创意折叠椅论文

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创意折叠桌优化设计

创意折叠桌优化设计

创意折叠桌优化设计摘要:创意折叠桌因其外形美观,节省空间,受到了人们的一致认可。

本文利用空间几何知识对其设计原理进行分析,并以人力、物力两方面的消耗为优化条件,以整体稳定性、相对桌腿不相交两个方面为约束条件,建立多目标优化模型,得出最优加工参数。

从而达到节省材料的目的。

关键词:空间几何勾股定理多元线性规划1 引言国外注重针对折叠思想的理论研宄,俄国学者G.S.Altshuller及其同事于1946年提出运用发明问题解决理论指导折叠家具的设计, 有助于设计出符合消费者需求并且具有市场竞争力的产品[1]。

在我国对于折叠结构的研究涉及到各科领域,主要是研宄其几何性能、力学性能和荷载强度等方面。

张福昌及张寒凝[2]于2002年初歩论述了折叠的概念、折叠家具的优点和类型。

张煌[3]于2009年从现代设计方法以及美学、技术和工艺的角度揭示了折叠设计与人性化设计思想绿色设计原则之间的内在联系.林舒瑶及徐燕君[4]于2014年利用现代装饰理论探索如何使折叠家具在满足折叠结构的基础上附加其他的功能,以期达到家具产品在空间中的高效使用。

2 几何动态模型的建立与求解2.1模型建立首先通过空间几何知识将折叠桌抽象为简单的数学图形,将整个动态过程简化为初末两个静态过程,分析这两个过程中的几何原理及几何关系,进而算出桌腿木条开槽的长度。

由此,我们从“钢筋条在每个桌腿上的位置(铰链点到钢筋条距离)”、“每个桌腿与桌平面夹角的”、“桌腿末端水平面至桌面的距离”以及“第条桌腿的垂直投影长度”四个方面描述桌腿的变化过程。

为研究方便,以最外侧桌腿为参照,分析桌腿的初末态,得到第条桌腿其变化规律随最外侧桌腿的变化规律如下:①钢筋条在第条桌腿上的位置:2.2模型求解根据以上公式,可计算出第条桌腿上从铰链点到钢筋条的距离,同时也就得到了钢筋条终点位置距离第条桌腿末端的距离,开槽长度。

结果得出钢筋条终点位置距离桌腿末端的距离范围为(8.2,26.1),开槽长度范围为(0,17.9)。

新型便携式折叠椅 安全人机工程设计

新型便携式折叠椅    安全人机工程设计

新型便携式折叠椅——安全人机工程学产品设计院系:华北科技学院安全工程学院班级:专业:安全工程指导老师:设计学生:设计时间:1折叠椅的历史与发展在世界发展的过程中,折叠椅一直被认为是最重要的家具之一,在古代,它甚至是社会地位的象征。

折叠椅不只是为了供人就座,还用在了各种正式场合和仪式中,以及旅游。

由于折叠椅本身成为人们普遍的座椅,所以出现了形式与制作工艺的多样化。

也由于折叠椅已经不包含太多的权力与尊贵的象征,所以这也导致了新功能、新设计的发展。

19世纪末,折叠椅已是功利主义者所玩弄的设计品,出现了各种形式各种用途的座椅。

折叠椅有很长的军事用途历史。

它需要有直率紧凑的外观,和结识耐用的特点。

当它开始展示美学后,人们就有了对它的记忆。

但是它从未被设计得漂亮。

过去折叠椅的命名带有尊严和高贵的意蕴,而拿破仑椅“fauteuil”一直作为长官座椅的名称而存在。

全世界有成千数万的专利是关于折叠椅(凳)的新奇想法。

折叠与便携的产品与日俱增,工业生产出最小和最轻的零部件来构成折叠家具,以适应各种天气气候。

人们可以在野营、沙滩休闲、运动赛事等随处见到不同的折叠椅,它是一种适应所有习惯和需求的椅子。

折叠椅可以应用在学校的课桌椅上,可以应用在电影院与剧院中等公共场所。

折叠椅成为了家具中不可或缺的一部分,而现代的折叠椅则是经过大量的社会调查与技术讨论后被设计出来的。

工业视觉化后,随着德国包豪斯的理论,折叠椅的设计在1965~1975年间开始繁荣起来。

1.1.1国内现有技术我国在折叠椅的设计过程中主要使用了全塑性材料、刚性材料、全木材料、铝合金管+帆布材料、不锈钢管+木板材料、不锈钢管+塑料板材料、铝合金管+塑料板材料等制作。

