李潮 崔承勛
摘 要:由于中國人口多,導(dǎo)致住房緊張,在一間小屋子里有時連吃飯的桌子在不用的情況下都得收起來,十分麻煩。本文設(shè)計了一款全自動可擴縮餐桌,只需對它語音控制,它就能自動打開桌子,將桌子的面積增大一倍多。省時省力,不需要將桌子來回拆卸。
關(guān)鍵詞:可擴縮;全自動;餐桌
一、序言
當(dāng)今社會房價不斷飆升,城市住房日益擁擠,家里的活動空間也是越來越小。一般家里的餐桌面積都較小,只夠坐4-5人。而當(dāng)家中有親朋好友來作客時,由于餐桌太小,一般都采用加一個大面積的桌板放在原有的桌子上的方法來解決。而大桌板較重,體積大,在狹小的房間里移動很不方便,并且由于長期放置,需要花費時間清洗,十分麻煩【1】。而本文針對這個問題,所設(shè)計的餐桌具有大桌和小桌兩種模式,用戶可以根據(jù)需要選擇不同的模式。兩種模式之間的切換也十分快速,只需要半分鐘的時間。兩種模式的切換只需要用戶對它進行語音控制即可,方便快捷【2】。
二、結(jié)構(gòu)設(shè)計
本文所設(shè)計的餐桌有大小兩種模式,選定的木板厚度為2cm,大桌模式是在小桌模式的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的,這樣可以降低成本,提高利用率。在小桌模式下,四塊扇形板拼合組成一塊圓形桌板,四塊扇形板可以在各自的滑槽內(nèi)進行移動,如圖1所示。在大桌模式下,由于要增大面積,小桌板的四個扇形塊沿著滑槽向拼合的反方向進行移動,原先小桌板所在的平面出現(xiàn)了類似于一個“十”字形的空隙,為了擴大面積,我們需要這種形狀的木板在小桌板所在的平面上與空隙完美貼合,從而增大桌板的面積。為了能組成這種形式的木板,又能在小桌模式下被隱藏起來,不妨礙用餐,我們將這種形式的木板分成兩個部分,在本文中分別稱為矩形塊和中心塊,如圖2,圖3。
四個矩形塊和一個中心塊在小桌模式下均被隱藏在小桌板的下面,其中矩形塊在中間層,距離小桌板背面3cm,中心塊在最底下,與矩形塊的背面距離為0cm,如圖4所示。在小桌模式下,桌子的整體厚度為9cm,不會影響到用戶的就餐。在大桌模式下,四個扇形塊沿著滑槽向拼合的反方向進行移動,隨后中間層的矩形塊沿著有一定傾斜角度的滑道向上移動,最后最底層的中心塊沿滑道豎直向上移動。當(dāng)全部移動結(jié)束后,桌板完美拼合,桌板的面積大大增加,如圖5所示。
三、傳動系統(tǒng)設(shè)計
(1)為了實現(xiàn)四個扇形塊能夠在滑槽內(nèi)進行移動,同時考慮到桌子整體的經(jīng)濟性問題,我們采用彈簧在壓縮狀態(tài)下將扇形塊彈開的方法,使其完成沿著滑槽向拼合的反方向移動的運動。對于扇形塊要完成沿著滑槽向拼合的方向移動,我們采用滑索一端與扇形塊相連,另一端通過滑槽上的孔以及滑槽一側(cè)的定滑輪與桌底中心立柱中的電機相連。通過電機的旋轉(zhuǎn),拉動著扇形塊沿著滑槽向拼合的方向移動,移動到完美拼合的位置時,電機停止,并用可動插銷固定,避免彈簧彈開。四個扇形塊可由一個電機驅(qū)動,節(jié)約成本【3】。
(2)為了實現(xiàn)四個矩形塊能夠沿著傾斜滑道移動,我們采用絲桿螺母來實現(xiàn)運動。每個絲桿的頂端都有一個錐齒輪,而最底下有一個電機連接一個錐齒輪,電機帶動錐齒輪旋轉(zhuǎn),錐齒輪與頂端的錐齒輪嚙合使旋轉(zhuǎn)運動傳遞到絲桿上,通過絲桿螺母從而實現(xiàn)了沿著傾斜滑道移動的運動,其上下移動只需控制電機的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)即可,驅(qū)動也由一個電機完成。
(3)為了實現(xiàn)中心塊能夠沿著滑道豎直上下移動,我們同樣采用絲桿螺母來實現(xiàn)運動,控制電機的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)和停止就可以實現(xiàn)中心塊與其他木板的貼合。
四、控制系統(tǒng)的設(shè)計
由前面所述,實現(xiàn)整個系統(tǒng)的運動需要四個電機來驅(qū)動,即扇形塊的驅(qū)動,矩形塊的驅(qū)動,活動插銷的驅(qū)動,中心塊的驅(qū)動。我們通過Arduino板編寫程序?qū)﹄姍C控制板進行控制,實現(xiàn)各個電機按一定的順序正轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn)或停止。同時,Arduino板可以連接一個語音模塊或wifi模塊,給Arduino板一個輸入信號,來實現(xiàn)語音控制或手機APP控制。
五、結(jié)語
通過這次的設(shè)計,我意識到創(chuàng)新設(shè)計的靈感可能就在一瞬間產(chǎn)生,而這一瞬間的靈感并非憑空出現(xiàn),而需要你認真的思考,認真的想,一直往你想要創(chuàng)新或設(shè)計的方面上想。與此同時,創(chuàng)新設(shè)計的過程中要不斷地優(yōu)化自己的想法,使你的設(shè)計,創(chuàng)新更可靠,更經(jīng)濟,更容易實現(xiàn)。生活中肯定還有很多的創(chuàng)新和設(shè)計需要被創(chuàng)造出來,只要我們一直想,一直思考,社會會越來越好。
參考文獻:
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[3]謝陽里.現(xiàn)代機械設(shè)計方法[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011:9.
作者簡介:
李潮,延邊大學(xué)工學(xué)院機械設(shè)計及其自動化專業(yè),本科生.
通訊作者:崔承勛,延邊大學(xué)工學(xué)院機械工程系副教授,博士.