機械創(chuàng)新設(shè)計-智能座椅設(shè)計說明書-副本-副本

機械創(chuàng)新設(shè)計----智能座椅設(shè)計說明書---副本---副本9《機械創(chuàng)新設(shè)計》課程設(shè)計設(shè)計題目：智能座椅專

業(yè)：

機械設(shè)計制造及其自動化

班

號：

姓名學(xué)號：成績評定：

指導(dǎo)教師：

設(shè)計起止日期：2013年

12月20

日—12

月

26

日目

錄

摘

要

..................................................................................................

第一章

緒論

......................................................................................1研究背景及意義.....................................................................................2主要功能和性能指標(biāo)

.............................................................................

第二章

設(shè)計方案

................................................

2.1重力平衡控制

.....................................................................

2.2定滑輪連接控制

.....................................................

第三章

理論設(shè)計計算............................................

3.1椅子的尺寸設(shè)計.................................................

3.2重力平衡裝置的尺寸確定及理論分析...............................第四章

工作原理及性能分析

第五章創(chuàng)新點及應(yīng)用

第六章成品展示第七章心得體會與設(shè)計總結(jié)5.1心得體會:..................................................................5.2設(shè)計總結(jié)：

...........................................................................

參考文獻

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錯誤！未定義書簽。圖12.2定滑輪連接控制定滑輪根據(jù)座椅的扶手高度設(shè)計定滑輪的大小，定滑輪一端跟平衡裝置8相連，另一端跟座椅后背的小方盒相連。當(dāng)重力失去平衡的時候，即α角等于0度時，滑輪帶動小方盒的盒蓋，盒內(nèi)的東西自然彈出。2.3小方盒設(shè)置小方盒使用木質(zhì)材料，內(nèi)設(shè)輕質(zhì)彈簧，彈簧上鏈一海綿質(zhì)拳擊手套，整個裝置精致美觀，趣味生動。2.4座椅高度控制根據(jù)人體工程學(xué)原理設(shè)計座椅高度，扶手高度，以減輕腿部肌肉的負(fù)擔(dān)，防止不自然的彎曲姿勢，降低血液循環(huán)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。座椅的高度是很重要的，應(yīng)該根據(jù)工作面高度決定座椅高度，常常出現(xiàn)的錯誤是從地面起量座椅的高度。決定座椅高度最重要的因素是造成人的肘部離工作面之間有一個合適距離，距離是275±25mm,在這個范圍內(nèi)，大腿的厚度占了一定高度。95％男性和女性的大腿厚度是175mm。當(dāng)上半身有了好的位置后，再注意到下肢。舒服的坐姿是大腿近乎水平以及兩腳被地面所支持。為了避免大腿下有過高的壓力(一般發(fā)生在大腿的前部)，座位前沿到地面的高度不能大于腳底到大腿彎的距離。2.5座椅材料選取椅子表面的材料采用纖維材料，即可透氣，又可減少身體下滑。不采用塑膜面，塑膜面不透氣，表面太滑，尤其在夏天容易黏在椅子表面。第三章理論設(shè)計計算3.1椅子的尺寸設(shè)計3.1.1座面高度座面高度是指地面至就坐后座面上坐骨支撐處的高度。座面高度按我國尺寸度，可取為380-450mm。適宜的椅面高度應(yīng)使就坐者大腿近于水平，小腿自然垂直，腳掌平放于地面。座面過高，身材矮小者小腿懸空時，使大腿受椅面前緣壓迫，坐著感到不適，長時間這樣坐，則使小腿血液循環(huán)受阻，產(chǎn)生麻木腫脹感。如座面過低，則高身材的坐時骨盆傾斜，正常腰椎曲線被拉直，增加背部肌肉負(fù)荷，易產(chǎn)生腰酸背痛感。所以椅面的高度以矮身材的人的小腿加足高的樹枝來設(shè)計。此高度為380-400mm為宜。對于學(xué)生學(xué)習(xí)用椅來說，人體通常需要較直立式姿勢且腳平方與地面，其高宜比休息用椅稍高。許多研究以為，工作用椅的坐高宜用可調(diào)式，以適應(yīng)大多數(shù)人使用。所以我們將教室的椅子高度進行了高度調(diào)整，因為產(chǎn)生了腰酸背痛感，是由于座面過低，高身材的人坐時骨盆后傾，正常腰椎曲線被拉直，增加了北部肌肉負(fù)荷，易產(chǎn)生腰酸背痛感。將原來椅子的高度增加為443mm，來符合人同學(xué)們的要求。3.1.2椅面寬度椅面的寬度必須能容納身材粗壯的人，原教室座椅的寬度為430mm，根據(jù)調(diào)查，分析出百分之九十五的數(shù)值為440mm，并考慮了冬季著裝的修正量，最終將座椅的寬度調(diào)整為460mm，真正滿足我校學(xué)生的生理需求，達到最佳的學(xué)習(xí)狀態(tài)。