平行四邊形結(jié)構(gòu)在混合變形本上的應(yīng)用

婁 柱（大連富地重工機(jī)械制造有限公司，遼寧 大連 116200）

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平行四邊形結(jié)構(gòu)在混合變形本上的應(yīng)用

婁 柱
（大連富地重工機(jī)械制造有限公司，遼寧 大連 116200）

摘 要：現(xiàn)在的混合變形本已經(jīng)相當(dāng)?shù)钠占?，且能夠在電腦形態(tài)與平板形態(tài)之間自由切換的混合變形本已經(jīng)成為現(xiàn)代移動(dòng)電腦的主流。不過(guò)現(xiàn)在市場(chǎng)上常見(jiàn)的混合變形本的變形方式都有著各自的缺陷，本文介紹了一種基于平行四邊形的混合變形本變形結(jié)構(gòu)，并對(duì)本結(jié)構(gòu)進(jìn)行行結(jié)構(gòu)分析以及相對(duì)于其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比。經(jīng)過(guò)細(xì)致的結(jié)構(gòu)和外觀優(yōu)化使其與筆記本電腦實(shí)現(xiàn)了完美融合，達(dá)到了美觀和實(shí)用的二者兼顧。

關(guān)鍵詞：混合本；筆記本；平行四邊形；變形

現(xiàn)在的混合變形本已經(jīng)相當(dāng)普及，并且能夠在電腦形態(tài)與平板形態(tài)之間自由切換的混合變形本已經(jīng)成為了現(xiàn)代移動(dòng)電腦的主流。不過(guò)現(xiàn)在市場(chǎng)上常見(jiàn)的混合變形本的變形方式都有著各自的缺陷，所以本文介紹了一種基于平行四邊形的混合變形本變形結(jié)構(gòu)，本結(jié)構(gòu)能夠使混合變形本在電腦形態(tài)、顯示器形態(tài)和平板形態(tài)之間以一種方式簡(jiǎn)單且動(dòng)作幅度小的方法自由切換，并且可以在顯示器形態(tài)下，當(dāng)需要進(jìn)行方便快捷的鍵盤(pán)輸入時(shí)快速切換為顯示器輸入形態(tài)，以實(shí)現(xiàn)方便快捷的鍵盤(pán)輸入。由于本結(jié)構(gòu)采用的是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的立體連桿機(jī)構(gòu)，并且將連桿的形狀進(jìn)行了合理的優(yōu)化，所以在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了緊湊化、扁平化，更加適合于混合變形本的輕薄化和便攜化，使現(xiàn)代的輕薄便攜混合變形本實(shí)現(xiàn)多種模式的自由切換成為可能。

一、混合變形本的現(xiàn)狀

1 混合變形本市場(chǎng)前景

有這樣一種講法，如果以公元2000年作為科技史的一個(gè)分水嶺，那么公元2000年之前可以稱(chēng)之為PC時(shí)代；而公元2000年之后則被稱(chēng)為后PC時(shí)代，而后PC時(shí)代是指將計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)產(chǎn)品的技術(shù)結(jié)合起來(lái)，以3C產(chǎn)品的形式通過(guò)Internet進(jìn)入家庭。傳統(tǒng)的PC市場(chǎng)由于受到多種新型產(chǎn)品的蠶食，PC市場(chǎng)正在逐年萎縮。

不過(guò)PC廠商們并沒(méi)有泄氣，反而找到了PC市場(chǎng)的新動(dòng)力，那就是混合變形本?；旌献冃伪炯从兄桨咫娔X的便攜性，又有著傳統(tǒng)PC的強(qiáng)大性能，從功能上實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用，是未來(lái)PC的發(fā)展方向。

2 混合變形本的類(lèi)別及其特點(diǎn)

（1）第一類(lèi)：雙屏類(lèi)

此類(lèi)混合變形本將兩塊屏幕分別安裝在屏幕的正反面，即頂蓋部分集成了第二塊屏幕，蓋上蓋子，則成為平板電腦。雙屏類(lèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：平板形態(tài)與電腦形態(tài)間切換迅速。

缺點(diǎn)：永遠(yuǎn)有一面顯示屏朝外。兩塊屏幕，價(jià)格昂貴。在插入電源線或其他數(shù)據(jù)線時(shí)無(wú)法在顯示器形態(tài)與電腦形態(tài)間快速切換。

（2）第二類(lèi)：插拔分體類(lèi)

此類(lèi)混合本采用插拔式分體結(jié)構(gòu)，拆下鍵盤(pán)，是一臺(tái)輕薄便攜的平板電腦，連接鍵盤(pán)，是一臺(tái)性能強(qiáng)大的超極本。插拔分體類(lèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：拆下鍵盤(pán)即為平板，簡(jiǎn)單方便。

缺點(diǎn)：筆記本形態(tài)下頭重腳輕，重心不穩(wěn)。平板形態(tài)向筆記本形態(tài)切換時(shí)需要先找到鍵盤(pán)接入后才能實(shí)現(xiàn)。

