河北省唐山市路北區(qū)西山路小學(xué) 楊韻琳

一、研究目的和背景

書(shū)籍是人類(lèi)進(jìn)步的階梯，是伴隨著每個(gè)人成長(zhǎng)的精神食糧。我從小酷愛(ài)讀書(shū)，隨著年齡的增長(zhǎng)，我的書(shū)也越來(lái)越多?？赐陼?shū)后我習(xí)慣隨手亂放，每次都是媽媽為我將凌亂的書(shū)籍碼放整齊。我想要是有一個(gè)既節(jié)省空間又能對(duì)書(shū)籍進(jìn)行收納管理的多功能書(shū)架該多好呀！

萬(wàn)事開(kāi)頭難，找準(zhǔn)了目標(biāo)后，我就從圖書(shū)館借閱了許多有關(guān)書(shū)架設(shè)計(jì)的資料，還去圖書(shū)館、超市仔細(xì)觀察書(shū)架和貨架的結(jié)構(gòu)。結(jié)合自己的喜好，我為書(shū)架設(shè)計(jì)了幾種特殊的功能。第一，書(shū)架具有升降折疊功能，通過(guò)遙控器，書(shū)架和上面的書(shū)可以一起升降，降到最低處便折疊在一起，便于收納管理。第二，書(shū)架可以前后左右任意移動(dòng)，也可旋轉(zhuǎn)，在家中任何地方看書(shū)，這個(gè)書(shū)架都可以像個(gè)機(jī)器人一樣跟著我。第三，外形美觀，材料環(huán)保，不占用太大的空間。第四，查找書(shū)籍必須方便，最好與電腦桌相匹配，高度要適宜，輪子要靈活。

帶著初步的設(shè)想和許多的疑問(wèn)，我找到我校的科學(xué)老師馬老師，她耐心地給我講解了一些機(jī)械原理：如四桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)作原理，拉伸彈簧和壓縮彈簧的區(qū)別與作用，滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦的用處等。雖然有些理論我不太懂，但我的創(chuàng)新熱情卻日益高漲，帶著這些美好的構(gòu)想開(kāi)始了我的研究之旅。

二、設(shè)計(jì)思路

第一步：構(gòu)造設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)各種書(shū)架的形狀和功能進(jìn)行研究，并觀察小學(xué)生們的讀書(shū)寫(xiě)作習(xí)慣，從設(shè)計(jì)上充分考慮到常用書(shū)本的取用方便問(wèn)題。

第二步：上網(wǎng)查找相關(guān)的資料，找老師學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的機(jī)械構(gòu)造原理，畫(huà)草圖，對(duì)書(shū)架各部分具有的功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行反向推理論證，并且制作小模型，做功能的可行性演示。

第三步：初步設(shè)計(jì)出構(gòu)造圖紙，并對(duì)各個(gè)功能部件從網(wǎng)上查找相關(guān)的零部件進(jìn)行比對(duì)，對(duì)有改造價(jià)值的部件做標(biāo)記。使用不銹鋼折疊晾衣架做書(shū)架兩端支撐，電源采用12V、6A的鋰電池。將不銹鋼折疊晾衣架改裝，制作書(shū)架底盤(pán)。對(duì)活動(dòng)支腿加裝推拉裝置，并安裝助力彈簧。伸縮桿行程距離與書(shū)架伸縮高度要合適。使用10mm的不銹鋼管連接折疊衣架，用作墊板的支撐，并將底盤(pán)加裝行走機(jī)構(gòu)和萬(wàn)向軸承輪。

第四步：由于使用了電動(dòng)遙控裝置，外觀要進(jìn)行安全設(shè)計(jì)，必須加裝安全罩。另外，在書(shū)架的前面預(yù)留有空間用于放書(shū)簽和筆。

第五步：安裝太陽(yáng)能電池板，用于給鋰電池充電或者作為備用電源。

三、項(xiàng)目?jī)?nèi)容介紹

我從網(wǎng)上查找工業(yè)用升降機(jī)圖片，并將搜集到的圖片和有用的書(shū)籍進(jìn)行歸納整理，從中找出有用的內(nèi)容進(jìn)行借鑒。決定先畫(huà)草圖，我對(duì)比照片用直尺和三角板先畫(huà)平面圖。畫(huà)好圖紙后，我找來(lái)了硬紙板、裁紙刀、剪刀、鉛筆、鋼板尺、M6連接螺栓和膠水、膠布，決定先制作一個(gè)小模型。首先在硬紙板上用鉛筆畫(huà)好12個(gè)相同的連桿，將它們剪下來(lái)，用膠水把底座粘牢，同時(shí)把兩端的折疊支撐和底座連接起來(lái)，折疊書(shū)架的整體結(jié)構(gòu)就顯現(xiàn)出來(lái)了。用細(xì)竹棍把它們連接起來(lái)，這時(shí)搬動(dòng)細(xì)竹棍，折疊裝置跟著動(dòng)了起來(lái)。模型做好后，按照所用材料的不同，爸爸和我在電腦上查找零件的型號(hào)?？偹愎Ψ虿回?fù)有心人，我們分別從網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)了包括不銹鋼管、角鐵、螺栓、白鐵板、12V電源、電動(dòng)伸縮桿、遙控器、行走電機(jī)、不銹鋼圓鋼、折疊晾衣架、墊板、各種型號(hào)的螺絲、助力彈簧等制作所需材料。其實(shí)這些買(mǎi)來(lái)的零件并不合適，需要反復(fù)研究比對(duì)，比如將折疊晾衣架的銷(xiāo)軸改成螺栓，并將底架活動(dòng)支腿的銷(xiāo)軸拆除，使用M10 的不銹鋼圓鋼，把兩個(gè)支架腿連接起來(lái)等。由于要用到鉆頭等工具，所以要完成這些加工工作都需要在爸爸的工作間操作。有些不合適的小零件需要我用銼刀進(jìn)行修整。因此我從爸爸那里也學(xué)到了不少工具的使用操作方法，比如：銼刀、活扳手、平口鉗等。底座的角鋼下好料后焊接在一起，并在上面鉆孔，用來(lái)固定兩端的折疊架。助力彈簧用平口鉗掐斷并在兩邊彎出圓環(huán)。為了保證支腿推拉桿受力時(shí)不變形，爸爸用角鋼做了個(gè)推拉裝置。我把修整好的銷(xiāo)軸依次插入孔中，開(kāi)口銷(xiāo)嵌入圓鋼兩端。四個(gè)萬(wàn)向軸承輪和兩端的折疊裝置用螺栓安裝在底座上。推拉裝置與活動(dòng)支腿連接好，同時(shí)用助力彈簧將活動(dòng)支腿拽緊產(chǎn)生余盈拉緊力。用伸縮桿與推拉裝置連接緊固。電動(dòng)遙控裝置安裝在伸縮桿的橫向位置，并將電動(dòng)行走機(jī)構(gòu)安裝在底座上。書(shū)架的隔段支撐我用10mm的不銹鋼管連接兩端的折疊銷(xiāo)軸，使用8mm 螺栓與不銹鋼管內(nèi)螺紋連接。這樣既可以連接緊固，又可以調(diào)整書(shū)架的寬度。使用間隔板與書(shū)架的支撐管連接。

