Value Engineering●43●基于現(xiàn)代設(shè)計方法的座椅設(shè)計Seat Design Methods Based on Modern Design劉棟Liu Dong(武漢理工大學,武漢430070)(Wuhan Univesity of Technology , W uhan 430070,China )摘要:本文選取現(xiàn)代設(shè)計方法中的計算機輔助造型設(shè)計與有限元校核的設(shè)計方法設(shè)計一款美觀實用的座椅。通過UG三維繪圖軟件對一藝術(shù)造型的椅子進行外觀造型設(shè)計,然后通過有限元分析軟件對椅子底座的強度進行校核，確保其具有美觀實用,具有一定的使用強度。Abstract: This paper selects the conputer- aided deign and finite element design method to design a beautiul and practical sea, conducts exteriordeign for the art form chair by UG three-dimensional druwing softwar, and checks the strength of the chair base by finite element analysis software toensure the seat beautiful, practical, and useful.關(guān)鍵詞:現(xiàn)代設(shè)計;計算機造型;有限元法Key words: moderm design; computer modeling; finite element method中國分類號:THI22文獻標識碼:A文章編號:1006- 4311(2011 )18-0043-010引盲時所受力不大，可以不進行受力情況分析。椅子底座由鋼管彎曲而在物質(zhì)發(fā)達的今天，對工業(yè)生產(chǎn)和生活中的產(chǎn)品要求越來越成,形狀、 受力情況復雜,用傳統(tǒng)方式計算比較困難，采用有限元方高，而用傳統(tǒng)的設(shè)計方法很難達到，會用到各種現(xiàn)代設(shè)計方法,比較法對其進行分析速度較快，且精度高,能通過應力圖顯示及時發(fā)現(xiàn)常見的有計算機輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、有限元分析、可靠性設(shè)計等。其應 力集中部位,方便驗證強度。1計算機輔助造型設(shè)計2.2本產(chǎn)品的有限元法設(shè)計過程利用ANSYS有限元軟件建1.1造型設(shè)計概述造型設(shè)計( modeling design)是 工程技術(shù)與立底座 線框模型,定義材料,設(shè)定鋼管直徑和一些參數(shù)，在底座與座美學藝術(shù)相結(jié)合的一種新的設(shè)計方法,它要求在保證產(chǎn)品的實用性椅接觸點 上施加-定的載荷,可以通過軟件計算處底座各部分的應前提下,對產(chǎn)品外觀進行藝術(shù)化的創(chuàng)新設(shè)計,使得產(chǎn)品美觀。造型設(shè)力的值。計不同于一般的藝術(shù)設(shè)計 ,它必須與工程實際相結(jié)合,注重產(chǎn)品的2.2.1 查看底座變形程度ANSYS 可以計算出向下的最大變形實用性。本文采用的時計算機輔助下的造型設(shè)計方法,通過UG三值。 由變形的遠度矢量圖看到底座各部分的變形程度與方向，與椅維繪圖軟件對產(chǎn)品進行建模,完成外觀曲面的設(shè)計,并通過圖像渲背后 端接觸的部分變形量最大，兩斜向支撐管也產(chǎn)生微量的彎曲，染技術(shù),產(chǎn)生產(chǎn)品的虛擬圖像，保證最終產(chǎn)品的具有比較好的外觀。但彎 曲量很小,不影響使用。1.2本產(chǎn)品的造型設(shè)計過程2.2.2查看正應力強度1.2.1建立椅背模型首先建立椅背側(cè)面的曲線,在靠背處設(shè)計一定弧度與仰角,在座椅處設(shè)計為有一定弧度,椅子橫截面也設(shè)計為具有-定向下的弧度,符合人體工程學要求,保證人坐在椅子上的舒適性。然后通過UG相關(guān)工具建立沿曲線的薄板,生成椅背大致模型。1.2.2 對椅背造型進行修飾、建立椅子底座模型以及整體轉(zhuǎn)配圈2變形的速度矢量圖、鋼管軸向正應力團以及第一主應力分布云團后進行渲染上面生成的模型比較粗糙,棱角突出,進行圓角操作，由ANSYS計算可以得到底座各部分軸向正應力的分布情況,使產(chǎn)品具有流線型外觀。椅子底座采用鋼管彎曲后制成，首先建立與椅背接觸的部分雖然不直接承受軸向壓力,但由于彎曲的原因會基準曲線，再通過圓截面掃略生成，造型上與椅背的流線型外觀進產(chǎn)生較小的軸向正應力。兩邊的支撐管由于直接支撐椅背的荷載，.行配合,保證了產(chǎn)品的整體風格;將椅背與底座裝配好后,采用UG軸向正應力相對比較大,但一般小于目前大多數(shù)結(jié)構(gòu)剛屈服強度值的渣染功能對模型進行上色與光照處理，使人可以直現(xiàn)看到產(chǎn)品成的一 平以上，軸向滿足正成力強度要求。型后的效果圖，可以方便的對產(chǎn)品外形進行評判。2.2.3查看第一主應力分布云圖由于底座各部分手里并不單2有限元法設(shè)計單只是受軸向壓力、扭轉(zhuǎn)力與剪切力的某一種,所以再進一步建立底座的體模型，通過ANSYS求解后得到底座第-主應力分布云圖。最大主應力值反映了結(jié)構(gòu)某-點處受的最大應力的值。最大與最小主應力都集中在底座下端與支撐管連接的圓角處，此處圓弧外側(cè)為受拉狀態(tài),內(nèi)側(cè)為受擠壓狀態(tài)。圈1橋背、底座以及最終效果團3結(jié)束語2.1有限元法設(shè)計概述有限元法也叫有限單元法(finite本文通過實際例子,對現(xiàn)代設(shè)計方法中的計算機輔助造型和有element meod,FEM),是隨著電子計算機的發(fā)展而迅速發(fā)展起來限元法的優(yōu)點 進行了途釋，這兩種方法快捷有效，設(shè)計人員勞動強的一種彈性力學問題的數(shù)值求解方法。通過將要求解的單元離散度低， 設(shè)計出的產(chǎn)品也具有較高的質(zhì)量,為工程設(shè)計人員的工作提化，每個微小單元的受力就比較簡單,對每個微小的單元進行力學、供I很力場或熱力學情況分析后再匯總成整個系統(tǒng)的受力情況，可以得到參中國煤化工與現(xiàn)實情況下有很高吻合度的結(jié)果，在現(xiàn)代計算機的幫助下可以實川MYH? 2004.現(xiàn)精度很高的計算，適用于形狀或受作用力、溫度變化情況復雜的[2]武C N M H G.科技創(chuàng)新導報.2008系統(tǒng)進行分析,可以使設(shè)計者在產(chǎn)品設(shè)計過程中就驗證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)[3]劉恒,虛烈,謝友柏現(xiàn)代設(shè)計方法與新產(chǎn)品開發(fā)，中國機械工程，合理性。本文設(shè)計的椅背由鋼板彎折后附上海綿與皮革而成,使用199,19(1.[4]楊曉琪， 李福群Uc NX5.0中文版機械設(shè)計從入門到精通,機械工業(yè)出版社2008.0作者簡介:劉棟( 1985- ),男,湖北威寧人,碩士,研究方向為機械工程及自動化。[5]刑靜忠ANSYS應用實例與分析,科學出版社2006.