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1 浙 江 科 技 學 院 本科畢業(yè)設計 論文 題 目 一款多用途折疊式行李拉車的設計 學 院 機械與汽車工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 學 號 學生姓名 指導教師 下達日期 2013 年 01 月 10 日 2 摘 要 本設計是一種多功能行李推車 可以充當行李車 購物車 物品架等功能 很好的解決了目前人們日常生活中出行中經常遇到的問題 設計中融入了人性 化 實用性設計理念 在多功能基礎上進行創(chuàng)新設計 通過嚴格的材料選擇和 力學分析進行設計 本設計過程主要依靠電腦繪圖 利用大量三維圖片將每個 結構的設計和模型以圖文并茂形式進行了詳細的分析和闡述 本文將分析設計 的整個過程 以及每個零件的制作和設計過程進行了詳盡的描述 充分體現(xiàn)了 針對大眾進行設計的方向 將人性化設計貫穿整個設計的始終 在開發(fā)多功能 的同時也提高了產品的實用性 關鍵詞 行李車 產品 多功能 設計 3 Abstract This design is a multi purpose ladder cart a comprehensive general ladder trolleys Ping Banche lift truck features this one for the four functions of integration and unique features climbing stage a very good solution of the current daily life In the handling of the goods in the often encountered problems Integrated into the design of humanity practical design multi function on the basis of innovative design a rigorous analysis of material selection and mechanical design The design process relied mainly on computer graphics use of large three dimensional image of each design and structure of the model illustrated in the form of a detailed analysis and elaboration This paper will analyse the whole process of design and every part of the design and production process of a detailed description fully embodies the general public for the design direction humanity will run through the entire design has always been designed in the development of multi function while Enhance the usefulness of the product Key words product design 4 目 錄 1 緒論 1 1 1 研究背景 1 1 2 研究目的及意義 1 1 3 設計理念 2 1 4 前期準備 2 2 前期總體結構分析設計 4 2 1 多功能產品設計中的常見問題 4 2 1 1 多功能產品使用過程中 功能之間相互影響 4 2 1 2 多功能造成成本的浪費 4 2 1 3 多功能造成功能浪費 4 2 2 產品的人性化設計方法 4 2 2 1 設計思維 5 2 2 2 功能規(guī)劃 5 2 2 3 造型語意 5 2 2 4 材料選擇 6 2 2 5 色彩運用 6 2 2 6 操作界面 6 2 3 行李車材料的選擇 6 2 4 行李車的設計 7 2 4 1 三種推車示意圖 8 2 