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1、机械原理课程设计折叠伞机械原理课程设计说明书 折叠伞 学 院： 机械工程学院 班 级： 机 英 1002 组 员： 尹 鑫（201061824） 李 宇（201061836）指导教师： 董 惠 敏 2020年11月9日摘 要我们组课程设计的题目是折叠伞。我们第一研究了有关伞结构方面的背景材料，结合自己手中的伞，对折叠伞的结构和大体尺寸有了初步的了解。然后查阅了有关伞结构方面的相关专利，从中选取了一个感爱好的进行了机构再生运动链设计。在设计过程中，考虑到伞的运动过程和实际中使用的情形，提出了若干条件和要求。在这些条件和要求的约束下，最后得出了六种可能的实现的结构，其中一种是原形结构。在对5种新结
2、构进行结构分析后，选取了其中一种最合理的结构，进行了尺寸设计，使之能完成整个伞张开和伞关闭的运动。并用Inventor软件进行了运动仿真，得出了关键点位移、速度、加速度与时刻的关系图，证明了整个方案可行可靠。关键词：机构运动链再生设计；结构分析；运动仿真 Abstract Our groups curriculum design subject is about folding umbrellas. To get a general knowledge of the structure and dimension of the umbrellas, we study the backgroun
3、d information of them, combining with our own ones at the meanwhile. Then we look up some related patents and pick some interested in out to do regeneration of kinematic design. Considering practical situations and the motor process, we come up with several requirements and finally get six structure
4、s available concluding the original one. After analysis and discussion, we choose the most reasonable one and design dimensions, in order to make the umbrella possible to complete the motor process. Last, we use Inventor to do the motion simulation to prove the project feasible.目 录摘 要IAbstractII1 题目
5、介绍11.1 背景材料11.2 折叠伞的差不多结构21.3 原始数据和设计要求22 现有结构分析32.1 现有结构分析32.2 相关专利举例43 机构创新93.1 原形机构93.2 主运动链的一样化93.3 主运动链数综合103.4 主运动链特定化114 机构设计154.1 机构的选择过程154.2 尺寸要求164.3 图解过程165 运动仿真215.1 机构运动与仿真216 参考文献237 心得体会248 小组分工259 机械原理搭接实验图片26 1 题目简介1.1背景材料伞是一种提供阴凉环境或遮挡雨、雪的工具。按伞面收起后伞的骨架（龙骨）能够折的叠次数，伞具市场目前要紧分为四大类：直杆伞（
6、一折）、两（二）折伞、三折伞、五折伞。下面简要分析一下，各种类形伞具的优缺点。直杆伞：或者叫一折伞。其优点是伞骨一样都为钢架，结实耐用。缺点是较长，一样携带不是专门方便，占空间。两折伞：那个折数一样多为高档遮阳伞、洋伞。它们一样骨架设计稳固，要紧优点：质量好，外形漂亮，携带方便，防风防晒成效好。缺点：比五折、三折伞重量大。三折伞：三折伞分布甚广，一样大部分雨伞、阳伞差不多上如此设计的。这是比较中庸的设计，从质地、使用等方面来看差不多上比较适中的设计。质量好，使用寿命较长，防晒防风较好，重量适中，长短也适中。整体也是适中，是比较大众化、有用化的设计理念。五折伞：这类伞以短小精悍、携带方便著称。要
7、紧争对一样伞具长而沉的毛病，由树脂骨、高级铝合金骨架设计而成。要紧弊病确实是伞骨的承担力，风雨的情形下，伞骨是专门难承担住的。我们小组在学完机械原理的相关课程后，对各种单人折叠伞的构造产生了浓厚的爱好。因此选择“折叠伞”作为我们课程设计的题目。1.2折叠伞的差不多结构 折叠伞处于完全折叠的状态，忽略伞面上的褶皱，大体上能够看做一个50 mm ，长 260 mm 的圆柱体。将拉杆拉开。拉杆是两段式。拉开后拉杆总长约为560 mm。将拉杆上的滑块向伞顶滑动能够将伞撑开。能够看到，伞面上的骨架，全差不多上一些杆结构。将伞完全撑开后，伞面是八边形。那个八边形的外接圆的直径长为520 mm拉杆上有一弹片
