婴儿摇篮床的设计与制造机械设计

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321邵阳学院毕业设计（论文）1 婴儿床的功能简介1.1 婴儿床的发展概况设计婴儿床时首要注意的是床的安全性能。有的小床看上去很漂亮，但不结实，这样的床千万不能用。因为宝宝的活动量大，无形之中给小床增加了外力，这样，本来就不紧的螺丝、钉子等就会松掉，宝宝会出危险。同时，大人以为小小的婴儿不会乱摸螺丝，殊不知宝宝因无意识地弄松螺丝而掉下床的事故是经常发生的。因此，婴儿床的安全是最重要的。1.1.1 婴儿床的分类 婴儿床有婴儿提篮、摇篮床、小孩床、旅行床、床中床等。（1）婴儿提篮这一种婴儿床主要是很多外国父母给孩子买的第一张小床，在国内应用不广，常见的是藤条等天然材料编织而成的。这个种严格来说不算床，在国外家庭比较流行，在中国很少看到使用。此种婴儿提篮十分轻便，走到哪都能带到哪，比较适合一个人在家照顾小婴儿的妈妈，或者外出时使用。其特点是，轻便、灵活，可以随时随地看护宝宝，适合于03个月的宝宝。（2）摇篮床 这种婴儿床具有摇摆功能，最常见的是全木制和机械结构的。其特点是，可以哄宝宝睡觉，适合06个月的宝宝。（3）小孩床 小孩床可使用期很长，常见的是以木制材料为主的。其特点是，使用期长，适合06岁的小孩。（4）旅行床 此床又叫便携式婴儿床，可拆卸和组装，随时可移动的床。其特点是，轻便，方便携带，适合03岁的小孩。（5）床中床 这种婴儿床是睡箱袋婴儿床的结合体，放置于大床中央。其特点是，小巧，适合初生婴儿。1.1.2 婴儿床的功能要求 选择婴儿床时首要注意的是床的安全性能。有的小床看上去很漂亮，但不结实，这样的床千万不能用。因此婴儿床的功能要求如下：（1）坚固性。结构比较牢靠，稳定性要好，特别坚固，不能是一推就晃，注意床的材质是否坚固，可以长期使用；（2）突出物。床里面不能有任何突出物；（3）连接性强。设计过程中要把活动架的活动部位重点考虑，是否在连接过程中非常可靠，螺钉、螺母是否松动，如果宝宝用力运动是否会翻倒等；（4）表面要光滑。床的表面要光滑，没有毛刺，以免小孩在玩时不小心划伤皮肤； （5）可以活动的摇篮床的高位、低位，上下调节，注意把握松紧度；（6）原料不管是塑料的、木头的还是喷塑的(把表面喷成塑料)，都是安全材料；（7）床板。床板的厚度是否可以保证小孩在上面蹦玩安全；（8）床栏。婴儿床的一个特点是小孩站在里面玩，床栏一定要高于600毫米，小孩站在里面翻不出来；（9）拐角。床的拐角要比较圆滑，一般的摇篮床、婴儿床床栏杆、床头都是软包，不会磕着、碰着小孩；（10）间距。床栏杆之间的间距都有具体的规定，一般不会使小孩的脚丫卡进去，而小手可伸缩自如。1.2 婴儿的身体条件调研婴儿在从出生到社会人的成长过程中，由无法辨别善恶美丑，不能靠他们自己的能力完成任何事情，到有粗浅的知识、有一定的能力做力所能及的事情。小孩对做人道理、对真善美、假丑恶的认识尚处于朦胧状态。需要良好的教育环境，包括：家庭、学校（幼儿园）教育和社会，三者在小孩成长的不同阶段，影响力是不同的，但家庭教育的影响对小孩的影响却是贯穿始终的。家庭教育以它自身独特的方式，通过家庭环境氛围及父母的言语行为对小孩产生着潜移默化的影响，在无形中塑造着孩子的品德与素质。年龄越小的小孩，家庭环境的影响力越大，因为任何一个孩子的成长都不能脱离父母、脱离家庭而单独进行。良好的家庭教育环境中，孩子会健康、快乐成长为品行端正、富有爱心、知善恶、辨美丑、明是非，知道什么该做，什么不能做；恶劣的家庭环境则会使孩子变得不负责任、不思进取，甚至成为社会上的害群之马，给家庭和社会造成危害。家庭环境的好坏不是以贫富为标准的。家庭中的经济状况不是判别家庭教育环境优劣的标准。即使是在贫困的家庭中，如果夫妻和睦相处、互敬互爱，也能培养合格的人才，培养出高素质的子女来。 判别家庭教育环境优劣的标准有很多，我认为判定家庭教育环境的关键是要看家长能不能营造适合小孩成长特点和规律的教育环境，能不能以自身的榜样作用作引导。一岁孩子的家庭教育环境和三岁的或五岁的教育环境是不同的。而且，环境不仅要满足成长中某个年龄段的特点，还要满足孩子个性特征，对孩子的成长有引领作用，这种环境既有物质方面的也包括精神方面的。