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目 錄
摘 要 3
Abstract 4
第一章 前言 5
1.1研究背景 5
1.2研究現狀 6
1.3研究目的與意義 6
第二章 市場調查 7
2.1市場調查概況 7
2.1.1市場總體概況 7
2.1.2市場分類 7
2.2問卷調查 7
2.2.1對象與方法 7
2.2.2結果 7
2.3實例分析 9
2.4我國現有床上飯桌設計所存在的問題 10
第三章 方案選定與評價 11
3.1基本要求 11
3.2方案一 11
3.3方案二 11
3.4方案三 13
3.4.1功能說明 13
3.4.2 機構說明 13
3.4.3本方案評價 15
3.4.4產品的主要創(chuàng)新點 15
3.4.5應用前景 15
第四章 分析及設計 16
4.1人機工程分析 16
4.1.1人體構造 16
4.1.2人體動作域 16
4.1.3人體尺寸 16
4.2機構設計 16
4.3校核計算 19
4.3.1壓桿穩(wěn)定性計算 19
4.3.2 校核拉桿頭部的剪切強度 21
第五章 基于Pro/E的三維設計 22
5.1 Pro/E簡介 22
5.1.1 Pro/E的概述 22
5.5.2 Pro/E的特點和優(yōu)勢 22
5.2基于Pro/E的三維零件設計 23
5.2.1桌面固定架 24
5.2.2上支撐桿 26
5.2.3下支撐桿 26
5.2.4固定桿 26
5.2.5桌面 27
5.2.6銷 27
5.3基于Pro/E的三維裝配體設計 27
總 結 30
參考文獻 31
致 謝 32
摘 要
面對目前市場上琳瑯滿目的床上飯桌，看其樣式，顏色。讓人眼花繚亂，但我們仔細分析之后，發(fā)現從人因角度出發(fā)的產品寥寥無幾。人們作出的只是一張小的桌子，可以放在床上而已，并沒有考慮其人性化，舒適度，設計尺寸更是僅憑主觀想法，沒有實地考察，每個區(qū)域人均相關尺寸都不盡相同。
本設計主體采用四桿機構，轉動機構和滑動機構，簡單實用的四桿機構降低了作品的成本，同時達到了折疊的效果。轉動機構實現了可以適用稍微有差距的床鋪使用。滑動機構達到了可以調節(jié)高度的作用，從而實現廣泛適用于不同高度人群使用。。本作品從經濟上和實用性上考慮，其簡單而易于加工的特點決定了它的低成本性，從而為大批量生產時成本壓縮奠定基礎，因而具有較大市場價值。
產品的主要創(chuàng)新點
（1）采用四桿機構的死點原理起到支撐桌面，不至于桌面在使用中自動折疊。
（2）從空間利用角度考慮，本作品利用上下鋪之間的有效空間，不使用時可以折疊起來，不占用過多空間。
（3）采用轉動機構使桌子的適用寬度可以調節(jié)，適用于寬度差距不大的床鋪之間。
關鍵字：床 多功能 飯桌 人機工程
Abstract
Faced with an array of bed and table on the market, look at its style, color. Dazzling, but after careful analysis we found that from a human point of view because very few products. People make just a small table, it can be placed on the bed, and did not consider it humane, comfort, design size is based on a subjective idea, no field trips, each region per capita relevant dimensions are different.
This design uses four main bodies, rotating mechanism and sliding mechanism, simple and practical four organizations reduce the cost of the work, while achieving a fold effect. Rotating mechanism can be applied to achieve a slight gap between the beds are used. Sliding mechanism can be adjusted to achieve a high degree of role, so to achieve widely used in people with different heights. . This work is from an economic and practical considerations, it is simple and easy processing characteristics of the decision of its low cost, thus the cost of compression for high volume production basis, and thus have greater market value.
The main innovation of products
(1) using the four principles of dead bodies play a supporting desktops, and will not use automatic folding desktop.
(2) from the space utilization point of view, this work between the effective use of bunk space, can be folded up when not in use, do not take up too much space.
(3) The rotation mechanism for the width of the table can be adjusted, is the width of the gap between the small bed.
