长春工程学院慧鱼组
可升降书架
设计说明书
长春工程学院
2011年12月1日
目录
一、参赛人员基本信息..................................................... - 1 -
二、创新构思与设计 ........................................................ - 1 -
1、设计目的.................................................................. - 1 -
2、创新构思.................................................................. - 2 -
三、设计方案 .................................................................... - 2 -
四、工作原理 .................................................................... - 3 -
1、机构原理说明.......................................................... - 3 -
（1）升降机构 ......................................................... - 3 - （2）书栏机构 ......................................................... - 4 - （3）传动机构 ......................................................... - 4 - （4）手自动转换机构 ............................................. - 5 -
2、控制原理示意图...................................................... - 5 -
3、控制原理说明.......................................................... - 6 -
五、主要功能指标与应用前景 ....................................... - 7 -
1、功能指标.................................................................. - 7 -
2、应用前景.................................................................. - 7 -
六、实物照片 .................................................................... - 8 -
一、参赛人员基本信息
设计题目：可升降书架
学生姓名：赵旭张宇强朱贤虎郭彭昱
所学专业：机械设计制造及其自动化机械电子工程
所在班级：本科机制09级、11级机电09级、11级
指导老师：杨达毅刘大为
二、创新构思与设计
1、设计目的
书籍是人类进步的阶梯，而书架则是人们储存书籍的重要工具。
由于传统书架一般为固定、不可动的，找书取书不方便，（如图所示：
无法满足不同人群的使用要求（老人、小孩、孕妇等），从而给人们的学习和生活带来了不便。
由此观之，传
统书架实用性差，使其逐渐沦落为一种居家摆设。
而
这时就需要一种能够让人们找书、取书方便的书架。
因次，我们从人性化的角度出发，设计了一种可升降书架，来达到找书、取书方便的目的，以满足不同人群的不同需求。
2、创新构思
本小组设计的可升降书架的主要创新点包括以下几
点：
（1）当人们需拿取书架高处或低处的图书时，自动升降书架可以根据人们的控制，通过链条滚动使
高处或低处的图书滚动到人们的水平视野中，使
人们找书取书变得方便、快捷。
（2）解决了特殊人群（老人、小孩、孕妇等）找取高层与底层书籍的问题。
（3）由于本书架具有循环滚动的特点，可以充分利用上层空间，提高了空间利用率。
同时也增加了
图书的利用率。
（4）采用类似三脚架形状的书架板，比传统书架更具有稳定性与安全性。
（5）提供了手摇传动与电机带动两种选择方式，解决了停电、没电地方的书架的使用问题，使其更具有可行性。
三、设计方案
首先，书架的两侧采用链条、齿轮式结构，上下两侧四个异型链轮在电动机的带动下使得承重链条
循环滚动，形成传送带，从而带动链条上安插的书架
板自由升降并前后循环滚动。
其次，在承重链条外侧
更安有传送链条，使得承重齿轮的同步性更加精确，不会出现书架倾斜的情况。
再者，在此机构中与电动
机相连的还有一个手摇柄，可在电机带动和手柄之间
切换，既实现人们选择的多样化，也有效防止了停电
时书架停用的情况。
最后，书架板采用类似于篮式三
脚架V型的结构，使得书架板更具稳定性，从而使
此机构更具可行性。
四、工作原理
1、机构原理说明
（1）升降机构
升降机构主要由两条异形链机构组成，每个链节的大小与每两个书栏的空隙一致。
每个链节中心设有
与书栏连接的轴孔。
每个链节间用铰链连接。
其主要
工作优点是:
◆不仅可以完成链传动的循环特点，而且比链的承重
能力更大。
◆可以实现每栏书的有间隔的运动，使运动有停顿
感。
◆使人们操作更方便，使每次运动后的书架层次情况
完全一致，书栏的排列更合理。
◆每次移动一格后能达到自我平衡，使书架在没有外
力的情况下不会自己滑落。
◆配合书栏的结构使书架整体更有美感，容纳的体积
更大。
（2）书栏机构
书栏结构的设计模仿摩天轮的结构。
首先由通轴连接两侧的升降机构。
然后通轴下方悬挂编织成的篮式结构。
篮式结构组成v形槽式书籍能以一定角度朝上。
其主要优点是:
◆能使书在上升下降过程中始终以同样的角度运行，
不会因为运动而使书籍掉落，使运行更平稳。
◆由于书籍和竖直平面成一定角度，使用户在查找书
籍时是俯视而不是仰视，使用户更舒服，更符合人机工程学。
（3）传动机构
传动机构有两部组成
第一部分包括电机传动和手轮传动。
◆电机传动主要由蜗轮蜗杆，优点是可以提供较大的
传动比，使运行平稳，体积较小。
而且有自锁功能。
◆手轮部分主要由齿轮组传动。
可以自由改变齿轮转
速，从而达到自动调节功能。
第二部分包括上升机构的上下传动和左右传动
◆上下传动由链传动实现，优点是传动距离长，传动
相对精确，承载力增大。
左右传动由通轴和齿轮完成，使升降机构中左右两条异形链运行同步。
（4）手自动转换机构
转换机构由四连杆机构实现。
机构简图如下：
当手柄抬起时装置利用自重下滑实现手柄齿轮的啮合。
当手柄按下时装置上升，同时连杆机构到达死点实现自锁。
电机的蜗轮蜗杆机构实现啮合。
2、控制原理示意图
3、控制原理说明
自动状态：首先按下手柄，使系统开关（开关1）闭合，运行自动程序。
此时按下上升按键（开关2）书架上升翻动。
松手时停止运动。
同理，按下下降按键（开关3）时书架下降翻动。
松手停止运动。
手动状态：首先抬起手柄，使系统开关（开关1）
断开，停止自动程序。
手轮的后转实现书架的上升翻动。
手轮的前转实现书架的下降翻动。
按键不再起作用。
五、主要功能指标与应用前景
1、功能指标
占地面积： 1.5m2
运行速度：0.3m∕s
每层板承受重量：15kg
单面书架板数：4层
总共书架板数：8层
书架高度：2m
2、应用前景
人类的进步离不开书籍，基本每个家庭都会有一个书架来放置家里的书籍，但是传统的书架大而笨重，不能灵活移动，让人们在找书、取书、整理书籍或书架这几方面产生了很大的麻烦，这时就需要一个可升降书架来解决人们存在的这些问题。
可升降书架的主要创新点在于实现了书架的灵活升降，让书架服务显得更加人性化与方便化。
本书架采用最易实现的链条齿轮装置，造价低廉，结构安全牢固，书架板也采用最稳定的三脚架式结构，使得本产品在整体运行上安全可靠。
另外配有的手柄和电机切换装置解决了没电时书架的运行问
题。
本产品从结构，动力上均做了严格的分析，并对可能出现的一些问题提出了解决方案，使得本书架更具有可行性与普及性。
本产品不仅在家庭上得到充分利用，在各个有书籍的地方，例如图书馆，书店等，都能体现这种书架的价值，况且本产品造价低廉，结构安全牢固易于实现，使得它更易于普及生产。
本产品的问世，为人们找书提供了一个最舒适的视觉角度，为人们省去了取放高层低层书籍的麻烦，让人们整理、清洁书架和书籍变得更加便利，更为老人、儿童等特殊群体提供了莫大的方便。
六、实物照片
可升降书架说明书
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