机械创新实践报告
机械创新实践报告
折叠椅的设计
设计目的：
本次机械创新实践，每个小组（3—5人）查找相关资料，参考机械设计、机械原理等书，独立自主完成一次机械创新的设计。
我们小组根据设计参考题目选择折叠椅的设计。设计一种容易折叠，携带方便的轻巧折叠椅。
设计要求：
折叠椅是家具中很普遍的一种家具，在家里、办公室、公共场所都能看到折叠椅的身影，他们以不同的种类、结构、材料等形式分布于社会的各个角落，给人们出行、旅游、办公带来了方便。因此，其广泛的前景给人以无限的遐想。 根据所收集的各类文献及市场出售的各种折叠式椅子显示，目前绝大多数折叠椅都是左右折叠，所以折叠之后所占的体积仍是非常庞大，如此将造成搬运、载送上的困难，携带相当不方便。为此，我们小组设计一种容易折叠，携带方便的轻巧折叠椅。
设计内容：
一、折叠椅现状
随着社会的进步，人类的物质需求越来越追求与理想与完美。折叠椅的设计也越来越科学，多种多样的折叠椅出现在人类面前，因此多种多样的设计方式也为人所知，为人所用。
依据我们对生活中的各种折叠椅折叠方式的收集，现对折叠椅做一个研究与评价。折叠的方式分为两个大类别：第一，有限制折叠，即通过旋转等机械方式实现的折叠；第二，无限制折叠，即利用材料本身的特性而实现产品的折叠。下面我对折叠椅折叠的方式的具体分析。
1、沙滩休闲折叠椅
适合居家，医院陪护，单位午休、垂钓、旅游，可折叠行军床，携带方便，
靠背的设计可以调节，更舒服，更合理。
2、家居用的折叠椅
轻便、可叠放功能的座椅，既方便搬动，又节省空
间。座面板与背面板一般用原生PP塑料在模具内一体注
塑成型；椅子架与椅子脚用静电银色粉末喷塑的方形钢
管，方形钢管比圆形钢管更为牢固耐用；一般椅子底部，
即与地面接触的位置会加脚垫，起到防滑，防止划伤地
板的作用。使用场合：各类培训机构、各级学校、公共场所、医院、餐厅、酒店、公司、家庭等场所。
3、公共场所使用的座位折叠椅
座椅是根据人体形态工程学原理制造而成，内装S型弹簧，确保椅背之曲线完整符合人体曲线，坐着感觉更舒适，是美学与高科技的完美结合。
二、折叠椅的结构设计
本小组题所设计的折叠椅，如下图所示，此折叠椅为连杆数6、接头数7的单一自由度的折叠椅，其中C点是双重接头，将此双重接头装在坐垫的杆上，则前脚杆与坐垫杆为三元杆，而其余杆件为二元杆。
图示的结构简图可知，轮椅的结构共有活动构件数为n5，低副PL7，没有高副。故其自由度应为F3n2PLPH352701。
三、折叠椅的材料和力学分析
在生产实践中，各种机械和工程结构得到广泛应用，如桥梁、房屋、电机、
机床等。机械和工程结构的每一组成部分为构件。任何构件都由某种材料制成，并受到某种载荷的作用。实际的构件并非是静力学所理想化的那种刚体，任何构件在外力作用下都将不同程度地发生形状和尺寸的改变。如果构件的形状、尺寸设计不合理，或选用材料不当，则构件在一定载荷的作用下，会发生过度的变形或破坏。为了保证机械和工程结构的正常工作，在载荷作用下，构件都应该具有足够的承受载荷的能力，简称承载能力，也即构件必须具有足够的强度、刚度和稳定性。这些基本要求，不仅与构件的截面形状和尺寸有关，而且还与材料的力学性能有关，而这些又都关系到制造成本，因此合理的选择构件的材料，如何正确的确定构件的截面形状，使构件即满足使用要求，又降低制造成本，便成为构件设计的一个十分重要的问题。
四、折叠椅的创新设计
该折叠椅可以调节座椅的靠背的位置，可以调节到适合人们的位置，使人感到舒适，折叠起来所占的空间比较小，适合晒太阳、休息。
5杆和1杆的节点可以在调节位置上滑动，这样可以调节椅背的位置使得座者根据自己要求调节，达到舒适的效果。将与2杆共面的椅面向上抬起，使得1杆和2杆的节点向上移动，随之3杆和4杆的节点向下运动。1杆和5杆的节点
也将移动到调节位置的最左端，与6杆一起向上运动，5杆与1杆同时靠拢，致使6杆最终与4杆重合，使该折叠椅闭合。
产品的特点：
1、体积小、节约和最有效地利用空间
折叠椅对工厂、仓库、旅馆、饭店、体育馆及住房空间的最有效的利用具有特殊的意义。如会议厅、餐厅房间等用的折椅。
2、携带方便