Keywords: Bed Ergonomic Multifunction Table
第一章 前言
1.1研究背景
隨著社會的不斷的進步，人們對于生活質量的關注度也逐漸上升。生產技術和互聯網絡的飛速發(fā)展把社會的生產技術設計的人性化推向了一個全新的階段，設計的“人-機-環(huán)境”的相互統(tǒng)一與“以人為核心”的設計理念已經成為整個現代社會設計生活運作的重要基礎，人們對于產品的舒適性以及安全性的要求也不斷督促著設計者們的推陳出新。隨著智能時代的來臨，專用床上飯桌設計的設施也已逐漸成為一項大從的迫切需求，床上飯桌設施的人機因素的研究也越來越受到人們的重視。家用床上飯桌作為人的一種輔具，它以人作為動力，與人有著十分密切的關系。在床上飯桌的設計與使用過程中，包含著大量的人機工程學問題。為了使床上飯桌的設計更趨于成熟，為了使操作者在操作時更加方便和舒適，則需要運用人機工程學的原理來設計床上飯桌。并通過對其結構的優(yōu)化時使用者更加舒適和安全。并基于人機工程學的原理和方法，根據人體測量數據，外形尺寸進行了設計，并對其結構尺寸和舒適性等進行了分析，設計出結構更加簡單、安全可靠的輪椅。
人機工程學是一門關于技術和人的協調關系的學科。是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學、生理學和心理學等方面的各種因素；研究人和機器及環(huán)境的相互作用；研究人在工作中、家庭生活中和休假時怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適等問題的學科。該課程從不同的方面和角度向我們陳述講解了人體工程學的知識。用以設計使操作者能發(fā)揮最大效能的機械、儀器和控制裝置，并研究控制臺上各個儀表的最適位置。
同時人體工程學是一門與人密切相關的學科，而人本身就是一種情感豐富卻又敏感脆弱的動物，他們對于生活充滿渴望和幻想，渴望生活、熱愛生活、追求生活的人便會希望自己所生活的環(huán)境舒適、充滿溫情。而這一夢想，便可以通過設計來實現。原始社會的設計，就像人類所有的發(fā)明創(chuàng)造一樣，總是抱著改天換地，方便生活的目的產生的。每一件物品，每一個造物的過程，都在無意的探詢人類之根本。人們創(chuàng)造物品的同時，也在自發(fā)的追求著使用產品時的舒服，安全等，考慮人的不同要求。其實人體工程學的重要性不是現在才顯得尤為重要，而是早在遠古時代，它就處在了不可缺少的的地位，只是隨著時代的變遷、社會的進步，這一學科便變得日益重要。
人機工程技術是21世紀信息領域需要解決的重大課題。美國21世紀信息技術計劃中的基礎研究內容為4項：軟件、人機交互、網絡、高性能計算機。其中，人機建模研究在信息技術中被列為與軟件技術和計算機技術等并列的六項國家關鍵技術之一，并被認為“對于計算機工業(yè)有著突出的重要性，對其它工業(yè)也很重要”。美國國防關鍵技術計劃不僅把人機交互列為軟件技術發(fā)展的重要內容之一，而且還專門增加了與軟件技術并列的人機界面這項內容。日本也提出了FPIEND21計劃（Future Personalized Information Environment Development），其目標就是要開發(fā)21世紀個性化的信息環(huán)境。我國973、S-863、十五計劃及未來的十一五計劃均將人機交互列為主要內容。
在中國，人機工程學的研究在20世紀30年代開始即有少量和零星的開展，但系統(tǒng)和深入的開展則在“文革”以后。1980年4月，國家標準局成立了全國人類工效學標準化技術委員會，統(tǒng)一規(guī)劃、研究和審議全國有關人類工效學的基礎標準的制定。1984年，國防科工委成立了國家軍用人－機－環(huán)境系統(tǒng)工程標準化技術委員會。這兩個技術委員會的建立，有力地推動了我國人機工程學研究的發(fā)展。此后在1989年又成立了中國人類工效學學會，再在1995年9月創(chuàng)刊了學會會刊《人類工效學》季刊。20世紀90年代初，北京航空航天醫(yī)院首先成立了我國該專業(yè)的第一個博士學科點，隨后南京航空航天醫(yī)院、西北工大、北京理工醫(yī)院、北大醫(yī)學部等醫(yī)院也先后成立了相應的專業(yè)。當前，隨著我國科技和經濟的發(fā)展，人們對工作條件、生活品質的要求正逐步提高，對產品的人機工程特性也會日益重視。一些廠商把“以人為本”、“人體工學”的設計作為產品的賣點，也正是出于對這種新的需求取向的意識。
1.2研究現狀
由于現代工藝技術的發(fā)展和進步，人類的生活質量正逐漸的往上提升，對進餐氛圍也越加挑剔?？梢哉f一套新穎實用有個性話的床上飯桌，從一個側面體現出主人的生活品味。
