创意平板折叠桌-2014年数学建模国家一等奖优秀论文 (4)
2014年大学生数学建模竞赛B题阅卷情况总结
问题重述必须使用自己的语言重写，不能直接COPY 建模原题中的相关内容。
3.关于论文格式： （1）文字格式的规范性。文字的字体、字号、论文的 各级标题等等要一致。（2）插图、插表、数学公式格 式的规范性。插图、插表最好有图表的序号及标题， 并且格式美观、紧凑。数学公式必须使用WORD或者 WPS自带的公式编辑器输入，不能是使用其它方式输 入的，例如COPY自某个论文或者教材的电子版，或者 COPY自mathematica等能够生成数学公式的软件。 另外不能修改公式编辑器的默认输入格式。（3）必须 按要求标注页码。（4）参考文献及引用的规范性。全 国大学生数学建模竞赛论文格式规范要求：参考文献 的表述方式在正文引用处和参考文献中均明确列出。
）
文字、格式
3
总体 印象
图表、数学公式 10 参考文献
页码
论文总体工作量
文字、格式的规范性 图表、公式的规范性 4档 参考文献及引用的规范性 页码标注情况 论文总体工作量饱满情况
第1档9 第2档7 第3档5 第4档3
模型方法及结果部分评分参考:(总分80分)
第一问：（35分） 分析过程描述清楚明白、把手处讨论合理（<20cm ）。 方法明确——方程随参数动态变化（角度，钢筋位置）。 求解结果——槽长需求出（<25cm）;边缘线需要有离散点空间坐标，鼓励 写出边缘线方程（参数）表达式。
第三问：（15分） 1.不能改变直线钢筋假设，不能求平面模型，需要注意到桌面边缘线和桌脚 边缘线之间有关系。2.建立模型，给出给定桌面边缘曲线的处理方式，在此 基础上，结合第一问的方法，给出动态的参数方程模型。3.考虑稳定性等， 在动态参数方程基础上，求出最优的设计加工参数，及规格等。4.给出一个 或多个实例及加工参数，每个实例要有至少8张动态变化图。 创新性试卷加分：
数学建模——创意折叠桌
创意平板折叠桌摘要本文针对给出创意平板折叠桌的桌子高度和桌面直径，为得出最优设计加工参数以及最优选材等问题建立数学模型并求解。
针对问题一，定义圆的弦长方向与木板的长度方向平行，利用弦长公式计算出除最外围木条其余圆周内木条的长度，将所求的木条长度导入到Matlab软件中使用cubic方式拟合曲线，求出最外围木条的长度。
为描述动态变化过程，引用等效替代的思想，建立模型，用桌腿与桌子高度间的夹角变换客观明确的表现出折叠过程中的动态变化。
根据以上数据求出折叠桌的设计加工参数以及桌脚边缘线。
针对问题二，在不影响到外形美观度的基础上，先以用材最少为目标函数，用稳定性好和加工方便为约束条件，建立优化模型，使用Lingo软件编程求出部分参数最优解，根据求出的最优解系统计算汇总得出所求创意平板折叠桌的最优设计加工参数。
针对问题三，此问是要建立设计加工参数的通解，需要考虑不同的桌面形状，建立不同的模型，在输入数据时先判断属于哪个桌面形状，任意给出折叠桌高度、桌面边缘线的形状大小和桌脚边缘线的大致形状，利用建立的模型求解其设计加工参数，绘制动态变化过程示意图。
关键词：创意平板折叠桌；拟合；最优化模型；空间几何一、问题重述创意平板折叠桌在外型新颖、造型美观的基础上，还要全面考虑折叠桌制作的稳固性、加工时长以及用材量。
在已知桌高和桌面直径的条件下，建立数学模型，快速且精确的算出最优的设计加工参数。
就已知折叠桌桌高以及桌面直径的情况下，建立数学模型分析研究下面的问题：（1）根据所给的已知条件，建立数学模型，来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和桌脚边缘线的数学描述。
（2）在造型美观的前提下，考虑稳固性，加工方便，用材等影响因素，在已知桌高和桌面直径的情况下，建立数学模型，确定最优设计加工方案。
（3）根据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所期望的形状。
2014全国大学生数学建模大赛B题北京赛区
创意平板折叠桌的最优设计摘要本文讨论了某公司的新型产品创意平板折叠桌的设计问题。
从易到难，将问题一步步深化，从各项设计参数已知到客户提出各种需求参数，我们给出最优设计的数学模型。
首先，在平板尺寸、钢筋位置、桌子高度和桌面形状大小均已知的情况下，我们对数据进行计算，给出包括各木条长度、木条开槽长度等的设计加工参数，利用CAD和MATLAB分别绘制出设计图纸及桌角边缘线的四分之一图形。
建立数学模型，通过讨论桌子在不同高度时的状态，给出对创意平板折叠桌动态变化过程的描述。
进而，在仅知桌面高度和桌面形状大小的情况下，我们综合考虑成本、产品稳固性和加工简便性，引入用料体积、临界压力、实际压力、稳定安全因数四个因素，找到其中的最优解，再求出在最优解情况下的开槽长度。
