鐘俊杰課程設(shè)計

1、機(jī) 械 原 理設(shè)計說明書多功能課桌椅起止日期： 2013 年 6 月 23 日 至 2013 年 6 月 28 日學(xué)生姓名鐘俊杰班級機(jī)械1111學(xué)號11405701120成績指導(dǎo)教師(簽字)機(jī)械工程學(xué)院（部）2013年 6 月 26 日26 目錄課程設(shè)計任務(wù)書.2一、課桌的設(shè)計1.構(gòu)思與分析.32.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)選擇分析及工作原理.33. 機(jī)械外觀方案的選擇和評定.94.實現(xiàn)桌面的可拼裝.125.紅外線裝置.126.放水杯、雨傘、筆筒裝置.132、 課椅的設(shè)計7.構(gòu)思與分析.138.執(zhí)行機(jī)構(gòu).149.機(jī)械外觀方案的選擇和評定.1910.主要參數(shù)設(shè)計和尺寸設(shè)計.2111.參考資料.2312.設(shè)計

2、總結(jié).23 機(jī)械工程 學(xué)院（系、部）機(jī)械類 專業(yè) 機(jī)械1111 班級課程名稱： 機(jī)械原理課程設(shè)計 設(shè)計題目： 多功能課桌椅 完成期限：自2013 年 6 月 23 日至2013 年 6 月 28 日共 1 周內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計的任務(wù)實現(xiàn)課桌椅的多功能1. 可調(diào)節(jié)課桌椅升降2. 實現(xiàn)桌面的傾斜、拼裝3. 桌板的可拉伸4. 可放水杯，筆筒，雨傘5. 坐姿紅外線感應(yīng)6. 椅子可折疊二、設(shè)計工作量要求：對設(shè)計任務(wù)課題選擇合適的研究方向，根據(jù)研究方向選擇合適的機(jī)構(gòu)，做機(jī)構(gòu)分析，掌握機(jī)構(gòu)的工作原理，對所設(shè)計產(chǎn)品的外觀進(jìn)行分析，根據(jù)一些附加功能對機(jī)構(gòu)稍作調(diào)整，對機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)進(jìn)行分析。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)

3、容6.23-6.24構(gòu)思該機(jī)械運(yùn)動方案 6.25-6.26運(yùn)動分析及作圖 6.27-6.28整理說明書主要參考資料1 朱理機(jī)械原理北京：高等教育出版社，2008：15-2002 鄒慧君機(jī)械原理課程設(shè)計北京：高等教育出版社，2009：15-250指導(dǎo)教師： 鄒培海 2013 年6 月26 日 一、課桌的設(shè)計1、構(gòu)思與分析經(jīng)過調(diào)研，搜集資料和分析現(xiàn)狀，產(chǎn)生了基本構(gòu)思。需要解決的問題：1) 課桌的機(jī)構(gòu)：針對了學(xué)生對造型的要求。2) 課桌的造型：針對外觀的要求。3) 桌面的顏色：針對學(xué)生視力的保護(hù)以及部分學(xué)生的喜好。4) 課桌面的傾斜：針對學(xué)生讀寫正確，影響學(xué)生學(xué)習(xí)姿勢不正確，導(dǎo)致近視。5) 課桌材料

4、選擇：針對學(xué)生清潔需求。6) 課桌的升高降低 ：針對了學(xué)生身高不一，會影響視力，脊柱。7) 桌面的形狀與大小：針對學(xué)生的前后桌使用和分組的集體使用情況。為解決上述問題，我們設(shè)計了多功能課桌。我們設(shè)計用渦輪蝸桿傳動，通過斜齒輪改變傳動的方向，再利用螺紋的連接使得課桌上下運(yùn)動（固定螺母），最后的軸承連接很重要，它使得軸在轉(zhuǎn)動上升的同時，課桌不會跟著轉(zhuǎn)動。應(yīng)用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)使桌面傾斜。還設(shè)計了專門放置水杯、雨傘、筆的放置位置。課桌的桌面還可拼湊在一起。并設(shè)計了紅外線裝置對坐姿進(jìn)行檢測。2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)選擇分析及工作原理1.實現(xiàn)課桌的升降運(yùn)動的機(jī)構(gòu)（1）斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)：斜齒輪傳動的優(yōu)缺點：1)嚙合性

