多功能拐杖設(shè)計

多功能拐杖設(shè)計,多功能,拐杖,設(shè)計 密級： 學號： 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 多功能拐杖的結(jié)構(gòu)設(shè)計 學 院： 專 業(yè)： 班 級： 學 號： 姓 名： 指導老師1： 指導老師2： 學士學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重申明：所呈交的論文（設(shè)計）是本人在指導老師的指導下獨立進行研究，所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔。 學位論文作者簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)江西科技學院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 本學位論文屬于 保 密 □， 在 年解密后適用本授權(quán)書。 不保密 □。 （請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“√” ） 學位論文作者簽名（手寫）： 指導老師簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 摘要 隨著我國人口老齡化趨勢的不斷加劇，老年人數(shù)量越來越多，與此同時老年用品市場的規(guī)模也不斷擴大，伴隨而來的是巨大的商業(yè)機遇，但是目前來看針對老年人用品的研發(fā)和相關(guān)配套仍落后于市場需求。 本文通過對老年市場的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)老年用品市場的巨大缺口，并希望通過所學的機械相關(guān)知識設(shè)計一種老年運動障礙的行進輔助設(shè)備，通過對其機械原理進行分析然后采用人口相關(guān)數(shù)據(jù)平均值設(shè)計產(chǎn)品尺寸。然后對產(chǎn)品進行了優(yōu)化設(shè)計和多功能設(shè)計，主要包括可伸縮設(shè)計，以及一些必要的輔助功能如全球定位系統(tǒng)，燈，最后應(yīng)用人體工程學原理進行進一步優(yōu)化設(shè)計，并且通過三維設(shè)計軟件給出了相關(guān)模型的Solidworks模型。 最后對本次設(shè)計的進一步功能設(shè)計以及一些不足之處進行了探討，并且希望可以做出更好的改進。 關(guān)鍵詞：人口老齡化；拐杖多功能設(shè)計；三維設(shè)計；人體工程學原理 Abstract As the population aging trend in our country continues to intensify, the number of elderly people is increasing, while the size of the market for the aged goods is also expanding, accompanied by tremendous business opportunities, but for the present, R & D and related facilities are still lagging behind the market demand. Through the research on the aged market, this article finds a huge gap in the market for the aged supplies and hopes to design a traveling auxiliary equipment for senile dyskinesia based on the mechanical knowledge learned. By analyzing its mechanical