毕业设计（论文）题目 基于Pro/E多功能折叠椅的设计姓 名 所在系部 专业班级 指导老师 2009年3月毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：基于Pro/E多功能折叠椅的设计指导教师职称：教授类别：毕业设计1、设计（论文）的主要任务 ：多功能折叠椅的设计对折叠椅受力分析的能力对数据处理的能力对画图软件熟悉的能力查阅资料的能力与老师沟通的能力2、设计（论文）的主要内容折叠椅的受力分析折叠椅的强度校核折叠椅的计算用Pro/E对折叠椅进行实体设计折叠椅的组装3、设计（论文）的基本要求正确对待毕业设计，精心准备，认真完成独立思考完成毕业设计内容按时进行进度汇报，以便中期检查保证毕业设计的质量，争取答辩4、主要参考文献樊孟维，高金贵 折叠椅设计的计算机仿真分析 2003张鄂.现代设计理论与方法.北京：科学出版社，2007曾宗福 机械基础 化学工业出版社 20025、毕业设计（论文）时间安排2008年10月 布置毕业设计任务2008年12月 毕业设计中期检查2009年4月 答辩备注注：1、此表一式三份，系部、指导教师、学生各一份。2、类别是指毕业论文或毕业设计，类型指应用型、理论研究型和其他。目 录第一章 绪论41.1家具形态设计中的结构形态设计41.2折叠椅的历史101.3折叠椅的模型11第二章 多功能折叠椅的设计122.1折叠椅的设计调研122.2多功能折叠椅的设计方案13第三章 多功能折叠椅的力学分析163.1折叠椅的受力分析163.2多功能折叠椅强度条件的建立193.3折叠椅的计算243.4设计总结26第四章 基于Pro/E多功能折叠椅的实体设计274.1 Pro/E的介绍274.2各构件的基于Pro/E的实体设计294.3多功能折叠椅的装配33结束语 34主要参考文献 35致谢 36第一章 绪 论一、家具形态设计中的结构形态设计通常，物体形态的存在必须依赖于物体本身的结构。一切物体要保持自己的形态，必须要有一定的强度、刚度和稳定性的结构来支撑。家具产品的形态也是如此。结构在家具产品中的地位，如同人体的骨架对人的重要性一样。一件家具产品，如果没有像骨架一样的结构来连接和支撑，也许只是一堆废料，既不能构成产品的形态，也满足不了使用功能。 一件优秀的家具产品，必然要使用具有一定强度的材料，通过一定的接合方式来实现其功能和基本要求，同是还应注重其审美功能和结构的新颖独特。家具产品的结构强度是实现其基本功能的基础。没有一定强度的家具产品，无论外表怎么优美华丽，也只是虚有其表，根本满足不了使用功能。然而家具产品的结构构成需要通过一定的接合方式才能完成。在家具产品中，除了一些传统的接合方式仍在沿用外，为适应家具产品“可拆装”的要求，连接件接合是使用最多的方式。由家具产品结构的形式特点所决定的家具产品形态可以称之为家具的结构形态。家具产品的结构形态主要表现在两个方面：一是由于内部结构不同而被决定了家具外观形态；二是家具的结构形式直接反映在家具的外观上。因此，研究家具产品的结构形态，可以从以下几个方面着手：家具产品结构形态的意义；家具产品的结构形态与接合方式；家具产品的内在结构形态与外在结构形态及其表现形式；家具产品形态设计与结构创新。1、家具产品结构形态的意义家具产品之所以表现出它特有的结构形态类型，其意义是二：一是创造出家具产品应有的使用功能；二是保证家具产品具有足够的强度和稳定性特征。家具作为一种工业产品，首先应该具有使用功能。家具产品的功能特点是通过人的使用体现出来的，而家具产品的结构形式是体现其功能的具体手段。工业设计能否充分体现功能的科学性、使用合理、舒适、安全、省力和高效等都反映出产品结构是否合理、造型是否全宜。除了满足使用功能外，家具产品的某些外部结构还具有审美功能。例如中国传统家具中椅子腿上的横档和矮老，以及桌腿间牙条、牙板和桌腿与桌面间牙头等的使用，不仅加强了各个零、部件之间的强度，实现其应用的使用功能，还起到了很强的装饰作用。家具产品要实现基本的使用功能，其结构必须具有足够的强度。结构的强度与结构本身的构成形式有着密切的内在关系。首先，结构的强度与家具所使用的材料形态有着很大的关系。例如，两个材料相同，截面积相同的不同形态的材料，其截面积为方形的强度要比截面积为圆形的强度高。根据力学测定，力对材料的影响主要作用于材料相对的两端，而材料的中间部分，即中性轴部分，受力的影响相对较少，同样面积的方形和圆形材料相比较，圆形中性轴上的材料要比方形的多，故圆形材料受力部分要相对少一些。因此，方形材料要比圆形材料的强度高。其次，结构强度还受受力方向的制约。例如常见的折叠椅，如果使用者从前后向椅子施加压力，椅子就会因为结构不稳而倒，而如果使用者端坐在椅子上，力的方向自上而下，其结构就相当稳定。结构本身的稳定性对家具产品基本功能的实现也起着至关重要的作用。如三角形结构形式是一种最稳定的结构形式，很多家具产品都利用了这一结构原理。