5、能好：斜齒圓柱齒輪輪齒之間是一種逐漸嚙合過程，輪齒上的受力也是逐漸由小到大，再由大到??；因此斜齒輪嚙合較為平穩(wěn)，沖擊和噪聲小，適用于高速、大功率傳動。2) 重合度大，承載能力強(qiáng)：在同等條件下，斜齒輪的嚙合過程比直齒輪長，即重合度較大，這就降低了每對齒輪的載荷，從而提高了齒輪的承載能力，延長了齒輪的使用壽命，并使傳動平穩(wěn)3) 結(jié)構(gòu)緊湊：用齒條形刀具切制斜齒圓柱齒輪時，其無根切標(biāo)準(zhǔn)齒輪的最小齒數(shù)比直齒圓柱齒輪的少，因而可以得到更加緊湊的結(jié)構(gòu)。4）齒面嚙合情況好 圖2-1 斜齒輪傳動實物圖 圖2-2斜齒輪傳動示意圖 （2）蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)蝸輪蝸桿的傳動特點：1） 齒輪間為線接觸，故承載能力大；2）

6、傳動平穩(wěn)，震動、沖擊、噪聲小，這是猶豫蝸桿的齒輪是連續(xù)不斷的螺旋齒的緣故；3） 能獲得較大的傳動比，故結(jié)構(gòu)緊湊；4） 當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于嚙合齒輪間的當(dāng)量摩擦角時，機(jī)構(gòu)具有自鎖性；5） 嚙合齒間有較大的相對滑動，易發(fā)熱，磨損快；6） 傳動效率低 圖2-3蝸輪蝸桿傳動實物圖 圖2-4渦輪蝸桿傳動示意圖 （3） 桌腿部分的機(jī)構(gòu) 桌腿的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是來自于轉(zhuǎn)椅的啟發(fā)，這里將轉(zhuǎn)椅的原理應(yīng)用在了桌子上面，繼承轉(zhuǎn)椅可升降，可旋轉(zhuǎn)的最大優(yōu)點，并在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，使得桌子通過順著螺紋的方向來回的旋轉(zhuǎn)能夠根據(jù)不同的需要升高降低，這種方法操作起來簡單，方便（如圖2-5，2-6，2-7） 圖2-5 桌腿旋轉(zhuǎn)示意 圖

7、2-6桌腿與放置板的嚙合 圖2-7桌腿控制升降示意圖 圖2-8課桌可升降結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)簡圖手動搖桿帶動渦輪蝸桿傳動，再通過斜齒輪改變傳動的方向，再利用螺紋的連接使得課桌上下運(yùn)動（固定螺母），最后的軸承連接使得軸在轉(zhuǎn)動上升的同時，課桌不會跟著轉(zhuǎn)動。2.實現(xiàn)課桌的桌板的傾斜與桌面的拉伸運(yùn)動（1）桌板的傾斜采用自卸卡車車廂的舉升機(jī)構(gòu)（曲柄搖塊機(jī)構(gòu)）、（如圖2-11） 圖2-11桌板傾斜示意圖(2) 桌面的拉伸運(yùn)動運(yùn)用滑軌機(jī)構(gòu)（如圖2-12） 圖2-12桌面拉伸示意圖(3) 放置板 它最大的特點它是開放式的設(shè)計，沒有邊緣的四個面阻擋，不分反正。它可以圍繞著鑼桿自轉(zhuǎn)，所以取東西時，不需要伸手彎腰到去拿相對在

8、外面的東西，只需要旋轉(zhuǎn)一下放置板，將相對外面的部分轉(zhuǎn)到相對里面的地方，即可。如圖2-13所示。 圖2-13放置板旋轉(zhuǎn)示意圖3. 底面板 底面板的輪廓和桌面的一樣，它的大小和放置板的大小一樣。但是它的橫截面積字狀呈工，是為了支撐整個桌子更加的穩(wěn)固。底版與螺桿的連接是從底版的下面向上，用螺釘將底版和螺桿連接。（如圖2-14） 圖2-14底面板與螺桿連接示意圖3、課桌外觀分析l 方案初步設(shè)計 外觀1 外觀2 外觀3 外觀4l 方案的比較與篩選 即功能確定 圖3-1 外觀1 圖3-2外觀2 圖3-3外觀3在所有的方案中，最初選出了這三套方案，并在一些方面進(jìn)行了進(jìn)一步的討論分析和篩選。 （1） 造型在這