小孩成长速度快、好奇心、模仿性很强，安全意识薄弱等特点，需要家长努力打造适宜小孩成长的家庭教育环境，为孩子的一生奠定坚实基础。1.2.1 小孩成长特点与环境关系孩子出生后成长速度是很快的，不仅是生理的也包括心理的和认知的。年龄越小的孩子成长的速度越快，尤其是三岁以前的孩子成长更快，三岁以后相对稳定一些，但各方面的成长相对其他阶段也是比较快的。如小孩脑重的变化：新生儿脑重约340克，6个月时约为600克，1 岁时为900克，3岁时为1100克，接近成人脑重（1400克）的80%，4 岁时达到成人脑重的90%也就是说一个6个月大的婴儿脑重量相当于成人脑重量的一半，一个8岁小朋友的脑重量和一个成年人的脑重量几乎相等，可见大脑的发育在学前期的速度之快。小孩成长速度快，需要家长充分利用家庭资源为他们提供大量的刺激。家庭教育环境是提供多种刺激，促进孩子成长的有力空间。家庭教育环境既包括孩子相对独立的空间，也包括家庭氛围等。但是，在早期教育越来越受到重视、家庭中教育投资逐渐增多的今天，家庭教育环境的打造就成了薄弱环节，家长宁愿花很多钱送孩子上各种“兴趣班”“特长班”，却不愿将钱花在家庭教育环境的改善上。有的家庭中没有孩子的一个小小空间；有的家庭就是有孩子的小小空间，也没有得到很好利用；还有的家庭中，在孩子没有出生时就布置好的房间，难以做到随孩子的成长不断地调整孩子。如：爬对孩子成长过程起着很重要作用，对孩子感觉统合很有益处，但是，很多家庭环境根本没有适合于孩子练习爬行的空间；再如，孩子站立行走，探索的欲望很强，但常常在家庭中受到限制。所以说，家庭教育环境不能随着孩子成长而变化，对孩子的成长是不利的。作为供孩子们居住的房间，其布置绝不会也不可能一成不变。逐渐长大的孩子需要的是一个灵活而舒适的空间。 根据小孩的成长速度快的特点，家长应为他们打造动态的家庭教育环境，就是说小孩的环境应随着他们的成长有所变化。这种变化一方面体现房间、用品、玩具材料的变化，还要体现在父母的教养方式、亲子关系等方面。（1）孩子要有自己相对独立的空间有条件的家庭可以为孩子设计独立的房间，没有条件给孩子独立房间也应在适当的位置给孩子一块相对独立的空间。小孩家具要多选用符合小孩特点的有趣味性的还要能诱发他们的想象力。如小孩小床的选择，除考虑功能实用外，还应兼顾趣味性比如做个小滑梯小汽车等；在房间墙壁中一定要留一块让他们信手涂鸦的空间，让孩子展示他们的作品。孩子的房间，主人是孩子，父母不要过多地限制他们，要让他们又相对独立的空间。（2）让房间和家长的教育方式虽孩子一起“成长” 孩子的房间从空间利用、用品、玩具和操作材料等不是一次到位、一成不变的，而应随着孩子的成长而富于变化，和孩子一起“成长”。孩子小的时候，房间东西要少，操作材料要大，墙壁是父母布置好的；稍大的孩子，用品、玩具、材料逐渐增多，独立的空间也在增加。他们有着更多的小秘密需要独自享受、独自研究。同时，家长的教育方式也应随着孩子的成长而不断地调整，不能用对待一岁孩子的方式来对待三岁的孩子，也不能用对待五岁孩子的方式来对待两岁的孩子。（3）小孩房间安全第一小孩活泼好动、好奇心强，好探究又不懂深浅，而他们房间一般来说面积都不大，因此，要考虑安全问题。窗户应装栅栏，家具棱角应处理成圆弧形，床上也装栏板，生活用具避免采用易碎之物，电源插座安装保护，注意采光等等，同时为了能够节省出空问，要尽量减少在小孩间的家具摆放和其它装饰品的陈列，不要让小孩房感觉拥挤不堪。同时还要教育孩子会正确使用房间的用品、设备，知道物品的放置位置，懂得从哪里拿用后放回原处等，帮助孩子从小建立规则意识，要将安全教育融入日常生活之中，不断提高孩子安全意识及自我保护能力。1.2.2 小孩模仿的形成小孩模仿性强，特别是对那些生动的、有兴趣的事情，更容易引起模仿。从某种程度说，模仿是他们的天性，模仿是他们成长过程中非常重要的一个心理机制，没有模仿就没有他们的成长，没有模仿学习也会有缺憾。问题的关键在于小孩模仿什么、模仿对象又是怎么样的。小孩出生后能看和听，看和听在小孩经验、脑中的积累，产生了注意、知觉和记忆，小孩又通过自己的动作和活动，反映着他们所看到和听到的，这就是模仿。教育心理学家班杜拉强调：人的行为是学习来的。报纸上曾经登过一幅漫画：一个老爷爷在前面弯着腰，一只手背着，一只手放在嘴边，口里叼着烟，后面是他小孙子也做着同样的动作，多么形象啊。