書(shū)架折疊后的狀態(tài)

折疊書(shū)架制作完成后，我覺(jué)得有以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)還需要改進(jìn)：

1.制作安全罩，將電動(dòng)機(jī)構(gòu)和推拉裝置封閉好。

2.加固底座行走電機(jī)輪，提高行走輪的附著力。

3.使用內(nèi)置移動(dòng)電源（12V 鋰電池），能夠更加方便地隨時(shí)操作折疊書(shū)架，不受限制。

4.外觀進(jìn)行裝飾，使用白色噴漆對(duì)容易銹蝕的部位噴漆。

5.加裝太陽(yáng)能電池板，既環(huán)保又節(jié)能。

四、作品的新穎性和創(chuàng)新點(diǎn)

1.書(shū)架采用折疊結(jié)構(gòu)，可以在使用時(shí)展開(kāi)升起，不用時(shí)又能折疊收起。書(shū)架在折疊后體積變小，節(jié)省空間，便于收納。

2.書(shū)架使用12V 安全電壓，采用移動(dòng)電源（鋰電池）隨時(shí)隨地操作升降，不受電源的限制，并安裝了太陽(yáng)能電池板，既節(jié)能又環(huán)保。

3.書(shū)架采用遙控升降，高度可調(diào)節(jié)，操作簡(jiǎn)單方便，省時(shí)省力。

4.書(shū)架底部裝有行走機(jī)構(gòu)和萬(wàn)向軸承輪，可以靈活控制移動(dòng)，能夠隨意行走并擺放在家中的任意位置。

5.書(shū)架外形材料全都使用不銹鋼，外形美觀，適用于圖書(shū)館及各類(lèi)場(chǎng)所大廳內(nèi)的展臺(tái)書(shū)架。

書(shū)架展開(kāi)的狀態(tài)

6.書(shū)架使用了不銹鋼，沒(méi)有甲醛等有害氣體，不會(huì)對(duì)兒童的健康造成危害。

7.書(shū)架能夠隨著兒童身高的不同調(diào)節(jié)高低，便于查閱書(shū)籍。

五、存在問(wèn)題和展望

1.此可升降移動(dòng)式書(shū)架還應(yīng)該制作得更加緊湊，折疊裝置更加小巧。如果使用鋁合金材料可使書(shū)架的重量更輕。

2.此可升降移動(dòng)式書(shū)架雖然采用了太陽(yáng)能電池板，節(jié)能環(huán)保，但如果將控制裝置改為人體感應(yīng)、語(yǔ)音控制，可以使操作更加智能化。所以我覺(jué)得我的小書(shū)架還有很大的改進(jìn)空間，今后我會(huì)更努力地學(xué)習(xí)知識(shí)，使自己的作品更加完美。

六、收獲和體會(huì)

我理想的書(shū)架終于做好了，它帶給我無(wú)限的快樂(lè)。創(chuàng)作的靈感在我心中早已生根發(fā)芽，我用知識(shí)的雨露細(xì)心地澆灌，用智慧的雙手耐心地培育。當(dāng)看到自己的作品終于躍然在眼前時(shí)，我心里充滿(mǎn)了成功的喜悅。

這次創(chuàng)意書(shū)架的制作過(guò)程，也讓我學(xué)到了很多課本以外的知識(shí)。帶著濃厚的興趣，我查找資料，請(qǐng)教老師，反復(fù)研究，從設(shè)想構(gòu)思到動(dòng)手實(shí)踐，在困難面前我從沒(méi)有一絲懈怠。既然認(rèn)準(zhǔn)了的事，我就一定要把它干好！爸爸媽媽的鼓勵(lì)和老師的希望，是我創(chuàng)新的動(dòng)力源泉。在這里我要衷心感謝馬云婷老師對(duì)我的幫助和指導(dǎo)，是她給我敞開(kāi)了科學(xué)的大門(mén)，激發(fā)了我勇于創(chuàng)新、勇于學(xué)習(xí)新知識(shí)的熱情，今后我會(huì)更加努力地學(xué)習(xí)，用知識(shí)改變自己、改變生活。