（3）第三類(lèi)：360°翻轉(zhuǎn)類(lèi)

此類(lèi)混合本采用屏幕360°翻轉(zhuǎn)的方式翻轉(zhuǎn)到鍵盤(pán)背后，使屏幕與鍵盤(pán)重疊，從而實(shí)現(xiàn)電腦形態(tài)與平板形態(tài)間的切換。360°翻轉(zhuǎn)類(lèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本相對(duì)低廉。

缺點(diǎn)：顯示器形態(tài)和平板形態(tài)下鍵盤(pán)朝外，容易在使用中造成鍵盤(pán)的磨損。當(dāng)接入電源線或其他數(shù)據(jù)線時(shí)著無(wú)法實(shí)現(xiàn)切換。

（4）第四類(lèi)：軟鍵盤(pán)類(lèi)

此類(lèi)混合本將屏幕保護(hù)殼變成了便攜式鍵盤(pán)，操作時(shí)將便攜式鍵盤(pán)翻開(kāi)即是平板，將其放到桌面上即是電腦。軟鍵盤(pán)類(lèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，攜帶方便。

缺點(diǎn)：電腦形態(tài)下必須依賴(lài)于桌面，無(wú)法脫離桌面單獨(dú)使用。電腦形態(tài)下顯示器角度固定不變無(wú)法調(diào)節(jié)。

（5）第五類(lèi)：旋轉(zhuǎn)屏類(lèi)

此類(lèi)是在傳統(tǒng)筆記本屏幕中間處加設(shè)一個(gè)轉(zhuǎn)軸，當(dāng)需要切換為平板形態(tài)時(shí)，將屏幕向后旋轉(zhuǎn)180°然后向鍵盤(pán)側(cè)折疊，即成為了平板形態(tài)。旋轉(zhuǎn)屏類(lèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：屏幕可以旋轉(zhuǎn)，可視范圍廣。

缺點(diǎn)：顯示器形態(tài)和平板形態(tài)下無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速輸入，切換動(dòng)作幅度大。當(dāng)插入電源線或其他數(shù)據(jù)線時(shí)則無(wú)法實(shí)現(xiàn)變形為顯示器形態(tài)。

二、平行四邊形結(jié)構(gòu)在混合本上的應(yīng)用

1 混合變形本的應(yīng)用場(chǎng)合及形態(tài)

隨著混合本制作工藝提升，以及大量創(chuàng)新思想涌現(xiàn)，在產(chǎn)品系列中又出現(xiàn)了一大批可以實(shí)現(xiàn)3種、4種、5種甚至6種變形形態(tài)的二合一產(chǎn)品。但是在所有變形形態(tài)中筆者認(rèn)為最為實(shí)用的3種形態(tài)為：電腦形態(tài)、顯示器形態(tài)和平板形態(tài)，所以本文討論的基于平行四邊形結(jié)構(gòu)的混合變形本將主要用于實(shí)現(xiàn)以上三種形態(tài)的快速切換。

2 平行四邊形結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)

為了最大程度的實(shí)現(xiàn)混合變形本在各種場(chǎng)合下的應(yīng)用和在電腦形態(tài)、顯示器形態(tài)和平板形態(tài)之間的快速切換，筆者認(rèn)為混合變形本的形態(tài)應(yīng)該基于傳統(tǒng)筆記本電腦的形態(tài)基礎(chǔ)之上，只需一步簡(jiǎn)單的操作即可實(shí)現(xiàn)向顯示器形態(tài)或平板形態(tài)的轉(zhuǎn)換。由此筆者做出了如圖1所示的方案設(shè)計(jì)。

如圖1所示混合變形本能夠在電腦形態(tài)、顯示器形態(tài)和平板形態(tài)間快速切換，且在切換時(shí)無(wú)須移動(dòng)鍵盤(pán)，這樣的設(shè)計(jì)方式能夠使其即便在接入電源或者其他數(shù)據(jù)線時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)3種形態(tài)的快速切換?；谄叫兴倪呅谓Y(jié)構(gòu)的混合變形本具體結(jié)構(gòu)包括鍵盤(pán)、顯示屏、連接軸、右前連桿、右后連桿、左前連桿、左后連桿。顯示屏通過(guò)連接軸、右前連桿、右后連桿、左前連桿、左后連桿與鍵盤(pán)相連接，右前連桿、右后連桿、左前連桿、左后連桿的一端分別與鍵盤(pán)鉸接，另一端分別與連接軸鉸接，兩套連桿機(jī)構(gòu)分別作用于連接軸，保證了連接軸和顯示屏在當(dāng)混合變形本進(jìn)行電腦形態(tài)、顯示器形態(tài)和顯示器輸入形態(tài)之間切換時(shí)與鍵盤(pán)的角度保持不變。