principle and then using the average value of population-related data Design product size. Then the product was optimized design and multi-functional design, including scalable design, and some necessary auxiliary functions such as GPS, lights, the final application of ergonomic principles for further optimization design, and through the three-dimensional design software gives Solidworks model for related models. Finally, this design further functional design and some shortcomings were discussed, and hope can make better improvements. Keywords: population aging; crutch multifunctional design; three-dimensional design; ergonomics 目 錄 第一章 引 言 3 1.1老年用品市場調(diào)研 3 1.2老齡用品業(yè)發(fā)展的新趨勢 4 第二章 產(chǎn)品的三維設(shè)計 6 1.1三維設(shè)計的主要思想? 6 1.2三維設(shè)計軟件的優(yōu)勢? 6 1.3?市場主流三維設(shè)計軟件介紹? 6 第三章 拐杖可升縮設(shè)計 8 第四章 座椅的可折疊設(shè)計 13 第五章 手柄設(shè)計 16 5.1人體工程學原理簡介 16 5.2手柄的整體設(shè)計 16 5.3輔助功能設(shè)計 17 5.3.1GPS芯片設(shè)置 17 5.3.2 LED燈設(shè)計 17 5.2.3 偽鈔識別裝置 17 第六章總體方案設(shè)計 18 6.1總體設(shè)計及圖形 18 6.2 三維設(shè)計 18 6.3 SOLIDWORKS命令簡介 19 6.3.1拉伸特征 19 6.3.2旋轉(zhuǎn)特征 19 6.3.3掃描特征 20 第七章 結(jié)論 21 7.1 整體設(shè)計結(jié)論 21 7.2 進一步工作的方向 21 參考文獻： 22 致謝 23 第一章 引 言 1.1老年用品市場調(diào)研 中國擁有世界上最大的潛在老齡用品市場，而且這個市場在不斷擴大。2013年年底，中國老年人口已經(jīng)超過2億。2025年，中國老年人口將突破3億。高齡老年人口、失能老年人口以及患有慢性病的老年人口規(guī)模非常大，并且在持續(xù)增長，這些老年人口對康復輔具、保健用品、醫(yī)藥用品等老齡用品有著較強的剛性需求，消費需求潛力巨大。 老齡用品的定義如下：以老年人為主要消費人群的任何器械、器具、用具和物品，包括所需的軟件，以滿足老年人因殘障、疾病、體弱或其他特殊的身體、心理特點而產(chǎn)生的對物品的特殊需求。老齡用品屬于“物”的范疇，這是與老齡服務(wù)的根本性區(qū)別。 老齡用品業(yè)是指從事老齡用品生產(chǎn)、銷售和提供相關(guān)服務(wù)的經(jīng)營性行業(yè)，屬于實體經(jīng)濟，是老齡產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。 由于老年人的特殊性需求具有多元性，老齡用品也因此涵蓋了生活的方方面面，產(chǎn)品種類繁多?；诶夏耆说闹饕枨?，對老齡用品的分類進行系統(tǒng)化的梳理和厘清。 康復輔具涵蓋生活的各個方面，產(chǎn)品種類非常多。常見老年人康復輔具分為生活自理與護理輔具、老年行動輔具、老年居家生活輔具、老年溝通與信息輔具、老年康復器材五個類別。 