【摘 要】嬰兒車在嬰兒0～3歲時扮演著重要的角色，對于家長來說，既省力又方便，受到了廣大家長的青睞。然而，目前我國還存在大量居住在樓房且沒有電梯的居民樓，樓梯在發(fā)揮優(yōu)勢的同時也造成了諸多的不便。針對這個問題，本文研究了一種既可以在平地使用，又能上下臺階的多功能爬樓梯裝置，并完成了其機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】嬰兒車 星輪式 上下樓梯 折疊式

【中圖分類號】TH137 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）11-0194-02

一 嬰兒車現(xiàn)狀分析

嬰幼兒這一特殊的群體一直是受到社會各個方面關(guān)注的。特別是對于現(xiàn)在中國大部分的家庭來說，對嬰幼兒的關(guān)注度越來越高。嬰幼兒作為直接消費(fèi)者、影響市場者和主導(dǎo)未來市場者等多重角色，其產(chǎn)品市場蘊(yùn)涵著巨大的商機(jī)。但目前還有很多的嬰幼兒產(chǎn)品尚欠缺人性化設(shè)計。以現(xiàn)在市場上已有的嬰兒車為例，手推車大致可分為適合普通型推車以及傘車兩種。

嬰兒傘車的最大優(yōu)勢是價格便宜、輕便，適合能坐立的寶寶以及平坦路面推行。嬰兒傘車的缺點(diǎn)是不能完全滿足媽媽們的需求，作為車主的嬰兒寶寶，最需要的是安全和舒適，大部分的嬰兒傘車在避震性能上都不是特別好，如果出行環(huán)境有顛簸路面的話，這種避震性能不佳的傘車對1歲以內(nèi)的寶寶來說還是有安全隱患的。

嬰兒推車的最大特點(diǎn)優(yōu)勢是功能齊全，穩(wěn)重舒適，安全上更有保障，一般0～3歲的寶寶都可以使用。這一類的推車靠背都可以調(diào)節(jié)，能夠滿足寶寶坐和躺的需要。同時雙向推行，避震性能、置物籃、冬夏通用等特點(diǎn)也非常適合出行使用。嬰兒推車的缺點(diǎn)是重量過重，體積大，對于收納和上下樓梯等有諸多的不便。

以上兩種嬰兒車，在家庭居住多層樓房層數(shù)較高或家長單獨(dú)帶寶寶外出時，如乘車、乘地鐵、打車時來了諸多不便。就是較輕便的嬰兒傘車，在一個人上下樓梯時也很難兼顧孩子和嬰兒車同時上下，只能求助于他人幫忙。

二 爬樓機(jī)構(gòu)設(shè)計種類及優(yōu)缺點(diǎn)工作原理

目前所考慮的爬樓機(jī)構(gòu)有三種，分別是星輪式機(jī)構(gòu)、履帶式機(jī)構(gòu)和杠桿式機(jī)構(gòu)。下面通過對這三種機(jī)構(gòu)進(jìn)行對比和分析，為本次設(shè)計做基礎(chǔ)。

1.履帶式

履帶式在爬樓機(jī)構(gòu)中應(yīng)用較多，為連續(xù)的行走方式。優(yōu)點(diǎn)：傳動效率比較高。在上下樓梯過程中，輪椅的重心總是沿著與樓梯臺階沿的連線相平行的直線運(yùn)動的，其重心的波動很小，運(yùn)動非常平穩(wěn)。缺點(diǎn)：平地行走時機(jī)構(gòu)體積大，笨重，能量效率低，轉(zhuǎn)彎不方便。由于履帶與地面的接觸面積大而且摩擦系數(shù)較大，所以對地面及履帶磨損都比較嚴(yán)重，阻力較大，運(yùn)動不靈活，在爬樓梯時履帶和樓梯都有一定的損壞。

2.星輪式

星輪式是每個輪組依照星形輪的方式進(jìn)行的運(yùn)動方式。平地行駛時，其中一小輪繞各自軸線自轉(zhuǎn)；爬樓梯時，各小輪一起繞中心軸公轉(zhuǎn)。優(yōu)點(diǎn)：輪組式爬樓裝置與其他構(gòu)型的裝置相比，質(zhì)量輕便、運(yùn)動靈活、操作方便，在無障礙環(huán)境下具有較好的行動性能。這種裝置在很大程度上避免了對樓梯的損壞。缺點(diǎn)：上下樓梯時該類型裝置重心起伏較大，會使乘坐者感到不適，因此只需要設(shè)計一種自適應(yīng)座椅調(diào)平機(jī)構(gòu)就能解決這個問題。

3.杠桿式

杠桿式的主要特點(diǎn)是具有兩套支撐裝置，兩套支撐裝置交替支撐，以實(shí)現(xiàn)自動上下樓梯的功能，這種機(jī)構(gòu)的上下爬樓梯過程十分近似于人上下樓梯的過程，也有人稱之為步行式上下爬樓樓座椅。缺點(diǎn)：杠桿式樓座椅上下樓的過程中有明顯的間隙停頓時間，同時前進(jìn)過程中顛簸、沖擊現(xiàn)象也比較嚴(yán)重，穩(wěn)定性也比較差，操作不當(dāng)是很容易出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象的。

