婁 柱（大連富地重工機械制造有限公司，遼寧 大連 116200）

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平行四邊形結(jié)構(gòu)在混合變形本上的應(yīng)用

婁 柱
（大連富地重工機械制造有限公司，遼寧 大連 116200）

摘 要：現(xiàn)在的混合變形本已經(jīng)相當(dāng)?shù)钠占?，且能夠在電腦形態(tài)與平板形態(tài)之間自由切換的混合變形本已經(jīng)成為現(xiàn)代移動電腦的主流。不過現(xiàn)在市場上常見的混合變形本的變形方式都有著各自的缺陷，本文介紹了一種基于平行四邊形的混合變形本變形結(jié)構(gòu)，并對本結(jié)構(gòu)進行行結(jié)構(gòu)分析以及相對于其他結(jié)構(gòu)進行對比。經(jīng)過細致的結(jié)構(gòu)和外觀優(yōu)化使其與筆記本電腦實現(xiàn)了完美融合，達到了美觀和實用的二者兼顧。

關(guān)鍵詞：混合本；筆記本；平行四邊形；變形

現(xiàn)在的混合變形本已經(jīng)相當(dāng)普及，并且能夠在電腦形態(tài)與平板形態(tài)之間自由切換的混合變形本已經(jīng)成為了現(xiàn)代移動電腦的主流。不過現(xiàn)在市場上常見的混合變形本的變形方式都有著各自的缺陷，所以本文介紹了一種基于平行四邊形的混合變形本變形結(jié)構(gòu)，本結(jié)構(gòu)能夠使混合變形本在電腦形態(tài)、顯示器形態(tài)和平板形態(tài)之間以一種方式簡單且動作幅度小的方法自由切換，并且可以在顯示器形態(tài)下，當(dāng)需要進行方便快捷的鍵盤輸入時快速切換為顯示器輸入形態(tài)，以實現(xiàn)方便快捷的鍵盤輸入。由于本結(jié)構(gòu)采用的是一種結(jié)構(gòu)簡單的立體連桿機構(gòu)，并且將連桿的形狀進行了合理的優(yōu)化，所以在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了緊湊化、扁平化，更加適合于混合變形本的輕薄化和便攜化，使現(xiàn)代的輕薄便攜混合變形本實現(xiàn)多種模式的自由切換成為可能。

一、混合變形本的現(xiàn)狀

1 混合變形本市場前景

有這樣一種講法，如果以公元2000年作為科技史的一個分水嶺，那么公元2000年之前可以稱之為PC時代；而公元2000年之后則被稱為后PC時代，而后PC時代是指將計算機、通信和消費產(chǎn)品的技術(shù)結(jié)合起來，以3C產(chǎn)品的形式通過Internet進入家庭。傳統(tǒng)的PC市場由于受到多種新型產(chǎn)品的蠶食，PC市場正在逐年萎縮。

不過PC廠商們并沒有泄氣，反而找到了PC市場的新動力，那就是混合變形本?；旌献冃伪炯从兄桨咫娔X的便攜性，又有著傳統(tǒng)PC的強大性能，從功能上實現(xiàn)了一機多用，是未來PC的發(fā)展方向。

2 混合變形本的類別及其特點

（1）第一類：雙屏類

此類混合變形本將兩塊屏幕分別安裝在屏幕的正反面，即頂蓋部分集成了第二塊屏幕，蓋上蓋子，則成為平板電腦。雙屏類結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點：

優(yōu)點：平板形態(tài)與電腦形態(tài)間切換迅速。

缺點：永遠有一面顯示屏朝外。兩塊屏幕，價格昂貴。在插入電源線或其他數(shù)據(jù)線時無法在顯示器形態(tài)與電腦形態(tài)間快速切換。

（2）第二類：插拔分體類

此類混合本采用插拔式分體結(jié)構(gòu)，拆下鍵盤，是一臺輕薄便攜的平板電腦，連接鍵盤，是一臺性能強大的超極本。插拔分體類結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點：

優(yōu)點：拆下鍵盤即為平板，簡單方便。

缺點：筆記本形態(tài)下頭重腳輕，重心不穩(wěn)。平板形態(tài)向筆記本形態(tài)切換時需要先找到鍵盤接入后才能實現(xiàn)。

（3）第三類：360°翻轉(zhuǎn)類

此類混合本采用屏幕360°翻轉(zhuǎn)的方式翻轉(zhuǎn)到鍵盤背后，使屏幕與鍵盤重疊，從而實現(xiàn)電腦形態(tài)與平板形態(tài)間的切換。360°翻轉(zhuǎn)類結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點：

