第一篇：新型多功能课桌椅创新设计研究论文
摘要：研究了大学课堂教学形式，吸取教师和学生的意见，提出多功能课桌椅设计目标和任务。为实现设计目标，进行各种方案的分析和比较，最终根据功能最优和经济性综合评价结果，选择了一种新型多功能方案进行产品设计。根据选择的方案运用SolidWorks三维造型软件进行零部件的设计与装配。在学校的实习工厂进行零件制作和样品的装配，并在试制的过程中进一步对零部件的设计图纸进行修正和完善。新型多功能课桌椅设计达到了预期的设计目标，具有创新性和实用性，得到了师生们的认可。
关键词：多功能；课桌椅；创新设计
1多功能课桌椅研究背景
“机构分析与零件设计课程案例教学法教学研究与实践”教学改革项目的最终目标是为了培养高职学生的创新设计能力、综合设计能力与协作精神，加强动手能力的培养和工程实践的训练，提高高职学生针对实际需求进行机械创新、设计、制作的实践工作能力。根据教改目标设计了学生非常熟悉的课题“教室用设备和教具的设计与制作”作为学生的课后任务。教学改革课题组选定“新型多功能课桌椅的创新设计”作为课堂案例教学法创新实践的课题，以引导学生通过本案例的学习能举一反三完成自己的课题任务，从而实现机构分析与零件设计课程的教学目标和案例教学法教学改革的目标。课桌椅是学校的主要设施，是学生上课和学习的主要用具。目前大学教室最普通的一种课桌椅是双人或多人桌椅连体式的，无法根据学生身高来调节，其舒适性不够，而且这种桌椅还特别不适用于一些边讲边练的设计课程以及自由分组需求。此外，利用计算机和手持终端进行学习并通过互联网完成作业成为未来大学生的学习生活趋势。基于这种情况，现有的课桌椅已经不能满足个性化的生活和学习的需求，迫切需要设计舒适、简洁、个性、有型且能满足现在和未来大学教学所需的课桌椅[1]。
2多功能课桌椅设计目标和实现方案
2.1设计目标
教室课桌椅的基本功能包括坐、书写、阅读、收纳、绘图、手工、实验等。考虑到便携式计算机会被引入课堂，因此课桌椅要兼具电脑桌功能。另外，大学宿舍离教学楼较远，因此课桌椅既要能满足上课学习的需要，又要能满足空闲时休息和做课后作业的需要。课桌椅还要能充分运用人体工程学，舒适、简洁、个性、有型，适合不同身高的人使用。有些课堂还需要课桌椅能进行自由组合。课桌椅的设计目标就是尽量满足这些功能要求。
2.2实现方案
基于以上目标，将课桌椅的主要功能概括为以下几点：①桌子作为普通课桌使用，桌面水平；②作为电脑桌和制图桌使用，桌面可调节成水平或倾斜，提高计算机操作和绘图时的舒适性；③桌子可轻松地自由移动，方便教学需要时自由组合，不移动时桌腿放置稳固；④课桌椅要能作为具有书写功能的沙发休闲椅，满足空闲时休息和做课后作业的需要。与方案二、三比较，方案一在桌腿与高度调节装置使用齿轮齿条高度调节机构，其零件制作与装配要求较高，工艺性与经济性较差。方案二由于桌面分成两块且支架安装在桌体侧面，相比整体美观性比其他两种方案差，加之没有增加高度调节机构，创新性也较差。3种方案的评分见表2，选取得分最高的方案三为本次设计的实施方案。
3多功能课桌椅的各项设计及材料选择
3.1总体尺寸设计
