高校多功能寝室折叠椅的设计与研究

□齐笑月 潘 锲 邵东伟 姜东华 黄 莹 王晓野

大学生的寝室空间有限，一款多功能折叠椅可以有效解决寝室空间不足问题，本课题研究的多功能折叠椅，采用铰链连接，通过拼装可组合成梯子，书桌，同时还兼有储物和挂衣的功能，多个拼装到一起还可以变成大桌面，以满足寝室的不同需求，不用时折叠收纳，减少了空间的占用。

一、多功能折叠椅需解决的技术问题

该多功能椅的设计主要分为三部分：桌子、座椅、梯子。为减少占用空间，桌面的设计采用的是折叠式的，展开后要有足够的承重能力，不会因为使用时用力引起变形。座椅的椅腿可以进行升降，采用卡扣设计可以进行高度的调节。梯子是由桌子和座椅组合成的。鉴于此需要解决的技术问题有：一是精简体积，减少占用空间；二是桌面展开后的承重、梯子承重、椅子的承重问题；三是各个结构的连接稳定可靠，使用时要能承受100kg的重量。

二、多功能折叠椅的设计方案

(一)关键尺寸的确定。根据人机工程学的理论，人性化的设计了多功能折叠椅的尺寸。本文参照国家办公椅标准-2011以及国家办公椅标准-2009这两大办公椅的设计尺寸标准，对比《中国成年人人体尺寸(GB/T 10000-1988)》(表1)对座椅各重要部分尺寸的确定[1]。一把好的多功能折叠椅尺寸很重要。桌椅的合理功能尺寸和形态，因就坐者的目的要求而异。高校宿舍的桌椅主要供学生学习休息用，属于工作桌椅，就坐者要求是胸腹前的桌面进行视觉作业，需要爆出上身前倾的姿势在桌子进行读书和写作。

表1 中国成年人坐姿的人体尺寸(单位mm)

1.折叠椅的高度。折叠椅的高度就是指地面到椅子就坐面坐骨承受部位的高度，也就是小腿加上足高[2]最高过高会导致脚接触不到地面形成悬空的现象，这种现象会由于大腿此时的重量会对腿部的血管造成压迫，导致大腿部位的血液在循环过程中不通畅。座椅的高度过低会造成腿部的大腿部位无法在落座中接触椅面，这就使得全身的大部分压力都要靠坐骨的节点来承担，进一步给背部的肌肉施加强度，长时间就会导致背部酸痛、腰痛等症状[3]。所以最恰当的高度是学生坐在上面大腿保持水平，小腿与地面垂直。参考表1，折叠椅子的高度定在380mm至440mm才比较合理，现在大学生普遍身高高，选取的折叠椅的高度为410mm。

2.折叠椅的宽度。折叠椅的宽度就是指椅面的宽窄，应该保证略大于就坐者的臀部使其能够自如的变换坐姿，由于活动面较大还应满足折叠变形的条件所以本产品设计的折叠椅宽度是480mm。

3.折叠椅的深度。折叠椅的深度就是指就坐的椅面前后距离，在膝窝不受压，臀部能得到很好的支撑的情况下，坐深定为480mm。

4.折叠椅的背高。折叠椅的背高就是指就坐面到靠背最高点的高度，这与就坐者的坐姿有关。因此可以参考休闲座椅的设计来设计靠背高度，休闲座椅所采用的靠背高度大约在在510mm至700mm，现在取700mm作为折叠椅的背高，背宽与折叠椅的宽度相同取480mm。

(二)折叠椅结构的设计。根据设计要求，设计结构总装图，如图1所示。

1-靠背座椅 2-加长梯子 3-可调高度的凳子图1 多功能折叠椅总装图

设计的结构主要包括三部分：第一部分：带靠背座椅，座椅的靠背通过连杆和合页旋转后可展开成桌面，座椅靠背的支杆可以进行升降，以便将桌面调整到适当的高度。第二部分：加长梯子架，通过旋转后加长梯子架可安装在靠背座椅的底端，需要使用梯子时，可安装如图2所示。第三部分：可调高度的凳子，当靠背座椅变成桌子后，将可调高度的座椅拿出，调成适当高度，进行使用，如图3所示。

图2 梯子

图3 书桌凳子的组合

三、主要构件受力分析

(一)材料的设计与确定。选材上，以往桌椅的选材多以木材为主，而木材却存在寿命短，易变形，资源有限的缺点。木材的椅子不便于清洗，而且容易留下划痕，沾水易腐烂，使用寿命短，在更换时也造成了木材的浪费，不符合我国倡导的绿色环保的理念。为了解决以上问题，将选材定为新型环保家具用材——铝蜂窝板复合材料。

蜂窝板是一种典型的轻质高强度符合材料[3-5]，其面板和背板都是由3003H24铝合金板或者是5052AH14高锰合金作为基本材料，芯材是六边形3003型铝蜂窝芯，铝蜂窝板的内部是六边形的蜂窝结构，这种六边形结构的铝蜂窝板具有密度小，材质轻，强度高，韧性强，刚度大的特点，而且还减少了材料耗费，还可以分散来自不同方向的外力，能承受较大的外力，且重量仅仅是同面积同厚度木板的1/5、铝材的1/7。

四、多功能折叠椅的推广价值

目前各高校由于宿舍空间狭小，学习、休息、晾衣，很不方便，本作品将书桌、椅子、梯子完美的结合，不仅占地空间小，而且将书桌、椅子、梯子、储物柜与晾衣架之间的转换使用更加方便与快捷。多功能折叠椅的设计实现了将椅子由单一功能型转变为多用型的新型家具，迎合了目前高校宿舍的使用需求。