錢炳鋒 李建鄴 沈家蘭 馬玉靜 羅志慶 / 上海電機學(xué)院

實用新型多功能平臺

錢炳鋒 李建鄴 沈家蘭 馬玉靜 羅志慶 / 上海電機學(xué)院

為了增加傳統(tǒng)桌椅的多樣性和靈活性，設(shè)計出一款多功能一體化的座椅?？紤]到不同的人群，將座椅的高度設(shè)計為可調(diào)節(jié)；考慮到人們對桌子的不同要求，將桌面的角度設(shè)計為可調(diào)節(jié)；為解決傳統(tǒng)座椅不方便搬運的問題，將座椅下方設(shè)計為滾筒形式，方便人們攜帶。通過機械原理，實現(xiàn)了以上的設(shè)計，使桌椅不再單調(diào)。

曲柄導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)；可調(diào)性；便攜性

1.技術(shù)背景

當前課桌椅的結(jié)構(gòu)死板功能單一，限制了課堂的靈動性，讓學(xué)生們養(yǎng)成了許多不良的學(xué)習(xí)姿勢。

2.引言

教室是學(xué)校從事教學(xué)活動的一個重要基地，是教師和學(xué)生工作、學(xué)習(xí)的場所。如何創(chuàng)造一個宜人的教室環(huán)境是關(guān)系到教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的一個重要因素。為使課桌椅設(shè)計得合理，除考慮實用、經(jīng)濟、美觀等要求外，還必須應(yīng)用人機工程學(xué)原理，使課桌椅的外形尺寸符合青少年人體尺度和人體動作尺度，保證學(xué)生有一個健康良好的坐姿，從而有利于提高學(xué)習(xí)效率，減少疲勞和不舒適感。

3.原理及技術(shù)

3.1 多功能座椅的基本原理利用了曲柄導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1

3.2 自行車座管夾具有方便調(diào)節(jié)坐桿高度并且可以固定做坐桿的特點，被運用于本設(shè)計中。

4.座椅結(jié)構(gòu)

圖2 項目基本狀態(tài)示意圖

雙層旋轉(zhuǎn)椅面和雙層旋轉(zhuǎn)靠背面中心用銷釘與圓形支撐底盤座相接實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，雙層旋轉(zhuǎn)椅面和雙層旋轉(zhuǎn)靠背面上層面和下層面通過合頁連接，可以翻轉(zhuǎn)；為了增加最大負載量，此處采用了一個可以承重的機構(gòu)，椅面和底部直線光軸通過魚眼連接，椅面的翻轉(zhuǎn)帶動底部直線光軸的向前移動，當上層椅面和下層椅面平行時，直線光軸上的支撐塊對上層椅面有支撐作用，增加椅面承重量，通過桿件的調(diào)節(jié)和定位滑塊的移動實現(xiàn)單人椅、桌椅一體化的狀態(tài)、雙人討論桌椅、床以及完全折疊的基本功能狀態(tài)；通過椅面角度調(diào)節(jié)機構(gòu)和椅子高度調(diào)節(jié)機構(gòu)上的定位滑塊配合調(diào)節(jié)椅面的高度，通過靠背的角度調(diào)節(jié)機構(gòu)上的定位滑塊調(diào)節(jié)靠背角度，通過齒條的鎖定來調(diào)整靠背和椅面的距離；通過固定齒條和靠背的角度調(diào)節(jié)機構(gòu)上的定位滑塊展成一個桌椅一體化的狀態(tài)，通過角度調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)桌面的角度，供繪圖使用；通過桌子后腳桿的展開機構(gòu)和靠背的角度調(diào)節(jié)機構(gòu)的配合調(diào)節(jié)展開成一個雙人討論平臺，伸縮支撐桿能夠延長，討論桌面板的收展機構(gòu)能通過滑塊的調(diào)節(jié)打開討論桌面板，形成一個臨時的討論平臺；將椅面和靠背的上層面板翻轉(zhuǎn)開，通過桌子后腳桿的展開機構(gòu)和靠背的角度調(diào)節(jié)機構(gòu)的配合調(diào)節(jié)展成一個床式休息平臺，并將伸縮支撐架支撐在中間兩面板之間，增加承重量。

