機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-智能座椅設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、-. z.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：智能座椅專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班號(hào)：*： 成績(jī)?cè)u(píng)定：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)計(jì)算.3.1椅子的尺寸設(shè)計(jì).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(diǎn)及應(yīng)用第六章 成品展示第七章心得體會(huì)與設(shè)計(jì)總結(jié)5.1 心得體會(huì):.5.2設(shè)計(jì)總結(jié)：.參考文獻(xiàn).錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。摘要文章首先介紹了重力平衡裝置的控制原理，通過(guò)在座椅上安裝重力平衡裝置，對(duì)其進(jìn)展恰當(dāng)調(diào)節(jié)

2、，使其不僅具有傳統(tǒng)座椅的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠及時(shí)提醒你上課中的睡覺(jué)行為。智能座椅大幅度提高課堂紀(jì)律，使學(xué)風(fēng)、教風(fēng)從本質(zhì)上提高。文章中著重介紹了智能座椅的設(shè)計(jì)構(gòu)造，主要功能和性能說(shuō)明以及市場(chǎng)分析等。智能座椅從靜態(tài)物體實(shí)現(xiàn)多功能智能化，不僅滿(mǎn)足學(xué)生的心理需求，而且從本質(zhì)上提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性，并應(yīng)用人類(lèi)工程學(xué)原理，增列了靠背點(diǎn)高和桌下凈空等多項(xiàng)功能尺寸。第一章 緒論1 研究背景及意義椅子是我們生活中最常用的教具之一，幾乎每天都要與我們親密接觸。同時(shí),經(jīng)濟(jì)全球化和信息網(wǎng)絡(luò)化也對(duì)人們的價(jià)值觀形成了很大的沖擊。當(dāng)代大學(xué)生受到了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和金錢(qián)價(jià)值觀的影響,有些學(xué)生過(guò)多考慮個(gè)人利益,在學(xué)習(xí)上表現(xiàn)為學(xué)習(xí)目的不正確,

3、學(xué)習(xí)態(tài)度功利化, 上課不是睡覺(jué)就是玩手機(jī)。在這種情況下，只有通過(guò)加強(qiáng)學(xué)風(fēng)建立,才能使大學(xué)生確立正確的學(xué)習(xí)目的和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度,培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,自覺(jué)形成優(yōu)良的學(xué)習(xí)行為?；谶@種現(xiàn)象的嚴(yán)重性，智能座椅從本質(zhì)上到達(dá)改善學(xué)風(fēng),到達(dá)營(yíng)造良好學(xué)習(xí)環(huán)境的氣氛的目的。椅子是我們生活中最常用的教具之一，幾乎每天都要與我們親密接觸。同時(shí)，椅子也是最重要的日常教具之一，在教具設(shè)計(jì)中占有重要的地位，一直備受設(shè)計(jì)師的重視。芬蘭著名的現(xiàn)代設(shè)計(jì)大師伊馬理塔佩瓦拉曾經(jīng)說(shuō)過(guò)椅子設(shè)計(jì)是任何室設(shè)計(jì)的開(kāi)端?？梢?jiàn)，椅子在室設(shè)計(jì)中居首要位置。正因?yàn)橐巫釉谑以O(shè)計(jì)中的重要地位，歷史上很多建筑家、設(shè)計(jì)家為自己設(shè)計(jì)過(guò)椅子，如英國(guó)工藝美術(shù)

