機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-智能座椅設(shè)計(jì)說明書-副本-副本

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)----智能座椅設(shè)計(jì)說明書---副本---副本9《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

業(yè)：

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化

班

號(hào)：

姓名學(xué)號(hào)：成績?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)

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錯(cuò)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(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α角等于0度時(shí)，滑輪帶動(dòng)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(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)合適距離，距離是275±25mm,在這個(gè)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(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(shí)，使大腿受椅面前緣壓迫，坐著感到不適，長時(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枝來設(shè)計(jì)。此高度為380-400mm為宜。對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)用椅來說，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)行了高度調(diào)整，因?yàn)楫a(chǎn)生了腰酸背痛感，是由于座面過低，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(dá)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(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(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佳的松弛狀態(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1.5~2.5cm，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(diǎn)位置則應(yīng)稍高一點(diǎn)，以達(dá)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(shí)，必須取自人體坐定受壓后的座面。高靠背對(duì)于某些工作（例如打字），可能會(huì)妨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，靠背高度的范圍為46cm-61cm。實(shí)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(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。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(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，在座墊正上方的靠背必須有一個(gè)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(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(huì)降低人的警覺狀態(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設(shè)計(jì)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(jì)算由于耳座需支撐整個(gè)座椅的平衡，所以對(duì)其進(jìn)行載荷分析：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，其重量可由下列公式來計(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0.45~0.55）Q——人的體重（千克）3.22重力平衡裝置的受力分析整個(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：0≤W≤W÷Sinα當(dāng)人體彎曲時(shí)，其α減小時(shí)，sinɑ減小，則整個(gè)受力增大，座椅失去平衡。4.23重力平衡機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算：該機(jī)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(shí)獲者大幅度趴在桌子上睡覺獲者玩別的東西時(shí)，椅面失去平衡，角度α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(jì)現(xiàn)狀,通過對(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)生課桌椅國家標(biāo)準(zhǔn)，利用我國大學(xué)生的人體基本尺寸，對(duì)學(xué)生課桌椅進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)的評(píng)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(diǎn)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(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(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改進(jìn)前椅子簡易圖圖5改進(jìn)前椅子簡易圖圖6改進(jìn)后機(jī)構(gòu)安裝簡易裝置圖圖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，時(shí)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(jì)。至于所遇上的問題，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)都沒有得到幫助.在出圖的時(shí)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(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(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，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)境的力量仍不容忽視。而學(xué)校、科技俱樂部、各類科技創(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，但是在許多地方，有許多我的同齡人則未必有如此的幸運(yùn)。正如我的室友所說：“有一些地方，學(xué)校并不鼓勵(lì)（創(chuàng)新活動(dòng)）?！蔽蚁耄仁褂幸惶?，整個(gè)國家都能夠積極倡導(dǎo)培養(yǎng)科技創(chuàng)新型人才，全社會(huì)都能夠鼓勵(lì)扶持科技創(chuàng)新活動(dòng)，那么，中華民族的崛起便是指日可待的！5.2設(shè)計(jì)總結(jié)：創(chuàng)新性：智能椅子，充分發(fā)揮出其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)座椅重力平衡的調(diào)節(jié)功能，能很好的讓同學(xué)們進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，相信在不久的將來會(huì)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(chǎng)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(qiáng)大、美觀得體為賣點(diǎn)而深受廣大市民的青睞，由此可見市民的消費(fèi)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(diǎn)，通過合理的設(shè)計(jì)使得坐著更舒適，同時(shí)使用簡單，方便輕巧，適用于