現在市場上的大多數床上飯桌都是以實現功能為主要目的，很少考慮到人機工程學的因素。一款符合人的行為習慣以及生理上和心理上因素的床上飯桌顯得非常有必要。
1.3研究目的與意義
床上飯桌的主要操縱者是在坐姿的狀態(tài)下工作的，為了使操作者在使用時處于舒適的狀態(tài)和適宜的環(huán)境中，在設計中就必須充分考慮人體坐姿的尺度。以座椅的結構為例，主要考慮座寬、座高、座深的設計尺寸。并為了使操作者在操作過程中始終處于安全和能夠準確無誤的完成操作，對床上飯桌的表面的材質進行一定的改和加工使使用者更加舒適。同時對其座椅的形態(tài)和材質也進行一定的改變，讓操作者在工作中不會處于疲勞的狀態(tài)下，從而使輪椅更好的發(fā)揮它的功能。
第二章 市場調查
2.1市場調查概況
2.1.1市場總體概況
隨著改革開放的深入，電子信息技術的不斷發(fā)展，對人們莫名其妙的電腦越來越普及了人們的日常生活中。近10年，筆記本電腦因其重量輕，攜帶方便深受年輕一代網民歡迎，已成為個人電腦的主流產品。如何更方便的使用筆記本電腦，提高其使用壽命是很多網民朋友關注的話題。剛開始，傳統(tǒng)的固定式飯桌是用戶的首要選擇，但是個人電腦以很快的速度改善，更人性化了，傳統(tǒng)的飯桌不適用與現在的個人電腦。所以，設計師則必須得現有的飯桌，筆記本電腦及人們的生活方式，使用方式，消費心理進行再一次深刻的認識。在多次的市場調查中，筆者發(fā)現市場上的筆記本飯桌存在著一定的缺陷。難以滿足用戶需求，不能給人以更多的人性關懷。市場呼喚新生代筆記本飯桌的面世，即提出使用更為便攜和舒適的設計方案。
2.1.2市場分類
市場上銷售的筆記本飯桌按照其用戶的不同，結構的不同，材料的不同等多種因素分類。不同材料制作成的飯桌影晌到飯桌的價格、性能和用途。目前的飯桌分以下三種材料制做而成:
1.木材材料類: 木的又可以分為實木、密度板、防火板，目前以實木（松木）和密度板的居多，外表使用噴涂彩色油漆或貼彩色膠紙。木料材料的飯桌堅固、價格相對較低，耐用、美觀。在飯桌市場上是最常見的，也是銷量最大的。缺點是散熱性能較差，高溫容易變形。
2.合成材料類:它的主要材料是三合板十塑料。這類材料制做成的飯桌承載重量有限制、易損壞，但重量較輕、價格便宜。較常見，用戶群也比較多。
3.金屬材料類:它的主要材料是輕型鋁合金。金屬材料制做成的飯桌在重量上較輕、安裝簡便、價格合理。是市場上剛興起的一種飯桌。
2.2問卷調查
2.2.1對象與方法
A、研究對象 在校大病人&醫(yī)院病人，男女比例約為1：1，分布于各個高校&醫(yī)院，總共220例，115個男生，105女生
B、研究方法 問卷調查語義微分法，通過設計調查問卷，讓研究對象獨立完成。
2.2.2結果
基本情況 在調查表中我們共設置了17個問題（16道選擇題，1道問答題）.分別從床上桌的性能、形狀、顏色，及其使用便捷性等方面設置題目。如下的圖表很清楚的能體現出一些床上桌的問題和同學們趨向于喜歡的樣式
總的看來，大部分的大病人喜歡暖色調的顏色，矩形，價格最好便宜，最好簡約輕便，適當的加入些實用的功能，在放置問題上也需要做些工作。
2.3實例分析
下面幾張是現在大部分使用的床上飯桌：
圖2-1
圖2-2雖然這是一款不怎么好用的床上飯桌，但在中國至少有100萬個用戶在使用它。特別在高校，幾乎人手一個。但這款桌子不好用。因為作為床上筆記本飯桌，需要具有最基本的三個特征：1. 桌面傾斜度可以調節(jié)；2. 桌面高低可以調節(jié)；3. 支持坐著使用、半躺著使用、平躺著使用。而這款產品，三個特征都不具備。下面這款桌子也是我購買的第一款床上筆記本飯桌：
圖2-2
圖2-3
2.4我國現有床上飯桌設計所存在的問題
面對目前市場上琳瑯滿目的床上飯桌，看其樣式，顏色。讓人眼花繚亂，但我們仔細分析之后，發(fā)現從人因角度出發(fā)的產品寥寥無幾。人們作出的只是一張小的桌子，可以放在床上而已，并沒有考慮其人性化，舒適度，設計尺寸更是僅憑主觀想法，沒有實地考察，每個區(qū)域人均相關尺寸都不盡相同。下面就其綜合市場床上飯桌設計不足做以總結：
(1)飯桌的高度不可調；
(2)桌子偏??；
(3)不用后占用空間。
第三章 方案選定與評價
3.1基本要求
（1）由于人們坐姿大腿厚在103~160mm之間，而人們坐姿肘高在214~312mm之間，在考慮其長時間保持一定姿勢會讓局部疲勞不適，應增加活動空間，所以應使桌子最低高度在180mm，應使桌子最高在350mm之間。
（2）避免飯桌所占空間較大，要可以折疊，不用時將支撐鍵盤部分與桌腿折疊起來，減少空間。
