第一篇：新型多功能課桌椅創(chuàng)新設計研究論文

摘要：研究了大學課堂教學形式，吸取教師和學生的意見，提出多功能課桌椅設計目標和任務。為實現(xiàn)設計目標，進行各種方案的分析和比較，最終根據(jù)功能最優(yōu)和經(jīng)濟性綜合評價結(jié)果，選擇了一種新型多功能方案進行產(chǎn)品設計。根據(jù)選擇的方案運用SolidWorks三維造型軟件進行零部件的設計與裝配。在學校的實習工廠進行零件制作和樣品的裝配，并在試制的過程中進一步對零部件的設計圖紙進行修正和完善。新型多功能課桌椅設計達到了預期的設計目標，具有創(chuàng)新性和實用性，得到了師生們的認可。

關鍵詞：多功能；課桌椅；創(chuàng)新設計

1多功能課桌椅研究背景

“機構(gòu)分析與零件設計課程案例教學法教學研究與實踐”教學改革項目的最終目標是為了培養(yǎng)高職學生的創(chuàng)新設計能力、綜合設計能力與協(xié)作精神，加強動手能力的培養(yǎng)和工程實踐的訓練，提高高職學生針對實際需求進行機械創(chuàng)新、設計、制作的實踐工作能力。根據(jù)教改目標設計了學生非常熟悉的課題“教室用設備和教具的設計與制作”作為學生的課后任務。教學改革課題組選定“新型多功能課桌椅的創(chuàng)新設計”作為課堂案例教學法創(chuàng)新實踐的課題，以引導學生通過本案例的學習能舉一反三完成自己的課題任務，從而實現(xiàn)機構(gòu)分析與零件設計課程的教學目標和案例教學法教學改革的目標。課桌椅是學校的主要設施，是學生上課和學習的主要用具。目前大學教室最普通的一種課桌椅是雙人或多人桌椅連體式的，無法根據(jù)學生身高來調(diào)節(jié)，其舒適性不夠，而且這種桌椅還特別不適用于一些邊講邊練的設計課程以及自由分組需求。此外，利用計算機和手持終端進行學習并通過互聯(lián)網(wǎng)完成作業(yè)成為未來大學生的學習生活趨勢?；谶@種情況，現(xiàn)有的課桌椅已經(jīng)不能滿足個性化的生活和學習的需求，迫切需要設計舒適、簡潔、個性、有型且能滿足現(xiàn)在和未來大學教學所需的課桌椅[1]。

2多功能課桌椅設計目標和實現(xiàn)方案

2.1設計目標

教室課桌椅的基本功能包括坐、書寫、閱讀、收納、繪圖、手工、實驗等。考慮到便攜式計算機會被引入課堂，因此課桌椅要兼具電腦桌功能。另外，大學宿舍離教學樓較遠，因此課桌椅既要能滿足上課學習的需要，又要能滿足空閑時休息和做課后作業(yè)的需要。課桌椅還要能充分運用人體工程學，舒適、簡潔、個性、有型，適合不同身高的人使用。有些課堂還需要課桌椅能進行自由組合。課桌椅的設計目標就是盡量滿足這些功能要求。

2.2實現(xiàn)方案

基于以上目標，將課桌椅的主要功能概括為以下幾點：①桌子作為普通課桌使用，桌面水平；②作為電腦桌和制圖桌使用，桌面可調(diào)節(jié)成水平或傾斜，提高計算機操作和繪圖時的舒適性；③桌子可輕松地自由移動，方便教學需要時自由組合，不移動時桌腿放置穩(wěn)固；④課桌椅要能作為具有書寫功能的沙發(fā)休閑椅，滿足空閑時休息和做課后作業(yè)的需要。與方案二、三比較，方案一在桌腿與高度調(diào)節(jié)裝置使用齒輪齒條高度調(diào)節(jié)機構(gòu)，其零件制作與裝配要求較高，工藝性與經(jīng)濟性較差。方案二由于桌面分成兩塊且支架安裝在桌體側(cè)面，相比整體美觀性比其他兩種方案差，加之沒有增加高度調(diào)節(jié)機構(gòu)，創(chuàng)新性也較差。3種方案的評分見表2，選取得分最高的方案三為本次設計的實施方案。

3多功能課桌椅的各項設計及材料選擇

3.1總體尺寸設計

根據(jù)《學校課桌椅功能尺寸》標準(GB/T3976—2002)中高校非固定式課桌和課椅的主要尺寸，結(jié)合設計目標確定課桌椅的關鍵尺寸，詳見表3。桌面寬度與桌面深度比國家標準尺寸大是考慮到這張課桌要作為制圖桌和電腦桌使用，靠背上緣距座面的高度和座面的有效深度也在標準尺寸的基礎上適當加大，可提高使用者休息時的舒適性。

