办公人员桌椅设计.doc

毕业设计说明书 第 I 页 共 页 目录目录 1 绪论 1 1 1 设计背景和意义 1 1 2 设计方向 1 1 3 国内外研究现状 2 2 办公桌椅的设计意图及思路 7 2 1 设计意图 7 2 2 设计思路 8 2 2 1 设计具体思路 8 2 2 2 研究方法步骤 9 2 3 设计定位 9 2 3 1 坐姿的研究 10 2 3 2 坐姿生理解剖基础 10 2 3 3 坐姿下的体压 11 2 3 4 坐姿下的股骨 肩部 小腿与背肌 11 2 3 5 平衡调节理论 12 2 3 6 座面高度的设计 12 2 3 7 靠背的形式及倾角 12 2 3 8 座深 12 2 3 9 座宽 13 2 3 10 扶手高度 13 2 3 11 桌面高度 13 2 4 设计系列图及选定图 13 3PLC 按摩系统的设计 17 3 1 变频器的选择 17 3 2 PLC 程序设计 22 3 3 电机的工作原理 26 3 3 2 互锁环节 26 毕业设计说明书 第 II 页 共 页 4 总结与体会 29 参考文献 31 谢辞 32 毕业设计说明书 第 1 页 共 33 页 1 1 绪论绪论 UG 是 Unigraphics 的缩写 是一个商品名 这是一个交互 CAD CAM 计算机 辅助设计与计算机辅助制造 系统 它功能强大 可以轻松实现各种复杂实体及造 型的建构 它主要基于工作站 CAD 是计算机辅助设计的缩写 是行业通用名称 它不包括 CAM 计算机辅 助制造 可以实现 CAD 功能的软件有很多 UG 是其中一个 还有 AutoCAD Cimatron Pro ENGINEER SOLIDWORKS 开目 CAD 等等 而 AutoCAD 则是另外一个由欧特克 Autodesk 公司开发的主要基于 PC 机的 CAD 软 件 UG 的开发始于 1990 年 7 月 如今大约十人正工作于核心功能之上 当前版 本具有大约 450 000 行的 C 代码 UG 是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一 个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具 其设计思想足够灵活地支持多种离散 方案 因此软件可对许多不同的应用再利用 一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域 自然科学或工程 数学 分析 和数值数学 及计算机科学的知识 一些非常成功的解偏微分方程的技术 特别 是自适应网格加密 adaptive mesh refinement 和多重网格方法在过去的十年中已 被数学家研究 计算机技术的巨大进展 特别是大型并行计算机的开发带来了许 多新的可能然而 所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易 这是因为组 合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识 最终软件的实现变得越来 越复杂 以致于超出了一个人能够管理的范围 UG 的目标是用最新的数学技术 即自适应局部网格加密 多重网格和并行 计算 为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础 一般结构 一个如 UG 这样的大型软件系统通常需要有不同层次抽象的描述 UG 具有三 个设计层次 即结构设计 architectural design 子系统设计 subsystem design 和组 件设计 component design 至少在结构和子系统层次上 UG 是用模块方法设计的并且信息隐藏原则被 广泛地使用 所有陈述的信息被分布于各子系统之间 UG 是用 C 语言来实现的 UG NX 6 O 是 NX 系列的最新版本 它在原版本的基础上进行了多处的改 进 例如 在特征和自由建模方面提供了更加广阔的功能 使得用户可以更快 更高效 更加高质量 地设计产品 对制图方面也作了重要的改进 使得制图更 毕业设计说明书 第 2 页 共 33 页 加直观 快速和精确 并且更加贴近工业标准 UG 具有以下优势 1 为机械设计 模具设计以及电器设计单位提供一安完整的设计 分析和 制造方案 2 是一个完全的参数化软件 为零部件的系列化建模 装配和分析提供强 大的基础支持 3 可以管理 CAD 数据以及整个产品开发用期中所有相关数据 实现逆向 工程 Reverse design 和并行工程 Concurrennt Engnieer 既 等先进设计方法 4 可以完成包括自由曲面在内的复杂模型的创建 同时在图形显示方面运 用了区域化管理方式 节约系统资源 5 具有强大的装配功能 并在装配模块个运用了引用集的设计思想 为节 省计算机资源提出了行之有效的解决方案 可以极大地提高设计效率 本次所选课题是以模具零件零件为原形 进行设计 加工和编程 通过实例 来加强对 UG 软件的掌握 可以更加形象的体现 UG 软件在设计 编程方面的强 大功能 1 11 1 设计背景和意义设计背景和意义 首先 在当代全球文化的格式中 作为东方文化形态的中国现代桌椅设计 在西方强势文化的肆虐下和以西方艺术为评判标准的状态下 东西方文化已很难 构筑一个平等对话的平台 这使得当代中国桌椅设计一直处于被动的局面中 一 