梦幻课桌说明书最新

1、梦幻课桌说明书 设计者:张琪 李洋 王伟 陶冬 范学会 指导教师: 李征 刘国敏 参赛院校:吉林建筑大学 参赛时间:2014年4月16日 梦幻课桌摘要:课桌对学生的学习是非常重要的，但目前学生上课都是自带书籍，而往往存在学生忘带教科书的情况，影响学生上课的学习质量,针对该问题,设计了一款电与机械相结合的课桌,利用射频装置启动,暂存课本,并能循环利用课本,绿色环保,实现资源可循环利用的理念,不仅达到了合理利用资源,而且利用简单的机械结构却产生梦幻的感觉，由于该装置具有一定安全和保密的特性，因此该装置不但能实现存放课本，还可以存放其它的用品，并且还能推广到其它的领域，例如，保险装置，储物柜等。关键

2、字: 课桌 射频 绿色环保 安全作品内容简介本作品根据本届机械创新大赛的主题“幻·梦课堂”要求而设计,以学校现有长为607mm，宽为405mm，高为750mm书桌为基础，在桌膛中安装三个抽屉，用来存放书本。工作过程如下：首先，学生用学生证对准该射频装置，接通整个控制装置的电源，使射频装置启动，然后，学生通过按键输入相应的密码，密码相符合则操作不同按键，通过单片机控制驱动电动机，将所需书本通过齿轮和齿条机械结构传出及收回，并安装杆和小滑轨用于方便取书。由于该教室固定上这三科的课程，并且，只上该年级的课程，考虑到书在修订的时间应该在4-5年，所以这些书就能够循环利用4-5年，真正实现节约

3、资源的理念。1.设计背景及意义 针对我们国家现在的资源短缺，环境污染也较严重的问题，为缓解该问题，国家提出了可持续发展的战略，在这样的背景下，就想到设计一个既能节约资源又能环保的课堂教具，考虑到平时使用的基础课本，相同年级学的课本都相同，但年级不同用的课本也不同，所以，如果每一届用过的课本能循环使用，同时又能够方便学生取阅，那就可以节省制造课本的资源，以及相继带来的环境污染，继而就想到了课桌这个暂存教具，利用课桌的空间，进行对书的存放，但又考虑到书本的丢失和缺损现象，就设计一款全封闭式的课桌，结合电气装置，实现机电一体化的控制。2.设计方案2.1 总体设计1） 选用全封闭式的课桌，在其中的一面

4、桌壁上安装射频插卡装置，只需学生用学生证对准该射频装置，便可使射频装置启动，为防止书出现丢失现象，学生在选择书的时候，要输入相应的密码，在射频装置中安装读卡器可以读取并记录学生的信息。2） 考虑到书传出和收回时，采用用齿轮齿条机械结构,由于该机构简单且易加工。在书传出时，通过单片机控制驱动板驱动电机正传前进一段时间，使书到达指定的位置。3） 为方便学生取书，我们在桌匣下安装杆和小滑轨，通过该机构将书的一部分支起，停止一段时间能让学生取得书之后，让电动机反转，回到初始位置，停止。4） 通过键盘及LCD12864显示屏，选择所需要的书，初步拟定为桌膛可放四本书，为上下两层，中间用隔板隔开，用显示屏

5、可以看到每个号码所对应的书：分别为1-高等数学，2-材料力学，3-英语，假设需要高等数学书，则按下1按钮，便可得到该书。5) 由于该装置是通过电控制的，所以，为防止停电时无法用书，我们在桌膛内安装了可充电式备用电池。2.2传动机构方案的确定1）曲柄滑块机构 该机构实现直线运动较简单，但所占空间较大，在设计计算也较繁琐，要求耐磨性能，平行度较高。2）凸轮机构 凸轮机构具有结构简单、紧凑、运动可靠等优点，但由于点、线接触，接触应力较大，易磨损，因为用于课堂，产生的噪音也较大，不易加工。3）齿轮齿条机构 结构简单，传动效率高、寿命长、传动比准确、传递功率与适用的速度范围大、工作安全可靠，且易加工。

6、通过对以上三种机械传动机构的比较，我们最终采用齿轮齿条机械机构。3. 理论设计计算及三维图3.1总体尺寸的设计 采用现有课桌，书桌长为607mm ，宽为405mm，高为750mm，厚为5mm；隔板长为596mm，宽为30mm，厚为5mm。1) 电动机的选择 根据承载物体的重量,以及齿轮齿条配合时产生的摩擦力,选择了如下型号的电动机电压 12V马达型号 50G减速比 1/242齿轮箱长度 29.5空载转速 20额定转速 15额定力矩 15额定电流 1.1电动机额定转速 n=15 r/min 设计如下图 2）传动机构 齿轮材料选择，根据选择的电动机力矩大小，选择材质较轻，硬度适中的尼龙材料 模数

