新型壁挂电视安装支架的结构设计和使用

王霁楠， 王唯一， 王 亚， 李 烁， 黎 虹

（哈尔滨商业大学， 黑龙江哈尔滨 150028）

0 引言

随着科技的不断发展，人们的需求不断提高，大尺寸的液晶显示器应用越来越广泛。 各类新型显示器支架设计不断涌现。 调研家用壁挂电视支架的市场需求，，发现传统电视要么放在墙上某一固定的位置， 要么放在电视柜上。在墙壁上安装平板电视会面临散热等问题，普通的平板电视墙面安装支架， 在安装好电视后往往将电视固定住不动，无法调整平板电视上下左右的角度，观众最佳的观看位置只有安装平面的正前方。为了满足此类需求，虽然近些年来有电视架的出现，能够让电视来回移动，但安装、拆卸，维修电视支架通常需要破坏墙壁，通用性不强。电视支架普遍存在安装拆卸维修不方便、生产制造成本高或使用效率低等一系列问题， 究其原因主要是支架结构设计不合理。本文采用新型电视轨道技术、背景技术等新型技术来解决现有的技术中存在的缺点， 对收集到的数据定量分析，找出可存在的问题并加以解决，设计得到了一款新型壁挂电视安装轨道，利用简单的机械原理，实现支撑液晶电视功能的同时又不影响美观或破坏墙体结构。且实用性更强，客户可根据自己的习惯拼接轨道，并且可以根据轨道调整电视的位置，操作方便，安装简单。

1 壁挂电视轨道的结构设计

壁挂式电视支架的规格一般由两种， 对于14～32 寸的电视，支架长×宽为（22×26）cm；32 寸～57 寸的电视，支架长×宽为（47×43）cm。 电视可在支架长宽范围内根据电视型号的不同进行调节。 本文设计的新型壁挂电视安装支架结构示意图1 所示。 其工作原理是：电视5 通过螺钉与连接结构4 连接。 第一支架1、第二支架2、第三支架3通过支架底部固定板6 与墙体固定， 连接结构4 上的可在第一支架1、第二支架2、第三支架3 内部滑槽移动从而实现电视上下、 左右方向调整。 而对于电视的左右倾斜， 上下俯仰角度的调节和通过连接结构4 内部连接件之间的配合实现。 第一支架1、第二支架2、第三支架3 的结构类似，分别如图2～图4。

图1 新型壁挂电视安装支架的结构示意图

图2 第一支架结构示意图

图3 第二支架结构示意图

图4 第三支架结构示意图

连接架构结构示意图如图5 所示。 连接件1 的一端有滑块，滑块可在支架的滑槽里滑动，滑块的侧面的定位孔可与支架的定位孔通过销轴实现定位。 连接件1 的另一端与接件2 铰接，可实现电视左右角度的调节，连接件2 的另一端与连接3 铰接， 连接3 末端的承载板与电视连接，可实现电视俯仰角度的调节。

图5 连接机构结构示意图

2 壁挂电视轨道的三维建模及有限元受力分析

为了验证支架设计的合理性， 对部分不影响受力的特征进行简化，建立如图6 所示的三维模型。

图6 电视支架三维模型

电视支架材质选用美观、加工能型好，且强度高的铝合金6063-T5，密度2.69，抗拉强度为205MPa，屈服强度为170MPa。 将电视支架三维模型导入Ansys 进行受力分析， 采用四面体单元进行网格划分，网格划分结果如图7 所示，节点个数52239，单元个数26445。

图7 电视支架网格划分

在电视连接的耳片上施加载荷800N，对支架与墙壁的安装孔进行固定约束。 电视支架的边界条件如图8 所示。

图8 电视支架边界条件

求解得到电视支架的变形云图和等效应力云图，分别如图9，10 所示。

图9 视支架的变形云图

图10 视支架的等效应力云图

由图可知当电视支架承担80kg 电视重量时，支架的最大变形量约为0.02mm，最大等效应力约为9.93MPa，刚度和强度均满足使用要求。

3 结论

本电视支架设计可实现电视在一定尺寸、角度范围的调节，有较强的的适配性，可满足市面上大多是尺寸电视使用。改以往“一款液晶电视只能用一款配套支架”的使用局限。

电视支架可以相互连接， 可以像积木一样无需在意形状，任意两种都可以相互连接构成轨道。轨道可以根据使用者意愿拼成各种形状镶嵌在墙体上， 由于本轨道是使用螺丝将轨道固定在上面，所以拆卸简便，并且能够重复利用。

支架安装方便，安全可靠。 材料采用钢化塑料，在静态或受到冲击时表现塑料的强度和刚性， 而在受到高速冲击力时不容易发生脆性破坏。 此外材料的透明特性来弱化电视机支架的存在感，突出液晶电视屏幕，形成独特视觉感受。

电视支架材质选用美观且力学性能良好的铝合金，加工性能良好，且重量轻。通过有限元计算可知电视支架满足强度和刚度的使用要求。