多自由度可調桌子機械裝置的設計(編輯修改稿)
2025-07-26 23:54 本頁面
【文章內容簡介】 圖圖19是來自美國專利US5224429中的一個設計方案，該設計方案內部結構復雜。但是主觀很明顯，該設計方案完全脫離了單純手動調節(jié)方式，在升降結構之中與電路相結合，實現(xiàn)了調節(jié)與升降的電子控制。不僅能夠實習桌子桌面高度的連續(xù)性調節(jié)，而且實現(xiàn)了桌子桌面角度的調整。省時省力，能夠服務于更為廣闊的人群。因而此類設計方案是我們學習和參照的重點對象，也是多自由度可調桌子機械裝置設計的正確方向。第二章 多自由度可調桌子方案的提出 多自由度可調桌子的要求面對當今時代現(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。多自由度可調桌子恰好能夠彌補這一缺點，它能夠自由輕松的調節(jié)桌子高度，能夠滿足不同身高人群的要求。但在設計多自由度可調桌子前，我們應該要注意兩方面的要求：功能要求和尺寸要求。?功能要求 多自由度可調桌子是為大眾而研發(fā)的產(chǎn)品，它應該要滿足大眾的需求，能夠生產(chǎn)后在生活中進行普遍。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)角度和自由度的調節(jié)；(4) 機械裝置結構合理，具有較為安全的工作性能；(5) 能夠實現(xiàn)電子遙控，且盡量做到環(huán)保低耗能；(6) 設計盡量簡單化，制造成本不高，價格便宜，實用性強。?尺寸要求 多自由度可調桌子是為大眾而研發(fā)的，應該適應所有人群使用。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，所以設置多自由度可調桌子的可調高度為最低500mm，最高800mm。 多自由度可調桌子的設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，所以多自由度可調桌子的設計中高度可調裝置是設計中的核心部分。 方案一圖21方案一結構圖 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。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的升降，剪叉式機構右下角和左上角均采用滑輪機構，而剪叉式機構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方案二結構圖 圖22為方案二，采用了一個簡單的斜面塊，一根桿固定在兩側面上，且兩側面通過上面一面結合在一起。本方案通過一驅動機構帶動控制斜面塊左右運動：當驅動給斜面塊一向右的驅動力，使得斜面塊向右運動，通過斜面使桿向上提，然后帶動兩側面和上面一平面的上升；當驅動撤銷驅動力向左回縮時，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方案三結構圖 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，以及一高度調節(jié)裝置來實現(xiàn)要求。本方案利用伺服電機給出驅動，輸出桿轉動，輸入到普通圓柱齒輪減速，再傳到錐齒輪減速轉向，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桿轉動，從而達到桌子降的過程；讓伺服電機反轉給出驅動，輸出桿轉動，與正轉時相反，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桿轉動，從而實現(xiàn)桌子升的構成。方案一桌子高度可調范圍大，結構簡單，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備。方案二桌子高度可調節(jié)，結構非常簡單，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，例如結構較復雜，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，高度調節(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該不超過50kg，所以將載荷力看作500N。桌子的調節(jié)高度為500—800mm，有300mm的升降調節(jié)量，可以設置從桌子最低點調到最高點的時間為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：(，?。粷L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。電動機轉速：可取滾珠絲桿導程為絲桿螺桿轉過角度，螺母將沿軸向移動s（單位：mm）滿足；式中：為絲桿導程，mm。上述公式可演化為：；式中：為齒輪轉速，r/min。那么可得電動機轉速其中，可選轉速為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，則絲桿軸轉速傳動軸轉速電動機輸出軸轉速電機軸輸出轉矩傳動軸轉矩絲桿軸轉矩運動參數(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速r/min4800360功率P/W轉矩T/Nm傳動比i效率η第4章 傳動零件的設計計算
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