三 星輪式嬰兒車設(shè)計工作原理

對比上面三種爬樓機(jī)構(gòu)，嬰兒車本來重量就比較小，如果按照履帶式進(jìn)行設(shè)計，那么車重必然會增加很多，不方便使用，成本也高；杠桿式機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性相當(dāng)差，而嬰兒車的設(shè)計必須考慮其穩(wěn)定性。因此，決定采用星輪式爬樓機(jī)構(gòu)。由于考慮到嬰兒的安全性，本產(chǎn)品設(shè)計為人力驅(qū)動代替電機(jī)驅(qū)動，避免在使用過程中增加重量并出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，對嬰兒的安全造成影響。另一方面也符合低碳環(huán)保。另外，當(dāng)回到家中時，只要把前后輪收起，本產(chǎn)品立刻變?yōu)閶雰簱u床，方便您的使用。

1.嬰兒車主體參數(shù)

確定制作嬰兒車的主要參數(shù)如下：（單位：mm），車高1100mm；車長：800mm；車寬450mm

前輪半徑R=100 mm；后小輪半徑r=30mm；車重：G=35kg

2.乘坐部件

因為嬰兒車要適合嬰兒和幼兒兩個階段的孩子使用，所以本產(chǎn)品背椅設(shè)計為可調(diào)節(jié)式，通過調(diào)節(jié)嬰兒車側(cè)面的調(diào)節(jié)旋鈕來改變嬰兒車籃的角度，這樣在上樓梯時始終使嬰兒仍然保持平臥。另外由于椅背是直接和嬰兒接觸的，所以在設(shè)計上特別注重嬰兒的人體結(jié)構(gòu)，選擇縱向縫合的椅背設(shè)計，符合人體工程學(xué)的要求，保護(hù)嬰兒尚未發(fā)育完全的頸部和背部。

3.行走部件

在嬰兒車原機(jī)構(gòu)上進(jìn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計，將4組星輪分別按如右圖所示安裝到連接桿上，當(dāng)在正常行駛時，通過旋轉(zhuǎn)，將前面的星輪收起于側(cè)面，只使用平常嬰兒車自帶的輪子。當(dāng)需要爬樓時將前面的兩組星輪放下以供爬樓使用。

本嬰兒車在走平路時與一般的嬰兒車一樣，前輪是可靈活轉(zhuǎn)動的雙向輪，后輪為星型輪，在需要上樓梯時，只要把前面的兩個星輪放下即可，如右圖所示。另外考慮到不同的樓樓梯高度不同，把星輪鏈接桿設(shè)計為可調(diào)節(jié)長度的，這樣可以通過調(diào)節(jié)鏈接桿的長度來滿足不同家庭樓層的使用。

4.把手部件

把手部分是與成人直接接觸的部位，設(shè)計時充分考慮到成人手部及身高的不同，把手符合人體工程學(xué)的要求，考慮成人推車時的手部感受，此外針對不同身高可以調(diào)整把手高低的設(shè)計。此裝置可分折彎式與伸縮式兩種，可根據(jù)車身形態(tài)和構(gòu)造的不同而設(shè)計。嬰兒車可分為單向和雙向推行，都是由把手能否換向決定的。

5.搖籃設(shè)計

將兩側(cè)的聯(lián)軸桿設(shè)計成圓弧形，這樣在回到家以后，只需將所有輪子收至側(cè)方，這時圓弧形的聯(lián)軸桿觸及地面，搖籃功能就得以體現(xiàn)了。

6.減震裝置

本搖籃嬰兒車輪子軸心部位采用螺旋彈簧減震，該彈簧利用彈簧鋼制成，平衡性好，價格便宜，擁有良好的韌性，以及優(yōu)良的表面狀態(tài)和抗疲勞性能。螺旋彈簧和車軸配合，主要起到：轉(zhuǎn)換振動，在嬰兒車經(jīng)過不平路段時能快速減小車體振動，使嬰兒車能平穩(wěn)地通過。

7.剎車裝置

本嬰兒車采用的是鉗制式剎車，它是最常見的剎車裝置。操作者壓下手柄，剎車就卡住自行車輪緣。這樣的剎車裝置是由安裝在剎車構(gòu)架里面的兩塊剎皮組成，相對地安裝在輪緣的兩側(cè)。剎皮跟輪緣接觸，靠摩擦力剎車。通過對剎車裝置的概述，可以將其利用于嬰兒車上，以便搖籃嬰兒車能穩(wěn)妥地停在路上，防止在斜路上滑行，保障嬰兒安全。

四 結(jié)束語

設(shè)計的星形嬰兒車相對于普通嬰兒車增加了上下樓梯、翻越障礙等功能，解決了樓梯、路障對生活造成的不便，具有重大的實(shí)際意義和實(shí)用價值。嬰兒車爬樓梯結(jié)構(gòu)的設(shè)計采用星形輪，通過車輪構(gòu)造加以改進(jìn)，使車輪同時滿足平地、上下樓梯的使用。其原理比較簡單，成本相對也較低，易為普通人群接受，具有潛在的市場價值。

參考文獻(xiàn)

[1]孫恒、葛文杰、陳作模主編.機(jī)械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2006

[2]歐陽文昭、廖可兵主編.安全人機(jī)工程學(xué)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2002

[3]黃厚石、孫海燕編著.設(shè)計原理[M].南京：東南大學(xué)出版社，2005

[4]張知音.從中國嬰童商品的發(fā)展看市場的前景[J].上海：玩具世界，2005（11）：28～30

[5]祁卓婭.機(jī)械產(chǎn)品模塊化設(shè)計方法研究[D].機(jī)械科技研究院，2006

〔責(zé)任編輯：林勁〕