通过对未知的设计参数进行字母设定，以实用和美观为原则，对各项参数给以适当的取值范围，得到平板折叠桌体积的表达式。
由于实际压力不受平板折叠桌结构本身影响，故我们假定一个适当的实际压力值，临界压力和稳定安全因数则由材料力学相关公式给出。
为将成本用料和产品稳固性综合考虑，我们引入稳定安全因数与体积之比这一新的量值，利用Lingo 软件，当其比值最大时，找到了综合考虑成本和产品稳固性的最优解。
在最优解各项设计参数已知后，按照几何关系列式求出相应的开槽长度。
最后，在平板折叠桌的外观要求全部由顾客制定时，我们建立数学模型将平板折叠桌分为三大类，桌面形状分为凸形、凹形和凹凸结合性。
对于每一类，制定不同的平板处理方法，在确定一些满足桌子实用性和美观性基本要求的设计参数的取值范围后，我们给出相应的设计参数最优解的求解步骤。
再利用我们所设计的数学模型结合CAD绘图，给出三种个性设计的创意平板折叠桌的动态变化图示。
关键词：平板折叠桌、最优设计、数学模型、多目标优化、压杆稳定、AutoCAD、MATLAB、Lingo一.问题重述1.1背景某公司生产了一种平板折叠桌，为了增大有效使用面积,设计师以长方形木板的宽为直径截取了一个圆形作为桌面,又将木板剩余的面积切割成了若干个长短不一的木梁,每个木梁的长度为宽到圆上一点的距离,分别用两根全属棒贯穿两侧的木条。
2014全国大学生数学建模竞赛B题创意平板折叠桌程序
2014年全国大学生数学建模竞赛B题《创意平板折叠桌》Maple程序桌面形状可定制，但必须是上下对称，且上边缘线可用函数表示桌脚开孔位置可调此程序在Maple7下调试> restart:with(linalg):with(plots):W:=50: #板宽H:=120:#板长h:=2.5:#桌脚厚度d:=3:#板厚度q:=0.5:#最外边桌脚开孔位置（比例）ht:=50:#桌子最大高度n:=floor(W/h):#桌脚数#y=(x)-> -2/W*x^2+W/2: #桌面形状:抛物线方程y:=(x)-> sqrt((W/2)^2-x^2):#桌面形状:圆L:=(k)-> H/2-y(-W/2+k*h-h/2):#桌脚长度alpha_Max:=arcsin(ht/L(1)):#最外边桌脚与地面夹角P1:=(k,alpha)-> [-W/2+k*h-h/2, y(-W/2+k*h-h/2), 0]:#桌脚上端点坐标P2:=(k,alpha)-> [-W/2+k*h-h/2, y(-W/2+h/2)+q*L(1)*cos(alpha), -q*L(1)*sin(alpha)]:#桌脚上钢筋穿过的位置坐标s:=(k,alpha)->(P2(k,alpha)-P1(k,alpha))/norm(P2(k,alpha)-P1(k,alpha),2):#桌脚所在直线单位方向矢量P3:=(k,alpha)-> P1(k,alpha)+L(k)*s(k,alpha):#桌脚下端点坐标#计算开槽长度V:=[seq(norm(P2(k,alpha_Max)-P1(k,alpha_Max),2)-norm(P2(k,0)-P1( k,0),2),k=1..floor(W/h))];#作图--------------------------------------------------------------#--------------------------------------------------------------TableTop :=spacecurve({[t,y(t),0],[t,-y(t),0]},t=-W/2..W/2,color=black):#绘制桌面边缘Graph:=[]:for alpha from 0 by 0.1 to alpha_Max doTableFoot:=[seq(pointplot3d({P1(k,alpha),P3(k,alpha)},style=LINE ,color=black),k=1..n)]:#绘制桌脚pointplot3d({P2(1,alpha),P2(20,alpha)},style=LINE,color=black):#绘制钢筋Terminus :=pointplot3d([seq(P3(t,alpha),t=1..n)],style=LINE,color=blue):#绘制桌脚边缘线#作另一半图形，使用利用y轴对称TableFoot2:=[seq(pointplot3d({subsop(2=-P1(k,alpha)[2],P1(k,alpha)),subsop(2=-P3(k,alpha)[2],P3(k,alpha))},style=LINE,color=black),k=1..n)]:Axis2 :=pointplot3d({subsop(2=-P2(1,alpha)[2],P2(1,alpha)),subsop(2=-P2( 