些桌椅设计师试图脱离自己已有的文化体系 有意无意的将自己融入西方的文化 体系 以迎合西方人的审美标准 似乎唯有如此才能与国际接轨 才能赶上国际 潮流 然而 在现代桌椅文化的领域中 国际 的这一概念 并非只有欧美桌 椅的文化能代表国际性 它应包含以中国桌椅为代表的东方文化 才能撑起现代 桌椅文化的国际平台 当下的桌椅设计师应寻求新的文化生长点 只有跳出照搬 西方模式的樊篱 跳出抱残守缺 食古不化的泥潭 从当代文化问题入手 摆脱 桌椅设计文化上的自卑 认识上的迷惑 重新寻找适合我们这个时代的文化精神 桌椅设计 1 21 2 设计方向设计方向 本次课题的最终设计方向便是设计一系列美观时尚的办公桌椅 运用组合 拆卸为元素设计的很独特的配套的办公室桌椅 针对现代人的生活特性 行为习 惯 心理情况 思维方式等等 在原有设计基本功能和性能的基础上 对桌椅进 毕业设计说明书 第 3 页 共 33 页 行优化 使观众乘坐起来非常方便 舒适 谁都渴望在一个充满个性和特色的办公室工作 发挥自己的能量 本次课题 将通过大量的调研 观察从外形上创造空间焦点 深度和趣味点时注意展现和运 用这个时代的文化风格 把握住时尚关键点所在 设计出符合现代消费者所需求 的时尚家具 同时 为提高中国市场上各类产品的人类工效学特性 也迫切需要建立和完 善各类产品的人类工效学技术要求 以指导产品的人类工效学设计 首次提出该 项技术要求将促使企业建立更加系统 可靠 高效的产品设计理念和评价体系 实现较高的效能和满意度 有效促进人类工效学标准化工作在国家经济和社会发 展中的技术支撑作用 设计中满足对人的实际需求和精神追求 根据现代部分白领人群生活习性和 老师的等办公人员做一些更为人性化设计 将形与意结合 摆脱单一风格 从过 去单一组合外形发展为多功能整合 且有效节约了空间 并适合当代人审美 1 31 3 国内外研究现状国内外研究现状 国外办公室的桌椅教师根据所谓 人类工效学 原理设计的 桌椅有专门的 标准 多用钢铁和塑料制成 非常结实 宽大 简洁 椅子的高度及靠背后爷的 角度可以自由调节 靠背有一突起 刚好顶的腰背凹陷处 以维持人体的生理弯 曲 桌子下面不设置抽屉 人可以自由活动 如果要用抽屉 可以推来像柜子一样 带有轮子的一组铁抽屉 搁在桌子一侧的下面 也不影响腿的活动 有一天 我 看到几只很奇怪的椅子 没有后背 座位入前倾斜得很厉害 大约在膝盖处有两 个厚厚的垫子 它没有腿 取而代之的是两块弧形的木板 同事得意地说 这是 新产品 很贵 一两千马克一只 坐在上面 臀部受力小而膝盖几乎承受全身的 重力 我尝试了一下 坐了几次才坐稳当 膝盖受到很大的压力 不到十分钟就 受不住了 他们多数人认为 它可人微言轻传统椅子的一个替代品 老椅子坐时 间长了 换这种新椅子坐一坐也不错 德国人很注意他们工作的良好姿势 我在 国内习惯了桌子较高 椅子较矮 人趴在桌上这种姿势 我的德国教师有一天看 到期我这个样子 耐心地跟我讲应把椅子调高一点 使得肩部自然下垂 手上臂 和下臂要呈 9 0 度 才是好的坐位姿势 等他一走 我就以把椅子放低 回到原 来的姿势 第二次 他看到我还是老样子 严厉地说 你应该对自己的健康负 毕业设计说明书 第 4 页 共 33 页 责 首先 桌椅应该整体牢固稳定 桌面尽量宽大 牢固的桌面才能将计算机安 全稳定地置于桌面 一般的桌椅都是框架结构 框架结构的桌椅尽管便宜但不牢 固 使用时应尽量将电脑靠在其它大的 牢固的家具上以求其平稳 必要时可多 加几个钉子 计算机的机箱 音箱 鼠标 文件架 外置 打印机 扫描仪这些 东西都要放在桌面上 为确保在计算机周围留下一定的空间以保证良好的通风 应该让电脑台面有足够大的空间 桌椅应该用料考究 设计新颖 布局合理 桌 椅应尽量选用质地好且耐磨的材料 螺钉及相关部件应用强度好的铁钉 桌椅的 设计也很重 桌面高度 键盘桌面 电源电缆走线等都要设计合理 符合工作习 惯和身体健康的需要 桌椅的高度很重要 当我们坐在桌前 两手自然放在桌面 上 肘部正好弯成 90 即是合适你用的电脑高度了 键盘小桌面一般在桌面 下 可以抽出 节约空间 但在键盘前应保留足够的空间 以支撑手腕 这样会 使操作者在操作时舒适顺畅 电源电缆是否整齐 安全及顺畅 也将影响计算机 及外设的正常运行 如果桌面上设计有两个方孔 让电源 电缆线分别穿下来 这样看起来 相当整洁而且减轻了计算机信号间的磁场 桌椅的颜色和质量 桌 椅的颜色 自然与主人的爱好有关 不过也要参考一下计算机 家具或办公环境 最好能与环境一致或相近 当然也可以用比较独特的颜色 如黑色 墨绿色 以 突出你的电脑 为保证桌椅的质量 应选择有信誉的品牌和销售商 这样质量和 售后服务就有保证 当然质量要好一些 价格自然就会高 所以选购桌椅时应适 当参考一下价格 桌椅最好是可以旋转的 为的是在使用计算机时 可以在原地不动寻找你所 要的资料或工具 桌椅的高度一定要选用高度可以调节的桌椅 桌椅的垫子要柔 软 靠背不宜过高 实际购买时可结合自己的计算机及其外设 看该款是否适合 你 然后摇一下桌子 看看桌椅的稳定性如何 试一试每个抽屉和桌底的滑轮是 否滑动自如 检查一下桌面的油漆是否有高低不平的现象 桌子边界的部分是否 完整 有没有翘起或呈锯齿状等不良现象 桌椅的皮革包装如何等 最后就是桌 椅的安装 桌椅应放在靠近窗户旁 这样利于通风 但不能让阳光直射在桌面 根据实际调查 我国本土自主设计制作的优良的办公桌椅少之又少 国内的 产品缺乏创意 几乎是按照国外的设计生搬硬套 目前也没有专门培养桌椅设计人才的学校 各桌椅厂靠自己培养设计人员 毕业设计说明书 第 5 页 共 33 页 整个设计队伍人员素质比较低 绝大多数出身于木工 不如老一辈设计人员文化 积淀多 见识广 他们对结构工艺比较熟悉 但对造型掌握差 色彩 比例也往 往让人感到不舒服 有些人以为加点小修饰 弄个弯腿就是路易式 东拼西凑 结果是不伦不类 根本算不上西洋的古典的 又不是中式的 现在资料也多 给 模仿提供了便利 但目前我们很地道的古典西洋桌椅还是做不像 抄也是低水平 的抄 最后 设计水平的提高离不开国情 取决于桌椅厂经营者的素质 设计人 员的素质以及消费者的素质 目前这种状况会逐步改善的 如同德国二战以后 国家都被打平了 桌椅市场也十分混乱 老百姓的需求是只要有就行 等到大家 都有了 就想买好的了 要求就高了 就会优胜劣汰 逼着厂家投资设计 逼着 设计走上规范化 这种过程的长短和经济发展水平相联系 消费层次高 设计才 会有市场 人机工程学是从二十世纪五十年代开始迅速发展起来的一门新兴边缘学科 它在各国的叫法不同 而各界人士对其定义也不尽相同 国际人机工程协会对其 下了这样的定义 人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学 生理学和 心理学等方面的各种因素 研究人和机器及环境的相互作用 以及在工作中 家 庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率 人的健康 安全和舒适等问题的学科 人机工程学的范围是很广泛的 其基础学科是研究人的生理 心理 就是实用科 学 把技术科学直接应用的实际的操作之中 也是人体工程的本源之处 人机工 程学以人为最根本 最直接的研究 服务的对象 所以一切信息必须从人的自身 中去获得 综合了这些信息才能做出判断 人类工程学是与人相关的科学信息在 对对象 体系和环境进行设计中的应用 它涉及到人类生活的方方面面 理想的 设计应当在工作体系 运动 休闲 健康和安全等诸多方面充分体现人类工程学 的原理 人机工程学的特点是在认真研究人 机 环境三个要素本身特性的基础 上 不单纯着眼于个别要素的优良与否 而是将使用 物 的人和设计的 物 以及人与 物 所共处的环境作为一个系统来研究 在人机工程学中将这个系统 称为 人 机 环境 系统 这个系统中 人 机 环境三个要素之间相互作用 相互依存的关系决定着系统总体的性能 人机工程是科学地利用三个要素见的有 机联系 来寻求系统的最佳参数 人体工程学中涉及了人体的构造的知识 只有 真正理解人体的构造 才能真正会从人体的角度开始我们的设计 这样做出来的 毕业设计说明书 第 6 页 共 33 页 设计 必定是好地设计 符合人体健康和舒适度的设计 才能真正满足人的需求 人体尺度是人体工程学研究的最基本的数据之一 沙发 桌椅等涉及到非常多的 人体工学的知识 不懂人体工学 做出来的东西的可用性会大大降低 对于设计 师来说 最好有这方面的知识 目前国内的人机工程学研究基础还比较薄弱 特 别是中国人的人体数据库体系 基本没有能很好的建立起来 国外的人体数据库 对于针对国内市场的设计也是不合适的 这对于相关设计来说会产生极大的困扰 仅有的一些研究也集中在高校里面 如果想培训 可能只有高校会提供对外的培 训 尽管有些公司或企业也做这方面的研究 但基本没有对外培训这样 只有利 用好人机工程学 我们设计出的桌椅才具有当代文化的意义 其次 办公在我们的生活中越来越重要 国际建筑师协会在 雅典宪章中 曾将人类社会基本活动归纳为居住 工作 游憩 交通四大类 而办公室人类最 主要的工作活动之一 办公及其相关用品从自然经济时代到现在的商品经济时代 已经走过了相当长的历程 随着社会的发展 科技的进步 市场竞争的激烈 办 公室越来越成为现代人生活的中心之一了 一天有三分之一的事件在办公室度过 很多人甚至每天会在办公室工作 12 小时以上 办公环境对办公室人群健康的影响 造成长期疲惫 劳损 记忆力下降 大多处于亚健康状态 而国内传统的办公环 境过于严肃 单调 更加加重他们的生理和心理负担 始终处于紧张的状态之下 更加不能避免与办公桌椅打交道 而目前办公桌椅的设计没有得到相应的重视 大部分传统的办公桌椅缺乏对人的心理 生理需要的考虑 千篇一律 因此如何 将现代办公桌椅设计的更好 并且更加情趣化人性化和符合人机工程学 为人们 每天千篇一律 乏味繁重的办公生活带来一点微笑和轻松 成了研究目的和意义 科学技术的发展和社会的进步 产品的安全和质量水平日益提高 在此基础 上 人们对产品的人类工效学 人因工程学 人体工程学或人机工程学等 特性 提出了更高的要求 人机工程学 亦即是应用人体测量学 人体力学 劳动生理 学 劳动心理学等学科的研究方法 对人体结构特征和机能特征进行研究 提供 人体各部分的尺寸 重量 体表面积 比重 重心以及人体各部分在活动时的相 互关系及范围等人体结构特征参数 办公桌椅是一种生活方式和行为模式 是一种文化形态 文化载体和文化现 象 坐姿工作是最普遍的工作方式 在工业化国家 甚至 2 3 以上的人都从事坐 毕业设计说明书 第 7 页 共 33 页 姿工作 在这里需要特别指出的是 办公家具具有文化的时代特征 从社会的手 工生产 精雕细琢到工业社会的批量生产 突出机械 技术美 再到信息社会逐 渐转向注重文化传承和文化语义 以人为本 注重生态要素 不少办公桌椅的设 计也在尝试脱离常规结构 有的样式利用办公桌伸缩来缩小扩大空间 有的办公 桌用组合拆卸方式来改变连接方式 总之 办公桌椅本身正在从单一的呆板中 解脱出来 而变成完美的陈设作品 然而根据实际调查 我国本土自主设计制作 的优良的办公桌椅少之又少 国内的产品缺乏创意 几乎是按照国外的设计生搬 硬套 在国际市场上还处于来料加工状态 因此产品没有形成独特的卖点 设计 才会有市场 另外据调查 由于房价的不断飙升 特别是大都市的房子 更是寸土如金 往往在这个时候很多白领阶层所在的写字楼办公室空间狭小 工作氛围比较压抑 还有 由于现在人们生活节奏的加快 很多人的心里浮躁抑郁 设计出人性化 个性化的办公桌椅特别是办公桌椅对他们而言无疑是有很大的帮助的 根据这一 特征做出本次课题 专家们尽管对我国桌椅设计现状忧心如焚 但都认为 目前的状况是一种无 法避免的过渡阶段 而且毕竟结束了单一品种的历史 使桌椅丰富多彩起来 他 们也迫切希望这种过渡期短一些 现在应该是中国桌椅设计发展的时候了 通过 一系列调查可得知 我国设计还处于一种被动状态 缺乏独创性 桌椅美是实用 性与审美性的统一 桌椅美属于生活美 首先要满足直接功能 适应生存环境的 需求 离开了具体的功能用途就失去了桌椅最基本的价值 桌椅的造型又要根据 美的造型规律 由不同的形态 色彩 肌理和特色装饰予以实现 因此桌椅既包 含艺术的要素 又具有技术 技能 技艺的要素 桌椅美是艺术性与时尚性的统 一 桌椅特别是上世纪 60 年代以来 桌椅个性化的需求和多样化的时尚设计 又 使得桌椅与时尚密切关联 因此桌椅是传统性与时尚性的统一 要使我们的生活 更加多姿多彩人性化 个性化设计作为一种符合逻辑的强大的设计语言和创意途 径 会在未来桌椅设计领域中得到更广泛的应用 毕业设计说明书 第 8 页 共 33 页 2 2 办公桌椅的设计意图及思路办公桌椅的设计意图及思路 2 12 1 设计意图设计意图 本次设计将力争突破现状 以人为本 用技术构建内涵 用艺术塑造外观 将设计的魅力融入我国办公桌椅的发展中去 如何将功能性和视觉艺术效果结合在一起就成了课桌椅设计的重点和难点 以下四个原则 实用性原则 实用性是产品设计的基础 设计产品的时候一定要从使用功能出发 考虑到使用 者的感受 要人性化的实现产品的功能 让使用者方便自然地应用该设计产品的 功能 功能不能是产品的累赘 不能让繁琐的设计影响到使用的方便和外形的美 观 功能还要结合结构 材料 外形等因素来实现最大化的空间利用 拿课桌椅 为例 首先要满足的设计要素便是安全性 稳定性 试想如果坐都坐不稳 还有 什么功能性可言 除此之外课桌椅最大的功能特点就是方便写字和看书 这是不 能改变的设计原则 如果设计出来的桌椅只是好看 没有实用性 就只能算是一 件饰品 就失去了桌椅本来的意义 美学原则 课桌椅的设计在外形 色彩以及质感上还要讲究和谐 美观 要遵从美学中 的形式美法则 注意整体与局部的协调关系 比例的长短与大小关系 点线面之 间的组合关系等 一件美观大方的设计产品能使人身心愉悦 审美情趣也会因此 而提高 教育不只是老师所讲述的课程 教育的环境也是对办公人员的一种熏陶 应该让办公人员从小就在一个良好的视觉环境中成长 这样对办公人员的心理和 审美能力都有积极的影响 而课桌椅这种伴随办公人员十几年的教具 就是最重 要的环境因素 在教室这种大空间中 课桌椅个体是否美观 大方 直接关系到 整个教室空间氛围的营造 比例的不和谐会在空间上给人拥挤沉闷的感觉 不好 的颜色搭配甚至还会影响采光和办公人员的视线 因此 设计的课桌椅是否美观 是评价课桌椅好坏的一个重要标准 为了应对这种局势我们国家需原创 研制出 毕业设计说明书 第 9 页 共 33 页 自己的产品 针对工作人员的疲劳 可以进行按摩椅的研究开发 利用人体工程 学 人机工程学 PLC 单片机 中频电磁透热等技术对椅子进行深度开发 减少疲 劳 提高效率 因此我决定通过 PLC 单片机原理对办公椅进行升级改造 对工作 人员的颈部 背部 腰部等部位进行穴位的刺激与按摩 以此来打造一流的办公 桌椅 发展出我们中国特色的办公产品 人体工程学原则 舒适是家具设计的重要原则 当然课桌椅的设计也不例外 要符合人体工程 学原理 一套好的设计在办公人员听课时不会因为桌椅不舒适而影响听课质量 长时间读书写字不会因为尺寸不科学感觉疲劳 课桌椅在尺寸的设计上要符合人 体比例 在课桌的设计上桌面高度要适宜 桌面过高会导致人在读书写字时会导 致肩部向上用力 容易引起肩部疲劳 桌面过低人体要全身收缩 脊柱负担过重 容易引起驼背和脊柱变形 桌板下方要有足够双腿活动的空间 这样让人不容易 产生束缚感 长时间学习不容易产生疲劳和厌倦 在课椅的设计上 椅面高度和 深度也要适中 高度要略低于小腿长度 高度过高或过低都会增加限制膝关节的 负担 使人感到不舒适 椅面过深则会限制小腿和脚的活动 环保原则 桌椅设计还要遵从可持续发展原则 在选材和生产工艺上要求环保 初级生 产材料的选择上尽量选用可回收利用的材质 在桌椅受损或破旧后还可以重新回 收制造新产品 形成与 易拉罐回收体系 相类似的 课桌椅回收体系 这样不 但节省成本 还减少了废弃物对环境的危害 为以后的新型课桌椅的发展也奠定 了生产基础 另外 在后期的加工工艺上也减少有害化学物质的使用 从而避免 办公人员在使用课桌椅时吸入有害化学物质 对身体产生危害并且影响工作效率 对办公的信心有打击 2 22 2 设计思路设计思路 经过充分调研 得到真实的资料与数据 并对基础数据进行统计分析研究 从人们对商业空间桌椅的需求 使用环境考虑设计 针对目前市场的办公桌椅设 计的不足 进行改良跟进 设计出适合现代市场需求产品 以及符合个性化 人 性化的办公桌椅 从市场中获取设计的空缺点 创意点 从而构思出三书桌 四书桌的组合 毕业设计说明书 第 10 页 共 33 页 定位现代白领人群和年轻的上班族 以创新的理念设计出令人感觉更为专业 个 性和融合性更强的时尚桌椅 打造心思细腻 喜爱简洁空间的艺术办公室 2 2 1 设计具体思路 1 设计提纲 进行商业空间环境设计的调研 归纳总结基本框架构思 2 设计说明 对设计对象的现状 特点进行阐述 3 设计草图 办公桌椅的设计草图手绘方案图 4 效果图 电脑制作过程 5 模型 办公桌椅设计的产品实体化 2 2 2 研究方法步骤 1 办公桌椅产品市场调查与现状了解 2 搜集相关资料 完成对市场上的同类产品的特点和优点的调查和分析 3 资料分析 了解产品的文化内涵 分析产品所在环境 调查文献 4 总结资料 找出自己需要的发展方向 对其深入了解与分析 总结出创新 的突破口 5 汇总论文与开始设计 实际操作进行自己主题的设计研究 包括整理资料 绘制草图 定稿 制作等 6 制作桌椅设计模型 版式设计并制作展板 展现设计 通过文献研究 社 会调查 系统分析 统计分析等方法 2 32 3 设计定位设计定位 本次课题所开展的设计以融合中 西方文化的理念为设计元素 定位追求时 尚的白领人群 小户型住户 以桌椅形与意的结合且多功能为主进行设计更为人 性化的桌椅 再从所调查的其他地区的同类产品信息中吸取精华 优势互补 材 料工艺方面最好要求材料档次适中 工艺上乘 在此基础上 通过合理化的设计 来达到控制成本的目的 使消费者能够有购买的经济能力 在造型上要能适合生 活环境 同时有更多标新立异的地方 凸显自己的个性化 而且设计有品味 有 内涵 思想主题明确 坐姿工作是社会上最普遍的工作方式 在工业化国家 甚至 2 3 以上的人都 从事坐姿工作 久坐会导致多种健康隐患 因此 坐姿工作中的健康问题应当引 起重视 坐姿工作主要指 2 类工作 第 1 类是阅读与书写 久坐诱发近视 背 毕业设计说明书 第 11 页 共 33 页 腰背疼痛 颈椎病等 尤其是青少年办公人员中的近视 已经发展到极其严重的 程度了 姑且把这些病症统称为 办公人员职业病 第 2 类坐姿工作是使用电脑 久坐导致颈椎病 肩周炎 鼠标手 腰背疼痛 干眼症等 通常统称为 白领职 业病 坐姿工作的这 2 种 职业病 发生的主要原因是什么 如何预防 过去 人对于这个问题的认识 主要是从 2 类角度去进行分析 第一是从医学的角度 强调的是培养坐姿工作时劳逸结合的健康工作习惯 第二是人体工程学的研究人 员 家具行业的设计人员 更强调的是坐姿工作中的硬件 椅子的设计问题 认为只要设计出合适的椅子 就能带来舒适 健康的坐姿工作 以上的研究 存 在一个漏洞 因为人们恰恰是忽视了坐姿工作中的另一个硬件 办公桌的功能 缺陷 事实上 椅子设计得再好 如果没有设计合理的办公桌与之配合 也无法 让使用者感到舒适与健康 一个明显的理由是 在办公桌前工作时 人们多采用 上身前倾的坐姿 腰背部就脱离了椅子的靠背 可见椅子虽然设计了靠背 但是 使用不上 只是有个基本用途 优良功能发挥不出来 形同于虚设 2 3 1 坐姿的研究 1 坐姿解除了包括上肢在内的整个上身重量对两腿的压力 减轻了足踝 漆 髋等关节所受的压力 也减轻了全身肌肉的负荷 2 坐姿因放松了腿部肌肉组织 使腿部血管内压降低 血液易于向心脏回流 环 能减缓疲劳 3 坐姿解放了双腿 使腿部易于参与操作 还能利用靠背发挥腿脚的蹬力 4 坐姿有利于维持身体的稳定 也有利于情绪的安定 5 不利方面 操作范围 动作幅度小于立姿操作 不能借助体力 腰力 双臂 操作力小于立姿 增加了人体对于环境振动的敏感度 2 3 2 坐姿生理解剖基础 生理构造 人体骨骼共有 206 块其中支撑头颅与全身的骨结构为脊柱 骨盆和下肢 脊柱分四个区段 从上至下 颈椎 7 节椎骨 胸椎 12 节椎骨 腰椎 5 节椎骨 毕业设计说明书 第 12 页 共 33 页 骶尾骨 由 5 块融合成一体骶骨的和由 4 块融合成一体的尾骨每两节几脊椎骨之 间的软组织成为椎间盘 可弯曲变形 骨盆 由骶尾骨和髋骨构成 上接脊柱 下接下肢 髋骨俗称胯骨 左右各一 由坐骨 耻骨 骨合成 坐姿脊柱形态的变化为 各区段的曲度均发生一定的变化腰椎以下后 曲度 变化最大 腰椎背间的压力不能再维持正常 均匀的状态 不利于坐姿舒适性 若座椅靠背有一定的后仰度 使整个上身的体重能较多地由后仰的靠背分担 姿 脊柱形态的变化对舒适性的影响程度有所缓解 2 3 3 坐姿下的体压 坐姿下 臀部 大腿 窝 腹部等人体部位都受有压力 关系到坐姿的舒性 1 椅面上臀部与大腿的体压 影响椅面上臀部与大腿体压的主要因素有 椅面软硬与椅面体压 座高与椅 面体压 2 椅面倾角 即前缘翘起的椅子的座面倾角为正 反之 为负 椅面软硬与 椅面体压 研究指出 椅面太硬 上身体重约有 75 集中在坐骨部位 太过集中 椅面太软 太厚 体压分布过于均匀 也不太合适 同时对臀部产生一定的侧压 力 不利于坐姿的舒适性 座高 腿高 小腿不能着地 大腿与椅面前缘间的 压力较大 影响血液循环 不合适 座高 腿高 合适 有利于体压分布 座高 25mm 则坐于其上的人 股骨两侧会被往上推 移 使髋部肌肉受到挤压 造成不适 因此 建议采用普通接近平面形的椅面好 毕业设计说明书 第 13 页 共 33 页 2 肩部与扶手高度 若扶手高度 坐姿肘高 则扶手通过上臂将肩捕耸起 引起肩部肌肉紧张 时间稍长 便会感到酸痛 是不适宜的 适宜的扶手高度是略低于坐姿肘高 3 小腿支承与背肌 在需前倾工作时 缓解背肌紧张的方法是让小腿获得支承 在其他情况下 让 上身后倚靠在靠背上即可放松背肌 2 3 5 平衡调节理论 不管设计多么合理的椅子 若坐的时间一长 也会感到不舒适 需要活动一 下身体 使各部分的体压状况有所变动 调节 是骨骼肌肉的状态有所转换 变 更 这才更符合人体的自然要求 这就是 人体平衡调节理论 在人体姿势中的体 现 座椅的功能尺寸 1 座面高度 2 座面倾角 3 靠背的形式及倾角 4 座深 5 座宽 6 扶手高度 2 3 6 座面高度的设计 设计要点 大腿基本水平 小腿垂直放在地面上 使小腿获得地面支承掴窝 不受压臀部边缘几 及掴窝后部的大腿在椅面获得 弹性支承 人体尺寸的选用 坐姿人体尺寸中的 小腿高度 符合上述要求的工作椅座高为 比坐姿人体 尺寸中的 小腿高度加足高 低 10 25mm 因此 计算出中国男女通用工作椅座高尺寸的调节范围为 350 460mm 一般 办公的座面倾角可取 0 5 常取 3 4 主要用于前倾的工作椅 座面倾角宜略取负 值 且工作持续时间较长 座面倾角可稍增大 2 3 7 靠背的形式及倾角 毕业设计说明书 第 14 页 共 33 页 靠背的形式 倾角和尺寸 关系到坐姿脊柱形态 座面和背部的体压 背肌 的紧张度等解剖学因素 是座椅人机工程设计中的重点内容 靠背设计的关键 在于正确掌握不同座椅的靠背功能要点 2 3 8 座深 设计要点 座面有必要的支成 支承面积 臀部边缘及大腿在椅面的 弹性 支承 能辅助上身的稳定 减少背肌负担 在掴窝不受压的条件下 腰背部容易获 得腰椎的支托 符合上述要求的工作椅座深为 比坐姿人体尺寸中的 坐深 小一 定数值一般为 380mm 左右 2 3 9 座宽 设计要点 单人用座椅座宽应略大于人体水平尺寸中的 坐姿臀宽 百分位选 用 适当考虑穿衣修正量 GB T 14774 1993 工作座椅一般人类工效学 座宽 为 370 420mm 推荐值为 400mm 排椅的单人座宽应大于人体水平尺寸中的 坐姿两肘间宽 并考虑穿衣修正量百分位选用 GB T 14774 1993 工作座椅 一般人类工效学 座宽常为 500mm 以上 2 3 10 扶手高度 设计要点 扶手常用于办公椅和休息椅 其主要功能有 落座 起身或需要 调节体位时用于手臂支撑身体支撑手臂重量 减轻肩部负担对座位相邻者形成隔 离的界限 心理需要 因此 扶手过高 会使肩部被耸起 而扶手过低 则起 不到支撑手臂重量的作用适宜的座椅扶手高度应小于坐姿人体尺寸中的 坐姿肘高 GB T 14774 1993 工作座椅一般人类工效学 推荐的扶手高度为 230mm 20mm 2 3 11 桌面高度 设计要点 桌高 座高 桌椅高度差 关键在于合理确定桌椅高度差 可依据坐姿人体尺寸中的 坐高 来确定 即 书写用的桌子 合适桌椅高度差为 1 3 坐高 20 30 mm 的办公桌 2 42 4 设计系列图及选定图设计系列图及选定图 毕业设计说明书 第 15 页 共 33 页 系列图一 见图 3 1 草图 3 1 系列图二 见图 2 毕业设计说明书 第 16 页 共 33 页 草图 3 2 系列图三 见图 3 草图 3 3 系列图四 见图 4 毕业设计说明书 第 17 页 共 33 页 草图 3 4 鉴于以上事实 本课程研究的是设计出高效 高舒适性的办公桌椅 通过市场研 究与调研 设计出桌椅的相关尺寸 如下表 桌子表 1 名称尺寸单位 mm 抽屉的长度800 抽屉的宽度400 抽屉的高度200 内轮廓1778 外轮廓弧长2731 桌子高度1000 支撑腿的半径50 椅子表 2 名称尺寸单位 mm 高度1292 椅背高度638 椅子深度40 毕业设计说明书 第 18 页 共 33 页 椅子腿部角度74 度 上宽度480 下宽度714 中宽度582 长度502 按摩球的半径12 从动轮的半径16 电机的转子32 按摩球数10 按摩球的运动空间24 3 3PLCPLC 按摩系统的设计按摩系统的设计 3 13 1 变频器的选择变频器的选择 应用 plc 可编程控制器对变频器调节进而控制电机的转速与正反转来达到按 摩功能 具体的细节如下 PLC 控制变频器一般有以下几种选择 1 段速控 制 PLC 用二个输出点控制变频器的运行 运行 停止或正转 反转 另用三个 输出点控制段速 按二进制排列组合可产生 8 种速度 家庭健身按摩器控制就是 采用这种控制方案 2 电位器控制 PLC 用二个输出点控制变频器的运行 运 行 停止或正转 反转 调速由变频器内的电位器或外接电位器控制 3 模拟 量控制 PLC 用二个输出点控制变频器的运行 运行 停止或正转 反转 调速 由 PLC 的 DA 模块产生 0 5V 0 10V 4 20mA 等参数控制 4 通讯控制 直接把 PLC 的通讯口与变频器的通讯口连接后由 PLC 控制变频器的所有参数 以 上任何一种方法 PLC 必须有相应的程序 变频器也要按照控制方法设置相应的 参数 家庭健身按摩器控制采用的可编程控制器是日本三菱 FX2N 64MR 型 PLC 考虑到家庭用电 变频器采用单相 220 输入的松下 VF0 变频器 VF0 是学校现有 毕业设计说明书 第 19 页 共 33 页 的变频器 另外要依据按摩器的负载大小 来选择合适的变频器容量 1 变频器简介三相交流异步电机的结构简单 坚固 运行可靠 价格低廉 在工业 领域发挥着巨大作用 人们希望在许多场合下能够用可调速的交流电机来代替直 流电机 从而降低成本 提高运行的可靠性 如果实现交流调速 每台电机将节能 20 以 上 而且在恒转矩条件下 能降低轴上的输出功率 既提高了电机效率 又可获得节 能效果 异步电机调速系统的种类很多 但是效率很高 性能最好 应用最广的是变 频调速 它可以构成高动态性能的交流调速系统来取代直流调速系统 是交流调 速的主要发展方向 变频调速是以变频器向交流电机供电 并构成开环或闭环系 统 从而实现对交流电机的宽范围内无级调速 变频器可把固定电压 固定频率 的交流电变换为可调电压 可调频率的交流电 随着新技术在变频器上的应用 使变频器控制的电机基本能够平稳运行 无噪声 无抖动 交流变频调速已成为电气调速传动的主流 目前变频器不但在传统的电 力拖动系统中得到了广泛的应用 而且已扩展到了工业生产的所有领域 图 1 为 变频器 VF0 实物外观图 图 2 为操作板说明 图 3 为主电路接线图 图 4 为变 频器的控制电路的接线图 图 5 为变频器选择运行指令 用于选择用操作板或用 外控操作输入信号来进行运行 停止和正转和反转 如图 5 所示 如果选择 PLC 控制变频器就必须选择外控 想详细了解变频器知识可参考变频器的相关书籍及 变频器的使用手册 2 按摩器购置及原理说明购置钢槽 角钢焊接一个铁架购置按摩球 链条 链 轮 限位开关 减速电机等 X11 X12 X13 为左右限位开关 两边各放置两个 限位开关目的是起双保险作用 3 输入 输出点的 I O 分配根据系统的控制要求 PLC 输入 输出点的 I O 分配如如下表所示 将 SW 功能设定为多速功能时的 SW 输入组合动作如下所示 X000 启动按钮 X001 停止按钮 X002 应急按钮 X010 左限位开关 1 X011 右限位开关 1 X012 左限位开关 2 毕业设计说明书 第 20 页 共 33 页 X013 右限位开关 2 Y000 控制变频器主电路 应急切断 Y005 控制启动 停止 接变频器 5 端 Y006 控制正转反转 接变频器 6 端 Y011 接变频器 7 端 SW1 Y012 接变频器 8 端 SW2 Y013 接变频器 9 端 SW3 将 SW 功能设定为多速功能时的 SW 输入组合动作如下表 Sw1 端子 NO 7 Sw2 端子 NO 8 Sw3 端子 NO 9 运行频率 OFFOFFOFF第 1 速 ONOFFOFF第 2 速 OFFONOFF第 3 速 ONONOFF第 4 速 OFFOFFON第 5 速 ONOFFON第 6 速 OFFONON第 7 速 ONONON第 8 速 4 变频器参数设置 开始时变频器 P66 的参数设置为 1 让变频器参数恢复出厂数据 其他的参数设 置如下所示 参数数值内容备注 考虑的因素等 P08 2 外控 ON OFF PLC P19 0 多速 PLC P20 0 多速 PLC P21 0 多速 PLC P09 1 设定开始频率 10 第 1 速 P32 20 设定第 2 速频率第 2 速 毕业设计说明书 第 21 页 共 33 页 P33 30 设定第 3 速频率第 3 速 P34 40 设定第 4 速频率第 4 速 P35 50 设定第 5 速频率第 5 速 P36 35 设定第 6 速频率第 6 速 P37 20 设定第 7 速频率第 7 速 P38 5 设定第 8 速频率第 8 速 P10 0 能够反转正反转 P11 0 减速停止正反转 P12 0 5 停止频率正反转 P13 0 1 DC 制动时间正反转 P14 20 DC 制动水平正反转 P01 2 加速时间正反转 P02 0 1 减速时间正反转 P03 50 最大输出频率机械 P04 0 恒定转矩模式机械 P05 10 力矩提升机械 毕业设计说明书 第 22 页 共 33 页 毕业设计说明书 第 23 页 共 33 页 毕业设计说明书 第 24 页 共 33 页 3 23 2 PLCPLC 程序设计程序设计 PLC 设计中必须达到满足电动机正反转的要求 PLC 是一种专门为在工业环 境下应用而设计的数字运算操作的电子装置 它采用可以编制程序的存储器 用来在其内部存储执行逻辑运算 顺序运算 计时 计数和算术运算等操作的 指令 并能通过数字式或模拟式的输入和输出 控制各种类型的机械或生产过 程 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体 易 于扩展其功能的原则而设计 PLC 发展到今天 已经形成了大 中 小各种 规模的系列化产品 并且已经标准化 系列化 模块化 配备有品种齐全的各 种硬件装置供用户选用 用户能灵活方便地进行系统 组成不同功能 不同规 模的系统 PLC 的安装接线也很方便 一般用接线端子连接外部接线 PLC 有较强的带负载能力 可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器 可以用于各种 规模的工业控制场合 除了逻辑处理功能以外 现代PLC 大多具有完善的数 据运算能力 可用于各种数字控制领域 近年来PLC 的功能单元大量涌现 使 PLC 渗透到了位置控制 温度控制 CNC 等各种工业控制中 加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展 使用PLC 组成各种控制系统变得非 常容易 具体的设计程序如下 毕业设计说明书 第 25 页 共 33 页 毕业设计说明书 第 26 页 共 33 页 毕业设计说明书 第 27 页 共 33 页 程序说明 在程序图 6 图 7 中 程序 0 2 条 用来控制变频器的主电路 应急时产生作用 如图 18 所示 程序 3 8 条 控制变频器的启动 停止 程序 9 24 条 通过左右 限位开关控制 Y006 的闭合和断开 来控制变频器的正反转 程序 25 37 条 停 止时 或按摩完成后 M10 M90 C2 C9 清零 程序 38 62 条 通过限位开关对 按摩球左右移动次数进行计数 程序 63 159 条 不同的移动次数 通过 MOV 指 令 送入不同的数据到位元件 产生 7 组不同的输出 加上启动时的一组输出 因此共有 8 种不同的变化速度 备注 1 按摩球的安装位置一定要咨询中医医生 以免产生负作用 如背部的脊是不 能按摩的 2 健身按摩器的电机一定要选购减速电机 依据三相电机转速的计算公式同步 转速 n 60f P f 是电源频率 P 是电机的极对数 P 1 2 3 所以 f 50Hz 的电源 转速有 3000 1500 1000 由于电动机一般为异步电机 所以 转子转速比同步转速稍低一些 比如同步转速为 1500r min 的电机 实际转速在 1420 1495 之间 3000r min 的电机 实际转速在 2900 2970 之间等等 对于按 摩器来说转速太快 因此要选用减速电机 毕业设计说明书 第 28 页 共 33 页 3 33 3 电机的工作原理电机的工作原理 为了使电动机能够正转和反转 可采用两只接触器 KM1 KM2 换接电动机三相 电源的相序 但两个接触器不能吸合 如果同时吸合将造成电源的短路事故 为 了防止这种事故 在电路中应采取可靠的互锁 上图为采用按钮和接触器双重互 锁的电动机正 反两方向运行的控制路 3 3 1 线路分析如下 正向启动 1 合上空气开关 QF 接通三相电源 2 按下正向启动按钮 SB3 KM1 通电吸合并自锁 主触头闭合接通电动机 电 动机这时的相序是 L1 L2 L3 即正向运行 反向启动 1 合上空气开关 QF 接通三相电源 2 按下反向启动按钮 SB2 KM2 通电吸合并通过辅助触点自锁 常开主触头闭 合换接了电动机三相的电源相序 这时电动机的相序是 L3 L2 L1 即反向运行 3 3 2 互锁环节 具有禁止功能在线路中起安全保护作用 1 接触器互锁 KM1 线圈回路串入 KM2 的常闭辅助触点 KM2 线圈回路串入 KM1 的常闭触点 当正转接触器 KM1 线圈通电动作后 KM1 的辅助常闭触点断开了 KM2 线圈回路 若使 KM1 得电吸合 必须先使 KM2 断电释放 其辅助常闭触头复 位 这就防止了 KM1 KM2 同时吸合造成相间短路 这一线路环节称为互锁环节 2 按钮互锁 在电路中采用了控制按钮操作的正反传控制电路 按钮 SB2 SB3 都具有一对常开触点 一对常闭触点 这两个触点分别与 KM1 KM2 线 圈回路连接 例如按钮 SB2 的常开触点与接触器 KM2 线圈串联 而常闭触点与接 触器 KM1 线圈回路串联 按钮 SB3 的常开触点与接触器 KM1 线圈串联 而常闭触 点压 KM2 线圈回路串联 这样当按下 SB2 时只能有接触器 KM2 的线圈可以通电而 KM1 断电 按下 SB3 时只能有接触器 KM1 的线圈可以通电而 KM2 断电 如果同时 按下 SB2 和 SB3 则两只接触器线圈都不能通电 这样就起到了互锁的作用 毕业设计说明书 第 29 页 共 33 页 电动机正向 或反向 启动运转后 不必先按停止按钮使电动机停止 可以 直接按反向 或正向 启动按钮 使电动机变为反方向运行 电动机的过载保护由热继电器 FR 完成 电动机可逆运行控制接线示意图 电动机可逆运行控制电路的调试 1 检查主回路路的接线是否正确 为了保证两个接触器动作时能够可靠调换 电动机的相序 接线时应使接触器的上口接线保持一致 在接触器的下口调相 2 检查接线无误后 通电试验 通电试验时为防止意外 应先将电动机的接线 断开 故障现象预处理 不启动 原因之一 检查控制保险 FU 是否断路 热继电器 FR 接点是否用错 或接触不良 SB1 按钮的常闭接点是否不良 原因之二按纽互锁的接线有误 起 动时接触器 叭哒 就不吸了 这是因为接触器的常闭接点互锁接线有错 将互 锁接点接成了自己锁自己了 起动时常闭接点是通的接触器线圈的电吸合 接触 毕业设计说明书 第 30 页 共 33 页 器吸合后常闭接点又断开 接触器线圈又断电释放 释放常闭接点又接通接触器 又吸合 接点又断开 所以会出现 叭哒 接触器不吸合的现象 3 不能够自锁抬手接触器就断开 这是因为自锁接点接线有误 蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能 可以有较大的减速比 输入轴和输出轴不在同一轴线上 也不在同一平面上 但是一般体积较大 传 动效率不高 精度不高 谐波减速机的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变 形