夢幻課桌說明書最新

1、夢幻課桌說明書 設(shè)計者:張琪 李洋 王偉 陶冬 范學(xué)會 指導(dǎo)教師: 李征 劉國敏 參賽院校:吉林建筑大學(xué) 參賽時間:2014年4月16日 夢幻課桌摘要:課桌對學(xué)生的學(xué)習(xí)是非常重要的，但目前學(xué)生上課都是自帶書籍，而往往存在學(xué)生忘帶教科書的情況，影響學(xué)生上課的學(xué)習(xí)質(zhì)量,針對該問題,設(shè)計了一款電與機械相結(jié)合的課桌,利用射頻裝置啟動,暫存課本,并能循環(huán)利用課本,綠色環(huán)保,實現(xiàn)資源可循環(huán)利用的理念,不僅達到了合理利用資源,而且利用簡單的機械結(jié)構(gòu)卻產(chǎn)生夢幻的感覺，由于該裝置具有一定安全和保密的特性，因此該裝置不但能實現(xiàn)存放課本，還可以存放其它的用品，并且還能推廣到其它的領(lǐng)域，例如，保險裝置，儲物柜等。關(guān)鍵

2、字: 課桌 射頻 綠色環(huán)保 安全作品內(nèi)容簡介本作品根據(jù)本屆機械創(chuàng)新大賽的主題“幻·夢課堂”要求而設(shè)計,以學(xué)?，F(xiàn)有長為607mm，寬為405mm，高為750mm書桌為基礎(chǔ)，在桌膛中安裝三個抽屜，用來存放書本。工作過程如下：首先，學(xué)生用學(xué)生證對準該射頻裝置，接通整個控制裝置的電源，使射頻裝置啟動，然后，學(xué)生通過按鍵輸入相應(yīng)的密碼，密碼相符合則操作不同按鍵，通過單片機控制驅(qū)動電動機，將所需書本通過齒輪和齒條機械結(jié)構(gòu)傳出及收回，并安裝桿和小滑軌用于方便取書。由于該教室固定上這三科的課程，并且，只上該年級的課程，考慮到書在修訂的時間應(yīng)該在4-5年，所以這些書就能夠循環(huán)利用4-5年，真正實現(xiàn)節(jié)約

3、資源的理念。1.設(shè)計背景及意義 針對我們國家現(xiàn)在的資源短缺，環(huán)境污染也較嚴重的問題，為緩解該問題，國家提出了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，在這樣的背景下，就想到設(shè)計一個既能節(jié)約資源又能環(huán)保的課堂教具，考慮到平時使用的基礎(chǔ)課本，相同年級學(xué)的課本都相同，但年級不同用的課本也不同，所以，如果每一屆用過的課本能循環(huán)使用，同時又能夠方便學(xué)生取閱，那就可以節(jié)省制造課本的資源，以及相繼帶來的環(huán)境污染，繼而就想到了課桌這個暫存教具，利用課桌的空間，進行對書的存放，但又考慮到書本的丟失和缺損現(xiàn)象，就設(shè)計一款全封閉式的課桌，結(jié)合電氣裝置，實現(xiàn)機電一體化的控制。2.設(shè)計方案2.1 總體設(shè)計1） 選用全封閉式的課桌，在其中的一面

4、桌壁上安裝射頻插卡裝置，只需學(xué)生用學(xué)生證對準該射頻裝置，便可使射頻裝置啟動，為防止書出現(xiàn)丟失現(xiàn)象，學(xué)生在選擇書的時候，要輸入相應(yīng)的密碼，在射頻裝置中安裝讀卡器可以讀取并記錄學(xué)生的信息。2） 考慮到書傳出和收回時，采用用齒輪齒條機械結(jié)構(gòu),由于該機構(gòu)簡單且易加工。在書傳出時，通過單片機控制驅(qū)動板驅(qū)動電機正傳前進一段時間，使書到達指定的位置。3） 為方便學(xué)生取書，我們在桌匣下安裝桿和小滑軌，通過該機構(gòu)將書的一部分支起，停止一段時間能讓學(xué)生取得書之后，讓電動機反轉(zhuǎn)，回到初始位置，停止。4） 通過鍵盤及LCD12864顯示屏，選擇所需要的書，初步擬定為桌膛可放四本書，為上下兩層，中間用隔板隔開，用顯示屏