根据《学校课桌椅功能尺寸》标准(GB/T3976—2002)中高校非固定式课桌和课椅的主要尺寸，结合设计目标确定课桌椅的关键尺寸，详见表3。桌面宽度与桌面深度比国家标准尺寸大是考虑到这张课桌要作为制图桌和电脑桌使用，靠背上缘距座面的高度和座面的有效深度也在标准尺寸的基础上适当加大，可提高使用者休息时的舒适性。
3.2结构设计
结构设计总原则是结构简单，工艺性好。尽量采用学校现有的废料，尽量运用型材以减少机加工，从而降低设计和制造成本。1)桌椅框架设计。桌体考虑装箱体积最小和运输方便的需要，采用分块设计制作组装成体的方法。试制时为了减少加工量可做成一体。先根据总体尺寸确定桌面板的尺寸为800mm×600mm×20mm，考虑到美观性和安全性在其四角上要倒圆角。后板宽度和厚度要与桌面相同，组装后才能贴合，外观也更合理；因为桌体在转换后作为座椅使用，所以后板的高度尺寸要与靠背上缘距座面高度一致，尺寸确定为800mm×400mm×20mm，考虑美观性和安全性，后板上面两角要设计R100的圆角。底板的尺寸由后板和桌面确定为750mm×495mm×20mm，但考虑人体工程学，底板前侧切去一R500弧形，使人腿放置得更舒适。侧板的三侧面分别与后板、底板和桌面连接，考虑人体工程学的需要，桌面组装后要与水平面倾斜8°，侧板的上侧面应为8°斜面，其余尺寸由与之连接的板料尺寸决定。所有板料的厚度可根据所选材料强度的不同进行调整。为连接可靠和装拆方便，各块板的连接构件可采用长螺栓与特制异型螺母连接。2)三角架与桌面角度调节装置设计。三角架上面与桌底板连接，下面与竖杆连接，在装配体中起支撑桌体的作用。因为三角形的稳固性故采用这种形式，又因为桌面的角度需要调节，因此支架的前支撑需要能调节长度。因为桌子高度较高，只有左右两个三角架与桌体连接，其上下和前后的强度足够，但左右方向会发生弯曲，特别是作为椅子使用时，要承受人体的重量，需在两侧三角架中间增加一个横档连接，增加左右方向的稳固性和承重能力。三角架与横档采用螺钉连接。桌面角度的调节装置机构原理如图2所示[2]，机构运动处于粗实线位置时，桌面与水平面成8°倾角，当机构运动到虚线位置时，桌面成水平。3)脚架与高度调节装置设计。脚架下面要安装小脚和轮子。由于桌子高度需要调节，所以脚架上还要安装高度调节装置，为了保证其强度，将脚架设计成工字型结构，工字的四角上安装小脚，中间横档上安装高度调节装置。在横档的两端安装两根竖杆，使三角架能在竖杆上自由上下滑动。桌子高度调节装置用丝杆螺母传动机构来完成，丝杆的长度由桌子高度调节行程决定，采用上下两头加上行程限位销。为减少加工面，将螺母设计成分体式，螺母装在套筒内，套筒既起到保护丝杆的作用，又起固定螺母的作用，套筒的长度由丝杆的调节长度确定，为防止螺母在套筒内转动，径向加一沉头螺钉。套筒与脚架用螺栓连接。丝杆的顶头设计一个手柄安装孔，丝杆穿过上横杆中间孔，在横杆上下都用销来限位，以保证丝杆带动横杆一起上下移动。在丝杆螺母机构中，螺母不动，丝杆旋转带动上横杆、三角架和桌椅框架上下移动，从而调节桌子的高度。脚架与丝杆螺母调节机构图见图3。4)桌脚设计。桌脚是桌子的重要部件，它直接与地面接触且承受桌子自重及桌上物体与人体的重量。