3 外觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化

由于這樣的結(jié)構(gòu)原理致使平行四邊形偏向兩邊的距離是相同的，如圖2所示，所以為了保證顯示屏無(wú)論在電腦形態(tài)、顯示器形態(tài)還是平板形態(tài)都能夠與鍵盤(pán)融為一體，那么位于鍵盤(pán)上的平行四邊形的兩個(gè)鉸點(diǎn)則必須相對(duì)于鍵盤(pán)居中且左右對(duì)稱(chēng)。

圖1

圖2

圖3

圖4

如圖3所示連桿長(zhǎng)度計(jì)算方法如下：

式中：

L：連桿長(zhǎng)度；

S1：鍵盤(pán)寬度；

S2：鉸點(diǎn)間距；

h1：顯示屏厚度；

h2：鍵盤(pán)厚度。

連桿寬度計(jì)算方法如下：

式中：

P：連桿寬度。

如上述公式所示，連桿的寬度在一定程度上取決于鍵盤(pán)與顯示屏的寬度和厚度，連桿的寬度不能過(guò)寬，如果連桿的寬度過(guò)寬，則當(dāng)連桿機(jī)構(gòu)工作時(shí)會(huì)相互發(fā)生干涉而無(wú)法實(shí)現(xiàn)變形，如果連桿的寬度太窄，又會(huì)影響剛度和強(qiáng)度，使其在工作時(shí)發(fā)生折彎變形或者損壞。所以最優(yōu)的連桿設(shè)計(jì)原則應(yīng)該如下：

另外由于兩套連桿機(jī)構(gòu)均暴露在外側(cè)，如不加處理則會(huì)影響整體美觀，故筆者做了如圖4所示的變形處理，經(jīng)過(guò)如圖的處理后，兩連桿無(wú)論在電腦形態(tài)、顯示器形體還是平板形態(tài)下均能夠與主體融為一體，使其更加美觀。

4 各形態(tài)間切換的具體操作

（1）切換為電腦形態(tài)

當(dāng)混合變形本從合蓋狀態(tài)展開(kāi)成電腦形態(tài)時(shí)，右前連桿、右后連桿、左前連桿、左后連桿和連接軸在空間位置上相對(duì)于鍵盤(pán)不變，顯示屏圍繞其本身與連接軸所形成的鉸接進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)顯示屏旋轉(zhuǎn)到合適的角度時(shí)，筆記本電腦便展開(kāi)成了電腦形態(tài)。

（2）切換為顯示器形態(tài)

當(dāng)混合變形本從電腦形態(tài)向顯示器形態(tài)切換時(shí)，拉動(dòng)顯示屏，使顯示屏向前移動(dòng)，顯示屏與連接軸在連接軸、右前連桿、右后連桿、左前連桿、左后連桿所組成的立體連桿機(jī)構(gòu)的控制下保持與鍵盤(pán)的角度向前移動(dòng)，當(dāng)顯示屏移動(dòng)到主體的最前端時(shí)，混合變形本便切換成了顯示器形態(tài)。

（3）切換為平板形態(tài)

當(dāng)筆記本電腦從顯示器形態(tài)向平板形態(tài)切換時(shí)，推動(dòng)顯示屏的上端，使顯示屏平放在鍵盤(pán)上面，混合變形本便切換成了平板形態(tài)。

三、本結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)在實(shí)用性上的對(duì)比

1 本結(jié)構(gòu)應(yīng)用在混合變形本上的優(yōu)點(diǎn)

（1）在從電腦形態(tài)向顯示器形態(tài)切換時(shí)顯示器的角度不會(huì)發(fā)生變化，避免了形態(tài)間切換時(shí)對(duì)顯示器角度的調(diào)節(jié)。

（2）任何形態(tài)的切換均無(wú)須移動(dòng)電腦鍵盤(pán)主體，動(dòng)作更輕便簡(jiǎn)潔。

（3）當(dāng)本電腦插入電源線和其他數(shù)據(jù)線時(shí)本類(lèi)型變形方式仍可以實(shí)現(xiàn)各種形態(tài)的自由切換而不受影響。

（4）在顯示器形態(tài)和平板形態(tài)下均有快速輸入模式，能夠?qū)崿F(xiàn)各種需求情況下的快速輸入。

2 本結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)的對(duì)比

本結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)的對(duì)比見(jiàn)表1。

表1各結(jié)構(gòu)在實(shí)用性方面的對(duì)比

結(jié)論

經(jīng)過(guò)多方面的論述和對(duì)比，筆者認(rèn)為將平行四邊形結(jié)構(gòu)應(yīng)用于混合變形筆記本，不但能夠使其實(shí)現(xiàn)電腦形態(tài)、顯示器形態(tài)和平板形態(tài)間的快速切換，還能夠使其相對(duì)于其他現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)更能適應(yīng)復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)合，不但使其切換速度明顯提升，而且在接線狀態(tài)和快速輸入方面也體現(xiàn)出了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。所以基于平行四邊形結(jié)構(gòu)的混合變形筆記本將更加符合市場(chǎng)的需求，是未來(lái)混合變形本的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類(lèi)號(hào)：TU196

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A