茅爍 尚銳 黃勇淇 考長鴻

摘? 要：本文參考國內(nèi)的兒童車，設計了一種便攜式樓道折疊兒童車。本文主要研究了兒童車的四桿機構死點位置問題，車身各桿長和車體平衡問題，介紹了折疊兒童車結(jié)構參數(shù)的計算方法，為設計者設計折疊兒童車提供了參考。

關鍵詞：兒童車;死點位置;車身桿長;車體平衡

中圖分類號：S23

Abstract： In this paper， a portable folding children's car is designed by referring to the children's car in China. This paper mainly studies the dead point position of four-bar mechanism of children's car， the length of each bar and the balance of the car body， introduces the calculation method of structural parameters of folded children's car， and provides a reference for designers to design folded children's car.

Keywords： Childrens car; Dead point position;The body length; balance

便攜式樓道折疊兒童車為了滿足方便大人帶孩子出行而研發(fā)的一種機械。它是將折疊兒童車打開后將孩子放入車中，大人可以推著嬰兒車帶孩子外出，上下樓時，車可沿樓梯扶手滑動。它的運用不僅解放了人力、提高了兒童的舒適度，還可以折疊，方便人們攜帶。本文主要介紹了四桿機構死點位置、車身各桿長、車體平衡三個組成部分的計算。

1 兒童車工作原理

整車由后背板1、槽輪2、桌板3、槽輪4、鎖緊爪5、后輪連桿6、后輪支桿7、后車輪8、底座9、座椅支架10前輪支架11、前輪12和連接桿13組成。兒童車的各個機構通過鉸鏈進行連接，各個桿件通過四桿機構來形成特定的變化。折疊嬰兒車時，通過搬動后背板1和桌板3使之相向運動，后背板1與桌板3、前輪支架11、底座9通過鉸鏈連接，構成四桿機構。當搬動后背板1和桌板3時，其帶動底座9和前輪支架11向上運動，于此同時，后背板1和桌板3同后輪連桿6、后輪支架7通過鉸鏈連接形成的四桿機構也隨之運動，后輪連桿6和后輪支架7向上運動，這時嬰兒車折疊完成。后背板上的槽輪搭在樓梯扶手，隨人沿扶手滑下。如圖1所示。

2 四桿機構死點位置計算

兒童車座椅存在兩個四桿機構，設計四桿機構時可能會出現(xiàn)死點位置，影響座椅的折疊，所以應對如圖2所示四桿機構進行分析，以下為對四桿機構的分析。

3 車身各桿長計算

（1）根據(jù)人機工程學，選定座椅的舒適角度 = 、座椅到扶手的高度h=150mm、扶手到地面的高度H=390mm、輪子直徑 =80mm、座椅長度為230mm，有效長度 =175mm。

（2）計算每個輪子的所受的摩擦力 ：

—輪子與地的摩擦系數(shù)， =0.5; ——車與所載物體總重量， =26kg; —重力系數(shù)， =9.8

（3）根據(jù)力的平衡原理

—輪直徑， =80mm， —桿在地面的投影長度， —每個輪支架承受的力， =60N

得出 =87mm

力與桿的角度

從而求出輪子支桿的長度為

兩輪支桿在扶手的距離為

根據(jù)雙搖桿機構的桿長條件，即

（1）最長桿長度+最短桿長度≤其他兩桿長度之和，連桿為最短桿。

（2）如果最長桿長度+最短桿長度>其他兩桿長度之和，此時無論何桿為機架，均為雙搖桿機構。

由以上求解可知，前輪支桿從扶手到座椅的距離為156mm，座椅的長度為230mm。座椅后背從扶手到座椅的距離為155mm。由雙搖桿機構的桿長條件可知，最短桿長度為155mm，最長桿長度為（100+X）mm，若要形成雙搖桿機構，則應滿足雙搖桿機構桿長條件的第二項。所以X的值應大于230mm，且使其折疊時的角度最小，X的值取231mm。同理可以求得其它桿的長度。求得的各個桿長如下圖5所示。

4 車體平衡計算

以座椅后背與座椅的交點為中心點，上方萬向輪的力臂為 ，下方萬向輪的力臂為 。每個萬向輪的重量 。得出到中心點的力矩之和為：

前輪支桿的力臂為 =230mm，后輪支桿的力臂為 =50mm，前、后輪支桿的重力均為8.31N。

得出到中心點的力矩之和為：

因為 ，所以車在完全展開后不會發(fā)生后翻的現(xiàn)象。

5 結(jié)語

本文設計的便攜式樓道折疊兒童車可實現(xiàn)折疊功能，便于攜帶，且安裝有槽輪，可在下樓時解放大人的雙手，使嬰兒車從樓上運輸?shù)綐窍?，本嬰兒車具有結(jié)構簡單、成本低、易于攜帶，易于操作，外型美觀等特點，特別適用于有兒童的家庭，在人口眾多的中國市場必定會有極高的市場占有率和競爭力。

參考文獻：

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