机械创新设计

福建农林大学金山学院创新设计报告课题名称便携式折叠椅设计说明书年级专业机械设计制造及其自动化姓名学号指导老师成绩2016年6月1日1目录摘要.....................................................................3一、设计背景.............................................................3二、结构设计.............................................................4（1）便携式折叠椅的总体结构图...........................................4（2）便携式折叠椅的结构示意图...........................................5（3）折叠椅的形态.......................................................5（4）折叠椅的接合方式...................................................5三、设计计算.............................................................6（1）结构尺寸和材料选择.................................................6（2）强度校核...........................................................6四、折叠椅优点...........................................................8五、创新和创意要求.......................................................9六、结论................................................................10参考文献................................................................112便携式折叠椅摘要折叠椅是家具中很普遍的一种家具，在家里、办公室、公共场所都能看到折叠椅的身影，它们以不同的种类、结构、材料等形式分布于社会的各个角落。给人们出行、旅游、办公带来了方便。因此，其广阔的前景给人以无尽的遐想。本次设计的折叠椅仅仅使用几个框架就能完成制作，不仅节约用料而且方便携带，简单的结构却造就了其简约的风格，通过其独特的外观结构造型，不仅不会让人觉得简单，反而让人觉得其具有独特的个性。主体颜色采用咖啡色，深沉的咖啡色具有稳重和大气的特性，很容易跟您的地板、家具融为一体，是永不褪色的经典。材质主要使用的是木材，给人传统、感性、自然感觉。可适合身高在1.37米—2.00米之间的人，坐在其上与坐在普通椅子上的高度完全一样，无论在办公室还是在家里，使用这种坐具都很合适。关键词：创意设计；方便；空间大小；折叠椅一、设计背景随着全球经济发展越来越迅猛，人们的生活水平的不断改善，越来越的人开始关注折叠椅。纵观过去10年，中国家具行业经历了一个高速发展期。这个时期，家具行业的发展主要是以量的扩张为主，初步建立起了门类比较齐全，同时与国际接轨的完整的工业体系，家具产品已经达到了满足人民生活需要和国际市场的需要。在未来5到10年，在国际折叠椅产业转移的大背景下，中国折叠椅行业将进入第二个高速发展时期。现代技术进步促进家具生产日益规模化，成本及价格的剧烈变化将迅速打破原有竞争格局；自动流水生产线的引进必然加大固定资产投入，必然会降低人工成本和生产效率；规模化生产和规范化生产成为可能。在新的产业发展阶段中，折叠椅行业的竞争升级将成为必然。中国折叠椅行业在未来五到十年间必然经历大规模大范围的行业整合，品牌、质量、服务、规模等在行业中脱颖而出，未来中国家具行业将朝着精细化、规模化、品牌化三个方向发展。人们对家具的要求不单纯是功能需要，更是装饰美观的需要、更是彰现个3性的需要。随着国内经济发展，人民的生活发生了根本性的变化，人们对折叠椅的需要也必然朝着健康、环保、品牌方向发展。随着消费者对折叠椅产品认识的深入，更多的消费者将树立家具消费的品牌观念，更加注重的审美与艺术性，更加注意家具消费的高品质及服务享受。未来的折叠椅将要结合更多的功能，会将更多的结构简化，省去笨重的结构，更容易操作和节省空间，简洁，朴素。折叠椅是折叠与便携的统一体，工业生产出最小最轻的零部件来构成折叠家具，折叠椅经历了几千年的历史，逐步褪去了原来的外形，正以一个新的形式出现在我们面前，为我们平时的生活增添一份简单方便。我们常常坐公交车发现，如果我们要去的地方比较远，且没有位置坐的时候，经过一路颠簸，我们到目的地是可能已经特别疲惫了，所以我们坐公交时特别需要一把椅子，而我们这款折叠椅就是为这些出行男女专门设计的，它占用体积小，质量轻，携带方便。且稳定性好，特别适合公交车上。当然，也适合其他出行时携带。二、结构设计（1）便携式折叠椅的总体结构图4（2）便携式折叠椅的结构示意图（3）折叠椅的形态常物体形态的存在必须依赖于物体本身的结构。一切物体要保持自己的形态，必须要有一定的强度、刚度和稳定性的结构来支撑。折叠椅的形态也是如此。结构在折叠椅中的地位，如同人体的骨架对人的重要性一样。一件折叠椅，如果没有像骨架一样的结构来连接和支撑，也许只是一堆废料，既不能构成产品的形态，也满足不了使用功能。一件优秀的制作产品，必然要具有一定强度的材料，通过一定的接合方式来实现其功能和基本要求，同时还应注重其审美功能和结构的新颖独特。折叠椅的结构强度是实现其基本功能的基础。