3.2結(jié)構(gòu)設計

結(jié)構(gòu)設計總原則是結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好。盡量采用學校現(xiàn)有的廢料，盡量運用型材以減少機加工，從而降低設計和制造成本。1)桌椅框架設計。桌體考慮裝箱體積最小和運輸方便的需要，采用分塊設計制作組裝成體的方法。試制時為了減少加工量可做成一體。先根據(jù)總體尺寸確定桌面板的尺寸為800mm×600mm×20mm，考慮到美觀性和安全性在其四角上要倒圓角。后板寬度和厚度要與桌面相同，組裝后才能貼合，外觀也更合理；因為桌體在轉(zhuǎn)換后作為座椅使用，所以后板的高度尺寸要與靠背上緣距座面高度一致，尺寸確定為800mm×400mm×20mm，考慮美觀性和安全性，后板上面兩角要設計R100的圓角。底板的尺寸由后板和桌面確定為750mm×495mm×20mm，但考慮人體工程學，底板前側(cè)切去一R500弧形，使人腿放置得更舒適。側(cè)板的三側(cè)面分別與后板、底板和桌面連接，考慮人體工程學的需要，桌面組裝后要與水平面傾斜8°，側(cè)板的上側(cè)面應為8°斜面，其余尺寸由與之連接的板料尺寸決定。所有板料的厚度可根據(jù)所選材料強度的不同進行調(diào)整。為連接可靠和裝拆方便，各塊板的連接構(gòu)件可采用長螺栓與特制異型螺母連接。2)三角架與桌面角度調(diào)節(jié)裝置設計。三角架上面與桌底板連接，下面與豎桿連接，在裝配體中起支撐桌體的作用。因為三角形的穩(wěn)固性故采用這種形式，又因為桌面的角度需要調(diào)節(jié)，因此支架的前支撐需要能調(diào)節(jié)長度。因為桌子高度較高，只有左右兩個三角架與桌體連接，其上下和前后的強度足夠，但左右方向會發(fā)生彎曲，特別是作為椅子使用時，要承受人體的重量，需在兩側(cè)三角架中間增加一個橫檔連接，增加左右方向的穩(wěn)固性和承重能力。三角架與橫檔采用螺釘連接。桌面角度的調(diào)節(jié)裝置機構(gòu)原理如圖2所示[2]，機構(gòu)運動處于粗實線位置時，桌面與水平面成8°傾角，當機構(gòu)運動到虛線位置時，桌面成水平。3)腳架與高度調(diào)節(jié)裝置設計。腳架下面要安裝小腳和輪子。由于桌子高度需要調(diào)節(jié)，所以腳架上還要安裝高度調(diào)節(jié)裝置，為了保證其強度，將腳架設計成工字型結(jié)構(gòu)，工字的四角上安裝小腳，中間橫檔上安裝高度調(diào)節(jié)裝置。在橫檔的兩端安裝兩根豎桿，使三角架能在豎桿上自由上下滑動。桌子高度調(diào)節(jié)裝置用絲桿螺母傳動機構(gòu)來完成，絲桿的長度由桌子高度調(diào)節(jié)行程決定，采用上下兩頭加上行程限位銷。為減少加工面，將螺母設計成分體式，螺母裝在套筒內(nèi)，套筒既起到保護絲桿的作用，又起固定螺母的作用，套筒的長度由絲桿的調(diào)節(jié)長度確定，為防止螺母在套筒內(nèi)轉(zhuǎn)動，徑向加一沉頭螺釘。套筒與腳架用螺栓連接。絲桿的頂頭設計一個手柄安裝孔，絲桿穿過上橫桿中間孔，在橫桿上下都用銷來限位，以保證絲桿帶動橫桿一起上下移動。在絲桿螺母機構(gòu)中，螺母不動，絲桿旋轉(zhuǎn)帶動上橫桿、三角架和桌椅框架上下移動，從而調(diào)節(jié)桌子的高度。腳架與絲桿螺母調(diào)節(jié)機構(gòu)圖見圖3。4)桌腳設計。桌腳是桌子的重要部件，它直接與地面接觸且承受桌子自重及桌上物體與人體的重量。本桌子要輕松地自由移動，方便教學需要時自由組合，每個桌腳要裝一個萬向輪。萬向輪的尺寸根據(jù)桌腿的寬度確定，直接從配件市場找到合適的規(guī)格買回。每個萬向輪與桌腿用4個M4的螺釘連接。桌子不移動時，桌腳要能固定且保護萬向輪，因此其尺寸要比萬向輪的外輪廓大。因此采用U型的結(jié)構(gòu)，桌腳與腿的連接采用鉸接，這樣將桌腳轉(zhuǎn)動后抬起，使輪子著地，桌子就可輕松移動。此結(jié)構(gòu)簡單合理，操作方便。桌腳的兩種工作狀態(tài)如圖4所示。5)桌面支撐裝置設計。桌面有兩個位置，一個是與桌體連接，還有一個是在桌體作為椅子座位使用時，桌面放置在人的前面。因此，要設計一個裝置，使桌面與桌體分離后能支撐桌面，且該裝置不影響桌子的外觀。經(jīng)用三維軟件多次仿真模擬，決定采用圖5所示的轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)作為桌面支撐裝置。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單且不影響外觀的特點。收起時放置在桌肚內(nèi)，放開后，導桿處于前面位置，使桌面放置其上，實物效果如圖6所示。