9、方面，三個都有各自的特點，圖1中，在造型上引用的垃圾桶的原理，桌子和椅子的造型是一樣的，有重復(fù)的感覺，利用了幾何圖形的拼合形成了整個設(shè)計的支架，所以看起來會有不結(jié)實的感覺。圖2整體看起來比較的厚重，在造型上采用了大面積的面來構(gòu)成的，而正是因為大面積的堆積會使得在多個數(shù)量的情況下在空間上給人感覺很拘謹(jǐn)和壓抑，但是造型上比較新穎，獨特。再來看圖3，在這個方面就要比前兩者有所改觀，達(dá)到一個中和的觀念。 （2）實用 圖3-1中的倒三角設(shè)計不太合理，如果將書等一些方形的物體放到一 個橫截面積是三角形的空間中，會不好放，無法充分利用空間。圖3-2空間足夠，但是在偏下的空間放東西時，拿取是很不方便的， 需要

10、費勁的彎腰才可以達(dá)到。 （3）材料 圖3-1中，所選用的材料是木制和鋼制的結(jié)合，所以面的材料 都用 木板來做，而框架上都用鋼制的材料。圖3-2中，所選用的材料是塑 料， 因 為此方案的設(shè)計是采用了大量的面來做，并且有一定的曲線， 所以采用塑料是最好的選擇。圖3-3中，所選擇的材料是塑料和鋼的 結(jié)合，在最終的藝術(shù)效果上會更現(xiàn)代些。通過這一系列的分析和比較，最終確定了方案3-3，并進(jìn)行更深的討論和完善。l 最終方案分析確定了最初的方案后，主要是解決每個部分之間的結(jié)構(gòu)連接問題。(1) 結(jié)構(gòu)和連接在這一方面考慮到學(xué)生的使用，所以想盡量的簡單化。桌面和抽屜中間采用通過鋼管的粘貼將兩個面連接起來，這種方法

11、和現(xiàn)在的家具中玻璃茶幾和鋼管的連接方法相同，桌腿和抽屜通過螺栓連接。課桌采用面與面的螺釘連接。在桌面與抽屜之間采用了鋼管的粘貼連接，通過一跟鋼管，和其內(nèi)部的螺栓或螺釘將其一頭和抽屜面連接， 而另一頭是通過一種在紫外線的照射下會牢牢的粘住的膠和桌面連接。椅子的連接主要采用面和面的扣接及用螺釘連接并用的較簡單的方式，這樣的方式成本較低。（如圖3-4） 圖3-4 機(jī)構(gòu)連接圖(2) 材料桌面的存物空間內(nèi)部初步采用在材料方面，確定桌面的材料是透明有機(jī)玻璃，抽屜，放置板，底面板，桌腿采用不銹鋼管。(3) 色彩 使用土黃色(4) 裝配和拆裝設(shè)計在這里，初步的想法是在拆卸和裝配的過程能夠盡量的簡單化，最好是讓

12、學(xué)生自己就能都完成簡單的裝配拆卸過程。所以運(yùn)用了較為簡單的螺栓和螺釘?shù)纳暇o方式來將課桌椅進(jìn)行連接。完成最終效果圖，裝配圖（如圖3-5所示） 圖3-5 課桌外觀示意圖 1低面板 2套筒 3放置板 4金屬螺桿 5抽屜 6桌面 7箱蓋 8加緊裝置 4、實現(xiàn)桌面的可拼裝 (1) 桌面。為了在集體使用的過程中有一些新穎的拼連方法，便與同樣具有拼連理念的拼圖的形狀結(jié)合，設(shè)計出此形狀。大量的桌子拼在一起也會在視覺上有不同的效果（如圖4-1，4-2，4-3，4-4所示），將拼圖的理念貫穿到底。 圖4-1 桌面拼接示例 圖4-2 桌面拼接示例 圖4-3 桌面拼接示意圖5. 紅外線裝置為糾正學(xué)生的坐姿，預(yù)防近視眼

13、，我們運(yùn)用了下圖所視的紅外線感應(yīng)裝置。傳感器測量人與桌面的距離，轉(zhuǎn)化為電信號（閃燈）提醒人改變坐姿，預(yù)防近視。 圖5-1 紅外線裝置圖 6. 放水杯、筆筒、雨傘裝置為解決水杯、雨傘的放置，我們設(shè)計了一個可以旋轉(zhuǎn)的底盤，如圖所示，在底盤中，我們設(shè)計了掛鉤，圓柱筒。旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以避免桌下空間的縮小。 圖7-1 放水杯裝置二、課椅的設(shè)計7、構(gòu)思與分析現(xiàn)在一般的課桌椅只能進(jìn)行簡單的升降，并不能滿足學(xué)生在功能多方面的需求 。 圖7-1 課桌椅實例 這里對椅子的設(shè)計主要包括三個方面：折疊功能、可升降功能、靠背角度調(diào)節(jié)功能。教室里面用的椅子根據(jù)離黑板距離的不同需要調(diào)節(jié)靠背的角度以適應(yīng)不同位置的學(xué)生聽課