没有一定强度和实用性的折叠椅，无论外表怎么优美华丽，也只是虚有其表，根本满足不了使用功能然而折叠椅的结构构成需要通过一定的接合方式才能完成。在各类折叠椅中，除了一些传统的接合方式仍在沿用外，为适应其“可拆装”的要求，连接件接合是使用最多的方式。折叠椅产品的结构形态主要表现在两个方面：一是由于内部结构不同而被决定了折叠椅外观形态；二是折叠椅的结构形式直接反映在折叠椅的外观上。因此，研究折叠椅产品的结构形态，可以从以下几个方面着手：折叠椅产品结构形态的意义；折叠椅产品的结构形态与接合方式；折叠椅产品的内在结构形态与外在结构形态及其表现形式；折叠椅产品形态设计与结构创新（4）折叠椅的接合方式对于绝大部分折叠椅而言，如果没有运用一定的接合方式对其零、部件之间进行连接，折叠椅将“面目全非”，毫无用处，更构不成折叠椅的外观形态，对其结构形态的分析也只能是“纸上谈兵”、“天马行空”，毫无意义可言。从产品的角度来看，则于其5接合方式的不同，赋予了产品不同的形态。如，传统折叠椅中的榫铆接合，形成了独特的以线、面等形式构成要素为主的框式结构形态；各种连接件的使用又使现代折叠椅的形态有别于传统折叠椅的形态。现代折叠椅如板式折叠椅，以面、体的形态构成要素为主，通过部件、单体的形式来构成产品形态。而适用于金属、塑料等材料的焊接、粘结和胶结等接合方式又赋予了产品别具一格的整体构成形态。连接件对产品的结构组成是至关重要的，其功能有二：连接和装饰。连接件的连接功能就如人体骨骼间的“关节”，连接着各个零、部件，把本来毫无生机的各种材料组合起来，从而赋予了产品应有的功能和使用要求，同时构成了各种生动活泼、姿态万千的折叠形态，也实现了设计者的各种创意梦想。此外，各种连接件的使用，对产品的外观形态起到了很大的装饰作用，有“画龙点睛”之功效。三、设计计算（1）结构尺寸和材料选择板1板3板4板5的尺寸大小：140mm100mm5mm板2的尺寸大小：99mm100mm5mm面板的尺寸大小为：200mm100mm5mm由于铝合金成本低，质量轻，强度好，所以每块板都采用铝合金做材料预计承受重量100kg（2）强度校核每块板的结构简图如图1，各个节点的受力如图26图1图2每块板的结构简图如图1，各个节点的受力如图2因为面板ABC受到的是均匀分布载荷的作用,所以杆1杆2杆3所受到的压力是一样的，都为1/3F。取一个节点为研究对象分别计算每一根杆的受力情况如图2所示。在节点A处，杆1的内力F1未知，列A点的平衡方程：0Fy11453FCOSF解得：1F=23F=471N在节点B处，杆2的内力2F未知，列B点的平衡方程：0Fy2F13F解得：2F=333N在节点C处，杆3的内力3F未知，有图知杆3受力大小和杆1相同，所以3F=1F=471N在节点D处，杆4和杆5的内力4F5F未知，且'''123FFF的合力等于F和4F=5F，列D点的平衡方程：4Fcos45+5Fcos45=F7解得：4F=5F=707N因为板1板3板4板5的形状和大小和材料都是完全一样的，且板4和板5受挤压应力大所以只要求得板4或者板5满足许用挤压应力，板1和板3自然也就满足。还有，因为板2大小和其他板不一样，所以要单独计算。首先取板2为研究对象，每块板的横截面积是一样的，且A=5100=500mm2=5104m2所以求得板2横截面上的挤压应力为2bs=F2/A=333.3N/5104m2=0.667MPa接着，再取板4为研究对象，求得板4的挤压应力为4bs=F4/A=707N/5104m2=1.42MPa查阅材料力学第五版的铝合金的许用挤压为[bs]=274MPa因为2bs[bs]且4bs[bs]，所以椅子的每块角板满足条件四、折叠椅优点1.体积小、节约和最有效地利用空间折叠椅对工厂、仓库、旅馆、饭店、体育馆及住房空间的最有效的利用具有特殊的意义。如会议厅、餐厅房间等用的折椅。2.携带方便一些产品由于特殊要求设计的小巧多用，折叠椅就是其中之一，方便携带，例如在火车上可以方便携带的椅子。3.安全一些椅子尖锐的部分，折叠后不但缩小了空间，而且还保证了携带的安全。4.便于归类和使用8折叠椅的不同造型便于归类和使用。5.便于装卸搬用折叠椅折叠后体积小，灵活机动，便于贮藏和搬运6.有利于标准化设计和生产由于折叠椅的零件大部分是相同的，而且有不少是对称的，因此只需对部分部分零件进行机械加工提高工效，减轻劳动强度。五、创新和创意要求创新性设计是相对于常规性设计而言的，它是产品设计师在当前市场条件下所提出的一种新的设计思路。所谓产品创新设计，是指对过去产品设计的经验和知识进行创造性的分解组合，使所设计的产品具备新的功能。它是一种为市场开发新产品的新形式的设计过程。与常规性设计相比，创新性设计能够满足求新和多变的市场需求，有效地提高产品的市场竞争力。因此创新性已经成为当前评价产品开发成功与否、是否具有市场前景的一个基本尺度，国产品作为技术的媒介，通常以特定的技术原理为基础、具有特定的结构，以某种外观形创意折叠椅设计态作为外部表现，实现一定的产品功能。其中形态要素是产品系统中最基础的有机组成部分，在产品设计中占有重要地位。创造与革新是工业设计的最基本要素，它不仅要有使用价值，也要能营造氛围。产品必须具备技术革新或实用价值上有所创新的特点，同时还必须为户外人群营造一个舒适愉悦的休憩环境。造型设计特征对于工业产品，要求符合实用、创新、美观、经济、可靠的原则，公共座椅是工业产品，它包含三个基本要素：即物质功能、物质技术条件和实体艺术造型，同时它也包括精神功能和使用功能，而且它的造型设计要与科学技术、材料、结构、工艺和艺术内容紧密结合，在外观上要“时尚”，要符合“潮流”。在质感设计上，对可见部分、接触部分，如面板、操作件等，应做良好的视觉质感和触觉质感设计。在使用时，用户不是很关心它采用了何种技术，而是它使用是否方便，坐着是否舒适等，所以就必须重视产品造型设计。要求是使它的物质功能、使用环境和人们的心理产生统一、协调的感觉。生