kaiyun体育登录网页入口 研究报告：多功能健身办公椅的设计与研发.doc

PAGE 19 研究报告 多功能健身办公椅 主持人：***2020年10月12日 PAGE 26 目录 TOC \o 1-2 \h \u 摘要 2摘要 4 第 1 章 研究背景 51.1 技术与研发背景 51.2 产品创新与社会作用 7 第 2 章 多功能健身办公椅的结构设计 92.1 多功能健身办公椅的设计思路 92.2 多功能健身办公椅的工作原理及结构工程图 112.3 多功能健身办公椅主要部件的结构设计及功能 12 第 3 章 关键部件的力学分析与技术试验 163.1 椅背旋转轴分析 163.2 按摩办公椅支撑架的应力分析 19 第 4 章 产品创新、实用性及市场调查 234.1 创新与实用性 234.2 产品的市场需求调查 24 摘要 随着当代生产技术的不断进步和发展，工作当代人的效率和工作强度也随之增大，这也使得我们当今社会的人们面临着很大的工作压力、疲劳和健康问题。因此，这已经成为我们亟待研究和解决的问题！针对我们今天面临的这个问题，我们通过不断的研究和实验，设计了一款集办公、按摩、健身为一体的多功能保健办公椅。它主要运用人机工程学的理论，运用机械机构和机械工程力学来实现工作之余的按摩和健身等功能。该产品经过实验分析，具有良好的稳定性和经济适用性，充分展现了创新、高效、节能、环保的现代社会发展的特点，满足了我们当今社会发展的要求！关键词：健身办公椅，创新，高效，环保，节能摘要随着现代生产技术的不断进步和发展，当代人的工作效率和工作强度的不断增大，这使得我们当今社会的人们面临着很大的工作疲劳和健康问题的压力。 所以研究和解决当前的问题就变得刻不容缓!针对今天面临的这个问题,我们通过不断的研究和实验,设计了一款多功能办公、按摩、健身一体化的按摩椅。其主要依据人机工程学的理论对机械和机械工程中的机械运行进行研究,从而达到按摩健身功能的作用。经过实验分析,该产品具有良好的稳定性和经济适用性。体现了现代社会发展的创新、高效、节能、环保的特点,满足了当今社会发展的要求!关键词:健身办公椅 创新 高效 环保 节能 第一章 研究背景 1.1技术与研发背景当今社会正处于一个快速发展的时期,随着各行业的快速发展,人们生活工作节奏的加快也带来了很多的健康问题。

科学研究表明，我国颈椎病的发病率已经超过20%；肥胖人群的数量也在逐年增多。研究表明，从1980年到2000年，人们坐站的时间增加了8%；肥胖人群的数量增加了一倍！而造成颈椎病、肥胖的罪魁祸首就是长期坐站导致的身体超负荷，以及坐姿不正确、缺乏运动。所以针对这一社会健康问题，我们有一个想法：通过对当代办公室的创新性改进，使人们在不影响工作效率的情况下得到相对的运动，预防一些健康问题的发生；我们对这个想法做了大量的研究、调查和实验。通过对现代办公环境和市场的调查发现，我国大多数现代办公室办公量大，办公任务繁重，空闲时间少； 并且通过对目前市场上一些办公设备的调查，发现当代市场上一些办公设备比较简单传统，缺乏对人体健康需求的考虑，有按摩或人体舒适性要求的往往配有体积大、质量大的电动驱动装置，不太适合办公场合。我们经过不断的研究和实验，在原有设备的基础上，结合人机工程学的理论基础，结合所学的机械原理和机械工程力学，实现了这一创新理念。该产品是根据现代人久坐、缺乏运动时间的特点而设计的，在提高人们办公效率的同时，根据机械力学的原理，让办公人员得到适当的锻炼和放松，将办公与健身按摩融为一体；另外，该产品摒弃了现代市场上按摩椅庞大笨重的电动机构，采用简单的纯机械结构，大大减少了产品所占的空间和产品质量，使其更加轻巧简洁，因此更适合办公场合。

