基于多功能推車梯子的設(shè)計(jì)與研究

【摘要】本次設(shè)計(jì)是一款兼?zhèn)涠喙δ艿耐栖囂葑印Ｈ粘Ｉ钪校Ｓ玫奶葑?、手推車、平板車、鏟車等功能單一，使用局限性大，為了滿足需求，本設(shè)計(jì)吸取以上工作特點(diǎn)，將其進(jìn)行了功能合成，成為多功能梯子推車，主要增加了特殊的攀爬高層功能，符合人性化要求、極具實(shí)用性，并具有安全設(shè)計(jì)的人機(jī)和諧創(chuàng)新理念。

【關(guān)鍵詞】多種功能；推車梯子；攀爬

一、背景與意義

根據(jù)調(diào)查，在人們生活中，一些日常機(jī)械產(chǎn)品由于功能單一，使得人們不得不去購(gòu)買很多不同功能的產(chǎn)品，這樣不但占用空間，而且花費(fèi)頗多，給人們的正常生活和工作帶來很多不必要的麻煩。此設(shè)計(jì)很好地將梯子、拖車、鏟車、平板車四種常用機(jī)械工具合為一體，不但功能強(qiáng)大，而且使用方便、節(jié)省空間、節(jié)省開銷，給人們的生活和工作帶來了很大的方便。

二、多功能推車梯子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）推車主輪部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究

推車部分是本設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的組成部分，它是以腳輪和梯架為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)功能變形，推車部分可以組成多種形態(tài)：鏟車、手推車、平板車。設(shè)計(jì)中的輪子主要是分為：前輪和后輪兩大類，為了實(shí)現(xiàn)其功能：爬樓梯，前輪為三星輪，后輪設(shè)計(jì)為一組萬向腳輪。

（1）轉(zhuǎn)向問題。在鏟車組合形態(tài)下，三星輪只有一組是著地的，所以沒有轉(zhuǎn)向問題。因此，設(shè)計(jì)前輪為三星輪，后輪的設(shè)計(jì)是可轉(zhuǎn)向的腳輪。（2）鎖輪功能。在手推車和平板車的兩種不同的形態(tài)下，考慮到?？繒r(shí)的斜率，如果無人值守，很容易自動(dòng)滑動(dòng)。為避免危害發(fā)生，設(shè)計(jì)中加入可轉(zhuǎn)動(dòng)的鎖輪機(jī)構(gòu)來對(duì)后輪進(jìn)行限制。因此把后輪腳輪設(shè)計(jì)成帶有轉(zhuǎn)向和手動(dòng)鎖輪功能的裝置。

（二）爬臺(tái)階部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）星輪的選擇。設(shè)計(jì)中的推車組合形態(tài)下，加了新的延伸功能-攀爬臺(tái)階的功能，它的主要部件在底部，也就是底輪，現(xiàn)采用星輪。常見星輪有五星輪和三星輪，經(jīng)過調(diào)研，從現(xiàn)在各國(guó)市場(chǎng)流行的趨勢(shì)看，三星輪的使用率的比重遠(yuǎn)高于五星形輪的使用。因?yàn)槿潜任逍切屋喗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，可以實(shí)現(xiàn)大部分的五星形輪可以爬階躍功能。所以，在此功能的設(shè)計(jì)中，選用三星的輪子。（2）爬臺(tái)階功能的實(shí)現(xiàn)。查閱當(dāng)前的樓梯尺寸要求對(duì)這次設(shè)計(jì)中的三星輪的尺寸參數(shù)，結(jié)構(gòu)有針對(duì)性的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。現(xiàn)行的樓梯臺(tái)階的尺寸參數(shù)如下：階高：150-170mm；階面深度：220-270mm。

以上參數(shù)為依據(jù)，三星輪子輪的直徑設(shè)計(jì)為：150mm，由此設(shè)計(jì)的尺寸，是可以很好地實(shí)現(xiàn)爬臺(tái)階功能的。

（三）梯子部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

這次爬梯實(shí)驗(yàn)主要是為了從爬梯子的人的安全角度出發(fā)，來保證人在常規(guī)動(dòng)作使用產(chǎn)品時(shí)，確保使用者自身的安全，鑒于熱體測(cè)量、力學(xué)等多因素的條件，比如體型、運(yùn)動(dòng)和力學(xué)。這些條件應(yīng)確保事故的風(fēng)險(xiǎn)減少到最低，安全必須是第一位。

（1）上下梯子所需時(shí)間。梯子的傾角設(shè)計(jì)、高度變化會(huì)影響上下梯子的時(shí)間，通過多次實(shí)驗(yàn)研究分析，選定梯子最佳傾斜角度為70°時(shí)，最佳的角度。在梯子傾斜時(shí)且與地面為70°時(shí)，消耗的能量最少。假設(shè)在工作效率不變，梯子展開70°傾角時(shí)，這種情況下的干擾，不良因素對(duì)人的影響很少，不僅如此，順利進(jìn)行某動(dòng)作所耗費(fèi)的時(shí)間也相對(duì)較短。（2）梯子架材料的選用。梯子的制作，首先必須要慎重的考慮梯子可以攜帶人體的重量是多少，也就是指根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)梯子的材料和尺寸進(jìn)行選擇設(shè)計(jì)。經(jīng)過調(diào)查和比較，材質(zhì)選用鋁合金梯子。

三、多功能推車梯子的三維建模各種形態(tài)功能的實(shí)現(xiàn)

多功能推車梯子在各功能下的狀態(tài)，如圖1所示。

其主要功能是實(shí)現(xiàn)攀爬動(dòng)作，攀爬臺(tái)階的功能實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)在鏟車形態(tài)下保持不變（見上圖的圖1（d）所示），可以利用到三星輪的多項(xiàng)功能，使用時(shí)只要斜向上拉動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)臺(tái)階的攀爬動(dòng)作功能。

四、小結(jié)

多功能推車梯子的設(shè)計(jì)是為了解決目前人們?nèi)粘Ｉ钪袑?duì)于搬運(yùn)貨物中經(jīng)常遇到的問題。本設(shè)計(jì)可以利用手推車、平板車、鏟車三種形態(tài)對(duì)物品進(jìn)行運(yùn)輸；在遇到樓梯、臺(tái)階時(shí)，可以利用獨(dú)有的爬臺(tái)階裝置進(jìn)行順利的攀爬；在放置和提取位于高處的物品時(shí)，又可以利用梯子形態(tài)方便的進(jìn)行工作?？梢詰?yīng)用于普通家庭、超市、學(xué)校、醫(yī)院、工廠等適用場(chǎng)合。生產(chǎn)成本低，技術(shù)含量高，適合大多數(shù)廠家生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：朱英（1986.05—），碩士研究生，研究方向：數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造。