3.3材料選擇

課桌椅按使用材料分為4類：木制課桌椅、鋼木課桌椅、塑鋼課桌椅、混合材料課桌椅。考慮到桌子的多功能性，桌體和桌面采用實木制作，考慮到試制時間和成本，用木工板代替。支架和桌腿材料要具有一定強度和良好的焊接性能，因此選用碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-A。采用管材，從而在保證同樣強度和剛度條件下能減輕桌子的重量。桌面傾斜角度調(diào)節(jié)裝置及桌子高度調(diào)節(jié)裝置采用鋁合金，重量輕，易加工，便于操作。

3.4外觀設計

運用三維設計軟件對課桌裝配體和零件進行外觀色彩設計和渲染。考慮到學習環(huán)境需要寧靜和自然，桌體選擇灰白色作為底色，藍色為點綴。桌腿用黑色體現(xiàn)其支撐穩(wěn)固有力。桌腳的色彩為藍色，好比桌子穿上了水晶鞋，從而使整個桌子靈動起來，有較強的藝術性，如圖7所示。多張桌子布置的教室一改沉悶的氣氛，能激發(fā)學生的想象力，調(diào)動學習積極性。

4新型多功能課桌椅的創(chuàng)新特色與預期應用前景

該新型多功能課桌椅是在分析研究現(xiàn)階段和未來大學教學過程與學生需求的基礎上設計的。設計時充分考慮人體工程學，其創(chuàng)新點在于能經(jīng)簡單調(diào)節(jié)實現(xiàn)多功能課桌和舒適型單人學習桌椅兩種不同使用模式。作為多功能課桌使用時桌面可調(diào)節(jié)成傾斜，能提高使用便攜式計算機和看書時的舒適性；桌子腳可調(diào)節(jié)成固定式和自由移動式兩種形式，自由移動式的設計是為了方便分組學習時課桌的自由組合；桌子帶有掛鉤，以滿足學生的多種需求。電源插座可根據(jù)需要添加在后板上。作品色彩經(jīng)過精心設計，搭配和諧美觀。該多功能課桌椅適用于制圖教室、計算機教室、普通教室以及實驗實訓室等場合，特別適用于工程類專業(yè)課程設計等實訓課程教學，具有學習和休息雙重功能，有利于制造師生互動的友好氛圍，可以充分調(diào)動學生們的學習熱情，激發(fā)其學習興趣。該桌椅也可作為車間技術人員的工作桌，以便車間技術人員的現(xiàn)場工作和休息之用。它還適用于現(xiàn)代家庭作為孩子的學習桌，孩子上大學后還可作為電腦桌或書房沙發(fā)椅使用，也是一件理想的現(xiàn)代多功能家具。

參考文獻：

[1]呂文生，吳珊，韓巧云.大學生身高調(diào)查及合理課桌椅設計[J].裝配前沿，2012，273（15）：3-6.[2]陳立德.機械設計基礎[M].3版.北京：高等教育出版社，2011：42-47.[3]時永利.不銹鋼薄壁管件的加工工藝改進[J].重工與起重技術，2009，21（1）：16-18.

第二篇：多功能課桌椅

多功能課桌椅

哎！現(xiàn)在的課桌椅都太普通。你瞧瞧，不是白的就是黃的。還有現(xiàn)在小學生的負擔加重了，書包變“胖”了，如果上課書沒有帶，還得受老師批評。從現(xiàn)在開始，我--未來著名的設計師就來發(fā)明一種多功能課桌椅，保證令人沒有一切顧慮。

同學們一天有大部分時間都是坐在教室里學習，十分疲乏。我發(fā)明的課桌椅漆要刷成很淺的藍色。因為科學家說，藍色對視力有保護的作用。桌面是臺液晶電腦，是在桌面里面的。電腦里儲存著大量的知識信息。哪里不懂，可以隨時查看，學習用的語文、數(shù)學、英語等所有書的內(nèi)容都儲存在電腦里，省去了你忘帶課本的顧慮。上什么課，翻到哪一頁，它都會自動顯示出來。在電腦的左下腳，有一個識別器，你只要把食指放在上面，它可以識別，就能使用了。別人按上去它會說：“系統(tǒng)錯誤，系統(tǒng)錯誤?！蓖瑢W們學習很累，所以我在課桌腿的橫梁上安裝了一個按摩器，如果累了，就把腿放上去，它會自動按摩。如果上課時打瞌睡或睡著了，它還會提醒你這是在上課，并排出能醒腦的氧氣。

