新型桌椅设计说明书.doc

书适新型桌椅设计说明书(二组37号）学院：教育实验学院 班级：实验1107班 设计者：蔚琳静 于航 李冰晨 书适新型桌椅设计说明书设计者：蔚琳静，于航，李冰晨作品内容简介 以目前各大高校教室中课桌存在的不同缺陷造成学生身体上的不适，使得养成不良学习姿势并且学习效率低为背景，以优化教室中的课桌椅，为学生学习提供更舒适的学习用具为目标。本方案对教室中原有课桌椅进行优化，通过平行四边形机构、摇杆机构、六棱柱形销、压簧和扭簧实现桌椅的椅面、椅背、桌面及扶手的调节。1 研制背景及意义桌椅是学生每天学习生活中用得最多的工具。人因工程学指出长期使用一套与自身尺寸不相适应的桌椅会使人肌肉松弛，行动变得迟缓，而如果使用一套与自身尺寸相适应的课桌椅，则会减少学习疲劳，提高学习效率。目前我国大多数高等院校都采用固定式课桌椅。固定式课桌椅有着管理方便，美观等优点。但固定式设计也使其不能很好的适应每一位学生的需要，如：由于考虑到学生的进出情况，传统的固定式课桌椅的设计都会留出足够的空间以利于行人进出。但是这段空间使得学生身体靠在靠背上的时候根本不能进行书写，而当身体前倾进行书写的时候，又会使身体失去靠背的支撑，极易疲劳。本作品主要着眼于改进高等院校传统课桌椅，为学生创造良好的学习环境。因此，本作品的设计主要考虑到一下几点：为适应因身高不同对椅子高度的不同需要，本作品中椅子使用高度可调设计方案，使用者可根据自身需要对椅子高度进行调整，最大可调高度为100mm；为解决由于椅子和桌面空隙设计不合理造成的可能书写疲劳，本作品中桌面设计为可滑动的上下两层，使用者可根据不同需要对桌面宽度进行调整，进而保证在长时间的学习过程中可以通过靠背来环节身体疲劳；为满足学习和休息时对靠对角度的不同需要，本作品中椅子靠背部分设计为可在一定角度范围内旋转，该人性化的设计满足了使用者靠在椅子上休息和学习时的不同需要。2 设计方案为了实现桌椅各种调节功能，我们通过平行四边形机构实现椅面的高度可调且平稳，使用者通过摇杆机构来控制调节的高度，通过六棱柱形销来实现调节后的固定。为了实现椅背的旋转角度可调，我们设计通过方形槽结构压缩扭簧实现椅背随人的压力改变旋转角度。通过压簧和导杆实现椅背高度可调。通过压簧和螺栓控制扶手。设计双层桌面增大桌面面积，使书写更加舒适方便，从而提高学习效率。2.1 椅面高度调节及固定为了保证椅面高度的平稳调节，我们利用平行四边形机构（图1）中连杆始终保持水平的性质，通过该机构控制升降高度，如图2所示，摇杆和套在轴上的凸轮通过线连接，摇动摇杆带动凸轮1转动，挤压凸轮2，使凸轮2沿x轴负方向挤压弹簧，六棱柱套筒（图3）外移，平行四边形机构转动，从而调节椅面高度。将椅面调节到合适高度后，停止摇动摇杆，凸轮1对凸轮2作用力消失，套筒在左端弹簧作用力下回到初始位置，与平行四边形机构连杆的六棱柱形孔吻合，固定平行四边形机构，即固定椅面高度。 图1平行四边形摇杆机构 x 图2六棱柱套筒 图3六棱柱套筒移动方向 2.2 扶手的转动控制如图4所示，支撑扶手的螺栓上套有六棱柱形套筒，套筒的一端开有凹槽，另一端与螺母间有弹簧相接。使用者扳动扶手，弹簧弹力不变，到达合适位置，椅面厚度卡进凹槽，弹簧弹力增大，从而使扶手处于合适位置并控制扶手位置不变。 图4扶手控制套筒2.3靠背的高度及旋转角度的调节 如图6所示，椅背通过轴固定，和轴端有弹簧连接。轴的两端有弧状突起，在椅子两端的支撑轴上有与之相吻合的凹槽。椅背在不受压时，通过轴端突起卡进支撑柱凹槽来支撑自身重力。