机械原理创新设计-折叠椅创新设计.doc

黄山学院 折叠椅创新设计 系 别：机电工程系 姓 名： 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：机械卓越班 学 号：21206071015 目录研制背景设计方案一、 折叠椅的受力分析.二、三、 多功能折叠椅强度条件的建立四、五、 折叠椅的计算创新点及应用参考文献研制背景当代现实中，一些不合理的椅子经常危害人们健康，我们常常看到打字员、会计、司机等因座椅不合人体尺寸而造成别扭的姿式，长期如此造成过度疲劳，脊柱弯曲、腰间盘突出、驼背等职业病；学生因座椅不适而坐姿不正、影响身体发育，使近视率上升； 日本办公室的选椅标准：“办事员是旋转椅，组长的椅子有扶手，科长的椅子靠背高，部长的椅子暄腾腾。”这种标准只从形式上考虑，而未顾及坐者是否舒服。而折叠椅也在其中，为此，我们有必要对折叠椅进行合理的设计。设计方案一、折叠椅的受力分析折叠椅的受力分析情况如图2-1-1。靠近座板前边有载p作用，根据已知条件，可做如下受力分析 。图2-1-1分别在a、b点取距，前、后腿受力公式如下： ;可得：2.1;2.2分别取各杆件为研究对象，各铰支点摩擦忽略不计，如图2-1-2所示。计算结果如下：根据座板受力情况，依m点取距，有2.3;=2.4依c点取距可求出2.5由图2-1-2可知2.6若c点取距可有2.7 a b c d二、多功能折叠椅强度条件的建立前、后腿和座板的强度条件前、后腿和座板是铰链，简化后均可看作是简支梁ac、dg和bc，三杆所受法向力及弯距如图2-1-3所示。后腿ac的危险点为d，将各支点的力都分解成垂直于杆件的弯曲力和沿着杆件作用的轴向力，a点的杆件垂直力：2.82.92.10式中：为d点后腿抗弯截面模量。由后腿受力分析可知，ad段受轴向力作用：2.112.12=2.13式中：a结点d处后腿截面面积；后腿材料的许用应力对于座板dg的危险点在m处。2.142.152.162.17式中：a座板m处的截面积；座板m处的抗弯截面模量；座板材料的许用应力；由于前腿bc的危险点在m处（如图2-1-3所示），前腿在结点c处垂直与前腿的分力为：2.18=2.19=2.20作用在前腿c点的力，又沿着杆件的轴向力。由图2-1-3可知在mc上轴向力为：2.21=2.22式中：a前腿在m处的截面积；前腿在m结点处的抗弯截面模量；前腿材料的许用应力；在静载荷作用下座板的变形为：2.23式中：e座板材料的弹性模量；i座板惯性距。当座板受动载荷作用时，以往使用动载荷系数相乘，来求得各自应力及变形量。 三、折叠椅的计算已知折叠椅设计的数据：a=e=500mm; b=d=150mm;f=50mm; c=200mm;s=600mm;p=1960n ;根据2.1至3.23的公式，不难求出折叠椅的各组数据。前腿与后腿的受力公式如下:=490n;=1470n其中前、后腿为空心圆柱,可得前、后腿的抗弯截面模量计算公式:;其中,和分别为外径和内径根据座板受力情况，依m点取距，有=490n =980n其中座板为实心长方体,可得其抗弯截面模量公式:；依c点取距可求出=1140.6n=1140.6n=2450na点的杆件垂直力:=196n;=98000nmm=164.3mpa后腿ad段受轴向力作用:=449n;=0.7mpa;=165mpa=490n;=2450n=98000nmm=0.61mpa;=0.11mpa=0.72mpa由于前腿bc的危险点在m处，前腿在结点c处垂直与前腿的分力为：1436.827n=361.3nmm在mc上轴向力为=441.94n;=362mpa利用计算的数据可以用proe作书实物如图实物图创新点及应用根据以求出的数据可知,座板的许用应力在0.72 mpa,受力要求不高,其材料可采用塑料，且折叠椅能载重200kg的重量，扶手为可拆卸式扶手，以螺纹连接，座板与前后腿均为销钉连接。扶手上安装可拆卸写字台，可用于写字、放置书、饮料等。多功能折叠椅的日用消遣折叠与便携的产品与日俱增，工业生产出最小和最轻的零部件来构成折叠家具，以适应各种天气气候。人们可以在野营、沙滩休闲、运动赛事等随处见到不同的折叠椅，它是一种适应所有习惯和需求的椅子。多功能折叠椅的功用折叠椅可以应用在学校的课桌椅上，可以应用在电影院与剧院中创造一种基本座椅的主要目标就是能提供短暂的休息，可以容易地折叠（和收藏）。主要参考文献1申永胜.机械原理教程.北京：清华大学出版社，20052张策.机械原理与机械设计.北京：机械工业出版社，20043华大年，华继宏，吕静平.连杆结构设计.上海：上海科技出版社，19954曾宗福.机械基础.北京：化学工业出版社，20025吴克坚，于晓红，钱瑞明.机械设计.北京:高等教育出版社，20036许德珠，朱起凡，吕烨.机械工程材料.北京：高等教育出版社，20017单辉祖.材料力学教程.北京：国防工业出版社，19828张鄂.现代设计理论与方法.北京：科学出版社，20079戚昌滋.机械现代化设计方法学.北京：中国建筑工业出版社，198710王令其,张思第.数控