然而，在中国，很多家具产品在设计和制造过程中，企业和设计人员并没有重视对结构的力学强度进行合理分析，有的只停留在以往的经验或个人单纯的外部感官上，但是随着新材料、新技术的不断涌现，设计者对结构形式的不断开发创新，某些过进的经验和个人的感官未必还能奏效。因此，笔者认为，家具产品的设计应注重对结构的力学分析，做到结构科学、强度合理。2、家具产品的结构形态与接合方式对于绝大部分家具产品而言，如果没有运用一定的接合方式对其零、部件之间进行连接，家具将“面目全非”，毫无用处，更构不成家具产品的外观形态，对其结构形态的分析也只能是“纸上谈兵”、“天马行空”，毫无意义可言。从产品的角度来看，则于其接合方式的不同，赋予了家具产品不同的形态。如，传统家具中的榫铆接合，形成了独特的以线、面等形式构成要素为主的框式家具形态；各种连接件的使用又使现代家具形态有别于传统家具形态。现代家具如板式家具，以面、体的形态构成要素为主，通过部件、单体的形式来构成产品形态（如32mm系列板式家具）；而适用于金属、塑料等材料的焊接、粘结和胶结等接合方式又赋予了家具产品别具一格的整体构成形态。连接件对家具产品的结构组成是至关重要的，其功能有二：连接和装饰。连接件的连接功能就如人体骨骼间的“关节”，连接着各个零、部件，把本来毫无生机的各种材料组合起来，从而赋予了家具应有的功能和使用要求，同时构成了各种生动活泼、姿态万千的家具形态，也实现了设计者的各种创意梦想。此外，各种连接件的使用，对家具产品的外观形态起到了很大的装饰作用，有“画龙点睛”之功效。中国古代传统家具常使用五金件，这些金属饰件形式多样，造型优美，使传统家具倍增光彩，如包角、套腿、合叶、吊牌、吊环的使用。又如，现代家具产品中形态各异的拉手，由于所使用的材料、造型不同和色彩上的千变万化，使家具形态产生不同的视觉效果。如儿童家具中圆形、三角形等几何形拉手的使用，加上其鲜艳明亮的色彩，给儿童家具增添了几分童趣。3、家具产品的内在结构形态与外在结构形态及其表现形式家具产品的内在结构形态包含两个方面的含义：一是指由材料本身的结构特性所决定的，不同材料种类所产生的不同的家具产品形态。如金属家具、塑料家具、竹藤家具、充气家具及软体家具等都有自己独特的结构特点和表现形式。这是一张使用玻璃纤维增强树脂制造而成的，名为“佛罗瑞斯”的儿童椅。设计师利用材料的特殊性质设计出了这把结构和造型非同一般的椅子。另外，人造板如胶合板、刨花板、纤维板等，由于其材料本身内部与天然实木的内部结构大不相同，因此人造板家具形态与实木家具也存在着很大差异；二是指隐藏在家具外观形态之内，不易被人们察觉的家具零、部件之间的连接结构形态以及由它们所决寂静的家具造型形态。此沙发的外表很一般、很简单，但隐藏在其外表之后的内部结构却比较复杂。为了达到展开一折叠的使用要求，其内部必须运用多个零、部件通过一定的连接方式，及采用一些特殊的连接件才能完成。家具产品的外在结构，即指外观结构，它充分暴露在人的视觉范围之内。家具产品的外在结构与内在结构最大的区别就在于外在结构直接表现在产品的外观形式上，它在满足产品基本功能和要求的同时，还具有很强的审美功能。如，世界著名设计师华伦普拉特勒（Warren Platner）在1996年设计的金属扶手椅系列堪称经典。其史无前例的使用多根棒状结构产生的光学效果，使产品外观表现出很强的现代感，优雅而又豪华。椅子和桌子的基座展现出由钢环连接着的精细金属棒构成的金属结构，产生了奇特的光学效果一波纹效应，就像带水的丝绸，美丽而又富有动感。又如，传统家具中的榫、铆结构形式反映了家具外表的结构美；外露的销、钉等反映出“点”的特性，拉手反映出“线”的特征等，这些都是对家具外表起到了不同程度的装饰作用。但是外观形态与结构之间并不存在对应的关系。比如同一结构形式，若使用不同的材料和颜色，家具产品将会产生截然不同的外观效果。4、家具产品形态设计与结构创新古往今来，家具产品形态设计上的求新、求变，其主要途径之一即是力求结构形态上的变化创新。家具产品在满足其基本功能和使用要求的条件下，设计者就在努力探索如何在结构上进行变化，以求产品功能的拓展和形态的新颖独特。家具产品的结构形态是实现其功能的基础。因此，家具产品使用功能的开发与拓展需要进行结构创新。这把多功能休闲椅正如它广告词所说的“It extends on its own”，它完全依靠其本身结构上的变化来产生各种姿势。更巧妙的是它只是多使用了一根弧形金属滑竿和滑套就实现了。另一方面，通过对家具产品结构创新，还可以提高产品的审美功能，尤其是对产品外在结构的创新。这就是有名的“钻石安乐椅”，由设计师阿里托（哈里）伯尔托亚（Arieto （Harry） Bertoia）于20世纪50年代工设计的。椅背和扶手采用相互贯穿的钢网结构连成一体，“像雕塑一样主要由空气组成，空间贯穿在其中”。然而不可否认，家具产品结构形态上的创新，新技术、新材料、新工艺的发明起了至关重要的作用 。它们的出现和使用家具产品的新结构和新造型从“空想”变成现实。面对现代家具设计师“异想天开”的杰作，如埃诺阿尼奥（Eero Aarnio）的“泡沫椅”，“佛罗瑞斯”