小孩的模仿能力很强，分辨是非的能力比较弱，成人做了孩子就会模仿的。如幼儿园教育孩子要礼貌，爱护关心爸爸妈妈，孩子回到家看到爸爸下班了，高兴地说：爸爸辛苦了，爸爸喝点水吧？“去、去、去！哪学来的这一套！”孩子的热情被浇了一盆冷水；幼儿园教育孩子要乐于助人，当孩子要帮助别人时，却遭到妈妈“就你事多”的指责；幼儿园教育孩子不是自己的东西不能要，接受别人的动西时要说谢谢，在幼儿园里老师发礼物，妈妈拿完又让孩子去拿，老师说：“家长们，每人一件礼物，这件礼物是对孩子表现的鼓励，也是培养孩子诚实的好机会”，而家长却在老师说话的过程中，在孩子的注视下，堂而皇之的将礼物装进包里等现象，看看我们的周围，这样的事情还少吗？这些看似是小事，是个别现象，但是却潜移默化的影响着孩子。殊不知，正是家长们这些不经意的小事情，给孩子们树立了反面的榜样。试想：一个整天在麻将桌上的家长，不可能培养爱读书、善思考的孩子；一个经常说谎的家长，怎能培养出具有诚实品质的孩子；一个见利忘义的家长，又怎么能培养出遵规守纪的人呢？俗话说：一两的行为胜过一顿的语言，成人的行为是幼儿最好的老师，孩子不仅仅是听你怎么说，更是要看你怎么做。所以说，凡要求孩子做到的我们要首先做到，用我们的行为影响孩子、教育孩子、引导孩子。我们都知道 “身教重于言教”、“榜样的力量是无穷的”这些道理。父母与小孩自幼相处，接触时间最长最亲切，又最具权威性，所以他们的行为举止、语音语调及对食物的喜好都会成为小孩模仿的对象。这对父母来说，含义是非常深刻的，你的一言一行、一举一动，不管是有意的行为或无意的举动，小孩都会模仿，而且还会在某个时间表现出来。不可低估小孩的模仿性，它是小孩学习的一种重要方式，通过大量的模仿，他们尝试经验，学习经验。如果善于利用这个年龄小孩的模仿性，则能使各种良好行为习惯通过模仿学习而巩固。所以父母要检点自己，为小孩树立良好的榜样，否则，一些不介意的行为小节，常会被小孩模仿而形成种种不良的行为和习惯。父母的榜样作用是巨大的，往往超出人们通常的认识。许多小孩的性格、作风、行为习惯之所以很像父母，遗传并非起决定作用，而主要是从父母的言谈举止、待人处事中，受到潜移默化的影响而逐渐形成的。小孩总是在观察着父母，而且是很善于模仿的，他们对事物好坏的辨别还比较差，只要是父母和老师说的或做的，就认为是好的、对的、美的。他们每天都在用最精细的眼光去注意生活中的一切问题和观察着大人的一举一动、一言一行，一切都想模仿，一切都想学。于是，父母便成了他们学习的榜样。父母的一举一动、一笑一颦，都像一张张生动形象的图谱一样展示在他们面前，使他们从中模仿，逐渐形成自己的是非标准、善恶观念和行为习惯。所以，有人也把这个时期的教育称为“图谱教育”。如果父母在各方面的表现是良好的、适当的，就给孩子树立的好的榜样，孩子看得见学得着，耳濡目染、潜移默化，久而久之，就会受到良好的家庭教育，并健康地成长起来。否则，正如鲁迅所指出的：“父母的缺点，便是子孙灭亡的伏线，生命的危机。”1.2.3 安全感与小孩成长氛围的关系 安全感的建立是小孩快乐成长的基础，这里所谓的安全感，不仅包括对生理安全的体验，也包括对心理安全的体验。安全，涉及人身安全、活动安全、危险性、威胁与惩罚、尊重、依赖、信任等方面。对于还没有独立生活能力、完全依赖父母的小孩来讲，生活在缺少温暖和关爱的家庭环境中，情绪紧张，容易形成孤僻、自私、玩世不恭等不良品质，对小孩的成长将产生负面影响。安全感的建立有利于小孩形成积极的认知探究倾向，观察我们周围就会发现：小孩总是不知疲倦地用自己各种感官探索周围的环境，对任何事情都想亲自去看一看、听一听、尝试和操作。这种好奇好问好动的倾向是极其宝贵的认知品质。这种认知品质的形成和发展与小孩的安全感有着极其密切的关系，它一般是在小孩有安全感或者没有意识到危险和威胁的情况下产生的，也是在这种情况下得到巩固的；反之，如果小孩意识到了危险和威胁，那么他往往就不敢去探究，也可能停止正在进行的探究，使其认知需要得不到满足。有一个三岁的小男孩很喜欢小动物，看见动物就想去摸一摸。家里养了一只宠物狗，他很喜欢，总是和它玩得很开心。有一次从幼儿园回来后，又和小狗玩了起来，不知为什么被小狗咬了一口，孩子吓得大声地哭了起来，从此看见狗就害怕。可见，给小孩创造一个安全轻松的认知环境是培养其积极的认知探究倾向的重要条件。安全感的建立更是孩子快乐成长的基础。