本桌子要轻松地自由移动，方便教学需要时自由组合，每个桌脚要装一个万向轮。万向轮的尺寸根据桌腿的宽度确定，直接从配件市场找到合适的规格买回。每个万向轮与桌腿用4个M4的螺钉连接。桌子不移动时，桌脚要能固定且保护万向轮，因此其尺寸要比万向轮的外轮廓大。因此采用U型的结构，桌脚与腿的连接采用铰接，这样将桌脚转动后抬起，使轮子着地，桌子就可轻松移动。此结构简单合理，操作方便。桌脚的两种工作状态如图4所示。5)桌面支撑装置设计。桌面有两个位置，一个是与桌体连接，还有一个是在桌体作为椅子座位使用时，桌面放置在人的前面。因此，要设计一个装置，使桌面与桌体分离后能支撑桌面，且该装置不影响桌子的外观。经用三维软件多次仿真模拟，决定采用图5所示的转动导杆机构作为桌面支撑装置。该装置具有结构简单且不影响外观的特点。收起时放置在桌肚内，放开后，导杆处于前面位置，使桌面放置其上，实物效果如图6所示。
3.3材料选择
课桌椅按使用材料分为4类：木制课桌椅、钢木课桌椅、塑钢课桌椅、混合材料课桌椅。考虑到桌子的多功能性，桌体和桌面采用实木制作，考虑到试制时间和成本，用木工板代替。支架和桌腿材料要具有一定强度和良好的焊接性能，因此选用碳素结构钢Q235-A。采用管材，从而在保证同样强度和刚度条件下能减轻桌子的重量。桌面倾斜角度调节装置及桌子高度调节装置采用铝合金，重量轻，易加工，便于操作。
3.4外观设计
运用三维设计软件对课桌装配体和零件进行外观色彩设计和渲染。考虑到学习环境需要宁静和自然，桌体选择灰白色作为底色，蓝色为点缀。桌腿用黑色体现其支撑稳固有力。桌脚的色彩为蓝色，好比桌子穿上了水晶鞋，从而使整个桌子灵动起来，有较强的艺术性，如图7所示。多张桌子布置的教室一改沉闷的气氛，能激发学生的想象力，调动学习积极性。
4新型多功能课桌椅的创新特色与预期应用前景
该新型多功能课桌椅是在分析研究现阶段和未来大学教学过程与学生需求的基础上设计的。设计时充分考虑人体工程学，其创新点在于能经简单调节实现多功能课桌和舒适型单人学习桌椅两种不同使用模式。作为多功能课桌使用时桌面可调节成倾斜，能提高使用便携式计算机和看书时的舒适性；桌子脚可调节成固定式和自由移动式两种形式，自由移动式的设计是为了方便分组学习时课桌的自由组合；桌子带有挂钩，以满足学生的多种需求。电源插座可根据需要添加在后板上。作品色彩经过精心设计，搭配和谐美观。该多功能课桌椅适用于制图教室、计算机教室、普通教室以及实验实训室等场合，特别适用于工程类专业课程设计等实训课程教学，具有学习和休息双重功能，有利于制造师生互动的友好氛围，可以充分调动学生们的学习热情，激发其学习兴趣。该桌椅也可作为车间技术人员的工作桌，以便车间技术人员的现场工作和休息之用。它还适用于现代家庭作为孩子的学习桌，孩子上大学后还可作为电脑桌或书房沙发椅使用，也是一件理想的现代多功能家具。
参考文献：
[1]吕文生，吴珊，韩巧云.大学生身高调查及合理课桌椅设计[J].装配前沿，2012，273（15）：3-6.[2]陈立德.机械设计基础[M].3版.北京：高等教育出版社，2011：42-47.[3]时永利.不锈钢薄壁管件的加工工艺改进[J].重工与起重技术，2009，21（1）：16-18.