5.不同形態(tài)的變換

多功能座椅機構(gòu)可以通過簡單的操作即可變換成桌、椅、床、雙人桌椅等，結(jié)構(gòu)簡單，折疊后體積小，攜帶方便，展開后可以變換為靠椅，一桌兩椅或是一小床，且可以聯(lián)級進行多人使用，用途更強，非常適合或外活動或是居家使用；變換性強，角度與位姿可隨意調(diào)節(jié)，可以用于矯正坐姿，適用性強，滿足特殊需求。

可通過椅面角度調(diào)節(jié)機構(gòu)和椅子高度調(diào)節(jié)機構(gòu)上的定位滑塊配合調(diào)節(jié)椅面的高度，通過靠背的角度調(diào)節(jié)機構(gòu)上的定位滑塊調(diào)整靠背角度，通過齒條的卡死來調(diào)整靠背和椅面的距離。

圖3 桌椅一體化狀態(tài)示意圖

在圖2的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)固定齒條和靠背的角度調(diào)節(jié)機構(gòu)上的定位滑塊可以展成一個桌椅一體化的狀態(tài)，如圖3所示。通過角度調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)桌面的角度，供繪圖實用。

圖4 雙人平臺示意圖

在圖3的基礎(chǔ)上，通過桌子后腳桿的展開機構(gòu)和靠背的角度調(diào)節(jié)機構(gòu)的配合調(diào)節(jié)還可以展開成一個雙人討論平臺，伸縮支撐桿能夠延長，討論桌面板的收展機構(gòu)能通過滑塊的調(diào)節(jié)打開討論桌面板，形成一個臨時的討論平臺。

圖5為床式休息平臺示意圖

在圖4的基礎(chǔ)上，將椅面和靠背的上層面板翻轉(zhuǎn)開，通過桌子后腳桿的展開機構(gòu)和靠背的角度調(diào)節(jié)機構(gòu)的配合調(diào)節(jié)可以展成一個床式休息平臺，并將伸縮支撐架支撐在中間兩面板之間，增加承重量。

其它變換

圖6

圖7

此外，還能將各個腳桿收攏，實現(xiàn)完全折疊狀態(tài)放置墻角以節(jié)省空間。地腳滾筒邊上預(yù)留輪軸，可安裝輪子，更加方便，適應(yīng)能力更強。

6.科學(xué)意義

多功能座椅的設(shè)計有效的解決了學(xué)生因為桌椅高度的不適而導(dǎo)致坐姿不正確影響身體健康的問題。同時解決了在不同場所對桌椅的不同需求。底部的滾筒設(shè)計使人們在移動座椅是能夠更加的便捷。不同形態(tài)也讓學(xué)生能夠增加對學(xué)習(xí)的興趣。

7.結(jié)論

多功能平臺機構(gòu)可以通過簡單的操作即可變換成桌、椅、床等平臺，雙人桌椅等機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，折疊后體積小，攜帶方便，非常適合戶外活動；因可以變換多種形式，所以可適應(yīng)更多場合；變換性強，角度與位姿可隨意調(diào)節(jié)，可以用于矯正坐姿，可用作健身器材；可以進行聯(lián)級使用，增大用途，適應(yīng)性更強；體積小，功能強，平臺變化多樣，可滿足特殊需求……

因為該平臺可以很容易的通過改變形態(tài)來改變功能，從而使不同需求的使用更加方便和快捷。它的實用性、便捷性、多邊性會讓不同需求的人群前來購買，此平臺機構(gòu)有很大的市場前景。

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本項目受上海電機學(xué)院學(xué)科建設(shè)項目資助，項目編號：16TSXK01；上海市大學(xué)生創(chuàng)新計劃資助。