4 2 轉向問題 10 2 4 3 鎖輪功能 11 3 具體結構分析設計 14 3 1 行李車架主要部件 14 3 1 1 可折疊拉桿部分 14 3 1 2 拉桿固定件部分 14 3 1 3 底座固定架部分 15 3 1 4 底座支撐架部分 16 3 1 5 連接器的設計 17 3 1 6 受力分析 17 5 4 裝配圖 18 結論 20 致謝 21 參考資料 22 1 1 緒論 1 1 研究背景 目前 很多功能單一的常規(guī)產品已經不能再滿足人們生活多元化需要 功 能單一的產品由于其功能的局限性 讓人們?yōu)榱诵枰坏貌毁徺I很多此類產品 浪費金錢 占用空間 使用不方便 給人們的生產 生活帶來了很多不便 產品的多功能化已經成為現(xiàn)代設計的主流 多功能產品的市場占有率逐日 上升 已經成為人們日常選擇產品的主要考慮方向 多功能產品即一種產品在原有功能的基礎上同時又增加了其他功能 然而 在現(xiàn)代產品設計中 很多產品一味注重產品的多功能 而忽略了產品本身應該 實現(xiàn)的功能 更不可置信的是 很多產品的功能之間根本不存在任何聯(lián)系 從 而造成了消費者使用中的障礙 常用的手推車 平板車 鏟車 只具有其各自功能 常見車子都比較大 不適合家用 傳統(tǒng)行李箱作為儲存衣物工具具備其他出行工具不可替代的功能 但是現(xiàn)在火車上擁擠現(xiàn)狀嚴重切行李箱被盜現(xiàn)象也十分嚴重 因此設計一種占 地面積小 輕便 防盜 時尚的可折疊行李車就顯得十分有必要 1 2 研究目的及意義 本畢業(yè)設計課題正是針對上述功能目標提出的 任務是設計一款可折疊式 的行李拉車 以實現(xiàn)人們日常生活出行的勞動力的解放 本設計的意義在于 通過將多個單一功能產品的功能進行合理拆組 設計 出新的具有多功能的產品 實現(xiàn)產品的多功能應用 以及產品的更新?lián)Q代 并 且通過設計過程 提高自己對機械設計制造方面知識的豐富和認識的提高 檢 驗自己學習過的成績 為以后學習工作積累經驗 2 1 3 設計理念 根據(jù)設計目的和設計意義 以實用性為中心 以創(chuàng)新為思想 對項目進行 設計 在設計過程中 不但要考慮到將各個產品的單一功能進行整合方法 并 且要考慮到整合后的具體實用性 盡量避免各個功能之間的影響 盡量讓某些 重復的結構用一個結構代替 盡量考慮到人體工學 盡量從整體的角度審視整 個設計 盡量尋找和合理解決設計中出現(xiàn)的問題 做到以最簡約的結構設計 得到最強大而多樣化的功能 堅持以人為本 完善人性化設計 做出最讓民眾喜歡和樂于接受的商品 1 4 前期準備 在畢業(yè)論文設計的初期 查閱了大量的相關書籍 深入了解多功能產品設 計的相關知識 了解了多功能產品現(xiàn)實特性 參考了手推車 鏟車 平板車等 資料 尤其是功能合成后的整體設計做了分析 在設計之前 參考了關于產品 的多功能設計以及產品的人性化設計等資料 為設計的總體結構方向進行了定 位 在設計的過程中 先將各種功能結構進行整理 并提出了學者最新提出的 三點接觸比例的新概念 并用圖示的方式表達 總結出該模型存在的問題 為了將各個功能實現(xiàn)的問題更好的提出和解決 將設計預分為了前期設計 和具體設計兩部分 前期設計部分 是根據(jù)設計的總體理念提出問題 并通過查閱資料等方式 嘗試解決問題和進行思路上的總體方向設計 具體設計部分 是在前期設計的基礎上按照各個功能和步驟進行的細節(jié)設 計 并且在設計中不斷發(fā)現(xiàn)和解決新的問題 力求將設計做到完美 3 2 前期總體結構分析設計 2 1 多功能產品設計中的常見問題 我們可以從以下幾個方面進行分析 2 1 1 多功能產品使用過程中 功能之間相互影響 人們在使用多功能產品的時候 定義在任何特定任務中 都只用到一種功 能 而在使用這種功能的時候 其他的功能處于閑置狀態(tài) 而且會在一定程度 上影響正常功能的使用 因此會形成一定的不便 2 1 2 多功能造成成本的浪費 多功能產品在實現(xiàn)多功能的時候 勢必要考慮功能之間的整合 以及相對 位置關系 使用中的相互影響作用 因此就會無形中增加了造型的成本 2 1 3 多功能造成功能浪費 產品都是針對特定消費者進行設計的 對于產品的功能 同樣需要根據(jù)具 體消費者的特點進行考慮 