随着技术的发展,人们更加重视生活中的享受。

他们把精力投入到座椅设计中,极为关注于椅子的折叠、调节与舒适性,但是大量生产的椅子并不都包含了精细的设计。

折叠与便携的产品与日俱增,工业生产出最小和最轻的零部件来构成折叠家具,以适应各种天气气候。

机械原理创新设计-折叠椅创新设计

机械原理创新设计-折叠椅创新设计

黄山学院折叠椅创新设计系别:机电工程系姓名:专业:机械设计制造及其自动化班级:机械卓越班学号:21206071015目录研制背景设计方案一、折叠椅的受力分析.二、三、多功能折叠椅强度条件的建立四、五、折叠椅的计算创新点及应用参考文献研制背景当代现实中,一些不合理的椅子经常危害人们健康,我们常常看到打字员、会计、司机等因座椅不合人体尺寸而造成别扭的姿式,长期如此造成过度疲劳,脊柱弯曲、腰间盘突出、驼背等职业病;学生因座椅不适而坐姿不正、影响身体发育,使近视率上升;日本办公室的选椅标准:“办事员是旋转椅,组长的椅子有扶手,科长的椅子靠背高,部长的椅子暄腾腾。

”这种标准只从形式上考虑,而未顾及坐者是否舒服。

而折叠椅也在其中,为此,我们有必要对折叠椅进行合理的设计。

设计方案一、折叠椅的受力分析折叠椅的受力分析情况如图2-1-1。

靠近座板前边有载P作用,根据已知条件,可做如下受力分析。

图2-1-1分别在A 、B 点取距,前、后腿受力公式如下:)cos (1α⨯---⨯=⨯b f c s P s N A ;)cos (1α⨯++⨯=⨯b c f P s N B可得:s P b f c s N A ⨯⨯---=)cos (1α 2.1;P sb fc s N B ⨯⨯+++=1cos α… 分别取各杆件为研究对象,各铰支点摩擦忽略不计,如图2-1-2所示。

计算结果如下:根据座板受力情况,依M 点取距,有P c f N N DY DY ⨯==' 2.3;D Y A CY CY N N N N +=='=P sb fc s c f ⨯⨯---+)cos (1α… 依C 点取距可求出)cos sin ()(cos 211ααα⨯-⨯⨯=+⨯DY DX A N N P b a NP a s b a b f c s c f N DX ⨯⨯⨯⨯+⨯⨯---+⨯⨯=)sin cos )()cos (sin cos (11111ααααα……………… 由图2-1-2可知'''CX CX MX MX D X D X N N N N N N =====……………………若C 点取距可有P cc f N N MY MY ⨯+=='…………………………………a b c d二、多功能折叠椅强度条件的建立前、后腿和座板的强度条件前、后腿和座板是铰链,简化后均可看作是简支梁AC、DG 和BC,三杆所受法向力及弯距如图2-1-3所示。

