可伸縮分層旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)物箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

武新濤?劉暢?謝時(shí)峰?劉鑫泉?徐兵

摘 要：為解決日常用品存放凌亂、不規(guī)律的問(wèn)題，本文在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有儲(chǔ)物箱的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種可伸縮分層旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)物箱。該儲(chǔ)物箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，通過(guò)程序編碼控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)抽屜伸縮和主體升降，圍繞中心軸實(shí)現(xiàn)分層旋轉(zhuǎn)，使人們生活更加便利。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)物箱;齒輪傳動(dòng)裝置;主體升降裝置;可伸縮抽屜裝置;往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置

中圖分類號(hào)：TB472文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）05-0048-03

Abstract： In order to solve the messy and irregular storage of daily necessities， this paper designed a telescopic layered rotating storage box based on existing storage boxes at home and abroad. The storage box has simple structure and convenient operation. The motor movement is controlled by program coding， the drawer is driven to expand and the main body is up and down， and the layered rotation is realized around the central axis to achieve the purpose of convenient storage and make people's life more convenient.

Keywords： storage box;gear transmission device;main lifting device;retractable drawer device;reciprocating device

隨著人們物質(zhì)生活水平不斷提升，生活用品種類增加，如何更快捷有效地存取物品成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。儲(chǔ)物箱在日常生活中尤為常見(jiàn)，可以幫助人們儲(chǔ)存物品，節(jié)省空間，是深受人們青睞的產(chǎn)品，在日常生活中需求明顯。但目前的儲(chǔ)物箱功能比較單一，且具有存儲(chǔ)不便、不能分門別類儲(chǔ)存、不方便取物和不能隨意移動(dòng)等缺點(diǎn)[1-3]。因此，急需設(shè)計(jì)一種新型的儲(chǔ)物箱，以解決存儲(chǔ)不便、不能分門別類存儲(chǔ)物品的問(wèn)題。對(duì)此，本文設(shè)計(jì)了一種可伸縮分層旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)物箱。

1 可伸縮分層旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)物箱的整體結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的可伸縮分層旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)物箱主要由齒輪傳動(dòng)裝置、主體升降裝置、可伸縮抽屜裝置和往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置四個(gè)部分組成。齒輪傳動(dòng)裝置主要通過(guò)內(nèi)部各個(gè)齒輪間相互嚙合，與往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中齒輪配合，實(shí)現(xiàn)抽屜的打開和閉合。主體升降裝置通過(guò)齒輪和齒條配合，通過(guò)程序編碼控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制可伸縮分層旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)物箱箱體機(jī)構(gòu)主體升降?？缮炜s抽屜裝置通過(guò)抽屜外側(cè)齒輪、齒條相互嚙合，并通過(guò)往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置中電機(jī)軸上齒輪旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向，控制抽屜打開和閉合。往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置主要是利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)不完全齒輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)?？缮炜s分層旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)物箱層端蓋上面附有插座，可以給電器充電。在端蓋周圍設(shè)有圍欄，起到防止物品掉落的作用，在圍欄上均勻分布有掛鉤，可以懸掛衣物。底部附有萬(wàn)向輪，可以隨意移動(dòng)儲(chǔ)物箱，比傳統(tǒng)儲(chǔ)物箱更省力、更便捷?？缮炜s分層旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)物箱主體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)分別如圖1和圖2所示。

2 可伸縮分層旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)物箱的工作原理

可伸縮分層旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)物箱設(shè)計(jì)的目的是為生活中物品整理和儲(chǔ)存提供便利，使物品擺放更有規(guī)律。其工作原理可分為兩大部分：第一部分為主體升降裝置，通過(guò)固定中心軸上附著齒輪和齒條配合，利用程序編碼控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)主體上升和下降，從而達(dá)到取物的目的;第二部分為可伸縮抽屜裝置，通過(guò)往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置上齒輪與不同高度的齒輪嚙合，不同高度齒輪與附著抽屜上齒條配合，實(shí)現(xiàn)抽屜打開和閉合。