14、。 折疊的設(shè)計主要是方便椅子的移動。很多時候?qū)W生需要搬動椅子去聽講座、參加活動等等。這一設(shè)計會提供很多的幫助。 可升降功能設(shè)計是方便不同身高的同學(xué)在選擇座椅時進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)以達(dá)到一個舒適的高度。8、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理和機(jī)構(gòu)分析1、工作原理椅子升降運(yùn)動就是利用絲桿和螺母的相對運(yùn)動關(guān)系來實現(xiàn)的運(yùn)動，利用絲桿和螺母組成螺紋副來實現(xiàn)傳動要求的螺紋傳動，絲桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動驅(qū)動螺母水平直線運(yùn)動，驅(qū)時雙滑桿在豎直方向上的運(yùn)動。人給手柄一個旋轉(zhuǎn)的力，使手柄帶動螺桿做旋旋運(yùn)動，在絲桿上做正反兩個螺紋，以正反兩個螺紋相配合，絲桿正轉(zhuǎn)時兩螺母相互靠近，絲桿反轉(zhuǎn)時兩螺母相互遠(yuǎn)離，這樣來拉動或推動雙滑桿的上下運(yùn)動，從而使椅

15、子完成上升或下降運(yùn)動的功能。2、對椅子座墊升降裝置提出了以下的四種方案：方案一：利用液壓傳動來實現(xiàn)椅子的升降。方案二：加裝一套千斤頂裝置來實現(xiàn)椅子的升降。方案三：利用絲桿驅(qū)動螺母運(yùn)動而帶動雙滑桿上升（或下降）來實現(xiàn)椅子的升降。方案四：利用卡槽調(diào)節(jié)來控制椅子的升降。方案的比較優(yōu)點缺點方案一：液壓傳動省力結(jié)構(gòu)復(fù)雜，液壓元件的要求高，成本高，安裝比較困難方案二：加裝千斤頂省力結(jié)構(gòu)不緊湊，價格昂貴方案三：絲桿螺母副驅(qū)動的雙滑桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，價格低廉搖力稍大方案四：卡槽調(diào)節(jié)方便可調(diào)節(jié)的范圍有限 表8-13、機(jī)構(gòu)分析靠背角度的調(diào)節(jié)主要通過卡柱、卡槽來進(jìn)行。調(diào)節(jié)卡柱，選擇不同的卡槽，可以使靠背有不

16、同的傾斜角度：當(dāng)把卡柱向前調(diào)節(jié)，靠背傾斜程度變小，當(dāng)向后調(diào)節(jié)時，靠背傾斜程度變大。這樣只需調(diào)節(jié)卡柱的位置就能輕易地實現(xiàn)靠背角度的調(diào)節(jié)。折疊功能的實現(xiàn)主要通過轉(zhuǎn)動副的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到某一極限位置時，可實現(xiàn)兩構(gòu)件的折疊；通過多個旋轉(zhuǎn)副的調(diào)節(jié)可實現(xiàn)整個椅子的折疊。 圖8-1方案4示意圖機(jī)構(gòu)件說明1 椅腿：承受外力作用。2 卡栓：用于調(diào)節(jié)折疊椅的椅腿和靠背的角度和受力點，及承受外力作用。3 靠背：承受外力作用。4 座板：承受外力作用。5 調(diào)節(jié)凹槽：適用于調(diào)節(jié)椅腿和靠背的角度，從而滿足人們對折疊椅的不同需求。附注說明運(yùn)動、受力分析： 圖8-2方案4受力分析圖3、方案的確定通過比較，我們采用方案三來實

17、現(xiàn)本作品的功能。螺紋傳動螺母軸向水平運(yùn)動雙滑桿在豎直方向的升降運(yùn)動轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為此傳動采用絲桿兩端分別采用左旋和右旋標(biāo)準(zhǔn)梯形螺紋達(dá)到快速、平穩(wěn)升降的目的 圖8-3 方案3運(yùn)動分析4、座墊升降裝置結(jié)構(gòu)簡圖： 圖8-4 座墊升降裝置結(jié)構(gòu)簡圖6、受力分析 圖8-5 座墊升降裝置受力分析 圖8-6 課椅示意圖9、對椅子的外觀分析 圖9-1 會議外觀示意圖 圖9-2 家用折疊椅外觀示意圖 圖9-3 電腦椅個外觀示意圖 1、普通教室用課桌椅的材料選擇的基本方法同普通家具相似。以使用功能為出發(fā)點，選擇與教室、形象、嗜好相互協(xié)調(diào)的材料。普通教室課桌椅的主要材料有:木材、各種合成材料、塑料、金屬。在具體的設(shè)計中，