一些产品由于特殊要求设计的小巧多用，折叠椅就是其中之一，方便携带，例如在火车上可以方便携带的椅子，如图所示。
3、安全
一些椅子尖锐的部分，折叠后不但缩小了空间，而且还保证了携带的安全。
4、便于装卸搬用
折叠椅折叠后体积小，灵活机动，便于贮藏和搬运
5、有利于标准化设计和生产
由于折叠椅的零件大部分是相同的，而且有不少是对称的，因此只需对部分零件进行机械加工提高工效，减轻劳动强度。
市场调查：
经过市场调研、分析各类折叠椅的运动分析特点以及最后总结折叠椅的优点，我分析出以下几点：
1、市场中的折叠椅多以家用为主，而且变化不大，机构依旧是连杆机构。
2、折叠椅在风格上有所改变，省去了原有的笨重和不方便折叠的不便，变成了简单、大方的形式，和现代的风格相符合。
3、折叠椅不仅仅是单一功能，而且带有多功能性，比如折叠椅加上折叠桌子，折叠椅可以放倒使用，折叠椅可以翻转椅面等等。
4、根据人们的需求设计师现已设计出适合家用，适合垂钓，适合野外的折叠椅，突破了折叠椅的设计瓶颈。
五、对折叠椅未来趋势的发展的分析
随着全球经济的复苏，人们的生活水平的不断改善，越来越的人开始关注折
叠椅。纵观过去10年，中国家具行业经历了一个高速发展期。这个时期，家具行业的发展主要是以量的扩张为主，初步建立起了门类比较齐全，同时与国际接轨的完整的工业体系，家具产品已经达到了满足人民生活需要和国际市场的需要。
在未来5到10年，在国际折叠椅产业转移的大背景下，中国折叠椅行业将进入第二个高速发展时期。现代技术进步促进家具生产日益规模化，成本及价格的剧烈变化将迅速打破原有竞争格局；自动流水生产线的引进必然加大固定资产投入，必然会降低人工成本和生产效率；规模化生产和规范化生产成为可能。在新的产业发展阶段中，折叠椅行业的竞争升级将成为必然。
中国折叠椅行业在未来五到十年间必然经历大规模大范围的行业整合，品牌、质量、服务、规模等在行业中脱颖而出，未来中国家具行业将朝着精细化、规模化、品牌化三个方向发展。人们对家具的要求不单纯是功能需要，更是装饰美观的需要、更是彰现个性的需要。随着国内经济发展，人民的生活发生了根本性的变化，人们对折叠椅的需要也必然朝着健康、环保、品牌方向发展。随着消费者对折叠椅产品认识的深入，更多的消费者将树立家具消费的品牌观念，更加注重的审美与艺术性，更加注意家具消费的高品质及服务享受。未来的折叠椅将要结合更多的功能，会将更多的结构简化，省去笨重的结构，更容易操作和节省空间，简洁，朴素。
折叠椅至今还存在的问题。
在我国，家具很少用科学的方法从理论上对结构的强度、刚度进行分析计算，长期依赖于实践经验，致使国内家具科学发展缓慢，产品出现很多问题，折叠椅也不例外。
随着科学技术的发展，中级度板、刨花板、空心板、塑料、金属等新材料在家具制造中不断地被广泛应用，家具材料及其结构强度就越来越为人们重视。为了合理使用材料，保证家具的功能，有必要对其结构强度进行分析和研究。然而在当代现实中，一些不合格的椅子经常危害人们的健康，我们常常看到打字员、会计、司机等因坐的折叠椅不合尺寸而造成别扭的姿势，长期如此会造成过度疲劳，脊椎弯曲、腰间盘突出、驼背等职业病；大学生因教室中的折叠椅不适而坐姿不正，影响身体发育，使近视率上升，那些不符合人们需求的座椅基本上是形式上的考虑，而不是估计坐者是否舒服。
结语
折叠椅是折叠与便携的统一体，工业生产出最小最轻的零部件来构成折叠家具，以适应各种天气气候。人们可以在野营、沙滩休闲、运动赛事等随处都可以见到不同的折叠椅，它是一种人们生活居家的好帮手。
本折叠椅的设计为人们的日常生活提供了便利，同时也促进了折叠椅往更好的方向改进。
主要参考文献
[1] 孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，2006.
[2] 张美麟,张有忱,张莉彦.机械创新设计（第二版）.北京：化学工业出版社，2010.
[3] 张有忱,张莉彦.机械创新设计.北京：清华大学出版社,2011.
[4] 高志,刘莹.机械创新设计.北京：清华大学出版社,2009.
[5] 徐正会,吴家锃.《携带式轮椅的创新设计》.中国台湾，2008.