新型桌椅設(shè)計(jì)說明書

1、 書適新型桌椅設(shè)計(jì)說明書(二組37號(hào)）學(xué)院：教育實(shí)驗(yàn)學(xué)院 班級(jí)：實(shí)驗(yàn)1107班 設(shè)計(jì)者：蔚琳靜 于航 李冰晨 書適新型桌椅設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)者：蔚琳靜，于航，李冰晨作品內(nèi)容簡(jiǎn)介 以目前各大高校教室中課桌存在的不同缺陷造成學(xué)生身體上的不適，使得養(yǎng)成不良學(xué)習(xí)姿勢(shì)并且學(xué)習(xí)效率低為背景，以優(yōu)化教室中的課桌椅，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供更舒適的學(xué)習(xí)用具為目標(biāo)。本方案對(duì)教室中原有課桌椅進(jìn)行優(yōu)化，通過平行四邊形機(jī)構(gòu)、搖桿機(jī)構(gòu)、六棱柱形銷、壓簧和扭簧實(shí)現(xiàn)桌椅的椅面、椅背、桌面及扶手的調(diào)節(jié)。1 研制背景及意義桌椅是學(xué)生每天學(xué)習(xí)生活中用得最多的工具。人因工程學(xué)指出長期使用一套與自身尺寸不相適應(yīng)的桌椅會(huì)使人肌肉松弛，行動(dòng)變得遲緩，

2、而如果使用一套與自身尺寸相適應(yīng)的課桌椅，則會(huì)減少學(xué)習(xí)疲勞，提高學(xué)習(xí)效率。目前我國大多數(shù)高等院校都采用固定式課桌椅。固定式課桌椅有著管理方便，美觀等優(yōu)點(diǎn)。但固定式設(shè)計(jì)也使其不能很好的適應(yīng)每一位學(xué)生的需要，如：由于考慮到學(xué)生的進(jìn)出情況，傳統(tǒng)的固定式課桌椅的設(shè)計(jì)都會(huì)留出足夠的空間以利于行人進(jìn)出。但是這段空間使得學(xué)生身體靠在靠背上的時(shí)候根本不能進(jìn)行書寫，而當(dāng)身體前傾進(jìn)行書寫的時(shí)候，又會(huì)使身體失去靠背的支撐，極易疲勞。本作品主要著眼于改進(jìn)高等院校傳統(tǒng)課桌椅，為學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。因此，本作品的設(shè)計(jì)主要考慮到一下幾點(diǎn)：為適應(yīng)因身高不同對(duì)椅子高度的不同需要，本作品中椅子使用高度可調(diào)設(shè)計(jì)方案，使用者可根據(jù)

3、自身需要對(duì)椅子高度進(jìn)行調(diào)整，最大可調(diào)高度為100mm；為解決由于椅子和桌面空隙設(shè)計(jì)不合理造成的可能書寫疲勞，本作品中桌面設(shè)計(jì)為可滑動(dòng)的上下兩層，使用者可根據(jù)不同需要對(duì)桌面寬度進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而保證在長時(shí)間的學(xué)習(xí)過程中可以通過靠背來環(huán)節(jié)身體疲勞；為滿足學(xué)習(xí)和休息時(shí)對(duì)靠對(duì)角度的不同需要，本作品中椅子靠背部分設(shè)計(jì)為可在一定角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，該人性化的設(shè)計(jì)滿足了使用者靠在椅子上休息和學(xué)習(xí)時(shí)的不同需要。2 設(shè)計(jì)方案為了實(shí)現(xiàn)桌椅各種調(diào)節(jié)功能，我們通過平行四邊形機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)椅面的高度可調(diào)且平穩(wěn)，使用者通過搖桿機(jī)構(gòu)來控制調(diào)節(jié)的高度，通過六棱柱形銷來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)后的固定。為了實(shí)現(xiàn)椅背的旋轉(zhuǎn)角度可調(diào)，我們?cè)O(shè)計(jì)通過方形槽結(jié)構(gòu)壓縮