一个没有安全感的孩子不会是一个快乐的孩子。有一个幼儿园老师讲了这样一件事：有一天一个小女孩，到班上后情绪都很低落，饭也吃得很少，老师组织活动时，注意力总是不集中，很少说话，也不和小朋友活动。自由活动时候，老师主动和她交流，她才告诉老师：昨天爸爸妈妈吵架了，很害怕不敢睡觉，“妈妈不要我了”说着说着孩子就哭了。由此可见，在小孩的成长过程中，和谐的家庭是十分重要的。小孩安全感建立的关键是和谐的家庭氛围。包括：家庭成员之间的关系、夫妻关系、亲子关系、父母之间关系等，都会对孩子的安全感产生直接影响。家庭成员之间应和睦相处，互相体贴，互相关心，夫妻之间相互尊重、和睦相处、恩恩爱爱，会给孩子以极大的安慰和轻松感，同时，也有利于小孩通过耳濡目染养成关心和帮助别人的优良品德。但是，如果夫妻之间经常吵架甚至拳脚相加，则会把家变成孩子烦恼的根源，使他经常处于惶恐不安之中，并进而影响小孩以后的正常发展。所以要为孩子创造一个安全和谐、融洽温暖、公正民主、互相尊重、轻松愉快、没有压迫感和恐怖感的家庭教育环境，让孩子有良好的成长氛围。有条件的家庭可单独给孩子提供一个书房或书房兼卧室。书房内应有孩子喜欢玩的玩具、学习用具，适合幼儿看的各种图书以及桌椅等。同时，家长经常地抽出时间和孩子共同读书、共同讲故事、共同游历、共同探索，让孩子在轻松快乐的氛围中形成良好的人格特征。1.2.4 小孩好奇心的发展小孩需要快乐学习，好奇而有兴趣能为孩子带来快乐，会激发探索的欲望，有了探索的欲望就有了创新的基础。所以说：人类最大的动力就是好奇心，它是创新的开端。“小孩子生来就好奇”，但是往往随着年龄的增长，好奇心逐渐被繁重的学业所取代。好奇心对人的发展很重要。柏拉图说：“好奇者，知识之门。”小孩没有好奇，就不会主动与事务接触，不接触就不会明了事务的性质和状况；没有好奇心就不可能有所发明、有所创造。居里夫人把好奇心称作：“人类的第一美德”。小孩的好奇心很强，当世界上千姿百态的事物具体地展现在他们面前时，他们就想亲自去看看、听听、闻闻、尝尝，以至摸、掰、拆等摆弄一番。充分运用各种感官，自己观察，自己动手操作，体验到一种自我成就感和乐趣。好奇心体现在小孩好问上。比如“鸟儿为什么会飞？”、“鱼儿怎么呆在水里”等一些的问题，而且喜欢究根问底。有的家长却往往以“没时间和你说这些”、“以后你就会明白了”等敷衍、塞责的话回应孩子，这恰恰扼制了孩子的好奇心。家长应认识到，好奇是孩子认识世界，实现社会化的起点，如果不予以支持和鼓励，将会挫伤其积极性。好奇心还体现在小孩好探索。如，通过小实验和日常观察等活动，让小孩自己去获取知识，还可让小孩自由制作简单的玩具，自己设计一种游戏等。他们对于自己动脑想出来的东西，自己动手做出来的东西，有一种偏爱和特殊的兴趣，因而类似活动有利于激发起他们强烈的求知欲，从而逐渐培养起学习兴趣。家长应为他们创设能激发好奇的环境，如一些能引起孩子幻想的图片、小常识、图书等。为他们提供充足的操作材料，多些半成品的少些成品的；多些能动脑动手操作的少些电动的。同时还要走出家庭，在节假日带他们去看电影、戏剧，参观小孩活动中心。动物园、博物馆等，从而增长其见识，到大自然中去，大自然中的花草树木、鸟兽虫鱼、青山绿水等都充满了知识的奥秘，对小孩有无穷的吸引力。家长还应正确引导小孩去观察、去思考、去探索，以激发他的好奇心和求知欲，逐渐培养学习兴趣。好奇心就好比一粒种子，没有种子就不能长出参天大树，没有好奇心就不能有所创新。1.2.5 小孩长高的三个阶段第一阶段，07岁，这一阶段孩子身高增幅对终极身高的影响达到了50%。专家组2005年通过研究我国9个城市资料显示，自然生长的成年最终身高决定因素取决于7岁以前的增长。如果到7岁时孩子身高低于同龄标准而不及时干预，任由自然生长，成年后身高也会低于同龄人，即：7岁身高是小孩早期身高保健水平的重要标志。第二阶段，712岁，身高增幅对最终身高的影响为30%。第三阶段，到了1218岁则下降为20%。到了青春期，性激素对身高影响明显，因为青春期身高停长的过程，就是生长激素和性激素此消彼长的过程。故通常情况下12岁之前，孩子已经完成了身高增长的大部分。因此，312岁是孩子助长最佳时机。长个的关键时期(312岁)接受正确的长高指导，培养正确的饮食、运动、睡眠习惯，其身高将比自然生长平均高出1520厘米，有些孩子停长后发现太矮才重视起来，这个时候往往为时太晚。