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自制桌面可升降工作台手工電子DIY教程

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自制桌面可升降工作台

DIYer: Cast 製作時間: 1個月 製作難度: ★★★☆☆ GEEK指數: ★★★★☆ 

寢室實在是小的不得了,即便有心買兩張桌子一張畫圖看書一張辦公作業也沒地方放。 可憐的大學生啊~But,這可難不倒GEEK範兒的大學生,尤其是DIYer。

(友情提示:桌子用到的空間是下方空出來的,經過實驗…沒有人的腳能夠舒服的伸那麼長……)

原理 作品由三部分組成:傳動機構(齒輪齒條+鏈輪鏈條),升降裝置(剪形架),翻蓋機構(齒輪齒條)。

成品三維主視圖

作品三維圖-背面

剪型架安置在工作台內底部,傳動裝置則位於剪型架兩側,兩邊分別用兩塊隔板分開,剪型架前後也有隔板。每塊隔板分佈在剪型架四周,在剪型架上升過程中還可起到限位的作用。

作品三維圖-傳動機構a,1-蓋板;2-導軌;3-鏈傳動機構;4-齒輪齒條機構1;5-手輪;6-齒輪齒條機構2;7-剪型架;8-剪型架支撐板

通過鏈傳動,把動力分別輸送至連接蓋板的齒輪齒條機構1(如圖中4所示)和驅動剪型架的齒輪齒條機構2(如圖中6所示)。

齒輪齒條機構1中的齒輪固定在側板上,即齒條做上下豎直運動,用於驅動蓋板升降和翻轉;蓋板兩側分別裝有不完全齒輪,與工作台枱面上的小齒條齧合,從而實現蓋板的旋轉。蓋板齒輪齒條機構2與剪型架相連接,同於機構1,齒條上下豎直運動,以此來驅動剪型架上升和下降。

 

作品三維圖-傳動機構b,8-液壓減速杆;9-延時裝置;10-彈簧插銷;11-導軌

好了,結構差不多講解完畢,開始動手吧~~~~~

材料

(如果學校讓你這麼折騰的話就最好了…) | ○ 現有辦公桌一張 | ○ 木料場賣萌所得木板若干 | ○ 齒輪6個(大齒輪4個,小齒輪2個)+齒條1米 | ○ 鏈輪7個 | ○ 鏈條2條 | ○ 手輪1個 | ○ 軸承6個 | ○ 軸承座3個 | ○ ∅10的鋁軸4m+∅10的鋼軸550mm | ○ 插銷3個+彈簧若干+風箏線若干 | ○ 400mm長的二折導軌4個,250mm長的二折導軌8個

製作

我做的這個內部空間為 長x寬x高=400x240x420 蓋板的尺寸是250x400x10 剪形架上蓋板的尺寸是240x400x10 這裏小的10mm是因為要考慮蓋板豎直的時候需要和剪形架蓋板一起放置。

如果做的尺寸不是很大的話,可以選擇小一些的齒輪和鏈輪。

可以看到主要是把傳動機構定位到側板和桌子內壁之間,因此定位很重要。 我用的大齒輪是模數=1,齒數=60的;鏈輪是3分20齒的,節距9.525MM,外徑64MM。

 

其實就是把齒輪和鏈輪焊在一根軸上。

並沒有什麼一定的距離限制,只要各個鏈輪在同一個平面就ok。齒輪裝在靠近內壁的那一邊。 從後面看的話,左右兩邊各兩個這樣的齒輪和鏈輪焊一起,所以,總共要4個。

 

中間那根杆上,在我們圖上看不到的那面有一個U型槽。

由於我們需要兩邊受力合理,使枱面上升更平穩,所以中間需要一個傳動軸,一根軸上加兩個鏈輪,兩個鏈輪上的齒一定要對齊,否則會有傾斜,蓋板上去就會歪歪扭扭。

 

好了這個時候需要最精確的定位了:要把這四個輪軸+傳動軸準確定位到桌子內壁 (因為鏈傳動存在節距,如果這個時候不按照節距算距離的話,會出現脱鏈的情況…我已經親身試驗過脱鏈了,各位不需要嘗試了… ) 算距離也很簡單,先拿出鏈條,把鏈輪卡在鏈條上拉緊繃直,只要記得兩個鏈子算作一個距離就可以了。

注意:傳動軸位於整個剪形架的寬度中心位置,我的寬度是240mm,所以,這裏是傳動軸在剪形架中間120mm,但是,傳動軸和後擋板的距離是150mm,因為要裝後蓋板。 在豎直方向上的位置需要由剪形架的位置得出,後面詳細講解

定好位置了,各位肯定看到這裏多了兩根短軸,左邊一根是為了讓鏈輪多齧合一些角度才放置的,右邊一根短軸是為了張緊鏈輪用的。

輪軸的固定要用到軸承,我的軸是直徑10mm的,所以軸承也要內徑10mm,但是軸承的外徑達到了26mm,可以去買25mm的木工鑽,裝到手槍鑽上…到時候晃一下,就是26的孔了,不要晃太大了,我們要的是過盈配合,最好到時候是稍微用榔頭墊一塊大木頭能敲進去的。如果,大家怕麻煩的話,也可以直接用軸承座,只是這會稍稍加大傳動機構的橫向尺寸。其實,也沒大多少… 短軸的固定直接用軸承座。 側板上統一用軸承座。

