作品设计说明书(专利申请)

可变换成制图桌的课桌

设计者：黄毅松，张俣哲，汤顺，杨宇，鲁赫

指导教师：沈金荣，庄曙东

河海大学机械工程学院，常州，213022

摘要：提出了一种既适合机械制图也适合普通上课用课桌设计。目的是为了解决高校现有制图教室不足且增设专业制图教室不现实的情况。该课桌在需要机械制图的时候，可通过简单变形来满足制图使用。其基本原理是利用蝴蝶铰链和折叠支架分别连接前后桌面板，制图时只需将前后两块隐藏的桌面翻起，从而使桌面变大；本设计还运用伸缩支撑拉杆，使桌面可根据需要倾斜角度；采用升降气杆来控制桌子的高度，从而可以适应不同体型人群需要。

关键词：机械制图；蝴蝶铰链；升降气杆；课桌

1引言

工程制图在高校作为一门十分重要的基础必修课，手工绘图依然是教学过程中必不可少的一个环节，机械类专业的一些课程设计、毕业设计都要求学生画A1或A0图纸，于是学生绘图时只能把图板架在课桌上，而课桌桌面既小又没有斜度，对绘图工作造成相当的不便，绘图时间稍长便会感到腰酸背痛[1]。而现有专业制图桌成本高，高校配备的专门的制图教室数量不足，有的甚至取消了制图专用教室，不能满足学生的学习使用，而如果配备较多专业制图教室则会造成资源浪费严重的问题。

2国内外研究概况

现有的关于制图桌的研究基本集中在几个问题的研究上，一是能调高低和角度的学习桌[2]，二是制图桌的便携一体化。这些研究问题归根到底研究的还是专用的制图桌，仍旧摆脱不了专业制图桌体积较大，功能单一，价格昂贵等缺点，且相比市场上现有的专业制图桌仅仅是价格上的优势，性能上毫无优势可言。市场上很多专业的制图桌桌体的高度一定，不能满足身高不同的人的舒适角度的要求。课桌的设计必须遵循人体工程学原理，一切都要从学生的使用情况出发进行精心设计[3]。关于多功能，多用途制图桌的研究仍存在空白，特别是结合国内外高校的现状，如何实现资源的合理高效利用而设计的多功能制图桌的研究。

3设计目标与实现方案描述

3.1设计目标

本设计的根本目标是为了解决高校现有制图教室不足且增设专业制图教室成本较高而不现实的情况下，特别是近年来高校的大范围扩招现象，制图硬件不能满足学生的学习使用，从节约成本和资源的角度出发，提出的一种可变换成制图桌的课桌设计。即：在作为普通课桌使用时，桌面一（前面一块桌面）和桌面三（后面一块桌面）收起，桌面二（中间的桌面）和现有普通课桌桌面大小一样，可以同时满足非机械制图课，非机械专业的学生使用，而当要进行机械制图时，可以通过简单的变换，将桌面一和桌面三展开，使桌面面积变大，同时根据需要调节桌面角度和桌面高度，以实现和专业制图桌相同的功能。从而节省了专业制图教室的建设成本和专业制图教室只供机械制图上课用而造成的严重资源浪费问题。

3.2实现方案描述

本款课桌的设计主要由三部分变换组成。一是桌面的展开与收起，二是桌面角度的调节，三是桌面高度的升降。

桌面的展开与收起，采用的是由三块桌面板分别通过蝴蝶铰链以及折叠支架连接，其中桌面一和桌面

二利用两个蝴蝶铰链连接，收起时，。桌面三利用折叠支架

可直接将桌面一折叠翻起隐藏于桌面二的下方

连接以实现上下翻合，且其翻起的最大角度为90度，使桌面展开时，可以支撑桌面三和桌面二相平。（如图1，图2）

图1桌面展开及细节展示

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图2桌面收起的课桌形式

桌面角度的调节，采用的是伸缩支撑杆的连接形式，拉杆的两端分别连接在支架和桌面二底面，桌面翻起形成一定角度，拉杆在所需位置会自动卡住，共有四个卡槽，控制桌面的翻起角度为0-30度左右，根据人机工程学的原理，该角度变化范围为最佳的制图角度[4]；桌面放平只需将其翻起到最大角度后往下放平即可，操作简单易行。（如图3）

图3角度调节

桌面高度的升降，本设计以市场上现有的吧台为原型，采用了操作较为简单的升降气杆作为主要元件，在桌子的两边各装有一支升降气杆，通过打开气阀，抬升或者按压桌面来实现桌面的升降。

4详细设计与制作描述

4.1详细设计

（1）桌面设计的巧妙之处在于将桌面分成三部分，桌面一前端边缘有5mm的凸缘，便于机械制图时制图板的放置，保证当桌面倾斜时不致制图板滑落，桌面一和桌面二之间用蝴蝶铰链连接，可以实现在不需要机械制图时将其翻折贴紧桌面二下方，简单而不影响使用。桌面三和桌面二之间采用折叠支架的形式连接，控制其翻转角度范围为0~90度。这样，桌面收起时，其大小和形态都和现有的普通课桌相似

图4制图状态及普通状态左视图

（2）桌面和支架之间通过铰链进行连接，前端的铰链作为桌面角度旋转的轴，角度的调节是通过伸缩支撑拉杆连接桌面的支架，使其卡在不同的卡槽来控制桌面的不同角度。简单易行，容易操作。

图5桌面连接示意

（3）桌面的升降装置是利用两个气压杆实现的，该设计参考市场上已有的升降吧台的装置，通过控制气压杆的气阀以及向桌面施加压力来控制桌面的下降，打开气阀，桌面自动升起。

4.2制作描述

桌面部分：桌面材料选用了低密度刨花板，此板材内部为交叉错落结构的颗粒状，各部方向的性能基本相同，机构均匀。桌面一到桌面三依次分别切割成为1120*180、1200*320、1200*200，以及桌面隔板为1200*300，桌面部分分别采用蝴蝶铰链和折叠支架的方式进行连接；蝴蝶铰链和折叠支架均是从五金市场买回来的现成配件，确定好螺纹孔位置后，拧上螺丝，装配完成即可。

支架部分：将采购的25*25的方钢管切割成为所需尺寸，在学校工程训练中心，将桌面支架前端打磨成为圆弧角，以便作品完成后实现桌面角度的调整，在所需位置上进行打孔，以实现其和桌面以及气压杆的装配，最后采用焊接的方式制成桌面支架。

伸缩支撑拉杆：由于市场上现有的支撑拉杆的尺寸较大，最小的拉杆在最短位置处有190mm，显然无法合理实现本设计的目标，因此对采购回来的拉杆进行切割，切割成为130mm大小，使其成为合适的尺寸进行装配。

底座以及气杆：将采购回来的钢管进行切割和焊接，形成底座，在讲底座与气杆在合适的位置上进行焊接定位，作为整张桌子的支撑部件。

装配：将各个部件组装成为成品，均采用螺栓、螺钉连接，以及铰链连接等方式组装。