基于老年人對老齡用品的主要需求，依據(jù)老齡用品的核心功能和用途，將常見老齡用品分為老年日用品、老年服飾用品、老年文化體育用品、老年電子產(chǎn)品、老年保健用品、老年個人自理與護理輔具、老年行動輔具、老年居家生活輔具、老年溝通與信息輔具、老年康復器材、老年醫(yī)藥用品、老年喪葬用品十二大類。 在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)環(huán)境下，隨著智慧養(yǎng)老、遠距醫(yī)療、遠程照料等新型服務(wù)形態(tài)的出現(xiàn)，越來越多的智能化科技老齡產(chǎn)品將出現(xiàn)在老年人日常生活中。 國內(nèi)老齡用品銷售企業(yè)也在不斷發(fā)展壯大。 老齡電子科技產(chǎn)品的研發(fā)較為滯后。在信息和網(wǎng)絡(luò)化時代，老年人生活越來越離不開信息技術(shù)的輔助以手機為典型的例子。 老齡用品創(chuàng)新乏力、科技含量不足的狀況，究其原因，主要是老齡用品基礎(chǔ)科學研究比較薄弱。產(chǎn)品的研發(fā)，不僅需要企業(yè)重視產(chǎn)品質(zhì)量和功能，也需要用戶對此有積極要求和反饋。而目前的大部分老年人選擇用品首先看重的是價格，其次才是品質(zhì)，這就導致有些質(zhì)量不佳、功能不完善的產(chǎn)品市場占有率反而高，也導致老齡用品廠家缺乏技術(shù)創(chuàng)新的動力。 老齡用品關(guān)涉所有老年人，而且涵蓋了老年人生活的方方面面，種類繁多，包羅萬象。由于老年人需求強度的不同，老齡用品業(yè)內(nèi)的各子行業(yè)的發(fā)展并不均衡。與老年人生活密切相關(guān)的老齡康復輔具用品、老齡護理用品、老齡保健用品市場比較活躍，產(chǎn)品種類比較多，社會認知度較高，科技含量也在逐步提高。而老年文化用品、老年日用品市場相對冷清，行業(yè)發(fā)展較慢。而實際上，隨著老年人經(jīng)濟實力的增強，以及消費觀念的轉(zhuǎn)變，一部分老年人，特別是相對年輕老年人、城市老年人對化妝品、抗衰老產(chǎn)品以及電子產(chǎn)品等存在著較強的購買欲望和支付能力。 1.2老齡用品業(yè)發(fā)展的新趨勢 老齡用品市場潛力巨大，中國正在逐步成為老齡用品的需求大國。中國老齡用品市場具有巨大的人口基礎(chǔ)，而且這種需求會隨著人口老齡化的快速發(fā)展、人們生活水平的不斷提高而不斷釋放。 中國老年人口，尤其是高齡、失能以及患慢性病的老年人口的快速增長，將會對康復輔具、護理產(chǎn)品、醫(yī)療器械、藥品及保健品等產(chǎn)生巨大的需求。而且老年人自身收入水平的提高、消費觀念的轉(zhuǎn)變，將促使?jié)撛谛枨筠D(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H的購買行為，推動老齡用品市場蓬勃發(fā)展。2012年，中國失能老年人口（包括部分失能和完全失能）達3600萬人，到2015年失能老年人達到４千萬人。假設(shè)根據(jù)失能老年人平均每人每年需要500元的康復輔具產(chǎn)品來做一個粗略的保守估算，2015年康復輔具類產(chǎn)品的市場潛力將達到200億元。 圖1.1 中國人口老齡化趨勢圖 老年人健康狀況和功能障礙的差異影響到老年人對各類老齡用品的需求。老年人對行動類輔具產(chǎn)品的需求量也很大，到2020年，中國有各類行動障礙的老年人將超過三千萬。綜上所述，進入老齡社會后，隨著中國居民整體生活水平的提高，老年人對于生活質(zhì)量的要求也在不斷提升，老齡用品將逐步成為老年人日常生活中不可缺少的必需品，老齡用品業(yè)也將逐步成為老齡產(chǎn)業(yè)當中一大增長點。 本文將針對行動不便的老年人為他們設(shè)計一種既經(jīng)濟實惠，又用途多樣的老年行動障礙輔助工具多功能拐杖。 第二章 產(chǎn)品的三維設(shè)計 1.1三維設(shè)計的主要思想? 