本产品经过创新改造后，不仅可以用于办公场合，还可以满足家居、酒店、公共场合等多个不同领域的使用需求，使得产品应用更加广泛！现代社会人们面临着长期繁重工作带来的巨大压力和健康问题，本款多功能健康办公椅通过研究和实验，可以在一定程度上预防和解决问题，从而填补了当今办公领域的空白！对于当今社会的发展也是一种促进！ 1.2产品创新及社会作用 本产品对办公椅的各个部件进行了设计研究，并在原有基础上进行了创新改进，改变了以前产品的局限性，它的改进和创新主要有以下几点： 改变传统办公椅的背部结构曲线：通过研究和实验发现，人体脊柱是弯曲结构，当人体长时间坐着工作时kaiyun下载app下载安装手机版，人体上半身会对腰椎进行压迫，增加人体腰椎的负担； 传统的办公椅比较单调，大多都是简单的曲面设计，很少有专门为此而设的功能。本产品进行了改造。椅背采用符合人体脊椎曲线的设计，可以完美贴合人体的坐姿，更加舒适，减轻人体坐着时的疲劳！新增办公椅背调节按摩功能：根据调查研究表明，人体在工作时，身体都会不同程度的前倾，长时间坐着会让人感觉疲劳、疲惫。针对这种情况，本产品增加了棘轮调节机构，可以随意调节椅背角度，给您最大的舒适感；另外，本产品在椅背两侧增加了滚轮机构，当您长时间坐着工作时，可以向后倾斜，左右移动身体，带动两侧滚轮进行主动按摩，从而有效减轻长时间工作带来的疲劳。

增加健身按摩功能：上述描述提到长时间坐着办公的人会因为缺乏运动而面临许多健康问题，影响人们的办公效率和健康。因此本产品增加了可伸缩压缩脚踏板，供人们锻炼。脚踏板内有强力弹簧供人们锻炼腿部，脚踏板压缩杆处增加了弹性连杆结构。脚踏板的上下运动可直接带动椅背滚轮作用在椅背上，在锻炼的同时按摩您的背部和腰椎，减轻您的办公疲劳。增加人性化感应提醒功能：上述实验研究提到长时间坐着会影响人的身体健康。科学研究​​表明，人连续坐着的健康时间为3小时。为此我们在产品中增加了传感装置，当人体连续坐着三个小时时，座垫的力感应会对办公人员进行轻微的震动提醒，让办公人员适当站立或进行适当的健身按摩活动。 结合市场调研和办公人群走访，对办公椅进行了创新实验研究，提出了多功能保健办公椅的概念。模拟实验表明，该产品能够有效降低人体办公时的疲劳程度，在一定程度上能够提高人们的办公效率，符合创新、高效、节能、环保的主题；另外kaiyun体育，该产品不需要复杂的电气机构，只靠机械原理驱动，不会对社会环境造成污染和危害，更加环保节能，符合当今社会提出的低碳、节能、绿色、无污染的主题要求。第二章 多功能保健办公椅的结构设计2.1 多功能保健办公椅的设计思路在以上所做的市场调研和办公人群实地调查的基础上，我们对办公按摩椅的设计进行了综合的设计考虑，从办公按摩椅的功能、结构、造型、色彩、材质、制作等各个方面进行了思考和设计。

