毕业设计多功能书桌的整体创新设计.docx
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毕业设计多功能书桌的整体创新设计
【摘要】
针对目前的课堂教学需求，如桌子高度可能会不合适且不易调节，以及放在桌面上的东西容易滚动滑动等等，并结合自身在上课时对于桌子的要求和希望改进的地方，做出了一个多功能书桌的设计，旨在能够以更多的功能以及更加完善的人机功效来提高学生的上课效率。
同时目前的硬件设施在功能日趋完备的同时，也更加注意到空间的充分利用，所以对于目前正在使用的桌子等硬件设施进行重新设计，以提升其对于空间的利用效率，利用机械原理使其能占用更少的空间而发挥更大的作用。
、
本文主要讲述多功能书桌的各部件设计以及其设计原理，通过对于结构的分析和材料选择分析，制定相关的部件外形与内部结构，然后利用UGNX软件对各零件进行三维建模，完成整体的组装和完整的组装步骤。
【关键词】：
多功能书桌创新三维建模组装
引言1
一、多功能书桌的可行性分析2
（一）市场分析2
二、多功能书桌介绍5
（一）外形及主要部件介绍5
（二）多功能书桌设计图6
（三）桌子功能12
（四）技术分析13
三、多功能书桌的美化设计方向15
（一）细节美化15
（二）结构美化16
四、多功能课桌进一步改善的发展方向16
（一）新型功能的添加16
（二）材料方面的改善16
（三）应用范围的普及16
（四）结构方面的改进16
总结18
参考文献19
谢辞20
引言
目前的教室中，绝大多数采用的还是传统的钢管、铁皮、铁皮、胶木板之类的材料用螺丝螺母结构组装的课桌，但是功能并不完善，常常发生桌面上的东西掉到地上的事，并且对于长期伏案工作的学生和有此类工作情形的人来说，目前的桌子并不能保证使用
者以一个正确的姿势来工作，长此以往容易导致身体出现问题。
同时对于不同身材的使用者，目前使用的桌子也没有相应方便的调节机构，这就导致有的时候使用者会觉得桌子使用起来很别扭。
基于这种情况，我设计了一款多功能的桌子，相信它能让坐着学习工作变得更方便更有乐趣。
从事不同工作的人都会需要一张属于自己的桌子，摆放自己的小物品也需要书桌，
所以选购一款实用性强用着又舒服地桌子是必要而重要的事，一款创意设计的书桌能让
你工作、学习两不误。
本款书桌在自身设计时已经具有了收纳功能，台面上的空间用于规整书籍，即便是单独使用它，也可以让小空间整齐又美观。
当你的书桌上有很多东西的时候，你会不会感觉七零八落难以下手呢？
这个书桌的设计目的是使你可以系统化规范化地管理你的书桌，让你的书桌变得更加整洁，使你可以对所有放在上面的东西能够轻松地加以规整，桌体里的储物仓，可以把一些不必要的东西收纳到里面。
然后你会发现你的桌面上又多出来许多空间，多了这些简单易用的功能一点都不会影响你的使用，反而让你的使用体验变得更加舒适有趣。
加上黑色的桌体在视觉上会给人“瘦身”的效果，它方正的设计，理性的感觉油然而生。
再搭配带有金属或纯木质感的折叠座椅，一丝酷感占据空间，这样的书桌更像一个适合简约而个性十足的书房。
出于节约空间的设计思路，现代的学习空间应该备有一些可折叠可变形的桌椅，它们不仅不占空间，而且还能灵活应对各种突发状况。
本文中，主要呈现的是多功能课桌设计创新完善过程。
普通桌子的设计的例子有很多，但是多功能课桌不同于一般普通的桌子。
它采用多合一设计，操作简单，但是功能丰富。
桌面可按键后弹起，呈一定角度（可自由调节），类似制图桌的桌面，方便学生特别是对需要制作图纸、写生绘画和音乐演奏等学生人群的课堂学习有很大的帮助；桌腿处采用交叉型设计，可进行升降调节高度。
