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模型分析下的減力拉桿箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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模型分析下的減力拉桿箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘要:拉桿箱已成為人們出差旅行的常備工具,短期出門(mén)可帶一個(gè)小型拉桿箱,長(zhǎng)期旅行則一般需大型拉桿箱。相對(duì)于小型拉桿箱,大型拉桿箱具有容量大、移動(dòng)不便且費(fèi)力的特點(diǎn)。為了克服大型拉桿箱的缺點(diǎn),使其更好地適應(yīng)人們的長(zhǎng)期出差旅行,本文通過(guò)模型分析優(yōu)化設(shè)計(jì)了一種減力拉桿箱。此拉桿箱主要由三角輪結(jié)構(gòu)、減力支撐結(jié)構(gòu)、電驅(qū)助力裝置、折疊結(jié)構(gòu)等組成,移動(dòng)方便、省時(shí)省力、節(jié)約空間,特別適用于裝載許多行李及上下樓梯,具有重要的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞:拉桿箱;模型分析;減力結(jié)構(gòu);電驅(qū)助力

目前市場(chǎng)上的大型拉桿箱體積大、容量多,可滿(mǎn)足旅客出行需要攜帶大量行李的需求。與此同時(shí),其也存在一些缺點(diǎn),如上下樓梯不便,若行李過(guò)重,則拖動(dòng)起來(lái)比較困難[1]。目前,拉桿箱的移動(dòng)大部分是通過(guò)人力拉動(dòng)來(lái)完成,小型拉桿箱容易拉動(dòng),而重型拉桿箱拖動(dòng)則相對(duì)困難[2]。為此,本文通過(guò)模型分析優(yōu)化設(shè)計(jì)一種減力拉桿箱,其具有儲(chǔ)物空間大、移動(dòng)方便、路面適應(yīng)性強(qiáng)、閑置時(shí)可折疊等優(yōu)點(diǎn),可有效解決目前拉桿箱存在的問(wèn)題,具有重要的實(shí)用價(jià)值。

1拉桿箱總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的拉桿箱的主體框架采用優(yōu)質(zhì)的鋁合金材料,鋁合金材料具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、外形美觀、抗壓力,不易生銹等特點(diǎn),這種材料廣泛應(yīng)用于各種箱體的結(jié)構(gòu)制造。為解決小型拉桿箱易拉動(dòng)、重型拉桿箱拖動(dòng)相對(duì)困難的問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)一種減力支撐結(jié)構(gòu),同時(shí)采用電驅(qū)動(dòng)三角輪為大型箱體移動(dòng)助力[3]。本設(shè)計(jì)的總體模型如圖1所示,1為箱體伸縮拉桿;2為上部箱體;3為下部箱體;4為減力支撐機(jī)構(gòu);5為固定伸縮拉桿;6為伸縮節(jié)點(diǎn)1;7為伸縮節(jié)點(diǎn)2;8為伸縮節(jié)點(diǎn)3;9為減力支撐結(jié)構(gòu)收縮控制手柄;10為萬(wàn)向輪;11為三角輪結(jié)構(gòu);12為主動(dòng)輪;13為滾動(dòng)輪;整體尺寸為580mm×390mm×270mm。

2關(guān)鍵結(jié)構(gòu)模型分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1三角輪結(jié)構(gòu)和減力支撐結(jié)構(gòu)

如圖2所示,三角輪結(jié)構(gòu)是由三個(gè)互成120°夾角的構(gòu)架和支架上的三個(gè)滾動(dòng)輪構(gòu)成三輪支架結(jié)構(gòu),可將箱子上下樓梯時(shí)與樓梯之間的無(wú)摩擦變?yōu)槿禽喤c樓梯的滾動(dòng)摩擦,實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦上樓[1]。滾動(dòng)輪的直徑為70mm,滾輪軸到三角輪構(gòu)架中心軸的長(zhǎng)度為90mm。三角構(gòu)架和支架上的6個(gè)滾動(dòng)輪可通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)分別控制三角構(gòu)架和滾動(dòng)輪的正反轉(zhuǎn)及其轉(zhuǎn)速,在箱體運(yùn)動(dòng)中起到電動(dòng)助力的作用。三角輪結(jié)構(gòu)使得拉桿箱可在各種路況移動(dòng)。

2.2固定伸縮拉桿和折疊伸縮結(jié)構(gòu)