由于課桌面是電腦，家庭作業(yè)就全部在那上面布置了，所以同學也就可以很方便的在電腦桌面來完成作業(yè)了。隨著身高的變化，多功能課桌椅也可以自動調(diào)出相應的位置。

同學們，我的多功能課桌椅還不錯吧！如果你有更好的建議可以向我來提啊！

第三篇：機械創(chuàng)新設計-多功能拐杖

機械創(chuàng)新設計

多 功 能 拐 杖

學生姓名：

學

號： 專業(yè)班級：

2014年 12 月 7 日

多功能拐杖

摘要： 鑒于我國人口漸趨老齡化，老年人口的健康和生活質(zhì)量，已經(jīng)成為社會各界的廣泛關注焦點，作為老年人口廣泛使用的一種工具，拐杖的設計衍生出許多新的研究課題。本文將從拐杖的發(fā)展現(xiàn)狀、新型多功能拐杖的設計及原理、產(chǎn)品的發(fā)展前景等方面介紹此款智能拐杖。

關鍵詞：拐杖、多功能、老年人、智能

一、產(chǎn)品背景及發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)美國普查的研究，世界性的人口老齡化是“歷史上未曾出現(xiàn)的社會現(xiàn)象”。從根本上講，這種人口轉(zhuǎn)變是醫(yī)療進步、教育水平明顯提高和經(jīng)濟發(fā)展的直接成就，因此，人們可以把這一現(xiàn)象當作歷史進步來慶祝。但與此同時，老年人的健康保障以及生活起居問題也隨之而來，老年人口的增多勢必引發(fā)社會對老年人健康、安全的高度重視。人進入衰老階段后，器官生理功能逐漸減退，機體代謝變得緩慢，免疫機能下降，應急能力日漸減弱，極易發(fā)生摔跤的事故，輕者疼痛不已，重則骨折，甚至有時會有喪命的危險。因此拐杖應運而生，拐棍能幫助老人站立，拐棍能作為助步器幫助老人行走，拐棍還能作為有視力障礙的老人的眼睛為他們的日常生活保駕護航。作為老年人廣泛使用的一種工具，拐杖的設計由此衍生出許多新的研究課題。

老年人需要鍛煉與出行。但是由于疾病的侵擾，體能的下降，“行路難”問題不可避免地成為困擾著老人們的一個難題。調(diào)查顯示，80%的老人不愿意在沒有人攙扶的情況下獨自出門。我們從這種問題上展開思考，設計了一款智能手杖，保障老年人出行的安全和鍛煉的需要。

現(xiàn)在市場上的手杖品牌混雜，質(zhì)量參差不齊，功能單一，只能單單起到支撐作用，并不能充分滿足老年人生理要求。有不少老年人的手杖是不理想的，一根合適的手杖對老年人的安全十分重要。根據(jù)老年人的需求和消費特點，我們可以設計一款集多種功能于一體的手杖，來滿足老年人的出行需求，鍛煉需求，安全需求，使他們的生活更加便利，更加舒適。

二、設計方案

市面上拐杖的缺點：單一的高度，沒有升降功能；定位麻煩；攜帶不便；材料偏重。

改造拐杖的特點： 1.高度可隨心調(diào)節(jié) 2.定位方便 3.攜帶方便 4.采用工程塑料

此款新型拐杖，主要包括把手部分、主體部分。

其中把手部分包括由殼體、前蓋、后蓋組成的手柄；主體部分包括既可拆卸又可旋轉(zhuǎn)伸縮的主體桿、連接管；手柄內(nèi)部中空形成空腔，利用這個空腔，可完成諸多功能的壓縮設計，主體桿通過連接件與連接管活動相連，連接管固定在手柄的外側(cè)面。

這種設計的優(yōu)點在于：拐杖主體桿可伸縮，也可拆卸并內(nèi)置一些其它物件，節(jié)約空間，儲藏和攜帶方便。

三、設計原理

此款新型拐杖的設計引用TRIZ創(chuàng)造原理。TRIZ創(chuàng)造原理的核心內(nèi)容是技術系統(tǒng)進化原理和技術沖突解決原理。首先，無論是一個簡單產(chǎn)品還是復雜的技術系統(tǒng)，其核心技術的發(fā)展都是遵循著客觀的規(guī)律發(fā)展演變的，即具有客觀的進化規(guī)律和模式。其次，各種技術難題、沖突和矛盾的不斷解決是推動這種進化過程的動力。拐杖的設計多次援用了TRIZ理論的幾種發(fā)明創(chuàng)造原理，歸納如下：

1.文中的此款新型拐杖利用分割原理，將拐杖分割為手柄和柱體，手柄和柱體有各自分為幾個部分。

2.利用組合原理，把LED燈組與GPS、收音機、移動通訊以及其它適用設備組合在把手處。

3.利用多用性原理，拐杖原本的支持作用變?yōu)榫哂姓彰鞴δ?、導航功能等多功能集合的一體。

4.拐杖的收縮性運用了嵌套理論。

5.手柄的把手圓潤適手的設計運用了去棉花原理。6.復合材料原理的運用，使拐杖整體的重量減輕許多。

四、功能結(jié)構(gòu)