20,alpha)[2],P2(20,alpha))},style=LINE,color=black):Terminus2 :=pointplot3d([seq(subsop(2=-P3(t,alpha)[2],P3(t,alpha)),t=1..n)], style=LINE,color=blue):Graph:=[op(Graph),display([TableTop,Axis,Terminus,op(TableFoot),Axis2 ,Terminus2,op(TableFoot2)])]:#合成图形end do:display(Graph,insequence=true,scaling=CONSTRAINED,view=[-W/2..W/2,-H/2..H/2,-H /2..1]);#显示动画Warning, the protected names norm and trace have been redefined and unprotected Warning, the name changecoords has been redefined:=V0.4.356435217.6637161210.3683770912.5925510014.3930214615.80311747 ,,,,,,, [,,,,,,16.8444905317.5314415217.8727996117.8727996117.5314415216.84449053,,,,,,]15.8031174714.3930214612.5925510010.368377097.663716124.356435210.>。
一种创意折叠桌参数设计的数学模型及仿真
一种创意折叠桌参数设计的数学模型及仿真祁令姿【期刊名称】《佳木斯大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(036)003【摘要】The purpose of this paper is to discuss an optimization problem of a kind of folding table.Based on the shape parameters including the height,the shape of the table top and the folding angle of this table,a mathematical model of the dynamic process of folding table is established,which contains several material pa－rameters and machining parameters.And this model is constructed with the help of Maple,which simulates the process and the three－dimensional renderings of the table.Moreover,combined with this simulation,the opti－mization of the parameters such as the position of reinforcement is analyzed.Finally,the calculation formula of machining parameters is given,and the scheme of machining parameters is calculated by programming.%讨论一种创意折叠桌的优化设计问题,根据桌子高度、桌面形状以及折叠角度等形状参数,建立了包含几种材料参数和加工参数的数学模型.并利用Maple数学软件通过编程仿真模拟了动态折叠过程以及不同桌面形状的折叠桌三维效果图.结合仿真模拟,对钢筋位置等参数的设定进行了优化分析.最后,给出了加工参数的计算表达式,并针对一个具体实例,通过编程计算了加工参数的设计方案.【总页数】7页(P469-474,478)【作者】祁令姿【作者单位】北京航空航天大学计算机学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TS665.3i;O242.1【相关文献】1.创意平板折叠桌参数化设计 [J], 高云璐;牛哲浩;赫俊辉2.创意平板折叠桌数学模型的设计与研究 [J], 李婉婷3.创意平板折叠桌的数学模型及优化设计 [J], 朱希迅;王嘉杰;王珏4.创意平板折叠桌参数设计与优化 [J], 赵弈; 王畅畅5.基于数学模型下平板折叠桌的创意设计 [J], 覃雪清;翁世有因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
