新型折疊床設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

新型折疊床設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第1頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五利用關(guān)節(jié)原理和相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一種新型的能夠通過(guò)各種折疊方式折疊收放的簡(jiǎn)易床，它能夠節(jié)省體積空間并且簡(jiǎn)單實(shí)用。該折疊床的機(jī)構(gòu)具有能夠在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)傾斜角度的靠背，床腿和床身都可以折疊。在保證使用功能的前提下，盡可能簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，降低成本和床身的重量，縮減折疊后的體積，從而增強(qiáng)該新型折疊床的輕便性。通過(guò)對(duì)具體設(shè)計(jì)方案分析及Matlab和Inventor仿真計(jì)算選出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，最終將折疊床的功能性與便攜性進(jìn)行整合優(yōu)化，從而獲得集便攜性、舒適性與多功能性于一體的新型折疊床。一.摘要第2頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

據(jù)相關(guān)書(shū)籍記載，我國(guó)最早的折疊床是戰(zhàn)國(guó)晚期出現(xiàn)的，它的結(jié)構(gòu)大體上分為床身，床欄和床屜三部分構(gòu)成。每半邊床身分別由床檔、床枋、檔枋連絞木等組成。這樣的床可以折疊，折疊后床架的長(zhǎng)和寬都會(huì)變小很多，在用料上一般都采用較堅(jiān)硬的木材。古代折疊床又稱榻（ta）。二.折疊床的歷史和發(fā)展右圖為古代一種黃花梨六足折疊式榻。這種折疊床是由梨花木制造，寸長(zhǎng)208cm、寬265cm高49cm，床面做成兩節(jié)，中間通過(guò)合頁(yè)連接，可以折疊，展開(kāi)后與牙子拍和而處于工作狀態(tài)，供古人躺臥和書(shū)寫(xiě)文案。第3頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五折疊床的種類繁多，下面就選取生活中常見(jiàn)的幾種典型折疊床的機(jī)構(gòu)及其特點(diǎn)進(jìn)行舉例分析：簡(jiǎn)易兩折折疊床機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：該機(jī)構(gòu)兩個(gè)為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高，承重能力強(qiáng)；但是便攜性能和舒適性一般。現(xiàn)場(chǎng)圖片機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

F=3x3-2x4-0=1三.折疊床生活實(shí)例第4頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五簡(jiǎn)易兩折折疊床

材質(zhì)：空心鋼管+牛津布

尺寸（mm）長(zhǎng)x寬x高=2000x1000x500現(xiàn)場(chǎng)圖片機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖：F=3x3-2x3-0=3該機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕便，便攜性能好，床面柔軟可以更換；但是，床體機(jī)構(gòu)不緊湊，承重能力較弱，安全性和穩(wěn)定性不高。第5頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五現(xiàn)場(chǎng)圖片機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖F=3x8-2x11=2

電動(dòng)折疊床

材質(zhì)：木材尺寸（mm）：

長(zhǎng)x寬x高=2000x1000x500該電動(dòng)折疊床得機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，用電能驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)床的折疊，省力并且自動(dòng)化程度高，并且具有折疊椅的功能，舒適性也不錯(cuò)。但是由于床架不能折疊的緣故，使得該電動(dòng)折疊床的便攜性能大大下降。另外，由于需要驅(qū)動(dòng)電機(jī)，因此成本相對(duì)普通的折疊床比較高。第6頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五四.專利檢索及典型專利分析綜述：折疊床的專利現(xiàn)在共有480多項(xiàng)，其中有發(fā)明專利49項(xiàng)，實(shí)用新型專利400多項(xiàng)，以及外觀設(shè)計(jì)專利120余項(xiàng)?？傮w來(lái)說(shuō)個(gè)專利的機(jī)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，一般為4桿機(jī)構(gòu)，但也有一些多桿比較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，雖然這些機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)床體，但是重量太大，體積也太大，這就使得它便攜型大大下降；而其余的專利則是功能過(guò)于簡(jiǎn)單，沒(méi)有什麼創(chuàng)新之處。因此，只有把兩類設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)加以整合優(yōu)化，才能設(shè)計(jì)出集功能性和便攜性與一身的新型折疊床。第7頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五典型專利分析：（僅取三種具有代表性的專利）第8頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第9頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第10頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五五.折疊床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1.方案設(shè)計(jì)2.方案選擇與分析3.尺寸設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：新型折疊床的機(jī)構(gòu)具有能夠在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)傾斜角度的靠背，床腿和床身都可以折疊。在保證使用功能的前提下，盡可能簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，降低成本和床身的重量，縮減折疊后的體積，從而增強(qiáng)該新型折疊床的輕便性。要將折疊床的功能性與便攜性進(jìn)行綜合，最終獲得一款集便攜性、舒適性與多功能性于一體的新型折疊床。