1.電筒式手柄

在拐杖一個端面處內(nèi)置一個小型LED燈頭，旋轉(zhuǎn)外露頭部可控制手電筒的亮滅。安裝在手柄上的手電筒，使手杖具備了照明功能，不必再額外備用照明設備，方便老年人在光線暗的地方以及夜間出行的時候使用。

2.GPS導航與定位

手柄內(nèi)置GPS導航，當老年人在戶外迷路或者要找近道回家時，利用GPS的導航功能即可實現(xiàn)自動導航并帶有語音播報功能，即使無法自己回家，只要按一下GPS功能鍵，就能夠把老人的當前地址發(fā)送給家人。

3.通訊功能

手柄內(nèi)置通訊器材，在把手處設置幾個快捷按鍵，各個按鍵指定系統(tǒng)給不同的號碼撥號，只要按下按鍵，就可以與對應的人進行通話。另外，設有急救按鍵，當老人感覺到身體異常時可立即按下此鍵，附近醫(yī)院就能收到求救信號，并能及時施救。

4.收音機

當老人在戶外散步時可打開安裝在手柄里的收音機，收聽廣播，解除老人的孤單寂寞、了解社會新聞、生活瑣事。完全把自己融入正常人的生活之中。只需要按一下放行按鈕，開啟收音功能，旋轉(zhuǎn)調(diào)頻圈，轉(zhuǎn)到恰當?shù)念l率上收聽信息。偶爾幾位老人坐在一起聽一出黃梅戲，裳一段書評，憶一段小曲，閑暇之余，不缺玩樂。這一功能對老人來說也是一大好處。

5.紅外感應

LED燈頭上方設有一個紅外傳感器，當遇到前方有障礙物時，拐杖內(nèi)的傳感器可感應到然后引發(fā)報警裝置報警，這樣可以避免老年人因視線不好帶來的危險。

6.報警功能

當老人不慎摔倒時，拐杖傾斜達到一定時間，報警器啟動，并發(fā)出報警聲，提醒家人及周邊人發(fā)現(xiàn)老人情況，并及時救助，使老人在第一時間得到救護，防止造成危險。若達到一個小時無人受理，拐杖將自動觸發(fā)通訊講危險信號發(fā)送至就近醫(yī)院。當老人要把拐杖放在一邊時，為了避免不需要的報警，可手動關閉報警功能，當拐杖重新被拿起，水平儀被改變，報警系統(tǒng)自動復位，進入工作狀態(tài)。

7.減震機構(gòu)

減震機構(gòu)包括減震觸頭和彈簧，其主體采用鋼材料，減震觸頭采用橡膠材料制作。在手杖觸頭與支撐桿連接的部位安裝彈簧的人性化設計使手杖在使用時擁有了減震功能，使人們在使用手杖時感覺更加舒適。

8.拐杖墊

拐杖墊的加入，不僅可以像普通的拐杖墊一樣防滑、減震，觸地點增多，穩(wěn)定性好，避免了滑脫現(xiàn)象的發(fā)生，為殘疾人和下肢骨折病人帶來了方便和安全感，更重要的是當拐杖倒地的時候，老人只要用腳尖輕踩一下防滑墊的邊緣即可輕易的讓拐杖重新回到手中。避免了因為彎腰撿拐杖而造成對老人腰部的損害。另外，有了這個拐杖墊就不用為沒地方掛而心煩了，拐杖可以隨意放在地上而不會倒下。

9.釣魚功能

說起釣魚，必然會聯(lián)想到老者垂釣于池邊的閑適畫面，對老年人群來說，垂釣是一個不可少的休閑方式。此拐杖的杖體中空設計就能很好的解決這個問題，只要將拐杖底端杖體拆下，就可以拿出放在里面的魚竿，只要愿意，就可以拿出魚竿釣一下午。有了這樣的設計，老年人就不愁沒有什么打發(fā)時間了。

五、關鍵技術

1.手柄處的設計

拐杖針對的使用者主要是老年人和一些身體有疾病的人群，所以對手柄處的設計就有著非常嚴格的要求，手柄主要注重的功效是握手的舒適度和保健的功能。海南黃花梨木，木質(zhì)地細膩，潤澤，紋路絢麗，整體線條優(yōu)美，熒光好，手感舒服，再加上手柄是雕刻龍頭狀，寓意長命百歲，同時顯得富麗堂皇。紫檀優(yōu)點有：顏色較深，多體現(xiàn)出古香古色的風格木質(zhì)較重，給人感覺質(zhì)量不錯一般木材本身都有自身所散發(fā)出的香味，尤其是檀木材質(zhì)較硬，強度高，耐磨，耐久性好。