如果產品的功能過多 勢必會造成目標人群的不滿 意 因為他們在選擇一個產品的同時也購買到這個產品的其他附屬功能 而當 他們不需要這些功能的時候 就造成了產品的浪費 在之后的設計中 一定要注意并避免以上 3 點 2 2 產品的人性化設計方法 人性化設計要求產品在滿足基本的物質性功能以外 還要更多地關注產品的 綜合社會價值 關注人的精神和情感需求的滿足 在操作上產品與人的關系應該 更加友好 對產品的使用與擁有能給人帶來過程的愉悅和精神上的享受 這就要 求設計師在對消費者進行針對性研究的基礎上 還必須將目光放到對產品被使用 過程中的情景和狀態(tài)進行研究 并且就產品與使用者的非物質性關聯(lián)因素也要進 行考究與推敲 對產品在物質與精神層面進行全方位的設計 所以 產品人性化 4 設計的方法除了圍繞功能 造型 材料和色彩等4大要素而展開的功能規(guī) 劃的人性化設計 造型語意的人性化設計 材料選擇的人性化設計和色彩運用 的人性化設計 還應該包括 設計思維的人性化設計與操作界面的人性化設計2個 方面 2 2 1 設計思維 設計思維人性化的一個重要的方面是不能忽視對人類自身的關懷 在環(huán)保 意識越來越增強的今天 設計師也應增強自己的環(huán)保意識 要以盡可能小的資源 代價 獲取最大的使用價值 利用綠色設計的理念來指導我們的設計 為人類的生存和未來承擔起最基本 的責任和直接的義務 設計思維的人性化也強調設計師與消費者雙方的溝通 聯(lián)系和交流 深度挖掘超越產品基本功能以外 能夠滿足各種不同消費群體更深 層次的心理與精神的需求 實現(xiàn)產品與人的更加和諧的關系 除了在產品設計工作中實現(xiàn)產品的人性化 給產品一個恰到好處的命名 往 往會成為設計人性化的 點睛 之筆 2 2 2 功能規(guī)劃 在這里定義的產品功能規(guī)劃是指預測產品的發(fā)展并協(xié)調各種新舊功能以適 應其發(fā)展的過程 當然在此過程中要綜合考慮社會需求 科技因素 價格因素 使用因素等等問題 歸根到底功能是為用戶服務的 功能的增加必需要增加用戶 的使用方便性 假設不能達到 那就證明這個功能是多余的無用的功能 這就體現(xiàn) 了功能規(guī)劃的人性化因素 2 2 3 造型語意 通過設計的造型語意 引發(fā)人的情感體驗和心理感受 是人性化設計的重要 方法之一 人們對產品的第一印象就是通過造型來實現(xiàn)的 設計中的造型要素是 人們對設計最關注的一方面 而所有的功能 使用方式最終也必須通過造型而 得以明確與實現(xiàn) 5 2 2 4 材料選擇 材料的人性化設計包括 選用綠色材料使產品具備人性化特征 發(fā)揮材料的 表面肌理特性體現(xiàn)人性化 從文化與審美層面選擇材料體現(xiàn)人性化 從安全的角 度選擇材料體現(xiàn)人性化 從環(huán)境適應性角度選擇材料體現(xiàn)人性化 2 2 5 色彩運用 藝術心理學家認為 色彩能直接訴諸人的情感體驗 它是一種情感語言 它所 表達的是一種人類內心中某些極為復雜的感受 梵高說 沒有不好的顏色 只 有不好的搭配 對于產品設計也是一樣 色彩是最能直接反應人們感受的一種 方式 色彩也是設計人性化表達的重要方法 色彩對人引起的視覺效果反應在物 理性質方面 如冷暖 遠近 輕重 大小等 色彩的物理作用在產品設計中極為 重要 2 2 6 操作界面 操作界面的人性化實際上也屬于功能規(guī)劃的人性化中間的一部分 但是它非 常重要 強調一切為人所使用的物 都必須適合于人 確立了 以人為本 的造物原則 從此人類的產品創(chuàng)造步入人性化設計的時代 在界面設計中不光 功能的規(guī)劃很重要 還要從易于識別 易于使用的角度對產品的人機關系進行全 面的思考與審視 實現(xiàn)產品的人性化 2 3 行李車材料的選擇 制作行李車 首先需要考慮行李車可以承載的重量 即行李車的材料以及 尺寸選擇 經過查詢和對比 行李車的材料選擇鋁合金 鋁合金在現(xiàn)代機械制 造中的應用占有很大的比例 是制作此類產品的最佳選擇 以下是目前市場常 用鋁合金材料的一些相關信息 6 圖 1 鋁合金的分類與性能特征 7 圖 2 鋁及鋁合金管材的品種和規(guī)格范圍 根據(jù)這些信息 在本設計中 鋁合金材料我選擇 7A04 超硬鋁合金 選擇 