折叠结构设计_折叠结构在家具设计中的应用论文

折叠结构设计_折叠结构在家具设计中的应用论文

折叠结构设计_折叠结构在家具设计中的应用论文折叠结构在家具设计中的应用摘要:折叠结构作为一种灵活与便捷的设计理念,在家具设计中具有广泛的应用前景。

本文将介绍折叠结构的概念、特点以及在家具设计中的应用,并通过案例对其优势进行探讨。

希望通过对折叠结构的研究,进一步推动家具设计的创新与发展。

关键词:折叠结构、家具设计、灵活、便捷、创新一、引言家具作为人们日常生活中不可或缺的一部分,其设计与功能愈发受到人们的重视。

在家具设计中,折叠结构作为一种特殊的设计理念,具有卓越的灵活性和便捷性,为人们提供了更多的可能性。

本文将深入探讨折叠结构在家具设计中的应用,并展示其创新与发展。

二、折叠结构的概念与特点折叠结构是指通过设计将家具拆分为多个可折叠的部分,使其在使用和存储时更加便捷。

折叠结构设计通常采用轴心折叠、面折叠或环折叠等方式,通过合理的连接件实现折叠与展开的功能。

相比传统的固定结构,折叠结构具有以下特点:1. 灵活性:折叠结构设计可以根据用户的需求进行自由组合和调整。

用户可以根据空间的大小和布局来选择合适的折叠方式,在使用过程中灵活调整家具的形状和大小。

2. 便捷性:折叠结构设计使得家具在存储和搬迁时更加方便。

通过折叠,家具的体积可以大大减小,节省存储空间,同时也方便携带和运输,节约人力和空间资源。

3. 创新性:折叠结构设计在家具行业中提供了更多创新的可能性。

通过合理的设计和材料选择,折叠结构可以使家具的造型更丰富多样,增加家具的功能性和观赏性。

三、折叠结构在家具设计中的应用折叠结构在家具设计中有着广泛的应用,下面将通过一些典型案例进行介绍。

1. 折叠椅:折叠椅是家具设计中常见的折叠结构应用之一。

通过使用铰链连接,椅子可以在使用时展开,而在存储时可以折叠成较小的体积。

这种设计适用于需要频繁搬运或空间有限的场合,如户外露营、旅行等。

2. 折叠桌:折叠桌是另一种常见的折叠结构应用。

通过创新的设计,桌面可以折叠成不同形状和大小,以适应不同场所和用途的需求。

手推折叠轮椅设计说明书机械创新设计论文(1)

手推折叠轮椅设计说明书机械创新设计论文(1)

手推折叠轮椅设计说明书机械创新设计论文
(1)
手推折叠轮椅是一种为了方便残障人士移动而设计的可折叠的轮椅,能够有效解决普通轮椅使用时占据过多空间、不便于携带的问题。

本设计说明书着重介绍手推折叠轮椅的机械创新设计方案。

一、设计需求
1、解决传统轮椅底盘体积过大不易携带的问题;
2、提高轮椅可折叠性能,方便携带;
3、保证轮椅使用时的安全性;
4、考虑到残障人士舒适需求,合理设计座椅。

二、设计方案
1、底盘折叠设计
本设计采用双折叠机构,将底盘折叠成两部分,首先将与座椅相连接的底盘部分抬起,然后将后方底盘叠至抬起部分下面,实现对整个底盘的折叠,从而实现对整个轮椅的体积缩小。

2、座椅设计
座椅采用人体力学设计,能有效缓解残障人士坐着的不适感。

座面将使用柔软的海绵材料包覆而成,背部和头部也将采用同样材质加以包覆,并在座椅表面增加加热功能,使残障人士在使用轮椅时的舒适度进一步提高。

3、贴合性设计
本设计中所使用的材质,如钢铁、铝合金、高强度聚合物等,还具有
较高的自重,为了保证轮椅使用的安全性,座椅的贴合性将得到重点
考虑,满足运动时的稳定性,以便不影响轮椅使用者的情感体验。

4、刹车装置设计
本设计将配备刹车装置,方便轮椅的停放,保证在行驶过程中的安全性,配备调整弹簧,抵御突然变形,一旦发生事故,可有效保护用户
安全。

三、总结
本设计按照需求同残障人士使用感受来进行了设计,考虑到方便携带、安全性和舒适性等方面,更好地遵循了创新的重要性并做出了一定的
贡献。

折叠椅毕业设计说明书

折叠椅毕业设计说明书

《机械创新设计》设计说明书设计题目: 折叠椅专业: 班级: 设计成员:2021年 4月30日目录摘要 (3)第1章绪论 (4)1.1 设计背景 (4)1.1.1 折叠椅用途 (4)1.1.2 折叠椅的发展 (5)1.1.3 座椅的分类及优缺点 (6)1.2 课题的目的和意义 (7)1.3 课题研究的主要内容 (7)第2章座椅的折叠设计 (9)2.1 折叠椅的原始结构 (9)2.2折叠椅展开过程 (10)2.2.1 全部的展开 (10)2.2.2 展开背部图 (11)第3章创新设计.........................................................产品作原理 (12)3.2 创新点 (12)3.2.1创新点一 (12)3.2.2 创新点二 (13)3.3产品结构 (13)3.4产品优势 (13)第4章团队介绍 (14)4.1 团队成员 (15)4.2团队分工 (15)总结 (16)摘要折叠椅也可称作沙滩椅,或是休闲椅,它的主要特点就是能够折叠,携带方便,所以成为外出旅行者必不可少的装备之一。