4、扭簧實(shí)現(xiàn)椅背隨人的壓力改變旋轉(zhuǎn)角度。通過壓簧和導(dǎo)桿實(shí)現(xiàn)椅背高度可調(diào)。通過壓簧和螺栓控制扶手。設(shè)計(jì)雙層桌面增大桌面面積，使書寫更加舒適方便，從而提高學(xué)習(xí)效率。2.1 椅面高度調(diào)節(jié)及固定為了保證椅面高度的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，我們利用平行四邊形機(jī)構(gòu)（圖1）中連桿始終保持水平的性質(zhì)，通過該機(jī)構(gòu)控制升降高度，如圖2所示，搖桿和套在軸上的凸輪通過線連接，搖動(dòng)搖桿帶動(dòng)凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，擠壓凸輪2，使凸輪2沿x軸負(fù)方向擠壓彈簧，六棱柱套筒（圖3）外移，平行四邊形機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)椅面高度。將椅面調(diào)節(jié)到合適高度后，停止搖動(dòng)搖桿，凸輪1對(duì)凸輪2作用力消失，套筒在左端彈簧作用力下回到初始位置，與平行四邊形機(jī)構(gòu)連桿的六棱柱形孔吻合，

5、固定平行四邊形機(jī)構(gòu)，即固定椅面高度。 圖1平行四邊形搖桿機(jī)構(gòu) x 圖2六棱柱套筒 圖3六棱柱套筒移動(dòng)方向 2.2 扶手的轉(zhuǎn)動(dòng)控制如圖4所示，支撐扶手的螺栓上套有六棱柱形套筒，套筒的一端開有凹槽，另一端與螺母間有彈簧相接。使用者扳動(dòng)扶手，彈簧彈力不變，到達(dá)合適位置，椅面厚度卡進(jìn)凹槽，彈簧彈力增大，從而使扶手處于合適位置并控制扶手位置不變。 圖4扶手控制套筒2.3靠背的高度及旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié) 如圖6所示，椅背通過軸固定，和軸端有彈簧連接。軸的兩端有弧狀突起，在椅子兩端的支撐軸上有與之相吻合的凹槽。椅背在不受壓時(shí)，通過軸端突起卡進(jìn)支撐柱凹槽來支撐自身重力。當(dāng)有外加力使其上下移動(dòng)時(shí)，突起在凹槽中有上下移

6、動(dòng)趨勢(shì)，使凹槽對(duì)軸有水平作用力，壓迫彈簧，彈簧收縮，座椅上下移動(dòng)，移動(dòng)到適合高度時(shí)，將軸端突起卡進(jìn)相應(yīng)高度凹槽，實(shí)現(xiàn)固定。如圖7所示，固定軸和椅背間通過固定在軸上的方形結(jié)構(gòu)連接，當(dāng)椅背收到擠壓時(shí)，椅背上使的軸在方形結(jié)構(gòu)的槽中移動(dòng)，帶動(dòng)方形槽繞軸旋轉(zhuǎn)，擠壓彈簧，壓力消失后，椅背在彈簧回復(fù)力下恢復(fù)原狀，實(shí)現(xiàn)對(duì)椅背旋轉(zhuǎn)的控制。 圖6調(diào)節(jié)椅背結(jié)構(gòu) 圖7控制椅背旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)2.4雙層桌面的設(shè)計(jì) 如圖8所示，在桌面兩側(cè)的支撐軸上開有導(dǎo)軌，上層桌面可沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，使用時(shí)將桌面向外拉至上層桌面內(nèi)側(cè)與下層桌面外側(cè)相接，上層桌面下落與下層桌面相平，可使桌面增大至原來2倍。 圖8桌面雙城設(shè)計(jì)3 理論設(shè)計(jì)計(jì)算通過查閱國家標(biāo)