理由是這種材料室溫強度最高 很常用 各項性能優(yōu)越 管材我選擇 厚壁圓管 選擇理由是其性能指標剛好適合本設計使用 2 4 行李車的設計 行李車形態(tài)是本設計的第二個特色 行李車主要由折疊拉桿 支撐拉桿 可折疊底座 底座支撐架 等構成 如圖 3 圖 5 所示 2 4 1 行李車的三種情況示意圖 8 圖 3 折疊起的行李車 圖 4 半展開的行李車 9 圖 5 展開的行李車 由以上 3 圖可以發(fā)現(xiàn) 車的結構主要是行李車主要由折疊拉桿 支撐拉桿 可 折疊底座 底座支撐架 等構成 前面已經敘述過了 10 首先我們對小車的輪子進行分析 因為我們的小車不存在轉向問題故采用耐磨的 PVC 內置軸承輪 圖 6 PVC 軸承輪效果圖和結構圖 2 4 2 轉向問題 本設計在鏟車形態(tài)下 僅有一組輪著地 因此不存在轉向問題 然而 在 實際生活中我們會遇到很多種情況的設計 所以我們需要對各種輪子進行了解 如圖 14 所示 11 圖 7 普通萬向輪結構 2 4 3 各種轉向輪的功能 手推車和平板車形態(tài)下 當?？吭趲в衅露鹊牡缆飞蠒r 若無人看管 很 容易自動滑行 為了避免這種情況 后輪腳輪將加入手動鎖輪功能 常用鎖輪 結構有兩種 如圖 15 圖 16 所示 圖 8 自鎖腳輪 1 12 圖 9 自鎖腳輪 2 綜合考慮上述兩種功能 后輪腳輪將被設計為帶有轉向和手動鎖輪功能 如圖 17 所示 圖 10 自鎖萬向輪 13 以圖 17 為例 這種模型不但具有萬向輪功能 而且在輪軸上帶有一個手動 柄的鎖輪功能 當手動柄處于圖 17 位置時 輪子可以正常旋轉 如果轉動手動 柄 將手動柄上兩個凸起旋轉到輪子兩邊的金屬輪框上 由于凸起的擠壓作用 使得金屬輪框發(fā)生形變 從而擠壓到輪子 使金屬輪框與輪子之間產生較大摩 擦 實現(xiàn)鎖輪功能 14 3 具體分析設計 3 1 行李車車架主要部件 3 1 1 可折疊拉桿部分 如圖 11 所示 桿身長 1270mm 直徑 15mm 桿腳長 30mm 在距離桿腳 20mm 70mm 處分別有一對孔 是安裝拉桿固定架和折疊卡扣的連接軸的位置 孔直徑 8mm 折疊桿的頂端為推車形態(tài)下的扶手處 兩端采用弧形結構 下端 為裝配端 采用兩頭翹起的弧形結構 圖 11 可折疊拉桿 3 1 2 拉桿固定架部分 如圖 12 示 桿身長 1400mm 桿管直徑 15mm 距離桿腳 520mm 處有對一 孔 是安裝折疊欄桿的位置 直徑 8mm 距離桿腳 120mm 處有一對孔 是安 裝底座固定架的位置 距離桿腳 20mm 處有一對孔 是安裝輪子軸承桿的位置 15 圖 12 拉桿固定架部分 3 1 3 底座固定架部分 如圖 13 所示 桿身長 970mm 桿管直徑 15mm 距離桿腳 20mm 處有對一 孔 是安裝拉桿固定架的位置 直徑 8mm 距離桿腳 300mm 處有一對孔 是 安裝底座支撐架的位置 16 圖 13 后桿結構 3 1 4 底座支撐架的設計 如圖 14 所示 桿身長 660mm 桿管直徑 15mm 距離桿腳 20mm 處有對一 孔 是安裝底座固定架的位置 直徑 8mm 下端為裝配端 采用兩頭翹起的弧 形結構 圖 14 底座固定 17 3 1 5 連接器的設計 此連接器作用是連接前桿和后桿 如圖 15 所示 圖 15 連接器 3 1 6 受力分析 假定在平板車形態(tài)下 1000N 于行李車中央 桿長 1200MM 現(xiàn)計算彎曲應 力 533235 1310610 6 210950 6 caFaMxNmldWNMPam AA 從上面計算可以看出 僅一只桿即可達到力學要求 18 4 裝配圖 19 20 結 論 畢業(yè)設計是對大學期間所學只是的一次總的檢驗和鞏固 是一次很好的理 論練習實際的鍛煉 相比以前的幾次課程設計 畢業(yè)設計對所學基礎知識和專 業(yè)知識的涉及面更加廣泛 是知識與實踐的有機結合 做好本次畢業(yè)設計可以 為以后的工作打下堅實的基礎和積累豐富的經驗 因此本次畢業(yè)設計具有很重 要的意義 本次畢業(yè)設計的主要任務是設計用于日常生活的一種多功能用品 多功 能行李車 畢業(yè)設計說明書 對多功能行李車做了簡要介紹 多功能行李車的 設計是為了解決目前人們日常生活出行中經常遇到的問題 在設計過程中 遇到了很多前所未有的問題 