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1、机械创新设计设计课题：新型停水自闭水龙头 指导教师：班 级：姓名学号：日 期：2013年11月10日,目录一、设计的背景与意义二、设计的目标与任务 三、作品介绍 四、工作原理结构图 五、整体机构与零件组成 六、工作性能分析 七、设计总结,一、设计的背景与意义,水资源现已成为人类不可缺少的重要物资，是一切生物赖以生存的保证。但是随着社会的飞速发展工业化的进程不断加快，经济人口不断的增长。导致水资源的供应与需求消耗也随之不断提高；以及生活中各种对水的不合理开发与利用造成的水资源的浪费越来越严重。因此水资源的供应与需求之间的矛盾形势严峻，这已经成为每一个国家每一个社会的难题。这都要要求我们节约每一滴
2、水资源不浪费每一滴水，从身边的小事坐起，用水后要记得关闭水龙头。在实际生活中我们常常在停水后却忘记了关水龙头，当第二次来水时由于水龙头任处在开水的状态造成大量资源浪费甚至出现水漫金山的壮观现象，对生活也产生了不必要的麻烦，这些都是我们不愿意看到的。在这种背景于是我们提出了创新式停水自闭及自动报警语音、温度监控水龙头的制作，使我们生活中停水后忘记关龙头而再次来水造成的水资源大大的浪费现象得以解决。在市场中我们通过调查虽然有电子控制系统的自闭水龙头却无纯机械机构龙头，且它的成本价格贵、维修困难这使得普通家庭、学校等公共场所往往普及存在着众多的弊端。我们设计的机械式龙头特点于下：,1.设计结构简单，
3、能够实现停水自锁；2 在龙头中添加了电子芯片有拥有停来水自动报警、水温监测 MP3播放功能于一体众多功能的人性化设计；3设计源于普通龙头的创新，能够在原有龙头基础上进行加工制作造价便宜节约了资源；正是这些优势相信它的设计一定能够受到市场的欢迎青睐，进入普通家庭等公共场所也会很好的改善水资源浪费的现象。为节约每一点水贡献我们一份力量。,二 设计的目标与任务,根据人们生活中的水资源浪费的现象的原因分析，需要我们通过创新的龙头杜绝该浪费现象且改变生活中忘记关水龙头的现象帮助人们养成良好的生活习惯作风，于是我们通过讨论提出了以下的设计目标意见：1.实现停水的一瞬间迅速堵塞通水管道并且等下次来水时 够有
4、自锁的功能并需要手动才能够开启龙头。2.通过电子芯片的设计能够自动报警提醒人们，具有额外的以人为中心的功能;如：洗漱时能够有音乐播放使人沉浸在轻松的氛围中以及对水温检测提示等不同功能的龙头。3.主要自锁部分结构简单运动要平稳无误，加工成本低不 变原有龙头的内部结构。对于各种式样的龙头都需要提出不同的设计自锁方案与其行成配套，从而创新出一系列龙头停水自闭功能，且制作的美观使用寿命长的特点。,综合考虑上述的目的要求，我们的任务也由此它而产生；这都要求我们一步一步的分析问题，打破传统思维观念的束缚，通过在普通的龙头上添加装置进行改装而实现最终的目的要求。设计多个不同结构新型多功能水龙头，形成一系列产
5、品为生活提供方便;另外运动时不需要提供额外的动力源造成设计困难。在设计过程中我们也充分考虑各种规格龙头大小，让它结构设计上能够统一标准而为我们的各式各样的龙头创新提供快捷简便的方法。这是通过我们在实际加工中不断摸索得到的结果，反复不断地试验最终实现我们的目的达到我们想要的结果。这都是在加工当中需要仔细讨论解决的任务与问题.,三、作品介绍,新型停水自闭水龙头适用于各种洗漱台、面盆等的安装，在其中的自锁装置结构中我们采用了两种不同的实现方式运用于不同的场合。设计一：采用磁铁的吸引力实现结构的运动，具有灵敏、速度快精准的优势；设计二：采用压缩弹簧的方式储存能量控制机构的运动实现停水自锁，具有力量大、
6、可控距离长的优势；,作品整体效果图,图1是回旋式自动关水龙头关闭状态的结构示意图。,（一）作品功能1能够很好地解决生活中停水时开关未闭合浪费水的现象；2改变以往单调的洗漱情形能够在任意时刻提供音乐播放；3 通过单片机技术为使用者对热水加热时间把握提供相关信息；（二）作品组成部分 1自锁机构为一个T字形状，为作品设计的核心部分。在其下部与水管相连接，里面由活塞连杆等组成实现对运动的控制。2 电子芯片通过程序语言的编写输入单片机控制整个电路，实现水温显示，水位的测试等功能。3 其他未改动部分与普通龙头的结构一致。（三）作品材质材料方面我们整体外壳均采用不锈钢材料，它拥用着加工方便、成型简单、强度适
