机械工程创新训练

1创新训练课程设计报告便捷式可充电折叠LED台灯姓名：学号：指导教师：学院：机电工程学院专业：机械设计制造及自动化完成日期：2013年7月11日2目录一.前言…………………………………………………………………………………..3二.课题选择………………………………………………………………………………..3三.报告正文书……………………………………………………………………………....43.1台灯的简介……………………………………………………………………..43.1.1台灯的历史………………………………………………………………..43.1.2台灯的原理………………………………………………………………..53.1.3台灯的功能………………………………………………………………..53.1.4台灯的特点………………………………………………………………..63.2产品设计………………………………………………………………………..63.2.1产品分析………………………………………………………………….63.2.2设计理念………………………………………………………………….73.2.3设计方案………………………………………………………………….7结束语…………………………………………………………………………………....12参考文献………………………………………………………………………………………13致谢…………………………………………………………………………….......13.附录…………………………………………………………………………….......14.产品三视图一前言3创新训练设计是对大学两年学习的一个总体检验。通过两年的学习，我对机械设计有了比较系统的认识，对专业技能也有了很好的掌握，而创新设计恰恰是一个可以发挥和运用所学知识的契机。对于这个也被称为大学两年最后一个作业的创新设计，我会尽最大的努力去完成，认真调研，认真设计，认真制作，拿出一份优秀的作品来为自己的大学两年生活画上句号，同时将创新课程设计中所积累的经验和知识，用在今后的学习和工作中去。二课题选择课题名称：便捷式折叠式台灯设计课题说明：在日常生活中，我们会接触很多种类的灯类产品，而“便捷折叠式”还是一个比较新颖的产品，再此之前少有如此细致的产品分类，大多数情况下，与此功能和使用场合相近的产品都被称作台灯，更确切地说，就是我们日常生活中看书写字时所用的台灯。这一类台灯和其他台灯的不同之处就在于人需要在其可根据使用的个人的情况自己调节。台灯在对灯杆的折叠方面有着较高的要求，如果设计不合理，难免难看、不协调,不容易携带。对于便捷折叠式台灯设计，不仅要以人机工程学的知识为指导，还要在功能上和外形上有所突破。所以，这一课题的研究很有意义。为什么又要提出“便捷折叠式台灯”这一概念呢？这是由于目前大学生灯下学习的情况越来越多，在家中、学校中的情况更是有增无减，那些设计得十分工业化、机械化的台灯明显与紧张的学习环境格格不入，于是便捷折叠式台灯的这一细分市场就凸显出来了，并且“便捷折叠”二字也缩小了课题的范围，明确了研究的方向。另外，我认为，对于刚刚学完基础知识的我们来说，设计还是一个很大的命题，经过四年学习的我们似乎可以什么产品都去设计，但实际上，很多产品我们都不了解，与其盲目地选择一个不懂的产品纯粹去设计外观，还不如对身边看似再平常不过的东西重新审视一番。基于以上的思考，我选择了台灯这类产品，并将课题定为：便捷式折叠式台灯设计。在台灯的功能设计上，更多地考虑实际使用情况，改变以往由人来适应静态台灯的情况，使之变为折叠式台灯来适应人的不同需求，以此达到缓解疲劳，保护身体健康，增添生活趣味的目的。3报告书正文43.1台灯的简介3.1.1台灯的历史IngoMaurer是生于1931年的德国设计师。大大小小的设计杂志上似乎都不得不提到这位“光之诗人”。而几乎毫无疑问的IngoMaurer是这个世界上对光（灯）投入了最多心血和智慧的设计师。