首先，我们从办公使用者的角度去思考设计；尽量满足办公消费者的生理和心理需求，最大程度减少办公使用者的“坐姿疲劳”，达到安全、方便、舒适、美观的使用目的。对此，我们做出了以下设计思路，以满足办公使用者的需求：靠背调节角度的结构设计，根据每个人不同的坐姿习惯，采用棘轮调节机构，可调节椅背的倾斜角度。座垫的高度和宽度设计应保证人们双脚可以自由踩在地板上或搁脚板上，并能实现前伸和后屈。因此，座垫高度应保持在380-450mm之间，最小不小于300mm，最大不大于480mm；座垫宽度可微调，一般为420-500mm。 根据生理学知识，人体坐下时办公按摩椅扶手的最佳位置是使前臂与后臂保持垂直位置，根据不同的人体身高，最佳尺寸是扶手距座垫高度为150-200mm。椅背宽度可根据时尚或审美要求调整，但过窄或过宽都会破坏椅子的整体造型。为了美观，不影响上肢，设计成上窄下宽，现代椅子一般都是与座垫等宽。其次，我们从市场经济和制造商的角度去思考设计；降低制造成本和人们的消费压力，用最简单的设计实现尽可能多的功能，达到廉价、实惠、高效的产品设计的目的。

对此我们做出了如下设计思路：办公按摩椅生产材料的设计；本着安全、简洁、方便的前提，我们对办公按摩椅的材料做了对比设计。办公按摩椅的骨架支架大部分采用加厚不锈钢管设计，表面抛光处理；底座支架及靠背轴、连杆采用合金钢设计，表面半抛光处理，连接处润滑防锈；螺栓、螺母、键等均为国家标准件；其余座垫采用布艺、泡棉、皮革填充。考虑到办公按摩椅的制造成本；为了尽可能的降低制造成本，我们摒弃了传统按摩椅笨重的电动机构，采用了简洁的纯机械机构设计，大大降低了制造成本和人们的消费压力。提高了生产效率。 针对上述设计思路我们进行了试验和设计，对多功能保健办公椅的功能、造型、材料、制作等方面进行了试验和比较，最后通过模拟仿真设计提出了办公按摩椅的概念产品。2.2多功能保健办公椅结构工程图及工作原理基于上述设计思路我们对产品进行了系统的分析和试验，为了保证预定的功能能更好的实现，我们制作了产品的模拟工程图，如图1-1所示。图SEQ图\*ARABIC1-1多功能保健办公椅装配工程图该产品主要由底座支撑架、底座支撑板、脚撑组件、扶手、靠背等组成，还配有连杆、棘轮组件等对办公按摩椅进行调节和控制。

支撑架起到支撑办公按摩椅的作用，脚撑组件可以上下摆动，前后伸展，充分实现锻炼健身功能。椅背可以通过产品内部的棘轮机构根据您的需要调整合适的角度！椅背后滚轮通过连接在脚撑组件上的连杆带动，实现按摩功能。本产品主要依靠机械机构中的曲柄摇杆机构来实现对人体腰椎的按摩，让您在办公之余充分享受按摩放松，缓解您的疲劳，真正实现办公-健身-按摩一体化的新型办公方式。2.3多功能保健办公椅主要部件结构设计及功能本产品不仅可以支撑办公人员端坐，还可以调节椅背使办公人员半躺，让办公人员可以短暂休息。办公按摩椅的仰卧休息功能还充分考虑到人体的仰卧姿势。 其中办公椅座垫下方的搁脚板，在端坐或靠在座椅上时，可以用来放置脚底或进行腿部伸展和收缩运动；半躺时，可以通过搁脚板上的滚轮环来支撑腿部或按摩腿部肌肉。效果如图1-2所示。图1-2多功能保健办公椅躺卧视图 靠背采用人体工学曲线设计，是根据人体脊椎曲线设计的，当人靠在上面时，可以减轻久坐的疲劳，靠背的曲线还可以支撑人体的头颈部。另外，靠背的两侧和中间都安装了滚轮，当人疲劳时，可以通过左右移动身体，对腰背部进行按摩（如图1-3（a）所示）；中间的滚轮可以通过办公按摩椅下方的搁脚板和连杆对腰部进行按摩，完美实现了办公椅的按摩功能。

