多自由度可調(diào)桌子機械裝置的設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-26 23:54 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 圖圖19是來自美國專利US5224429中的一個設(shè)計方案，該設(shè)計方案內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜。但是主觀很明顯，該設(shè)計方案完全脫離了單純手動調(diào)節(jié)方式，在升降結(jié)構(gòu)之中與電路相結(jié)合，實現(xiàn)了調(diào)節(jié)與升降的電子控制。不僅能夠?qū)嵙?xí)桌子桌面高度的連續(xù)性調(diào)節(jié)，而且實現(xiàn)了桌子桌面角度的調(diào)整。省時省力，能夠服務(wù)于更為廣闊的人群。因而此類設(shè)計方案是我們學(xué)習(xí)和參照的重點對象，也是多自由度可調(diào)桌子機械裝置設(shè)計的正確方向。第二章 多自由度可調(diào)桌子方案的提出 多自由度可調(diào)桌子的要求面對當(dāng)今時代現(xiàn)狀，舒適的工作環(huán)境是人們的追求。對于不同身高的人群來說，固定款式、固定高度的桌子不一定能夠滿足所有人們的需要。多自由度可調(diào)桌子恰好能夠彌補這一缺點，它能夠自由輕松的調(diào)節(jié)桌子高度，能夠滿足不同身高人群的要求。但在設(shè)計多自由度可調(diào)桌子前，我們應(yīng)該要注意兩方面的要求：功能要求和尺寸要求。?功能要求 多自由度可調(diào)桌子是為大眾而研發(fā)的產(chǎn)品，它應(yīng)該要滿足大眾的需求，能夠生產(chǎn)后在生活中進(jìn)行普遍。它的功能要求可歸納為以下幾點：(1) 省時省力，盡力能夠為使用者提供簡單便利的使用程序；(2) 不占用過多外部空間，讓使用者能方便使用；(3) 在實現(xiàn)升降功能的同時，盡可能多的實現(xiàn)角度和自由度的調(diào)節(jié)；(4) 機械裝置結(jié)構(gòu)合理，具有較為安全的工作性能；(5) 能夠?qū)崿F(xiàn)電子遙控，且盡量做到環(huán)保低耗能；(6) 設(shè)計盡量簡單化，制造成本不高，價格便宜，實用性強。?尺寸要求 多自由度可調(diào)桌子是為大眾而研發(fā)的，應(yīng)該適應(yīng)所有人群使用。桌子太高或太低往往會帶來不必要的麻煩，桌子的合適高度為500—800mm，所以設(shè)置多自由度可調(diào)桌子的可調(diào)高度為最低500mm，最高800mm。 多自由度可調(diào)桌子的設(shè)計核心對于人們而言，一個桌子是否合適，絕大部分是先取決于桌子的高度是否合適，再考慮其它方面的因素。傳統(tǒng)的辦公桌子高度固定，大多數(shù)情況與工作人員的身高不相符合，這不僅不能使不同的工作者感到舒適愜意，甚至在相差太大的情況下還會干擾惡化心情，嚴(yán)重影響工作效果。要想讓使用者用的舒服，心情愉快，合適的高度是非常重要的，所以多自由度可調(diào)桌子的設(shè)計中高度可調(diào)裝置是設(shè)計中的核心部分。 方案一圖21方案一結(jié)構(gòu)圖 圖21為方案1，采用液壓或氣壓控制系統(tǒng)，運用了剪叉式升降機構(gòu)。該方案通過液（氣）壓控制系統(tǒng)控制液（氣）缸活塞桿輸出推力或拉力來控制剪叉式升降機構(gòu)的升降，剪叉式機構(gòu)右下角和左上角均采用滑輪機構(gòu)，而剪叉式機構(gòu)右上端和左下端都采用鉸鏈固定，升降過程是利用活塞桿推拉剪叉式機構(gòu)中間連接桿來帶動帶滑輪的桿運動以實現(xiàn)。 圖22方案二結(jié)構(gòu)圖 圖22為方案二，采用了一個簡單的斜面塊，一根桿固定在兩側(cè)面上，且兩側(cè)面通過上面一面結(jié)合在一起。