傳統(tǒng)2D設(shè)計中，設(shè)計者是根據(jù)對零件或裝配體設(shè)計期望的結(jié)果直接繪制二維圖。而在三維設(shè)計中，是從平面-草圖-特征-零件-裝配體這一思路出發(fā)，直接生成零件和裝配體的三維模型，再導出對應(yīng)的二維圖紙。在三維設(shè)計中，對零件進行三維建模,?實質(zhì)是對零件加工過程進行模擬和對零件加工工藝過程進行描述,?是在三維軟件的環(huán)境下進行的虛擬加工。? 一般來說，建模常用的方法有旋轉(zhuǎn)法、層疊法、加工法。? 旋轉(zhuǎn)法:?在一幅草圖上畫出零件的多個復雜外形特征,?通過旋轉(zhuǎn)命令“一步到位”生成零件。但此方法僅僅適合回轉(zhuǎn)零件，而且僅適用于回轉(zhuǎn)零件外形輪廓特征建模。? 層疊法：?單獨建立零件各段的每個特征,?用堆積的方式,?將各段堆疊起來。通過上述實例不難發(fā)現(xiàn),?該方法局部性強,?缺乏總體布局,?沒有毛坯選擇,沒有總體的特征規(guī)劃。但此方法適用于大型焊接件,其建模思想與焊接方法正好吻合。? 加工法：是模擬零件實際加工過程。?首先生成零件基本特征（如拉伸、旋轉(zhuǎn)、去除材料、倒角等），也就是實際加工的毛坯。?然后一道道工序逐漸加工，生成成品。加工法最符合實際生產(chǎn)過程，它的建模順序符合實際加工步驟，也符合專業(yè)設(shè)計者的設(shè)計過程。因此，在建模之前，有必要對產(chǎn)品零件進行特征規(guī)劃，?這樣不僅使設(shè)計者對后續(xù)建模有總體把握,?而且對于最后編輯修改也很方便.? 1.2三維設(shè)計軟件的優(yōu)勢? 利用三維軟件，設(shè)計者可準確、輕松地得到想要的三維模型，并且在此基礎(chǔ)上可以完成許多2D軟件不可能完全的功能，如：? （1） ?對復雜體進行體積、重量的計算。? （2） ?對構(gòu)件的運動進行仿真。? （3） ?對零件進行應(yīng)力分析。? （4） ?根據(jù)用戶設(shè)置的幾何約束條件對零件進行裝配。? （5） ?演示功能。? （6） ?快速導出二維圖紙。?? 1.3?市場主流三維設(shè)計軟件介紹? 從上一節(jié)對三維設(shè)計軟件優(yōu)勢的分析中，我們可以大致得出結(jié)論，一個比較完善的三維設(shè)計軟件應(yīng)具備以下基本功能：? (1)?科學計算與分析功能：能夠完成產(chǎn)品常規(guī)設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、可靠性分析、有限元分析、動態(tài)分析、運動模擬仿真、應(yīng)力分析等科學計算。? (2)?圖形處理功能:如二維交互圖形技術(shù)、三維幾何造型、圖形仿真模擬及其圖形輸入輸出功能等。? (3)?數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)交換功能:如數(shù)據(jù)庫管理、不同CAD系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和接口功能等。? (4)?其它功能:如進行文檔制作、編輯及文字處理功能、二次開發(fā)功能和網(wǎng)絡(luò)功能等 ? 由于三維設(shè)計軟件需要漫長的開發(fā)過程和高端的開發(fā)技術(shù)，市場上不可能出現(xiàn)很多三維設(shè)計軟件。目前市場上較主流的軟件有Autodesk?Inventor、Solidworks、Pro?Engineer、CATIA、UG等。? ? ?SolidWorks是由美國達索公司發(fā)行的，是第一款基于Windows操作系統(tǒng)開發(fā)的三維CAD?軟件，具有操作簡單、易學易用、兼容性高的特點。SolidWorks?是一個基于特征的、參數(shù)化的實體造型系統(tǒng)，這也是當前CAD軟件的主體趨勢。