适用于不同身高的学生群体，也能保护学生视力；桌子的桌腿可两边翻折在桌肚的下方并一对一配有一把折凳（可放入桌肚），
这样就可以把课桌“迷你化”，在学校大批量引进购买或是多余课桌的入库摆放都节省的很大的空间。
一、多功能书桌的可行性分析
（一）市场分析
目前，随着人口的不断增多，每个人所能占有的空间越来越像。
对于家具的要求也从原来的仅仅是坚固耐用，逐渐演变为在坚固耐用的同时也要能够在不同的地方充当不同的角色,在用不到它是也要占据尽量小的空间，不会让使用者为如何安置它产生苦恼。
就目前市场的趋势，能够折叠变形的桌子往往能更加吸引别人的眼球，在科技不断发展
的今天，一款产品只有设计思路新颖才能开辟市场。
图1-1多功能书桌实例
目前市场上的多功能书桌一般具有规整物品、纠正坐姿之类的功能，也有内置各种电子产品以增加桌子的功能，此外目前的多功能书桌的材料也是一个创新的方向，由于本文主要说明此设计的结构，并不过多赘述桌子的材料问题。
1•国内市场细分:
市场细分（MarketSegmentation）的概念是美国市场学家温德尔•史密斯（WendellR.Smith）于20世纪50年代中期提出来的。
是指营销者通过市场调研，依据消费者的需要和欲望、购买行为和购买习惯等方面的差异，把某一产品的市场整体划分为若干消费者群的市场分类过程。
每一个消费者群就是一个细分市场，每一个细分市场都是具有类似需求倾向的消费者构成的群体。
做这个设计，主要的设计使用方向为供学生作为教具使用，由于使用人群特殊性，所以所做的设计必须要实用且简单耐用。
在长期使用的时也不会感到疲劳。
但是每个学生的体型都是不一样的，于是乎对于桌子高度的要求也不一样。
这时就需要一个能随心所欲地调节高度的桌子，一个适合的桌面高度，能够让使用者更加舒适地学习。
2.国内的多功能家具的发展趋势及课桌使用情况:
据了解在国内外市场上，多功能书桌主要是用于家庭，用于课堂的并不多，随着生活水平的提高，许多人对家具的要求也越来越高，在这装修家具方面既讲究美观实用，功能也随之而重视起来。
多功能家具与折叠式家具更受青睐。
小户型的房子，更是注重这点。
组合拆装，让单一的一个家具千变万化，可以根据自己的爱好及需求变换成不同的家具。
拆分开来，放在房间里，可以让整个室内空间更加的谐调。
比如：
让你家的橱柜它不仅仅只是个橱柜，让它可以变成桌子、凳子、隔断、书柜、展示柜，等等家具，让有限的空间灵动起来。
但是目前的学校课堂上，学生所用的桌椅还是传统的固定式的桌椅。
课桌椅是教育机构中的基本设备，对儿童青少年的健康有重要影响。
所以一张好的桌子和椅子对于学生的健康发展起着至关重要的作用。
3.根据GB/T3916—1999课桌椅标准，国内一般采用的课桌椅为图1-2中式样:
图1-2国内采用的单、双人课桌
表1-1中小学校课桌椅的品种与型号
课桌
课椅
1号
1号
2号
2号
3号
3号
4号
4号
5号
5号
6号
6号
7号
7号
8号
8号
9号
9号
10号
10号
桌面宽（b1）
桌下净空宽（b2）
表1-3高校固定式课桌椅的主要尺寸mm
尺寸名称
尺寸
说明
桌面高（h1）
桌面深（t1）
730±10
每个席位桌面宽（b1）
350
桌下净空高（h2）
600
桌下净空深（t2、t3）
≥620
座面高（h4）
≥300
使h1-h4≤320mm
座面有效深（t4）
410±10,
靠背上缘距座面高（h5）
360
或与后排桌前侧一体化
靠背点距座面高（ω）
≥340
靠背点以上向后倾斜6~10度
靠背下缘距座面高（h5）
210
坐人侧桌缘与靠背点之间的水平距离
170
每套课桌椅前后长
420
810〜850
4•市场定位：
使用群体：
因为本产品主要针对学生，所以所做的设计必须要实用且简单耐用在长期使用的时也不会感到疲劳。
