城镇家庭家用升降梯--比赛项目作品

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1、大学生机械创新设计大赛作品设计说明项目名称：城镇家庭家用升降梯项目负责人：朱伟强所在学院：汽车与机械工程学院专业名称：车辆工程联系方式：15200873063组员：李化肖杰贺黎吕文西年月日目录一作品内容简介二研究背景及意义三设计方案四理论设计计算五技术关键及性能分析六创新点及应用七成本分析城镇家庭家用升降梯设计说明书作品内容简介图1作品的三维模型图（半展开状态）通过不断地对农村与城镇生活的观察与积累，我们团队研发了一款适合于城镇家庭日常生活中取物、清洁整理、家庭装修用的可升降梯子—城镇家庭家用升降梯。该作品主要由两部分组成：机械传动机构与液压控制部分。机械传动部件主

2、要用于作品的动力传递，机构的伸缩。其核心传动部分是利用四边形易于变形原理制成的伸缩架。利用这一机构，在液压力的作用下，该作品上下伸缩的幅度可以达到很大，完全可以与传统梯子达到的高度相媲美。另一部分便是液压控制系统：实际上该液压系统的原理就是液压千斤顶的液压原理，只要通过对现有液压千斤顶进行与该作品相适应的改进即可，因此很容易实现。通过液压摇杆（手控或脚控）给液压系统输入一个很大的液压力，液压顶杆（输出端）便迫使平行四边形伸展，达到机械机构伸展、梯子上升的目的；再通过液压泄压阀，梯子下降。该装置的新颖性便在于，它完全突破了传统梯子的设计理念。传统的梯子的原理是，人通过

3、爬阶梯一步一步爬上去；而我们团队研发的升降梯，只需要人站在（或坐在）梯顶上，控制液压摇杆即可达到升降的目的，并可停留在梯子的升降幅度内的任意空间位置，升降自如。并且由于人在上升或下降过程中不要太大的动作幅度，更可保证人员的安全。再者，由于该升降梯的伸缩功能，可以使其在闲置时收缩，只占很少的空间，这比起传统的梯子，尤其是在住房空间极为贵重的当下，很是凸显其空间优势。1研究背景及意义图2两种传统的家用梯子背景：尽管人们对城镇生活的概念是方便和快捷，但在实际的日常生活中，城镇居民的生活并不处处比农村居民的生活方便，例如，农村居民可以借用梯子（农村居民住房空间普遍比较大）在

4、自己家中爬上爬下，但当城镇居民在日常生活中想要取下高处物体、对家庭进行清洁（如对天花板）整理、对家庭进行装修时，他们很难发现有适合的支撑物。于是城镇家庭对梯子的依赖依旧很大。但由于城镇家庭受住房，居住环境的约束，不可能像农村居民一样家家户户拥有一张细长的梯子，就必须要对梯子进行改造，以适应特殊的城镇家庭。当今市场主要有两种梯子：一是靠墙梯，包括可伸缩的靠墙梯；二是人字梯，可独立于墙体。前者受墙的限制，对房间中央的高处空间无法触及；后者有了一定的改进，但闲置时占据较大的空间，不太适合于城镇家庭用。为此，我们团队研发了一种专门针对城镇家庭日常生活中取物、清洁整理、家庭装

5、修用的可升降梯子。意义：在节省城镇家庭珍贵的住房空间的同时，可满足居民日常生活的需求，可成为城镇居民的生活好帮手。2设计方案2.1机械传动机构图3当传动机构处于压缩状态时，机构很短，占很少空间图4当传动机构处于拉伸状态是，可以达到很大的长度机械传动机构的核心部分是利用四边形易于变形原理制成的伸缩架。利用这一机构（如图），在液压力的作用下，该作品上下伸缩的幅度可以达到很大，完全可以与传统梯子达到的高度相媲美。在设计机构传动机构时主要考虑的问题是：（1）构件的尺寸。这主要保证机构运动的稳定性与准确性（2）构件的强度计算与材料的选择。由于传动机构必须能承载人体的重量（最大

6、不超过800N），在机构简约的同时，必须保证强度要求，保证人员的安全。2.2液压控制系统图5该作品采用普通液压千斤顶的油路，简易、切实可行。实际上该液压系统的原理就是液压千斤顶的液压原理，只要通过对现有液压千斤顶进行与该作品相适应的改进即可，因此很容易实现。通过液压摇杆（手控或脚控）给液压系统输入一个很大的液压力，液压顶杆（输出端）便迫使平行四边形伸展，达到机械机构伸展、梯子上升的目的；再通过液压泄压阀，梯子下降。液压控制系统主要考虑的问题是：（1）液压系统与作品的适应。因作品采用的液压系统不能简单的搬用现有的液压千斤顶，必须对其进行改造，以适用机械传动系统；（2）

7、液压操纵的轻便与舒适。3理论设计计算计算主要包括两个方面（1）机械传动零部件的强度计算图6在液压顶杆的作用下，平行四边形伸缩机构便伸缩，实现梯子的升降。假设人体的最大重量为800N，由于作品中较为脆弱的部分是伸缩架，假设其杆件截面积为1cm*2cm,采用的材料为抗拉强度为300MPa的钢铁，对伸缩架的局部进行受力分析，如图。假设有应力ó=F/S杆件的受力F=400/sinａ面积S=1cm*2cm计算可得，当a=0.3838度，即杆件的夹角达到2a=0.77度（还不到一度）时达到杆件的最大应力。但我们团队的作品在收缩状态（杆件间夹角最小）时夹角约为2度，远大于危险