新型折疊床設計說明書

新型折疊床設計說明書利用關節(jié)原理和相對簡單的機構設計一種新型的能夠通過各種折疊方式折疊收放的簡易床，它能夠節(jié)省體積空間并且簡單實用。該折疊床的機構具有能夠在一定范圍內調節(jié)傾斜角度的靠背，床腿和床身都可以折疊。在保證使用功能的前提下，盡可能簡化機構，降低成本和床身的重量，縮減折疊后的體積，從而增強該新型折疊床的輕便性。通過對具體設計方案分析及Matlab和Inventor仿真計算選出最優(yōu)的設計方案，最終將折疊床的功能性與便攜性進行整合優(yōu)化，從而獲得集便攜性、舒適性與多功能性于一體的新型折疊床。一.摘要第2頁,共27頁，星期六，2024年，5月

據(jù)相關書籍記載，我國最早的折疊床是戰(zhàn)國晚期出現(xiàn)的，它的結構大體上分為床身，床欄和床屜三部分構成。每半邊床身分別由床檔、床枋、檔枋連絞木等組成。這樣的床可以折疊，折疊后床架的長和寬都會變小很多，在用料上一般都采用較堅硬的木材。古代折疊床又稱榻（ta）。二.折疊床的歷史和發(fā)展右圖為古代一種黃花梨六足折疊式榻。這種折疊床是由梨花木制造，寸長208cm、寬265cm高49cm，床面做成兩節(jié)，中間通過合頁連接，可以折疊，展開后與牙子拍和而處于工作狀態(tài)，供古人躺臥和書寫文案。第3頁,共27頁，星期六，2024年，5月折疊床的種類繁多，下面就選取生活中常見的幾種典型折疊床的機構及其特點進行舉例分析：簡易兩折折疊床機構特點：該機構兩個為鉸鏈四桿機構，其機構簡單，強度高，承重能力強；但是便攜性能和舒適性一般。現(xiàn)場圖片機構簡圖

F=3x3-2x4-0=1三.折疊床生活實例第4頁,共27頁，星期六，2024年，5月簡易兩折折疊床

材質：空心鋼管+牛津布

尺寸（mm）長x寬x高=2000x1000x500現(xiàn)場圖片機構簡圖：F=3x3-2x3-0=3該機構簡單，輕便，便攜性能好，床面柔軟可以更換；但是，床體機構不緊湊，承重能力較弱，安全性和穩(wěn)定性不高。第5頁,共27頁，星期六，2024年，5月現(xiàn)場圖片機構簡圖F=3x8-2x11=2

電動折疊床

材質：木材尺寸（mm）：

長x寬x高=2000x1000x500該電動折疊床得機構比較復雜，用電能驅動機構實現(xiàn)床的折疊，省力并且自動化程度高，并且具有折疊椅的功能，舒適性也不錯。但是由于床架不能折疊的緣故，使得該電動折疊床的便攜性能大大下降。另外，由于需要驅動電機，因此成本相對普通的折疊床比較高。第6頁,共27頁，星期六，2024年，5月四.專利檢索及典型專利分析綜述：折疊床的專利現(xiàn)在共有480多項，其中有發(fā)明專利49項，實用新型專利400多項，以及外觀設計專利120余項?？傮w來說個專利的機構都比較簡單，一般為4桿機構，但也有一些多桿比較復雜的機構，雖然這些機構能夠實現(xiàn)電動驅動床體，但是重量太大，體積也太大，這就使得它便攜型大大下降；而其余的專利則是功能過于簡單，沒有什麼創(chuàng)新之處。因此，只有把兩類設計的優(yōu)點加以整合優(yōu)化，才能設計出集功能性和便攜性與一身的新型折疊床。第7頁,共27頁，星期六，2024年，5月典型專利分析：（僅取三種具有代表性的專利）第8頁,共27頁，星期六，2024年，5月第9頁,共27頁，星期六，2024年，5月第10頁,共27頁，星期六，2024年，5月五.折疊床機構設計1.方案設計2.方案選擇與分析3.尺寸設計設計要求：新型折疊床的機構具有能夠在一定范圍內調節(jié)傾斜角度的靠背，床腿和床身都可以折疊。在保證使用功能的前提下，盡可能簡化機構，降低成本和床身的重量，縮減折疊后的體積，從而增強該新型折疊床的輕便性。要將折疊床的功能性與便攜性進行綜合，最終獲得一款集便攜性、舒適性與多功能性于一體的新型折疊床。