但是每个学生的体型都是不一样的，于是乎对于桌子高度的要求也不一样。
这时就需要一个能随心所欲地调节高度的桌子，一个适合的桌面高度，能够让使用者更加舒适地学习。
、多功能书桌介绍
（一）外形及主要部件介绍
图2-1成品示意图
图2-2桌腿调整模式示意图
图2-3桌面角度调整装置
1•桌子特色:
（1）桌面角度可调，使用者可以根据自己需要调整，无论是绘图还是书写都能按最舒适地姿势来调整桌子。
同时桌面上的定位装置使用自锁开关与桌面相连接，在不需要时可以向下按入桌面中，使桌面变成一块平整的板面。
而如果需要在桌面上放一些容易滑动或滚动的物品时，可以放置在右上角的小坑里，它会挡住物品的滑动滚动，让放在桌面上的东西稳稳当当的。
（2）桌子的高度是可调的，这样在使用这张桌子的时候，可以根据自己的需求做相应的微调，与桌面的调整装置一样，都是为了使用者更舒服地在桌子上工作，为不同的使用者提供更适合的高度，而且调整起来很方便，相比传统的桌椅至于要按住两个定位钮调整到相应的档位后送开钮并把一根固定销放下就好。
（3）桌腿可折叠。
在讲究空间节约的今天，如何更好地节约空间无疑成了一门学问。
当桌子不用时我们怎么处理它呢？
不管放到哪里都需要占不少的空间。
但是当桌腿可以
叠起来的时候我们就能轻而易举地获得更多的空间了。
只需松开两个旋钮并把桌腿放到最低，就能把两边的桌腿完全折到桌子下面，如果需要的话，还可以当成小凳子来使用。
（二）多功能书桌设计图
1.UG建模
（1）图2-4为总装配图，通过三维立体图表达多功能书桌的外观和内部基本构造。
主要零部件有：
1•定位块，2.桌板,3.定角支撑架，4.桌体框架,5.导轨（销钉座），6.滑块,7.定位销,8.桌腿（长杆），9.桌腿底板,10.导轨固定旋钮,11.桌腿固定轴,12.桌腿角固定销,13.支承块。
图2-4总装配图
（2）图2-5为桌面的三维图，与传统平整的桌面不同，多功能书桌的左上角有一个可以放置茶杯或饮料瓶的凹坑，右上角设计有一个宽约2.5厘米的凹坑，该设计主要是为
了防止在实用铅笔等。
桌面的上还有两个可活动的定位块，其主要功能是在桌面倾斜时限制桌面上的物品滑动，在需要使用时往下按一下，使自锁机构解锁，定位块弹出，不需要使用时再往下按一下，自锁机构锁住，这样就不会影响其它使用。
（3）图2-6为角支撑架，这种设计很常见，而且多用于调整板面角度，常用于椅子或桌子上，这个角支撑架的思路是档位杆一段固定可旋转，另一根杆的一段固定在桌面上可旋转，这样可以使用更短的杆调整更大的范围。
图2-6角支撑架
（4）图2-7为固定在桌子主框架上用于支撑桌面的支撑块，其材质为硬质橡胶或塑料。
它还有一个作用是让桌面完全放下的时候与主体有一定缝隙，可以防止使用者在放下桌
面时夹到手。
也防止桌面与桌体直接接触产生磨损，较软的材料可以有效地保护桌面。
图2-7桌面支承块
（5）图2-8为多功能书桌的主体一一桌体框架，它是支撑桌面和桌腿的主体，中间置一个抽屉可以用于放置杂物与书籍等物品。
图2-8桌体框架
（6）图2-9为导轨，用轴与螺栓与桌体固定在一起，当解开固定栓是可绕轴转动带动桌腿一同翻折到桌子下面，导轨上的键为T字形，当销钉插入时可以同时限制横向和竖向的运动，导轨下部与滑块结合的部分也为T字形，限制滑块往下脱落。
图2-9导轨（销钉座）
（7）图2-10为滑块，图2-11为定位销，以细轴连接，同时滑块与定位销间有一根弹簧，对定位销施加一个力，防止其松脱。
需要调整课桌高度的时候，摁住定位销下部，解除定位，使滑块可以在导轨上滑动，两滑块向导轨中间滑动，桌子高度升高，反之桌面高度则降低。