IngoMaurer是生于1931年的德国设计师。距今为止IngoMaurer设计了120多种不同类型的灯和照明装置，而世界上更是有着无以记数的展会现场，公共空间，建筑设施，私人处所的美妙氛围是由IngoMaurer所一手营造。IngoMaurer最早的自发的接触到光（灯）的设计来源于其对灯的着迷，他为之形容“perfectunion”（技术与诗意的完美结合）。1966年IngoMaurer受惠于波普艺术设计了其第一件作品：一款拥有有巨大灯泡的台灯，完成了其向电灯的发明者爱迪生的敬礼。此后的30多年间，IngoMaurer一直为光――简单之美的诗意追求而不断创造。1992年，Lifeline带着诗意的天使翅膀飘落人间――这也是IngoMaurer最受赞誉和畅销的作品。工作在慕尼黑的“诗人”既不是极简主义者也不种牢牢守着那些设计理论的设计师。只有对“无限多样性”的追求才是Ingmar的一件件作品所要平静地阐发的。对他而言，设计不过是一种可以从日常生活就能获取灵感的有趣科学。一件件的作品的创作可以说也就是一次次和灵感的偶遇，IngoMaurer用他安静的敏锐将它们（灵感）捕获，再用他诗人的气质将一切的美展现给一双双为之闪亮的双眸。而Ingmar对光的材料的研究尝试和革新才是其塑造一件件诗意作品的前提。从还在学生时代作学校的印刷工起Ingo就一直思考这用“纸”来塑造光的形状。1980年的Lapalme和1997年的Settle’s就是来于纸的创造。而对织物的运用以及塑造雕塑般的视觉效果则是Ingo设计中的又一大特色。而Ingmar还走在技术的前沿，是一个“先锋诗人”。LED（发光二极管）技术刚出现，Ingmar马上就把其运用到了LaBellissimaBrutta（1997）的设计上，让新技术散发诗的光芒。其后作品hoodoo(1999),Stardust(2000)和El.E.Dee(2001)的设计则无一不继续延续了Ingmar试验风格和技术先锋的诗意设计美学。现今，书写台灯的光源一般有三大类：白炽灯、卤钨灯和荧光灯。三类光源各有利弊，不同的人可能喜欢不同光源的光色和亮度，应因人而宜。为了能将大部份的光线投射到桌面，书写台灯的光源安装位置通常是水平或向下。根据使用功能分类有：阅读台灯、装饰台灯。阅读台灯，灯体外形简洁轻便，是指专门用来看书写字的台灯，这种台灯一般可以调整灯杆的高度、光照的方向和亮度，主要是照明阅读功能；装饰台灯外观豪华，材质与款式多样，灯体结构复杂，用于点缀空间效果，装饰功能与照明功能5同等重要。3.1.2台灯的原理LED光源作为第四代新型节能光源，从诞生之时就被用来做各类灯具的发光光源。作为光源的白炽灯其发光效率只有百分之五，而LED光源的发光效率几乎接近百分之九十。LED照明以其高节能、长寿命、利环保的特点成为大家广为关注的焦点。台灯是家家户户都在使用的普通灯具，这几年高亮度的LED光源因其制造技术突飞猛进，而其生产成本又节节下降，如今台灯得以使用LED光源作为高亮度、高效率而又省电、无碳排放的照明光源。LED台灯工作原理遵循安全第一的民用电器的设计理念，LED光源是一种低电压直流恒流源的发光器件，不能用100～220V的交流高压电直接点亮，因此，LED台灯方案的设计思路是，首先要将高压的交流电变换成低压的直流恒流源，才能点亮LED光源。使用最经济有效的方法降压和进行交直流变换是设计的首要考虑，当今便携式电子产品使用交流电源的交直流降压变换器——适配器(Adapter)就成了既经济实惠、又现成、又好用的首选。适配器的输出电压要求稳定在DC12V，输出电流要根据LED的光源的功率来选择，一般要给予30%的余量，以3×1W的白光LED光源为例，1W的白光LED的标准工作电流应为350mA，因而3个LED光源串联其电路需要的电流也是350mA，考虑到延长LED寿命和降低光衰，可以设计为300mA～330mA，不会明显的影响LED发光的亮度，所以适配器的输出电流应选750mA～1A的。