18、材料的選擇要盡可能保證人體使用中的舒適。 2、課桌椅的結(jié)構(gòu)和材料性能的要求課桌椅的損壞在使用過程中是很常見。年齡越小的孩子其自我控制能力就越差,因此在小學(xué)生使用課桌椅的過程中難免會對課桌椅造成有意或無意的損壞。為了保證課桌椅的使用壽命，應(yīng)當(dāng)對課桌椅的性能進(jìn)行測試，以確保質(zhì)量。材料和結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能要求必須通過四種測試:功能負(fù)荷測試、非功能負(fù)荷測試、靜 態(tài)負(fù)荷測試以及疲勞負(fù)荷測試。 3、 課桌椅系列的色彩設(shè)計色彩的三要素:色相，色彩的相貌；明度，色彩的明暗程度；彩度，色彩的飽和程度。在設(shè)計中既要保證課桌椅單體色彩的美觀，還要保證各種色彩在教室環(huán)境內(nèi)協(xié)調(diào)性?？傮w來說課桌椅的設(shè)計要求色彩明朗、精神飽滿

19、、豐富多彩。普通教室應(yīng)能滿足好動、動作幅度大的學(xué)生自由的寬敞空間。利用課桌椅的色彩可相應(yīng)減少環(huán)境的擁擠感。一是利用課桌椅色彩的距離感與體量感，暖色屬前進(jìn)色，冷色屬后退色；高明度色彩有前進(jìn)感，低明度色彩有后退感；二是色彩的膨脹感或收縮感，前進(jìn)性的暖色，有膨脹感；后退性的冷色，有收縮感；明度高的色彩有膨脹感，明度低的包彩有收縮感。在課桌椅的設(shè)計中運(yùn)用“興奮色”系列的色彩能給整個教室?guī)碛鋹?、自由的氛圍，但這種色彩極易對學(xué)生產(chǎn)生過度剌激；在色彩上以冷色調(diào)，有助于使用者心境平衡、情緒安定，利用沉靜色能創(chuàng)造安靜的環(huán)境氛圍。使用“中性色”不失為一種折衷的好辦法，并運(yùn)用“興奮色”再提高色彩的明度，降低色彩的

20、飽和度以達(dá)到既可以創(chuàng)造愉悅的氛圍，又不至于使學(xué)生過于興奮的效果。10.主要參數(shù)設(shè)計和尺寸設(shè)計 圖10-1 圖10-2 抽屜。抽屜的形狀和桌面的形狀相呼應(yīng)，當(dāng)學(xué)生做好的時候，可以從上面通過桌面直接看到抽屜的形狀。抽屜的推拉是采用滑軌來完成的。抽屜的材料選擇了白色的塑料，輕便，容易清潔。此處的抽屜整個厚度取值是5.5厘米。橫截面積比桌面略小，是桌面面積的0.8倍。 11.參考資料1朱理機(jī)械原理北京：高等教育出版社，2008：15-2002鄒慧君機(jī)械原理課程設(shè)計北京：高等教育出版社，2009：15-2503 百度網(wǎng) 12.設(shè)計總結(jié)設(shè)計結(jié)論在本次的設(shè)計方案中完善了以下問題：1、改變了傳統(tǒng)意義上的中學(xué)生

21、課桌椅的設(shè)計思路，結(jié)合了時代性，在材料，工藝，造型，使用，功能性方面進(jìn)行了大膽的改變，采用了更為輕便的塑料材質(zhì)，造型上使用了大量的曲線，增添了更多的功能，節(jié)省了更多的空間等等。2、將實用性和美觀性進(jìn)行了更加充分的結(jié)合。在設(shè)計時考慮到了桌面的特殊使用情況，加以利用，設(shè)計出了曲線型，既美觀又實用的形狀，打破了原有造型上的死板。在整體桌椅的設(shè)計上，運(yùn)用了大量的曲線，曲面，前后呼應(yīng)，盡量的達(dá)到了造型上的美觀。3、合理的利用了有限的空間，劃分出原本浪費的空間，來提供其他的功能，既節(jié)省了空間又增加了功能，二者充分的結(jié)合，在使用上更加的方便自如。4、增加了桌面的高度調(diào)節(jié)功能，這一點是現(xiàn)在學(xué)生最需要解決的重要