8、能够将伞面固定住，按下那个弹片能够将伞面收起。拉动拉杆上的滑块，伞面在伞骨杆结构的牵引下逐步收起。复原到收起的状态。 1.3原始数据和设计要求 所设计的伞为单人折叠伞。尺寸初步设定为与图中单人伞一致。撑开后伞高 560 mm ，伞面外接圆直径 520 mm。折叠后，总长 260 mm ，忽略伞面褶皱，大体上是一个50 mm 的圆柱体。设计的伞应该是能够折叠方便携带的，伞骨结构应在满足受力要求的情形下，尽可能的简便，轻快。 设计出的伞应该与现有的折叠伞结构上有所创新。2 现有机构分析 2.1现有结构分析现在，伞的作用被宽敞的人们所承认，它差不多成为日常旅行、外出的必带物品。随着制伞工业的进展，各
9、具特色的伞：带收音机的伞、有香味的伞、能照明的伞、防暴催泪伞、盲人探路伞等都相继问世，它给人们的生活带来许多方便和乐趣。现在人们应用最多最广的确实是三折伞，现有的便携式雨伞和遮阳伞一样都采纳了如此的结构。以应用广泛的三折伞结构为例：结构简图如下： 伞杆2.2相关专利举例 专利号专利名称专利描述图示CN00250362.X一种新形的伞骨结构本有用新形是一种新形的伞骨结构,令撑杆形成为其连动性的撑合构造,在改变两者枢接支点及距离下,并藉由伞面所能达到的有效距离变化,使伞支骨与撑骨间,产生高抗性弹力,进而提高整个伞具的抗翻的强度。DOF=3*7-2*10=1一个人雨伞CN200620000501.0
10、一种一个人雨伞，其特点在于，雨伞伞杆处于雨伞正中间旁雨伞半径的三分之一处，伞左边的长度是伞右边长度的两倍，伞左边的支架为四根小支架组成，伞右边的支架由两根组成，左边的三根分支架与右边的五根分支架的伸尺方式相反。DOF=3*13-2*19=1新形自行车雨伞CN02237319.5新形自行车雨伞，其目的是解决骑车遇到雨，不好避雨的技术问题，其特征是：固定伸缩节螺栓固定安装在车后座的后部位置，转动器螺钉安装在固定伸缩节的上部位置，伸缩杆内置穿孔安装在转动器的中心位置，实现本方案的最佳方式是以不锈钢为材料，利用机械工厂的差不多设备，采取批量生产，以供应生活界的需求，实现新形自行车雨伞的有用和经济价值。
11、DOF=3*5-2*6=3因为其由固定绳和螺栓可固定，因此不为1CN97245148.X太阳伞一种太阳伞，其特点在于：支撑骨架由顶杆、支杆及滑钮组成，顶杆和 支杆采纳中空的管状结构，支杆的两端分别同顶杆和滑钮铰接。DOF=3*5-2*7=1CN202020211774.3无柄三折方伞一种无需手撑的无柄三折方伞，涉及日用品中的雨具领域。本伞适合人们户外烈日暴雨下的各种活动。本伞固定在身的原理是，利用伞骨钢丝、伞带橡筋和伞垫橡胶的弹性，通过挎在腋下的伞带对伞骨向下的拉力与头部对伞垫向上的反作用顶力相持平稳形成的绷力使伞能紧紧固定在身上。使用时，只要移动头上的伞垫就可调剂伞向；拉紧伞成流线形还可抵御
12、狂风暴雨；伞用完后三折收拢，携带轻松。CN202030252895.X遮阳大伞大形太阳伞一样指非手持类的太阳伞，要紧固定在地面使用。优质的大形太阳伞同时具备防紫外线、防雨和高抗风功能，大形太阳伞的抗风能力由要紧有伞座，伞柱及伞骨决定，伞座一样有多铁件、水泥，大理石及注水等类伞座。伞柱伞骨用料一样分五种:木质、铁质、铝合金合、不锈钢和新形复合材料等。DOF=3*3-2*4=1CN00116807.X通风伞通风伞是一种具有通风口的伞，该由伞杆、伞骨架、伞篷和支臂等部件构成。该伞包括两个伞骨架，该两伞骨架分别由上伞骨组和下伞骨组构成，分别支撑着上伞篷和下伞篷。该伞的上伞篷的篷面比下伞篷小，下伞篷开有
13、中央大孔，二篷间留有间隙，形成通口。该伞既可遮阳挡风又可通风。大风时，易于撑握伞身且不易被风吹坏。DOF=3*5-2*7=1CN00258838.2吊伞吊伞又称香蕉伞，伞面撑开最大直径3米，伞高度2.2-2.3米，铁立杆直径48毫米 厚度1毫米 带十字底座（可用砂袋等重物压住），铁弯杆直径42毫米 厚度1毫米，8根铁椭圆伞骨尺寸：高12*宽18*厚度0.45毫米，有缩管连接，伞部位角度可操纵，高低也可升降， 伞布：180克，有窗无边涤沦布，防水，防紫外线。DOF=3*3-2*4=1宠物伞CN200520067238.2由于本有用新形的骨架排列与习用的伞具方向相反，伞面内端连接在可滑动的下巢上，故，伞具打开时，伞面是反向向下，人们可专门方便的给自己的宠物遮挡阳光。此外，本有用新形还在伞杆上设置按键和上跳簧两个卡位机构，可专门好的将滑动下巢定位在收合和开启的状态。DOF=3*3-2*4CN00249742.5长杆伞 本伞特点结构较简单，较为耐用，制造方便，经济成本低，闲置时占用空间较大，且不方便携带。DOF=3*5-2*7=13 机构创新3.1原形机构我们小组研究的对象是一柄具有六杆机构的直杆伞。实物图，以及机构简图如下。 归纳它的拓扑构造特性如下： 它的主运动机构是单自由度机构。 它由伞杆、两个滑块、支撑伞面的伞骨以及两根连杆构成。 它是六杆七副的平面
