可升降移动式书架

河北省唐山市路北区西山路小学 杨韵琳

一、研究目的和背景

书籍是人类进步的阶梯，是伴随着每个人成长的精神食粮。我从小酷爱读书，随着年龄的增长，我的书也越来越多。看完书后我习惯随手乱放，每次都是妈妈为我将凌乱的书籍码放整齐。我想要是有一个既节省空间又能对书籍进行收纳管理的多功能书架该多好呀！

万事开头难，找准了目标后，我就从图书馆借阅了许多有关书架设计的资料，还去图书馆、超市仔细观察书架和货架的结构。结合自己的喜好，我为书架设计了几种特殊的功能。第一，书架具有升降折叠功能，通过遥控器，书架和上面的书可以一起升降，降到最低处便折叠在一起，便于收纳管理。第二，书架可以前后左右任意移动，也可旋转，在家中任何地方看书，这个书架都可以像个机器人一样跟着我。第三，外形美观，材料环保，不占用太大的空间。第四，查找书籍必须方便，最好与电脑桌相匹配，高度要适宜，轮子要灵活。

带着初步的设想和许多的疑问，我找到我校的科学老师马老师，她耐心地给我讲解了一些机械原理：如四杆机构的动作原理，拉伸弹簧和压缩弹簧的区别与作用，滑动摩擦和滚动摩擦的用处等。虽然有些理论我不太懂，但我的创新热情却日益高涨，带着这些美好的构想开始了我的研究之旅。

二、设计思路

第一步：构造设计。通过对各种书架的形状和功能进行研究，并观察小学生们的读书写作习惯，从设计上充分考虑到常用书本的取用方便问题。

第二步：上网查找相关的资料，找老师学习简单的机械构造原理，画草图，对书架各部分具有的功能和结构进行反向推理论证，并且制作小模型，做功能的可行性演示。

第三步：初步设计出构造图纸，并对各个功能部件从网上查找相关的零部件进行比对，对有改造价值的部件做标记。使用不锈钢折叠晾衣架做书架两端支撑，电源采用12V、6A的锂电池。将不锈钢折叠晾衣架改装，制作书架底盘。对活动支腿加装推拉装置，并安装助力弹簧。伸缩杆行程距离与书架伸缩高度要合适。使用10mm的不锈钢管连接折叠衣架，用作垫板的支撑，并将底盘加装行走机构和万向轴承轮。

第四步：由于使用了电动遥控装置，外观要进行安全设计，必须加装安全罩。另外，在书架的前面预留有空间用于放书签和笔。

第五步：安装太阳能电池板，用于给锂电池充电或者作为备用电源。

三、项目内容介绍

我从网上查找工业用升降机图片，并将搜集到的图片和有用的书籍进行归纳整理，从中找出有用的内容进行借鉴。决定先画草图，我对比照片用直尺和三角板先画平面图。画好图纸后，我找来了硬纸板、裁纸刀、剪刀、铅笔、钢板尺、M6连接螺栓和胶水、胶布，决定先制作一个小模型。首先在硬纸板上用铅笔画好12个相同的连杆，将它们剪下来，用胶水把底座粘牢，同时把两端的折叠支撑和底座连接起来，折叠书架的整体结构就显现出来了。用细竹棍把它们连接起来，这时搬动细竹棍，折叠装置跟着动了起来。模型做好后，按照所用材料的不同，爸爸和我在电脑上查找零件的型号。总算功夫不负有心人，我们分别从网上购买了包括不锈钢管、角铁、螺栓、白铁板、12V电源、电动伸缩杆、遥控器、行走电机、不锈钢圆钢、折叠晾衣架、垫板、各种型号的螺丝、助力弹簧等制作所需材料。其实这些买来的零件并不合适，需要反复研究比对，比如将折叠晾衣架的销轴改成螺栓，并将底架活动支腿的销轴拆除，使用M10 的不锈钢圆钢，把两个支架腿连接起来等。由于要用到钻头等工具，所以要完成这些加工工作都需要在爸爸的工作间操作。有些不合适的小零件需要我用锉刀进行修整。因此我从爸爸那里也学到了不少工具的使用操作方法，比如：锉刀、活扳手、平口钳等。底座的角钢下好料后焊接在一起，并在上面钻孔，用来固定两端的折叠架。助力弹簧用平口钳掐断并在两边弯出圆环。为了保证支腿推拉杆受力时不变形，爸爸用角钢做了个推拉装置。我把修整好的销轴依次插入孔中，开口销嵌入圆钢两端。四个万向轴承轮和两端的折叠装置用螺栓安装在底座上。推拉装置与活动支腿连接好，同时用助力弹簧将活动支腿拽紧产生余盈拉紧力。用伸缩杆与推拉装置连接紧固。电动遥控装置安装在伸缩杆的横向位置，并将电动行走机构安装在底座上。书架的隔段支撑我用10mm的不锈钢管连接两端的折叠销轴，使用8mm 螺栓与不锈钢管内螺纹连接。这样既可以连接紧固，又可以调整书架的宽度。使用间隔板与书架的支撑管连接。

书架折叠后的状态

折叠书架制作完成后，我觉得有以下几个关键点还需要改进：

1.制作安全罩，将电动机构和推拉装置封闭好。

2.加固底座行走电机轮，提高行走轮的附着力。

3.使用内置移动电源（12V 锂电池），能够更加方便地随时操作折叠书架，不受限制。

4.外观进行装饰，使用白色喷漆对容易锈蚀的部位喷漆。

5.加装太阳能电池板，既环保又节能。

四、作品的新颖性和创新点

1.书架采用折叠结构，可以在使用时展开升起，不用时又能折叠收起。书架在折叠后体积变小，节省空间，便于收纳。

2.书架使用12V 安全电压，采用移动电源（锂电池）随时随地操作升降，不受电源的限制，并安装了太阳能电池板，既节能又环保。

3.书架采用遥控升降，高度可调节，操作简单方便，省时省力。

4.书架底部装有行走机构和万向轴承轮，可以灵活控制移动，能够随意行走并摆放在家中的任意位置。

5.书架外形材料全都使用不锈钢，外形美观，适用于图书馆及各类场所大厅内的展台书架。

书架展开的状态

6.书架使用了不锈钢，没有甲醛等有害气体，不会对儿童的健康造成危害。

7.书架能够随着儿童身高的不同调节高低，便于查阅书籍。

五、存在问题和展望

1.此可升降移动式书架还应该制作得更加紧凑，折叠装置更加小巧。如果使用铝合金材料可使书架的重量更轻。

2.此可升降移动式书架虽然采用了太阳能电池板，节能环保，但如果将控制装置改为人体感应、语音控制，可以使操作更加智能化。所以我觉得我的小书架还有很大的改进空间，今后我会更努力地学习知识，使自己的作品更加完美。

六、收获和体会

我理想的书架终于做好了，它带给我无限的快乐。创作的灵感在我心中早已生根发芽，我用知识的雨露细心地浇灌，用智慧的双手耐心地培育。当看到自己的作品终于跃然在眼前时，我心里充满了成功的喜悦。

这次创意书架的制作过程，也让我学到了很多课本以外的知识。带着浓厚的兴趣，我查找资料，请教老师，反复研究，从设想构思到动手实践，在困难面前我从没有一丝懈怠。既然认准了的事，我就一定要把它干好！爸爸妈妈的鼓励和老师的希望，是我创新的动力源泉。在这里我要衷心感谢马云婷老师对我的帮助和指导，是她给我敞开了科学的大门，激发了我勇于创新、勇于学习新知识的热情，今后我会更加努力地学习，用知识改变自己、改变生活。