基于家用梯子的多功能设计

2012-03-15陆龙福

黄冈职业技术学院学报 2012年4期

陆龙福，毛伟

(黄冈职业技术学院机电学院，湖北黄冈438002)

1 设计背景

多功能梯子是为了提高利用率、减少占用空间而设计的家用“多功能梯子”。目前市场上大多数“多功能梯子”都存在诸多缺点:如搬运比较费劲，或者由于受尺寸限制，不能应用于过高处作业，使用上受到不同程度的限制。此外占用空间大、利用率不高，体现不出多功能的优势。为此，设计了高利用率、占用空间小的“多功能梯子”。

2 设计理念——创新、简便、实用

2.1 创新

(1)重量轻，可操作性强、适应范围广，可根据使用需要设计为多款尺寸规格。

(2)高利用率，占用空间小。

(3)设计独特，安全可靠，为全机械式操作，易于实现。

(4)巧妙利用梯子、椅子间结构原理的关联性实现椅、梯共用。

2.2 简便

(1)配有定位销销，使活动的部位方便地连接在一起，易于管理。

(2)巧妙运用单转动销轴和定位锥销的特点，铝合金梯子操作简单，实用性强，原理简单，易于实现，同时也响应国家的节能减排的政策。

2.3 实用

(1)铝合金折叠梯是采用高强度铝合金材料制作而成，其特点是重量轻，强度高，利用率高。

(2)其结构构成三角形，具有稳定性特点。

(3)研发的铝合金梯子，实用性强，原理简单，易于实现，经济成本不高。适用于家庭装修或在高处取物。

3 设计方案

3.1 方案的提出

方案一:采用折叠式多功能梯子。方案二:采用伸缩式多功能梯子。方案三:采用拆卸式多功能梯子。

3.2 方案比较及确定

各方案的优缺点如表1。

表1 多功能梯子优缺点比较

方案优点缺点方案三:拆卸式1.结构简单、外形尺寸小、重量轻2.便于制造、成本低廉1.拆装自动化程度不高、繁琐，费时，实用性不强通过以上方案的比较论证，权衡各种利弊，最终采用方案一来实现梯子的多功能。

4 功能的实现及使用价值

4.1 功能的实现

多功能梯子变换椅子过程如图1所示多功能梯子，主要由前梯、后梯、可调变距机构、座椅等部分组成。

图1 梯子变换椅子过程

(1)前梯部分，由前下方柱(1#)、中方柱(6#)、前上方柱(7#)组成。

后梯部分，由后上方柱(11#)、后下方柱(12#)组成;可调变距机构如图2所示，由变距拉钩(14#)、转动支架(15#)、定距支撑架(16#)组成。座椅由靠背横条(13#)、座椅横条(3#)、弹簧锥度插销(4#)如图3所示，转动轴(5#)构成。

(2)具体实施方法:松开可调变距机构(8#)的变距拉钩(14#)。分别按下后梯部分的后上方柱(11#)和后下方柱(12#)间的弹簧锥度插销(4#)按钮，松开弹簧锥度插销(4#)。分别按下前梯部分的前下方柱(1#)、中方柱(6#)和前上方柱(7#)间的弹簧锥度插销(4#)按钮，松开弹簧锥度插销(4#)。顺时针旋转后梯部分的后下方柱(12#)，分别逆时针旋转前梯部分的前下方柱(1#)和中方柱(6#)直至前梯部分的前下方柱(1#)锥孔和安装在后梯部分后下方柱(12#)的弹簧锥度插销(43)位置重合，压下弹簧锥度插销(4#)按钮直至完全插入前下方柱(1#)的锥孔。锁住可调变距机构(8#)的变距拉钩(14#)，完成梯子至椅子间的变换。

图2 可调变距机构

图3 弹簧锥度插销

4.2 使用价值

本作品构思巧妙，结构简单，操作方便，设计独特，安全可靠，为全机械式操作，节能环保。

5 尺寸的设计与确定

对于桌椅类的高度，国家已有标准规定。椅凳类家具的坐面高度在400—440mm范围内。正确的椅子高度应该能使人坐时保持两个基本垂直:一是当两脚平放在地面时，大腿与小腿能够基本垂直。这时，左面前沿不能对大腿下平面形成压迫。二是当两臂自然下垂时，上臂与小臂基本垂直。这时桌面高度应该刚好与小臂下平面接触。这样就可以使人保持正确的坐姿与书写姿势。

如果桌椅高度搭配得不合理，会直接影响人的坐姿，不利于使用者的健康。为此，国家还规定了，写字桌台面下的空间不小于580mm。空间宽度不小于520mm。这是为了保证人在使用时，两腿能够有足够的活动空间。

坐高:坐高是指坐板前沿高度。这个高度决定了一定的舒适程度。根据人体工程学的理论，人体质量和压力的散布和紧张的松弛，乃是获得舒适的基础。这是因为人坐在椅子上的时候，身体质量由脊骨至坐骨，尽管坐骨结节点承受了最大压力，但因骨盆拱骨的尖端力学作用，臀部的各部位均分别承受不同压力，使压感略有减缓。坐高的决定与人的小腿高度有密切关系，按照人体工学的基本原理，坐高应小于人体坐姿时小腿肋窝到地面的高度。根据我国男性平均腋窝为408mm，女性为385mm，再加上 2.5－3.5mm 鞋的高度，则高度为420—430mm，考虑到小腿的活动着地，一般采用400—440mm为宜。

坐深:坐深的确定通常是根据人体大腿水平长度，即腋窝到臀部后端的距离作为依据，为养活小腿内侧受到压近或使靠背失去作用，作为实际尺寸还应减去椅座前沿到腋窝之间大约60mm的空隙，也就是坐深小于坐着的大腿的长度，使膝下没有压力。为了使坐深设计得适合多种人体尺寸的需要，下脚水平长度应取平均值。如果作为过深，会令人背部无法触及靠背，使要部的支撑点悬空，上身一部分质量要靠颈项来支持，同时下身还有向外滑出的趋势，使人无法久坐。一般来说，普通椅子在通常就做的情况下，由于腰椎到盆骨之间接近垂直状态，其坐深可以潜一些，对于倾斜度打的休息用椅，因使人腰椎至盆骨也呈倾斜状态，故坐深就要加大一些。我国成年男女的大腿水平长度尺寸平均可取430mm，故一般常用的靠背椅坐深，不宜大于430mm。主要材料及相关参数如表2。