4、運(yùn)動(dòng)的先驅(qū)莫里斯為自己的新居紅房子設(shè)計(jì)了整套家具，其中就包括椅子。不但如此，一些先鋒派家具設(shè)計(jì)師積極從材料和技術(shù)方面對(duì)現(xiàn)代椅子設(shè)計(jì)進(jìn)展探索，尋求新的表現(xiàn)形式、探索新的設(shè)計(jì)風(fēng)格和探究新的審美價(jià)值。 以及更好的符合人們的身體需要，和舒適感的滿(mǎn)足。從人們的根本需求出發(fā)，做到人機(jī)合一。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)體制改革的深入,社會(huì)各方面得到了迅速開(kāi)展。同時(shí),經(jīng)濟(jì)全球化和信息網(wǎng)絡(luò)化也對(duì)人們的價(jià)值觀形成了很大的沖擊。當(dāng)代大學(xué)生受到了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和金錢(qián)價(jià)值觀的影響,有些學(xué)生過(guò)多考慮個(gè)人利益,在學(xué)習(xí)上表現(xiàn)為學(xué)習(xí)目的不正確,學(xué)習(xí)態(tài)度功利化, 上課不是睡覺(jué)就是玩手機(jī)。在這種情況下，只有通過(guò)加強(qiáng)學(xué)風(fēng)建立,才能使大學(xué)生確立正確的學(xué)習(xí)目

5、的和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度,培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,自覺(jué)形成優(yōu)良的學(xué)習(xí)行為?；谶@種現(xiàn)象的嚴(yán)重性，智能座椅從本質(zhì)上到達(dá)改善學(xué)風(fēng),到達(dá)營(yíng)造良好學(xué)習(xí)環(huán)境的氣氛的目的。2主要功能和性能指標(biāo)1座椅重力平衡的調(diào)節(jié)功能：是由重力自平衡裝置機(jī)構(gòu)來(lái)完成的：重力平衡裝置連接一個(gè)定滑輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)提醒功能。通過(guò)力的改變，使座椅平衡度改變。這種改變僅僅限于個(gè)人，而不影響他人，反響靈敏迅速，能多快好省的讓你進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài) ，可以說(shuō)是你學(xué)習(xí)的好幫手。2座椅趣味拳擊功能：這個(gè)裝置是由一精致小盒連接定滑輪而成，設(shè)一海綿制拳擊手套，靠彈簧來(lái)控制。當(dāng)力改變時(shí)，小盒被拉開(kāi)，拳擊手套自動(dòng)彈出，到達(dá)提醒你上課的目的。該裝置生動(dòng)有趣，充分提高

6、上課效率，能夠以另一種方式到達(dá)管理的目的。(3)座椅矯正功能 ：座椅的高度調(diào)節(jié)根據(jù)人體工程學(xué)來(lái)確定，當(dāng)重力失去平衡時(shí)，及時(shí)調(diào)整坐姿，到達(dá)矯正坐姿的目的。(4)座椅平安性功能：座椅上的重力自平衡裝置和定滑輪的連接裝置平安固定，另外他們之間的連接線采用硬制鋁絲，使其不易被破壞。第二章設(shè)計(jì)方案2.1 重力平衡控制 用重力平衡裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，其構(gòu)造是由雙兒底座1的后支耳上端通過(guò)銷(xiāo)軸2與推桿3的一端鉸接，雙兒底座1的前支耳上端通過(guò)銷(xiāo)軸10與平衡曲臂6的前端鉸接，推桿3的另一端通過(guò)銷(xiāo)軸4與平衡曲臂6的下端鉸接，平衡曲臂6的上端通過(guò)通過(guò)銷(xiāo)軸5與主力壁7的后端鉸接，平衡曲臂6的平行桿前部通過(guò)銷(xiāo)軸11與支柱9的后端

7、鉸接，支柱9的前端通過(guò)銷(xiāo)軸8與主力壁7鉸接。其構(gòu)造如下圖：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(jì)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(shí)候，即角等于0度時(shí)，滑輪帶動(dòng)小方盒的盒蓋，盒的東西自然彈出。2.3 小方盒設(shè)置小方盒使用木質(zhì)材料，設(shè)輕質(zhì)彈簧， 彈簧上鏈一海綿質(zhì)拳擊手套，整個(gè)裝置精致美觀，趣味生動(dòng)。2.4 座椅高度控制 根據(jù)人體工程學(xué)原理設(shè)計(jì)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(shì)，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(cuò)誤是從地面起量座椅的高度。決定座

