一种多功能沙发床结构的创新设计研究

2021-07-13欧阳博李博杨张国福

南方农机 2021年13期

欧阳博，李博杨，张国福

（1.长春工业大学人文信息学院机械工程训练中心，吉林长春 130122；2.苏州绿控传动科技股份有限公司，江苏苏州 215200；3.长春工业大学人文信息学院机械工程学院，吉林长春 130122）

在现有的家具领域中，多用途的家具日益受到人们关注。发达国家在20世纪80年代初，开始使用多功能床椅。意大利的Twils等公司设计了多功能床，配备储物空间，设置连体式床头柜。加拿大一家医院的护理人员设计了一款按摩床，可以通过机械结构对人的背部和腰部进行自动按摩。瑞士的科技人员发明了一款音乐床，可以自动播放催眠曲。这些都是时代进步的体现，更是多功能床发展的典型代表[1-2]。国内对多功能床的研发与设计，比较有代表性的是广东东莞慕思家居和深圳CBD等企业[3]。本文提到的多功能床，可以展开为一种多功能沙发床，也可以折合为沙发椅；该多功能沙发床结构简单，使用方便，能够有效提高室内的空间利用率。该多功能床具备多种用途，能够有效降低家具的入户使用成本[4]。

1 沙发床的概念和特点

现代居室布置崇尚简洁，多功能家具越来越成为大众的选择，沙发床就是其一。沙发床一般是指在原有传统床的基本功能基础上，按照消费者个性化要求及实用性，实现其他新功能的现代家居产品。本研究定义的沙发床是指能实现沙发和床两用的家具。沙发床要满足坐和卧两种功能，必须牢固耐用且美观，其材质、工艺都应该有保障。

2 多功能沙发床总体设计方案

2.1 整体设计思路

市场上的沙发床主要特点是折叠时可以实现具有靠背的沙发的功能，展开时则成为一张单层床。本研究设计的多功能沙发床具有创新性，展开后可以变成上下铺的两张床，并具备安全性、坚固性、舒适性和环保性。安全性体现在产品的使用过程中，不能对消费者特别是儿童造成身体的伤害；坚固性体现在床身等架构所需的材料，要具有足够的刚度和韧性；舒适性体现在消费者在使用过程中的舒适程度；环保性体现在材料本身无毒并能够回收，体现绿色和可持续发展理念。基于以上思路，本沙发床采用Q235钢为主，连接件优先选择标准件和通用件。多功能沙发床的结构，如图1、图2所示。包括安装架1、上床体2、下床体3及第一连接结构4，三者之间活动连接，下床体3与安装架1连接。通过部件之间的活动连接和铰接，可以在施加外力作用下实现上床体2与下床体3处于层叠或展开两种状态，从而具备双层床、座椅或沙发的功能。

图1 多功能沙发床结构示意图

图2 多功能沙发床展开状态结构示意图

第一连接结构4包括第一连杆11和第二连杆12，第一连杆11及第二连杆12的两端分别与安装架1及上床体2铰接，并且第一连杆11的转动平面与第二连杆12的转动平面异面，第一连杆11及第二连杆12在转动的过程中不会相互干涉。

2.2 结构设计

图3 多功能沙发床层叠状态结构示意图

上床体2通过第一连接结构4与安装架1活动连接，该多功能沙发床的上床体2能够在外力的作用下相对于安装架1翻转，并向远离或靠近安装架1的方向运动，使该多功能沙发床具备与下床体3层叠及展开的状态。

如图1所示，下床体3通过第二连接结构6与安装架1活动连接，第二连接结构6包括支撑连杆组13及第三连杆14，支撑连杆组13的两端分别与安装架1及下床体3铰接，第三连杆14的两端分别与下床体3及第一连接结构4铰接。支撑连杆组13的转动平面与第三连杆14的转动平面间隔开，在转动的过程中不会相互干涉。第一连接结构4在外力的作用下可带动第三连杆14转动，使得下床体3具备远离安装架1的层叠状态以及靠近安装架1的展开状态。

下床体3通过第二连接结构6与安装架1活动连接，第一连接结构4在外力的作用下运动的过程中，能够带动上床体2和下床体3的状态发生变化。简化了该多功能沙发床的操作，即当上床体2处于层叠状态时，通过外力带动第一连接结构4运动，上床体2翻转并向远离安装架1的方向运动，转换为展开状态时；同样会带动下床体3的状态发生变化，下床体3也由层叠状态转换为展开状态。同理，上床体2及下床体3由展开状态转换为层叠状态的过程，与上述运动过程的原理相同。

为提高下床体3的连接稳定性，支撑连杆组13包括至少两根子连杆10，子连杆10的两端分别与安装架1及下床体3铰接。安装架1上设有抵靠架15，用于在上床体2处于层叠状态时与其抵靠，以限制第一连接结构4的转动。

如图2、图4所示，为便于与第一连接结构4连接，在安装架1上设有第一连接部18以及伸出安装架1的第二连接部19。第一连接部18用于与第一连杆11铰接，第二连接部19用于与第二连杆12铰接。为限制第一连接结构4的转动，在第一连接部18上设有第一卡合部8，用于在上床体2处于展开状态时与第一连杆11卡合；第二连杆12上设有第二卡合部9，用于在上床体2处于层叠状态时与第二连接部19卡合；从而确保上床体2处于展开状态或层叠状态时结构的稳定性。第一卡合部8包括限位销7，第一连杆11上设有用于与限位销7卡合的卡槽。并且限位销7具备用于与卡槽配合的锁定状态以及与卡槽脱离配合的解锁状态。当限位销7与卡槽配合处于锁定状态时，上床体2始终保持展开状态，防止上床体2的状态在外力作用下发生变化。当限位销7处于锁定状态时，第一连接结构4不能够带动上床体2运动；当限位销7处于解锁状态时，第一连接结构4在外力作用下能够带动上床体2运动，从而使上床体2能够转换为层叠状态。

图4 图2中IV处的放大示意图

多功能沙发床还包括活动梯架5，并与上床体2铰接，与限位销7传动连接。活动梯架5在外力的作用下可相对于上床体2转动，并使限位销7处于锁定状态或解锁状态。在外力的作用下，活动梯架5可以带动第一连接结构4运动，从而使上床体2向展开状态发生位置变化。当上床体2向远离安装架1的方向运动并处于展开状态时，上床体2与下床体3间隔，使活动梯架5相对于上床体2的转动不会受到其他结构的干涉。在上床体2处于展开状态后，通过活动梯架5的转动，限位销7由解锁状态转换为锁定状态，便可保持上床体2的展开状态。

2.3 多功能沙发床实现原理

该床的上床体2通过第一连接结构4与安装架1活动连接，上床体2能够在外力的作用下相对于安装架1翻转，具备与下床体3的层叠状态及与下床体3的展开状态。当处于层叠状态时，下床体3被相对封闭，同时上床体2的背面22朝上，实现沙发结构。在外力的作用下，处于层叠状态的上床体2能够翻转，并向远离安装架1的方向运动，上床体2可以由层叠状态转换为展开状态；此时，上床体2与下床体3间隔，并且下床体3的上方空间被开放，经过翻转后上床体2的正面21朝上；由此，处于开放状态的上床体2便与下床体3形成双层床结构。