就像一棵植物都已经开花结果，发育快成熟了，还要施肥让它长高，这是不可能的。需要干预、助长的六类人群(318岁)（1） 因遗传或疾病,身高发育迟缓(年均涨幅不到6厘米)；（2） 早熟，女11,男13岁前出现第二性征,导致骨龄偏大，生长期缩短,成长板提前关闭停长,最终身高却矮人一截；（3）814岁长高“突增期”没明显蹿个；（4）营养不良,厌食偏食,体质差个矮；（5）青春期缓长、停长，生长暂停的孩子；（6）肥胖影响长高，体重超过正常标准20%的孩子。 2 婴儿尺寸及婴儿床尺寸分析2.1 婴儿尺寸分析2007年2月8日第一次全国未成年人人体尺寸测量关于小孩身高、体重等参数（313岁）的部分调查数据显示, 从中提取了26岁男童和女童的身高、体重如表2.1所示： 表2.1 小孩标准身高体重对照表男女年龄组体重（千克）身高（厘米）体重（千克）身高（厘米）2.0岁12.2487.9011.6086.602.5岁13.1391.7012.5590.303.0岁13.9595.1013.4494.203.5岁14.7598.5014.2697.304.0岁15.61102.1015.21101.204.5岁16.49105.3016.12104.505.0岁17.39108.6016.79107.605.5岁18.30111.6017.72110.806.0-7.0岁19.81116.2019.08115.10通过数据显示, 可以看到26岁期间的男童身高和体重数值都高于女童。根据卫生部每10年组织的一次全国小孩体格发育状况的调查, 以2005年的第四次全国小孩体格发育调查为例, 调查数据表明：第一, 城市和郊区小孩的身高差别进一步缩小。第二, 小孩的生长发育呈现快速增长趋势。第三, 我国的主要城市小孩生长发育的平均水平达到了世界卫生组织提出的小孩生长发育的标准以及发展经济类似的调查结果。由于我国城乡小孩身高尺寸的差别在不断的缩小, 为小孩家具的设计提供了便利。2.2 婴儿床的尺寸分析 小孩属于一个特殊的群体, 所以在为他们设计家具时要格外小心和谨慎。小孩床的尺寸要与小孩的身体的高度互相配合。此外, 还要与小孩的年龄与体型及小孩的使用状态相结合, 这样才会令小孩感觉舒服, 有益于他们的健康成长。在做小孩床设计时, 最好设计出具有能够按照身高的变化进行调整的功能。 根据家用的童床和折盛小床QB 2453.1-1999文件4安全要求中4.2结构规定:“ 产品内侧突出垂直平面大于5mm的凸出部件, 应在处于最低位置的床铺面上方和离旁板和床头上小孩能站立的部件至少600mm处。产品内表面深于5mm的凹孔, 应在处于最低位置的床铺面上方和离旁板和床头上小孩能站立的部件至少600mm处。如果凸出部件和凹孔并存, 其总深度应不大于5mm。任何雕刻花纹应在处于最低位置的床铺面上方及离旁板和床头上小孩能站立的部件至少600mm处。为了防止折小床发生非故意折, 其折盛系统应配备锁定机械装里。“4.6稳定性中规定”“ 当按照QB 2453.2-1999中5.9试验时, 应无一条以上的床腿或床角离开地面。” 由于目前儿床还没有设定国家标准, 建议小孩床床长为1380mm, 宽600mm, 高600mm, 护栏高300mm, 护栏间距78mm, 床口宽580mm。2.2.1婴儿床的安全性 为了给小孩提供一个舒适、合理的床, 我们分别从三方面来考虑：小孩床尺寸与床安全性的关系；小孩床尺寸与床适应性的关系；小孩床尺寸与床舒适性的关系。 （1）从小孩床尺寸与床安全性的关系来考虑, 建议床要做到尺度合理, 规范标准。恰如在为他们设计小孩桌椅时要考虑到桌面高度, 桌子过高或过低都会造成小孩骨骼生长畸形或视力下降, 从而养成不正确的坐姿, 长期使用这种尺度不合理的案子, 不利于小孩的身体健康。（2）从小孩床尺寸与床适应性的关系来考虑，最好给小孩桌或小孩床设计成可调节式的家具, 使小孩家具的尺寸满足小孩静态或动态的各种体势变化, 使小孩身体尺寸和家具的尺寸更适应, 更协调。以小孩床为例,小孩床为可调节式的家具, 它的床侧板可以根据小孩身高的变化调节成三种不同的长度来满足小孩的需求, 这样就不会造成小孩因身高的增长而睡在尺寸不合适的家具上, 如果小孩睡在不合适的家具上, 会使他感觉不舒服, 影响小孩身体健康。