可变换休闲式婴儿车设计分析*

王东征，李宏伟，栾 锐

（滨州学院机电工程系，山东滨州 256600）

可变换休闲式婴儿车设计分析*

王东征，李宏伟，栾 锐

（滨州学院机电工程系，山东滨州 256600）

针对现有市场上婴儿车在使用功能、人机设计与产品使用周期上存在的问题，采用了3D设计、人机工程学、样机制作等方法，对婴儿车的结构、功能、舒适度等方面进行了改进和开发，设计了一款集电动摇篮、婴儿手推车、儿童电动车于一体的可变换休闲式婴儿车。

婴儿车；可变换；多功能；安全性；人性化

0 引言

随着人们生活水平的提高，家庭对婴儿车的需求呈现出多样化的倾向，过去单一的功能已经不能满足人们生活方式的多样性需求，新产品的开发设计研究也越来越显示出它的生命价值。而且婴儿车是现代多数家庭不可缺少的育儿工具，在现代家庭生活中扮有越来越重要的角色。可变换休闲式婴儿车解决了市场上现有婴儿车功能单一且使用周期短等问题，是一款集多种功能于一体，安全舒适、性价比高且可长期使用的儿童车。它能满足消费者对婴儿车的实际需求，对推动婴儿车发展具有重要的意义。

1 产品结构设计

可变换休闲式婴儿车主要由主体骨架、转向系统、动力系统及辅助部件组成，具体结构如图1所示。

1.1 主体骨架

现有的婴儿车的车架通常以彼此铰接的杠杆形成一连杆组件的形态，连杆组件上设置了控制机构以控制连杆组件的展开，并形成婴儿乘座空间和控制折叠闭合。本设计在此基础上进行优化，主体骨架主要由主支架、底盘伸缩杆、后扶手三部分组成，它的伸缩折叠是整车功能变换的基础。

（1）主支架：采用铝合金方管为原料。铝合金方管综合力学性能好，有较高的强度和疲劳强度而且质量轻。两侧的主架杆可进行160°旋转，方便该车实现电动摇篮、婴儿手推车、儿童电动车三种状态间的变换[1]。

（2）底盘伸缩杆：采用铝合金管材组合而成的可伸缩空心圆柱体杆，其特点是内管一侧安装有可以将伸缩杆长度固定的自锁部件，从而具有自紧功能。

车轴的前后距离由底盘伸缩杆确定，同时利用婴儿车两侧主支架与底盘伸缩杆组成三角形稳定结构，保证主体骨架的稳定性[2]。手推车时伸缩杆长度为770 mm，座椅离地350 mm。摇篮和电动车状态下伸缩杆长1 100 mm，座椅高度为200 mm。

（3）后扶手：后扶手通过旋转可实现婴儿车的双向推行。

图1 可变换休闲式婴儿车结构图

1.2 座椅

根据中国婴幼儿身体发育状况，座椅尺寸设计为20 cm×37 cm×33 cm。在座椅两侧设计有能使座椅进行调整以始终保持水平的滑动轨道和固定凹槽，并且靠背角度可以进行三档位的调节，方便儿童找到舒适的乘坐姿势。

1.3 转向系统

转向系统利用模块化的设计理念，可以进行组合使用。分为手推车时的电动转向和电动车的手动转向[3]。

婴儿手推车状态下转向系统由转向电机、转向机、转向拉杆、转向按钮等组成。本转向系统在转向机的上部加装与转向机啮合的转向电机来提供转向动力。使用婴儿手推车时，家长可以通过镶嵌在后扶手内侧的转向按钮控制转向电机转动来调节前轮角度，进而控制婴儿车的前进方向。该转向系统摒弃了传统的杆连接和万向轮转向，使转向定位更加准确安全。

儿童电动车状态下的转向系统是在手推车转向的基础上，拆掉转向电机，然后用花键轴将转向机和转向柱连为一体，再安装方向盘组成。儿童通过方向盘控制电动车的前进方向。

1.4 动力系统

可变换休闲式婴儿车在电动车和婴儿车状态下的动力由动力电机提供。动力电机与齿轮变速箱构成动力系统。齿轮变速箱与左后轮内侧外嵌齿轮直接啮合，电机与齿轮变速箱可选择性连接（动力电机可在其附着的横杆上左右滑动），通过对离合踏板的动作实现动力输出与切断。该动力系统还可以用于手推车状态时的驻车制动。

1.5 辅助部件

（1）车体角度调节器：如图2所示，可变换休闲式婴儿车的三种功能变换与折叠都靠该调节器来实现。在后主支架上端装有车体变换卡盘，前主支架拐角梁中间有20 mm×5 mm的穿透方槽，方槽内有连接弹簧的调节拨杆。通过调节拨杆与变换卡盘三个卡槽的配合使用，实现车体折叠、电动摇篮、婴儿手推车、儿童电动车之间的变换。