如圖3所示,固定伸縮拉桿分為三節(jié),第一節(jié)形狀設(shè)計(jì)為U型,第二節(jié)和第三節(jié)形狀設(shè)計(jì)為橢圓形。第二節(jié)設(shè)計(jì)有三個(gè)節(jié)點(diǎn):伸縮節(jié)點(diǎn)1(6)、伸縮節(jié)點(diǎn)2(7)、伸縮節(jié)點(diǎn)3(8);總長(zhǎng)度為200cm。插銷(xiāo)位于不同的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)箱體與路面的傾斜角度分別為60°、52°、45°;當(dāng)減力支撐結(jié)構(gòu)收起時(shí),收入第二節(jié),第一節(jié)可容納第二節(jié),使空間利用最大化。第二節(jié)與第三節(jié)連的接處通過(guò)銷(xiāo)連接,第一節(jié)和第二節(jié)連接銷(xiāo)上裝有一個(gè)反向彈簧。在放下減力支撐結(jié)構(gòu)時(shí)保證伸縮拉桿處于筆直的狀態(tài),對(duì)支撐面板起到支撐的作用;當(dāng)減力支撐結(jié)構(gòu)收起時(shí),固定伸縮拉桿繞銷(xiāo)旋轉(zhuǎn)收縮。圖4所示為折疊伸縮拉桿結(jié)構(gòu)16,包括兩根橢圓形管、插銷(xiāo)17及控制手柄18。下部管有兩個(gè)節(jié)點(diǎn):折疊桿節(jié)點(diǎn)1(19)和折疊桿節(jié)點(diǎn)2(20);總長(zhǎng)度:270cm,可通過(guò)調(diào)節(jié)插銷(xiāo)所在的位置來(lái)控制箱體內(nèi)部?jī)?chǔ)物容量及箱體的高度,實(shí)現(xiàn)箱體內(nèi)部?jī)?chǔ)物容量及箱體高度的靈活使用[4]。

2.3電驅(qū)助力裝置

如圖1所示,電驅(qū)助力裝置是與三角輪結(jié)構(gòu)配合使用,在箱體上下樓梯或遇惡劣路面時(shí),通過(guò)控制電路讓主軸(12)旋轉(zhuǎn),主軸的旋轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)[5]??刂浦鬏S轉(zhuǎn)動(dòng)的小型電動(dòng)機(jī)置于箱體的內(nèi)部;六個(gè)滾動(dòng)輪屬于小型的電動(dòng)輪,其原理類(lèi)似電動(dòng)自行車(chē)驅(qū)動(dòng)輪。

3三角輪構(gòu)架有限元仿真分析三角輪構(gòu)架受力

如圖5所示,分析過(guò)程如下:在solidworks軟件中打開(kāi)三角輪構(gòu)架三維模型,進(jìn)入靜力分析頁(yè)面;對(duì)模型添加材料(鋁合金);添加約束,固定七個(gè)圓孔;選擇三角輪構(gòu)架中間部分的曲面,施加1000N的力;點(diǎn)擊運(yùn)算,結(jié)果如圖6和圖7所示。由圖可知,三角輪構(gòu)架發(fā)生形變的最小應(yīng)力F1=225.594N/m2;完全形變時(shí)的最大應(yīng)力F2=847645N/m2;受力最大點(diǎn)位于圓柱曲面與兩三角塊的連接處,設(shè)計(jì)拉桿箱的三角輪構(gòu)架時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)卦黾尤菈K的厚度以達(dá)到額定負(fù)載,確保此處不會(huì)發(fā)生失效變形[6]。

4結(jié)語(yǔ)

本文以目前市場(chǎng)上的寸拉桿箱為參考,對(duì)拉桿箱做出了新概念設(shè)計(jì),即在普通拉桿箱的基礎(chǔ)上增加了三角輪結(jié)構(gòu)、折疊結(jié)構(gòu)、減力支撐結(jié)構(gòu)和電驅(qū)助力裝置,并給出了具體的相關(guān)參數(shù)值及三維模型。此外,本文對(duì)所設(shè)計(jì)拉桿箱的伸縮拉桿做了強(qiáng)度校核;通過(guò)solidworks軟件對(duì)三角輪架結(jié)構(gòu)做了靜力分析,由分析結(jié)構(gòu)并結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況對(duì)拉桿箱的相關(guān)零部件的參數(shù)和材料做出了相應(yīng)調(diào)整。

參考文獻(xiàn):

[1]陳鳳花.一種滑動(dòng)式上下樓梯的行李箱.中國(guó):CN201310733466.8[P],2013.12.25.

[2]蘇博雅.旅行箱包的選購(gòu)提示[J].福建質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督,2011(1):52.

[3]梅亞飛,馮成,林博群,洪超.拉桿箱上下樓的裝置設(shè)計(jì)[J].中國(guó)科技信息,2012(16):114.

[4]張?zhí)m紅.電動(dòng)自行車(chē)的發(fā)展前景研究[J].科技資訊,2008(21):9.

[5]宋丕偉,劉東升,李偉堯,董淑婧.電動(dòng)助力代步拉桿箱的研究與設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(9):15.

[6]楊黎明,楊志勤.機(jī)構(gòu)選型與運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2007,113-116.

作者:閆肖肖 黎綿海 黃少偉 唐剛 李志彪 單位:南昌工程學(xué)院

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