科研课题论文：构建创意平板折叠桌的数学模型
65511 数学论文构建创意平板折叠桌的数学模型一、模型假设折叠后的桌面为理想圆，光滑平整，且桌面上的木条间无间隙钢筋与开槽内壁之间无摩擦将木条抽象为线段，不计木条的厚度二、符号说明序号符号符号意义1r桌面半径2h桌子高度3N桌腿的根数4b每根木条的宽度5p铺平时木条的铰链到x轴的距离6q桌子长度的一半7α第一根木条与桌面间的夹角8y（r）第一根木条的铰链之间的距离的一半9y（t）不忽略y（r）时木条的铰链对应的纵坐标10legL（t）桌腿长度三、模型的建立与求解3.1几何分析模型考虑桌面折叠后最边缘的木条长度，建立空间直角坐标系，取每根木条的中心线作为取值点，y轴的取值范围为[-r+d/2，r-d/2]，取值间隔为d，桌面圆的参数方程为：y（t）=tx（t）=r2-t2腿长度为：legL（t）=q-x（t）图1XOZ平面图如图所示，B点为钢筋轴在XOZ平面投影的位置，A点为t0=-r+d/2时所对应的x轴函数值，即此时有：x（t0）=r2-（-r+d/2）2。
在ΔABD中，BD=ABsinα，即可得钢筋轴竖坐标z1（t）=-gsinα同理，由AD=ABcosα，得钢筋轴横坐标x1（t）=x（t0）+gcosα在ΔCBD中，tanβt=BDCD，故βt=arctan-z1（t）x1（t）-x（t）在ΔCEQ中，EQ=CEcosβt，QE=CEsinβt故桌脚边缘线的横坐标为x2（t）=x（t）+legL（t）cosβt桌脚边缘线的竖坐标为z2（t）=-legL（t）sinβt使用MATLABR2012b绘制折叠桌在折叠过程中的动态变化示意图，如下：图2折叠桌在折叠过程中的动态示意图3.2参数方程的建立3.2.1木条铰链参数方程设计的木条宽度不一样，那么折叠桌的桌腿数目也会随之改变。
将桌面近似为一个半径为r的圆。
那么将每根木条铰链处对应横坐标视为一个关于参数t的渐变连续的函数。
设N为桌腿的根数，b为每根木条的宽度，则有关系式：N=rb即，b=rN由勾股定理知，铰链的纵坐标满足关系式y（t）2+（i-1Nr）2=r2由此化简可得出铰链的参数方程为x（t）=ty（t）=r2-[（i-1）b]23.2.2桌角边缘线参数方程的建立上述几何模型中求的桌角边缘线参数方程，忽略了将平板折叠后，最长木条铰链间的距离。
2014数学建模国赛山东省省一论文
在 matlab 中获得曲面图像如下图：
图 6 直纹曲面图形
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对该折叠桌，当 x 取值±2.5n，n=1,2……9,10 时，即可表示单侧桌腿组的动态 变化过程。另一侧由于关于 xoz 平面对称，当 y 取相反数时，即可表示。 5.1.3 桌角边缘线（红线）模型 取任一木条与桌面做纵切面如图， 从木条边缘点 C 与钢筋点 C’分别向桌面做垂线 CA， C‘A’，可知△ ABC∽△ A‘B’C‘，即可得
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图 5
由坐标系 I 可知，x 为 n 号木条外边缘距原点的垂直距离，可得该折叠桌平面状态时 桌腿长度方程 M0：
M （x,y,z）:
60 625 x 2 ; y= 60 5.16 54.84 ;
A B B C A C Equation 6 AB BC AC
图 7
由等式 2 木条长度方程 M 可得 BC 方程，等式 4 钢筋运动方程 G 可得 A’C’、 A’B’与 B’C’ 方程，由等式 6 比例关系即可得出 C 点运动轨迹，即边缘线方程：
Equation 7
0 7507 B x, y, z : 25 x 25 60 625 x 2 y 625 x 2 z 2 2 2 2 27.42sin 27.42 cos 5.16 625 x (27.42cos 5.16 625 x ) 27.42sin
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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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。
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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。
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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）。