（2）座椅角度调节器：前主支架上端接近拐角处有15 mm×5 mm的穿透方槽，其内有连接弹簧的调节拨杆，在座椅的两侧有供调节拨杆滑动的轨道和固定的凹槽，通过拨杆在不同凹槽处的固定保证座位在各种状态时始终保持水平。

图2 车体角度调节器

（3）车篷：本设计的车篷为全蓬。全蓬可以更好地保护宝宝不被暴晒，天冷或者起大风的时候，可以打开全罩，为宝宝遮风挡雨，也给宝宝提供了一个相对安静的睡眠空间。它也可以折叠成半蓬的状态，而且带有天窗，既可以观察宝宝，又可以起到透气作用。

（4）安全带：本设计采用五点式安全带，包含肩带，腰带以及胯带三部分，带宽20 mm。肩带配有衬垫，每条带子的长度均可调节，能更好地适合各个年龄段的儿童，更有效地保护他们，以防滑出婴儿车[4]。

2 产品材料、尺寸设计

2.1 材料的选择

可变换休闲式婴儿车车架以铝合金为主要材料，铝合金质量轻、成形性好、易于加工、成本低、有较高的强度和疲劳强度，是纯铝加入一些合金元素制成的，是婴儿车的常用选材。

本婴儿车布料选用涤纶布料。涤纶布料有优良的耐皱性、弹性和尺寸稳定性，有良好的电绝缘性能，强度高、耐冲击性好、易洗快干。而且涤纶布料耐光性很好，具有防紫外线性能，因此适合户外环境使用。坐面使用牛津纺，它具有易洗快干、手感松软、吸湿性好、穿着舒适等特点[5]。

2.2 车身尺寸的确定

根据中国婴儿及儿童的身体发育状况，参考市场现有产品规格将该车尺寸规格定为：儿童电动车（电动摇篮）长度115 cm，宽度70 cm，高度86 cm；婴儿手推车长度84cm，宽度70cm，高度100cm。

2.3 靠背角度设计

如果靠背与座椅在同一水平面内，宝宝容易因吐奶而呛到；其次手推车迎风推行时，宝宝鼻子容易吸进凉风；再次推车上坡过程，宝宝容易从手推车中滑出。介于以上三点考虑，婴儿车靠背的最低角度设计为170°[6]。

3 结论

本款婴儿车是针对2个月到6岁的婴幼童群体所设计的，立足于安全性、经济性与可持续使用性的基本概念，在传统婴儿车的基础上大胆创新改进，通过金属骨架的折叠、伸缩实现婴儿手推车、儿童电动车、电动摇篮三种功能的相互转换。

婴儿手推车与儿童电动车已经成为婴幼儿时期的必备产品。婴儿手推车主要是二岁以下婴幼儿使用的工具车。儿童电动车是两岁以上幼童使用的电动玩具车。可变换休闲式婴儿车实现了一车多用，可满足儿童在不同时期的需要，延长了婴儿车的使用周期，避免不必要的资源浪费，提高了婴儿车性价比，避免了随着婴儿成长而出现的童车闲置的问题。

［1］刘艳霞，严广.婴儿手推车自动展开结构创新［J］.机械工程师，2011（07）：22-23.

［2］陈昌辉.儿童自行车整体设计研究［D］.上海：上海交通大学，2005.

［3］杨军艺.新型智能婴儿车的原理及设计［J］.机械工程与自动化，2011（06）：184-186.

［4］李崇高.育儿枕边书［M］.长春：吉林科学技术出版社，2007.

［5］高小伟.产品设计色彩计划研究［D］.武汉：武汉理工大学，2004.

［6］丁玉兰.人机工程学［M］.北京：北京理工大学出版社，2000.

Design Analysis of Transformed Leisure Baby Carriage

WANG Dong-zheng，LI Hong-wei，LUAN Rui
（Binzhou University，Department of mechanical and electrical engineering，Binzhou256600，China）

Focus on the problems in the existing market of the strollers in the use of functional，human design and product life cycles，the design using 3D design，ergonomics，prototyping and other methods，improved and developed the stroller structure，function，comfort and other aspects.Designed a set of electric cradle，baby stroller，children electric car in one of the transformable casual stroller.

baby carriages；transformable；versatility；safety；humanity

TS958.7

：A

：1009－9492(2014)10－0053－02

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.10.014

王东征，男，1991年生，山东济宁人，大学本科。研究领域：车辆工程。

(编辑：向 飞)

*2013年国家级大学生创新训练项目（编号：201310449112）

2014－04－27