便携式可调婴儿床设计

刘英旋

【摘 要】市场上婴儿床功能单一，占用空间，不方便移动，孩子大点后的利用率很低。基于这些问题本文设计此款便携式可调婴儿床，床体能够延展、伸缩，使得该婴儿床的高度尺寸可以在一定范围内变化，适用于不同年龄段的婴儿，不必随着婴儿的成长再重新购置新的婴儿床，减少了经济上的支出；可折叠便于携带，还能折成椅子且简单易操作，与市场上的婴幼儿床相比较，价格合理、操作简单、利用率高。

【关键词】便携；婴儿床；棘轮机构

一、引言

市场上卖的婴儿床大都功能单一，而且随着宝宝的长大，许多婴儿床最终被闲置在家，无形中造成一种资源的浪费。有些婴儿床的侧栏松动，晃上去感觉床体不够结实；有的婴儿床床垫与床外沿之间的缝隙有一指多宽，木面较为粗糙，不太光滑容易夹伤婴幼儿。在过去的5年内，有900万的问题婴儿床被召回。2000年以来，有32起婴儿死亡事故与侧边栏婴儿床有关，其中14起为侧边栏下降而引起的事故。可见目前市场上的婴儿床仍存在诸多问题，品牌企业对于婴儿床的开发也仅限于舒适程度上，多功能婴儿床的开发还有很大的空间[1][2]。

二、多功能婴儿床总体方案设计

1、便携式可调婴儿床折叠原理

如图1所示骨架半开婴儿床，表示各铰接部位的相关各杆的连接情况，整个骨架在半展半开收拢状态。当婴儿床展开时，十字交叉的撑开四个立柱，此时，四个方向的杆件2和关节3逐渐升起处于水平状态，下面的杆件逐渐下落也处于水平状态支撑在地面上。此时关节3受到一个向下的力，作用在内部的棘轮上，棘轮卡死在内槽里，从而锁死，使婴儿床稳定牢固。所以仅仅利用了每个杆之间的相互转换实现了婴儿床的合并与收拢，节省了资源。

2、便携式可调婴儿床转换原理

本婴儿床通过关节的转换及模块的调整可实现座椅的转换，提高利用率。其工作原理是婴儿床的四个立柱中的其中俩个通过伸缩杆的形式来调整杆长，用以实现座椅的适应尺寸，在通过各关节的转换及调整，来完全达到我们的要求[3]。图2为婴儿床转换成座椅的示意图。

三、基本功能結构分析

1、叠关节卡死机构原理

如图3所示为折叠卡死机构的内部结构图。当处于床的状态时，即俩杆旋转到处于水平位置时，旋转关节内部的棘轮1受到弹簧的弹力顶死在卡槽3中，又由于此时受到向下的力，在加上弹簧的弹力，从而锁死在卡槽中。

如果需要折叠时，通过控制系统控制推杆2的动作来阻止弹簧的弹力，控制系统在后续中讲到。从而把棘轮1迅速压回到最初位置而实现俩杆的互转，从而实现了折叠功能。

2、换向铰接机构设计

当婴儿床收缩时，此时力的作用下会推动在杆4内部槽中的螺钉在杆3带动杆1的作用下通过螺钉2旋转90度，从而使杆1和与杆1相连的杆和杆2绕相交轴旋转，可以实现收缩。转换过程如图4和图5所示。

3、可调节机构设计

婴儿床围栏的高度一般以高出床垫50～60cm为适宜。如果太低，宝宝有爬过围栏掉下来的危险。如果太高，父母抱起或者放下宝宝都十分不便。又由于椅子的高度大约在45～60cm之间，所以设计用一个滑块在高度分别为40cm，50cm，60cm处定位[4]。如图6所示可调节滑块，当作为婴儿床时，保证安全距离，滑块在上面的位置，当转换成椅子的时候滑块滑倒下面的位置。

4、便携式可调婴儿床的ADAMS仿真及优化分析

为了能够确保设计机械的可行性，为了确保机构工作的过程中良好的运转，必须在设计过程中，利用三维模型进行仿真，利用仿真所得数据，对结构设计进行总体优化。

为验证便携式可调婴儿床的可行性，制作简易的伸缩杆单元及折叠关节卡死机构单元进行试验。实验装置由伸缩杆和一个折叠关节卡死机构组成，伸缩杆由两个直径不等的钢管外加附属部件组成，以及折叠关节，可以在平面上进行一定角度的旋转，实验采用手动旋转方式。通过该实验，达到了预期要求。

四、结论

本文设计的婴儿床可折叠、易携带、可转换成椅子，将婴儿床的利用率最大化，使用了棘轮机构及铰接机构，运行可靠且结构简单、安全平稳、性价比高。整个产品通过三通的支撑架对床体进行稳定，在折叠的过程中，人为的通过旋转关节及各个不同模块之间的作用，从而实现便携式婴儿床。采用CATIA三维软件进行了三维的建模，用ADAMS仿真软件对产品构件进行了力学分析，使加工出来的产品更加符合设计要求。对重要关节及铰接部位进行了优化设计，并对杆件部位进行了刚度和强度计算，具有可靠的数据保证，从而为生产加工过程中材料的选择提供了依据，使得产品更加经济。

参考文献：

[1]吴孟禧.一种多功能婴儿椅，2011.2.

[2]谷家骊.一种带有可折叠床桌的床，2011.3.

[3]李全兴.双层折叠担架床，2012.1.

[4]王仁萍，王述洋.新型折叠睡床的设计林业机械与木工设备，2008.