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，成本相對低廉。

缺點：顯示器形態(tài)和平板形態(tài)下鍵盤朝外，容易在使用中造成鍵盤的磨損。當(dāng)接入電源線或其他數(shù)據(jù)線時著無法實現(xiàn)切換。

（4）第四類：軟鍵盤類

此類混合本將屏幕保護殼變成了便攜式鍵盤，操作時將便攜式鍵盤翻開即是平板，將其放到桌面上即是電腦。軟鍵盤類結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點：

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，攜帶方便。

缺點：電腦形態(tài)下必須依賴于桌面，無法脫離桌面單獨使用。電腦形態(tài)下顯示器角度固定不變無法調(diào)節(jié)。

（5）第五類：旋轉(zhuǎn)屏類

此類是在傳統(tǒng)筆記本屏幕中間處加設(shè)一個轉(zhuǎn)軸，當(dāng)需要切換為平板形態(tài)時，將屏幕向后旋轉(zhuǎn)180°然后向鍵盤側(cè)折疊，即成為了平板形態(tài)。旋轉(zhuǎn)屏類結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點：

優(yōu)點：屏幕可以旋轉(zhuǎn)，可視范圍廣。

缺點：顯示器形態(tài)和平板形態(tài)下無法實現(xiàn)快速輸入，切換動作幅度大。當(dāng)插入電源線或其他數(shù)據(jù)線時則無法實現(xiàn)變形為顯示器形態(tài)。

二、平行四邊形結(jié)構(gòu)在混合本上的應(yīng)用

1 混合變形本的應(yīng)用場合及形態(tài)

隨著混合本制作工藝提升，以及大量創(chuàng)新思想涌現(xiàn)，在產(chǎn)品系列中又出現(xiàn)了一大批可以實現(xiàn)3種、4種、5種甚至6種變形形態(tài)的二合一產(chǎn)品。但是在所有變形形態(tài)中筆者認為最為實用的3種形態(tài)為：電腦形態(tài)、顯示器形態(tài)和平板形態(tài)，所以本文討論的基于平行四邊形結(jié)構(gòu)的混合變形本將主要用于實現(xiàn)以上三種形態(tài)的快速切換。

2 平行四邊形結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計

為了最大程度的實現(xiàn)混合變形本在各種場合下的應(yīng)用和在電腦形態(tài)、顯示器形態(tài)和平板形態(tài)之間的快速切換，筆者認為混合變形本的形態(tài)應(yīng)該基于傳統(tǒng)筆記本電腦的形態(tài)基礎(chǔ)之上，只需一步簡單的操作即可實現(xiàn)向顯示器形態(tài)或平板形態(tài)的轉(zhuǎn)換。由此筆者做出了如圖1所示的方案設(shè)計。

如圖1所示混合變形本能夠在電腦形態(tài)、顯示器形態(tài)和平板形態(tài)間快速切換，且在切換時無須移動鍵盤，這樣的設(shè)計方式能夠使其即便在接入電源或者其他數(shù)據(jù)線時也能夠?qū)崿F(xiàn)3種形態(tài)的快速切換。基于平行四邊形結(jié)構(gòu)的混合變形本具體結(jié)構(gòu)包括鍵盤、顯示屏、連接軸、右前連桿、右后連桿、左前連桿、左后連桿。顯示屏通過連接軸、右前連桿、右后連桿、左前連桿、左后連桿與鍵盤相連接，右前連桿、右后連桿、左前連桿、左后連桿的一端分別與鍵盤鉸接，另一端分別與連接軸鉸接，兩套連桿機構(gòu)分別作用于連接軸，保證了連接軸和顯示屏在當(dāng)混合變形本進行電腦形態(tài)、顯示器形態(tài)和顯示器輸入形態(tài)之間切換時與鍵盤的角度保持不變。

3 外觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化

由于這樣的結(jié)構(gòu)原理致使平行四邊形偏向兩邊的距離是相同的，如圖2所示，所以為了保證顯示屏無論在電腦形態(tài)、顯示器形態(tài)還是平板形態(tài)都能夠與鍵盤融為一體，那么位于鍵盤上的平行四邊形的兩個鉸點則必須相對于鍵盤居中且左右對稱。