2.拐杖墊的設計 幫助人行走的拐杖與地面接觸的部件稱為支腳墊。其作用主要有兩點：①防滑—防止拐杖與 地面接觸時打滑。②緩沖—減少地面給人體的反作用力及對人的不適感。因此，支腳墊應考慮摩擦系數(shù)大且有彈性的材料，但往往這樣的材料強度低、不耐磨，致使支腳墊壽命短易損壞。

在對拐杖支腳墊結(jié)構(gòu)檢驗、分析的基礎上，改進這種拐杖墊的設計，是非常的有實用性和大功效的。它所用的材料是一種碳素合成材料，具有很好的的耐磨性，而且它的面積比一般的拐杖墊要大，所以就能個好的解決以上的兩點問題。所以此款拐杖墊不僅可以像普通的拐杖墊一樣防滑、減震，觸地點增多，穩(wěn)定性好，能避免一些打滑現(xiàn)象的發(fā)生，而且在冬天下雪或地面結(jié)冰的時候，在它下面還可以裝防滑釘。能為老年人和一些腿腳不便的殘疾人帶來更多的方便和安全感。更重要的是當拐杖倒地的時候，只要用腳尖輕踩一下防滑墊的邊緣即可輕易的讓拐杖重新回到手中。有很多的老年人都有風濕和腰椎盤突出登一系列的疾病，有了這樣一款拐杖墊，就可以大大減小這個動作的難度。另外有了這個拐杖墊你就不要為了在一些公共場所應沒地方放置自己的拐杖而心煩了?？梢噪S便放置拐杖，它不再會像以前一樣稍不注意就倒在地上了。

3.拐杖的收縮功能

這項功能的設計對于老年人來講，可以說是一個莫大的福音。拐杖可以伸縮，當他們上車或者坐下時來講就可以通過旋轉(zhuǎn)控制把拐杖旋進去，當他們站起來時，再把拐杖旋出來，非常的輕松，可以講是十分方便。有許多老人喜歡經(jīng)常去郊外散心，呼吸新鮮空氣之類的，在那時他們有可能不想拄拐杖，這時就可以把拐杖收縮起來放進包里，既簡單又輕便。

六、材料

拐杖的手柄部分是海南黃花梨（老料）中最好的油梨老料隨型雕刻而成，質(zhì)地細膩，潤澤，紋路絢麗，整體線條優(yōu)美，熒光好，手感舒服。配合現(xiàn)代化的電子設施嵌入其中，使得古典美與現(xiàn)代工藝完美融于一體。

拐杖的杖體對制作的要求較高，由于杖體中空，所以堅固性是基本要求，要保持拐杖不會輕易折斷，另外，考慮到老年人自身的弱勢，要求拐杖的重量不得過大。出于以上因素，鋁合金是一種合適的材料。

七、示意圖

總體裝配圖

把手及細節(jié)

杖體

杖體處轉(zhuǎn)接環(huán)

八、應用前景

隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，養(yǎng)老保障體系的建立和完善，對老年用品的需求有了更高的要求。研制和開發(fā)適合老年人特點、且功能合理、品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品已經(jīng)成為企業(yè)市場競爭中尋求發(fā)展的良機。

隨著老年文化教育水平的提高，特別是以城市為主的老年市場消費潛力正逐年上升，老年人在消費觀念上的轉(zhuǎn)變也越來越快，現(xiàn)在越來越多的老年人愿意為自己的健康和娛樂支出更多的花費。這在一定程度上提高了老年人口消費市場的購買水平。與人口老化的速度相比，老年產(chǎn)品的發(fā)展還遠遠滯后在現(xiàn)有的老年人用品市場中，老年用品單調(diào)，品種稀少，多以保健和醫(yī)療產(chǎn)品為主，針對老年人設計的娛樂、旅游、文化教育、通信、交通、園藝、公共設施等產(chǎn)品是少之又少。

老年人需要的獨特商品短缺，老年人購買商品時得不到應有的尊重和熱情的服務。老年人由于體力衰退，生理功能的老化降低了他們行動與獨立生活的能力，因而設計的重點一般都放在對老人的保健和醫(yī)療設施方面。

人口老齡化是世界性的人口發(fā)展趨勢，我國是人口老齡化發(fā)展速度比較快的國家之一，老年人口眾多。老年人的生活質(zhì)量是衡量社會發(fā)展協(xié)調(diào)性的一個重要指標，如何滿足老年人的各項需求成為社會的熱點問題。近五年來，隨著我國居民收入水平增加，老年人的消費觀念也有了很大改變，由過去的舍不得消費到現(xiàn)在的花錢買健康、花錢買快樂。消費觀念的改變給老年產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了機遇，準確的市場調(diào)研和開發(fā)符合老年人需求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品成為關鍵，智能手杖的推出迎合了社會的需要。