第1章绪论1.1 设计背景为了方便人们夏季在沙滩更好的沐浴阳光,设计出这款多功能折叠椅,方便人们出行!方便人们在休息时更加好利用间隔时间。

1.1.1 折叠椅用途夏天的时候,很多人都喜欢去海边、泳池等清凉的地方,在水中畅泳嬉戏,在水边晒晒日光浴。

要晒日光浴,不能少的就是折叠椅了,躺在折叠椅上,感受一下海涛声,海风的抚摸,多么写意啊。

折叠椅也可称作沙滩椅,或是休闲椅,它的主要特点就是能够折叠,携带方便,所以成为外出旅行者必不可少的装备之一。

折叠椅,是休闲椅中的一类。

折叠椅可分为布制折叠椅,休闲折叠椅,户外折叠椅,折叠折叠椅,有皮质、不锈钢、塑料等材质,是户外休闲和室内休息的舒适椅子。

现在折叠椅笨重,不方便携带,而且还要带一把遮阳伞,非常的不方便。

图1-1 普通折叠椅1.1.2 折叠椅的发展2019年中国折叠椅市场规模达到了40亿元,预计2026年可以达到70亿元,未来几年年复合增长率(CAGR)为15%。

大学本科毕业设计现代居室空间的木质折叠椅创新设计

大学本科毕业设计现代居室空间的木质折叠椅创新设计

20XX年复习资料大学复习资料专业:班级:科目老师:日期:本科毕业设计(论文)题目:现代居室空间的木质折叠椅创新设计学院:家具与工业设计学院专业:工业设计(家具设计)班级:学号:学生姓名:指导教师:职称:讲师二○一五年五月二十日现代居室空间的木质折叠椅创新设计摘要自改革开放以来,我国家具行业日益发展,消费者的需求逐渐成为家具设计的主导因素之一。

一方面人们生活水平的提高,要求家具产品更富个性化,另一方面,现代居室空间成本的提高,要求现代家具进行功能上的创新,能够“一物多用”,家具市场呈现出多元化的趋势。

折叠家具作为多功能家具的一种体现,在家具发展史上也占有一定得地位,对小空间居住环境的消费者来说有很高的实用性,其市场前景十分可观。

由于目前国内市场上的折叠椅造型形式单一,选材大多是成本较低的金属或塑料等,折叠结构上也少有创新,在现代家庭中普及程度较低。

本课题将小户型居住空间的主流消费者90后年轻群体作为研究对象,主要通过市场调研、问卷调查、资料收集分析等方法,对国内外折叠家具发展趋势进行研究分析,了解一些经典的折叠椅造型,现有的折动结构,并进行归纳整合。

在此基础上,对折叠椅进行造型、结构等方面的创新设计,研究出适于现代居室空间的木质折叠椅。

关键词:折叠椅;创新设计;多功能;现代居室空间Innovative Design of Wooden Folding Chairs forModern Living SpaceABSTRACTSince reforming and opening up, China’s furniture industry keeps developing, customers’demand is becoming one of dominating factors in furniture design. On the one hand, people’s living standard have improved, asking for more personalization in furniture products, on the other hand, the increasing of modern living space’s cost, demanding innovation in modern furniture’s function, like ‘something multiple’, the whole furniture market presents a diversified trend. Folding chair, as one part of multi-functional furniture, played an important role in the furniture history, means high practicability for customers living in little residential environment, its market prospect is very considerable. Because of the singleness of folding chair’s formative form in current domestic market, and using materials of lower cost like metal、plastic and so on, there is little innovation in folding structure, folding chair is less popular in modern family. This topic makes small space living houses’ mainstream customers be the objects of study, mainly using the market research、the questionnaire survey、data collection and analysis, studying andanalysing the developing trend of folding furniture at home and abroad, collecting some classic folding chairs’formative forms, current folding structure, and organize. On this basis, making innovative designs on folding chairs’ modelling and structure, working out the wooden folding chair suitable for modern living space.Key words:folding chairs;innovative design;multi-functional;modern living space目录1前言 (1)1.1研究背景 (1)1.2研究目的与意义 (1)1.3研究内容 (2)2折叠家具发展现状综述 (3)2.1 国外折叠家具发展现状分析 (3)2.2 国内折叠家具发展现状分析 (4)2.3 折叠家具发展趋势 (5)3 折叠椅 (6)3.1 设计实例分析 (6)3.2 主要折叠结构归纳总结 (7)4 设计定位及分析 (9)4.1 目标对象定位 (9)4.2 目标空间分析 (9)4.3人体工程学因素分析..................................................................20X X X X 4.4调查问卷分析...........................................................................20X X X X 5设计构思 (20XXXX)5.1设计来源 (20XXXX)5.2设计草图 (20XXXX)5.3材料构思 (20XXXX)5.4结构构思 (20XXXX)5.5工艺构思 (20XXXX)6设计方案 (20XXXX)6.1效果图表现.................................................................................20X X X X 6.2结构图表现.................................................................................20X X X X 6.3实物图 (20XXXX)6.4设计说明 (20XXXX)致谢 (20XXXX)参考文献 (20XXXX)附录A (20XXXX)1 前言1.1 研究背景家具是人类日常生活中接触最为紧密的物品之一,家具设计的好坏直接影响到人们整体的生活水平,人们的消费观念也直接决定了家具设计发展的趋势。