第二篇：多功能课桌椅
多功能课桌椅
哎！现在的课桌椅都太普通。你瞧瞧，不是白的就是黄的。还有现在小学生的负担加重了，书包变“胖”了，如果上课书没有带，还得受老师批评。从现在开始，我--未来著名的设计师就来发明一种多功能课桌椅，保证令人没有一切顾虑。
同学们一天有大部分时间都是坐在教室里学习，十分疲乏。我发明的课桌椅漆要刷成很浅的蓝色。因为科学家说，蓝色对视力有保护的作用。桌面是台液晶电脑，是在桌面里面的。电脑里储存着大量的知识信息。哪里不懂，可以随时查看，学习用的语文、数学、英语等所有书的内容都储存在电脑里，省去了你忘带课本的顾虑。上什么课，翻到哪一页，它都会自动显示出来。在电脑的左下脚，有一个识别器，你只要把食指放在上面，它可以识别，就能使用了。别人按上去它会说：“系统错误，系统错误。”同学们学习很累，所以我在课桌腿的横梁上安装了一个按摩器，如果累了，就把腿放上去，它会自动按摩。如果上课时打瞌睡或睡着了，它还会提醒你这是在上课，并排出能醒脑的氧气。
由于课桌面是电脑，家庭作业就全部在那上面布置了，所以同学也就可以很方便的在电脑桌面来完成作业了。随着身高的变化，多功能课桌椅也可以自动调出相应的位置。
同学们，我的多功能课桌椅还不错吧！如果你有更好的建议可以向我来提啊！
第三篇：机械创新设计-多功能拐杖
机械创新设计
多 功 能 拐 杖
学生姓名：
学
号： 专业班级：
2014年 12 月 7 日
多功能拐杖
摘要： 鉴于我国人口渐趋老龄化，老年人口的健康和生活质量，已经成为社会各界的广泛关注焦点，作为老年人口广泛使用的一种工具，拐杖的设计衍生出许多新的研究课题。本文将从拐杖的发展现状、新型多功能拐杖的设计及原理、产品的发展前景等方面介绍此款智能拐杖。
关键词：拐杖、多功能、老年人、智能
一、产品背景及发展现状
根据美国普查的研究，世界性的人口老龄化是“历史上未曾出现的社会现象”。从根本上讲，这种人口转变是医疗进步、教育水平明显提高和经济发展的直接成就，因此，人们可以把这一现象当作历史进步来庆祝。但与此同时，老年人的健康保障以及生活起居问题也随之而来，老年人口的增多势必引发社会对老年人健康、安全的高度重视。人进入衰老阶段后，器官生理功能逐渐减退，机体代谢变得缓慢，免疫机能下降，应急能力日渐减弱，极易发生摔跤的事故，轻者疼痛不已，重则骨折，甚至有时会有丧命的危险。因此拐杖应运而生，拐棍能帮助老人站立，拐棍能作为助步器帮助老人行走，拐棍还能作为有视力障碍的老人的眼睛为他们的日常生活保驾护航。作为老年人广泛使用的一种工具，拐杖的设计由此衍生出许多新的研究课题。
老年人需要锻炼与出行。但是由于疾病的侵扰，体能的下降，“行路难”问题不可避免地成为困扰着老人们的一个难题。调查显示，80%的老人不愿意在没有人搀扶的情况下独自出门。我们从这种问题上展开思考，设计了一款智能手杖，保障老年人出行的安全和锻炼的需要。
现在市场上的手杖品牌混杂，质量参差不齐，功能单一，只能单单起到支撑作用，并不能充分满足老年人生理要求。有不少老年人的手杖是不理想的，一根合适的手杖对老年人的安全十分重要。根据老年人的需求和消费特点，我们可以设计一款集多种功能于一体的手杖，来满足老年人的出行需求，锻炼需求，安全需求，使他们的生活更加便利，更加舒适。
二、设计方案
市面上拐杖的缺点：单一的高度，没有升降功能；定位麻烦；携带不便；材料偏重。
改造拐杖的特点： 1.高度可随心调节 2.定位方便 3.携带方便 4.采用工程塑料
此款新型拐杖，主要包括把手部分、主体部分。
其中把手部分包括由壳体、前盖、后盖组成的手柄；主体部分包括既可拆卸又可旋转伸缩的主体杆、连接管；手柄内部中空形成空腔，利用这个空腔，可完成诸多功能的压缩设计，主体杆通过连接件与连接管活动相连，连接管固定在手柄的外侧面。
这种设计的优点在于：拐杖主体杆可伸缩，也可拆卸并内置一些其它物件，节约空间，储藏和携带方便。
