李潮 崔承勛

摘 要：由于中國(guó)人口多，導(dǎo)致住房緊張，在一間小屋子里有時(shí)連吃飯的桌子在不用的情況下都得收起來，十分麻煩。本文設(shè)計(jì)了一款全自動(dòng)可擴(kuò)縮餐桌，只需對(duì)它語(yǔ)音控制，它就能自動(dòng)打開桌子，將桌子的面積增大一倍多。省時(shí)省力，不需要將桌子來回拆卸。

關(guān)鍵詞：可擴(kuò)縮;全自動(dòng);餐桌

一、序言

當(dāng)今社會(huì)房?jī)r(jià)不斷飆升，城市住房日益擁擠，家里的活動(dòng)空間也是越來越小。一般家里的餐桌面積都較小，只夠坐4-5人。而當(dāng)家中有親朋好友來作客時(shí)，由于餐桌太小，一般都采用加一個(gè)大面積的桌板放在原有的桌子上的方法來解決。而大桌板較重，體積大，在狹小的房間里移動(dòng)很不方便，并且由于長(zhǎng)期放置，需要花費(fèi)時(shí)間清洗，十分麻煩【1】。而本文針對(duì)這個(gè)問題，所設(shè)計(jì)的餐桌具有大桌和小桌兩種模式，用戶可以根據(jù)需要選擇不同的模式。兩種模式之間的切換也十分快速，只需要半分鐘的時(shí)間。兩種模式的切換只需要用戶對(duì)它進(jìn)行語(yǔ)音控制即可，方便快捷【2】。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的餐桌有大小兩種模式，選定的木板厚度為2cm，大桌模式是在小桌模式的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，這樣可以降低成本，提高利用率。在小桌模式下，四塊扇形板拼合組成一塊圓形桌板，四塊扇形板可以在各自的滑槽內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，如圖1所示。在大桌模式下，由于要增大面積，小桌板的四個(gè)扇形塊沿著滑槽向拼合的反方向進(jìn)行移動(dòng)，原先小桌板所在的平面出現(xiàn)了類似于一個(gè)“十”字形的空隙，為了擴(kuò)大面積，我們需要這種形狀的木板在小桌板所在的平面上與空隙完美貼合，從而增大桌板的面積。為了能組成這種形式的木板，又能在小桌模式下被隱藏起來，不妨礙用餐，我們將這種形式的木板分成兩個(gè)部分，在本文中分別稱為矩形塊和中心塊，如圖2，圖3。

四個(gè)矩形塊和一個(gè)中心塊在小桌模式下均被隱藏在小桌板的下面，其中矩形塊在中間層，距離小桌板背面3cm，中心塊在最底下，與矩形塊的背面距離為0cm，如圖4所示。在小桌模式下，桌子的整體厚度為9cm，不會(huì)影響到用戶的就餐。在大桌模式下，四個(gè)扇形塊沿著滑槽向拼合的反方向進(jìn)行移動(dòng)，隨后中間層的矩形塊沿著有一定傾斜角度的滑道向上移動(dòng)，最后最底層的中心塊沿滑道豎直向上移動(dòng)。當(dāng)全部移動(dòng)結(jié)束后，桌板完美拼合，桌板的面積大大增加，如圖5所示。

三、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）為了實(shí)現(xiàn)四個(gè)扇形塊能夠在滑槽內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，同時(shí)考慮到桌子整體的經(jīng)濟(jì)性問題，我們采用彈簧在壓縮狀態(tài)下將扇形塊彈開的方法，使其完成沿著滑槽向拼合的反方向移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于扇形塊要完成沿著滑槽向拼合的方向移動(dòng)，我們采用滑索一端與扇形塊相連，另一端通過滑槽上的孔以及滑槽一側(cè)的定滑輪與桌底中心立柱中的電機(jī)相連。通過電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，拉動(dòng)著扇形塊沿著滑槽向拼合的方向移動(dòng)，移動(dòng)到完美拼合的位置時(shí)，電機(jī)停止，并用可動(dòng)插銷固定，避免彈簧彈開。四個(gè)扇形塊可由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，節(jié)約成本【3】。

（2）為了實(shí)現(xiàn)四個(gè)矩形塊能夠沿著傾斜滑道移動(dòng)，我們采用絲桿螺母來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。每個(gè)絲桿的頂端都有一個(gè)錐齒輪，而最底下有一個(gè)電機(jī)連接一個(gè)錐齒輪，電機(jī)帶動(dòng)錐齒輪旋轉(zhuǎn)，錐齒輪與頂端的錐齒輪嚙合使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到絲桿上，通過絲桿螺母從而實(shí)現(xiàn)了沿著傾斜滑道移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，其上下移動(dòng)只需控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)即可，驅(qū)動(dòng)也由一個(gè)電機(jī)完成。

（3）為了實(shí)現(xiàn)中心塊能夠沿著滑道豎直上下移動(dòng)，我們同樣采用絲桿螺母來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)和停止就可以實(shí)現(xiàn)中心塊與其他木板的貼合。

四、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

由前面所述，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)需要四個(gè)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，即扇形塊的驅(qū)動(dòng)，矩形塊的驅(qū)動(dòng)，活動(dòng)插銷的驅(qū)動(dòng)，中心塊的驅(qū)動(dòng)。我們通過Arduino板編寫程序?qū)﹄姍C(jī)控制板進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)各個(gè)電機(jī)按一定的順序正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)或停止。同時(shí)，Arduino板可以連接一個(gè)語(yǔ)音模塊或wifi模塊，給Arduino板一個(gè)輸入信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制或手機(jī)APP控制。

五、結(jié)語(yǔ)

通過這次的設(shè)計(jì)，我意識(shí)到創(chuàng)新設(shè)計(jì)的靈感可能就在一瞬間產(chǎn)生，而這一瞬間的靈感并非憑空出現(xiàn)，而需要你認(rèn)真的思考，認(rèn)真的想，一直往你想要?jiǎng)?chuàng)新或設(shè)計(jì)的方面上想。與此同時(shí)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程中要不斷地優(yōu)化自己的想法，使你的設(shè)計(jì)，創(chuàng)新更可靠，更經(jīng)濟(jì)，更容易實(shí)現(xiàn)。生活中肯定還有很多的創(chuàng)新和設(shè)計(jì)需要被創(chuàng)造出來，只要我們一直想，一直思考，社會(huì)會(huì)越來越好。

參考文獻(xiàn)：

[1]程濤.現(xiàn)代室內(nèi)設(shè)計(jì)與實(shí)務(wù).廣東科技出版社.1997.

[2]高志，黃純穎.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2010：56.

[3]謝陽(yáng)里.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011：9.

作者簡(jiǎn)介：

李潮，延邊大學(xué)工學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)，本科生.

通訊作者：崔承勛，延邊大學(xué)工學(xué)院機(jī)械工程系副教授，博士.