【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 及餐飲用椅斜度就要小些，這類(lèi)椅子的靠背只需做間隔條形，能承受很小的 倚靠就可以。休息性強(qiáng)的椅子靠背要支撐整個(gè)背部以不露空隙為好，使之具有支持背部的作用。由于靠背的傾斜坐面也相應(yīng)的后傾角，使坐面與水平面之間形成夾角 ɑ，這樣使可以使身體稍向后傾。平坐面容易使整個(gè)身體向滑支，使休重移至背的下部與大。 我們從前人的研究基礎(chǔ)上，可以得到很多的理論知識(shí)，從人類(lèi)功效學(xué)數(shù)據(jù)可以看到一些有關(guān)設(shè)計(jì)椅子的原理，椅子的坐面應(yīng)向后傾斜 14～ 24 度（相對(duì)與水平面），以使臀部不向前移滑。靠背與坐面的夾角應(yīng)在 105～ 110 度。靠背與水平面的夾角應(yīng)在 110～130度?？勘吃谙鄳?yīng)腰的地方要鼓起，它距坐面的垂直 高度從 10～ 18厘米。腰部凸起，可以減少脊椎后 凸，并使脊柱盡量接近與自然狀態(tài)。 本次設(shè)計(jì)的 電腦 椅 可適合身高在 米 — 米之間的人，坐在其上與坐在普通椅子上的高度完全一樣，無(wú)論在辦公室還是在家里，使用這種 坐具都很合適。它使人們從長(zhǎng)期坐舊式椅子所帶來(lái)的腰背疾病痛苦中解脫出 來(lái)，給人們以舒適感 。 第三章 電腦 椅的力學(xué)分析 一、 電腦椅 的受力分析 電腦 椅的受力分析情況如圖 211?？拷迩斑呌休d P作用，根據(jù)已知條件，可做如下受力分析 。 圖 211 分別在 A、 B 點(diǎn)取距，前、后腿受力公式 如下： )c o s( 1???????? bfcsPsN A )c o s( 1??????? bcfPsN B 可得： s PbfcsN A ?????? )c os( 1?????????????????????? Ps bfcsN B ?????? 1c os ??????????????????????2 .2 分別取各桿件為研究對(duì)象，各鉸支點(diǎn)摩擦忽略不計(jì)，如圖 212所示。計(jì)算結(jié)果如下： 根據(jù)座板受力情況，依 M點(diǎn)取距，有 PcfNN DYDY ??? 39。 ??????????????????????? ?? DYACYCY NNNN ??? 39。 = Ps bfcscf ?????? )c os( 1??????????????????? 依 C點(diǎn)取距可求出 )c o ss i n()(c o s 211 ??? ??????? DYDXA NNPbaN Pas babfcscfN DX ??? ??????????? )s i n c os)()c os(s i nc os( 1 111 1 ? ??????????? 由圖 212可知： 39。39。39。 CXCXMXMXDXDX NNNNNN ????? ????????????????? 若 C點(diǎn)取距可有 Pc cfNN MYMY ???? 39。 ??????????????????????? 各結(jié)點(diǎn)受力的方向如圖 212所示。 (a) (b) (c) (d) 圖 212 二、 電腦 椅強(qiáng)度條件的建立 前、后腿和座板的強(qiáng)度條件 前、后腿和座板是鉸鏈，簡(jiǎn)化后均可看作是簡(jiǎn)支梁 AC、 DG和 BC，三桿所受法向力及彎距如圖 213所示。后腿 AC 的危險(xiǎn)點(diǎn)為 D，將各支點(diǎn)的力都分解成垂直于桿件的彎曲力和沿著桿件作用的軸向力， A點(diǎn)的桿件垂直力： 1cos??? AA NR ??????????????????????????? 1m a x c o s ?????? AA NbADRM ???????????????????? ZAZW WNbWM 1m a x c os ?? ???? ?????????????????????2 .10 式中：為 D點(diǎn)后腿抗彎截面模量。 由后腿受力分析可知， AD段受軸向力作用： 1sin??? AY NP ??????????????????????????? APYY ????????????????????????????????2 .12 YW ??? ??總 = ? ???? ?????ANWNb AZA 11 s i nc os???????????????? 式中： A— 結(jié)點(diǎn) D處后腿截面面積； ??? — 后腿材料的許用應(yīng)力 對(duì)于座板 DG的危險(xiǎn)點(diǎn)在 M處。 39。39。 DYD NR ? MYM NR ? PfcPcfcNM DY ??????? 39。m a x ?????????????????? ZZW WfPWM ??? m ax? ??????????????????????? ??2 .15 ANMXL ?????????????????????????????? ? ????? ?????? ANW fP MXZLW總 ?????????????????? 式中： A— 座板 M處的截面積； ZW — 座板 M處的抗彎截面模量； ??? — 座板材料的許用應(yīng)力； 由于前腿 BC的危險(xiǎn)點(diǎn)在 M處（如圖 213所示），前腿在結(jié)點(diǎn) C 處垂直與前腿的分力為： 239。239。39。 c o ss i n ?? ???? CYCXe NNR ????????????????? eRM e ?? 39。max = eNN CYCX ???? )c o ss i n( 239。239。 ?? ???????????????? ZW WMmax?? =ZCYCX W eNN ??? )c oss in( 239。239。 ?? ??????????????????? 作用在前腿 C點(diǎn)的力，又沿著桿件的軸向力 LR 。由圖 213 可知在 MC上軸向力為： 239。239。 c o ss i n ?? ???? CXCYL NNP ??????????????????? LW ??? ??總 = ? ?????? ?????????A NNW eNN CXCYZ CYCX 239。239。239。239。 c oss i n)c oss i n( ??? 式中： A— 前腿在 M處的截面積； ZW — 前腿在 M 結(jié)點(diǎn)處的抗彎截面模量； ??? — 前腿材料的許用應(yīng)力； 在靜載荷作用下座板的變形為： jj PEI fcfY ???? 3 )(2 ??????????????? ????????? 式中： E— 座板材料的彈性模量； I— 座板慣性距。 當(dāng)座板受動(dòng)載荷作用時(shí)，以往使用動(dòng)載荷系數(shù) dK 相乘，來(lái)求得各自應(yīng)力及變形量，最后進(jìn)行比較。 ① ② ③ 圖 213 三、 電腦 椅的計(jì)算 已知 電腦 椅設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)： a=e=500mm。 b=d=150mm。 f=50mm。 c=200mm。s=600mm。 P=1960N 。 ? ???? 根據(jù) 至 的公式，不難求出 電腦 椅的各組數(shù)據(jù) 。 前腿與后腿的受力公式如下 : s PbfcsN A ?????? )c os( 1?=490N Ps bfcsN B ?????? 1c os ?=1470N 其中前、后腿為空心圓柱 ,可得前、后腿的抗彎截面模量計(jì)算公式 : )1(32 43 ?? ??? dWW YZ 其中dd0?? d 和 0d 分別為外徑和內(nèi)徑 根據(jù)座板受力情況，依 M點(diǎn)取距，有 PcfNN DYDY ??? 39。 =490N DYACYCY NNNN ??? 39。 = Ps bfcscf ?????? )c os( 1?=980N 其中座板為實(shí)心長(zhǎng)方體 ,可得其抗彎截面模量公式 : 62bhWZ ? ； 62hbWY ? 依 C點(diǎn)取距可求出 Pas babfcscfN DX ??? ??????????? )s i n c os)()c os(s i nc os( 1 111 1 ? ????= 39。39。39。 CXCXMXMXDXDX NNNNNN ????? = Pc cfNN MYMY ???? 39。 =2450N A 點(diǎn)的桿件垂直力 : 1cos??? AA NR =196N 1m a x c o s ?????? AA NbADRM =98000N mm ZAZW WNbWM 1m a x c os ?? ???? = 后腿 AD 段受軸向力作用 : 1sin??? AY NP =449N APYY ??= YW ??? ??總 =165MPa 39。39。 DYD NR ? =490N MYM NR ? =2450N PfcPcfcNM DY ??????? 39。m a x =98000N mm ZZW WfPWM ??? m ax? = ANMXL ?? = ANW fP MXZLW ????? ??? 總= 由于前腿 BC的危險(xiǎn)點(diǎn)在 M處，前腿在結(jié)點(diǎn) C處垂直與前腿的分力為： 239。239。39。 c o ss i n ?? ???? CYCXe NNR ZW WMmax?? = mm 在 MC上軸向力為 239。239。 c o ss i n ?? ???? CXCYL NNP = LW ??? ??總 =362MPa 四、設(shè)計(jì)總結(jié) 其中前腿與后腿都為空心圓柱材料 ,根據(jù)上述數(shù)據(jù)的前腿與后腿的許用應(yīng)力在 100至 400 之間 ,查表可得前腿與后腿的材料可為合金鋼。 第三章 基于 Pro/E 電腦 椅的實(shí)體設(shè)計(jì) 一、 Pro/E 的介紹 Pro/E（ Pro/Engineer操作軟件 ） 是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司 （ Parametric Technology Corporation， 簡(jiǎn)稱(chēng) PTC） 的重要產(chǎn)品。在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機(jī)械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的 CAD/CAM 軟件之一。 Pro/E 第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)解決牲的相關(guān)性問(wèn)題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。 Pro/E 的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過(guò)程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。 Pro/E 采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。 目前 Pro/E最高版本為 2021 年 6月發(fā)布的 Pro/ENGINEER Wildfire (野火)。 1． 參數(shù)化設(shè)計(jì)和特征功能 Pro/Engineer 是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫(huà)草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過(guò)的簡(jiǎn)易和靈活。 2． 單一數(shù)據(jù)庫(kù) Pro/Engineer 是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫(kù)上，不象一些傳統(tǒng)的 CAD/CAM 系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上。所謂單一數(shù)據(jù)庫(kù) ，就是工程中的資料全部來(lái)自一個(gè)庫(kù)，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門(mén)的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變， NC（數(shù)控）工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)。這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場(chǎng)，價(jià)格也更便宜。 Pro/Engineer 是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分， 其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色實(shí)體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖（三維造型還可移動(dòng)，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。 Pro/Engineer 是一個(gè)功能定義系統(tǒng)，即造型是通過(guò)各種不同的設(shè)計(jì)專(zhuān)用功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（ Ribs）、槽（ Slots）、倒角（ Chamfers）和抽空（ Shells）等，采用這種手段來(lái)建立形體，對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)是更自然，更直觀，無(wú)需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號(hào)式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體 上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會(huì)自動(dòng)修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持 Postscript 格式的彩色打印機(jī)。 Pro/Engineer 還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來(lái)實(shí)現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer 軟件的其它模塊或自行利用 C 語(yǔ)言編程，以增強(qiáng)軟件的功能 。它在單用戶環(huán)境下 (沒(méi)有任何附加模塊 )具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力 (人工 )和工程制圖能力 (不包括 ANSI， ISO， DIN 或 JIS 標(biāo)準(zhǔn) )，并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀 (HP， HPGL)和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。 Pro/Engineer 功能如下： 1． 特征驅(qū)