新型折疊床機構三種狀態(tài)：伸展（工作）狀態(tài)、半折疊狀態(tài)、全折疊狀態(tài)第11頁,共27頁，星期六，2024年，5月

根據(jù)設計要求，一共設計了6套方案[方案一]1.方案設計第12頁,共27頁，星期六，2024年，5月[方案二]第13頁,共27頁，星期六，2024年，5月[方案三]第14頁,共27頁，星期六，2024年，5月[方案四]第15頁,共27頁，星期六，2024年，5月[方案五]第16頁,共27頁，星期六，2024年，5月[方案六]第17頁,共27頁，星期六，2024年，5月2.方案分析與選擇第18頁,共27頁，星期六，2024年，5月第19頁,共27頁，星期六，2024年，5月方案選擇:綜合考慮以上各個方案的優(yōu)缺點，考慮到折疊床的便攜性能，若采用氣缸伸縮桿機構，勢必加重機構的重量，因此最終選用折疊桿或者螺旋機構；再考慮到靠背自由調節(jié)角度并且能夠自鎖的特性，最終選用螺旋機構；由于是人力驅動，所以功率有一定的限制，如果床腿部分仍然采用螺旋機構，導致末才阻力過大，不容易操作。綜合以上的狀況，最終選擇設計方案一第20頁,共27頁，星期六，2024年，5月尺寸設計要求：尺寸的設計要合理，能夠實現(xiàn)正常的折疊與展開狀態(tài)。在符合一般人的使用的前提下，要盡可能的節(jié)省材料從而降低成本。床身總長GF=1900mm，靠背機構總長HA=500mm，AB=150mm，BC=100mm，GA=300mm，床腿高EP=450mm，NE=NL=150mm，NO=OL=150mm，床腿間距GE=1200mm;3.尺寸設計第21頁,共27頁，星期六，2024年，5月中間連接（齒輪凸輪）機構設計（1）齒輪設計：m=2.75.α=20oz=20p=3.14*m=6.46mm；h=2.25m=6.19mm;d=mz=2.75*20=55mm（2）凸輪設計：推程角36o,近休止角144o，遠休止角144o，回程角36o3）推桿尺寸的設計推桿長：120mm；頂端厚度8.6mm（考齒輪齒距8.64mm）材質:為45#鋼。第22頁,共27頁，星期六，2024年，5月六.機構運動分析及仿真整個運動過程中，輸出的角度的變化過程還是比較圓滑的。因此在驅動的時候，機構應該比較穩(wěn)定。在S=0~20mm的范圍內，滑塊的輸出角速度隨S的增加而急劇減少，呈二次曲線變化；輸入距離S=20~90mm變化時，角速度基本恒定，

?與s關系曲線Matlab仿真?與s關系曲線φ與s關系曲線第23頁,共27頁，星期六，2024年，5月在S=0附近，滑塊的輸出角加速度隨S的增加而急劇增大；之后角加速度基本恒定。因此在驅動的時候，應該盡量避開S=0這一有

角加速突變范圍的距離.α與s關系曲線第24頁,共27頁，星期六，2024年，5月七.搭接設計機構物理模型和建模新型折疊床靠背床腿第25頁,共27頁，星期六，2024年，5月新型折疊床實體模型整體中間連接（齒輪凸輪）機構滾輪第26頁,共27頁，星期六，2024年，5月新型折疊床應力分