8、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(gè)適宜距離，距離是27525mm,在這個(gè)圍，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。為了防止大腿下有過(guò)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 座椅材料選取椅子外表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，外表太滑， 尤其在夏天容易黏在椅子外表。第三章 理論設(shè)計(jì)計(jì)算3.1椅子的尺寸設(shè)計(jì)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

9、國(guó)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(guò)高，身材矮小者小腿懸空時(shí)，使大腿受椅面前緣壓迫，坐著感到不適，長(zhǎng)時(shí)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(guò)低，則高身材的坐時(shí)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(shù)枝來(lái)設(shè)計(jì)。此高度為380-400mm為宜。對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)用椅來(lái)說(shuō)，人體通常需要較直立式姿勢(shì)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(jìn)展了高度調(diào)整，因?yàn)楫a(chǎn)生了腰酸背

10、痛感，是由于座面過(guò)低，高身材的人坐時(shí)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(lái)椅子的高度增加為443mm，來(lái)符合人同學(xué)們的要求。 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(mǎn)足我校學(xué)生的生理需求，到達(dá)最正確的學(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(mǎn)足三個(gè)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(dòng)。如果座深大于身材矮小的

11、學(xué)生大腿長(zhǎng)，則座面前緣將壓迫膝窩處壓力敏感部位，這樣坐的時(shí)間久了會(huì)不舒服。因此，座深的設(shè)計(jì)應(yīng)以座深的第五百分為設(shè)計(jì)，這樣身材矮小的學(xué)生坐著舒服，而身材高達(dá)的學(xué)生只要臀部得到支持，也不會(huì)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(huì)向靠背后移，使背部有所支撐。其次，在長(zhǎng)期的坐姿下，座墊向后傾斜以防止臀部逐漸滑出座面。對(duì)坐于各種不同靠背角的座椅的人體，采用肌電圖測(cè)量其背部肌肉所引變的活動(dòng)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

12、椅功能和坐的動(dòng)機(jī)而言，休息用椅后傾斜墊面有助于維持最正確的松弛狀態(tài)。但是根據(jù)對(duì)實(shí)際教室的測(cè)量，考慮座椅的功能，新設(shè)計(jì)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(jì)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1.52.5cm，縱向弧度約為25cm半徑，中心位置均為左面上方2326cm處，而腰椎的支撐點(diǎn)位置則應(yīng)稍高一點(diǎn)，以到達(dá)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(shí)，必須取自人體坐定受壓后的座面。高靠背對(duì)于*些工作例如打字，可能會(huì)阻礙到手臂及肩部的動(dòng)作，此時(shí)則應(yīng)采用支撐腰部區(qū)域的低矮式靠背。因

13、此，必須根據(jù)適用場(chǎng)合不同采用不同的靠背高度，靠背高度的圍為46cm-61cm。實(shí)際教室靠背的高度保持不變，仍520mm，并且在460mm610mm之間，符合人機(jī)設(shè)計(jì)要求。對(duì)靠背腰部支持的設(shè)計(jì)，因?yàn)槭菍W(xué)習(xí)用椅，并非休息用椅，我們忽略其設(shè)計(jì)弧形狀，但仍使靠背與人相貼合。 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。通過(guò)計(jì)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(jì)的靠背寬度為450mm，更加符合人體生理需求。同時(shí)，在設(shè)計(jì)靠背時(shí)，為了配合落座時(shí)人體向后突出的骶骨和臀部柔軟的需要。同時(shí)又要使腰部能堅(jiān)實(shí)地配合在靠背上，個(gè)人建議，在座墊正上方的靠