SolidWorks采用單一的數(shù)據(jù)庫，用戶在使用SolidWorks進行建模時，既可以創(chuàng)建單一的三維實體模型，也可以由三維實體自動生成各種工程視圖;? SolidWorks是應(yīng)用最廣泛的中端三維建模軟件，在制造業(yè)領(lǐng)域和機械設(shè)計行業(yè)里都有應(yīng)用。由于SolidWorks也是發(fā)行最早的中端三維建模軟件，在國際上享有較高的聲譽，國際通用性比較強，國外的許多大學、企業(yè)應(yīng)用很多。本設(shè)計將簡單的利用SOLIDWORKS進行部分設(shè)計。 圖2.1 管類零件模型圖 第三章 拐杖可升縮設(shè)計 為了適應(yīng)不同身高的老年人我們要對拐杖進行可伸縮設(shè)計，從而實現(xiàn)產(chǎn)品更廣的應(yīng)用范圍從而獲得更大的市場。 我們從機械設(shè)計的角度入手實現(xiàn)拐杖的可伸縮設(shè)計。并且提出以下兩種可行性方案： 方案一： 基于摩擦力自鎖的螺紋自鎖設(shè)計 摩擦力自鎖模型簡介 如圖1所示，把質(zhì)量為m的物體A鉛直壓在斜面上，慢慢增大傾斜角θ，當傾角增大到一定程度時，物體開始下滑，斜面上物體受力如圖所示，除鉛直壓力F外，還有重力G，斜面支持力N和摩擦力發(fā)。物體開始下滑時。摩擦力最大為（為斜面與物體之間的靜摩擦因數(shù)） 圖3.1斜面物體受力分析圖 要保證物體不下滑，根據(jù)平衡條件，利用正交分解可得 將以上三式聯(lián)立求解，得 或 角僅與靜摩擦因數(shù)有關(guān)，與正壓力F及物體的質(zhì)量m無關(guān)，人們稱此角為摩擦角。顯然，當斜面上無論放多重的物體，無論鉛直壓力F有多大，由于下滑力始終與靜摩擦力發(fā)相平衡，并且小于最大靜摩擦力，物體都不會下滑，這就是斜面的自鎖現(xiàn)象。 下面我們來分析一下螺紋的自鎖現(xiàn)象。轉(zhuǎn)動手柄，螺桿并不會再重力重壓下反向旋轉(zhuǎn)而掉下來。利用螺旋可以舉起重物，在外力撤銷后不會下滑的現(xiàn)象叫做螺旋自鎖，實際上就是斜面自鎖現(xiàn)象。把一張三角形的紙片卷起來就形成了螺旋，如圖所示，螺旋傾角就是就是三角形斜邊的傾角，螺桿在螺紋支座內(nèi)螺旋上升，相當于物體沿斜面向上滑動，與斜面相比較，螺桿相當于物體A，支座相當于斜面，重物對螺桿的壓力相當于鉛直壓力F，螺旋自鎖相當于物體A在力F的作用下不下滑。 圖3，2螺紋連接受力圖 利用上述螺旋自鎖的原理，拐杖上面的螺紋相當于斜面，并且螺紋斜面的傾角小于靜摩擦角。這樣當老人用力拄拐時盡管螺紋受到很大的壓力，仍然不會轉(zhuǎn)動。 由上推導可知，斜面（或螺旋）自鎖條件是： 傾角應(yīng)該滿足： 當斜面傾角時，物體處于靜止狀態(tài)，產(chǎn)生的摩擦力為靜摩擦，由此可知靜摩擦力的大小為： 當斜面傾角時，物體開始下滑，此時產(chǎn)生的摩擦為滑動摩擦力，并且滑動摩擦力的大小為： 為物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)，且<,斜面摩擦與斜面傾角的關(guān)系可以用三角函數(shù)圖像表示，如圖所示： 圖3.3摩擦力變化圖 在斜面上物體受到摩擦力f 隨斜面傾角的變化情況： 當時，靜摩擦力f隨按正弦規(guī)律由零逐漸增大； 當時，物體開始滑動，摩擦力突然從最大靜減少到滑動摩擦力 當時，滑動摩擦力發(fā)f隨按余弦規(guī)律減小到零。 圖3.4采用螺紋鎖緊的拐杖可伸縮方式 方式二：采用彈簧按鈕的可調(diào)節(jié)長度方式 圖3.5 彈簧按鈕伸縮設(shè)計示意圖 該方式采用了一個彈簧按鈕，當需要改變拐杖的長度時我們按下按鈕在拐杖的底端用力拉或者是推從而當彈簧按鈕進入下一個按鈕孔時自動彈起卡住拐杖的長度伸縮，從而實現(xiàn)拐杖長度的變化。 通過以上兩種方式我們可以發(fā)現(xiàn)，采用螺旋自鎖式拐杖長度變化可以實現(xiàn)任意長度的調(diào)節(jié)，其萬能性好，但是與此同時，作為拐杖增加了重量不是特別輕便，另外螺紋的加工工藝相對復雜成本較高。