把輪軸都固定好了,就開始由輪軸的位置固定二折導軌吧,這裏用到400mm的二折導軌,二折導軌上固定齒條,方法是齒條和二折導軌分別打兩個孔,用螺絲以固定就ok了。 上圖:

右側

 

接下來就是重頭戲:剪形架=11根軸+12根空心鋼管+8個二折導軌+蓋板

總共用到了11根軸,10根鋁軸(質量小,重量輕)+1根鋼軸(受力最大,需要強度和剛度) 受力的時候是存在撓度會形變的,不過,不會彎的很大。 軸的中部是直徑=10mm,長度為260mm,兩個外側是直徑=6mm,每一側的長度是50mm,其中還要分別用板牙轉出30mm長的螺紋。(軸需要台階,是為了正好讓空心鋼管卡主軸,這樣就能使結構非常穩定)

鋼軸的做法同上,但是需要更長,中間長度依舊為260mm,但是總長需要稍微小於桌子內壁的距離,需要卡在U形槽內。

因為鋼軸是唯一被傳動系統驅動是剪形架運動的零件,它是架設在中間的(鋼軸位於中間三根軸的中間,是因為在剪形架的行程不變的前提下,它的行程與受力均會適中)

 

做軸需要耐心,我是用車牀做出來的,鋁的性質比較韌,我的廢品率還是挺高的…至於多高…額,很高,兩層樓這麼高。

軸都做好了,接下來就開始做折騰空心鋼管吧,空心鋼管的尺寸:20mm高,10mm厚,240mm長,這是標準規格的,市場上都是有賣的,賣下萌就可以直接讓師傅幫你切割了。

 

我們需要做的就是打孔,孔的直徑是6mm,正好讓我們車出來的軸套進去,位置都是在中線上,正中間一個孔,兩側分別向內定位7mm打兩個孔。

之後就是把二折導軌裝在剪形架的各個角上了,因為整個剪形架都是以中間的三根軸在空間中不動,兩側的8根軸向中間移動而使剪刀架運動的。

裝二折導軌並無什麼難度,只需要心細一點就可以了,安裝的時候需要L型的角鋁用於固定,(L型角鋁直接有的賣)導軌也是可以直接買到的,安裝過程就不細述了。

 

最後把他們組裝好吧~

 

這個時候我們已經做好了剪形架和傳動機構,剩下的就是把這兩部分組裝到一起。 他們是通過U型槽連接的。(前面提到過,鋼軸是會受力變形的,而且是剪形架上升則鋼軸兩側向下彎曲,下降則相反,這就是需要U型槽的原因,可以起到柔性連接的作用)

 

注意觀察U型槽的位置

U型槽的安裝已在前面的圖中標示,按照後蓋板上升距離=鋼軸行程的原則進行定位,U型槽直接定位到齒條上。

我的後蓋板行程是240mm,鋼軸行程接近240,加上U型槽的柔性,因此可以比較默契的使後蓋板的升降和剪形架的升降達到反向同步。

初具雛形

 

最後就是實現蓋板的翻轉功能了,其實這個地方才是整個作品的亮點所在。

想一下:在我的工作設備靠剪形架上升的同時,蓋板需要翻轉90°之後再下降,等蓋板下降到最下限位時,剪形架正好靠插銷卡在與桌面水平的位置;同理,到了剪形架下降的時候,蓋板需要先上升再翻轉,一切都需要同步,可證可逆的運行,而且,他們是不用電的!

雖然這個結構讓人煞費苦心,但是最後卻是一個非常簡單的結構實現了功能。

 

蓋板翻轉裝置

對的,90°的小齒輪和齒條齧合就能完成了。

 

現在我們的作品已經初具雛形了,就差一個防止蓋板過度翻折和剪形架無法卡主的插銷結構了。 主板下部裝有三個彈簧插銷,如圖所示,用於輔助支撐蓋板,減輕齒輪齒條的載荷,防止蓋板在水品位置下落。顯示器下降時,拉動主板下的銷子,剪型架即可正常下降。

自鎖裝置,邊上3個為彈簧插銷

彈簧插銷詳圖

插銷可以直接購買,買到以後再把彈簧放到後面,就可以成為一個有自鎖功能的插銷了,它的拉緊是靠3根風箏線按照最佳受力的方向沿着滑輪固定的,是不是有點小機關的味道?!

減速機構:

剪型架上部分別在兩側安裝了液壓減速杆,減速杆用於防止顯示器下降過程中重力作用速度過快,防止衝擊對顯示器的破壞。

安裝位置如圖。

看到了吧,那兩個大大的鴨子嘴巴一樣的東西,我買的時候老闆跟我説這是液壓的,不過我一直很懷疑,我強烈懷疑這是用扭簧調節壓力的,因為可以用六角調節壓力!

 

所有需要完成動作的結構我們都做出來了,現在就是裝前後左右的側板以及裝手輪了,到了這一步,之後都是水到渠成的工作了~對了,有沒有發現還有桌面被鏤掉了兩個大孔?不要忘記放兩片有機玻璃填充下再貼一層膜,這樣就美觀又實用了。 最後讓我們看看成品~

 

總結:這裏的尺寸要求很少,真的不是我懶,而是木頭這個東西,真的不好定位,總是遇到木屑紛飛的情況,往往定位的很好,切割出來總是差了幾個mm。所以,我們需要把大要求爛熟於心就行了~

感謝棟X、波X and老蔣~你們懂的~thanks~