對現在市場上現有床上飯桌進行分析，選定如下三種方案：
3.2方案一
下面幾張是現在大部分大病人在使用的床上桌
圖2-1：桌面材料為高密度壓縮板，桌面為木質纖維一次模壓成型，表面光滑,耐磨易清潔,四周邊上有包邊。腳為鋼制,表面電鍍處理,光亮不生銹,可折疊。加全金屬支撐架。桌子整體比較精致,面板厚度約1.5公分左右，加固折疊腳,采用全新鋼材用專用模具一次沖壓而成。不用的時候，可折疊支撐腳，不占空間。價格實惠。
這張是目前病人用得最多的一款床上桌大約有30萬以上的人在使用它，但是它卻存在很多的問題，在使用上很不方便，缺點是不可按照使用者的需求調節(jié)高度。
3.3方案二
（1）開孔放杯子，這樣放置杯子，可以使杯子不被打翻
（2）不放杯子的時候可以拿來放書
（3）桌邊的一個置物袋，可以放些零碎的小東西
在不用床上桌時，我們可以把桌子掛在桌邊，就不會有桌子無處放的苦惱
特別說明下床上桌固定的位置：
此款床上桌沿用了最一般的床上桌的固定方法，結構簡單，制造方便。
本款床上桌針對醫(yī)院病人設計。主要對病人的床上桌擺放的不便搬運不便等問題作出改善設計。此款床上桌最大的特色便是桌面沒有向內的三角面，可在空暇時間將桌子掛于床側而不影響平常休息。另外，桌面還設有一可抽板。抽開平板，圓孔處可放杯子，不放杯子時，下層板還可放閑余書本。桌面正上方設有布袋收納袋，布料設計不占重量，盒中可放置橡皮，筆等小物品。床上桌所采用的材料為塑料材質，質輕，搬運方便。
3.4方案三
3.4.1功能說明
（1）折疊功能：本作品采用機械原理中四桿機構模型，利用死點位置作為支撐點，并且使四桿恰好重疊在同一直線上，然后固定在床管上從而可以做到不多占空間，不用時可以折疊收起，用到時還原即可，簡單易行，使用方便。
（2）調節(jié)功能：本作品可以隨著個人身高進行隨意調節(jié)高度，并且不妨礙正常就寢，適合任何身高人群使用。固定打開后，由于尺寸比一般小桌子較大可以滿足擺放較多物品，同時在一旁寫作業(yè)的需求，桌面能承受20－30公斤的重量，收回折疊后可作為床頭靠墊以便休閑之需。
3.4.2 機構說明
床用飯桌為實現在床鋪上給人以實用方便又節(jié)省空間的特點，此設計作品固定在床管兩側（用管卡相互固定），其主要設計理念源自機械原理曲柄搖桿結構，桌板通過連桿機構實現折疊與展開，圖1為床用飯桌的結構圖。
1
2
3
4
5
6
a
2
6
4
5
b
1-床管 2-桌板 3-拉桿 4-曲柄 5-連桿 6-機架
圖1 床用飯桌結構圖
如圖1所示，床用飯桌由桌板2、拉桿3、曲柄4、連桿5以及機架6構成，其中卡箍安裝在機架的直徑26的圓管上，另一頭與床管1聯接。當撐起桌面至水平面時（圖1b所示），曲柄恰好到達死點位置，實現桌面功能；當收起桌面時，連桿機構的四桿可處于完全重合狀態(tài)，使桌面垂直放置，以節(jié)約空間。
為實現床用飯桌與床管連接，在機架旁分別焊接一圓管，從而用卡箍將機架與床管相互連接，結構如圖4所示
圖4 機架結構
a
b
圖5 床用飯桌的三維模型
3.4.3本方案評價
本設計主體采用四桿機構，轉動機構和滑動機構，簡單實用的四桿機構降低了作品的成本，同時達到了折疊的效果。轉動機構實現了可以適用稍微有差距的床鋪使用?；瑒訖C構達到了可以調節(jié)高度的作用，從而實現廣泛適用于不同高度人群使用。。本作品從經濟上和實用性上考慮，其簡單而易于加工的特點決定了它的低成本性，從而為大批量生產時成本壓縮奠定基礎，因而具有較大市場價值。
3.4.4產品的主要創(chuàng)新點
（1）采用四桿機構的死點原理起到支撐桌面，不至于桌面在使用中自動折疊。
（2）從空間利用角度考慮，本作品利用上下鋪之間的有效空間，不使用時可以折疊起來，不占用過多空間。
（3）采用轉動機構使桌子的適用寬度可以調節(jié)，適用于寬度差距不大的床鋪之間。
3.4.5應用前景
（1）該寢室床用飯桌只需人為的進行折疊，安放。而且結構簡單，經濟可行而且不占用過多空間在病人寢室用具中能擔當重要角色，因而具有較大市場價值。
（2）該作品技術含量高，成本低，加工簡單，工作可靠。
第四章 分析及設計
4.1人機工程分析
4.1.1人體構造
與人體工程學關系最緊密的是運動系統(tǒng)中的骨骼、關節(jié)和肌肉，這三部分在神經系統(tǒng)支配下，使人體各部分完成一系列的運動。骨骼由顱骨、軀干骨、四肢骨，三部分組成，脊柱可完成多種運動，是人體的支柱，關節(jié)起骨間連接且能活動的作用，肌肉中的骨骼肌受神經系統(tǒng)指揮收縮或舒張，使人體各部分協調動作。?
4.1.2人體動作域
