《升降式多媒体绘图桌》研制报告

I摘要本文研制了一种利用电机提供动力，实现桌面和电脑自动升降的升降式多媒体绘图桌。桌面利用电机带动齿轮、齿条实现了自动调节角度的功能，可以让学生们上课时写字更舒适，调节坐姿，缓解在制图过程中产生的疲劳。桌面与电脑相结合，可以方便同学制图。如同学们在制图课堂上对图形不理解，可以观看三维模型进行理解。同时，电脑的存在，实现了多媒体网络教学，学校网络化及远程教学不在是梦。可以直接演示教师的讲课内容，更可以用于教师指导学生，进行互动交流、批改作业等教学活动，同时还可以实现一对一、一对多个学生的远程教育及指导，还可以一个老师在办公室对几个班的学生进行同时讲课。升降式多媒体绘图桌为标准化构型，整体体积与教学环境适应，主要实现的功能主要有：1)普通教室通用课桌。2)多媒体教室可用的电脑桌。电脑升起，与教师机联机，可以及时与老师互动沟通，教师可以马上给予答疑和辅导，从而实现网络教学。3）理工科制图室可用制图桌。桌面配备可调节角度的画板，为制图的同学提供了方便，同时，手工制图与电脑制图在一张桌子上可以同时进行，对同学了解模型的结构有很大帮助。本文所设计的升降式多媒体绘图桌可以广泛应用于数字化课堂的建设，同样可用于家庭课桌、企业办公。升降式多媒体绘图桌可以很好实现学生的师生交流互动，提高教学质量、教学效果，从而最大限度提高学生学习效率，更可以方便师生交流。大大的提高教学质量以及学生的学习效率。具有良好的应用前景，以及广阔的市场空间。具有较高的应用价值。关键词：电机;教学；升降式多媒体绘图桌目录II摘要..........................................................I第一章项目背景及研究意义........................................11.1项目背景......................................................11.3国内同类产品介绍..............................................11.4本项目研究内容及意义..........................................2第二章升降式多媒体绘图桌方案设计................................42.1升降式多媒体绘图桌的设计要求..................................42.2方案拟定......................................................42.2.1升降多媒体绘图桌桌面升降单元方案拟定........................42.2.2升降多媒体绘图桌电脑升降单元方案拟定........................52.3升降式多媒体绘图桌的系统组成及其工作原理......................52.3.1升降式多媒体绘图桌的系统组成..............................52.3.2升降式多媒体绘图桌的工作原理及相应计算....................62.7升降式多媒体绘图桌的性能指标.................................112.8本章小结.....................................................11第三章升降式多媒体绘图桌本体结构设计...........................123.1桌面翻转单元和显示器升降单元的设计...........................123.1.1桌面翻转单元齿轮与齿条设计................................123.1.2电机的选用................................................133.1.3显示器升降单元电推杆的选择................................143.1.4万向节的选型.............................................143.2刚性连接单元的设计...........................................153.2.1底架的选择...............................................163.2.2刚性连接销的设计.........................................163.3动力施加单元和电路控制单元的设计.............................163.4实验样机的主要参数...........................................183.5本章小结.....................................................18第四章升降式多媒体绘图桌的综合性能测试.........................194.1升降式多媒体绘图桌相关部件的安装.............................194.1.1螺丝式连接...............................................194.1.2电机与电推杆之间的电路连接...............................194.1.3电推杆与显示器支架的连接.................................204.1.4电机与轴的连接...........................................204.1.5单元的组装连接...........................................214.2单元