如果采用彈簧按鈕式的長度調(diào)節(jié)方式其檔位有限萬能性不好，但是可以實現(xiàn)拐杖的輕量化并且成本相對較低，綜上所述我們采用彈簧按鈕式的長度調(diào)節(jié)方式。 第四章 座椅的可折疊設(shè)計 考慮到老年人身體方面的原因，走路依靠輔助工具，相對來說還是比較困難的，考慮到老年人體力的原因可能走一段路需要適當?shù)男菹⑽覀冊O(shè)計了可折疊座位。 下圖是座位的三維圖。 圖4.1 座位圖 座椅采用塑料材質(zhì)加工從而保障了整個拐杖的輕便，為了和拐杖配合實現(xiàn)座位的折疊我們在座位上設(shè)計了用于連接的連接孔，使整個座位和拐杖通過一個簡單的曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)座位的折疊。 接下來我們將討論用實現(xiàn)折疊的曲柄滑塊機構(gòu)的機械原理。 根據(jù)機械原理，機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的獨立運動的數(shù)目（亦即為了使機構(gòu)的位置得以確定，必須給定的獨立的廣義坐標的數(shù)目），稱為機構(gòu)自由度其數(shù)目通常以F表示。如果一個構(gòu)件組合體的自由度F>0，他就可以成為一個機構(gòu)，即表明各構(gòu)件間可以有相對運動；如果F=0.他將是一個結(jié)構(gòu)，即已經(jīng)退化為一個構(gòu)件。機構(gòu)自由度可以分為平面機構(gòu)自由度和空間機構(gòu)自由度。一個原動件只能提供一個獨立參數(shù)。 如圖所示，我們將整個拐杖簡化為如圖所示的簡圖來進行分析： 圖4.2機構(gòu)運動原理圖 首先進行自由度的計算 由公式 其中n為除機架外機構(gòu)的個數(shù)，為低副的數(shù)目，為高副的數(shù)目。在本機構(gòu)中一共有3個機構(gòu)所以n=3，然后繼續(xù)分析高副的數(shù)目為0，=0，一共有4個低副，所以機構(gòu)的自由度為： F=3X3-2X4=1 也就是說座椅的自由度為一僅僅可以沿著拐杖做直線往復運動，這也正是我們現(xiàn)實中所要求的故可以滿足設(shè)計要求。 再者考慮極限位置的情況。當座位打開時應(yīng)當考慮座位的限位所以要在合適的位置加裝限位設(shè)計保證座位的位置是在水平面內(nèi)，另外當座位合起來時應(yīng)為座位的阻擋作用所以不用考慮座位位置會到了另一邊。 第五章 手柄設(shè)計 5.1人體工程學原理簡介 人體工程學是一門“研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學、生理學和心理學等方面的各種因素；研究人和機器及環(huán)境的相互作用；研究人在工作中、家庭生活中和休假時怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適等問題的學科。 早期的人體工程學主要研究人和工程機械的關(guān)系，即人機關(guān)系。其內(nèi)容有人體結(jié)構(gòu)尺寸和功能尺寸，操作裝置，控制盤的視覺顯示，這就涉及到了心理學，人體解剖學和人體測量學等，繼而研究人和環(huán)境的相互作用，即人-環(huán)境關(guān)系，這有涉及到了心理學，環(huán)境心理學等。至今，人體工程學的研究內(nèi)容仍在發(fā)展，并不統(tǒng)一。 為了更好的迎合市場人群的需要，要設(shè)計符合人體工程學的產(chǎn)品，正是基于這樣的理念簡單的應(yīng)用人體工程學原理進行了手柄的設(shè)計。 燈光調(diào)節(jié)按鈕2 熒光驗鈔按鈕 燈光調(diào)節(jié)按鈕1 LED燈 圖5.1手柄 5.2手柄的整體設(shè)計 如圖所示為了獲得更好的抓握體驗按照人體平均手掌的長度設(shè)計手柄的長度和粗細。并且可以對手柄的顏色實現(xiàn)多種顏色。從而滿足不同人群的喜好。 