3.1.3座面深度椅面深度是指椅面的前后距離，其尺寸應(yīng)滿足三個條件：使臀部得到充分的支持，腰部得到靠背的支持，椅面前緣與小腿之間留有適當(dāng)?shù)木嚯x，以保持大腿肌肉不受擠壓，小腿可以自由活動。如果座深大于身材矮小的學(xué)生大腿長，則座面前緣將壓迫膝窩處壓力敏感部位，這樣坐的時間久了會不舒服。因此，座深的設(shè)計應(yīng)以座深的第五百分為設(shè)計，這樣身材矮小的學(xué)生坐著舒服，而身材高達的學(xué)生只要臀部得到支持，也不會在大腿部位引起疲勞。綜上所述，椅面的深度應(yīng)以400mm左右為宜。3.1.4座面角度經(jīng)查有關(guān)資料休息用椅為15-20度，工作用椅小于5度，座墊向后傾斜有兩種作用，首先由于重心力，軀干會向靠背后移，使背部有所支撐。其次，在長期的坐姿下，座墊向后傾斜以防止臀部逐漸滑出座面。對坐于各種不同靠背角的座椅的人體，采用肌電圖測量其背部肌肉所引變的活動力，其結(jié)果顯示出具有與正中垂線成20的靠背傾斜線，即可獲得良好的背部支撐。就座椅功能和坐的動機而言，休息用椅后傾斜墊面有助于維持最佳的松弛狀態(tài)。但是根據(jù)對實際教室的測量，考慮座椅的功能，新設(shè)計座椅其座面角為0度，水平最適合同學(xué)學(xué)習(xí)。3.1.5靠背的高度座椅的設(shè)計必須提供正確的腰部曲線，使脊椎處于自然均衡狀態(tài)。成年人腰部前彎曲率厚度為1.5~2.5cm，縱向弧度約為25cm半徑，中心位置均為左面上方23~26cm處，而腰椎的支撐點位置則應(yīng)稍高一點，以達到支撐人體背部重量的目的?？勘车某叽缗c臀部、地面到肩部的高度及肩寬有關(guān)。其高度尺寸值如有座墊面時，必須取自人體坐定受壓后的座面。高靠背對于某些工作（例如打字），可能會妨礙到手臂及肩部的動作，此時則應(yīng)采用支撐腰部區(qū)域的低矮式靠背。因此，必須根據(jù)適用場合不同采用不同的靠背高度，靠背高度的范圍為46cm-61cm。實際教室靠背的高度保持不變，仍520mm，并且在460mm—610mm之間，符合人機設(shè)計要求。對靠背腰部支持的設(shè)計，因為是學(xué)習(xí)用椅，并非休息用椅，我們忽略其設(shè)計（弧形狀），但仍使靠背與人相貼合。3.1.6靠背的寬靠背的寬應(yīng)采用人體數(shù)據(jù)的第九十五百分位肩寬為宜。這樣有利于背部肌肉緊張。通過計算和查閱，得出數(shù)據(jù)為437mm，加上衣服的修正量為13mm，所以新設(shè)計的靠背寬度為450mm，更加符合人體生理需求。同時，在設(shè)計靠背時，為了配合落座時人體向后突出的骶骨和臀部柔軟的需要。同時又要使腰部能堅實地配合在靠背上，個人建議，在座墊正上方的靠背必須有一個開口區(qū)域，或向后傾斜退縮，其高度空間至少為70~80mm。3.1.7靠背角度與座墊角度一樣，靠背角度也具有兩種目的，防止坐姿的人體向前滑動和引導(dǎo)腰彎部位依靠在靠背上。針對用于不同場合的座椅其角度設(shè)定也不同，學(xué)習(xí)讀書用可取95度~100度，若靠背與座面夾角小于90度，則腹部受壓迫，而夾角太大會降低人的警覺狀態(tài)。因此，我新設(shè)計的座椅靠背角度為98度，符合人體生理需求。3.18數(shù)據(jù)整理設(shè)計前座椅尺寸尺寸名稱現(xiàn)狀數(shù)據(jù)椅面高度390mm椅面寬度430mm椅面深度360mm靠背高度480mm背下緣距座面高度50mm靠背寬度450mm設(shè)計后座椅尺寸尺寸名稱設(shè)計后數(shù)據(jù)座面高度443mm椅面寬度460mm座面深度400mm座面角度0mm靠背的高度520mm靠背的寬度80mm靠背角度8度3.2重力平衡裝置的尺寸確定及理論分析3.21耳座的尺寸計算由于耳座需支撐整個座椅的平衡，所以對其進行載荷分析：圖2對座椅的重量值，必須嚴(yán)格按照人體工程學(xué)額定載重量的要求配置，其重量可由下列公式來計算：W=G+KQ式中W—人對椅總重量（千克）G——座椅自重（千克）K——平衡系數(shù)（數(shù)值一般為0.45~0.55）Q——人的體重（千克）3.22重力平衡裝置的受力分析整個裝置處于平衡環(huán)境中，在垂直方向上受重力作用，其計算式為：0≤W≤W÷Sinα當(dāng)人體彎曲時，其α減小時，sinɑ減小，則整個受力增大，座椅失去平衡。4.23重力平衡機構(gòu)自由度計算：該機構(gòu)無虛約束和局部自由度，由n=6,Pl=7,得自由度為F=3n－2Pl=3×6－2×8=2第四章工作原理及性能分析整套座椅靠重力平衡系統(tǒng)來協(xié)調(diào)，當(dāng)坐姿不正確時獲者大幅度趴在桌子上睡覺獲者玩別的東西時，椅面失去平衡，角度α變小，由主力壁7連接的定滑輪移動，從而拉動小方盒盒蓋。另外座椅運用人機工程學(xué)的基本原理和理論,以“安全、舒適、高效、健康”的原則，結(jié)合國內(nèi)多數(shù)大生課桌椅的設(shè)計現(xiàn)狀,通過對本校學(xué)生課桌椅其它使用情況的詳細(xì)的調(diào)查分析，再對照學(xué)生課桌椅國家標(biāo)準(zhǔn)，利用我國大學(xué)生的人體基本尺寸，對學(xué)生課桌椅進行人機工程學(xué)的評析，充分滿足廣大同學(xué)的心理需求。如圖所示：圖3第五章創(chuàng)新點及應(yīng)用一：新增重力平衡控制，該裝置是基于高校教學(xué)管理方面，通過人機結(jié)合，從本質(zhì)上改變教學(xué)現(xiàn)狀，改變以往人人的管理方式，提高學(xué)風(fēng)管理建設(shè)。二：座椅的高度根據(jù)人體工程學(xué)原理，能矯正坐姿，且舒適度也提高，防止近視及駝背。三：安全有趣，能形象生動的提醒同學(xué)上課時的不良行為。第六章成品展示圖4改進前椅子簡易圖圖5改進前椅子簡易圖圖6改進后機構(gòu)安裝簡易裝置圖圖7重力平衡機構(gòu)第七章設(shè)計心得與總結(jié)5.1設(shè)計心得：