人們在室內各種工作和生活活動范圍的大小，即動作域，它是確定室內空間尺度的重要依據因素之一。以各種測量方法測定的人體動作域，也是人體工程學研究的基礎數據。如果說人體尺度是靜態(tài)的、相對固定的數據，人體動作域的尺度則為動態(tài)的，其動態(tài)尺度與活動情景狀態(tài)有關。
4.1.3人體尺寸
百分位數/% 年齡分組
男（18-60）
1 5 10 50 90 95 99
女(18-55)
1 5 10 50 90 95 99
項目 數據
坐高/mm
836 858 870 908 947 958 979
789 809 819 855 891 901 920
坐姿頸椎點高/mm
599 615 624 657 691 701 719
563 579 587 617 648 657 675
坐姿眼高/mm
729 749 761 798 836 847 868
678 695 704 739 773 783 803
坐姿肩高/mm
539 557 566 598 631 641 659
504 518 526 556 585 594 609
坐姿肘高/mm
214 228 235 263 291 298 312
201 215 223 251 277 284 299
坐姿大腿厚/mm
103 112 116 130 146 151 160
107 113 117 130 146 151 160
坐姿膝高/mm
441 456 461 493 523 532 549
410 424 431 458 485 493 507
小腿加足高/mm
372 383 389 413 439 448 463
331 342 350 382 399 405 417
坐深/mm
407 421 429 457 486 494 510
388 401 408 433 461 469 485
臀膝距/mm
499 515 524 554 585 595 613
481 495 502 529 561 570 587
坐姿下肢長/mm
892 921 937 992 1046 1063 1069
826 851 865 912 960 975 1005
4.2機構設計
床用飯桌為實現在床鋪上給人以實用方便又節(jié)省空間的特點，此設計作品固定在床管兩側（用管卡相互固定），其主要設計理念源自機械原理曲柄搖桿結構，桌板通過連桿機構實現折疊與展開，圖1為床用飯桌的結構圖。
圖1 床用飯桌結構圖
如圖1所示，床用飯桌由桌板2、拉桿3、曲柄4、連桿5以及機架6構成，其中卡箍安裝在機架的直徑26的圓管上，另一頭與床管1聯接。當撐起桌面至水平面時（圖1b所示），曲柄恰好到達死點位置，實現桌面功能；當收起桌面時，連桿機構的四桿可處于完全重合狀態(tài)，使桌面垂直放置，以節(jié)約空間。
為實現上述功能，必須對四桿機構進行設計計算，計算各桿長度。圖2所示
?? a b
圖2 四桿機構設計
為四桿機構的機構簡圖，其中AB為曲柄、BC為連桿、CD為桌板、DA為機架，設其長度分別為a、b、c、d，則為滿足曲柄存在條件，應滿足桿長條件：
（4-1）
而在圖2的a位置，桌板水平放置時，機構形成一直角三角形，則應有如下關系：
（4-2）
在圖2的b位置，桌板豎直放置，則四桿應能在同一直線上，此時應滿足如下關系：
（4-3）
上述三式通過整理得：如下兩式：
①
②
由于桌板c的長度受桌板實際寬度限制，所選桌板寬為400mm，考慮到實際安裝問題，選c=300mm。此時，若給定曲柄a的值，則根據式①②，可聯立解出連桿b和機架d的值。
選取a=180mm，聯立①②計算得：
b=218.2mm，d=261.8mm。
在圖1b中，當桌面恰好水平時，連桿5與曲柄4在同一直線上，考慮到重力作用連桿連接點會向下轉動，故在連接點處焊接一擋板，結構如圖3所示：
圖3 連桿結構
為實現床用飯桌與床管連接，在機架旁分別焊接一圓管，從而用卡箍將機架與床管相互連接，結構如圖4所示
圖4 機架結構
4.3校核計算
4.3.1壓桿穩(wěn)定性計算
從上節(jié)可知，對于不同柔度的壓桿總可以計算出它的臨界應力，將臨界應力乘以壓桿橫截面面積，就得到臨界力。值得注意的是，因為臨界力是由壓桿整體變形決定的，局部削弱(如開孔、槽等)對桿件整體變形影響很小，所以計算臨界應力或臨界力時可采用未削弱前的橫截面面積A和慣性矩I。
壓桿的臨界力與壓桿實際承受的軸向壓力F之比值，為壓桿的工作安全系數n，它應該不小于規(guī)定的穩(wěn)定安全系數nst 。因此壓桿的穩(wěn)定性條件為
(4-4)
由穩(wěn)定性條件便可對壓桿穩(wěn)定性進行計算，在工程中主要是穩(wěn)定性校核。通常,nst規(guī)定得比強度安全系數高，原因是一些難以避免的因素(例如壓桿的初彎曲、材料不均勻、壓力偏心以及支座缺陷等)對壓桿穩(wěn)定性影響遠遠超過對強度的影響。
