需求，不仅仅是可以满足基本的需要，对物质生活的高要求，已经 是社会的普遍现状。雨伞仅仅可以遮蔽风雨已经即将被时代淘汰，它可以不可以 体积的可大可小，可不可以代替电话，可以不可以自带wifi，可不可以提供一 个电源等等，这些要求被一次次的抛出，科技的追求以及对多功能的要求，已经 成为下一个要解决的问题，创造制作一把多功能雨伞，在这个时代下，已经成为 大众的追求，尽管它的发明和制作需要付出很多努力。1.3现行雨伞分析多功能雨伞的发明和制作过程中，我们查阅了大量相关的资料，首先针对目 前市场上主流的一些雨伞进行分析和
6、研究，同时再查阅了大量的各种创新伞进行 分析比较，例如韩国设计师Je Sung Park和Woo Jung Kwon设计了一款概念类 似的“天幕”的雨伞，日本一位大学生设计的可以用伞面查看照片的雨伞，以及 我们中国南京大学的设计制作的“空气雨伞”等等，通过对这些资料的分析，每 一把新型的雨伞，都有它的优势和弊端，能不能取长补短，有所创新，成为我们 设计制作的一大难度，这些资料给予我们许多新的启示和灵感，对我们制作设计 自己的多功能雨伞有着很大的帮助。1.4新型雨伞的提出鉴于目前雨伞的种种弊端，我们重点对雨伞的两个方面结构和功能进行改 进，主要对以下进行改善：1. 改变它的外形，尽可能的实现伞面
7、不在裸漏在外边，通过结构的改变， 可以实现，伞面内置化，这样做的目前不仅可以保护伞面受损，而且提高了雨伞 的使用寿命，2. 转变为充气式具体而言就是在传统的基础上进行改善，首先选用好的材 质，去除布料来作为伞面，取而代之的是一个可以充气的空气气囊，使得整个伞 的重量更加轻。3. 重塑结构，增加它的现代化功能。结构的重新设计，是增加功能的需要。 添加雨伞的科技元素，让它具有更多的功能，同时独特的伞面，也需要特殊的供 气结构来实现。科技对人类的生活的改变，已经变得举足轻重，创新是新世纪对人们提出的 要求，拘束于传统，显然已经成为落后，雨伞原有的外形，过于庞大，不方便人 们携带，鉴于此种弊端，我们对
8、此进行创新，在保持基本需要不变的情况下，对 它的体积进行缩减。传统的支架式，不仅增加了雨伞的重量，而且容易损坏，改变为充气式的方 法，不仅仅改变了它的重量，同时也降低了它的损坏。为增加它的功能，对雨伞 结构的改变是我们要对此做的第三大改变，再根据现代化人们的日常需要，增加 一些人们常用的功能，来满足人们基本外出需求。通过这些创新和改变，增加雨 伞的外观魅力，也让这一常用工具增加上科技的色彩，新型多功能雨伞的设计与 制造，从一定意义上，可以推进人们对这一日常出行工具的认知，不仅仅是可以 更好的方便人们，也让每一个现代人们感受到科技之光。新型多功能雨伞的设计与制作，不仅仅是在一定程度上推进雨伞的改
9、革和创 新，它可以在人们日常生活中带来诸多的方便，它的设计会更加注重科技元素的 添加，注重它的多功能性，在结构的设计上，会以传统的雨伞模式为依据，但是 为了实现它的功能性，内部构造会完全不一致，更重要的是，它将不是任何布料 来作为伞面，而是用一个特殊设计的气囊来作为一个伞面，来实现雨伞的最基本 的功能，这一点也是很具有时代创新意义。新型多功能雨伞的发明和使用，不仅仅是它可以方便人们的生活，让我 对平时的所学到的知识得以运用，更让我体验到学以致用的乐趣，它富有的科技 之光，也会被更多的消费者所喜欢，具有一定的市场价值。第二对相关资料的查阅与分析为了推出新型独特的充气式多功能雨伞，我们翻阅了大量的
10、中英文资 料，也去了相关的雨伞店进行实际的交流，在经过仔细的研究分析，初步确定我 们充气式雨伞的功能，再根据这把雨伞应该具有的功能，然后设计了一些基本的 机构，为了让更多人喜爱，我们决定改变雨伞的外观形状，通过对大量的图片资 料，初步设计雨伞的外观，这个外观必须可以被广大的消费群体所接受，再根据 实际的可操作性，进行必要的可行性分析，对这把雨伞设计一个加工的方案，在 根据在加工中遇到的一些问题，对功能的可实现性进行取舍或者再设计，再加工 设计。具体摘要查阅资料如下：伞面的设计，搜集各类关于雨伞的图片，再对挑选一些好的照片，整理如下：2.1充气式雨伞雨伞分析：这种雨伞的工作原理是，通过外界的供气
