摘 要：為方便機械類專業(yè)學生對工程圖的繪制，設(shè)計并制造出一種全方位運動繪圖桌。全方位運動繪圖桌可根據(jù)圖紙大小來伸展桌面；根據(jù)不同繪制區(qū)域，桌面整體進行360°旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，不僅能方便變換作圖區(qū)域，減少人作圖時的走動，而且還適用于學生的繪圖及尺寸標注習慣；根據(jù)繪圖者的不同身高，可進行桌面高度升降調(diào)節(jié)，保護使用者的視力；根據(jù)不同學生繪圖時對傾斜角度有不同需求，全方位運動繪圖桌可進行正負45度傾斜調(diào)整，符合人體工程學及學生的作圖習慣，保護人體脊椎。全方位運動繪圖桌具有可獨立使用，組裝方便、運輸便捷、功能強大等特點，在實際應用中取得了良好的使用效果。

關(guān)鍵詞：繪圖桌 展開 旋轉(zhuǎn) 升降 獨立使用

中圖分類號：TS02 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（b）-0121-03

1 研究背景與意義

在學校，教室中的課桌都是為常規(guī)課堂設(shè)計而采購布置的，這雖符合傳統(tǒng)的授課要求及學生的聽課需求，但是，卻沒有考慮到某些專業(yè)對課桌的特殊需求，在工程學乃至一些非工程學專業(yè)當中，手動繪圖仍然是不可或缺的基本技能，不能完全被電腦繪圖所取代，手工繪圖也是鍛煉一個人的繪圖能力基礎(chǔ)方法，而這些基本的繪圖，一般的簡單繪圖都需要兩小時左右，對于復雜、量多的圖則需要五六小時甚至更久?，F(xiàn)在學生進行圖紙繪制時，學生都是抱著大圖板、丁字尺到教室中繪圖，圖板不僅攜帶不便，而且在教室中占用空間，學校教室空間是有限的，一個圖板就已經(jīng)將整張桌子完全占用，大大降低了空間的利用率，為繪圖帶來了極大的不便?，F(xiàn)在很多課桌并沒有從人機工程角度來設(shè)計，比如桌面與水平面的夾角為0°，這樣長時間水平作圖，低頭過低或低頭時間過長，會影響視力以及導致頸椎問題，危害學生的健康，同時，移動課桌不方便。全方位運動繪圖桌以提高繪圖速度，增強繪圖的舒適度為目的，省去了上課攜帶圖板的繁瑣，而且可以解決以往課桌空間利用不足、機動性差等弊端。

2 設(shè)計方案

全方位繪圖桌可滿足所有學生的不同需求。如圖1，由桌面1（上桌面）、桌面2（下桌面）、三向交接結(jié)構(gòu)、滑道、齒輪、定位銷1構(gòu)成桌面展開機構(gòu)；桌面3、螺套、軸套、桌面4、平行桿支架、萬向輪、轉(zhuǎn)動圓、定位銷2、升降搖桿、彈簧構(gòu)成桌面旋轉(zhuǎn)與升降機構(gòu)；空心滑槽構(gòu)成桌面傾斜機構(gòu)；伸縮腿、桌腿構(gòu)成桌腿折疊機構(gòu)。

3 工作原理與創(chuàng)新點

3.1 工作原理

（1）桌面展開機構(gòu)，如圖2所示。桌面采用層疊展開設(shè)計，桌面1（上桌面）通過所設(shè)計的三向交接結(jié)構(gòu)，其端部分別配合軸承，其中軸承1固定于上桌面端部一側(cè)，軸承2和軸承3在桌面2（下桌面）的滑軌中滑動。當桌面1和桌面2完全展開后，桌面2底部的導軌滑槽與桌面3進行配合并在其中移動，平衡重心，以增加運動的平穩(wěn)性。當桌面移動至需要位置時，通過定位插銷定位齒輪的轉(zhuǎn)動，從而限制桌面的移動，保證其繪圖時的穩(wěn)定性。

（2）桌面旋轉(zhuǎn)和升降機構(gòu)，如圖3所示。桌面3、螺套，軸套共同在軸承的作用下以中軸為軸心進行360°周向旋轉(zhuǎn)。其中，螺套上端通過螺栓連接于桌面3，螺套下端通過鍵連接軸套，使其可同步做周向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動圓與軸套過盈配合，使其帶動轉(zhuǎn)動圓共同轉(zhuǎn)動。在旋轉(zhuǎn)的同時，萬向輪不僅可以在桌面4上以中軸為圓心進行旋轉(zhuǎn)，同時還增強的旋轉(zhuǎn)過程的穩(wěn)定性。旋轉(zhuǎn)桌面4底部的絲桿，絲桿在螺套中旋轉(zhuǎn)上升，將支撐桌面3進行升降。升高過程中，螺套在軸套中分級展開，在軸套中垂直向上移動，并且平行支架隨其展開升高，同時彈簧拉伸萬向輪支撐桌面3，保證升降調(diào)節(jié)過程的穩(wěn)定性，達到高度的要求。桌面上升至一定高度后，由于螺紋的自鎖性，便可將桌面高度固定。常態(tài)下，推桿在彈簧的彈力作用下自動鎖住轉(zhuǎn)動圓，如圖4，當需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動角度時，向外拉推桿，此時推桿通過推桿定位裝置可實現(xiàn)此狀態(tài)位置的自鎖，從而保證桌面旋轉(zhuǎn)過程中，帶動轉(zhuǎn)動圓隨同轉(zhuǎn)動。當桌面旋轉(zhuǎn)至需要位置時，按下推桿定位裝置的按鍵，此時推桿會在彈簧彈力的作用下與轉(zhuǎn)動圓實現(xiàn)自鎖，至此完成轉(zhuǎn)向的定位與調(diào)節(jié)。