本方案通過一驅(qū)動機構(gòu)帶動控制斜面塊左右運動：當(dāng)驅(qū)動給斜面塊一向右的驅(qū)動力，使得斜面塊向右運動，通過斜面使桿向上提，然后帶動兩側(cè)面和上面一平面的上升；當(dāng)驅(qū)動撤銷驅(qū)動力向左回縮時，桌面依靠桌子自身重力使得桌面下降。從而本方案通過以上途徑來實現(xiàn)桌子的升降。23方案三結(jié)構(gòu)圖 圖23為方案三，本方案采用了伺服電機，普通圓柱齒輪，錐齒輪，滾珠絲桿，以及一高度調(diào)節(jié)裝置來實現(xiàn)要求。本方案利用伺服電機給出驅(qū)動，輸出桿轉(zhuǎn)動，輸入到普通圓柱齒輪減速，再傳到錐齒輪減速轉(zhuǎn)向，通過絲桿輸出傳到桿1，桿1擠壓3桿，推動5桿，帶動7桿，8,、9桿轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到桌子降的過程；讓伺服電機反轉(zhuǎn)給出驅(qū)動，輸出桿轉(zhuǎn)動，與正轉(zhuǎn)時相反，同樣通過圓柱齒輪，錐齒輪，絲桿輸出到桿1，桿1往上拉動3桿，再通過3桿推動5桿，帶動7桿，9桿轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)桌子升的構(gòu)成。方案一桌子高度可調(diào)范圍大，結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，但是它不穩(wěn)定，在升降過程中左右不平衡，控制高度還要借用其他的設(shè)備。方案二桌子高度可調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)非常簡單，占用空間小，但是它非常不穩(wěn)定，桌子一直受到一個向右的傾斜力；桌子上升過程還正常，但下降過程靠得是重力，震動撞動大，下降過程中對桌子損害大。方案三雖然也有一定的缺陷，例如結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但它升降穩(wěn)定，震動可以精確控制，桌子左右可一直保持平衡，可在隨時在任何高度停止固定且無需其他機構(gòu)，高度調(diào)節(jié)范圍符合要求，維修方便。第3章 最優(yōu)方案傳動裝置和運動的確定 選擇電動機我們平常用的桌子放上物品后重量應(yīng)該不超過50kg，所以將載荷力看作500N。桌子的調(diào)節(jié)高度為500—800mm，有300mm的升降調(diào)節(jié)量，可以設(shè)置從桌子最低點調(diào)到最高點的時間為10s。一般家具的使用期限為10年。電動機所需輸入功率：(工作機效率，取)電機所需的輸出功率：(，取；滾珠絲桿傳動效率，取，)確定電動機額定功率：根據(jù)生活需要，選擇交流伺服電動機。電動機轉(zhuǎn)速：可取滾珠絲桿導(dǎo)程為絲桿螺桿轉(zhuǎn)過角度，螺母將沿軸向移動s（單位：mm）滿足；式中：為絲桿導(dǎo)程，mm。上述公式可演化為：；式中：為齒輪轉(zhuǎn)速，r/min。那么可得電動機轉(zhuǎn)速其中，可選轉(zhuǎn)速為4800r/min，則可選伺服電機型號型號額定功率滿載功率同步轉(zhuǎn)速90SL00221W68W4800r/min傳動軸功率絲桿功率總傳動比，；其中和分別為錐齒輪和普通齒輪傳動比。在圓錐齒輪減速器的傳動比范圍內(nèi)可選，則可得根據(jù)圓柱齒輪減速器的傳動比范圍可取，則絲桿軸轉(zhuǎn)速傳動軸轉(zhuǎn)速電動機輸出軸轉(zhuǎn)速電機軸輸出轉(zhuǎn)矩傳動軸轉(zhuǎn)矩絲桿軸轉(zhuǎn)矩運動參數(shù)和動力參數(shù)列表如下：表31運動參數(shù)和動力參數(shù)參數(shù)電動機軸傳動軸絲桿軸轉(zhuǎn)速r/min4800360功率P/W轉(zhuǎn)矩T/Nm傳動比i效率η第4章 傳動零件的設(shè)計計算
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