圖1

圖2

圖3

圖4

如圖3所示連桿長度計算方法如下：

式中：

L：連桿長度；

S1：鍵盤寬度；

S2：鉸點間距；

h1：顯示屏厚度；

h2：鍵盤厚度。

連桿寬度計算方法如下：

式中：

P：連桿寬度。

如上述公式所示，連桿的寬度在一定程度上取決于鍵盤與顯示屏的寬度和厚度，連桿的寬度不能過寬，如果連桿的寬度過寬，則當(dāng)連桿機構(gòu)工作時會相互發(fā)生干涉而無法實現(xiàn)變形，如果連桿的寬度太窄，又會影響剛度和強度，使其在工作時發(fā)生折彎變形或者損壞。所以最優(yōu)的連桿設(shè)計原則應(yīng)該如下：

另外由于兩套連桿機構(gòu)均暴露在外側(cè)，如不加處理則會影響整體美觀，故筆者做了如圖4所示的變形處理，經(jīng)過如圖的處理后，兩連桿無論在電腦形態(tài)、顯示器形體還是平板形態(tài)下均能夠與主體融為一體，使其更加美觀。

4 各形態(tài)間切換的具體操作

（1）切換為電腦形態(tài)

當(dāng)混合變形本從合蓋狀態(tài)展開成電腦形態(tài)時，右前連桿、右后連桿、左前連桿、左后連桿和連接軸在空間位置上相對于鍵盤不變，顯示屏圍繞其本身與連接軸所形成的鉸接進行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)顯示屏旋轉(zhuǎn)到合適的角度時，筆記本電腦便展開成了電腦形態(tài)。

（2）切換為顯示器形態(tài)

當(dāng)混合變形本從電腦形態(tài)向顯示器形態(tài)切換時，拉動顯示屏，使顯示屏向前移動，顯示屏與連接軸在連接軸、右前連桿、右后連桿、左前連桿、左后連桿所組成的立體連桿機構(gòu)的控制下保持與鍵盤的角度向前移動，當(dāng)顯示屏移動到主體的最前端時，混合變形本便切換成了顯示器形態(tài)。

（3）切換為平板形態(tài)

當(dāng)筆記本電腦從顯示器形態(tài)向平板形態(tài)切換時，推動顯示屏的上端，使顯示屏平放在鍵盤上面，混合變形本便切換成了平板形態(tài)。

三、本結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)在實用性上的對比

1 本結(jié)構(gòu)應(yīng)用在混合變形本上的優(yōu)點

（1）在從電腦形態(tài)向顯示器形態(tài)切換時顯示器的角度不會發(fā)生變化，避免了形態(tài)間切換時對顯示器角度的調(diào)節(jié)。

（2）任何形態(tài)的切換均無須移動電腦鍵盤主體，動作更輕便簡潔。

（3）當(dāng)本電腦插入電源線和其他數(shù)據(jù)線時本類型變形方式仍可以實現(xiàn)各種形態(tài)的自由切換而不受影響。

（4）在顯示器形態(tài)和平板形態(tài)下均有快速輸入模式，能夠?qū)崿F(xiàn)各種需求情況下的快速輸入。

2 本結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)的對比

本結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)的對比見表1。

表1各結(jié)構(gòu)在實用性方面的對比

結(jié)論

經(jīng)過多方面的論述和對比，筆者認為將平行四邊形結(jié)構(gòu)應(yīng)用于混合變形筆記本，不但能夠使其實現(xiàn)電腦形態(tài)、顯示器形態(tài)和平板形態(tài)間的快速切換，還能夠使其相對于其他現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)更能適應(yīng)復(fù)雜的應(yīng)用場合，不但使其切換速度明顯提升，而且在接線狀態(tài)和快速輸入方面也體現(xiàn)出了絕對的優(yōu)勢。所以基于平行四邊形結(jié)構(gòu)的混合變形筆記本將更加符合市場的需求，是未來混合變形本的發(fā)展趨勢。

參考文獻

［1］ Tim Carmody.喬布斯與蓋茨眼中的后PC時代［Z］.果殼網(wǎng)，2012.

［2］維金.全球PC產(chǎn)業(yè)遭遇20年最大滑坡［Z］.新浪科技，2013.

中圖分類號：TU196

文獻標識碼：A