当有外加力使其上下移动时，突起在凹槽中有上下移动趋势，使凹槽对轴有水平作用力，压迫弹簧，弹簧收缩，座椅上下移动，移动到适合高度时，将轴端突起卡进相应高度凹槽，实现固定。如图7所示，固定轴和椅背间通过固定在轴上的方形结构连接，当椅背收到挤压时，椅背上使的轴在方形结构的槽中移动，带动方形槽绕轴旋转，挤压弹簧，压力消失后，椅背在弹簧回复力下恢复原状，实现对椅背旋转的控制。 图6调节椅背结构 图7控制椅背旋转结构2.4双层桌面的设计 如图8所示，在桌面两侧的支撑轴上开有导轨，上层桌面可沿导轨滑动，使用时将桌面向外拉至上层桌面内侧与下层桌面外侧相接，上层桌面下落与下层桌面相平，可使桌面增大至原来2倍。 图8桌面双城设计3 理论设计计算通过查阅国家标准gb/t 14774-1993得到椅子各部分尺寸如下：椅座高度尺寸的调节范围为350-460mm，座深为360390，推荐值为380mm,座宽常为500mm以上，扶手高度为230+-20mm，合适的桌椅高度=1/3座高-（20-30)mm，初中以上桌子高度为760mm，课桌椅书写面板宽300mm,厚度=18mm，课桌椅座板长430*宽430*厚12mm,靠背板高480*宽430*厚12mm，课桌椅椅腿30*80mm,壁厚=1.8mm,托管30*90mm,壁厚=1.8mm。依据该标准和教室实际考察，我们将尺寸定义如下：椅座高：400，座深380，座宽500，桌子高度760，板宽上下层均为300，厚度18mm，椅面尺寸为430*430*12，靠背尺寸为480*430*12。4 工作原理及性能分析本作品以手动摇杆机构为主动件，通过连杆带动平行四边形机构摇杆机构来调节椅面高度，高度调节范围控制在0100mm之间，以联轴器工作原理为出发点，设计出六棱柱形销连接联轴器，联接固定件螺杆和平行四边形摇杆机构，从而固定椅面。扶手和椅面应在整个调节过程中始终保持相对静止，因此，将扶手安装在平行四边形摇杆机构的两岸上，为节省工件、方便出入和教室打扫，将扶手做可折叠设计，扶手和连杆之间以转动副连接，转动副中加装弹簧及开有小凹槽的压片，在连杆上加工和该小凹槽对应的凸起，在弹簧的压力下，通过凹槽和凸起的挤压固定扶手。椅背通过轴固定在椅架上，将该轴设计为空心圆管，在圆管两端分别安装压簧和上述的弧状凸起，并在椅架上以2.5cm为间距加工和该弧状凸起相应的凹槽，调节椅背高度时，通过人施加的外力来挤压压簧，使椅背上下调节，调节完成后，撤除外力，在压簧的压力下，弧状凸起和椅架上的凹槽因相互挤压而存在静摩擦，椅背在静摩擦的作用下静止。上下层设计方案以简单的方法极大方便了学生的自由书写，以人因工程学为依据，以实现学生自由书写为目标，使用上下层设计桌面，学生可以根据学习内容需要和周围环境自主调节桌面宽度，从而实现最大化的自我舒适感。本作品以幻梦课堂主题为指导，以创造舒适学习条件，营造良好学习氛围为着眼点，通过自主创新，结合生活实际，运用机械知识设计了该新型座椅，以灵巧的创意，贴心的设计为广大学生打造舒适学习环境，具有无可比拟的梦幻性。完成制作后，作品实物外形照片见图9.图10. 图9外形图片 图10外形图片5 创新点及应用5.1主要创新点 （1）桌面设计成两层，其中下层固定，上层可以前后滑动，从而解决由于靠背与桌面的距离过远而造成学生靠在靠背上而无法正常书写的问题。 （2）靠背设计成与人脊柱正常生理弧线相适应的曲线。并针对人身高不同和坐姿不同的问题，将靠背设计成可在一定角度范围内旋转的。 （3）椅面高度的可调节性及调节机构