机械创新设计-全自动伸缩长柄伞

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1、全自动伸缩长柄伞设计者：魏兴旺（原创）电话：18036835726指导教师：孙红霞0引言目前国内外对于自动伞的创新和设计有许多，如：半自动长柄伞、三折伞、五折伞。我设计的全自动伸缩长柄伞是利用机械原理，通过上下弹簧弹性势能的大小差异来推动滑块上下移动，从而实现伞面的自动伸缩。在机械创新实践基地，学生们在指导教师的指导下，初步设计出全自动伸缩长柄伞的草图。1课题来源下雨天出去带着长柄伞打开很方便，但每次把它收回却很麻烦。所以就想到能否设计既能自动打开又能自动收回的长柄伞。2课题准备(产品调查、设计查新)在设计之前，我们对周围同学使用的各种伞做了调查。在调查中我们发现

2、相当大比例的同学使用的是三折伞，该伞为半自动回收伞，还有长柄伞，可以自动伸长，唯独没有既能自动伸长又能自动回收的伞。因此，如果能设计出全自动伸缩长柄伞将会带来很大的方便。通过调查研究，确定了课题有进行的价值。根据调查得知现阶段国内外关于全自动收缩长柄伞设计比较少见，再根据学生们的专业背景确定了设计方案：利用机械原理，通过上下弹簧弹性势能的大小差异来推动滑块上下移动，从而实现伞面的自动伸缩。3设计过程确定了采用机械传动的总体方案后，具体的传动还没有确定，根据长柄伞的结构简单使用方便的特点，最终采用了双弹簧传动方案，然后进行具体的结构设计和计算。3.1传动装置确定关于

3、全自动收缩长柄伞的设计最主要的是上下弹簧之间弹性势能装置的选择。传统半自动长柄伞是通过两个滑块之间弹簧的预紧力，推动滑块向上滑动，从而实现长柄伞的张开。于是，通过推测如果仅仅在滑块的上面加一弹簧，是否滑块也能同理向下移动，来实现伞的闭合，实验表明可以实现。那么，以下工作就是如何确定上下两个弹簧预紧力的大小差异和工作状态。3.2工作过程及原理分析A.长柄伞处于收紧状态，即中间滑块在下止点位置1.此刻弹簧1的弹力达到其过程中最小值且大于0。2.中间滑块处在下止点，并被凸点开关1锁止。3.伞骨3的下支点位于滑块2的上搭扣，弹簧2的弹力为0。3B．长柄伞处于开始打开状态，

4、即中间滑块开始上移1．欲打开伞时只需用力推动滑块2使得伞骨3的下支点从下搭扣运动到上搭扣。2．推动滑块2时，弹簧2被压缩且弹力回到最大值（弹簧2的弹力不为0时始终大于弹簧1的弹力）。3．伞骨3的下支点位于下搭扣后再施加一点力就会打开开关1，中间滑块开始上移。C．长柄伞处于张紧状态，即中间滑块在上止点位1．此刻弹簧1的弹力达到其过程中最大值。2．中间滑块处于上止点。3．此刻弹簧2的弹力为其压缩状态的最小值，但仍大于弹簧1的弹力最大值，所以弹簧2能压缩弹簧1。D．长柄伞处于开始回收状态，即中间滑块开始下移1．欲回收伞时只需按下开关2，使得弹簧锁口向内缩回，下支点在弹簧

5、2的作用下从下搭扣回到上搭扣，此时弹簧2的弹力回到0。2．而弹簧1始终处于压缩状态，且大于0。所以中间滑块在只有弹簧1的作用下开始向下移动。3．当中间滑块运动到下支点时，被凸点开关1和伞骨1、2锁止而停止下滑。3.3开关的设置a)凸点开关1．原理该开关上一半斜度较小，下一部分斜度较高。依靠里面的弹簧上下回缩。凸点开关上低下高，中间滑块开始上移时斜度较高，只有所受力大于弹簧2弹力最大值才能打开。中间滑块下移经过时，上一部分斜度低很容易通过。2．作用a．当欲使中间滑块上移时，该开关为防止在下止点位置压缩弹簧2其弹力未达到最大值时，中间滑块向上移动。只有在开关受力略大于

6、弹簧2弹力最大值后，凸点开关缩回，中间滑块开始上移。b．当中间滑块下移时，由于凸点开关上部斜面较小，所以弹簧1的弹力足以使中间滑块被凸点开关锁止。而且伞骨2、3原因不足以中间滑块一直下滑。b)按钮开关231．原理该开关原理与常用长柄伞下置按钮开关相同，不同之处在于按钮在下止点作用效果凹槽在上止点。按钮正常状态凹槽关闭，按下按钮凹槽打开，从而滑块2上的双头楔形弹簧凸起一边进入凹槽，下支点进入上搭扣。2.作用使伞骨3的下支点从下搭扣移到上搭扣。a)滑动开关3（即滑块2）1．原理在滑块2所处上止点和下支点位置都有相应的凹槽可是双头楔形弹簧凸起一边进入凹槽，使楔形弹簧水平

7、从而支点可以上下移动。2．作用推动滑块2使伞骨3的下支点从上止点移到下支点，从而弹簧2的弹力达到最大值。5创新特色第一，全自动伸缩长柄伞增加了长柄伞的功能。。第二，机械计数瓶盖的设计是利用简单的机械原理，即弹簧弹性形变原理，通过特定的比来实现滑动的功能。6应用前景在科技快速发展的今天，我们对于生用品的创新体现在各个方面。全自动伸缩长柄伞就是对科技创新的体现。给我们的生活带来了很多方便和趣味。3