创意平板折叠桌设计毕业论文

创意平板折叠桌设计毕业论文

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图 1 三维空间坐标平面 为了描述折叠的动态效果,将第一条桌腿与 Z 轴的夹角定义为 ,表示折叠的程度, 的变化范围 为 , [900,00] 如图 3 所示。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名: 导师签名:
日期: 年 月 日 日期: 年 月 日
注意事项
1.设计(论文)的内容包括: 1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作) 2)原创性声明 3)中文摘要(300 字左右)、关键词 4)外文摘要、关键词 5)目次页(附件不统一编入) 6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论 7)参考文献 8)致谢 9)附录(对论文支持必要时) 2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于 1 万字(不包括图纸、 程序清单等),文科类论文正文字数不少于 1.2 万字。 3.附件包括:任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。 4.文字、图表要求: 1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错 别字,不准请他人代写 2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所 有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工 程字书写,不准用徒手画 3)毕业论文须用 A4 单面打印,论文 50 页以上的双面打印 4)图表应绘制于无格子的页面上 5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档 5.装订顺序 1)设计(论文) 2)附件:按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装 订
4.3 问题分析 4.3.1 桌脚直纹曲面
根据折叠桌的动态变化过程的视频材料分析,给 定长方形平板尺寸、高度和钢筋位置时,当折叠角度 变化的情况下,桌腿桌脚边缘线的变换规律,最外最 长的桌脚作为支撑点着地,其余桌脚悬空,距离中心 越近的桌脚悬空和旋转的角度越大;由于连接桌腿木 条的钢筋固定在桌腿最外侧木条的中心位置固定 (30cm 处),为了能够形成折叠角度,只要设计合适
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发明问题的核心是解决冲突,而解决冲突所应遵循的规则是:“改进系统中的一个零部件或性能的同时不能对系统或相邻系统的其他零部件或性能造成负面影响。”冲突分为管理冲突、技术冲突和物理冲突。此题主要考虑技术冲突。解决技术冲突的TRIZ方法则是利用冲突解决矩阵获得可用的冲突解决原理,图7表明问题求解的全过程。
日期:2014年9月14日
赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):
2014高教社杯全国大学生数学建模竞赛
编号专用页
赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):
赛区评阅记录(可供赛区评阅时使用):