滑到需要的档位松开定位销，定位销在弹簧的作用力下，卡进档位里，使结构稳定。
图2-10滑块
图2-11定位销
（8）图2-12为桌腿，两组桌腿成X字形。
与滑块和底板入图2-13所示相连接。
双杆与底板连接处有一根销和底板的角定位齿相连接，销与桌腿间有弹簧轴相连。
抬升桌子高度使销会自动滑到下一个档位，并且不能退回之前的档位。
当升到最高档位需要将桌子放低时需要将定位销提到槽顶，当放到最低时松开，之后需要调整桌子高度时以此类推。
图2-12桌腿
（9）2-14为抽屉导轨与抽屉，导轨有上下两个凸起，与抽屉上的轮子相配合，当抽屉推到最底时，抽屉上的轮子和轴，会滑到向下的凸起里，使抽屉不会随意滑动。
当抽屉向外拉到一定距离时抽屉前段重力会将轮子压到想上的凸起里，使抽屉不会随意滑脱当需要将抽屉去取出的时候，保持抽屉水平就可以平稳的将抽屉取出。
图2-14导轨与抽屉
（二）桌子功能1•桌面功能
多种功能合为一体，但是操作简单。
桌面可拉住一边抬起，到需要的角度时固定。
贴合了各种专业学生上课、作业的要求，平放时作用和普通桌子一样。
当桌面抬起呈一定角度固定时，便可用于绘图、绘画等作业。
可以供不同需求的教室或课程使用，无需换桌子换教室，只要轻轻一抬便可胜任多种工作。
2.定位条与置物槽
桌面上安装有横竖排列用自锁机构与桌面连接的定位条，当桌面倾斜时可以轻轻一
按使它弹出桌面一定高度，挡住桌面上的东西下滑或滚落，右上角有一块区域是当使用者需要用到铅笔等易滚动的工具时，为了防止它们到处乱跑，只需轻轻往下一按，那块区域变回凹下去，就不用怕铅笔之类的物品在桌面上滚来滚去了。
而当使用者需要一个平整的桌面时，同样只需轻轻一按这些定位块们便可以回到自己原来的位置，这样使用者就可以继续在平整的桌面上工作了。
3.升降功能
桌腿处采用可升降的设计，通过调节与桌子主体连接的导轨上的两滑块的位置（移动后卡主凹槽以固定）来调节课桌高度，这种设计适用于因发育时间不齐而身高差很大的学生群体。
可调节的桌腿可以让学生自己调整高度，找到一个让自己眼睛到桌面最健康最舒适的距离，这样在保护视力的同时也可以矫正坐姿。
4.折叠桌腿
折叠型桌腿可节省更多的空间。
多功能课桌的桌腿在降到最低高度时可向里翻折到
桌肚的下方，并且可以为每张桌子搭配一把折凳（折叠后为一块板，可放入桌肚），这
样就可以将课桌课凳一体化，这样既可以节省运输储存空间也可以解决学校多余桌椅存放的问题。
图2-15折叠椅参考
（四）技术分析
1.多功能书桌由三个主要部分组成：
（1）桌面及物品定位装置：
采用自锁机构控制的可上下浮动的定位块，和预设的置物槽来为桌面上的东西进行定位。
（2）桌体支架与主体：
桌子的主体是由一个框架和多块板子组成，它们主要起支撑桌面和桌腿的作用。
（3）桌腿活动部件与支承：
多功能书桌的主要支撑部件是一个可以活动的桌腿，它可以采用连杆的原来调整桌子的高度，也可以翻折到桌子的下面。
2.多功能书桌的材料
（1）桌面的材料：
桌面主体的材料采用胶合木板，定位块使用强度较高的工程塑料，定位块与桌面相连的自锁块可用普通塑料制造，亦可用铝合金或不锈钢等材料制造，桌面与桌腿链接的部分使用不锈钢材料通过螺纹连接在桌面上。
（2）桌体材料：
桌体材料使用方形钢管焊接或者铝合金材料切削成型，也可混合使用通过螺纹连接。
（3）导轨材料：
导轨须使用强度高刚性好的材料，如40Cr等。
（4）滑块材料：
滑块须使用韧性高强度高的材料，在受力时不会变形太大断裂，如细晶粒的钢材，高强度铝镁合金等。
（5）定位销：
定位销宜采用高硬度高强度的材料，使得定位时不会因为产生形变而使结构产生晃动，如钨钢等材料。
（6）桌腿：
桌腿需采用弹性好强度足够的材料，不会在受力时断裂，或产生过大的形变，同时也需要材料的抗疲劳性能较好，例如弹簧钢等材料。