提高了自己獨立解決問題的 能力 通過設計 學到了很多新的知識 熟悉了 Pro ENGINEER AutoCAD Photo shop 等設計軟件的運用 對利用軟件進行機械 圖樣的設計的方式基本掌握 提高了自身技術水平 運算能力及運用計算機識 圖 制圖和查閱手冊 使用國家標準和信息資源 在設計前 采納了關于人性 化設計等方面的建議 對本設計的實用性方面有很大的幫助 讓我確定了結構 簡單化 功能多樣化 以人為本的設計理念 這對我今后的設計有很大的幫助 21 致 謝 本論文是在指導老師 教授 老師的悉心指導下完成的 在本設計過 程中 多次經 教授 老師的耐心指導和幫助 并一次次地給我講解 使 我 2 的設計思路明確 豁然開朗 同時指出設計中出現(xiàn)的問題而深入淺出地給 我解答 兩位老師淵博的專業(yè)知識 嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度 精益求精的工作作風 誨人不倦的高尚師德 嚴以律己 寬以待人的崇高風范 樸實無華 平易近人 的人格魅力對我影響深遠 不僅使我樹立了遠大的學術目標 掌握了基本的研 究方法 還使我明白了許多道理 在此謹向老師們表示崇高的敬意和衷心的感 謝 本論文的順利完成 還離不開各位同學和朋友的關心和幫助 在此向 等同學表示深深的感謝 由于經驗和水平都是極大的制約因素 所以在設計中難免有諸多錯誤和不 足之處 望能得到各位老師和同學的指點和幫助 提出寶貴意見 給予批評指 正 22 參考資料 1 劉鴻文 材料力學 2004 年修訂本 即第四版 M 北京 高等 教育出版 社 2004 2 孟憲源 機構構造與應用 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 3 朱龍根 簡明機械零件設計手冊 第二版 M 北京 機械工業(yè) 出版社 2004 4 紀名剛 機械設計 第七版 M 北京 高等教育出版社 2004 5 王鐸 理論力學 M 北京 高等教育出版社 2004 6 陳秀寧 機械優(yōu)化設計 第二版 浙江大學出版社 2009 7 顧新建 制造業(yè)信息化導論 浙江大學出版社 2009 8 SolidWorks 工程圖教程 2010 版 北京 機械工業(yè)出版社 2010 9 楊隨先 SolidWorks2006 工業(yè)設計實例精解 北京 機械工業(yè)出 版社 2006 10 徐娜 百變行李箱令你輕松旅行 J 科學與文化 2011 1 50 51 11 Eleni Manginaa IliasP Vlachosb Air operated moves the carrier vehicle and the PLC control Journal of Food Engineering 2005 Vol 29 No 7 pp 1089 1093 12 Suat Genc Robert W Messier Jr and Gary A Gabriele A Systematic Approach to Integral Snap Fit Attachment Design Springer Verlag London Limited 1998 pp 289 431 1 摘 要 本設計是一種多功能行李推車 可以充當行李車 購物車 物品架等功能 很好的解決了目前人們日常生活中出行中經常遇到的問題 設計中融入了人性 化 實用性設計理念 在多功能基礎上進行創(chuàng)新設計 通過嚴格的材料選擇和 力學分析進行設計 本設計過程主要依靠電腦繪圖 利用大量三維圖片將每個 結構的設計和模型以圖文并茂形式進行了詳細的分析和闡述 本文將分析設計 的整個過程 以及每個零件的制作和設計過程進行了詳盡的描述 充分體現(xiàn)了 針對大眾進行設計的方向 將人性化設計貫穿整個設計的始終 在開發(fā)多功能 的同時也提高了產品的實用性 關鍵詞 行李車 產品 多功能 設計 2 Abstract This design is a multi purpose ladder cart a comprehensive general ladder trolleys Ping Banche lift truck features this one for the four functions of