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）：所属学校（请填写完整的全名）：参赛队员(打印并签名) ：1.2.3.指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：（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。
）日期： 2014 年 9 月 15日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：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）：创意平板折叠桌摘要目前住宅空间的紧张导致越来越多的折叠家具的出现。
某公司设计制作了一款折叠桌以满足市场需要。
以此折叠桌为背景提出了三个问题，本文运用几何知识、非线性约束优化模型等方法成功解决了这三个问题，得到了折叠桌动态过程的描述方程以及在给定条件下怎样选择最优设计加工参数，并针对任意形状的桌面边缘线等给出了我们的设计。
针对问题一，根据木板尺寸、木条宽度，首先确定木条根数为19根，接着，根据桌子是前后左右对称的结构，我们只以桌子的四分之一为研究对象，运用空间几何的相关知识关系，推导并建立了几何模型。
接着用MATLAB软件编程，绘制出折叠桌动态变化过程图。
然后求出折叠桌各木条相对桌面的角度、各木条长度、各木条的开槽长度等数据，相关结果见表1。
然后建立相应的三维坐标系，求出桌角各端点坐标，绘出桌角边缘线曲线图，并用MATLAB工具箱作拟合，求出桌角边缘线的函数关系式，并对拟合效果做分析（见表3）。
针对问题二，在折叠桌高度、桌面直径已知情况下，综合考虑桌子稳固性、加工方便、用材最少三个方面因素，我们运用材料力学等相关知识，对折叠桌作受力分析，确定稳固性、加工方便、用材最少三个方面因素间的相互制约关系，建立非线性优化模型。
用lingo软件编程，求出对于高70 cm，桌面直径80 cm的折叠桌，平板尺寸、钢筋位置在桌腿上距离铰链46.13cm处、各木条的开槽长度（见表3）、最长木条（桌脚）与水平面夹角。
针对问题三，对任意给出的桌面边缘线（f(x))，不妨假定曲线是对称的（否则，桌子的稳定性难以保证），将对称轴上n等份，依照等份点沿着木板较长方向平行的方向下料，则这些点即是铰接处到木板中垂线（相对于木板长方向）的距离。
然后修改问题二建立的优化模型，用lingo软件编程，得到最优设计加工参数（平板尺寸、钢筋位置、开槽长度等）。
最后，我们根据所建立的模型，设计了一个桌面边缘线为椭圆的折叠桌，并且给出了8个动态变化过程图（见图10）和其具体设计加工参数（见表5）。
最后，对所建立的模型和求解方法的优缺点给出了客观的评价，并指出了改进的方法。
关键字：折叠桌曲线拟合非线性优化模型受力分析一、问题重述1.1引言创意平板折叠桌注重于表达木制品的优雅和设计师所想要强调的自动化与功能性。
为了增大有效使用面积。
设计师以长方形木板的宽为直径截取了一个圆形作为桌面，又将木板剩余的面积切割成了若干个长短不一的木条，每根木条的长度为平板宽到圆上一点的距离，分别用两根钢筋贯穿两侧的木条，使用者只需提起木板的两侧，便可以在重力的作用下达到自动升起的效果，相互对称的木条宛如下垂的桌布，精密的制作工艺配以质朴的木材，让这件工艺品看起来就像是工业革命时期的机器。
1.2问题的提出围绕创意平板折叠桌的动态变化过程、设计加工参数，本文依次提出如下问题：（1）给定长方形平板尺寸（120 cm × 50 cm × 3 cm），每根木条宽度（2.5 cm），连接桌腿木条的钢筋的位置，折叠后桌子的高度（53 cm）。
要求建立模型描述此折叠桌的动态变化过程，并在此基础上给出此折叠桌的设计加工参数和桌脚边缘线的数学描述。
（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，确定最优设计加工参数。
（3）给出软件设计的数学模型，可以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，并根据所建立的模型给出几个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。
一、模型假设(1)忽略实际加工误差对设计的影响；(2)木条与圆桌面之间的交接处缝隙较小，可忽略；(3)钢筋强度足够大，不弯曲；(4)假设地面平整。