式(16-11)是用安全系數形式表示的穩(wěn)定性條件，在工程中還可以用應力形式表示穩(wěn)定性條件
(4-5)
其中
(4-6)
式中為穩(wěn)定許用應力。由于臨界應力隨壓桿的柔度而變，而且對不同柔度的壓桿又規(guī)定不同的穩(wěn)定安全系數nst ，所以，是柔度的函數。在某些結構設計中，常常把材料的強度許用應力乘以一個小于1的系數作為穩(wěn)定許用應力，即
(4-7)
式中稱為折減系數。因為是柔度的函數，所以也是的函數，且總有。幾種常用材料壓桿的折減系數列于表16-3中，引入折減系數后，式(a)可寫為
(4-8)
如圖4-2所示，對兩端鉸接的B1C1桿進行校核，材料為Q235鋼，其強度許用應力，試校核B1C1桿的穩(wěn)定性。
圖4.2
(1) 求AB桿所受軸向壓力，由平衡方程
，
得
(2) 計算
(2) 校核穩(wěn)定性
據，查表16-3得折減系數,穩(wěn)定許用應力
AB桿工作應力
,所以AB桿穩(wěn)定。
4.3.2 校核拉桿頭部的剪切強度
試校核圖示拉桿頭部的剪切強度和擠壓強度。已知圖中尺寸，d=6mm和h=5mm，F=250N，材料的許用切應力=100MPa，許用擠壓應力MPa。
4.3.2.1 校核拉桿頭部的剪切強度
由平衡方程容易求出
拉桿頭部剪切面上的切應力為
故拉桿頭部滿足剪切強度要求。
4.3.2.2 校核拉桿頭部的擠壓強度
則擠壓應力為
故拉桿頭部也滿足擠壓強度要求。
第五章 基于Pro/E的三維設計
5.1 Pro/E簡介
5.1.1 Pro/E的概述
1985年，PTC公司成立于美國波士頓，開始參數化建模軟件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER誕生了。經過10余年的發(fā)展，Pro/ENGINEER已經成為三維建模軟件的領頭羊。目前已經發(fā)布了Pro/ENGINEER proewildfire5.0。PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設計和機械設計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產品數據管理等等。Pro/ENGINEER還提供了目前所能達到的最全面、集成最緊密的產品開發(fā)環(huán)境。
5.5.2 Pro/E的特點和優(yōu)勢
主要特性全相關性：Pro/ENGINEER的所有模塊都是全相關的。這就意味著在產品開發(fā)過程中某一處進行的修改，能夠擴展到整個設計中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體、設計圖紙，以及制造數據。全相關性鼓勵在開發(fā)周期的任一點進行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。
基于特征的參數化造型：Pro/ENGINEER使用用戶熟悉的特征作為產品幾何模型的構造要素。這些特征是一些普通的機械對象，并且可以按預先設置很容易的進行修改。例如：設計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。
裝配、加工、制造以及其它學科都使用這些領域獨特的特征。通過給這些特征設置參數（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數很容易的進行多次設計疊代，實現產品開發(fā)。
數據管理：加速投放市場，需要在較短的時間內開發(fā)更多的產品。為了實現這種效率，必須允許多個學科的工程師同時對同一產品進行開發(fā)。數據管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作，由于使用了Pro/ENGINEER獨特的全相關性功能，因而使之成為可能。
裝配管理：Pro/ENGINEER的基本結構能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對齊”等很容易的把零件裝配起來，同時保持設計意圖。高級的功能支持大型復雜裝配體的構造和管理，這些裝配體中零件的數量不受限制。
易于使用：菜單以直觀的方式聯級出現，提供了邏輯選項和預先選取的最普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學習和使用。
Pro/Engineer是一套由設計至生產的機械自動化軟件，是新一代的產品造型系統(tǒng)，是一個參數化、基于特征的實體造型系統(tǒng)，并且具有單一數據庫功能。