AC220V经由适配器在灯具外的安全降压变换，向LED台灯提供稳定的12V直流电源，在台灯底座壳内安置恒流源电源板，将直流电压变换成稳定的直流恒流源，以满足LED光源发光的技术要求。在直流恒流源前可加一电源开关，以便在台灯不用时可关断直流电源，但不能关断220V交流电源，因此不用时应从墙上取下适配器的电源插头，这也是这个实用方案的唯一“缺点”。如不想采用机械开关，并想要一个更有创意的卖点，可选用电子触摸开关，如手指轻点可实现台灯的开-全亮、半暗、关；由于电子技术的快速进步，电子触摸开关如今已是一个低成本的器件。3.1.3台灯的功能台灯是人们生活中用来照明的一种家用电器。它一般分为两种，一种是立柱式的，一种是有夹子的。它的工作原理主要是把灯光集中在一小块区域内，集中光线，便于工作和学习。一般台灯用的灯泡是白炽灯或者节能灯泡。有的台灯还有应急功能，用于停电时无电照明已用来应急。63.1.4台灯的特点Led照明是一种绿色光源：工作电压低，耗电量少；性能稳定，寿命长(一般为10万小时)；抗冲击，耐振动性强；led照明产品能提供优质的光环境，提升照明系统的光效，没有红外和紫外的成分，显色性高并且具有很强的发光方向性；调光性能好，色温变化时不会产生视觉误差；冷光源发热量低，可以安全触摸；改善眩光，减少和消除光污染。零频闪，不会使眼睛产生疲劳现象。无电磁辐射，杜绝辐射污染保护大脑。它既能提供令人舒适的光照空间，又能很好地满足人的生理健康需求，是环保的健康光源。长期使用可保护视力，预防近视。缺点：1，价格贵。2，能普遍做到的光效率和理论光效率还有很大差距。3，能做到的寿命和理论寿命（10w小时）还有很大差距。4，还是有一定的发热量。5，光衰还可以大幅度缩小。3.2产品设计3.2.1产品分析1）说明介于“折叠式台灯”产品是一个较新的概念，我只能从现有的台灯的文献中，查找相关资料，通过对学生使用台灯的要求和标准，得出我所要设计的产品的具体要求。2）现有产品的标准和资料台灯一般分为两种，一种是立柱式的，一种是有夹子的。台灯为家居常用的电器之一，主要是把光集中在一小区域内，便于工作和学习。一般台灯用的灯泡是白炽灯或者节能灯泡。有的台灯还有应急功能，用于停电时无电照明台灯通常可分为工艺台灯和书写台灯.工艺台灯有玻璃磨花,陶瓷彩釉,景泰蓝及金属、塑料制品,强化艺术造型和装饰效果.书写台灯有金属蛇形管工作台灯、夹式弹簧摇臂悬吊台灯、座式可调光全塑台灯、座式可调光搪瓷台灯、铜座古典台柱式单双瓷罩台灯、槽形双瓷双色罩台灯、古典烛台式台灯、古老油灯式台灯、双灯头子母式玻璃台灯.其功能主要用于阅读、书写居室内设置台灯，大多用于写字台、床头柜和矮组合柜。品类很多，通常可分为两种类型：工艺台灯和书写台灯。工艺台灯有玻璃磨花、陶瓷彩釉、景泰蓝及金属、塑料制品，强化艺术造型和装饰效果。书写台灯有金属蛇形7管工作台灯、夹式弹簧摇臂悬吊台灯、座式可调光全塑台灯、座式可调光搪瓷台灯、铜座古典台柱式单双瓷罩台灯、槽形双瓷双色罩台灯、古典烛台式台灯、古老煤油灯式台灯、双灯头子母式玻璃台灯。其功能主要用于阅读、书写。灯罩多为不透光或半透光，以使光亮下照集中。其光度与人的视线距离都有规定，一般相距30~45厘米，灯光与视线形成45度夹角，白炽光灯泡比低瓦数荧光灯管视觉效果要好。写字台的台灯应适应工作性质和学习需要，宜选用带反射罩、下部开口的直射台灯，也就是工作台灯或书写台灯，台灯的光源常用白炽灯、荧光灯。书橱内可装设一盏小射灯，这种照明不但可帮助辨别书名，还可以保持温度，防止书籍潮湿腐烂3.2.2设计理念（一）从台灯结构上分析，大多数学生认可折叠式台灯比较好，这是因为它就大大的节省了桌子的空间，折叠起来又可以携带外出，如果能再给它加个太阳能电池的话，这将大大提高其便利性和实用性。（二）从台灯功能上来分析，一般学生用的台灯只具有照明功能，。当然台灯不仅是学生中的“伴侣”，它也可以是日常生活中的装饰品。（三）从