5、可以看到每個號碼所對應(yīng)的書：分別為1-高等數(shù)學(xué)，2-材料力學(xué)，3-英語，假設(shè)需要高等數(shù)學(xué)書，則按下1按鈕，便可得到該書。5) 由于該裝置是通過電控制的，所以，為防止停電時無法用書，我們在桌膛內(nèi)安裝了可充電式備用電池。2.2傳動機構(gòu)方案的確定1）曲柄滑塊機構(gòu) 該機構(gòu)實現(xiàn)直線運動較簡單，但所占空間較大，在設(shè)計計算也較繁瑣，要求耐磨性能，平行度較高。2）凸輪機構(gòu) 凸輪機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、運動可靠等優(yōu)點，但由于點、線接觸，接觸應(yīng)力較大，易磨損，因為用于課堂，產(chǎn)生的噪音也較大，不易加工。3）齒輪齒條機構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高、壽命長、傳動比準確、傳遞功率與適用的速度范圍大、工作安全可靠，且易加工。

6、通過對以上三種機械傳動機構(gòu)的比較，我們最終采用齒輪齒條機械機構(gòu)。3. 理論設(shè)計計算及三維圖3.1總體尺寸的設(shè)計 采用現(xiàn)有課桌，書桌長為607mm ，寬為405mm，高為750mm，厚為5mm；隔板長為596mm，寬為30mm，厚為5mm。1) 電動機的選擇 根據(jù)承載物體的重量,以及齒輪齒條配合時產(chǎn)生的摩擦力,選擇了如下型號的電動機電壓 12V馬達型號 50G減速比 1/242齒輪箱長度 29.5空載轉(zhuǎn)速 20額定轉(zhuǎn)速 15額定力矩 15額定電流 1.1電動機額定轉(zhuǎn)速 n=15 r/min 設(shè)計如下圖 2）傳動機構(gòu) 齒輪材料選擇，根據(jù)選擇的電動機力矩大小，選擇材質(zhì)較輕，硬度適中的尼龍材料 模數(shù)

7、1 壓力角 20 齒數(shù) 20 分度圓直徑 d=mz= 20 齒頂高 h1=1 齒根高 h2=1.25 頂隙 c=0.25 節(jié)圓直徑 d1=d=20齒頂圓直徑 d2=22 齒距 p=3.14設(shè)計圖如下 齒條 模數(shù) 1 齒距 p=3.14齒條運動速度為 V=n* d1*3.14/1000/60=0.0147m/s安裝 齒輪中心與齒條齒根間距離為L=d2+c=22+0.25=22.5mm具體設(shè)計如下圖 件桿機構(gòu)選擇的材料是較輕的硬質(zhì)鋁合金，由于是為了方便取書，所以，它的剛度適中即可，再設(shè)計該四桿采用的是試驗方式，最終得到相符和四桿的相應(yīng)的數(shù)據(jù)。設(shè)計如下圖 桿件1桿件2 抽屜根據(jù)需要選擇剛度適中，材質(zhì)

8、較輕且成本較低的薄鐵，長為300mm，寬為240mm，高為40mm，厚為1mm。 翻板材料采用的是薄鐵，長為235mm，寬為145mm，厚為1.0mm。鏈接塊該材料選擇的是薄鐵，該鏈接塊主要方便取書，讓四桿機構(gòu)能減少摩擦阻力，長為25mm,高為30mm,寬為25mm，大圓半徑是15mm,小圓半徑是6mm. 滑道選擇的材料是硬度適中鐵，長為330mm，寬為260mm，厚為1mm。 3.2 書桌總成圖 4.電器裝置4.1 硬件設(shè)計1) 射頻開發(fā)板選用的是一套基于51系列單片機STC11F60的Mifare卡開發(fā)系統(tǒng)，該單片機所有I/O口都引出，所以，此電路板不但可以做射頻卡測試的程序，還可以根據(jù)要