全国统一编号(由赛区组委会送交全国前编号):
全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):
试建立数学模型讨论下列问题:
1. 给定长方形平板尺寸为120 cm × 50 cm × 3 cm,每根木条宽2.5 cm,连接桌腿木条的钢筋固定在桌腿最外侧木条的中心位置,折叠后桌子的高度为53 cm。试建立模型描述此折叠桌的动态变化过程,在此基础上给出此折叠桌的设计加工参数(例如,桌腿木条开槽的长度等)和桌脚边缘线的数学描述。
三、模型假设
假设一:木板材质对设计无影响
假设二:相邻两根木条之间没有缝隙
假设三:不考虑实际加工的误差
假设四:钢筋尺寸忽略不计
假设五:木条与桌面紧密相连
假设六:钢筋经过平板每条木条空槽的最顶端(即最靠近桌面的一端),亦经过折叠桌每条木条空槽的最底端(即最靠近地面的一端)
四、符号说明
各个木条长度
长方形平板宽度
问题二中只给定折叠桌的直径和高度,需要给出最优设计和加工参数。首先运用发明问题解决理论定性分析出若想尽量满足产品同时稳固性好、加工方便、用材最少,应该做维数和参数方面的修改,然后根据受力分析以及桌脚与地面接触面积的分析进行定量计算,根据并且得出当钢筋滑到最短木条的最低端时,用材最少,最后得出最优加工方案。
②最外侧木条与地面夹角
按图一钢丝箭头方向投影,可得投影图如下:
由于桌面与地面保持水平,且每条木条有铰链固定,其在运动时总保持在该木条所在直径与竖直线所构成的平面内,最外侧木条的中点也就是投影图的 ,与竖直线的中点 处于同一条水平线上。 、 、 三点构成一个直角三角形,设最外侧木条与地面夹角为
②求槽长
针对问题三,在问题一和问题二的基础上,提出了设计折叠桌的一些注意事项,并给出了设计此款软件的设计流程,利用这些结果设计出一款新的折叠桌,并用图表示了其动态变化过程。
此外,本题是个实际问题,现实中需要考虑的因素圆圆多于题目本身,如何使模型更加贴近实际,并能根据模型设计出让客户满意的产品是本文面临的一大困难,通过查阅大量资料与文献,并进行适当的、合理的假设,对平板折叠桌的动态变化进行分析。
5.2.2设计方案一
(1)折叠桌受力分析
折叠最外面的四条桌腿是直接接触地面,承受来自地面的支撑力和桌面的压力,因为木腿的支撑力和桌面的压力的作用线不在同一条直线上,所以这些力会产生弯矩,破环桌子的稳定性。如图所示
而平板折叠边桌的其余木腿在折叠立起来的时候,各条木腿渐渐内收,从而最外侧的四条木腿提供约束力,使得桌子的稳定性得以保持。
由于约束力与四条木腿的受力正交分解之后相互抵消,所以,当最外侧的木腿与桌面成的夹角等于向内收的最多的木腿与桌面所成的夹角,也就是最外侧木腿—桌面—内收木腿的截面形成以桌面截面为底边的等腰三角形时,桌子最稳定。如图所示
而用材最少则是当折叠桌稳定时,钢筋滑到最短木条的最底端,加工方便则是满足上述条件后使木条根数尽可能少。
我们参赛选择的题号是(从A/B/C/D中选择一项填写):B
我们的报名参赛队号为(8位数字组成的编号):01008014
所属学校(请填写完整的全名):北京交通大学
参赛队员(打印并签名):1.王蜀秋
2.毛学耕
3.陈浩威
指导教师或指导教师组负责人(打印并签名):王兵团
(论文纸质版与电子版中的以上信息必须一致,只是电子版中无需签名。以上内容请仔细核对,提交后将不再允许做任何修改。如填写错误,论文可能被取消评奖资格。)
(2)参数求解
以圆形桌面圆心为原点,木板宽所在直线为x轴,木板长所在直线为y轴建立空间直角坐标系,如图所示,图 是俯视图,木板长为l,宽为d,钢筋与x轴距离为m,设木条旋转角度为 时,折叠桌达到最稳定状态。为方便计算,此题以及下一题计算时不考虑木板厚度,且假设最长木条长度为 ,最短木条长度为 ,且令木条宽度与问题一中的保持一致。
以最外侧木条为例
记最外侧木条序数为1,中间木条序数为10,则从最外侧木条向中间数起的第 根木条序数为 ,设各个木条中点至垂直于木条的直径的距离(即 到 的距离)为 , 到 的距离为 ,中点至最外侧木条中点的距离为 ,有以下等式:
经计算,得从最外侧木条至中间第十根木条的长度依次为52.19,46.83,43.46,41.00,39.12,37.67,36.58,35.79,35.28,35.03(单位:cm)
以从最外侧木条数起的第二条为例:
由假设六知,空槽最底端到 的距离(即 到 的距离)与空槽最顶端到 的距离的差值为空槽的长度, 与 的距离为 , 到 的距离为 , 到 的距离为 , 到 距离为 ,空槽最顶端到 的距离为 。经计算,得从最外侧木条至中间第十根木条的空槽长度依次为0,4.35,7.67,10.37,12.59,14.40,15.80,16.85,17.53,17.87(单位:cm)
