新型折疊床設(shè)計說明書第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五利用關(guān)節(jié)原理和相對簡單的機構(gòu)設(shè)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(gòu)具有能夠在一定范圍內(nèi)調(diào)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(gòu)，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(shè)計方案分析及Matlab和Inventor仿真計算選出最優(yōu)的設(shè)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，2023年，2月20日，星期五

據(jù)相關(guān)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(jié)構(gòu)大體上分為床身，床欄和床屜三部分構(gòu)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，2023年，2月20日，星期五折疊床的種類繁多，下面就選取生活中常見的幾種典型折疊床的機構(gòu)及其特點進行舉例分析：簡易兩折折疊床機構(gòu)特點：該機構(gòu)兩個為鉸鏈四桿機構(gòu)，其機構(gòu)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(gòu)簡圖

F=3x3-2x4-0=1三.折疊床生活實例第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五簡易兩折折疊床

材質(zhì)：空心鋼管+牛津布

尺寸（mm）長x寬x高=2000x1000x500現(xiàn)場圖片機構(gòu)簡圖：F=3x3-2x3-0=3該機構(gòu)簡單，輕便，便攜性能好，床面柔軟可以更換；但是，床體機構(gòu)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，2023年，2月20日，星期五現(xiàn)場圖片機構(gòu)簡圖F=3x8-2x11=2

電動折疊床

材質(zhì)：木材尺寸（mm）：

長x寬x高=2000x1000x500該電動折疊床得機構(gòu)比較復雜，用電能驅(qū)動機構(gòu)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(qū)動電機，因此成本相對普通的折疊床比較高。第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五四.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(shè)計專利120余項。總體來說個專利的機構(gòu)都比較簡單，一般為4桿機構(gòu)，但也有一些多桿比較復雜的機構(gòu)，雖然這些機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)電動驅(qū)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(shè)計的優(yōu)點加以整合優(yōu)化，才能設(shè)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，2023年，2月20日，星期五典型專利分析：（僅取三種具有代表性的專利）第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五五.折疊床機構(gòu)設(shè)計1.方案設(shè)計2.方案選擇與分析3.尺寸設(shè)計設(shè)計要求：新型折疊床的機構(gòu)具有能夠在一定范圍內(nèi)調(diào)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(gòu)，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(gòu)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，2023年，2月20日，星期五

根據(jù)設(shè)計要求，一共設(shè)計了6套方案[方案一]1.方案設(shè)計第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五[方案二]第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五[方案三]第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五[方案四]第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五[方案五]第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五[方案六]第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五2.方案分析與選擇第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五方案選擇: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(gòu)，勢必加重機構(gòu)的重量，因此最終選用折疊桿或者螺旋機構(gòu)；再考慮到靠背自由調(diào)節(jié)角度并且能夠自鎖的特性，最終選用螺旋機構(gòu)；由于是人力驅(qū)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(gòu)，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(shè)計方案一第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五尺寸設(shè)計要求：尺寸的設(shè)計要合理，能夠?qū)崿F(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(gòu)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(shè)計第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五中間連接（齒輪凸輪）機構(gòu)設(shè)計（1）齒輪設(shè)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(shè)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(shè)計推桿長：120mm；頂端厚度8.6mm（考齒輪齒距8.64mm）材質(zhì):為45#鋼。第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五六.機構(gòu)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(qū)動的時候，機構(gòu)應該比較穩(wěn)定。在S=0~20mm的范圍內(nèi)，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(guān)系曲線Matlab仿真?與s關(guān)系曲線φ與s關(guān)系曲線第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五在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(qū)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(guān)系曲線第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五七.搭接設(shè)計機構(gòu)物理模型和建模新型折疊床靠背床腿第25頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五新型折疊床實體模型整體中間連接（齒輪凸輪）機構(gòu)滾輪第26頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五新型折疊床應力分析