如图1-3(b)所示： (a) (b) 图1-3 办公按摩椅靠背结构 本产品为了实现其健身训练功能，在搁脚板的压缩杆上做了改进和创新，搁脚板套筒内装有强力弹簧，帮助人们伸展腿部，搁脚板部分可上下弯曲，有利于人们久坐后活动和放松腿部。另外搁脚板前段增加了可拆卸的滚轮套筒，可根据个人意愿和爱好进行组装或拆卸，增加了使用的便捷性和随意性，适合不同人群。如图1-4所示； 图1-4 搁脚板结构示意图 本产品为了适应不同人群的设计，还增加了人性化概念设计，本产品在座垫部分加装了智能感应装置。 该装置能感知座垫受力情况，并能根据受力情况发出轻微震动提醒人们适当休息（概念设计提醒时间为3小时），其效果如图1-5所示： 图1-5 智能传感装置概念图 本产品为了节省制造成本及使用空间，在传统结构基础上进行了简化设计，摒弃了传统办公按摩产品笨重的电气结构、笨重的结构框架，兼具半折叠式、易拆卸、易更换的产品结构特点和使用简单、高效节能、成本低廉的经济优势，其特点及实际产品效果如图1-6所示： 图1-6 多功能健康办公椅效果图 本产品就是基于上述思路及策划目的进行设计研发，将按摩椅与办公椅的效果完美结合，在二者的基础上进行改进创新，去粗取精，设计出一款能够进一步满足不同人群需求的多功能产品。

为实现高效、节能、创新、实用、可持续发展的设计目标和建设低碳、环保、绿色、无污染的可持续发展社会的要求。第3章关键零部件的力学分析与技术试验为了保证设备的正常运行，对整台设备在正常运行过程中的关键零部件进行了应力分析，保证了设备的可靠性和运行的寿命。 我们采用 SolidWorks Simulation 进行仿真云开·全站APP登录入口，结果如下： 3.1 椅背转动分析 模型名称：椅背转动 当前配置：默认实体 文档名称及参考 视为体积 属性 挤压（周长）12 实体质量：16300.80g 表面积：1587.707.85m2 密度：7.85g/cm3 体积：2076.80cm3 壳体属性 零件材料 45#钢 调制处理 分析类型 静态 网格类型 实体网格 热效应：开 热选项 包括温度载荷 零应变 温度 298 开尔文 在 SolidWorks 流动模拟中包含液压效应 关 求解器类型 FFEPlus 平面内效应：关 软弹簧：关 惯性释放：关 不兼容的粘合选项 自动 大位移：关 计算自由体力：开 摩擦：关 使用自适应方法：关闭 单位 单位制：公制（MKS） 长度/位移 mm 温度开尔文 角速度 弧度/秒 压力/应力 N/m^2 示例结果： 为确保产品的安全性能，我们对产品的主要部件进行了有限元分析，并记录和比较分析结果，得​​到以下实验结果；然后，我们对轴连续施加不同的力，记录轴的应力和应变，并据此计算其变形量，找到其安全范围。 当对轴施加3kg的力时，轴的应力、应变、位移变化如下图所示： 名称 类型 最小 最大 应力 1 VON: von Mises Stress 5.267 N/m^2 Section: 229725.374e+007 N/m^2 Section: 3356 Chair Back Shaft - Example 1 - Stress - Stress 1 名称 类型 最小 最大 位移 1 URES: Total Displacement 0 mm Section: 7802.213 mm Section: 645 Chair Back Shaft - Example 1 - Displacement - Displacement 1 名称 类型 最小 最大 应变 1 ESTRN : Equivalent strain 6.01587e-008 Unit: 2360 Unit: 8607 搅拌轴 - Example 1 - Strain - Strain 1 椅背轴主要承受椅背的径向载荷。 通过以上有限元分析，座椅靠背转轴在座椅靠背自然静载荷作用下完全能正常工作，在设计的安全范围内。