14、背必須有一個(gè)開(kāi)口區(qū)域，或向后傾斜退縮，其高度空間至少為7080mm。 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(dòng)和引導(dǎo)腰彎部位依靠在靠背上。針對(duì)用于不同場(chǎng)合的座椅其角度設(shè)定也不同，學(xué)習(xí)讀書(shū)用可取95度100度，假設(shè)靠背與座面夾角小于90度，則腹部受壓迫，而夾角太大會(huì)降低人的警覺(jué)狀態(tài)。因此，我新設(shè)計(jì)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(jì)前座椅尺寸尺寸名稱(chēng)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(jì)后座椅尺寸尺寸名稱(chēng)設(shè)計(jì)后數(shù)據(jù)座面高度 443mm椅面寬度4

15、60mm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(jì)算由于耳座需支撐整個(gè)座椅的平衡，所以對(duì)其進(jìn)展載荷分析：圖 2對(duì)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，其重量可由以下公式來(lái)計(jì)算： W = G + KQ式中 W 人對(duì)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0.450.55Q人的體重千克3.22 重力平衡裝置的受力分析整個(gè)裝置處于平衡環(huán)境中，在垂直方向上受重力作用，其計(jì)算式為：0WWSin當(dāng)人體彎曲時(shí)，其減小時(shí)，sin減小，則整個(gè)受力增大，座椅失去平衡。4.23 重力平衡機(jī)

16、構(gòu)自由度計(jì)算：該機(jī)構(gòu)無(wú)虛約束和局部自由度，由n=6,Pl=7,得自由度為F=3n2Pl=3628=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(lái)協(xié)調(diào)，當(dāng)坐姿不正確時(shí)獲者大幅度趴在桌子上睡覺(jué)獲者玩別的東西時(shí)，椅面失去平衡，角度變小，由主力壁7連接的定滑輪移動(dòng)，從而拉動(dòng)小方盒盒蓋。另外座椅運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的根本原理和理論, 以平安、舒適、高效、安康的原則，結(jié)合國(guó)多數(shù)大生課桌椅的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀, 通過(guò)對(duì)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(duì)照學(xué)生課桌椅國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，利用我國(guó)大學(xué)生的人體根本尺寸，對(duì)學(xué)生課桌椅進(jìn)展人機(jī)工程學(xué)的評(píng)析，充分滿(mǎn)足廣學(xué)的心理需求。如下圖：圖 3第五章 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用一：新增重

17、力平衡控制，該裝置是基于高校教學(xué)管理方面，通過(guò)人機(jī)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)管理建立。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：平安有趣，能形象生動(dòng)的提醒同學(xué)上課時(shí)的不良行為。第六章 成品展示圖 4 改良前椅子簡(jiǎn)易圖圖5 改良前椅子簡(jiǎn)易圖圖 6 改良后機(jī)構(gòu)安裝簡(jiǎn)易裝置圖圖 7 重力平衡機(jī)構(gòu)第七章 設(shè)計(jì)心得與總結(jié)5.1設(shè)計(jì)心得：這次設(shè)計(jì)思想來(lái)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(gè)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

18、，時(shí)間比擬緊湊，所以比擬多的方面缺少詳細(xì)的思考和信息，但是我還是能夠克制重重困難，大體上完成了這次的設(shè)計(jì)。至于所遇上的問(wèn)題，例如重力平衡機(jī)構(gòu)，這是一個(gè)大難題，請(qǐng)教了很多同學(xué)都沒(méi)有得到幫助.在出圖的時(shí)候也遇到問(wèn)題，電腦出了問(wèn)題，所以用cad出不了二維圖，缺少了一局部的線條，只能說(shuō)這不是方法中的方法。但是通過(guò)這次的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，真的學(xué)會(huì)了很多知識(shí)，還加深了對(duì)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(wú)處不在，只是我們沒(méi)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(gè)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(shuō)，人才的培養(yǎng)重要的還是個(gè)人的努力，但是毋庸置疑的是，環(huán)境的力量仍不容無(wú)視。而學(xué)校、科技俱樂(lè)部、各類(lèi)科技創(chuàng)新獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制乃至整個(gè)社會(huì)就正是這樣的環(huán)境。我是幸運(yùn)的，因?yàn)槲疑硖庍@樣一個(gè)積極的環(huán)境，但是在