新型折疊床機(jī)構(gòu)三種狀態(tài)：伸展（工作）狀態(tài)、半折疊狀態(tài)、全折疊狀態(tài)第11頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，一共設(shè)計(jì)了6套方案[方案一]1.方案設(shè)計(jì)第12頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五[方案二]第13頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五[方案三]第14頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五[方案四]第15頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五[方案五]第16頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五[方案六]第17頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.方案分析與選擇第18頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第19頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五方案選擇:綜合考慮以上各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，考慮到折疊床的便攜性能，若采用氣缸伸縮桿機(jī)構(gòu)，勢(shì)必加重機(jī)構(gòu)的重量，因此最終選用折疊桿或者螺旋機(jī)構(gòu)；再考慮到靠背自由調(diào)節(jié)角度并且能夠自鎖的特性，最終選用螺旋機(jī)構(gòu)；由于是人力驅(qū)動(dòng)，所以功率有一定的限制，如果床腿部分仍然采用螺旋機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致末才阻力過(guò)大，不容易操作。綜合以上的狀況，最終選擇設(shè)計(jì)方案一第20頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五尺寸設(shè)計(jì)要求：尺寸的設(shè)計(jì)要合理，能夠?qū)崿F(xiàn)正常的折疊與展開(kāi)狀態(tài)。在符合一般人的使用的前提下，要盡可能的節(jié)省材料從而降低成本。床身總長(zhǎng)GF=1900mm，靠背機(jī)構(gòu)總長(zhǎng)HA=500mm，AB=150mm，BC=100mm，GA=300mm，床腿高EP=450mm，NE=NL=150mm，NO=OL=150mm，床腿間距GE=1200mm;3.尺寸設(shè)計(jì)第21頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五中間連接（齒輪凸輪）機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）齒輪設(shè)計(jì)：m=2.75.α=20oz=20p=3.14*m=6.46mm；h=2.25m=6.19mm;d=mz=2.75*20=55mm（2）凸輪設(shè)計(jì)：推程角36o,近休止角144o，遠(yuǎn)休止角144o，回程角36o3）推桿尺寸的設(shè)計(jì)推桿長(zhǎng)：120mm；頂端厚度8.6mm（考齒輪齒距8.64mm）材質(zhì):為45#鋼。第22頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五六.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及仿真整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，輸出的角度的變化過(guò)程還是比較圓滑的。因此在驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，機(jī)構(gòu)應(yīng)該比較穩(wěn)定。在S=0~20mm的范圍內(nèi)，滑塊的輸出角速度隨S的增加而急劇減少，呈二次曲線變化；輸入距離S=20~90mm變化時(shí)，角速度基本恒定，

?與s關(guān)系曲線Matlab仿真?與s關(guān)系曲線φ與s關(guān)系曲線第23頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五在S=0附近，滑塊的輸出角加速度隨S的增加而急劇增大；之后角加速度基本恒定。因此在驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，應(yīng)該盡量避開(kāi)S=0這一有

角加速突變范圍的距離.α與s關(guān)系曲線第24頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五七.搭接設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)物理模型和建模新型折疊床靠背床腿第25頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五新型折疊床實(shí)體模型整體中間連接（齒輪凸輪）機(jī)構(gòu)滾輪第26頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五新型折疊床應(yīng)力分析