健身洗衣机设计报告(广州大学).docVIP

广州大学机械设计制造及其自动化特色专业 设 计 报 告 设计项目：健身洗衣机 班级：机械113班 设计小组名称：Engine Team 提交日期：2013/ 提交人:丘雄锋 序号 姓名 学号 分工 备注 1 刘栋 1107200091 组长 2 陈俊铨 1107200109 助手 3 丘雄锋 1107200084 组员 4 李楚旭 1107200083 组员 5 何嘉豪 1107200082 组员 6 张黎明 1107200117 组员 7 乔攀 1107200116 组员 8 李佩斌 1107200118 组员 广州大学机电工程系 1 设计任务 设计一款利用人体锻炼时运动的能量（包括四肢、扭腰等运动）驱动洗衣机转动，使人们在健身的同时实现洗衣的目的。要求机构简单，能够同时利用人体健身的各种能量（主要是四肢运动能量全部利用到），运转灵活。结构尺寸限制：长小于1.5m，宽小于0.8m，高小于1.3m。洗衣机转速能达到500r/min以上。 2 设计过程 健身洗衣机不仅能达到洗衣的目的，而且是保持一个人身心健康最有效，最科学的健身方法，越来越受到大家的喜爱。由于受到各种因素的影响，如场地、工作时间等等，室内健身则成为了时下最热门的健身方式。我们这款健身洗衣机是通过人力驱动使洗衣机达到规定的洗涤要求。本设计在不改变洗衣机的主体结构的前提下，设计出一款类似于跑步结构的一套传动机构来实现动力传递与洗涤驱动，将人力驱动资源合理利用为洗衣机的驱动力，来实现洗涤的过程。 我们设计的这款洗衣机主要机构有连杆、齿轮以及一些固定的支架；我们并没有再用其他的原动机，只是单靠人力驱动便可达到要求。 3 运动方案设计 1.机械总功能的分解 我们所设计的这款健身洗衣机以腿的跑动带动连杆的摆动，从而带动齿轮的转动，再以齿轮组进行变速以达到合理的转速，最后由齿轮带动卧式滚筒转动，达到洗衣效果。 所需构件包括：2个连杆、3个齿轮、卧式滚筒. 这款洗衣机主要以简单的机构来设计出最合理的机器以达到锻炼四肢及腰部的扭动乃至全身的目的。模仿跑步运动状态，以腿部力量为主，手扶把手为扶，达到类似于跑步机的运动来达到洗衣和健身的功能。由于设计所需机构简单，工艺要求不高，在经济方面不需投入太多，而且锻炼方式适合大多数人群，其可行性高。 2．绘制机械运动循环图 下图为这款健身洗衣机直线运动循环图，其横坐标表示连杆2与齿轮所连铰链在齿轮上的角度ψ，取最高点时为0°。 连杆1 向左摆动 向右摆动 连杆2 脚踩向下运动 随齿轮向上运动 连杆2所带动齿轮1 逆时针转动 中间齿轮 顺时针转动 顺时针转动 顺时针转动 齿轮2及所带滚筒 逆时针转动 逆时针转动 Ψ 0° 180° 360° 3．选择合适的原动件并进行机构选型 这款健身洗衣机不需其他的原动机，只需要脚踩和手的辅助即可。至于机构的类型主要有两个连杆，3个齿轮、滚筒以及一些辅助的支架。 4．作出机械运动示意图 滚筒与齿轮3 相连5．各机构的尺度综合 如上面的运动示意图，设计的尺寸如下： 连杆1的尺寸为80cm； 连杆2的尺寸为115cm； 齿轮1与齿轮2的传动比为3：1； 齿轮2与齿轮3的传动比为2：1。 这三个齿轮组合在一起能实现6倍于连杆的摆动速度。由于连杆摆幅较小，能实现90~120 r/min，通过齿轮的增速从而能使滚筒达到540 r/min ~720 r/min的速度。 由于人是站在连杆上面来驱动连杆摆动的，有自身重力的作用，同时还有手的辅助，在动力方面的需要不会太大，一般人足于驱动这款健身洗衣机。另一方面，我们将在扶手设计得长度长一点，从而在身高方面能适合更多的人群， 使身高在140 ~190cm的人都能使用这款健身洗衣机。 6．绘制机械运动简图 运动简图如上图所示1、2为连杆，3、4、5为齿轮 (卧式滚筒与5(齿轮)同轴相连,具有相同的转速) 自由度计算： F= 3n -（2Pl+Ph+P’）- F’ = 3×5 -（2×6+2）= 1 上图连杆1上部尺寸为50cm，下部尺寸为80cm；连杆2的尺寸为115cm；节点C据D点的距离为16cm；齿轮1与齿轮2的传动比为3：1；齿轮2与齿轮3的传动比为2：1。 运动规律： 上图只是侧面图，只展示了一只脚所踩的连杆，实际是由两只脚各踩一边的连杆,即踩在连杆2实现连杆1的摆动以及连接在齿轮3上的铰链带动齿轮3的转动,从而实现齿轮4的转动,最终带动与齿轮5同轴相连的卧式滚筒的转动,达到洗衣的效果。两只脚交互使劲，从而使齿轮1能在各个角度都有力的驱使使其转动起来，不会出现接不上力的情况。 运动分析： 这三个齿轮组合在一起能实现6倍于连杆的摆动速度。连杆能实现90~120