机械创新设计便携式桌椅设计.doc

摘 要
机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用已有的相关科学技术，进
行创新构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机械产品的一种实践活动。
近年来，由于科学技术的飞跃式发展，使得机械创新设计有了新的发展前景。美国较早的从设计学的观点总结出机械创新设计的过程方法，将创新技术引入到机械设计过程，并进行了大量的工业实例的创新设计；日本专家提出的QFDC（质量功能配置），建立用户要求与设计要求之间的关系；邹惠君教授提出了机械产品方案创新设计的CAD方法和实现模型等。
机械方案创新设计是机械创新设计的关键，它的核心内容是构思机器工艺动作过程、进行机构系统方案组成以及机构系统方案的综合评价选优。它的设计理论、方法以及设计智能化包含了机构类型创新和选用机构尺度综合、机构系统设计理论。我们必须大力开展研究。方案设计应该是机械创新设计和概念设计的核心内容。方案设计最关键的理论和方法是系统科学和系统设计方法。深人研究机械系统设计原理可以大大加快机械方案的创新技术，将会大大推动现代机器的创造和发明，促进机械工业快速发展。
多功能的特征是同样大小,同样价位的物品,我们可以灵活的运用它为我们实现各种功能,让它最大程度地满足我们的需要。
多功能课桌椅的设计基于现代高中生的平台，全力打造灵活多变，物美价廉的课堂必需品。它采用铝合金材料。强度适中，耐腐蚀性强，抗氧化性也很强，轻便易于挪动,随心所欲的放置其到自己所想的位置。它的多功能性体现在以下几个方面:
一. 便于移动,收放时占用空间较小。
二. 为学生的私人物品加了保险。
三. 给学生创造了整齐的学习环境。
四. 学生可以节约时间将垃圾暂时仍在迷你垃圾桶里。
五. 为学生提供了较为舒服的听课硬件。
关键词: 创新 随心所欲 多功能 物美价廉

第一章 绪论
1.1引言
课桌椅现在已经很普遍,无论是从材质还是外观而言都已经达到一种登峰造极的状态,然而经过抽样调查了解,它们或多或少的还不能满足当代或者未来高中生冗杂的学习资料,节省高中生的学习时间,给高中生营造舒心的生活学习环境，创造效益最大化的期望,因此为了满足广大学生对此的需求我们一行四人尽己所能设计出了这种可谓完美的多功能课桌椅。
1.2市场调查
目前市场销售的各类课桌椅都向着新功能，高科技的方向发展，但实际调查会发现，不论是那种款型的课桌椅，其功能都比较单一，在功能多样化与质量、价格等发面往往不能兼得，因而我们小组觉得很有必要设计一款具多功能于一体，同时又物美价廉、设计科学的适用于高中生的多功能课桌椅。

1.3任务分配
组长:高艳军
副组长:高辉洲 刘俊彦 高扬

组员
课题名称
分工
工作量
学号
姓名
0806110711
高艳军
多功能课桌椅

椅子部分
2张3＃零件草图
8个ProE三维模型，8张CAD图
椅子设计装配,小组总体装配，说明书书写总结,幻灯片制作,
0806110709
刘俊彦
垃圾桶,杯架部分
2张3＃零件草图
6个ProE三维模型， 6张CAD图
垃圾桶,杯架设计装配,小组总体装配,此部分说明书书写
08
高辉洲
轮轴,书拖部分
2张3＃零件草图
12个ProE三维模型，12张CAD
图,桌轮,踏板,书拖的设计装配,小组总体装配,此部分说明书书写

高扬
桌子及桌灯部分
2张3＃零件草图
6个ProE三维模型6张CAD
桌灯,桌体的设计装配,小组总体装配,此部分说明书书写

第二章 多功能课桌椅的设计及其它
2.2.1椅子的设计及其它
椅子对于我们几乎每个人都是必须的,故其对于一个当代高中生而言其重要性不言而喻,综合我们的设计思想,作为团队一员,我根据民意我设计出这样一把多功能的美观坐骑。

考虑到人体的曲线及现今的精神追求，我特意将椅子设计成线型版式,让更多的高中生在更加舒适的硬件配置下更加全身心的投入到学习生活中。
为了体现追求多功能,实现效益的最大化,我将椅背设计成透气通风式,同时有利于人们背部和脊椎的按摩。

为了满足广大中学生复习学习资料冗杂繁多的摆放问题,和对当今不良社会风气的防御,更好地保护高中生的财产安全,我用一把简易的保险抽屉很好的融合并满足了这两种需求.