這次設(shè)計思想來源于大學(xué)的生活，所以所具有的功能也是為大學(xué)教室學(xué)習(xí)的方便而設(shè)置的。因此就產(chǎn)生了制作智能座椅的想法。首先是和幾個同學(xué)一起商討了該方案的可行性，最后得到了一致的肯定。但是在很多課程的安排下，時間比較緊湊，所以比較多的方面缺少詳細(xì)的思考和信息，但是我還是能夠克服重重困難，大體上完成了這次的設(shè)計。至于所遇上的問題，例如重力平衡機構(gòu)，這是一個大難題，請教了很多同學(xué)都沒有得到幫助.在出圖的時候也遇到問題，電腦出了問題，所以用cad出不了二維圖，缺少了一部分的線條，只能說這不是辦法中的辦法。但是通過這次的創(chuàng)新設(shè)計，真的學(xué)會了很多知識，還加深了對一些制圖軟件的了解，并得到一定的提升。而這些都不重要，重要的是讓我們明白，創(chuàng)新就在我們生活的周邊，無處不在，只是我們沒有用心去發(fā)現(xiàn)，用去探討。因此我就想，21世紀(jì)正是一個講求科技創(chuàng)新的世紀(jì)中華民族的崛起渴望著擁有創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力的人才。雖然說，人才的培養(yǎng)重要的還是個人的努力，但是毋庸置疑的是，環(huán)境的力量仍不容忽視。而學(xué)校、科技俱樂部、各類科技創(chuàng)新獎勵機制乃至整個社會就正是這樣的環(huán)境。我是幸運的，因為我身處這樣一個積極的環(huán)境，但是在許多地方，有許多我的同齡人則未必有如此的幸運。正如我的室友所說：“有一些地方，學(xué)校并不鼓勵（創(chuàng)新活動）?！蔽蚁耄仁褂幸惶?，整個國家都能夠積極倡導(dǎo)培養(yǎng)科技創(chuàng)新型人才，全社會都能夠鼓勵扶持科技創(chuàng)新活動，那么，中華民族的崛起便是指日可待的！5.2設(shè)計總結(jié)：創(chuàng)新性：智能椅子，充分發(fā)揮出其獨有的優(yōu)勢座椅重力平衡的調(diào)節(jié)功能，能很好的讓同學(xué)們進入學(xué)習(xí)狀態(tài)，相信在不久的將來會得到廣泛的應(yīng)用。合理性：隨著技術(shù)水平的日益增長，高科技產(chǎn)品將在未來的市場里占據(jù)主流地位。這些數(shù)字化的產(chǎn)品大多以其靈巧輕便、功能強大、美觀得體為賣點而深受廣大市民的青睞，由此可見市民的消費觀念大多取決于新潮與創(chuàng)意。所以現(xiàn)今產(chǎn)品的發(fā)展更趨向人性化和智能化。本作品便是以人性化作為出發(fā)點，通過合理的設(shè)計使得坐著更舒適，同時使用簡單，方便輕巧，適用于