（3）从小孩床尺寸与床舒适性的关系来考虑, 建议小孩家具的结构合理。从小孩的心理角度出发, 满足小孩心理和身体上获取舒适的感觉。如果婴儿家具因尺度不合宜,小孩在睡觉或玩耍时都会感觉不舒服。3 婴儿床材料的选择及处理3.1 婴儿床的金属材料婴儿床的稳固性和平稳性要求比较高，因此有的部位需要用金属材料，如：下底座、皮带轮、轴、边框及连杆等。3.1.1 底座婴儿床的底座要承受床重，和婴儿的重，甚至还有一些其它婴儿用品在床上的重量，为满足这些要求，可把婴儿床底座的四根座管设计为空心的长方体，四管构成一个长方形，接头处焊接好，并在每个角按一个万向轮，方便婴儿床的位置移动，3.1.2 连杆 我设计的婴儿床要用到一些连杆，连杆作为传递力的主要部件广泛用于各类机械产品中，连杆在传递力的过程中，承受着很高的周期性冲击力、慢性力和弯曲力。这就要求连杆应具有高的强度、韧性和疲劳性能。连杆是一种变截面非圆形细长杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作中承受急剧变化的动载荷。连杆是由连杆盖和连杆体两部分组成。连杆盖和连杆体用螺栓和螺母与曲轴主轴颈装配在一起。3.1.3 床身边框婴儿床的床底是用木材做的，但边框还是用金属，这是为了与下面的连杆连接，使婴儿床的结构更牢固，运动更平稳。3.2 金属材料的处理金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。3.2.1 热处理工艺的三个过程热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。 （1）加热加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。 金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。 加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度 ，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理目的不同而异，但一般都是加热到某特性转变温度以上，以获得高温组织。（2）保温另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致， 使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。 （3）冷却冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。3.2.2 金属热处理工艺的分类金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。 （1）工艺介绍整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。 退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，或者是使前道工序产生的内部应力得以释放，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。 正火或称常化是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 淬火是将工件加热保温后，在水、油或其他无机盐溶液、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650的某一适当温度进行较长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。 （2）工艺结合“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。 把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理；在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。 