对于抽屉的滑动我采用轨道固定轮,抽屉带滑轨的设计思想,充分考虑到过度拉推的实际性问题.

为了更加使用方便,对于材料的选取和加工要求我们都以一定的标准设计,减小摩擦,增大摩擦展现的淋漓尽致,出于安全性考虑,圆滑的边界它更加完美.设计后的总体效果在一定程度上满足了要求,达到了设计效果.

2.2.2 桌子和桌灯的设计
在本次设计中，我们将台灯加到了桌子上，使其融为一体，这样有助于学生在学习的过程中随时可以使用台灯。并且在使用台灯的过程中也不会出现占据桌子上位置的现象，这样可以节省掉很大一部分空间。台灯截图如下：

对于桌子的设计并没有什么独特的设计之初但从某种角度而它便于更好的拆卸,轻便.下侧打孔安装大大增强桌面平整度.
以上便是我在本次设计中所做的一些人物，做的不是很多，但是在这次任务中，我学到了多，学到了团队的合作等。

2.2.3桌轮的设计及其它
（1）、我们组在设计过程中借鉴生活中已有的一些机械装置并以此为基础创新。我们组在桌子的四条腿上装上4个轮，其中两条腿装的为万向轮，另两条的胃单向轮。截图如下：

万向轮顾名思义就是其转动方向不受约束。这大大方便了学生换桌位。让学生不再为换桌位而书太多不好搬动而苦恼。

2）、为解决座位换过后桌子的平衡问题，我们组设计在四个滚动装置上均设计了制动装置，如下图所示：

（3）、对于高中生来说，最为头疼的就是书太多，自己就这么点空间放不下。传统的书桌即使加大了也并不能很好的解决这个问题。在考虑到这个问题后，我们组设计了一个扩展槽，觉得桌面太挤用时可以放在桌子侧面而也可以卸下放在桌面当做书立，如下图所示：

（4）、我们组同时考虑到有的同学喜欢把脚伸直，这时候要是有个可以垫脚的就可以感到无比惬意了。对此我们设计了如图所示的一个装置：

平时脚没放上去则踏板自动竖直，脚一放上去则会根据自己的喜好而成最令你舒服的角度。
（5）为了方便在换桌位时节约空间和人力，我们在桌子的下部安放了一块地板用于盛放椅子。如图所示：

这些便是我在此次的主要任务。对于此次的设计，我从中学到很多，最重要的还是我的制图能力和创新能力还有团结协作能力获得了进步。

2.2.4 垃圾桶的设计及其它
垃圾桶：
设计灵感来源于桌上用的垃圾桶，在超市买来用于装日常产生的一些小垃圾，不管课桌是放在学校还是买来放在家中，学习和工作上总是会产生一点小垃圾，这时可以随手仍在桌腿边的垃圾桶里，而不用起身走到垃圾桶边，或者是来一个远距离投掷，可以节省时间，也能够保持环境的干净整洁，提高了效率为我们的工作和学习增加一点小小的舒适度。垃圾桶分为主体和支架两部分。主体又分为桶和盖两部分，主体设计大致为方形，四周的面与竖直面倾斜大约3度角，面与面之间都圆滑过度，在放垃圾的时候不会磕碰到手，同时也减少了垃圾会卡在边角不易清除的情况。在设计的时候加上了一个可以翻动的桶盖，一方面可以阻挡一些废弃物产生的异味，另一方面可以防止垃圾过多溢出，能更加有效的利用空间，桶盖上一部分可以旋转，扔废弃物时更加方便，不用担心垃圾掉在外面，也不用掀起盖子。垃圾桶采用可拆卸式设计，与桌子用支架连接，方便倒垃圾，时间长了之后也能拆下来清洗，又或者直接放在桌上。支架部分用螺丝固定在桌腿上，处于向前自然伸手能够到的高度，并且安装在右边，符合大多数人用右手的习惯。支架与桶用圆柱形插槽形成约束，并且有另外一个平面相互接触，增加了强度，能减缓侧面来的力对连接处的冲击。在没有装垃圾桶的时候支架又可以单独作为一个挂钩使用，能挂上杯子、伞等小物件。
垃圾桶较为小巧，适合用于暂时存放一些小的废弃物。同时又不会占据太大的地方，节省了空间和时间。
杯架：
杯架与垃圾桶相同，采用可拆卸式设计，像夹子一样，可以固定在桌边的任意地方，用户可以根据自己的习惯和喜好来选取固定的位置。但是考虑到人们在工作和学习时左手有更多的空闲时间，杯架采取偏向左边的设计。杯架上面圆柱形的薄壁是用来限制水杯的移动，能防止水杯倾倒造成泼洒，弄湿书籍或资料。薄壁左下角四十五度的地方有一个开口，是杯柄伸出来的地方，方便拿出水杯，四十五度是因为拿水杯的时候更加自然。除了放水杯之外水瓶也同样适用，也能起到固定防倾倒的作用。平时如果不放水杯的话也能当做笔筒来使用，有效地利用了空间。

