1.研制背景及意义 天气有好有坏，我们有的时候总会碰上下雨的天气，这时就会需要一把雨伞，而人们有的时候会忘记拿雨伞，并且在天气寒冷的时候下雨，人们拿雨伞的手会被冻僵。我们团队基于以上两点的考虑，就决定研发出可以“绑”在背包上的“半自动背包雨伞”。随着科技进步和社会发展，人们的闲暇时间与时俱增，恩格尔系数则与日俱减。在发达国家和地区，恩格尔系数已下降到20%~30%，人们可自由支配的收入大幅度增加，人们工作时间降低，而闲暇时间增加。因此，在“可支配收入增加”及“闲暇时间增加”两大因素的驱动下。世界旅游人数持续增加。本产品可成为旅游者的必需品，来应对户外复杂多变的天气，不需要旅游者用手来支撑雨伞，方便旅游者进行拍照，吃东西，还能方便抱小孩的家长们户外出行。 2.设计方案 我们团队经过调研发现，国内外目前并没有这种雨伞的制作，鉴于人们出行都需要使用背包，所以我们开创性地使用背包和雨伞相结合的一种全新形态产品，不但解决了出行背负物品问题，而且在遇到雨天还能解放人的双手。所以我们设计这种背包雨伞，它克服了传统雨伞的一些缺陷。我们在背包里放置一块挡板，挡板的一面与背包用螺栓与螺母固定在一起，在挡板的另一面设计了抬起机构，使雨伞可以竖直起来，并且设置了控制装置，让雨伞可以自动打开。考虑到大雨还会伴随着大风，为了保持雨伞的稳定性，我们利用支撑杆作为它的支撑装置。 本设计主要讲述了半自动背包雨伞设计与原理。我们把背包与雨伞结合，在原有背包上添加了装配雨伞的装置。首先进行了设计方案的评述，选择弹簧和气泵作为动力装置，传动轴与“机械臂”为传动装置。然后进行了气泵的选择、轴的结构设计和“机械臂”的尺度计算等内容。使用三维建模软件进行结构设计和整体装配及运动仿真。 本产品的设计综合运用了机械设计、机械制造基础、理论力学和材料力学及机械原理等知识。整体机构原理是：雨伞从套筒侧边装入套筒，套筒上下圆珠卡住雨伞使其稳定不动，套筒内部装有与弹簧固定在一起的小铁球，薄铁片压住小铁球，薄铁片下方还栓有一根绳索，该绳索与曲顶块的绳索连接在一起。雨伞套筒是放在“机械臂”的“手指”中，“机械臂”通过套筒联轴器与曲顶块连在一根转动轴，曲顶块的顶部凸起部分会在雨伞未工作时与卡扣扣在一起，连接曲顶块的绳索通过“机械臂”中的凹槽伸出到背包外。依次在曲顶块旁边加入轴承座、弹簧，再用两个导向平键固定气泵，然后依次在旁边加入弹簧、轴承座。其中两个轴承座起固定作用。拉动曲顶块的绳索，此时，曲顶块从卡槽出来，“机械臂”带动雨伞套筒与人们肩膀呈水平关系，同时，会带动薄铁片拉动，在“机械臂”上升的同时，小铁球撞击雨伞开关按纽，雨伞会自动张开。 两个核心机构成为本作品最主要的创新点。 1）抬起机构：结构简便，能够十分方便使雨伞竖立起来，而我们只用了弹力和气泵的压力作为动力，保证了曲顶块能够迅速弹出，而一个传动轴就可以完成对雨伞的升起的控制。 2）控制机构：此控制机构是与抬起机构一起运动的，在控制机构的绳索与抬起机构的绳索是连接在一起的，他们可以实现在雨伞升起的时候同时打开雨伞。而只是通过弹簧作为动力装置，材料简单易得。