三、设计原理
此款新型拐杖的设计引用TRIZ创造原理。TRIZ创造原理的核心内容是技术系统进化原理和技术冲突解决原理。首先，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式。其次，各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。拐杖的设计多次援用了TRIZ理论的几种发明创造原理，归纳如下：
1.文中的此款新型拐杖利用分割原理，将拐杖分割为手柄和柱体，手柄和柱体有各自分为几个部分。
2.利用组合原理，把LED灯组与GPS、收音机、移动通讯以及其它适用设备组合在把手处。
3.利用多用性原理，拐杖原本的支持作用变为具有照明功能、导航功能等多功能集合的一体。
4.拐杖的收缩性运用了嵌套理论。
5.手柄的把手圆润适手的设计运用了去棉花原理。6.复合材料原理的运用，使拐杖整体的重量减轻许多。
四、功能结构
1.电筒式手柄
在拐杖一个端面处内置一个小型LED灯头，旋转外露头部可控制手电筒的亮灭。安装在手柄上的手电筒，使手杖具备了照明功能，不必再额外备用照明设备，方便老年人在光线暗的地方以及夜间出行的时候使用。
2.GPS导航与定位
手柄内置GPS导航，当老年人在户外迷路或者要找近道回家时，利用GPS的导航功能即可实现自动导航并带有语音播报功能，即使无法自己回家，只要按一下GPS功能键，就能够把老人的当前地址发送给家人。
3.通讯功能
手柄内置通讯器材，在把手处设置几个快捷按键，各个按键指定系统给不同的号码拨号，只要按下按键，就可以与对应的人进行通话。另外，设有急救按键，当老人感觉到身体异常时可立即按下此键，附近医院就能收到求救信号，并能及时施救。
4.收音机
当老人在户外散步时可打开安装在手柄里的收音机，收听广播，解除老人的孤单寂寞、了解社会新闻、生活琐事。完全把自己融入正常人的生活之中。只需要按一下放行按钮，开启收音功能，旋转调频圈，转到恰当的频率上收听信息。偶尔几位老人坐在一起听一出黄梅戏，裳一段书评，忆一段小曲，闲暇之余，不缺玩乐。这一功能对老人来说也是一大好处。
5.红外感应
LED灯头上方设有一个红外传感器，当遇到前方有障碍物时，拐杖内的传感器可感应到然后引发报警装置报警，这样可以避免老年人因视线不好带来的危险。
6.报警功能
当老人不慎摔倒时，拐杖倾斜达到一定时间，报警器启动，并发出报警声，提醒家人及周边人发现老人情况，并及时救助，使老人在第一时间得到救护，防止造成危险。若达到一个小时无人受理，拐杖将自动触发通讯讲危险信号发送至就近医院。当老人要把拐杖放在一边时，为了避免不需要的报警，可手动关闭报警功能，当拐杖重新被拿起，水平仪被改变，报警系统自动复位，进入工作状态。
7.减震机构
减震机构包括减震触头和弹簧，其主体采用钢材料，减震触头采用橡胶材料制作。在手杖触头与支撑杆连接的部位安装弹簧的人性化设计使手杖在使用时拥有了减震功能，使人们在使用手杖时感觉更加舒适。
8.拐杖垫
拐杖垫的加入，不仅可以像普通的拐杖垫一样防滑、减震，触地点增多，稳定性好，避免了滑脱现象的发生，为残疾人和下肢骨折病人带来了方便和安全感，更重要的是当拐杖倒地的时候，老人只要用脚尖轻踩一下防滑垫的边缘即可轻易的让拐杖重新回到手中。避免了因为弯腰捡拐杖而造成对老人腰部的损害。另外，有了这个拐杖垫就不用为没地方挂而心烦了，拐杖可以随意放在地上而不会倒下。
9.钓鱼功能
说起钓鱼，必然会联想到老者垂钓于池边的闲适画面，对老年人群来说，垂钓是一个不可少的休闲方式。此拐杖的杖体中空设计就能很好的解决这个问题，只要将拐杖底端杖体拆下，就可以拿出放在里面的鱼竿，只要愿意，就可以拿出鱼竿钓一下午。有了这样的设计，老年人就不愁没有什么打发时间了。
五、关键技术
1.手柄处的设计