（3）桌面傾斜機構(gòu)，如圖5所示?？紤]到全方位運動繪圖桌使用人群的特殊性和符合人體工程學的設(shè)計特點，創(chuàng)新型的采用弧形設(shè)計的弧形支架，進行桌面傾斜。其原理為：上、下轉(zhuǎn)動圓弧采用過渡配合，當需要進行角度傾斜時，外拉彈簧定位銷，解除自鎖，將全方位運動繪圖桌向需要傾斜角度方向用力，使上轉(zhuǎn)動圓弧在下轉(zhuǎn)動圓弧中進行滑動傾斜，在下轉(zhuǎn)動圓弧中開有多個固定間隔角度的定位孔，當傾斜至所需角度時，松開彈簧定位銷，彈簧定位銷在彈簧彈力的作用下會自動插入下轉(zhuǎn)動圓弧上定位孔，實現(xiàn)機構(gòu)的固定，并且保證了傾斜過程的穩(wěn)定性。

（4）桌腿折疊機構(gòu)，采用機械原理中四桿機構(gòu)模型，利用死點位置作為支撐點，并且使四桿恰好重疊在同一直線上，然后固定在床管上從而可以做到不多占空間，不用時可以折疊收起，用到時還原即可，簡單易行，使用方便。

3.2 創(chuàng)新點

傳統(tǒng)書桌：傳統(tǒng)書桌的桌面是平的，孩子讀寫時被迫低頭，導致孩子頸椎容易酸痛；傳統(tǒng)椅子的坐面過大，孩子讀寫時腰背無法靠在椅背，容易引發(fā)腰酸背痛；一個圖板就已經(jīng)將整張桌子完全占用，大大降低了空間的利用率，為繪圖帶來了極大的不便。

目前市場上的智能書桌：學生升降課桌椅因是鋼木結(jié)構(gòu)，導致桌凳腿結(jié)果復雜，對于學生打掃教室起來比較麻煩，而且因為不能隨手調(diào)節(jié)高度，需要借用一定的器械才能調(diào)節(jié)高度，導致很多學校的升降課桌淪為固定課桌；SB-XZT多功能升降式實用繪圖桌桌面無法旋轉(zhuǎn)，繪圖區(qū)域無法變換，高度不可調(diào)節(jié)，不能滿足不同身高的需求；DB-R03繪圖桌不可折疊較為浪費空間，同時桌面固定，不能移動。

本作品的先進性：全方位運動繪圖桌具有移動靈活、操作簡單、功能全面的特點。該書桌采用的是人力驅(qū)動，即可依靠操作者手動調(diào)節(jié)桌面大小、高度、角度等，通過三向交接機構(gòu)的設(shè)計，使上桌板在滑軌中移動展開與下桌板完整結(jié)合，實現(xiàn)全方位運動繪圖桌桌面展開。自主創(chuàng)新的設(shè)計弧形機構(gòu)，通過采用弧形支架與定位插銷、定位孔相互配合，實現(xiàn)桌面多角度間隔傾斜。設(shè)計萬向輪與彈簧連鎖控制，實現(xiàn)桌面整體360°旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，方便變換作圖區(qū)域，提高作圖效率；采用手動升降桿，調(diào)節(jié)桌面高低，符合不同身高人群要求；桌腿可折疊，方便放置節(jié)省空間，同時安裝自鎖萬向輪，方便移動此全方位運動繪圖桌使用過程中沒有能源消耗，低噪音，無污染。

4 結(jié)語

高校學生專業(yè)種類繁多，傳統(tǒng)的普通課桌已經(jīng)滿足不了學生日常的課程學習和作業(yè)。本產(chǎn)品以其靈活的轉(zhuǎn)動方式，充分利用空間，來一反常規(guī)的傳統(tǒng)課桌的設(shè)計及其使用，采用可展開機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、升降機構(gòu)與傾斜機構(gòu)實現(xiàn)繪圖桌的全方位運動，不僅省去了上課攜帶圖板的繁瑣，方便了學生的繪圖，而且解決以往課桌空間機動性差等弊端，同時大大提高了繪圖速度，增強了繪圖的舒適度，操作方便，具有很高的推廣價值。

參考文獻

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