7、準(zhǔn)gb/t 14774-1993得到椅子各部分尺寸如下：椅座高度尺寸的調(diào)節(jié)范圍為350-460mm，座深為360390，推薦值為380mm,座寬常為500mm以上，扶手高度為230+-20mm，合適的桌椅高度=1/3座高-（20-30)mm，初中以上桌子高度為760mm，課桌椅書寫面板寬300mm,厚度=18mm，課桌椅座板長430*寬430*厚12mm,靠背板高480*寬430*厚12mm，課桌椅椅腿30*80mm,壁厚=1.8mm,托管30*90mm,壁厚=1.8mm。依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)和教室實(shí)際考察，我們將尺寸定義如下：椅座高：400，座深380，座寬500，桌子高度760，板寬上下層均為300

8、，厚度18mm，椅面尺寸為430*430*12，靠背尺寸為480*430*12。4 工作原理及性能分析本作品以手動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)為主動(dòng)件，通過連桿帶動(dòng)平行四邊形機(jī)構(gòu)搖桿機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)椅面高度，高度調(diào)節(jié)范圍控制在0100mm之間，以聯(lián)軸器工作原理為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出六棱柱形銷連接聯(lián)軸器，聯(lián)接固定件螺桿和平行四邊形搖桿機(jī)構(gòu)，從而固定椅面。扶手和椅面應(yīng)在整個(gè)調(diào)節(jié)過程中始終保持相對(duì)靜止，因此，將扶手安裝在平行四邊形搖桿機(jī)構(gòu)的兩岸上，為節(jié)省工件、方便出入和教室打掃，將扶手做可折疊設(shè)計(jì)，扶手和連桿之間以轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副中加裝彈簧及開有小凹槽的壓片，在連桿上加工和該小凹槽對(duì)應(yīng)的凸起，在彈簧的壓力下，通過凹槽和凸起的擠壓

9、固定扶手。椅背通過軸固定在椅架上，將該軸設(shè)計(jì)為空心圓管，在圓管兩端分別安裝壓簧和上述的弧狀凸起，并在椅架上以2.5cm為間距加工和該弧狀凸起相應(yīng)的凹槽，調(diào)節(jié)椅背高度時(shí)，通過人施加的外力來擠壓壓簧，使椅背上下調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后，撤除外力，在壓簧的壓力下，弧狀凸起和椅架上的凹槽因相互擠壓而存在靜摩擦，椅背在靜摩擦的作用下靜止。上下層設(shè)計(jì)方案以簡(jiǎn)單的方法極大方便了學(xué)生的自由書寫，以人因工程學(xué)為依據(jù)，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生自由書寫為目標(biāo)，使用上下層設(shè)計(jì)桌面，學(xué)生可以根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容需要和周圍環(huán)境自主調(diào)節(jié)桌面寬度，從而實(shí)現(xiàn)最大化的自我舒適感。本作品以幻夢(mèng)課堂主題為指導(dǎo)，以創(chuàng)造舒適學(xué)習(xí)條件，營造良好學(xué)習(xí)氛圍為著眼點(diǎn)，通過自主創(chuàng)新，結(jié)合生活實(shí)際，運(yùn)用機(jī)械知識(shí)設(shè)計(jì)了該新型座椅，以靈巧的創(chuàng)意，貼心的設(shè)計(jì)為廣大學(xué)生打造舒適學(xué)習(xí)環(huán)境，具有無可比擬的夢(mèng)幻性。完成制作后，作品實(shí)物外形照片見圖9.圖10. 圖9外形圖片 圖10外形圖片5 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用5.1主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) （1）桌面設(shè)計(jì)成兩層，其中下層固定，上層可以前后滑動(dòng)，從而解決由于靠背與桌面的距離過遠(yuǎn)而造成學(xué)生靠在靠背上而無法正常書寫的問題。 （2）靠背設(shè)計(jì)成與人脊柱正常生理弧線相適應(yīng)的曲線。并針對(duì)人身高不同和坐姿不同的問題，將靠背設(shè)計(jì)成可在一定角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)的。 （3）椅面高度的可調(diào)節(jié)性及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)