另外為了更好的服務(wù)于老年人，在手柄上進行了多處人性化輔助功能設(shè)計下面將進行一一的列舉和說明。 5.3輔助功能設(shè)計 5.3.1GPS芯片設(shè)置 首先在拐杖內(nèi)部設(shè)計一個GPS芯片的容納位置，GPS是一個由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以保證在任意時刻，地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測點的經(jīng)緯度和高度，以便實現(xiàn)導航、定位、授時等功能。 全球定位系統(tǒng)(GPS)是20世紀70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。這樣就能隨時定位老人的位置，這是為了防止一些患有諸如阿爾茲海默癥的老年人走失。 5.3.2 LED燈設(shè)計 另外我們希望在拐杖的手柄處設(shè)計一個手電筒。LED燈是一塊電致發(fā)光的半導體材料芯片，用銀膠或白膠固化到支架上，然后用銀線或金線連接芯片和電路板，四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內(nèi)部芯線的作用，最后安裝外殼，所以 LED 燈的抗震性能好。考慮到LED燈的諸多優(yōu)點另外加上老年人使用拐杖的現(xiàn)實工況LED燈是最合適的選擇。 有LED燈和GPS系統(tǒng)就需要有相關(guān)的供電系統(tǒng)來維系他們的工作狀態(tài)，因此，我們在手柄的一端設(shè)置電池的存放位置，并且采用二次可充電電池為LED燈和GPS系統(tǒng)實現(xiàn)供電，并在手柄底端設(shè)置充電線接口。 5.2.3 偽鈔識別裝置 熒光檢測的工作原理是針對人民幣的紙質(zhì)進行檢測。人民幣采用專用紙張制造（含85%以上的優(yōu)質(zhì)棉花），假鈔通常采用經(jīng)漂白處理后的普通紙進行制造，經(jīng)漂白處理后的紙張在紫外線（波長為365nm的藍光）的照射下會出現(xiàn)熒光反應(yīng)（在紫外線的激發(fā)下衍射出波長為420－460nm的藍光），人民幣則沒有熒光反應(yīng)。所以，用紫外光源對運動鈔票進行照射并同時用硅光電池檢測鈔票的熒光反映，可判別鈔票真假。為排除環(huán)境光對辨?zhèn)蔚母蓴_，必須在硅光電池的表面安裝一套透過波長與假鈔熒光反應(yīng)波長一致的濾色片?；谏鲜鲈砦覀冊谑直屑尤肽軌虬l(fā)出熒光的裝置這樣又能防止老年人在使用鈔票時拿到假鈔。 第六章總體方案設(shè)計 6.1總體設(shè)計及圖形 通過前面的設(shè)計計算我們已經(jīng)能夠大體上完成拐杖設(shè)計的基本功能，首先通過主體實現(xiàn)作為拐杖的基本功能接著在主體兩側(cè)加裝座椅支撐結(jié)構(gòu)通過螺釘加以固定實現(xiàn)了座椅的整個支撐結(jié)構(gòu)，座椅設(shè)計有孔連接結(jié)構(gòu)實現(xiàn)座椅和支撐結(jié)構(gòu)的連接，通過一個類似滑塊的套筒實現(xiàn)拐杖的座位功能。 完成主要的功能之后我們進行優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計主要在手柄位置，我們采用了人體工程學原理進行設(shè)計，并且可以噴涂不同的顏色實現(xiàn)不同人群的喜好。再在手柄位置做文章加入手電筒、全球定位裝置、熒光燈以及等等，實現(xiàn)拐杖用途的多功能化。最后加裝防滑套實現(xiàn)拐杖的防滑。 如圖所示為拐杖設(shè)計的裝配圖： 圖6.1拐杖裝配圖 6.2 三維設(shè)計 我們進行零件的三維裝配設(shè)計。通過零件設(shè)計之后我們得到了拐杖的全部零件，然后我們通過零件的裝配完成整體的設(shè)計，從而實現(xiàn)一個更加直觀真實的設(shè)計效果。 如下圖所示為三維設(shè)計圖 圖6.2 拐杖三維造型 6.3 SOLIDWORKS命令簡介 6.3.1拉伸特征 拉伸就是把一個草圖沿垂直方向伸長，伸長的方向可以是單向或者是雙向的。