1引言

本設(shè)計(jì)的目的是提供一種便攜式家具搬運(yùn)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧；使用時(shí)操作簡(jiǎn)便，適用于各個(gè)年齡段的人。

2設(shè)計(jì)過(guò)程
2.1設(shè)計(jì)要求

便攜式家具搬運(yùn)器能以很小的力高效的搬運(yùn)各種笨重家具，設(shè)計(jì)時(shí)需要達(dá)到多項(xiàng)要求，其中幾項(xiàng)重要的要求如下：⑴平穩(wěn)地將家具搬起來(lái)，家具抬升高度不能低于20mm,搬運(yùn)器向外側(cè)移量不能超過(guò)10mm,抬升裝置傾斜角度不能超過(guò)20;(2)搬運(yùn)過(guò)程中對(duì)家具表面不能有損傷，且機(jī)構(gòu)具有自鎖功能。

2.2方案設(shè)計(jì)

我們初步確定了整體方案是：使用吸盤實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)器與家具的連接，萬(wàn)向輪與圓筒內(nèi)部可以上下滑動(dòng)的直桿固結(jié)，利用萬(wàn)向輪、吸盤和具有提升功能的圓筒及其他結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)家具的搬運(yùn)。

工作原理及過(guò)程是：首先將家具搬運(yùn)器的吸盤吸附在家具上，然后踩踏板，使圓筒上下移動(dòng)，彈簧彈力使兩個(gè)轉(zhuǎn)輪外圍斜齒在軸力的作用下發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著圓筒在杠桿的作用下向上移動(dòng)，使轉(zhuǎn)輪斜齒缺口嵌于導(dǎo)軌端部，從而將輪子頂起，實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)家具。放下家具時(shí)，再運(yùn)用杠桿的拉力使圓筒向上移動(dòng)，從而使圓筒上的導(dǎo)軌又能重新穿入其槽內(nèi)，使輪子收起。

整體設(shè)計(jì)三維效果圖如下圖所示。

3設(shè)計(jì)計(jì)算分析3.1機(jī)構(gòu)受力分析

合理設(shè)計(jì)各桿長(zhǎng)，可達(dá)到省力效果。省力效果越明顯，則設(shè)計(jì)的搬運(yùn)機(jī)構(gòu)越好。在搬運(yùn)過(guò)程中，為搬運(yùn)安全可靠，搬運(yùn)器需要能夠自鎖。該搬運(yùn)器的抬升裝置不是利用運(yùn)動(dòng)副中的摩擦自鎖，而是創(chuàng)新性的利用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)圖1整體設(shè)計(jì)三維效果圖實(shí)現(xiàn)自鎖，這對(duì)搬運(yùn)器減少磨損有很大好處。

3.2機(jī)械系統(tǒng)的強(qiáng)度和剛度分析

判斷零件強(qiáng)度的方法是判斷危險(xiǎn)截面處的最大應(yīng)力是否小于或等于其許用應(yīng)力，此時(shí)，強(qiáng)度條件可以寫成：

要保證搬運(yùn)器能正常工作，還有求具有足夠的剛度，即要求抬升裝置的側(cè)移量和傾斜角度不能太大。抬升裝置上A點(diǎn)的位移和ro的傾斜角度條件分別為：

 

參考《工程材料》中相關(guān)金屬材料性能，經(jīng)過(guò)性能、成本、工藝性等多方面的對(duì)比之后，最終選擇45號(hào)鋼。

抬升裝置內(nèi)部彈簧承受家具的主要重量，屬于壓縮彈簧，主要作用是彈起直桿實(shí)現(xiàn)直桿的上升和下降，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抬升裝置的抬升和下降。

選擇圓柱形螺旋壓縮彈簧，通過(guò)計(jì)算求得壓縮彈簧的最大切應(yīng)力為313.32MPa,故選取彈簧材料為鋼絲、代號(hào)為65Si2MnWA的彈簧，所需彈簧的有效圈數(shù)為9.5圈。

3.5搬運(yùn)能力和效率

為了保證構(gòu)件能夠正常工作并具有必要的安全儲(chǔ)備，不能用極限應(yīng)力作為構(gòu)件最大工作應(yīng)力的限值，結(jié)構(gòu)材料取45號(hào)鋼時(shí)，安全系數(shù)可取n=1.2。

該搬運(yùn)器的搬運(yùn)能力（可搬運(yùn)家具的最大重量）為270.6Kg。當(dāng)搬運(yùn)器搬運(yùn)重量達(dá)到最大搬運(yùn)能力時(shí),該機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度僅使用了設(shè)計(jì)強(qiáng)度極限的52.5%,材料利用率較高且沒有達(dá)到材料的強(qiáng)度極限，抬升重為270.6Kg的家具后，機(jī)構(gòu)會(huì)因?yàn)椴牧鲜芰Χ�使得家具下�?.499麗，抬升裝置傾斜角度為2。，所以，該搬運(yùn)器滿足設(shè)計(jì)要求。

搬運(yùn)器的搬運(yùn)效率可用機(jī)構(gòu)的省力系數(shù)和機(jī)械效率兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。代入數(shù)據(jù)求得：機(jī)構(gòu)的省力系數(shù)為29.76%,機(jī)械效率為62.32%。說(shuō)明搬運(yùn)時(shí)需踩在踏板上的力是家具重力的29.76%，搬運(yùn)家具時(shí)所做有用功僅占總功的62.32%。

4作品功能及特點(diǎn)

本作品創(chuàng)新之處在于采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)家具的抬升和下降，有效地提高了搬