三、符号说明符号意义D 木条宽度（cm）缝宽L 木板长度（cm）W 木板宽度（cm）N 第n根木条T 木条根数木板从外起第1个木条的长度(cm)木板从外起第n个木条的长度(cm)H桌子高度（cm）R桌子半径（cm）R桌子直径（cm）桌子厚度(cm)第n根木条到木板边沿的距离(cm)第n根木条顶点位置到圆面轴线径向距离(cm)第n根木条与水平面的夹角(度)第n根木条开槽长度（cm）四、问题分析4.1问题一分析题目要求建立模型描述折叠桌的动态变化图，由于在折叠时用力大小的不同，我们不能描述在某一时刻折叠桌的具体形态，但我们可以用每根木条的角度变化来描述折叠桌的动态变化。
首先，我们知道折叠桌前后左右对称，我们可以运用几何知识求出四分之一木条的角度变化。
最后，根据初始时刻和最终形态两种状态求出桌腿木条开槽的长度。
4.2问题二分析题目要求从折叠桌的稳固性好、加工方便、用材最少三个角度，确定设计加工参数。
我们可以从应力、支撑面积考虑稳固性，从开槽长度考虑加工方便，从木板长度考虑用材最少。
而它们之间又是相互制约，我们需要确定最优设计加工参数，可以建立非线性规划模型，用lingo软件来求解最优设计加工参数（平板尺寸、钢筋位置、开槽长度等），这里以合力的方向（斜向上）与最长木条（桌腿）的夹角方向最小为目标函数，以木条所承受应力小于木条的许用应力、支撑面积大于桌面面积、木条的开槽长度小于木条本身长为约束条件。
4.3问题三分析题目要求制作软件的意思就是客户给定折叠桌高度、桌面边缘线的形状大小和桌脚边缘线的大致形状，将这些信息输入程序就得到客户想要的桌子。
我们在求解最优设计加工参数时，自行给定桌面边缘线形状（椭圆、相交圆等），桌脚边缘线形状，折叠桌高度，应用第二问的非线性规划模型，用MATLAB软件绘制折叠桌截面图，得到自己设计的创意平板折叠桌。
问题三流程图：已知f(x)、g(x)、h、wd、N、五、模型建立和解决5.1 问题一的模型建立和解决5.1.1 模型的准备(1)符号说明为求出各木条角度关系，现引入下列符号：：木板从外起第n个木条的长度(cm)：第n个木条到木板边沿的距离：第n个木条与桌面铰接处到桌面轴线距离：第n个木条与第n-1个木条桌面铰接处到桌面轴线距离差：第n个木条与桌面的夹角（2）木条数的确定根据题目意思，长方形平板尺寸，宽50 cm，每根木条宽2.5 cm，知道木条数越多，桌子越不易松动，即稳固性更好，最大根数为根，考虑木条间的间隙和刀片的厚度，定为19根，此时，缝宽为：（3）模型近似从折叠桌实物可以看出，桌面并非为标准的圆面，圆面边上是锯齿形状，考虑到锯齿长度和圆半径的差异，我们假定圆为过木条中点的圆，在作示意简图和实际计算时，都以木条端点中点为木条与桌面接触点。
另外，折叠桌以材料最省为设计原则，在木板尺寸一定情况下，应该做到桌面尽可能大，这里我们取木板宽度为桌面直径。
5.1.2 模型的建立为帮助理解，我们做折叠桌子两个最长脚（即在未折叠时的木板的同一侧最长木条）示意图，如图1所示：h-3 A点B点C点D点E点图1 折叠桌子两个最长脚截面图(其中A点为最长木条一端到水平面的距离，由于桌实际高度包括桌面厚度3cm，则A点到水平面距离要减去3cm)其中为57cm，因为木板厚度为3cm,有AD为两倍厚度，因为则知为57cm 。
记下面，我们作出平板俯视示意图，如下图2所示第n根木条第n-1根木条图2 平板俯视示意图对于第n个木条到木板边沿的距离，应该包括（n-1）条缝宽，（n-1）根木条长度以及它自身一半的长度，则有：0.5（1）从几何关系上，应用勾股定理可以得出：0.5（2）则第n个木条与第n-1个木条顶点位置到圆面轴线径向距离差：0.5（3）第n根木条长度：0.5（4）为了求解木条旋转角度，我们沿着钢筋的角度，作出折叠凳示意简图，如图3所示：0.50.5h图3 折叠桌示意简图由上图知同理可得递推公式，即每根木条旋转角度：（5）（由图3知，可能为负值，说明）开槽长度综合以上所分析，可建立如下几何模型：5.1.3 模型的解决（1）动态变化过程动态变化过程：由于用力大小未知，折叠桌与时间的关系不能确定，我们只能确定桌子从平板到折叠完成后这一过程中，任一角度的桌角位置，（程序见附录problem1_3.m ）例如当最长木条转过、、，通过程序可以得到各木条相对桌面旋转角度，如表1所示：表1最长木条转过、、时各木条转动角度夹角为60°夹角为65°夹角为70°第1根606570第2根71.510676.821982.0272第3根79.72884.982890.063第4根85.97791.041495.8979第5根90.765395.6054100.2279第6根94.383599.0138103.1289第7根97.0267101.484105.7333第8根92.8285103.1591107.2893第9根99.8766104.1306108.1893（2）长槽长度、木条长度、旋转角度根据以上建立的模型，运用MATLAB软件，编程计算每根木条长度、旋转角度、长槽长度结果如下表2所示：0.5（6）0.5（7）表2 木条长度、旋转角度、长槽长度从表1可以看出，第一根木条卡槽长度为0cm,符合实际。