湖南省第五屆大學生創新設計大賽
作品設計說明書
作品名稱： 新型停水自閉水龍頭
設計人： 蔣宗街謝卓劉志平
邱聘賢胡偉平
指導老師： 申曉龍皮智謀
湖南工業職業技術學院
二〇一二年四月
一、 設計的背景與意義 3
二、 設計的目標與任務 4
三、 作品介紹 5
四、 工作原理結構圖 7
五、 整體機構與零件組成 8
六、 工作效能分析 12
七、 設計總結 13
一、 設計的背景與意義
水資源現已成為人類不可缺少的重要物質，是一切生物賴以生存的保證。但是隨社會的飛速發展工業化的程序不斷加快，經濟人口不斷地增長。導致水資源的需求消耗也隨之不斷提高；以及生活中各種對水的不合理開發與利用造成的水浪費越來越劇烈。
因此水資源的**與需求之間的矛盾形勢嚴峻，這以成為每乙個國家每乙個社會的難題。這都要求我們節約每一滴水資源不浪費水每一點水,從身邊的小事做起用水後記得關水龍頭。
在實際生活中我們常常在停水後卻忘記了關水龍頭，當第二次來水時由於水龍頭任處在開水的狀態造成大量資源浪費甚至出現水漫金山的壯觀現象，對生活也產生了不必要的麻煩，這些都是我們不願意看到的。在這種背景於是我們提出了創新式停水自閉及自動報警語音、溫度監控水龍頭的製作，使我們生活中停水後忘記關龍頭而再次來水造成的水資源大大的浪費現象得以解決。在市場中我們通過調查雖然有電子控制系統的自閉水龍頭卻無純機械機構龍頭，且它的成本**貴、維修困難這使得普通家庭、學校等公共場所往往普及存在著眾多的弊端。
我們設計的機械式龍頭特點於下：
1. 設計結構簡單，能夠實現停水自鎖；
2 在龍頭中新增了電子晶元有擁有停來水自動報警、水溫監測 *****功能於一體眾多功能的人性化設計；
3設計源於普通龍頭的創新，能夠在原有龍頭基礎上進行加工製作造價便宜節約了資源；
正是這些優勢相信它的設計一定能夠受到市場的歡迎青睞，進入普通家庭等公共場所也會很好的改善水資源浪費的現象。為節約每一點水貢獻我們乙份力量。
二、 設計的目標與任務
根據人們生活中的水資源浪費的現象的原因分析，需要我們通過創新的龍頭杜絕該浪費現象且改變生活中忘記關水龍頭的現象幫助人們養成良好的生活習慣作風，於是我們通過討論提出了以下的設計目標意見：
1、 實現停水的一瞬間迅速堵塞通水管道並且等下次來水時夠有自鎖的功能並需要手動才能夠開啟龍頭。
2、 通過電子晶元的設計能夠自動報警提醒人們，具有額外的
以人為中心的功能;如：洗漱時能夠有****使人沉浸在輕鬆的氛圍中以及對水溫檢測提示等不同功能的龍頭。
3、 主要自鎖部分結構簡單運動要平穩無誤，加工成本低不變原有龍頭的內部結構。
4、 對於各種式樣的龍頭都需要提出不同的設計自鎖方案與其
行成配套，從而創新出一系列龍頭停水自閉功能，且製作的美觀使用壽命長的特點。
綜合考慮上述的目的要求，我們的任務也由此它而產生；這都要求我們一步一步的分析問題，打破傳統思維觀念的束縛，通過在普通的龍頭上新增裝置進行改裝而實現最終的目的要求。設計多個不同結構新型多功能水龍頭，形成一系列產品為生活提供方便;另外運動時不需要提供額外的動力源造成設計困難。在設計過程中我們也充分考慮各種規格龍頭大小，讓它結構設計上能夠統一標準而為我們的各式各樣的龍頭創新提供快捷簡便的方法。
這是通過我們在實際加工中不斷摸索得到的結果，反覆不斷地試驗最終實現我們的目的達到我們想要的結果。這都是在加工當中需要仔細討論解決的任務與問題.