（1）參數化設計和特征功能 Pro/Engineer是采用參數化設計的、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設計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，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的簡易和靈活。
（2）單一數據庫 Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數據庫上，不象一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數據庫上。所謂單一數據庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應在整個設計過程的相關環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變,NC（數控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應在整個三維模型上。這種獨特的數據結構與工程設計的完整的結合，使得一件產品的設計結合起來。這一優(yōu)點，使得設計更優(yōu)化，成品質量更高，產品能更好地推向市場，價格也更便宜。
Pro／Engineer Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數化功能定義、實體零件及組裝造型，三維上色實體或線框造型棚完整工程圖產生及不同視圖（三維造型還可移動，放大或縮小和旋轉）。Pro/Engineer是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設計專用功能來實現，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復雜的幾何設計方式。這系統(tǒng)的參數比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，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系，任何一個參數改變，其也相關的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便和可令設計優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機上或一些支持Postscript格式的彩色打印機。Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過標準數據交換格式來實現，用戶更可配上Pro/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語言編程，以增強軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下(沒有任何附加模塊)具有大部分的設計能力，組裝能力(人工)和工程制圖能力(不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS標準)，并且支持符合工業(yè)標準的繪圖儀(HP，HPGL)和黑白及彩色打印機的二維和三維圖形輸出。
5.2基于Pro/E的三維零件設計
5.2.1桌面固定架
單擊新建選擇如下圖示選項并命名模型；
單擊確定后彈出下圖所示窗口：
選擇上圖所示單位，單擊確定進入建模Pro/E的建模環(huán)境。
① 單擊拉伸單擊 單擊 出現如下對話框隨后選擇FRONT基面再單擊草繪進入草繪界面：
并繪制如下草繪：
確定后得如下實體模型：
② 單擊拉伸單擊 單擊 出現如下對話框隨后選擇如下平面再單擊草繪進入草繪界面：
并繪制如下草繪：
確定后得如下實體模型：
5.2.2上支撐桿
類似的設計過程，得到如下模型：
5.2.3下支撐桿
類似的設計過程，得到如下模型：
5.2.4固定桿
類似的設計過程，得到如下模型：
5.2.5桌面
類似的設計過程，得到如下模型：
5.2.6銷
類似的設計過程，得到如下模型：
5.3基于Pro/E的三維裝配體設計
單擊新建選擇如下圖示選項并命名裝配體：
單擊確定后彈出下圖所示窗口：
選擇上圖所示單位，單擊確定進入建模Pro/E的裝配環(huán)境。
單擊插入選擇gudinggan.prt文件調入裝配環(huán)境，設置成如下“用戶定義”和“缺省”模式