拐杖针对的使用者主要是老年人和一些身体有疾病的人群，所以对手柄处的设计就有着非常严格的要求，手柄主要注重的功效是握手的舒适度和保健的功能。海南黄花梨木，木质地细腻，润泽，纹路绚丽，整体线条优美，荧光好，手感舒服，再加上手柄是雕刻龙头状，寓意长命百岁，同时显得富丽堂皇。紫檀优点有：颜色较深，多体现出古香古色的风格木质较重，给人感觉质量不错一般木材本身都有自身所散发出的香味，尤其是檀木材质较硬，强度高，耐磨，耐久性好。
2.拐杖垫的设计 帮助人行走的拐杖与地面接触的部件称为支脚垫。其作用主要有两点：①防滑—防止拐杖与 地面接触时打滑。②缓冲—减少地面给人体的反作用力及对人的不适感。因此，支脚垫应考虑摩擦系数大且有弹性的材料，但往往这样的材料强度低、不耐磨，致使支脚垫寿命短易损坏。
在对拐杖支脚垫结构检验、分析的基础上，改进这种拐杖垫的设计，是非常的有实用性和大功效的。它所用的材料是一种碳素合成材料，具有很好的的耐磨性，而且它的面积比一般的拐杖垫要大，所以就能个好的解决以上的两点问题。所以此款拐杖垫不仅可以像普通的拐杖垫一样防滑、减震，触地点增多，稳定性好，能避免一些打滑现象的发生，而且在冬天下雪或地面结冰的时候，在它下面还可以装防滑钉。能为老年人和一些腿脚不便的残疾人带来更多的方便和安全感。更重要的是当拐杖倒地的时候，只要用脚尖轻踩一下防滑垫的边缘即可轻易的让拐杖重新回到手中。有很多的老年人都有风湿和腰椎盘突出登一系列的疾病，有了这样一款拐杖垫，就可以大大减小这个动作的难度。另外有了这个拐杖垫你就不要为了在一些公共场所应没地方放置自己的拐杖而心烦了。可以随便放置拐杖，它不再会像以前一样稍不注意就倒在地上了。
3.拐杖的收缩功能
这项功能的设计对于老年人来讲，可以说是一个莫大的福音。拐杖可以伸缩，当他们上车或者坐下时来讲就可以通过旋转控制把拐杖旋进去，当他们站起来时，再把拐杖旋出来，非常的轻松，可以讲是十分方便。有许多老人喜欢经常去郊外散心，呼吸新鲜空气之类的，在那时他们有可能不想拄拐杖，这时就可以把拐杖收缩起来放进包里，既简单又轻便。
六、材料
拐杖的手柄部分是海南黄花梨（老料）中最好的油梨老料随型雕刻而成，质地细腻，润泽，纹路绚丽，整体线条优美，荧光好，手感舒服。配合现代化的电子设施嵌入其中，使得古典美与现代工艺完美融于一体。
拐杖的杖体对制作的要求较高，由于杖体中空，所以坚固性是基本要求，要保持拐杖不会轻易折断，另外，考虑到老年人自身的弱势，要求拐杖的重量不得过大。出于以上因素，铝合金是一种合适的材料。
七、示意图
总体装配图
把手及细节
杖体
杖体处转接环
八、应用前景
随着我国社会经济的发展和人民生活水平的提高，养老保障体系的建立和完善，对老年用品的需求有了更高的要求。研制和开发适合老年人特点、且功能合理、品质优良的产品已经成为企业市场竞争中寻求发展的良机。
随着老年文化教育水平的提高，特别是以城市为主的老年市场消费潜力正逐年上升，老年人在消费观念上的转变也越来越快，现在越来越多的老年人愿意为自己的健康和娱乐支出更多的花费。这在一定程度上提高了老年人口消费市场的购买水平。与人口老化的速度相比，老年产品的发展还远远滞后在现有的老年人用品市场中，老年用品单调，品种稀少，多以保健和医疗产品为主，针对老年人设计的娱乐、旅游、文化教育、通信、交通、园艺、公共设施等产品是少之又少。
老年人需要的独特商品短缺，老年人购买商品时得不到应有的尊重和热情的服务。老年人由于体力衰退，生理功能的老化降低了他们行动与独立生活的能力，因而设计的重点一般都放在对老人的保健和医疗设施方面。
人口老龄化是世界性的人口发展趋势，我国是人口老龄化发展速度比较快的国家之一，老年人口众多。老年人的生活质量是衡量社会发展协调性的一个重要指标，如何满足老年人的各项需求成为社会的热点问题。近五年来，随着我国居民收入水平增加，老年人的消费观念也有了很大改变，由过去的舍不得消费到现在的花钱买健康、花钱买快乐。消费观念的改变给老年产业发展提供了机遇，准确的市场调研和开发符合老年人需求的优质产品成为关键，智能手杖的推出迎合了社会的需要。
