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                机械创新设计案例
                作者:发布日期:2020-10-21点击数:

                机械创新设计案例1:脚踩翻盖垃圾箱设计

                一、设计来源:福建龙马环卫装备股份有限公司

                二、存在问题:

                目前龙马环卫制造的垃圾箱如图12所示,该垃圾箱存在的问题如下:

                1.垃圾箱采用的是手动开盖的方式。开盖后,将支撑杆卡在槽内,从而支撑住整个箱盖;在关盖时,支撑杆并不能顺利的从槽内滑出来,还需要另一只手协助,将支撑杆从槽内提出来,才能成功的实现垃圾箱的关门。完全手动操作,存在两个问题,一是垃圾盖有20斤左右的自重,操作会比较费力,二是垃圾箱较脏,人们一般不愿意手动操作;

                2.开盖时,人直接正对垃圾口,各种气味扑面而来,令人难以忍受。这种方式不够人性化,不符合现代生活要求。

                 

                1 垃圾箱外观图 2 内部支撑杆与卡槽的连接图

                 

                三、知识运用与能力培养:

                在充分调研的基础上进行方案选择,在具备《机械制图》、《机械设计》、《工程材料》、《机械制造》等专业理论知识和金工实习、机械测绘、《机械设计》课程设计、数控加工实训等实践能力的基础上,进行垃圾箱的设计、选材、加工制作和装配,培养创新设计意识、综合设计能力与团队协作精神;

                四、问题解决与创新实践

                为解决原有垃圾箱开关门费力,避免使用者打开垃圾盖时正面被熏,关门时需用手搬开支撑杆才能实现关闭的问题,设计一种脚踏滑盖式垃圾箱。该垃圾箱开盖机构由踏板、杠杆、多杆机构、直线轴承等组成,如图3所示,可实现以下功能:

                  1.该设计利用瓦特型多杆机构的缩放功能,通过脚踩推动多杆机构运动,运动传递通过杠杆、曲柄滑块机构、瓦特一型多干机构传力到水平滑块,滑块带动双开门水平方向移动,并可以张开足够大的距离,从而避免打开垃圾盖时重力做功,轻松实现垃圾箱的开闭;

                 2.通过水平滑动的方式使箱盖左右滑动,开闭过程中只需要克服滑块与直线轴承之间的摩擦阻力以及其他连接杆件之间的摩擦阻力,故行程阻力小,所需作用力较小;

                3.开门踏板设在箱体边缘,远离了垃圾箱的垃圾入口,打开箱盖时只要用脚踩边缘的踏板即可打开垃圾箱的箱门。由于开门踏板远离了垃圾箱的箱口,故而使箱盖在开盖时,不会正对着人,避免出现气味扑鼻而来的情况。

                3脚踏滑盖式垃圾箱样机图

                4开盖机构设计方案示意图(左侧)

                五、应用价值

                1.脚踏滑盖式垃圾箱适用于城乡收集垃圾,机构简单,操作方便,制造成本较低,便于维修。

                2.本装置利用的主要是连杆机构,结构简单,适合批量生产。

                3.能轻松实现脚踩开闭垃圾盖,避免迎面臭味扑鼻,具有较好的使用价值。

                4.装置能够满足人们随开随关的要求,并且具有自身锁死的功能,能够用在许多的公共场合。通过此方式,有效的解决了现有的打开垃圾箱时费力和开门时垃圾箱入口正对人体的问题,且造价低,简单实用,人性化设计符合现代生活要求。

                 

                机械创新设计案例2:护栏清洗车清洗装置避障设计

                一、设计来源:福建龙马环卫装备股份有限公司

                二、存在问题:

                目前福建龙马环卫装备股份有限公司的护栏清洗车主要以 FLM5072GQXJ4 护栏清洗车和 FLM5071GQXQ4为主,该护栏清洗车采用双面清洗装置,四组滚刷夹紧隔离护栏转动洗刷、高压水辅助冲洗、电液控制的作业方式对隔离护栏进行清洗作业。采用智能化控制系统,电气系统、液压系统集中控制,采用摄像头实

                时监控滚刷洗刷隔离护栏,设置护栏清洗机构回位报警装置,采用护栏清洗机构安全互锁装置。但是这种办法不仅无法有效避免当护栏清洗装置的内外滚刷在作业时,当车辆驾驶偏离护栏或护栏本身歪斜时,内外滚刷与护栏发生刚性碰撞,进而容易损坏内外滚刷、滚刷轴弯曲变形或护栏变形的问题,而且加重了司机驾驶员的工作强度,导致驾驶员需要高度集中精神才能避免碰撞问题,不仅繁琐而且效率低。

                三、知识运用与能力培养:

                在充分调研的基础上进行方案选择,在具备《机械制图》、《机械设计》、《工程材料》、《机械制造》、《电工电子技术》《单片机原理》等专业理论知识和金工实习、机械测绘、《机械设计》课程设计、《单片机原理》课程设计、电工实训、数控加工实训等实践能力的基础上,进行护栏清洗车清洗装置避障设计、选材、加工制作和装配、调试,培养创新设计意识、综合设计能力与团队协作精神;

                四、问题解决与创新实践

                为解决以上问题,研究开发设计了一种新型护栏清洗车清洗装置避障,该装置如图1所示,主要由车辆跑偏避障机构、滚刷单向伸缩机构、红外线感应装置和伺服电动机组成。

                1护栏清洗车模型机

                通过多组红外线检测控制车辆跑偏避障机构和滚刷单向伸缩机构实现当车辆驾驶偏离护栏或者护栏本身歪斜时内外滚刷避免与护栏发生刚性碰撞,进而保护护栏跟滚刷。车辆跑偏避障机构由位于车厢边缘的转动副、滚刷位置转动副和红外线装置组成,通过原有的伸缩举升装置到位后,车厢转动副向后转动 45 度,滚刷转动到标准位置,当车辆偏移或者护栏水平偏移标准位置时,两个转动副配合转动保持滚刷与护栏始终平行工作。滚刷单向伸缩机构由原有伸缩机构和红外线装置组成,当护栏倾倒时由红外线控制运行轨迹并且检测倒斜量,进而控制原有伸缩机构的固定伸缩,再通过控制滚刷减速提高伸缩稳定性。而当车辆与护栏相对位移接近设计最大位移补偿量时,将会有报警装置提醒,进而由驾驶员实时调整车辆偏移实现护栏清洗的完整避障功能。

                五、创新点与应用价值

                本装置配备于 FLM5072GQXJ4 护栏清洗车,创新点如下:

                ①车辆跑偏避障机构采用转动调节,机构简单灵活,制作成本低;

                ②采用红外线感应装置,实时反馈调节,红外线装置准确快速;

                ③采用目前较为成熟的循迹技术,装置自动化程度高,精确运行;

                ④装置与车采用转动副联接有效避免剧烈的振动。

                该装置解决了护栏清洗装置的内外滚刷在作业时,当车辆驾驶偏离护栏或护栏本身歪斜时,内外滚刷易与护栏发生刚性碰撞,进而容易损坏内外滚刷、滚刷轴弯曲变形或护栏变形的问题。为护栏清洗车解决了一大问题,提高了整车使用效果和推广价值。

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