使用绝对安全！ 3.2 按摩办公椅支架应力分析模型参考属性 组件名称：镀铬不锈钢 模型类型：线性弹性各向同性 默认失效准则：最大 von Mises 应力 屈服强度：1.72339e+008 N/m^2 抗拉强度：4.13613e+008 N/m^2 弹性模量：2e+011 N/m^2 泊松比：0.28 质量密度：7800 kg/m^3 剪切模量：7.7e+010 N/m^2 热膨胀系数：1.1e-005 /Kelvin固体体1（镜子2）（前支撑） 曲线数据：N/A 加载名称 加载图像 加载详细信息 压力-1 实体：8 表面类型：垂直于选定表面值：500单位：N/m^2相位角：0单位：度结果力反作用力选择集单位总 X 总 Y 总 Z 总力整个模型N7.57054e-0060.4734490.11570.487381反作用力矩选择集单位总 X 总 Y 总 Z 总力整个模型N.m0000结果名称类型最小最大 应力1VON: von Mises 应力2.899e-002N/m^2节点: 100001.113e+003N/m^2节点: 20586名称类型最小最大 位移1URES: 总位移0.000e+000mm节点: 1215.849e-007mm节点: 12514名称类型最小最大应变1ESTRN：等效应变1.211e-013单位：86794.077e-009单位：5320办公按摩椅支撑架主要支撑办公按摩椅主体部分，用于连接底座支撑，具有可拆卸、半折叠的特点，表面采用抛光镀铬处理。

经过实验研究和数据分析，两个底座支撑架完全可以支撑100kg的力量，通过位移和应力应变分析可以保证产品安全使用，各项指标都在允许范围内！ 第四章 产品创新性、实用性及市场调研 4.1 创新性与实用性 解决长时间办公疲劳问题：如上述实验调查所述；人们长时间工作后会出现“坐姿疲劳”，一般表现为颈椎、腰椎酸痛，臀部、腿部麻木。本产品增加创新椅背按摩滚轮和椅背人体工学曲线设计，有效缓解工作后办公带来的“坐姿疲劳”；办公按摩椅底部的活动脚撑，可以有效活动你的腿部肌肉，缓解工作带来的腿部、臀部麻木。 解决长期办公缺乏运动的问题：由于时间和空间的限制，办公人员在办公室经常缺乏运动，长期这样对身体健康不利。本产品设计在脚撑部分装有强力弹簧，支持人们工作之余的腿部伸展运动。此外，还可以通过将椅背放平，将双脚放在脚撑下做仰卧起坐，使人们得到充分的运动。运动效果如下图所示： 产品整体实用设计：产品设计从多个角度考虑，设计简洁，造型流畅，使用自由便捷，占用空间少，可适用于不同场合；组装简单，制造成本低，可支持大批量生产并可根据个人需求定制，生产相对自由简单，节省成本和资源。同时，本产品的功能使其应用领域更加广泛，可用于办公室、家庭、酒店、公共场所等。

4.2产品市场需求调查为了更好地了解产品的市场情况，我们通过网络、访谈、问卷等方式进行了社会调查，主要调查了当今社会对动感办公按摩椅的需求情况。问卷调查结果如下：通过网络调查和社会问卷调查结果的收集和分析，发现当今社会一般的办公人士都存在办公疲劳的问题，其中约有65%的办公人士存在“久坐疲劳”的问题；72%的人反映自己长期工作后，颈部、肩部、腰椎、臀部等部位出现麻木、疼痛等问题，其中“久坐办公”的办公人士占比高达55%。具体结果如下图所示：从以上调查数据可以看出，久坐办公人士的颈部、腰椎最容易出现疲劳，问卷调查显示一般的办公人士都希望拥有更加舒适的办公方式或者多元化的办公方式。 最后我们对数据进行收集分析，并进行市场价值评估与对比，通过数据分析结果以及与传统产品的价值对比得出该产品具有良好的市场发展前景和量产条件，可以支持生产加工！