浅谈多功能可旋转台灯的设计

【摘 要】设计产品为多功能可旋转式台灯，设计思维的提出主要是由于生活中所用台灯大多都不很理想.

【关键词】多功能；可旋转；台灯

一、选题背景

台灯是家庭中最常见的照明灯具，以前台灯所采用的光源大多是普通白炽灯泡。随着制灯工艺技术的提高，近年来，各种形状的荧光灯开始被广泛用于台灯中的照明光源。随之而来的问题也出现不少——消费者在使用台灯后往往会感到眼睛很不舒适，严重时眼睛酸痛，视力明显下降。对此我们认为很有必要设计一款具有强大功能同时又有助于健康的台灯.

二、机构选型

（1）设计方案的提出。台灯的设计其主要目的是为了达到减少台灯对人视力的伤害，设计出便携的，实用的台灯，故在设计中应重点考虑三个方面：一是台灯灯套的旋转性。台灯的灯套需设计成能在三维空间自由旋转的机构，故不能设计为紧连接。二是台灯连杆的可伸缩性。如果想要做到台灯的运动空间的最大化，必须增加台灯连杆的可伸缩性，可以使台灯在现有的长度范围内做到照明范围的最大化。三是底座重量的确定。对于台灯，由于灯杆部分要随情况而伸缩或拉长，故造成上半部分重心的不固定性，对底座支点造成的力矩也不确定，故必须在考虑好灯套和连杆的基础上，设计出连杆所能达到的最大伸缩长度，进而计算出台灯上半部分对底座支点造成的最大力矩，最后才能确定出台灯底座所需的最大重量。（2）设计的技术要求及指标。台灯设计的重点在于灯杆处的伸缩部分的选择，因为整个台灯的亮点在于自身的可旋转性和可伸缩性，可旋转性取决于台灯灯套部分的设计，而可伸缩性则取决于灯的连杆部分的选择，下面是对连杆的设计提出的三种设计方案。伸缩杆的三种设计方案：一是工具刀伸缩模型。从工具刀上找到的灵感，在连杆部分增设齿形滑槽，以增加杆的可伸缩性。二是雨伞伸缩模型。利用雨伞杆上的点和孔的固定原理，在台灯内杆上设置如下图1所示的机构实现杆的收缩。

图1

（3）总结利弊设计的模型。如图2所示，在外杆端面增设一个带弹簧的夹子，在夹子的前端设置一个小圆柱形突台，控制杆的伸缩原理与第二种设计方案相同。

图2

以上三种设计方案都有各自的好处。对于第一种设计方案，其优点在于控制杆的伸缩量精度比较小。也就是说杆的最小伸长距离可控制在一个齿间距；但是对于这种方案，在实际生产中，很难将连接内外杆的滑块完好的放入杆中。而第二种方案好在其内在设置能够保证完美的外观，但是其内在设置又影响了整体杆架导线内置的设计思想，所以此方案也不适合。第三种设计方案和第二种方案的基本原理原理相同，但是他能够很好的实现导线内置以及杆伸缩的基本要求，而且工业实现其结构也简单。综上所述，我们小组决定选择第三种杆伸缩设计方案。

三、设计的技术要求及指标

（1）台灯底座设计为可旋转式，即能够根据情况调节光源位置。（2）台灯主体部分运用连杆，弹簧以及多边形盘通过运动副的形式构成，以实现光源位置的调节控制。（3）连杆部分增设齿形滑槽，以增加杆的可伸缩性，同时，连杆设计为中空结构，便于内设导线，增加台灯整体外形的美感，同时也减轻了台灯的整体重量。（4）灯套设计为可在三维空间内自由转动结构。

四、设计创意

设计创意的主要亮点在于：第一，以往课题命题“台灯”往往只要求实现台灯的功能，而“多功能台灯”则在原有的基础上增加了可伸缩性，既增加了课题设计的难度，又方便了小组成员之间的分工协作。第二，对于一些实现相关功能的机构设计，在参考了以往一些方案的基础上，“多功能台灯”进行了一系列的改进，达到了课题创新的要求。

参 考 文 献

[1]詹友刚．Pro/ENGINEER中文野火版教程[J]．清华大学出版社，2008（5）

[2]博创设计坊．Pro/ENGINEER 4.0机械设计教程实例[J]．清华大学出版社，2008（6）

[3]学茗斋电脑教育研究室．Pro/ENGINEER 4.0机械设计教程实例[J]．人民邮电出版社，2006（2）

[4]梁萍．Pro/ENGINEER 三维实体实例教程[J]．西南交通大学出版社，2010（2）

[5]林清安．Pro/ENGINEER野火3.0中文版基础零件设计（下）[J]．电子工业出版社，2007

[6]林清安．Pro/ENGINEER野火3.0中文版动态机构设计与仿真（下）[J]．电子工业出版社，2007