智能手杖具有支撑，照明，收音机，药瓶，报警等多种功能，能同时满足老年人锻炼，安全，娱乐多方面的需求。此外，它还具有个性化定制的服务。拥有如此众多的优势，这种新型的智能的多功能拐杖必将成为老年人的福音。其潜在的市场价值与开发价值不可忽视。
九、心得体会
本文通过对拐杖的探究，研究了产品人性化设计的重要意义，通过分析进一步论证了人性化思想在当今产品上的应用十分广泛。由此可知设计师在进行产品设计时要以人为本，充分考虑人性化设计形式的各种因素的应用，采用合适的表达方式，对产品进行人性化设计，将人性化的设计理念贯彻整个产品设计中。
从当前我国老龄化现状入手，对老年人进行了需求分析，提出智能手杖的创意构思。然后从多方面对产品开发的可行性进行论证，最后提出了可行产品设计方案。相信在不久的未来，老年智能手杖将成为老年用品市场中的一道亮丽风景，成为老年人不可或缺的贴心伴侣。
在设计这款多功能拐杖的过程中，让我深刻认识到TRIZ创造理论的重要性与实用性，同时也让我意识到，实践是提高对专业知识的掌握以及运用最有效的方法。在今后的工作中，或许还会遇到这样的设计问题，此次关于智能拐杖的设计，将是今后设计的一次提前演练。
第四篇：机械创新论文：机械产品创新设计研究
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机械创新论文：
机械产品创新设计研究
【摘要】 我国制造业的工业增加值已经进入世界前四位,成了制造大国,但远远不是制造强国,与发达国家的差距还很大,主要表现在产品的性能和品质上,更为关键的是缺乏自主知识产权,缺乏自主创新产品。要求加快机械产品的现代设计理论与方法学研究,走可持续发展的道路。
【关键词】 机械;创新;制造业
一、机械产品创新设计的原则
(一)经济效益最好原则
设计的机械零件既要功能满足客户要求,又要成本低廉。考虑经济最佳性必须从设计和制造两个方面上入手。设计上保证合理的原理方案,选用正确的材料;制造上考虑零件的加工工艺性和装配工艺性。
(二)生态效益最好原则
不论是在产品制造过程中,还是在产品使用过程中,都要求产品对周围环境“零污染”。这就要求在设计过程中尽量选择低污染的材料及零部件,避免选用有毒、有害和有辐射性的材料。
(三)安全可靠原则
安全可靠是机械产品品质的保证,必须确定零件在强度、刚度、耐磨性、稳定性及热平衡性上满足设计要求。对于重型机械,一般要求有自锁装置和保险装置,以确保操作员人身安全。
二、机械产品创新设计方法研究
(一)创新技术主题的确定与分类
搜集的专利可以分为发明专利、实用新型专利和外观设计专利。发明和实用新型专利的说明书提供了发明或实用新型的技术特征,清楚、简要地表述请求专利保护的范围。外观设计专利提供了该外观设计的图片或照片,必要时会作一定的简要说明。在专利局专利分类方法的基础上,结合一般产品的特点,提出了一般产品创新技术主题的确定与分类方法。创新技术主题的确定应当以权利要求书为主,并适当结合说明书(包括说明书附图)。以权利要求书为主确定技术主题,应当完整地掌握权利要求中所记载的技术内容,如以独立权利要求来确定技术主题时,则应当将其前序部分记载的技术特征和特征部分记载的技术特征结合起来确定。下面以钻夹头为例,确定创新技术主题的方法有:
(1)对于发明专利和实用新型专利,一般情况下以独立权利要求中的前序部分记载的技术特征为主,将特征部分记载的技术特征看作是对前序部分的限定。例:一种新型锁紧式钻夹头,其特征在于:空心钻体的前端开有一截面为三角形的环形沟槽,所述前套的前端与该沟槽卡接。创新技术主题:以前套与丝母套之间的沟槽卡接为特征的锁紧式钻夹头。
