多功能家具设计方案

家用机械-多功能家具的设计方案1前期调研.............................................................错误!未定义书签。2设计灵感和设计方案........................................错误!未定义书签。3总体设计图和工作原理图................................................................84零件的有限元分析..........................................................................115设计过程中遇到的问题....................................错误!未定义书签。6实验心得.............................................................错误!未定义书签。计算机三维建模效果图1前期调研对于不少业主来说，新居里的空间不够宽敞让他们在选择家具时更显为难。因为要在买家具时考虑在有限的空间里营造舒适与美观。其实要节省空间，只要选购家具时注意一下家具的结构与功能，选择那些能一物多用的产品，就能让家具发挥最大功能，实现节省家居空间、让空间更加宽敞的目的。东华大学机械工程学院机电实验中心-2-如果你的居室面积不是很大，那么就一定要考虑家具的多功能化。一件家具如果具有多重功能，就能在不同的空间里扮演不同的角色，更好的节省家居空间。例如一个小巧的角几，下面带着4个轮子，推着走非常方便。把它推到沙发前，可以做一个临时的茶几，晚上睡觉前又能放到房间充当床头柜。而一些多功能鞋柜则能身兼数职，既可以做凳子、鞋柜，又可做收纳箱。目前市场上的多功能家具品类多样，大至睡床、沙发，小至边几、鞋柜，都能见到多功能家具的身影。这类家居可随着大件家具(床、衣柜等)成套买，也可以单件买。不仅受到小户型业主的青睐，一物多用的功能也受到不少买了大户型的家庭喜欢。多功能家具的分类种类初始功能新设功能举例产品举例床榻坐卧遥控、按摩、变形智能床、充气床、折叠床椅凳坐靠旋转、升降、按摩按摩椅、折叠沙发、牙科椅箱柜储存自动开关、升降、消毒防霉衣橱、升降柜、保险箱桌案支撑旋转、升降、变形旋转餐桌、自动麻将桌框架悬挂多层、升降、遥控遥控窗帘、自动百叶窗门屏隔挡调温、隔音、自动开关自动门、音乐墙、沐浴门2设计灵感和设计方案这个“白色立方体”看上去就像一个巨型的盒子，其实就是一套多功能家具，拆开是两沙发和一个茶几，还是一个空间节省概念设计。设计灵感通过检索一些其他专利，我们组决定设计一个书桌-书架-床转变的多功能家具，这样不仅节省空间，而且也能让户主学习休息两不误。我们的灵感来源于东华大学机械工程学院机电实验中心-3-下面一幅图：这幅图让我们觉得这种通过沙发的翻转来演变成床，角色的转变让户主既可以坐在沙发上看电视，同时又可以变为一个休息的地方，达到了节省空间和一物多用的效果，不仅大方美观，而且也是家居变得趣意盎然。我们想到这样的方法同样可以应用到书架和床板的演变上，让人们不仅可以学习，而且可以休息。为此，我们决定发明一种书桌-书架-床的转变的多功能家具。设计方案a书架的具体设计书架的具体作用：1、放置书籍，供参阅和学习2、书架转变为支架，起支撑床板作用书架的安装：通过连接件与床板相连，床板在翻转的过程中，书架会由于重力的作用产生转动。优点：床身在翻转的过程中，书籍保持平动而不用人为的卸下书籍，省时省力，方便快捷。书架连接方式东华大学机械工程学院机电实验中心-4-连接件固定方式b书桌的具体设计书桌的具体作用：1、看书学习2、转变为支架，起支撑床板和平衡受力作用书桌的安装：通过固定铰链和床板相连，利用可拆卸的支撑杆固定床板。优点：1、书桌可以通过移动支撑杆来使书桌翻转，节省空间2、书桌通过支撑杆的连接起到自锁的作用，跟随床板一起转动，作为支架，起支撑作用。书桌的设计东华大学机械工程学院机电实验中心-5-c床板的设计和转变床板的作用：1、供人休息2、作为书架和书桌的靠板床板的安装：通过五个固定铰链与墙体连接3总体的设计图和工作原理图东华大学机械工程学院机电实验中心-6-图中1.地板，2.墙壁，3.防脱杆，4.连接件，5.书本，6.书架，7.书桌，8.支撑杆，9.脚踩踏板，10.连接杆，11.支撑铰链，12.床板。东华大学机械工程学院机电实验中心-7-脚踩踏板防脱杆向上移动床身翻转书架平动具体参数设计1.床:长×宽×厚=2000×1480×40mm2.书桌：长×宽×厚=900×460×30mm3.书架：长×宽×厚=2000×220×20mm4.桌的高度=720mm5.床的高度=500mm工作原理：脚踩动踏板（9），踏板（9)向下转动，带动连接杆(10）,连接杆东华大学机械工程学院机电实验中心-8-（10）带动B图中防脱杆（3）向上转动，由此，C图中，床板（12)向下转动，从D图可以看到，书架（6）由于重力的作用会相应的转动，但是书本（5）却始终保持在平动的状态，E图和F图是床板（12)翻转后的结果，可以看到书架(6)起到了支撑的作用，书桌（7）也由水平状态变为竖直状态，起到支撑床板（12)的作用。