單擊完成主體模型的裝配。
單擊插入選擇xiao1.prt文件調入裝配環(huán)境并選擇如下“銷釘”連接模式隨后選取相應的如下圖所示軸、面等約束以連接形式裝配該零件：
重復上述操作調入各零部件并裝配即得總成裝配圖如下圖示：
總 結
這一次我的畢業(yè)設計題目是筆記本電腦桌的改進設計，這題目雖然難，但相當有意思，我利用倆天時間進行市場調查，摸清了市場上各種不同的電腦桌，利用兩天時間做出各種方案，指定最終方案。在指導老師的指導之下，開始了產品的設計。在畢業(yè)設計中期恰逢元旦，隨著上交報告日期的臨近，不顧日夜努力完成了任務。畢業(yè)設計過程中，我反復瀏覽了以前的課程教材，查閱了網上的有關資料，不僅僅學到了專業(yè)知識，更使我懂得如何做事。
最后關頭的靈機一動讓我們順利的實現了題目的所有功能要求。從這次的設計中，我們學到如何用百度進行搜索，并收藏了許多畢業(yè)設計論文網站，以便在以后的設計中用到。在專業(yè)知識方面，我們也有了很大的進步，以前不知道的電腦桌的樣子，現在閉著眼睛都可以想象出好幾種品牌電腦桌的樣子。在飛速發(fā)展的今天，我們只有關注當下才能順利畢業(yè)，才能順利拿到學士學位證書，才能更好地在將來的工作中去鍛煉自己，磨練自己，修煉自己。
經過幾周的不斷努力和學習，從幾乎什么也不懂到現在做出了一件比較滿意的產品，大家收獲良多?，F在能比較熟練地運用人機工程學的基本知識及Pro/e等軟件，當然要精通這些東西，還要學習很多的知識。
以前雖然做過機械設計，但這次相對而言就顯然不一樣，可以稱之為輕車熟路了。而且更重要的是這一次我們將機械設計和人機工程學綜合在一起，這樣顯得我們更加思維縝密，在產品設計的同時，我們想的不僅僅就是個產品了，而是跟人緊密相關的一個東西，它涉及到的不再是產品的巧妙設計，更多的還是給人的安全性和舒適性等人性化的要求。正如當我們看到一張桌子，不是單純地看它是否美觀，更會去思考其是否符合人因工程的設計原則。我們會去想，桌子的高度是否會令大多數的人使用時感覺舒服，它材質的選擇是否恰當，它的形狀是否能讓人的趴著舒適。其實有這種“人機工程”式的觀念真的挺好的，至少要是自己設計的話會盡量避免設計的劣端。
每次的畢業(yè)設計都很開心，大家各自付出努力，合理分工，共同完成課設任務及達到其要求。大家不僅學習的很輕松，也培養(yǎng)了團隊合作精神。希望以后有更多這樣的機會，好好學習，把握機會。
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致 謝
首先由衷感謝老師提供給我們這樣一個鍛煉自己的機會，讓我們第一次感受到學來的知識不只是用來完成試卷的。
畢業(yè)設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程。”千里之行始于足下”，通過這次畢業(yè)設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義。通過這次畢業(yè)設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎．
說實話，畢業(yè)設計真的有點累．然而，當我整理自己的設計成果，漫漫回味這四周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消．雖然這是我剛學會走完的第一步，也是人生的一點小小的勝利，然而它令我感到自己成熟的許多。
通過畢業(yè)設計，我對各種軟件的運用更加嫻熟，對產品的設計流程認識更加深刻，使我深深體會到，干任何事都必須具備相應的理論知識及動手能力，和足夠的耐心、細致。畢業(yè)設計過程中，許多機構問題有時不免令我感到有些心煩意亂，但我仔細想想老師平時教我們的東西，在認真分析，問題就會迎刃而解，這次畢業(yè)設計使我在工作作風上得到了一次難得的磨練。短短三周的畢業(yè)設計，使我發(fā)現了自己所掌握的知識是真正如此的缺乏，自己綜合應用所學的專業(yè)知識能力是如此的不足，幾年來的學習了那么多的課程，今天才知道自己并不會用．想到這里，我真的心急了，老師卻對我說，這說明畢業(yè)設計確實使我你有收獲了。老師的親切鼓勵了我的信心，使我更加自信。
最后，我要感謝我的老師們，是您嚴厲批評喚醒了我，是您的敬業(yè)精神感動了我，是您的教誨啟發(fā)了我，是您的期望鼓勵了我，我感謝老師您今天又為我增添了一幅堅硬的翅膀．今天我為你們而驕傲，明天你們?yōu)槲叶院馈?
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