炫动魔方—多姿态交互课桌说明书分解.doc

炫动魔方 ——多姿态交互课桌 设计者：陈磊、张志君、李哲宇、李鹤、李天骄 指导教师：曾平 吉林大学机械科学与工程学院 2014年4月  目录 第一章 概述 1 1.1摘要： 1 1.2作品内容简介 1 1.3 研制背景及意义 1 1.4 设计创新点 2 第二章 设计方案 2 2.1功能设计 2 2.1.1传统听课 2 2.1.2交互讨论 2 2.1.3放松休息 4 2.1.4师生交互系统 5 2.1.5电子设备、电力支持 6 2.1.6椅子旋转功能 6 2.1.8桌面自动升降功能 7 2.2 创新设计及原理 7 2.2.1自动旋转机构 7 2.2.2自动升降机构 8 2.2.3师生交互系统 8 第三章 参数计算 8 3.1 驱动电机功率及转速计算 8 3.2电动推杆设计 9 3.3关键零件强度有限元分析 9 3.3.1材料的特性 9 3.3.2有限元网格模型 9 3.3.3 displacement——位移模型 10 第四章 成本计算及其推广 11 4.1 产品成本计算 11 4.2产品推广 11 参考文献： 12  第一章 概述 1.1摘要： 随着时代的发展，交互越来越成为课堂教学的核心。传统的课堂桌椅，不仅无法为课堂成员的交流创造条件，一定程度上还限制了成员之间的交流。本着促进交互，合理布局、保证课堂成员舒适性以及合理利用能源的原则，研发了此多姿态交互课桌。 关键词：课桌；变形；师生交互；压电发电；安卓系统； 1.2作品内容简介 1.3 研制背景及意义 2.1功能设计 2.1.1传统听课 作为一个课桌，首先需要满足传统课堂中学生听讲的要求。在多姿态交互课桌的基本形态中，能为学生在课堂上创造一个舒适，方便的学习环境。（座椅效果如图1所示）。 图1 多姿态交互课桌椅基本形态 2.1.2交互讨论 为了顺应未来课堂以交互为核心的理念，该作品可变换为便于学生面对面讨论的讨论桌。该作品采用折叠，旋转的方法，位于两侧的桌椅可以以位于中间桌椅的桌腿整体进行旋转，这样就可以由成排放置（效果如图1所示），变为面对面放置（效果如图2所示）。 图2 讨论桌形式 还可以只旋转部分桌椅而变成躺椅及围坐教授的放置位置（效果如图3所示）。 图3 躺椅及围坐形式 2.1.3放松休息 高效的学习方式是劳逸结合的，该课桌充分考虑到这一点。椅背采用180°折叠设计，可以实现正向坐姿和反向坐姿两种方式，靠在椅背上，课间休息放松（效果如图4所示）。 图4 放松休息形式 利用桌面的升降系统，降低桌面，椅背翻折之后，变为一个平面装置，便于学习者进行无障碍交流。在课堂的间隙，便于学习者进行放松，体现人性化的思想（效果如图5所示）。 图5 放松休息形式 2.1.4师生交互系统 在桌面左上角，该作品嵌入了电子师生交互系统。此自主开发的基于安卓系统的师生交互系统，能实现学师生及时迅速的交流信息，让教师更了解学生对知识的掌握情况，既能提高课堂效率，又能增加课堂乐趣。（效果如图6所示）。 图6 师生交互系统界面 师生交互系统分为教室客户端和学生客户端，教室客户端的界面如下图所示（如图7所示）。其中小人可以作为同学的签到，当同学在手机端签到之后，该名同学名字前面的小人会变亮，表明该同学到教室上课了。当同学在手机端举手时，在界面的左下角会有课堂举手的显示，以提醒教师该同学有问题要询问。位于右下角的圆盘作用是为了及时给教师提醒同学的掌握情况，当同学在手机客户端单击课堂反馈中的三个选项时，软件会自动计算选择三个选项的人数，并通过饼状图直观的反映出来，以便于教师及时的掌握同学们的学习情况，调整课堂的授课速度。图8为学生端。 图7 师生交互系统教师端 图8 师生交互系统学生端 Lmin=100mm＋S（行程）； 推杆=100mm＋2XS（行程）Lmin=475mm，Lmax=850mm即桌面最低为475mm，最高为850mm。 图15 推杆示意图 2.2.3师生交互系统 该系统是有教师终端，学生终端两个部分组成。教师终端及学生终端为能安装安卓系统的移动设备。主要实现的功能有学生通过操作，向教师端反馈是否上课，是否有问题提问，教师讲课内容是否可以理解等，帮助教师掌握学生的理解程度，调节教学进度。 第三章 参数计算 3.1 驱动电机功率及转速计算 轮子摩擦力=总体重量轮子与地板摩擦系数= 电机扭矩=轮子摩擦力轮子半径= 电机功率=扭矩转速= 电机实际功率