7、1 压力角 20 齿数 20 分度圆直径 d=mz= 20 齿顶高 h1=1 齿根高 h2=1.25 顶隙 c=0.25 节圆直径 d1=d=20齿顶圆直径 d2=22 齿距 p=3.14设计图如下 齿条 模数 1 齿距 p=3.14齿条运动速度为 V=n* d1*3.14/1000/60=0.0147m/s安装 齿轮中心与齿条齿根间距离为L=d2+c=22+0.25=22.5mm具体设计如下图 件杆机构选择的材料是较轻的硬质铝合金，由于是为了方便取书，所以，它的刚度适中即可，再设计该四杆采用的是试验方式，最终得到相符和四杆的相应的数据。设计如下图 杆件1杆件2 抽屉根据需要选择刚度适中，材质

8、较轻且成本较低的薄铁，长为300mm，宽为240mm，高为40mm，厚为1mm。 翻板材料采用的是薄铁，长为235mm，宽为145mm，厚为1.0mm。链接块该材料选择的是薄铁，该链接块主要方便取书，让四杆机构能减少摩擦阻力，长为25mm,高为30mm,宽为25mm，大圆半径是15mm,小圆半径是6mm. 滑道选择的材料是硬度适中铁，长为330mm，宽为260mm，厚为1mm。 3.2 书桌总成图 4.电器装置4.1 硬件设计1) 射频开发板选用的是一套基于51系列单片机STC11F60的Mifare卡开发系统，该单片机所有I/O口都引出，所以，此电路板不但可以做射频卡测试的程序，还可以根据要

9、求不同，开发实现新的功能。2) 用三个按键开关控制电动机的启动和停止。3) 由于需要直流电动机驱动抽屉，需要驱动板，由于要驱动四个12v直流电动机，所以选择一个双L298N的驱动板，将放在抽屉中的书从桌膛中传出。4) 用C语言编写程序驱动电动机，使其实现正转，停止，反转，通过驱动板和单片机的端口相连，将程序下载到单片机中，控制驱动板驱动直流电动机，将书传出和收回。具体流程如下图4.2 软件设计1） 该射频板采用Philips MFRC522是高度集成的非接触式的原装读卡芯片，此发送模块利用解制和解调的原理，并将它们完全集成到各种非接触式的通信方法和协议中，使用方便，且成本低廉，将带有学生个人信

10、息的程序下到单片机中，在一定范围内，刷一下射频卡，则整个装置启动，且该装置能记录废人的信息，防止书本丢失和缺损。本开发板是一套基于51系列单片机STC11F60(程序下载直接使用串口，无需额外的下载线，非常方便)的Mifare 卡开发系统，可以读写各种Type A 标准的IC卡(如Mifare S50,S70 等)本开发板是一套基于51系列单片机STC11F60(程序下载直接使用串口，无需额外的下载线，非常方便)的Mifare 卡开发系统，可以读写各种Type A 标准的IC卡(如Mifare S50,S70 等)本开发板是一套基于51系列单片机STC11F60(程序下载直接使用串口，无需额外

11、的下载线，非常方便)的Mifare 卡开发系统，可以读写各种Type A 标准的IC卡(如Mifare S50,S70 等)2） 射频卡相当于整个装置的总开关，当整个装置启动时，则LCD12864显示屏上会显示四本科目的书，分别为1-高等数学，2-材料力学，3-英语，学生可以根据上课的需要，以及个人的需要，选择需要的书本。5.创新点及应用5.1 创新点1） 该装置在安全性，实用性，保密性上都有一定的设置。2） 面对现在资源越来越匮乏的现实，我们不但实现了资源的循环利用，而且，又响应了现在社会的号召。3） 利用简单的机械结构，实现更多的价值，并且还能节约成本。4） 该装置在实现机电一体化功能的同

12、时又能达到“幻”的想法。5.2 应用该装置在推广使用上是非常有意义的，虽然，它的成本比一般课桌要高，但它却能实现普通课桌实现不了的功能，让课堂在开始就充满了未知的向往。在现在高科技迅速发展的时代，我们应该让学生更多的了解机械，运用它，并喜欢上对机械的制造和研发，能够让学生更加积极主动的加入到机械的行列，而且针对于现在环保对于人类生存发展的重要性，虽然，它不能完全解决环境的带来的影响，却能对环境保护产生一定影响，而且该课桌成批量生产成本会较低。由于该装置具有一定的保密特性，因此，不仅可以应用在课桌上，还能应用在储物柜，保险柜等装置。该课桌不只是可以存放这四本书，还可以存放更多的书籍及其它物品。 参考文献