智能手杖具有支撐，照明，收音機，藥瓶，報警等多種功能，能同時滿足老年人鍛煉，安全，娛樂多方面的需求。此外，它還具有個性化定制的服務。擁有如此眾多的優(yōu)勢，這種新型的智能的多功能拐杖必將成為老年人的福音。其潛在的市場價值與開發(fā)價值不可忽視。

九、心得體會

本文通過對拐杖的探究，研究了產(chǎn)品人性化設計的重要意義，通過分析進一步論證了人性化思想在當今產(chǎn)品上的應用十分廣泛。由此可知設計師在進行產(chǎn)品設計時要以人為本，充分考慮人性化設計形式的各種因素的應用，采用合適的表達方式，對產(chǎn)品進行人性化設計，將人性化的設計理念貫徹整個產(chǎn)品設計中。

從當前我國老齡化現(xiàn)狀入手，對老年人進行了需求分析，提出智能手杖的創(chuàng)意構(gòu)思。然后從多方面對產(chǎn)品開發(fā)的可行性進行論證，最后提出了可行產(chǎn)品設計方案。相信在不久的未來，老年智能手杖將成為老年用品市場中的一道亮麗風景，成為老年人不可或缺的貼心伴侶。

在設計這款多功能拐杖的過程中，讓我深刻認識到TRIZ創(chuàng)造理論的重要性與實用性，同時也讓我意識到，實踐是提高對專業(yè)知識的掌握以及運用最有效的方法。在今后的工作中，或許還會遇到這樣的設計問題，此次關于智能拐杖的設計，將是今后設計的一次提前演練。

第四篇：機械創(chuàng)新論文：機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計研究

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機械創(chuàng)新論文：

機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計研究

【摘要】 我國制造業(yè)的工業(yè)增加值已經(jīng)進入世界前四位,成了制造大國,但遠遠不是制造強國,與發(fā)達國家的差距還很大,主要表現(xiàn)在產(chǎn)品的性能和品質(zhì)上,更為關鍵的是缺乏自主知識產(chǎn)權,缺乏自主創(chuàng)新產(chǎn)品。要求加快機械產(chǎn)品的現(xiàn)代設計理論與方法學研究,走可持續(xù)發(fā)展的道路。

【關鍵詞】 機械;創(chuàng)新;制造業(yè)

一、機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計的原則

(一)經(jīng)濟效益最好原則

設計的機械零件既要功能滿足客戶要求,又要成本低廉?？紤]經(jīng)濟最佳性必須從設計和制造兩個方面上入手。設計上保證合理的原理方案,選用正確的材料;制造上考慮零件的加工工藝性和裝配工藝性。

(二)生態(tài)效益最好原則

不論是在產(chǎn)品制造過程中,還是在產(chǎn)品使用過程中,都要求產(chǎn)品對周圍環(huán)境“零污染”。這就要求在設計過程中盡量選擇低污染的材料及零部件,避免選用有毒、有害和有輻射性的材料。

(三)安全可靠原則

安全可靠是機械產(chǎn)品品質(zhì)的保證,必須確定零件在強度、剛度、耐磨性、穩(wěn)定性及熱平衡性上滿足設計要求。對于重型機械,一般要求有自鎖裝置和保險裝置,以確保操作員人身安全。

二、機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計方法研究

(一)創(chuàng)新技術主題的確定與分類

搜集的專利可以分為發(fā)明專利、實用新型專利和外觀設計專利。發(fā)明和實用新型專利的說明書提供了發(fā)明或?qū)嵱眯滦偷募夹g特征,清楚、簡要地表述請求專利保護的范圍。外觀設計專利提供了該外觀設計的圖片或照片,必要時會作一定的簡要說明。在專利局專利分類方法的基礎上,結(jié)合一般產(chǎn)品的特點,提出了一般產(chǎn)品創(chuàng)新技術主題的確定與分類方法。創(chuàng)新技術主題的確定應當以權利要求書為主,并適當結(jié)合說明書(包括說明書附圖)。以權利要求書為主確定技術主題,應當完整地掌握權利要求中所記載的技術內(nèi)容,如以獨立權利要求來確定技術主題時,則應當將其前序部分記載的技術特征和特征部分記載的技術特征結(jié)合起來確定。下面以鉆夾頭為例,確定創(chuàng)新技術主題的方法有:

(1)對于發(fā)明專利和實用新型專利,一般情況下以獨立權利要求中的前序部分記載的技術特征為主,將特征部分記載的技術特征看作是對前序部分的限定。例:一種新型鎖緊式鉆夾頭,其特征在于:空心鉆體的前端開有一截面為三角形的環(huán)形溝槽,所述前套的前端與該溝槽卡接。創(chuàng)新技術主題:以前套與絲母套之間的溝槽卡接為特征的鎖緊式鉆夾頭。