③求各木条底端三维坐标
把每条木条底端看似成一个点,因折叠桌前后对称,所以以下以折叠桌的四分之一部分来计算,建立三维坐标系,使折叠桌的四分之一垂直落于第一象限,最外侧木条末端落于x轴正方向上,假设其坐标为(25,0,0)。
以下以求第二根木条末端坐标 为例接触的面位于yOz上,可得
二、问题分析
本题主要研究折叠桌动态变化问题以及给定某些参数设计最优加工方案。
问题一中给定长方形木板具体尺寸以及折叠桌的相关参数,首先从二维开始,用画图软件画出长方形平板平面示意图,并设定中间的圆过木条宽的中点,利用勾股定理等知识求解木条长度,再用投影法求解槽长,此处设当折叠椅稳定时,钢筋到达槽的底端,然后建立三维坐标系,用投影法及勾股定理算出各个桌脚的坐标,曲线拟合利用R语言实现,并得出函数表达式。
我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛章程和参赛规则的,如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺,严格遵守竞赛章程和参赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛章程和参赛规则的行为,我们将受到严肃处理。
我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会,可将我们的论文以任何形式进行公开展示(包括进行网上公示,在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等)。
针对问题三,在问题一和问题二的基础上,提出了设计折叠桌的一些注意事项,并给出了设计此款软件的设计流程,利用这些结果设计出一款新的折叠桌,并用一些图形表示了其动态变化过程。
关键词:折叠桌;动态变化;几何分析;发明问题解决原理
一、问题重述
某公司生产一种可折叠的桌子,桌面呈圆形,桌腿随着铰链的活动可以平摊成一张平板。桌腿由若干根木条组成,分成两组,每组各用一根钢筋将木条连接,钢筋两端分别固定在桌腿各组最外侧的两根木条上,并且沿木条有空槽以保证滑动的自由度。桌子外形由直纹曲面构成,造型美观。附件视频展示了折叠桌的动态变化过程。
创意平板折叠桌
摘要
本文围绕创意平板折叠桌动态变化问题,建立了钢筋运动模型,运用几何分析、发明问题解决理论,并设计了求木条长度、槽长、桌脚边缘线等算法,利用CAD、MATLAB、R语言、Visual C++ 6.0对问题进行求解。
针对问题一,给定长方形木板具体尺寸以及折叠桌的相关参数,设计了求木条长度、槽长、桌脚边缘线等算法,首先用软件CAD画出长方形平板平面示意图,并设定中间的圆经过木条宽的中点,利用勾股定理等知识求解各个木条长度,根据投影法求解空槽长,然后以一侧的两条最外侧木条连线所在直线为x轴,两桌脚连线中点为原点建立三维坐标系,用投影法及勾股定理算出各个桌脚的坐标,编程用Visual C++ 6.0实现,曲线拟合利用R语言实现,并得出函数表达式,又利用设置的变量描述折叠桌的动态变化模型。
由图5可知, 即为此点的y坐标
且由 可得
即为所求,以下为折叠桌一侧桌脚的坐标:
5.1.2桌脚边缘线数学描述
确定折叠桌一侧的各木条底端的坐标后,用R语言编程拟合曲线并得出曲线方程,
曲线方程为11.08-0.2319x^2+2.543y+0.9469y^2-z=0,拟合曲线如图6所示
图6
5.2讨论长方形平板材料和折叠桌的最优设计加工参数
2014高教社杯全国大学生数学建模竞赛
承诺书
我们仔细阅读了《全国大学生数学建模竞赛章程》和《全国大学生数学建模竞赛参赛规则》(以下简称为“竞赛章程和参赛规则”,可从全国大学生数学建模竞赛网站下载)。
我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。
2. 折叠桌的设计应做到产品稳固性好、加工方便、用材最少。对于任意给定的折叠桌高度和圆形桌面直径的设计要求,讨论长方形平板材料和折叠桌的最优设计加工参数,例如,平板尺寸、钢筋位置、开槽长度等。对于桌高70 cm,桌面直径80 cm的情形,确定最优设计以及加工参数。
3. 公司计划开发一种折叠桌设计软件,根据客户任意设定的折叠桌高度、桌面边缘线的形状大小和桌脚边缘线的大致形状,给出所需平板材料的形状尺寸和切实可行的最优设计加工参数,使得生产的折叠桌尽可能接近客户所期望的形状。你们团队的任务是帮助给出这一软件设计的数学模型,并根据所建立的模型给出几个你们自己设计的创意平板折叠桌。要求给出相应的设计加工参数,画出至少8张动态变化过程的示意图。
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