拉伸特征主要分為拉伸凸臺/基體、拉伸薄壁和拉伸切除3種類型。建立拉伸的主要條件： A必須有一個草繪； B必須指定拉伸的類型以及相關(guān)參數(shù)； 6.3.2旋轉(zhuǎn)特征 所謂旋轉(zhuǎn)特征是旋轉(zhuǎn)通過繞中心線旋轉(zhuǎn)草圖來生成基體、凸臺、切除或曲面，系統(tǒng)默認的旋轉(zhuǎn)角是360度?；剞D(zhuǎn)特征同樣有三類：旋轉(zhuǎn)基體/凸臺、旋轉(zhuǎn)切除、旋轉(zhuǎn)曲面。 A需要旋轉(zhuǎn)的草繪中必須含有一條中心軸； B需要旋轉(zhuǎn)的截面只能畫在中心軸的一側(cè)； 6.3.3掃描特征 掃描特征是沿著一條路徑移動輪廓來生成基體、凸臺或是曲面遵循以下規(guī)則： A對于基體或凸臺掃描特征輪廓必須是閉環(huán)的； B對于曲面掃描特征則輪廓可以是閉環(huán)也可以是開環(huán)的； C路徑可以為開環(huán)或者閉環(huán)但是路徑起點必須位于輪廓的基準面上。 20 第七章 結(jié)論 7.1 整體設(shè)計結(jié)論 本文的設(shè)計工作依托人口老齡化背景，對人口老齡化問題進行了陳述之后分析了老年用品市場擁有廣闊的市場前景。然后，了解了三維設(shè)計軟件的使用，及目前流行的軟件。然后著手開始設(shè)計拐杖的機械結(jié)構(gòu)。通過機械原理給出了兩種設(shè)計思路對兩種思路進行分析之后我們采用了按鈕可拉伸式的設(shè)計，接著設(shè)計出拐杖的可折疊座椅，然后是拐杖的手柄，將他們裝配之后就可以得到帶座位的可伸縮的多功能拐杖，另外為了更好的幫助到老年人群，我們設(shè)計了諸多輔助功能，這樣就完成了拐杖的全部設(shè)計。 7.2 進一步工作的方向 本文研究設(shè)計雖取得了基本的設(shè)計結(jié)果，但依然有很大的改進空間，有待進一步完善，這里擇其要者簡要討論： 拐杖內(nèi)部空間可以實現(xiàn)一定的利用如設(shè)計合理的儲物空間；設(shè)計一鍵撥打電話功能老人在出現(xiàn)摔倒等意外情況時可以進行一鍵救助呼叫；可以設(shè)置內(nèi)部的無線廣播接收；對整體的外觀還可以進行進一步改進。 參考文獻： [1] 葛志祺.簡明機械零件設(shè)計手冊.北京：冶金工業(yè)出版社，1999：14～16，113～115 [2] 濮良貴，紀名剛.機械設(shè)計.第九版.北京：高等教育出版社，2012：184～223 [3] 王昆，何小柏，汪信遠.課程設(shè)計手冊.北京：高等教育出版社，1995：47～49 [4] 侯洪生，王秀英.機械工程圖學.北京：科學出版社，2009：225～333 [5] 潘潔玉.關(guān)于多功能拐杖的設(shè)計與研究.北京：科學出版社，2015：255～303 [6]吳文佳.新型多功能拐杖設(shè)計.南京：工業(yè)設(shè)計學報，2013:17~19 致謝 經(jīng)過這幾個月的集中努力，畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，至此我已經(jīng)完成了所有的設(shè)計任務(wù)。在我做設(shè)計期間，主要方案設(shè)計，可行性分析，計算和繪圖等幾個階段。 由于設(shè)計的內(nèi)容是第一次接觸，所以開始著手時候不是很順利，整個設(shè)計過程中有很多反復計算，如設(shè)計裝載機工作裝置的工作部分確定各個鉸接點位置的過程中走了一些彎路。到目前為止對設(shè)計不是非常滿意，我所學知識有限沒能弄懂某些知識點，在設(shè)計過程中，很多新的東西都是邊翻資料邊作設(shè)計，對有些知識掌握的不透，還需要在以后的工作學習過程中多實踐學習。同時在設(shè)計過程中有粗心大意的時候，造成了一些影響，望老師諒解。 設(shè)計過程中，我得到老師的細心指導，使我所遇到的困難得到了即時的解決。另外，也感謝老師的督促指導，在此向所有的指導老師表示感謝！