11、机，将空气注入伞体内，整 个伞面为气囊，伞杆位透明塑料材质，整体的材料，以塑料为主，伞面的支撑力， 完全靠空气给伞面的支持力。优点，在一定的程度上，（1）推进了雨伞的改革 和创新，外观的美观，会受到人们的喜爱，（2）一种充气式伞面的提出，带给 雨伞一种新的理念。缺点：（1）不具有自带的供气装置，使得这种雨伞不具有 实用性，操作和使用不便捷。（2）伞面的整个为气囊，势必增加了充气的时间， 打开伞所用的时间长，不便捷。（3）伞面整个用气囊，对做工要求比较高，气 密性要求更是成为加工精度的一个难点。通过这个雨伞的资料，我们在设计方案上，取其精华，去其糟粕，保持 它的伞面充气，这个优点是我设计的一个基
12、本理念，并在对伞面的进行自己的独 特设计，改为气柱，不再是整个伞面都为充气囊，这样做的目的是，只需要为气 柱充气即可完成伞面的打开，缩短了充气所用的时间，提高伞面的工作效率。2.2空气雨伞雨伞分析：空气雨伞的工作原理，就是利用电动机带动风扇，喷发出强大的气流，通过 这些气流提供的气力，将雨滴吹开，在伞的上方形成一个气流层，最终达到，保 护行人，在雨中不被淋湿。这种雨伞的优点是，（1）它独特的构思和方案，所加工制作出来的产品， 一定会被消费者所喜爱。（2）它所融入的高科技含量，也成为这把雨伞最大的 一个卖点。（3）空气雨伞，独特的外观设计，也推进了雨伞的改革创新。缺点：（1）雨伞的电动机所需要大
13、量的供电，但这样会使得这把使用时间的短暂，成 为它的致命短板。（2）通过供风机构，改变雨滴的方向，虽然保护了自己，但 可能伤及路人，这也使得雨伞的推广带来很多困难。（3）它的制作难度和成本 都比较高，不适宜于大宗人群。通过对这把雨伞的分析，这把伞强大的供风机构，成为我们要设计的一 个启蒙点，但供风机构太过于负责，造假的成本高，需要我们自己再次设计，然 后通过数据的分析，设计出适合我们自己的供风机构，来完成我们自己的充气式 多功能雨伞。2.3,供风机构的参考资料首先翻阅了，一些理论资料，对供风机构有了初步的了解，然后初步确定供 风机构的设计理念，简单 高效 适用，在引用现在已经成熟的机构，通过再
14、查阅 相关资料，最终在选定日常生活用品，吹风机作为供风机构，具体图片如下：（电吹风机的内部构造图）高速转动里在配合直也方案欠风机的鼓风原理来实现我们想要的吹风结构。电吹 达，在5v的电压下，可以每分钟达到50000转，这 80mm的风扇，经过计算，可以让8根气柱，第三3.1雨伞的功能设计（1）可充气功能为了实现雨伞的可充气性，伞面不在是单一的各种布料， 改为橡胶作为材料，这样做的目的是为了充气的方便性，保持雨伞一个足够的支 撑力，同时也实现了充气式的伞面。（2）自动化 改以往的手动式开伞为电动式打开，引用电吹风机的工作原理， 来为雨伞进行充气，当伞面充满空气时，伞面自动打开，来方便人们的使用。
15、（3）特殊的供电装置，由于材料和空间的局限，将雨伞的供电装置，设计在伞 杆部位，需要自行重新设计，这样不仅可以能够给电动机供电，同时也可以作为 一个充电设备，为其他设备供电。即实现了充电宝功能。（4）具有保护行人的作用。伞面进行加工处理，增加荧光粉材料，目的是为了 在夜间保护行人。提供行人在夜间的一个安全性。3.2雨伞的布局设计充气式多功能雨伞，分为三个部分，来进行设计，第一部分伞面：伞面取用橡胶为最终的材料，在伞与充气机构相连接的部位采用硬质塑胶管，保持一个好的连接性与密封性。第二部分核心机构（充气机构）充气机构的壳体外部材料，采用铝合金，内部供风机构，主要是由高速马达与风扇的组合，通过单向气阀，供气给伞面的气柱。第三部分伞杆部分伞杆部分，为供电机构，不仅提供给马达所需要的电量，而且也可以作为一个充 电宝，为外部供电。3.3雨伞的设计机构（1）伞面结构设计图：（设计优点：把伞面制作成气柱，来充当伞的骨架，代替现代所使用的钢铁骨架 这样设计的目的，1，可以大大