(2)对于发明专利和实用新型专利的特殊情况,即独立权利要求中前序部分所描述的对象在分类表中没有确切位置的,以特征部分记载的技术特征为主,将前序部分记载的技术特征看作是对特征部分的限定。例:一种钻夹头,包括有一前套、一后套、一空心钻体和一丝母,在所述空心钻体中部台阶面与所述丝母后端面之间安装有一组滚珠,其特征在于:所述丝母为一整体结构件。创新技术主题:钻夹头的丝母为一整体结构件。
(二)基于专利的产品创新设计过程
创新的途径很多但它们都需要大量的已有知识和经验的支持。实践证明,除了基本的科学技术知识外,专利信息已经成为实现创新的最有效的知识来源之一。作为前人创新成果的结晶,相对其他知识,专利更富有创新性,技术含量高,可用性强因此,基于专利实现创新,就像
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站在前人的肩膀上实现创新,使创新开始就处于一个较高的基础上,大大提高创新效率和创新质量。通过将创新设计系统与制造行业PDM的集成,提出了基于专利和PDM的创新设计方法,其创新设计过程(如图1所示)。
产品配置是产品创新设计中的一项重点工作,根据制造企业的实际需求,采用三个层次的机械产品配置设计方法,分别是:基于零部件数据库的交互设计、基于历史的产品嫁接设计、基于规则的产品配置设计。
经过对相关制造企业的深入调查和分析,提出了基于专利技术和PDM的产品创新设计方法。该方法支持一般产品的开发创新和快速变型设计,提高零部件和生产过程标准化。通过将基于专利的产品创新设计方法和生产管理技术引入企业,必将增强企业的产品创新能力、有助于企业快速响应客户需求、提升管理水平,提高企业在市场中的综合竞争能力。
参考文献
[1]高常青.机械产品快速创新设计及其关键技术的研究[D].山东大学.2008
[2]郭国选.突破机械产品创新设计的思维障碍[J].矿山机械.2008(18)
第五篇：多功能数字钟设计
课程设计任务书
课程设计名称学生姓名专业班级设计题目多功能数字钟设计
一、课程设计目的1、综合运用EDA技术，独立完成一个课题的设计，考察运用所学知识，解决实际问题的能力；
2、结合理论知识，考察阅读参考资料、文献、手册的能力；
3、进一步熟悉EDA技术的开发流程，掌握文件编辑、编译、仿真、下载验证等环节的实现方法和
应用技巧；
4、锻炼撰写研究报告、研究论文的能力；
5、通过本实践环节，培养科学和严谨的工作作风。
二、设计内容、技术条件和要求
l、能进行正常的时、分、秒计时功能，分别由6个数码显示24小时、60分钟的计数器显示。
2、能利用实验系统上的按钮实现“校时”、“校分”功能；
（1）按下“SA”键时，计时器迅速递增，并按24小时循环；
（2）按下“SB”键时，计时器迅速递增，并按59分钟循环，并向“时”进位；
（3）按下“SC”键时，秒清零；抖动的，必须对其消抖处理。
3、能利用扬声器做整点报时：
（1）当计时到达59’50”时开始报时，频率可为500Hz；
计满23小时后回零；计满59分钟后回零。
（2）到达59’59”时为最后一声整点报时，整点报时的频率可定为lKHz。
4定时闹钟功能
5、用层次化设计方法设计该电路，用硬件描述语言编写各个功能模块。
6、报时功能。报时功能用功能仿真的仿真验证，可通过观察有关波形确认电路设计是否正确。
三、时间进度安排
1周：(1)完成设计准备，确定实施方案；(2)完成电路文件的输入和编译；(4)完成功能仿真。
2周：(1)完成文件至器件的下载，并进行硬件验证；(2)撰写设计说明书。
四、主要参考文献
(1)谭会生、瞿遂春，《EDA技术综合应用实例与分析》，西安电子科技大学出版社，2004
(2)曹昕燕、周凤臣等，《EDA技术实验与课程设计》，清华大学出版社，2006
指导教师签字：2012年9月1日
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