9、求不同，開發(fā)實現(xiàn)新的功能。2) 用三個按鍵開關(guān)控制電動機的啟動和停止。3) 由于需要直流電動機驅(qū)動抽屜，需要驅(qū)動板，由于要驅(qū)動四個12v直流電動機，所以選擇一個雙L298N的驅(qū)動板，將放在抽屜中的書從桌膛中傳出。4) 用C語言編寫程序驅(qū)動電動機，使其實現(xiàn)正轉(zhuǎn)，停止，反轉(zhuǎn)，通過驅(qū)動板和單片機的端口相連，將程序下載到單片機中，控制驅(qū)動板驅(qū)動直流電動機，將書傳出和收回。具體流程如下圖4.2 軟件設(shè)計1） 該射頻板采用Philips MFRC522是高度集成的非接觸式的原裝讀卡芯片，此發(fā)送模塊利用解制和解調(diào)的原理，并將它們完全集成到各種非接觸式的通信方法和協(xié)議中，使用方便，且成本低廉，將帶有學(xué)生個人信

10、息的程序下到單片機中，在一定范圍內(nèi)，刷一下射頻卡，則整個裝置啟動，且該裝置能記錄廢人的信息，防止書本丟失和缺損。本開發(fā)板是一套基于51系列單片機STC11F60(程序下載直接使用串口，無需額外的下載線，非常方便)的Mifare 卡開發(fā)系統(tǒng)，可以讀寫各種Type A 標(biāo)準的IC卡(如Mifare S50,S70 等)本開發(fā)板是一套基于51系列單片機STC11F60(程序下載直接使用串口，無需額外的下載線，非常方便)的Mifare 卡開發(fā)系統(tǒng)，可以讀寫各種Type A 標(biāo)準的IC卡(如Mifare S50,S70 等)本開發(fā)板是一套基于51系列單片機STC11F60(程序下載直接使用串口，無需額外

11、的下載線，非常方便)的Mifare 卡開發(fā)系統(tǒng)，可以讀寫各種Type A 標(biāo)準的IC卡(如Mifare S50,S70 等)2） 射頻卡相當(dāng)于整個裝置的總開關(guān)，當(dāng)整個裝置啟動時，則LCD12864顯示屏上會顯示四本科目的書，分別為1-高等數(shù)學(xué)，2-材料力學(xué)，3-英語，學(xué)生可以根據(jù)上課的需要，以及個人的需要，選擇需要的書本。5.創(chuàng)新點及應(yīng)用5.1 創(chuàng)新點1） 該裝置在安全性，實用性，保密性上都有一定的設(shè)置。2） 面對現(xiàn)在資源越來越匱乏的現(xiàn)實，我們不但實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，而且，又響應(yīng)了現(xiàn)在社會的號召。3） 利用簡單的機械結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)更多的價值，并且還能節(jié)約成本。4） 該裝置在實現(xiàn)機電一體化功能的同

12、時又能達到“幻”的想法。5.2 應(yīng)用該裝置在推廣使用上是非常有意義的，雖然，它的成本比一般課桌要高，但它卻能實現(xiàn)普通課桌實現(xiàn)不了的功能，讓課堂在開始就充滿了未知的向往。在現(xiàn)在高科技迅速發(fā)展的時代，我們應(yīng)該讓學(xué)生更多的了解機械，運用它，并喜歡上對機械的制造和研發(fā)，能夠讓學(xué)生更加積極主動的加入到機械的行列，而且針對于現(xiàn)在環(huán)保對于人類生存發(fā)展的重要性，雖然，它不能完全解決環(huán)境的帶來的影響，卻能對環(huán)境保護產(chǎn)生一定影響，而且該課桌成批量生產(chǎn)成本會較低。由于該裝置具有一定的保密特性，因此，不僅可以應(yīng)用在課桌上，還能應(yīng)用在儲物柜，保險柜等裝置。該課桌不只是可以存放這四本書，還可以存放更多的書籍及其它物品。 參考文獻