(2)對于發(fā)明專利和實用新型專利的特殊情況,即獨立權利要求中前序部分所描述的對象在分類表中沒有確切位置的,以特征部分記載的技術特征為主,將前序部分記載的技術特征看作是對特征部分的限定。例:一種鉆夾頭,包括有一前套、一后套、一空心鉆體和一絲母,在所述空心鉆體中部臺階面與所述絲母后端面之間安裝有一組滾珠,其特征在于:所述絲母為一整體結(jié)構(gòu)件。創(chuàng)新技術主題:鉆夾頭的絲母為一整體結(jié)構(gòu)件。

(二)基于專利的產(chǎn)品創(chuàng)新設計過程

創(chuàng)新的途徑很多但它們都需要大量的已有知識和經(jīng)驗的支持。實踐證明,除了基本的科學技術知識外,專利信息已經(jīng)成為實現(xiàn)創(chuàng)新的最有效的知識來源之一。作為前人創(chuàng)新成果的結(jié)晶,相對其他知識,專利更富有創(chuàng)新性,技術含量高,可用性強因此,基于專利實現(xiàn)創(chuàng)新,就像

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站在前人的肩膀上實現(xiàn)創(chuàng)新,使創(chuàng)新開始就處于一個較高的基礎上,大大提高創(chuàng)新效率和創(chuàng)新質(zhì)量。通過將創(chuàng)新設計系統(tǒng)與制造行業(yè)PDM的集成,提出了基于專利和PDM的創(chuàng)新設計方法,其創(chuàng)新設計過程(如圖1所示)。

產(chǎn)品配置是產(chǎn)品創(chuàng)新設計中的一項重點工作,根據(jù)制造企業(yè)的實際需求,采用三個層次的機械產(chǎn)品配置設計方法,分別是:基于零部件數(shù)據(jù)庫的交互設計、基于歷史的產(chǎn)品嫁接設計、基于規(guī)則的產(chǎn)品配置設計。

經(jīng)過對相關制造企業(yè)的深入調(diào)查和分析,提出了基于專利技術和PDM的產(chǎn)品創(chuàng)新設計方法。該方法支持一般產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)新和快速變型設計,提高零部件和生產(chǎn)過程標準化。通過將基于專利的產(chǎn)品創(chuàng)新設計方法和生產(chǎn)管理技術引入企業(yè),必將增強企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力、有助于企業(yè)快速響應客戶需求、提升管理水平,提高企業(yè)在市場中的綜合競爭能力。

參考文獻

[1]高常青.機械產(chǎn)品快速創(chuàng)新設計及其關鍵技術的研究[D].山東大學.2008

[2]郭國選.突破機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計的思維障礙[J].礦山機械.2008(18)

第五篇：多功能數(shù)字鐘設計

課程設計任務書

課程設計名稱學生姓名專業(yè)班級設計題目多功能數(shù)字鐘設計

一、課程設計目的1、綜合運用EDA技術，獨立完成一個課題的設計，考察運用所學知識，解決實際問題的能力；

2、結(jié)合理論知識，考察閱讀參考資料、文獻、手冊的能力；

3、進一步熟悉EDA技術的開發(fā)流程，掌握文件編輯、編譯、仿真、下載驗證等環(huán)節(jié)的實現(xiàn)方法和

應用技巧；

4、鍛煉撰寫研究報告、研究論文的能力；

5、通過本實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)科學和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。

二、設計內(nèi)容、技術條件和要求

l、能進行正常的時、分、秒計時功能，分別由6個數(shù)碼顯示24小時、60分鐘的計數(shù)器顯示。

2、能利用實驗系統(tǒng)上的按鈕實現(xiàn)“校時”、“校分”功能；

（1）按下“SA”鍵時，計時器迅速遞增，并按24小時循環(huán)；

（2）按下“SB”鍵時，計時器迅速遞增，并按59分鐘循環(huán)，并向“時”進位；

（3）按下“SC”鍵時，秒清零；抖動的，必須對其消抖處理。

3、能利用揚聲器做整點報時：

（1）當計時到達59’50”時開始報時，頻率可為500Hz；

計滿23小時后回零；計滿59分鐘后回零。

（2）到達59’59”時為最后一聲整點報時，整點報時的頻率可定為lKHz。

4定時鬧鐘功能

5、用層次化設計方法設計該電路，用硬件描述語言編寫各個功能模塊。

6、報時功能。報時功能用功能仿真的仿真驗證，可通過觀察有關波形確認電路設計是否正確。

三、時間進度安排

1周：(1)完成設計準備，確定實施方案；(2)完成電路文件的輸入和編譯；(4)完成功能仿真。

2周：(1)完成文件至器件的下載，并進行硬件驗證；(2)撰寫設計說明書。

四、主要參考文獻

(1)譚會生、瞿遂春，《EDA技術綜合應用實例與分析》，西安電子科技大學出版社，2004

(2)曹昕燕、周鳳臣等，《EDA技術實驗與課程設計》，清華大學出版社，2006

指導教師簽字：2012年9月1日