的约束...................................................22第五章研制结论及创新点.........................................225.1研制结论.....................................................225.2创新点.......................................................23第六章应用前景.................................................24目录III致谢.........................................................26参考文献.........................................................27附录一升降式多媒体绘图桌的实物照片.............................27附录二升降式多媒体绘图桌的模拟试验..............错误!未定义书签。第一章项目背景及研究意义1第一章项目背景及研究意义1.1项目背景目前，中国教育正在普及化，走进大学课堂的学生越来越多，据不完全统计，截止到2012年底，我国一共有954所本科院校,303所独立院校,1272所高职专科，其中建筑建工类，土木类，机械类，电子电气等大多数理工科学生都要学习《工程图学》，即都要进行专业制图。随着计算机技术的飞速发展，计算机绘图由最初的辅助设计手段，逐渐变成现今的制图技术人员的必备技能。它使人摆脱了旧时低效的绘图方式，进入了高效精确的绘图时代。因此，在各大校，计算机绘图已是必不可少的核心课程。同时，在随着技术的发展，手工制图也是很重要的。诚然，手工绘图耗时长，效率低，但经过不断的教学课程改革，学习手工绘图并不是为了在日后用手工绘图的方法来制图，而是养成好的学习习惯。手工绘图部分包含了国家标准的学习，点、线、面的投影，基本体及截交线、相贯线的投影、组合体三视图、轴测图五大部分。手工制图是不可替代的，计算机制图与手工制图的课时已经达到了1：1，因此手工制图和计算机制图的结合更是必要的。1.2升降式多媒体绘图桌概念的提出加强手工绘图训练不管对电脑设计表现还是手绘表现都是非常必要的。在电脑技术发展飞速的今天，运用电脑给设计者带来了方便、快捷的制图方法，不仅大大缩短了设计制作的时间，许多通过电脑的绘图的图纸尤为精美，课时手工绘图的绘制与训练仍不能忽略，重视培养学生的手绘制图表现能力，只有这样才能将自己的构思方案得心应手生动完美的表达出来。手工训练是电脑绘图表达的基础。手绘技法的熟练掌握，是制作精美电脑图纸应具备的前提条件之一。手绘图的表现过程可以提高学生在图纸方面的表现能力，也能提高物体形体的塑造能力。手绘基础训练提高形象思维能力和空间想象能力。同时，手工制图可以在设计构思阶段绘制草图进行比较推敲形成方案，这是电脑制图无法取代的，电脑制图的方便快捷，也是手工制图做不到的，因此，升降式多媒体绘图桌的产生，使二者完美的结合在一起。既满足了中国现有高校的使用，又有效的提高了各高校学生的学习能力。1.3国内同类产品介绍国内外同类产品产品优点产品缺点第六届机械创新设计大赛参赛作品升降式多媒体绘图桌2通过对现有同类产品的调研，并对其结构和功能进行综合分析，可知目前市场现有的绘图桌主要存在以下不足：桌面不可调不能与电脑制图结合电脑摆放存在安全隐患绘图工具没有很好的摆放位置1.4本项目研究内容及意义本项目对国内教学设备进行了综合分析，为了实现上述功能，本文研制绘图桌具有以下特点：哈尔滨大学绘图室1)桌面角度可调1)不能与计算机制图结合银川大学制图室1)存在挡板1）桌面不可调2）不能与电脑制图结合韶关大学制图桌1）存在电脑摆放架2）角度可调3）有工具盒1）电脑摆放安全2）整体体积大第一章项目背景及研究意义31）升降式多媒体绘图桌整体只有普通课桌大小，适合普及推广；2）升降式多媒体绘图桌桌面可随意调节角度，适合长时间工作；3）升降式多媒体绘图桌电脑利用了桌面以下的空间，不会出现碰撞现象，不影响作图；4）升降式多媒体绘图桌电脑制图与手工制图可同时进行；5）升降式多媒体绘图桌桌面和电脑的升降都是电动的，方便快捷。本文通过对目前全国部分高校的制图室进行了初步了解，总结出各大校制图桌存在的不足，以及学生的需求，我们根据这些问题，研究出了升降式多媒体绘图桌，既解决了各大校现有的绘图桌存在的不足，又满足了学生的需求，使学生完成一副作品时不再疲劳，适当调节角度，还可有效抑制近视的产生。为教育教学提供了一种好的教学用具。第六届机械创新设计大赛参赛作品升降式多媒体绘图桌4第二章升降式多媒体绘图桌方案设计各大高校的部分专业都对对工程图学有所涉猎，都会有1-2个学期的学习，尤其是机械、土木、建工等专业。现存的现象是，教师在课堂讲解理论，之后，学生到制图室进行对模型的测绘，最后将手绘图形成电脑图。学生在上课过程中，由于没有模型，很难理解空间结构，导致很多知识的不明白。在制图过程中，不能了解模型的内部结构，导致作图出现错误。电脑制图时，常常会因为草图不对，重新到手工制图室测绘，往往浪费时间。为了解决这些问题，我们研发了升降式多媒体绘图桌，结合了手工制图与电脑制图，也解决了教室讲解缺少模型的局面，本章对制图桌的升降原理进行了讲解。包括桌面升降，电脑升降两部分。2.1升降式多媒体绘图桌的设计要求根据绘图的长时间工作性和需要与计算机结合等特点，充分考虑实际绘图要求，以绘图方便,缓解劳累为目标，升降式多媒体绘图桌需满足到以下设计要求：1)整体尺寸合理，能够在教室里正常数量摆放；2)适应性强，可应用于正常教学,电脑教学以及专业绘图课；3)操作简单，安全可靠；4)可实现网络教学。2.2方案拟定2.2.1升降多媒体绘图桌桌面升降单元方案拟定方案一：桌面升降单元采用电