7、中的特性；连杆采用45号钢加工成，切削性能好、抗弯矩能力强、刚度高；内部活塞我们采用密封性好、精度高的注射器与管螺纹相粘接。这是我们的一大特色，所有材料简单都为生活日常所见。经过反复试验这些材料均达到了设计的使用要求；这为加工提供了很大的方便。,图2,四、工作原理结构图,工作原理：该机械机构的运动是依靠水管中的水压大小而控制活塞杆与连杆分别上下与水平运动，使得管道里的水不能正常进入水龙头内部。当停水时水压为零活塞杆随之下降且不能自动复位（死点位置），实现自锁使得水被活塞堵在龙头外面；当二次供水时，由于活塞杆没有手动水平拉出龙头仍然不能正常出水；这时需要手动拉出连杆使得活塞杆被压上，水才能正常进
8、入龙头使其正常运作。方案一：图4-1 a 活塞下降后采用磁吸铁原理控制连杆的水平运动 方案二：图4-1b 活塞下降后采用弹簧伸缩实现带动连杆的运动 两种设计方案有着不同的优势需要我们具体情况实际采用不同优选适宜方案。,作品整体装配图,1开 关 2电子芯片控制部分 3活塞杆4连 杆 5通水孔 6普通龙头内部结构,五、整体机构及零件组成,作品机构的整体设计简单，但是能够很好地实现我们所要求的目的。这样能过大大减少作品的加工复杂性。下面是重要零件的设计图纸及机构分解图。,运动过程顺图,自锁装置分解图,活塞柱设计图纸,连杆设计图纸,设计的整体上保持原有水龙头的内部结构没有发生变化。添加的装置中的连杆、
9、活塞柱设计长度需要精确计算，加工的过程精度高，这样才能保证运动的正确性，防止干涉的产生。对于外壳直径的计算我们依据注射器的直径加工，保证了整体的密封性能；注射器的大小选择由管螺纹的内径决定。电路控制部分我们采用了传感器加芯片技术，通过三个水位点的测量为使用者提供智能语音。如下图所示,设计运用集成电路体积小、易装配，电源功率消耗低成本低。不同系列的龙头我们均采用类似零件组装成，只是大小尺寸略有细微改变。原理都基本相同只为我们制造成型方面减少了很多繁琐问题，实现了产品由单一向整体的转换。,六、工作性能分析,准确无误运动是设计的最终任务，设计过程中我么运用软件进行运动仿真测试测试结果均能达到设计目的
10、。实际制作过程中我们经过多道工序的加工控制误差保证精度，反复试验力求完美无暇，同时组装也充分考虑了外观美洁。最后的作品出来，进行试水操作。机构停水瞬间，自锁机构反应迅速复位平稳无其他阻力干扰。电路报警等也无延迟显示的等现象产生。可操作性、实用价值高能够很好地解决水浪费的问题。同时我们总结了一些重要问题及我们相应的解决办法：,1 对于活塞与壁的密封性问题我们适当加大活塞的尺寸或减小壁的内径，使两者紧密配合；2运动过程中的摩擦阻力过大问题，我们在零件连接部位使用润滑剂，同时提高加工的表面光洁度减小粗糙度；3水位测量不准确防止语音乱报的情况，我们运用三个高低感应触点；4 为减少温度监控中的误差，我们
11、多次试验确定了平均误差值，通过程序的改变相应数值大小输入单片机消除误差；5 对于一些细小零件加工困难的问题，我们通过在废品站中找寻的办法结果产生了许多意外收获，为加工提供了很大的方便。,七、设计总结,（一）创新点 1.将龙头的功能大大增加，突破传统思维如使用音乐功能；2.形成了一系列的各式各样停水自闭产品龙头能够使市场的大部分龙头都通过该方法改良；3.设计工艺好大量加工生产方便，材料来源大多于生活废旧物品，降低了成本；4.考虑安装问题我们设计了一套更清洁、卫生的洗漱台与之配套，功能齐全操作方便造型美观；（二）市场前景分析 该设计没有改变原有普通龙头的内部结构，符合人们长久来的使用生活习惯，设计美观；维修装配简单成本较低。这使得我们与市场的其他纯电子式样停水龙头相比竞争优势明显，更适用于广大普通家庭、学校、医院等公众场所的安装。市场的适应性很强并且能获得较高的产品附加价值。,（三）结尾,通过这次创新设计更让我们明白创新意识不仅来源于生活的启示，它更来源于自身的实践；只有不断的实践才能把我们的意识灵感转化为产品。这一过程中往往需要坚定地毅力与决心，克服重重困难才能最终取得胜利。在此次设计中我们得到了许多老师与同学的帮助，是你们给我们信心勇气，在此特向大家表示衷心感谢。,Thank you!,
