文档介绍：目录
一、创意构思与前景分析…………………………………… 2
二、设计步骤…………………………………… 3
三、零件设计与图形展示……………………………………
四、设计小结……………………………………
五、参考资料……………………………………
创意构思与前景分析
休闲与时尚的结合正是现代人追求的一种生活状态。鞋,作为一种生活必需品,有着巨大的市场。然而我们还常常抱怨、不满,因为现在的鞋还有很多不尽人意的地方,当你还在为冬天脚冷而恐惧时;当你还在为孩子的炫灯鞋的巨大电池消耗而烦恼时;当你还在夜间行走没有光源而抱怨时——一种带发电装置的多功能鞋被期待发明着……
我们的设计是一款多功能鞋的发电装置。通过在鞋内设置简单的机构系统和能量转换系统,就可以让我们的脚不再寒冷,让我们炫灯有用不完的电,夜间出行将不再可怕……如果我们的装置被应用到实际中,那么鞋将不再是功能单一生活必需品,而真正成为休闲与时尚相结合的一种产物。
我们的设计构思是:将脚走路时下蹬的运动转化为旋转运动,再利用旋转磁铁切割线圈生电的原理,提供电能给耗能装置和储电装置用。
设计中要解决的难题:
,所以要求其尺寸必须紧凑。
,所以我们需要增速机构让旋转磁极尽可能多转,来产生较多的电量。
。
二、设计步骤
1、功能分析
(1).要实现的功能
鞋子的保暖、跑马灯及照明
(2).功能实现的原理
发明简单的发电装置供电给发热装置、照明装置以及储电装置使用
发电装置原理:线圈切割磁力线从而发电
分析:现有运动为脚部蹬地进行的直线或弧线往复运动,所需要的运动为线圈切割磁力线时的旋转运动。
2、功能求解
(1)运动形式的转换:直线(弧线)运动旋转运动
齿轮齿条、绕线轮机构、外棘轮机构。(其简图如下)
齿轮齿条
外棘轮机构
绕线轮机构
摇杆的摆动转化为绕线轮的旋转
(2)增速机构;由于整个机构空间有限,为满足机构的的正常工作,需要足够的电量,此时需要增速机构。
齿轮增速、行星轮系增速、带轮增速、链轮增速
(3)、单向旋转功能:棘轮机构
3. 实现功能的方案
(1)由踏板齿条作为主动件的方案:
1、踏板齿条 2、小齿轮(1) 3、大齿轮 4、小齿轮(2) 5、棘爪
6、内棘轮 7扭簧
小齿轮(1)和大齿轮是同轴运动,小齿轮(2)和棘爪是同轴运动
运动路线:
踏板齿条向下运动,与之啮合的小齿轮(1)逆时针转动,同时大齿轮逆时针转动,大齿轮带动小齿轮(2)顺时针转动,同时棘爪随之顺时针转动,棘爪带动棘轮顺时针转动。
(2)由绕线轮系统作为主动件的方案:
1、踏板 2、定滑轮 3、绕线轮及绕线 4、大齿轮 5、小齿轮 6、棘爪 7、内棘轮
绕线轮和大齿轮是同轴运动、小齿轮(2)和棘爪是同轴运动
运动路线:
踏板向下运动,带动绕线轮逆时针转动,同时大齿轮逆时针转动,大齿轮带动小齿轮(2)顺时针转动,同时棘爪随之顺时针转动,棘爪带动棘轮顺时针转动。
(3)外棘轮为主动件的方案
1:踏板摇杆 2:外棘轮 3:大齿轮3 4:小齿轮4 5:大齿轮5 6:小齿轮6
7:旋转磁极 8:棘爪 9:止动棘爪 10: 弹簧 11:板簧 12:止动棘爪基座
工作原理如下:当人踩踏板摇杆时,由棘爪带动棘轮旋转一定角度(此时止动棘爪保证不回转),与棘轮2固结在一起的大齿轮3也旋转一定角度,大齿轮3与小齿轮4啮合带动小齿轮4转动,与小齿轮4固结在一起大齿轮5也旋转起来,带动与之啮合的小齿轮6旋转,从而带动与小齿轮6固结在一起旋转磁极7旋转进行发电供其他装置使用;当人脚松开时扭簧带动踏板摇杆返回,此时由于止动棘爪的作用,后面的传动链均不运动。
4、方案的优化定型:
(1)我们可利用的空间很小,因此要求我们的机构紧凑;
(2)我们进给方向的的位移量很受限制,而棘爪只能让棘轮转动一定角度,因此我们需要更高的传动比,实现增速运动,从而实现旋转电极的多圈数旋转
,尽可能多的发电;
(3)我们需要有单向的运动;
(4)另外由于安装再鞋里面,所以机构越简单越好。
综合以上3点考虑,对于方案1,因为弧形齿条的设计制造都比较复杂,轨迹运动不好把握;对于方案2,因为绕线轮系统在鞋里面的制造安装实现比较复杂;因此,我们最终选用方案3,因为它能更好满足我们的要求。首先,我们采用的外棘轮机构,很好的实现了单向运动;其次我们采用了两极齿轮增速机构,为我们提供大的传动比(i=5*5=25);最后,因为是两极增速,所以齿轮的直径可以缩小,这样很好的减小的体积。
所以我们最终选用方案3:以外棘轮为主动件方案
1:踏板摇杆 2: