宿舍神器之——卧式电脑桌

1、中国地质大学（武汉）机械与电子信息工程学院宅人神器之卧式多功能电脑桌产品名称： 宅人神器之卧式电脑桌 学院： 机械与电子信息工程学院 专业： 机械设计与制造及其自动化 班级： 074124班课程名称： 机械原理课程设计 课程设计人： 黄兴波设计时间： 2014年 6月20 日目录1. 产品概述 32.1 总述 32.2 结构概述 32.3 机构概述 4.2.4 功能概述 42. 设计与分析 53.1 外形尺寸设计 53.2 执行机构选择 53.3 机构计算设计 63.4 机构运动分析 133. 三维模型展示 154. 设计感想 165. 参考文献 171. 产品概述2.1 总述 卧式多功能电脑

2、桌，外形小巧，结构简单，质量轻，携带方便，使用方便。其桌面高度 可调（可调高度 35CM 55CM ），桌面角度可调（可调范围 90 度）。可以作为床上电脑桌和 户外电脑桌使用，也可以当作小书桌使用，其主要机构为对心曲柄滑块机构。 （如图 2.1.1）图 2.1.1 )2.2 结构概述 卧式多功能电脑桌，其结构简单，底部由两对“人”字形支架支撑，桌面由孔状金属板 组成，并在孔状金属板两边有固定笔记本电脑的加持装置。 其高度和角度调节构由一个曲柄 滑块机构实现。 （如图 2.1.1 、图 2.2.1 ）图 2.2.1 )2.3 机构概述卧式多功能电脑桌，其主要机构为偏置曲柄滑块机构。机构简图如下

3、）（图 2.3.1 偏置曲柄滑块机构简图）2.4 功能概述2.4.1 床上电脑桌功能 卧式多功能电脑桌， 其设计根据人机原理， 使用者可根据自己的需求调节桌面角度和高 度，舒适的躺在床上使用电脑工作、 玩游戏、 看电影等。 同时卧式多功能还具有传统小电脑 桌的功能，使用者可以坐在床上使用电脑或看书。（图 2.2.1）图 2.4.2.1 卧式动功能电脑桌的户外使用）2.4.2 户外电脑桌功能 卧式多功能电脑桌结构简单， 所有构件可以方便拆卸和组装， 具有携带方便性， 可作为 户外电脑桌使用，方便在户外时笔记本电脑的使用。2.4.3 书桌功能同时还可以固定书本， 让使用者可以在床卧式多功能电脑桌可

4、以当做传统小书桌使用， 上躺着看书或做作业。2.4.2 其他功能 卧式多功能电脑桌同样可以固定手机和平板电脑， 方便需求者在床上用手机或平板电脑 躺着玩游戏和看电影等操作。3. 方案设计3.1 外形尺寸设计根据人机原理，选取数值并定位尺寸。取值名称尺寸 /mm外形尺寸名称尺寸 /mm坐高350550桌面最大高度550小臂到掌心长度300400桌面最低高度300笔记本电脑长度（ 14 寸 16 寸）350450桌面长度 x 宽度： 300x600笔记本电脑宽度（ 14 寸 16 寸）200300人体肩宽400600鼠标活动范围宽度100200表 1 ）3.2 执行机构选择为了实现卧式多功能电脑桌

5、的高度调节、 角度调节、 稳定性等， 其执行机构定位为偏置图 3.2.1 偏置曲柄滑块机构设计简图）（图 3.2.2偏置曲柄滑块机构三维设计图）3.3 机构计算设计3.3.1 接头设计 根据实际尺寸，分别作接头的平面设计图、三视图、三维图。 （如图 3.3.1.1 、图 3.3.1.2、图 3.3.1.3）图 3.3.1.1 接头平面设计图）（图3.3.1.2接头三视图）3.3.2机构连杆尺寸设计与分析先定滑动杆件（以后简称杆 2）尺寸为 300mm，顶端旋转杆件（以后简称杆件 1）为桌 面宽度，尺寸已知： 300mm。根据接头尺寸数据，确定滑动极限位移，从而确定滑槽长度。图 3.3.2.1

6、)（图 3.3.2.2 ）杆 1 处于最低位置，杆 3 处于最小角度 23 度时，可得滑动极限位置（ 1） :304.90mm图 3.3.2.3 )图 3.3.2.4 )杆 1 处于最低位置， 敢 3 处于最大角度 64.06 度时， 可得滑动极限位置 （ 2）：410.55mm图 3.3.2.5 )（图 3.3.2.6 ）杆 1 处于最高位置，杆 3 处于最小角度 23 度时，可得滑动极限位置（ 3）： 135.73mm图 3.3.2.7 )4)：183.73mm根据以上数据，可得表格：名称数据 /mm统计滑动极限位置（ 1）304.90滑动极限位置（ 2）410.55最大极限位置滑动极限位

7、置（ 3）135.73最小极限位置滑动极限位置（ 4）183.73表 2 ）由表格可知：1、当杆 1处于最低位置， 敢3处于最大角度 64.06度时，为最大滑动极限位置： 410.55mm2、当杆 1 处于最高位置， 杆 3 处于最小角度 23 度时， 为最小滑动极限位置： 135.73mm 由此可得滑槽长度： L1=410.55mm 135.73mm=274.82mm （式 1）滑槽实际设计尺寸：1、取最大滑动极限位置为 420mm2、取最小滑动极限位置为 120mm3、取滑槽长度为 300mm由表一可知：1、桌面最大理论高度为 550mm2、桌面最低理论高度为 300mm由接头尺寸可知：1

8、、支架最大角度为 64.04 度2、支架最小角度为 23 度3、杆 3 上端离桌面距离为 30mm由此可得：1、杆 3 长度（ 1）=（ 300mm 30mm ） cos64.04=616mm（式 2）2、杆 3 长度（ 2）=（ 550mm 30mm ） cos23 =565mm （式 3） 取平均值 L2= （ 616mm+565mm ） 2=590mm （式 4）杆 3 实际设计时取值 600mm ，可得：1、桌面实际最低高度： h1=600mm x cos64.04 +30mm=293mm （式 5） 修正值 =293mm 300mm= 7mm （式 6）2、桌面实际最高高度： h2=

9、600mm x cos23 +30mm=582mm （式 7） 修正值 =582mm 550mm=+32mm （式 8）杆 3 设计图如下：图 3.3.2.9 杆 3 平面设计图）图 3.3.2.10 杆 3 三维设计图）3.4 机构运动分析：如图 1 所示，设曲柄和连杆的长度分别为l1 和 l2 ，偏心距为 e，原动件曲柄的角速度为 1，方位角为 1，连杆的方位角为 2，现建立各构件位移、速度和加速度以及角位移、 角速度和角加速度的计算模型。图 3.4.1 )建立坐标系如图 1 所示，由曲柄滑快机构的矢量封闭图 1 可得：将上式进行分解，整理，并分别取一阶和二阶导数，即可得到连杆的角位移、角

10、速度、角加速度和滑块 3 的位移、速度和加速度。连杆 2 的角位移：(式 10)连杆 2 的加速度：式 11 )滑块 3 的加速度：式 12)如图 3.4.1 所示的偏置曲柄滑块机构。设 l1=150mm ，l2=300mm ，e=20mm，w1=2rad/s ， 设 1的初始值为 0,则1 变化时，杆 2的角位移、角速度和角加速度以及滑块3 的位移、速度和加速度的变化值可计算求得，曲柄转角1在 0-360之间变化时，在 matlab 的计算窗口输入算式后，滑块 3 的位移、速度和加速度的变化曲线可由 matlab 的曲线功能自动得 到，具体操作如下：e=20;l1=150;l2=300;w1

11、=2;t=(0:0.01:0.5*pi);r1=w1*t;r2=-asin(e+l1*sin(r1)/l2); xc=l1*cos(r1)+l2*cos(r2);vc=l1*w1./cos(r2).*sin(r2-r1); ac1=-l1*w1*w1*cos(r2-r1)./cos(r2); ac=l1*cos(r1).*cos(r1)./l2*cos(r2).*cos(r2).*cos(r2); plot(t,xc,t ,vc,t,ac)（图 3.3.2.2 ）由位移曲线可以看出，杆 3 的极限位移与表 2 数据吻合。4. 三维模型展示4.1 桌面角度调节展示坐着桌使用时）卧躺着使用时）4.

12、2 桌面高度调节展示桌面最高高度状态） （桌面最低高度状态）4.3 户内外使用展示户外使用）室内使用）5. 设计感想在这个课程设计中， 我经历了从构思到挑选方案， 到画结构草图， 再到对机构的位移分 析以及尺寸确定、 三维模拟的一个反复修改的一个过程， 但这反复修改的过程也是一个反复 学习的过程，同时也发现了自己学习上的诸多不足之处。不过在这次实习过程， 让我明白理论知识与实践结合的重要性， 更可贵的是解决问题的 思路和方法，一千个读者，一千个哈姆雷特， 在众多的思路和方法中， 总会有一个是最适合 的。让我深感兴趣的是 MATLAB 软件，在以前的设计中从来没有接触过，他让我深深的体 会到了学

13、习专业软件的重要性和必要性。同时，通过本次实习，使我更加熟练的掌握了 AutoCAD 、 Solidwork 的运用，特别是 Solidwork 种的 Motion 分析，虽然由于在自己盗版软件原因，多次使用 Motion 却一直无法 得到结果， 一开始以为是自己的方法不对， 在不断的查找使用方法和自己的错误的同时， 也 慢慢的让自己从不会 Motion 分析到熟练运用， 最后在同学的电脑上一次就成功地得到了 Motion 分析数据。这次课程设计是我接触的第一个专业课程设计，所运用到的知识很多，包括机械原理、 机械制图、 MA TLAB 等方面的知识，这些直射不是机械的相加，儿时需要全方位的考虑和 整体布局， 不止一次因为考虑不足而从来。而且， 在设计时一定要细心，特别是设计图纸的 数据尺寸，在这次三维建模中，就因为一个 2mm 的尺寸错误让我白白浪费一天时间。这次设计不但巩固了我以前所学的知识， 让我对专业知识有了更深的认识和理解， 更让 我了解到我们在机械设计这条道路上还有很长的路要走。6. 参考文献【1】机