3 可伸縮分層旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)物箱的裝置介紹

3.1 齒輪傳動(dòng)裝置

齒輪傳動(dòng)裝置是整個(gè)儲(chǔ)物箱的核心，通過(guò)齒輪與齒輪嚙合、帶傳動(dòng)傳遞力和彈簧對(duì)嚙合后齒輪進(jìn)行復(fù)位。每層抽屜打開和閉合是通過(guò)往復(fù)裝置提供動(dòng)力。由于儲(chǔ)物箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈柱形，不能把往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置放到柱形對(duì)稱中心線處，而要放在靠近柱形外筒的位置，在對(duì)面抽屜上的齒輪不能傳遞往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上電機(jī)的力，因此，需要帶傳動(dòng)，使用同軸固定齒輪，上面一個(gè)齒輪通過(guò)齒輪嚙合提供動(dòng)力，下面一個(gè)齒輪通過(guò)帶把動(dòng)力傳送到帶的從動(dòng)端，齒輪傳動(dòng)裝置如圖3所示。在往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置嚙合四個(gè)不同高度的齒輪一、二、三、四上設(shè)有彈簧，起到復(fù)位作用，不會(huì)因齒輪上下移動(dòng)使齒輪有少許位置變化，影響齒輪下次嚙合，齒輪上彈簧被固定，嚙合位置處在彈簧原長(zhǎng)，使其他位置齒輪自動(dòng)復(fù)位，原理是利用彈簧拉伸和壓縮均有力作用，實(shí)現(xiàn)齒輪復(fù)位[4]。

3.2 主體升降裝置

主體升降裝置由柱形外筒、內(nèi)壁上齒條組成，齒條頂部固定有電機(jī)和齒輪，電機(jī)固定在中心軸上，頂部有上升、下降和停止三個(gè)按鈕，如圖1和圖4所示。三個(gè)按鈕后均連接有壓力傳感器，壓力傳感器后接有一個(gè)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路。當(dāng)按下按鈕時(shí)，壓力傳感器傳導(dǎo)電信號(hào)經(jīng)放大器放大，再傳導(dǎo)到電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路，該控制電路具有機(jī)械和電氣雙重互鎖的性質(zhì)，保證電機(jī)安全運(yùn)行。當(dāng)按下上升按鈕時(shí)，控制電路控制電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使齒輪帶動(dòng)齒條上升，由于齒條附著在箱體內(nèi)部柱形外筒上，箱體與其他部位無(wú)固定連接，可以抬升主體箱體。當(dāng)按下下降按鈕時(shí)，控制電路控制電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使齒輪帶動(dòng)齒條下降，箱體隨著齒條下降。在箱體上升和下降過(guò)程中，按下停止按鈕，此時(shí)正反轉(zhuǎn)控制電路中沒(méi)有電流，箱體便可停止，固定到相應(yīng)位置，方便取物與存物[5]。

3.3 可伸縮抽屜裝置

可伸縮分層旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)物箱共分三層，層與層之間通過(guò)底板進(jìn)行分層，底板利用螺紋與柱形外筒配合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分層旋轉(zhuǎn)。每層結(jié)構(gòu)和原理一樣，且每層抽屜又劃分四部分，四部分均能實(shí)現(xiàn)單獨(dú)打開和閉合，每個(gè)抽屜一側(cè)設(shè)置有不同高度的滑槽，四個(gè)位置不同的齒輪一、二、三、四分別和相對(duì)應(yīng)的四個(gè)齒條嚙合，如圖5所示。每個(gè)抽屜底部設(shè)有滾珠，滾珠底部有滑槽，實(shí)現(xiàn)抽屜打開和閉合。每個(gè)底板上設(shè)有程序編碼控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，通過(guò)程序運(yùn)行來(lái)控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置上下運(yùn)動(dòng)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置上設(shè)有電機(jī)，和每一層不同高度齒輪一、二、三、四分別嚙合，嚙合四個(gè)齒輪均由階梯軸固定，以保證正常工作。上面設(shè)有彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)，每次和電機(jī)上齒輪嚙合后，使不同高度齒輪能夠回到嚙合前位置，保證每次都能打開對(duì)應(yīng)抽屜，并保證抽屜正常工作。接通電源后，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)帶傳動(dòng)使四個(gè)抽屜上的齒輪均能與電機(jī)上的齒輪嚙合，控制抽屜打開和閉合，達(dá)到伸縮目的。

3.4 往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置

往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置由不完全齒輪、齒條和電機(jī)組成，執(zhí)行端上搭載電機(jī)，為齒輪傳動(dòng)裝置提供動(dòng)力。在延時(shí)開關(guān)電路作用下，電機(jī)開始工作。往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置上的齒輪與控制不同抽屜打開和閉合的齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)抽屜打開。當(dāng)打開的抽屜關(guān)閉時(shí)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置就會(huì)運(yùn)動(dòng)到最初位置，即復(fù)位，在電路和編程基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)?？缮炜s分層旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)物箱往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置如圖6所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的可伸縮分層旋轉(zhuǎn)式儲(chǔ)物箱主要包括齒輪傳動(dòng)裝置、主體升降裝置、可伸縮抽屜裝置和往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置。該儲(chǔ)物箱利用編程控制電機(jī)轉(zhuǎn)向，通過(guò)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)抽屜打開和閉合，能解決物品凌亂和空間利用率較低等問(wèn)題，為以后存儲(chǔ)領(lǐng)域發(fā)展提供技術(shù)參考。

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