第三章 多功能课桌椅的总装配图

第四章 多功能课桌椅主要工程图截图

第五章 多功能课桌椅的心得体会和设计总结
创新点
此多功能课桌椅集书架,垃圾桶,杯架,保险箱,台灯,踏板等多功能于一体的轻便移动占用空间较小的实用性课堂用品，该课桌椅主要包括舒适的椅子,安全方便的保险箱,美观优雅的垃圾桶,充满智慧的移动书架,应急独特的桌灯,体贴人心的杯架,随意转动的桌轮,让人舒适的踏板和节约空间的底板等一系列.
展望
对于本多功能课桌椅的设计，我们小组每个人都积极参与。但设计结构仍然存在一些不能忽视的问题。譬如他的框架或多或少缺少点曲线美,然而对于未来的展望我们很有信心对于当代或未来的的高中生甚至初中生而言首先它的价位不会很高,但其实际应用价值远远高于他们的期望值,解决了摆放大量书籍的困扰,节省了频繁扔垃圾的时间,增加了舒适度增加了安全性和灵活性,有了应急功能,它是未来学生必将青睐的完美课桌椅.
心得体会
时间过的很快，为期三个星期的计算机几何造型及三维可视化创新计结束了，特别是第二阶段的三维可视化创新设计，更使我们收获很多，感受很多。
我们从原来的只会简单的使用CAD，到现在还能较熟练的使用三维造型软件PRO/E，能力有了一个很大的提升，为此我们感受到收获的喜悦，同时也感受到自己的不足，还有更多的知识等待着我们去学习，去掌握。在这次三维造型过程中，我们小组的成员都积极的参与进来，刚开始由于对三维设计的认识不足以及对设计软件的不熟练，我们陷入了困难的阶段的之中，但是经过老师的细心讲解，我们逐渐的熟练了PRO/E的操作身边的同学与朋友们也非常热心的帮助我们，加上我们自己的不懈努力，最终我战胜了种种困难，顺利的完成了这次三维设计。于此，我们也感受到深深的师生之情，同学之情，我们不仅在能力上有了一个很大的提高，在精神上也受到了一次洗礼，相信我们小组，乃至每一个机电学子都会在以后的道路努力拼搏，不断的提升我们自己！！！
最后衷心感谢袁望姣老师的指导教诲,衷心感谢各位同学的帮助,衷心感谢我们跨越班级成立小组的团结友谊。

参考文献
徐绍军，云忠主编工程制图.长沙：中南大学出版社，2007.8
龙马工作室编著.Pro/ENGINEER Wildfire 5.0中文版完全自学手册.北京：人民邮电出版社，2012.4
王咏梅等编著. Pro/ENGINEER Wildfire 5.0中文版基础教程.北京：清华大学出版社，2011.1
林清安编著. Pro/ENGINEER Wildfire 2.0零件设计.北京：清华大学基础工业培训中心
计算机几何造型及三维可视化创新设计课程实验指导书.长沙：中南大学工程图学教研中心.2012.8