integration and unique features climbing stage a very good solution of the current daily life In the handling of the goods in the often encountered problems Integrated into the design of humanity practical design multi function on the basis of innovative design a rigorous analysis of material selection and mechanical design The design process relied mainly on computer graphics use of large three dimensional image of each design and structure of the model illustrated in the form of a detailed analysis and elaboration This paper will analyse the whole process of design and every part of the design and production process of a detailed description fully embodies the general public for the design direction humanity will run through the entire design has always been designed in the development of multi function while Enhance the usefulness of the product Key words product design 3 目 錄 1 緒論 1 1 1 研究背景 1 1 2 研究目的及意義 1 1 3 設計理念 2 1 4 前期準備 2 2 前期總體結構分析設計 4 2 1 多功能產品設計中的常見問題 4 2 1 1 多功能產品使用過程中 功能之間相互影響 4 2 1 2 多功能造成成本的浪費 4 2 1 3 多功能造成功能浪費 4 2 2 產品的人性化設計方法 4 2 2 1 設計思維 5 2 2 2 功能規(guī)劃 5 2 2 3 造型語意 5 2 2 4 材料選擇 6 2 2 5 色彩運用 6 2 2 6 操作界面 6 2 3 行李車材料的選擇 6 2 4 行李車的設計 7 2 4 1 三種推車示意圖 8 2 4 2 轉向問題 10 2 4 3 鎖輪功能 11 3 具體結構分析設計 14 3 1 行李車架主要部件 14 3 1 1 可折疊拉桿部分 14 3 1 2 拉桿固定件部分 14 3 1 3 底座固定架部分 15 3 1 4 底座支撐架部分 16 3 1 5 連接器的設計 17 3 1 6 受力分析 17 4 4 裝配圖 18 結論 20 致謝 21 參考資料 22 5 1 緒論 1 1 研究背景 目前 很多功能單一的常規(guī)產品已經不能再滿足人們生活多元化需要 功 能單一的產品由于其功能的局限性 讓人們?yōu)榱诵枰坏貌毁徺I很多此類產品 浪費金錢 占用空間 使用不方便 給人們的生產 生活帶來了很多不便 產品的多功能化已經成為現(xiàn)代設計的主流 多功能產品的市場占有率逐日 上升 已經成為人們日常選擇產品的主要考慮方向 多功能產品即一種產品在原有功能的基礎上同時又增加了其他功能 然而 在現(xiàn)代產品設計中 很多產品一味注重產品的多功能 而忽略了產品本身應該 實現(xiàn)的功能 更不可置信的是 很多產品的功能之間根本不存在任何聯(lián)系 從 而造成了消費者使用中的障礙 常用的手推車 平板車 鏟車 只具有其各自功能 常見車子都比較大 不適合家用 傳統(tǒng)行李箱作為儲存衣物工具具備其他出行工具不可替代的功能 但是現(xiàn)在火車上擁擠現(xiàn)狀嚴重切行李箱被盜現(xiàn)象也十分嚴重 因此設計一種占 地面積小 輕便 防盜 時尚的可折疊行李車就顯得十分有必要