（7）桌腿底板：
桌腿底板的材料与导轨一样，也需要强度高刚性好的材料，同样宜采用40Cr等材料。
（8）角支撑架：
角支撑架需要有一定的强度要求和弹性要求，可使用DX51D+Z80镀锌板材料制作。
（9）转动轴、连接销及螺栓：
转轴使用45#钢镀铬光轴。
连接销使用304不锈钢弹性销。
螺栓使用35CrMO材料的内六角螺栓，配合弹性垫片及调整垫片使用。
表2-1多功能书桌所有零件数量及使用材料
零件名
材料
数量
定位块（短）
工程塑料
1
定位块（长）
工程塑料
1
桌面
胶合木板
1
桌面铰链（连桌体）
镀锌板
2
桌面铰链（连角支撑架）
镀锌板
2
桌面支承块
硬橡胶或塑料
2
角支撑架（铰链杆）
镀锌板
2
角支撑架（档位杆）
镀锌板
2
角支撑架（短杆）
镀锌板
2
桌体框架
矩形钢管焊接
1
桌体底板
薄铁板
1
四周挡板
薄铁板
4/组
导轨
45#调质钢
2
导轨固定栓
35CrMo
4
滑块（左右）
20Cr
4
定位销
KD20
4
桌腿（单）
50CrVA
2
桌腿（双）
50CrVA
2
桌腿底板
40Cr
2
4mn沉头内六角螺栓
35CrMo
12
6mn沉头内六角螺栓
35CrMo
4
自攻螺丝
Q235
2
5mm光车由
45#镀铬
8
4mm光轴
45#镀铬
2
3mm光轴
45#镀铬
14
自锁块上
塑料
5
自锁块下
塑料
5
4mm弹簧
60Si2Mn
9
6mm弹簧
60Si2Mn
4
抽屉
木材
1
抽屉导轨
薄铁板
2
抽屉滚轮
塑料
2
三、多功能书桌的美化设计方向
（一）细节美化
对于机械的细节美化，主要在于对棱角的处理。
去除机械结构的棱角可以使整个作品看上去更圆润美观。
作为一款产品，在设计使就应该做好细节的美化，做成实体产品时才能更加美观。
如图3-1中所示，市场上目前的多功能书桌产品在外观上会尽量做得
漂亮，这样才能吸引消费者的眼球。
所以目前多功能书桌的细节处理还需要再做些工作
图3-1市场上的成品桌子
（二）结构美化
目前多功能书桌的设计在结构上给人一种头大身子小的感觉，虽然对于一张桌来说，使用已经足够了，但是在结构的美感上任然感觉略有欠缺。
在后续的工作中对于桌腿的改进有待加强，例如增粗桌腿，可以使用空心的钢管来替代目前使用的实心桌腿，虽然在强度上不会变化，但是从总体结构上来说美感会有一定增强。
此外，多功能书桌的各部件都是方方正正的，而方方正正的桌子会给人一种笨拙的感，没有灵动的韵味。
所有对多功能书桌的结构美化会改变桌子部件的外形，改变给人方头方脑的印象。
四、多功能课桌进一步改善的发展方向
（一）新型功能的添加
如今，科技在不断进步，人们日常生活中所用到的电子产品也越来越多，作为一款多功能的桌子，当然必不可少的要装载一些电子装置，当然，在科技飞速发展的今天，也许不久的将来，我们的桌子上就能装上各种神奇又好玩的功能，比如整个桌面变为触屏显示器（多媒体教学）、自动分类物品、坐姿提醒等等。
（二）材料方面的改善
目前设计使用的材料和现在学校批量使用的桌椅是一样的，人造木板和钢管以销和
螺栓固定，与地面摩擦的部位相应地覆上塑料等材料以避免磨损，目前这些材料的应用与制造技术已经成熟，便于加工生产
但是在以后，随着科学技术日新月异的发展，我觉得以后的课桌材料可以由高强度的聚合材料制成，这类未来的新型材料刚性好，颜色鲜艳，质量轻，而且易于加工一一可采用注塑的方式生产。
（三）应用范围的普及
等到不久的将来，这样的桌子不仅仅只适用于课堂，它会被改进成各种样子各种结构，以适应不同的需要，它可能会“变形”，缩小或者增大并利用到不同的场合，变成其他类型的桌子，甚至于是椅子。