三、 作品介紹
新型停水自閉水龍頭適用於各種洗漱臺、面盆等的安裝，在其中的自鎖裝置結構中我們採用了兩種不同的實現方式運用於不同的場合。設計一：採用磁鐵的吸引力實現結構的運動，具有靈敏、速度快精準的優勢；設計二：
採用壓縮彈簧的方式儲存能量控制機構的運動實現停水自鎖，具有力量大、可控距離長的優勢；
作品裝配圖圖3-1所示:
圖3-1 作品整體效果圖
（一）作品功能
1能夠很好地解決生活中停水時開關未閉合浪費水的現象；
2改變以往單調的洗漱情形能夠在任意時刻提供****；
3 通過微控制器技術為使用者對熱水加熱時間把握提供相關資訊；
（二）作品組成部分
1自鎖機構為乙個t字形狀，為作品設計的核心部分。在其下部與水管相連線，裡面由活塞連桿等組成實現對運動的控制。
2 電子晶元通過程式語言的編寫輸入微控制器控制整個電路，實現水溫顯示，水位的測試等功能。
3 其他未改動部分與普通龍頭的結構一致。
（三）作品材質
材料方面我們整體外殼均採用不鏽鋼材料，它擁用著加工方便、成型簡單、強度適中的特性；連桿採用45號鋼加工成，切削效能好、抗彎矩能力強、剛度高；內部活塞我們採用密封性好、精度高的注射器與管螺紋相粘接。這是我們的一大特色，所有材料簡單都為生活日常所見。經過反覆試驗這些材料均達到了設計的使用要求；這為加工提供了很大的方便。
四、工作原理結構圖
工作原理：該機械機構的運動是依靠水管中的水壓大小而控制活塞桿與連桿分別上下與水平運動，使得管道裡的水不能正常進入水龍頭內部。當停水時水壓為零活塞桿隨之下降且不能自動復位（死點位置），實現自鎖使得水被活塞堵在龍頭外面；當二次供水時，由於活塞桿沒有手動水平拉出龍頭仍然不能正常出水；這時需要手動拉出連桿使得活塞桿被壓上，水才能正常進入龍頭使其正常運作。
方案一：圖4-1· a 活塞下降後採用磁吸鐵原理控制連桿的水平運動
方案二：圖4-1·b 活塞下降後採用彈簧伸縮實現帶動連桿的運動
兩種設計方案有著不同的優勢需要我們具體情況實際採用不同優選適宜方案。
圖4-1作品整體裝配圖
1開關 2電子晶元控制部分 3活塞桿
4連桿 5通水孔6普通龍頭內部結構
五、整體機構及零件組成
作品機構的整體設計簡單，但是能夠很好地實現我們所要求的目的。這樣能過大大減少作品的加工複雜性。下面是重要零件的設計圖紙及機構分解圖。
（圖5-1；自鎖裝置分解圖圖5-2：活塞柱設計圖紙圖5-3: 連桿設計圖紙）
圖4-2 運動過程順圖
圖5-1
圖5-2
圖5-3
設計的整體上保持原有水龍頭的內部結構沒有發生變化。新增的裝置中的連桿、活塞柱設計長度需要精確計算，加工的過程精度高，這樣才能保證運動的正確性，防止干涉的產生。對於外殼直徑的計算我們依據注射器的直徑加工，保證了整體的密封效能；注射器的大小選擇由管螺紋的內徑決定。
電路控制部分我們採用了感測器加晶元技術，通過三個水位點的測量為使用者提供智慧型語音。圖5-4所示：
圖5-4
設計運用積體電路體積小、易裝配，電源功率消耗低成本低。不同系列的龍頭我們均採用類似零件組裝成，只是大小尺寸略有細微改變。原理都基本相同只為我們製造成型方面減少了很多繁瑣問題，實現了產品由單一向整體的轉換。
六、工作效能分析
準確無誤運動是設計的最終任務，設計過程中我麼運用軟體進行運動**測試測試結果均能達到設計目的。實際製作過程中我們經過多道工序的加工控制誤差保證精度，反覆試驗力求完美無暇，同時組裝也充分考慮了外觀美潔。最後的作品出來，進行試水操作。
機構停水瞬間 ，自鎖機構反應迅速復位平穩無其他阻力干擾。電路報警等也無延遲顯示的等現象產生。可操作性、實用價值高能夠很好地解決水浪費的問題。
同時我們總結了一些重要問題及我們相應的解決辦法：
1 對於活塞與壁的密封性問題我們適當加大活塞的尺寸或減小壁的內徑，使兩者緊密配合；
2運動過程中的摩擦阻力過大問題，我們在零件連線部位使用潤滑劑，同時提高加工的表面光潔度減小粗糙度；
3水位測量不準確防止語音亂報的情況，我們運用三個高低感應觸點；
4 為減少溫度監控中的誤差，我們多次試驗確定了平均誤差值，
通過程式的改變相應數值大小輸入微控制器消除誤差；
5 對於一些細小零件加工困難的問題，我們通過在廢品站中找尋的辦法結果產生了許多意外收穫，為加工提供了很大的方便。
七、設計總結
（一）創新點
1,、將龍頭的功能大大增加，突破傳統思維如使用**功能；
2形成了一系列的各式各樣停水自閉產品龍頭能夠使市場的大部分龍頭都通過該方法改良；
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