浅析改进装配结构蚊帐的设计与制作

高儒谅 黄松霖 杜庆喆 薛永杰 李伟印

摘  要：本文提出一种改进装配结构蚊帐的创新设计方法。该创新设计机械结构包括一体化纱帐、可折叠伸缩的帐架，其中所述可折叠伸缩帐架包括四根支撑杆、四根连接杆、一套自动收缩机械装置、导轨等，其可以轻松实现蚊帐的自由展开，以达到便捷安装的目的。

关键词：改进结构;蚊帐;步进电机;创新设计

中图分类号：TU366.2  文献标识码：A  文章编号：2096-6903（2019）02-0000-00

0 引言

机械创新设计是借助已取得的相关技术成果开展创新构想，创造出具有新颖性与应用性的机械类产品的一种技术活动。机械创新设计根据其产品的特征分为两类。一是，通过改良现有的机器设备以提高现有机器设备的 经济性和实用性等。二是，發明创造出新的机器及新的产品，也是为了更好地满足生产及生活需要。在现代经济生活中，创新性与实用性是评价新产品是否开发成功、是否具有相对比较广阔的市场前景的一个基本要素。

当今社会，便捷安装与轻松使用是人们对生活的基本要求，在炎热夏天蚊帐的安装与固定问题成为人们的一大难题，如何解决该问题是此次创新设计的重点所在。

在市场调研的基础上，本文对蚊帐进行了创新设计，简化了蚊帐安装的步骤，改进了蚊帐的整体装配方式，在一定情况上实现了更加简单的安装与固定，使其在同类产品上更具性能优势。

1 设计目标

本设计是关于一种用于日常生活的改进装配结构蚊帐。该蚊帐具有便于安装与固定的特点，同时还像传统蚊帐一样，具有蚊帐最基本的防蚊防虫功能。

与传统蚊帐相比，本设计主要具有以下特点：蚊帐的支撑杆可以自由伸缩，并且可以较为简便的进行蚊帐开合，使得蚊帐的安装与固定可以单人独立完成，降低了操作的不便性。为了适应不同的使用场合，根据床的大小可以进行更换纱帐的规格，更改支撑杆的位置等，使得改进装配结构的蚊帐具有更大的灵活性与更好的适应性，在不同的使用场合中都具有可靠的使用与适应性。由此可见，该项创新设计具有更广阔的市场前景。

2 改进装配结构蚊帐的创新设计

2.1 蚊帐拼装的实现

由于工作范围，使用场合的限制，在床边的狭小区域内需要安装独立于床体的的蚊帐。通过综合分析与对比，使连杆与支架进行榫卯结构的连接成为备选方案，其结构简单不需要额外的连接件，并且连接平稳，操作方便，维修也较简便。榫卯结构同时也是中国传统的连接方式，在天坛等建筑中都有大量应用，由此可见榫卯结构可以得到广泛的信任与应用。

2.2 蚊帐创新设计

蚊帐在日常生活中起到了防蚊防虫作用，传统蚊帐一般来说安装较为繁琐，在使用时也不是非常方便。基于此，设计了该改进装配结构的蚊帐。该蚊帐的整体装配结构是由四根长度可伸缩的蚊帐支架和四根长度同样可伸缩的与蚊帐支架相连接的连杆组成。支架与连杆之间的连接则是采用了上文所描述的榫卯结构。因为支架与连杆的长度可以自由伸缩，所以适用于多种场合，比如学生宿舍，家庭等日常生活场合。蚊帐通过外置电机带动连接杆上的滑轨进行开合，在后期可以将此蚊帐添加进智能生活中，进行语音等操作。蚊帐支架如图1所示，蚊帐连杆如图2所示。

2.3 蚊帐结构材料的选择

蚊帐支架与连杆材料的选择是蚊帐安装后是否稳固的重要部分，在进行材料选择时主要考虑轻便、坚固与价格低廉三个因素。结构的材料主要是选择铝合金，外层选择不同类型的涂层，在不影响日常使用时还兼顾美观等效果。铝合金满足日常使用中对坚固与轻便的要求，铝合金这种材料易获取、便于加工，在表面进行个性涂装也不影响其外表，所以选择铝合金作为该蚊帐结构的材料是比较合理与适合的。

2.4 蚊帐底座设计

蚊帐底座同样采用榫卯结构与支架进行连接，底座的设计主要是使蚊帐“站立”牢靠，并且需要兼具防滑，降低噪声等功能。蚊帐底座的材料采用橡胶材质，橡胶材质具有防滑、耐衰老、不易变形等特点，所以蚊帐底座采用橡胶材质可以保证日常的使用需要，而且橡胶材质价格低廉，可以节省大量的制造成本。蚊帐底座如图3所示。

2.5 蚊帐开合的创新设计

传统蚊帐不具备自动开合的特点，在使用时都需要进行手动操作与搭建，并且安装后的调整极为繁琐。而使用改进装配结构蚊帐只需将蚊帐固定在连杆的滑轨中，使蚊帐纱帐可以沿固定路径进行自动开合。在蚊帐中使用步进电机，则可以实现蚊帐的自动开合。步进电机可以采取小型化设计，外置电机不仅可以节省空间，还可以在供电上采取充电和持续供电的两种方法来保证使用和体验效果。

2.6 步进电机的选取

由四相异步电机作为蚊帐纱帐自动开合的动力，因为要考虑到使用场合，需要同时考虑在家庭与学生宿舍中使用，所以使用5V的直流电源来驱动步进电机，同时满足充电需求以备不时之需，此外使用AT89C2051单片机作为驱动电路的控制中心。

四相异步电机通过数字信号来进行控制纱帐的正反向开合。在改进装配结构蚊帐的纱帐进行开合时，控制电路的数字信号频率不可以恒定稳定输出，这样会使电机堵塞，造成纱帐卡住不能正常进行开合，所以，在进行电路设计时，要将纱帐伸展打开时的脉冲频率升高，将纱帐关合收回时的脉冲频率降低。如图4所示。

由于四相异步电机具有的这种特性，可以利用“加减法”的脉冲频率来控制电机进行蚊帐纱帐的自由开合。

3 结语

在现有蚊帐的基础上，对蚊帐的结构进行重新改进和创新，通过更便捷的安装，在减少操作不变性等方面来进行设计与改进，设计出适用于更多生活场合的蚊帐。同时在造型，涂装工业设计等方面使其更加符合现代人的审美与生活需求。并且在现有基础上进行再次更新与设计，完善蚊帐的功能性与可靠性。

收稿日期：2019-05-06

作者簡介：高儒谅（1996—），男，河北张家口人，本科，研究方向：机械工艺技术、机械设计。

通信作者：黄松霖（1997—），男，山西大同人，本科，究方向：制造业信息化、数控加工工艺。

Improving the Design and Production of Assembly Structure Nets

GAO Ruliang，HUANG Songlin，DU Qingzhe，XUE Yongjie，LI WeiIn

（1.Institute of Mechanical Engineering， Tianjin University of Technology and Education， Tianjin 300222; 2. Institute of Bioengineering， Chinese Academy of Medical Sciences， Tianjin 300110）

Abstract： An innovative design method to improve the assembly structure of the mosquito net is proposed. The innovative design mechanical structure includes an integrated yarn account， foldable and retractable account holder， the collapsible retractable rack includes four support rods， four connecting rods， a set of automatic shrinking mechanism， rails， etc.， can easily achieve the free expansion of mosquito nets， in order to achieve the purpose of convenient installation.

Keywords： Improved structure; mosquito net; stepper motor; innovative design