或者可以将很多张桌子拆分或拼合，例如拼成一张开会用的长桌，或者吃饭用的饭桌，在不同的情况下可以将若干个个体拼接成一个整体以适应不同的需求。
（四）结构方面的改进
目前的设计，操作起来不是非常方便，需要操作两个部位才能固定好桌子，而且目前使用的固定部件使用久了会有产生形变的可能。
桌腿与桌体之间连接仅四根螺栓与垫片，不是特别的稳定，需要改进桌腿与桌体的连接方式，可以转动又不失强度。
导轨与桌腿之间的连接结构略为复杂，需要做相应的简化。
总结
本论文的选题、设计内容、及设计的形成是在老师的悉心指导下完成的。
在毕业论文的完成过程中倾注了老师大量的心血，因此，在论文完成之际，特向我尊敬的老师表示衷心的感谢。
经过这次毕业的毕业设计，我重新温习了两年多来所学习的内容，也拓展了很多课外的知识，也学会了如何把理论和实践结合起来。
通过此次的创新设计我深刻理解到了“创新之源”的所在，它来源于生活，多数的创新是建立在解决目前处理问题存在的缺陷上面的。
毕业设计是对我们年学习和知识的融汇、运用和贯通，是迅速提高我们实践经验的一条重要途径。
在实践中教导我们发现问题，以及怎样分析问题并最终解决问题。
让我们的综合能力有所提高，扎实巩固专业基础知识。
毕业设计是对学生进行工程师基本训练的重要环节。
通过毕业设计我们能巩固，熟悉并综合运用所学知识；培养理论联系实际的学风；学会查阅，运用各种技术资料，手册。
初步掌握对专业范围的生产技术问题进行分析综合研究的能力；使学生受到比较全面的训练。
随着科技的不断发展进步，人类要想在有限的空间和日益紧缺的资源环境下生存就必须不断的深层次的去挖掘每个事物的最大潜能，才能满足人类的生存生产需求。
通过这次在实习中做毕业设计，使得我把学到的理论知识和实践结合起来，受益匪浅。
这次的毕业设计，使得我接触和学到好多东西，让我学会做一个产品的研究设计基本流程,学会独立思考，全面客观的看待问题，懂得什么叫团队协作，同时也对将来更好的工作打下良好的基础，感觉自己又成长了不少。
参考文献
[1]企业战略管理（STP理论）.清华大学出版社
[2]机工版机械设计手册.机械工业出版社第5版第二卷（2012年7月1日）
[3]金属材料-机械工程材料手册•机械工业出版社第7版（2010年10月1日）
[4]UGNX产品造型实践教程.华南理工大学出版社（2010年3月）
⑸机械制图•高等教育出版社（2004年7月2010年重印）
[6]工程力学及机械设计基础.国防工业出版社（2011年7月）
谢辞
转眼之间，大学三年已经接近了尾声。
当自己怀着忐忑的心情完成这篇毕业论文的时候，我也发现自己已经从当年的懵懂少年逐渐变得成熟，回想自己的十几年的求学生涯，自己一生最宝贵的时光能在众多学富五车、才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。
在这三年的时间里，我在学习上和思想上都受益非浅。
这除了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。
在本论文完成之际，我首先要感谢我的指导老师熊主任。
从选题开始老师就一直给予我方便并悉心指导。
这样，我的论文才能顺利的完成。
能够顺利完成这次毕业设计，得力于之前暑假在学校参与该产品的专利设计，在实践中增加了感性认识，拓宽了知识面，取得了一定的实际生产经验和此次设计相关的技术资料。
通过这次毕业设计培养我独立思考的能力，提高我与老师同学们互助协作的能力。
由于本人能力有限，经验不足，设计过程中有不足之处，希望各位老师给予指教。
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