4零件的有限元分析结合我们已经设计出来的三维模型，我们认为装配体中床板与墙体连接处的支架零件受力最大，我们有必要对其进行受力分析。下面是我们做得有限元分析材料属性号数实体名称材料质量体积1SolidBody1(分割线1)铸造碳钢0.274699kg3.52179e-005m^3材料名称:铸造碳钢说明:材料来源:材料模型类型:线性弹性同向性默认失败准则:最大vonMises应力应用程序数据:属性名称数值单位数值类型弹性模量2e+011N/m^2恒定泊松比0.32NA恒定抗剪模量7.6e+010N/m^2恒定质量密度7800kg/m^3恒定张力强度4.8255e+008N/m^2恒定屈服强度2.4817e+008N/m^2恒定热扩张系数1.2e-005/Kelvin恒定热导率30W/(m.K)恒定东华大学机械工程学院机电实验中心-9-比热500J/(kg.K)恒定载荷和约束夹具约束名称选择组说明固定铰链-1支架零件于4面铰链载荷载荷名称选择组装载类型说明力-1支架零件于2面应用力-1000N垂直于参考基准面相对于所选参考边线1使用均匀分布按序装载反作用力选择组单位总和X总和Y总和Z合力整个实体N0.25849-0.192628-2000.032000.03自由实体力选择组单位总和X总和Y总和Z合力整个实体N-2.7895e-005-0.000248909-0.0001125340.000274586自由体力矩选择组单位总和X总和Y总和Z合力整个实体N-m0001e-033算例结果默认结果名称类型最小位置最大位置应力1VON:vonMises应力195944N/m^2节:8711(-11.4514mm,-6.96451mm,-12.2116mm)1.51835e+008N/m^2节:13320(37.4022mm,-20mm,8.50046mm)位移1URES:合位移4.42248e-006mm(-38.0716mm,0.0212231mm(-9.99996mm,东华大学机械工程学院机电实验中心-10-节:13517-18.75mm,4.70186mm)节:1709.99976mm,0.0212217mm)应变1ESTRN:对等应变1.30614e-006单元:5272(0.87871mm,-14.1577mm,-0.268469mm)0.000420654单元:2690(36.7867mm,-19.3755mm,8.85592mm)支架零件-算例2-应力-应力1东华大学机械工程学院机电实验中心-11-支架零件-算例2-位移-位移1支架零件-算例2-应变-应变1东华大学机械工程学院机电实验中心-12-结论:综上数据可知，当对零件施加1000N的力时，计算所得零件所受的最大应力为1.51835e+008N/m^2，而材料的屈服强度为2.4817e+008N/m^2，可见承受的最大应力小于屈服强度，不会因受力而弯曲变形。5设计过程中遇到的问题在前期讨论设计方案时，我们的想法多种多样，一开始想到怎么样解决书架翻转作为书桌的方案，不过因为没有合适并且成熟的想法，这个方案暂且搁置，我们后来讨论了绞肉机、旋转书架、沙发床、节省空间之餐桌，同时也检索了一些专利，但是总是找不出更加成熟的方案，直到我们上网查询到一副沙发床转变的多功能节省空间家具的图片，我们觉得我们的设计路线应转到节省空间的多功能家具方向，于是我们设计了这个书架-书桌-床转变的多功能家具。在设计的过程中，我们的设计参数要跟随实际情况不断的修改，为了能接近我们实际生活中得家具的尺寸以及适应人们接触的实际情况，我们也是通过测量寝室中得书架、书桌、床的尺寸，结合自己的设计要求，做适当的参数修改。在涉及到床板竖立起来的高度情况比人的身高较高的情况下，我们在老师的建议下，又加上一些辅助装置，比如说一个脚踩系统的装置，脚踩动踏板，带动防脱杆运动，使得床板能够向下翻转，这是一个费力机械，类似于脚踩垃圾桶的装置。6实验心得通过这次实验，我对产品设计的基本流程有了一个大致的了解，能够利用专利网站来查询一些别人设计的东西，了解基本的零件加工及装配方法，并且学会撰写产品说明书以及专利申请书。我们通过上网查询和专利搜索的方法，对多功能家具的设计有了一个充分的了解,多功能家具既是传统与现代的统一，又是技术和艺术的统一，可以预见，多功能家具占国民消费比重将逐步加大，该产品符合“用设计拉动内需”的时代要求，发展前景可观，设计空间广阔。我们四个人分工合作，集体讨论，不仅提高了做该实验的效率，在讨论的过程中，我们不仅学到了知识，而且也增进了彼此的友谊。在整个实验的过程中，我们也发现了一些不足，比如说动画的制作以及零件有限元的分析，使用solidworks来完成这些工作，我们也是遇到了不小的麻烦，深深感觉到自己的软件技术还是有所欠缺，在以后的学习工作中，我会慢慢的弥补自己的不足，通过学习来增加自己的知识。最后，用一句话来勉励自己：路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！