表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。 化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其他合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其他热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。 热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说，它可以保证和提高工件的各种性能 ，如耐磨、耐腐蚀等，还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。 例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁，提高塑性；齿轮采用正确的热处理工艺，使用寿命可以比不经热处理的齿轮成倍或几十倍地提高；另外，价廉的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些价昂的合金钢性能，可以代替某些耐热钢、不锈钢；工模具则几乎全部需要经过热处理方可使用。 目前，随着激光和等离子技术的日益成熟，利用这两种技术，并在普通钢工件表面涂敷一层其他耐磨、耐蚀或耐热涂层，以改变原工件表面性能，这种新技术称为表面改性。（3）金属材料的机械性能金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。 在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为机械性能(或称为力学性能)。 金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同(例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等)，对金属材料要求的机械性能也将不同。常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。下面将分别讨论各种机械性能。 强度 强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏(过量塑性变形或断裂)的性能。由于载荷的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。各种强度间常有一定的联系，使用中一般较多以抗拉强度作为最基本的强度指针。 塑性 塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形(永久变形)而不破坏的能力。 硬度 硬度是衡量金属材料软硬程度的指针。目前生产中测定硬度方法最常用的是压入硬度法，它是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测试的金属材料表面，根据被压入程度来测定其硬度值。 常用的方法有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)和维氏硬度(HV)等方法。 疲劳 前面所讨论的强度、塑性、硬度都是金属在静载荷作用下的机械性能指针。实际上，许多机器零件都是在循环载荷下工作的，在这种条件下零件会产生疲劳。 冲击韧性 以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。（4）婴儿床的选材为了材料的统一和处理的方便，婴儿床的框架金属材料都选45号钢。45号钢是GB中的叫法，JIS中称为S45C， ASTM中称为1045，DIN称为C45。 45号钢为优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板、梢子、导柱等，但须热处理 。 45号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好， 45号钢可以淬硬至HRC4246。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45号钢优越的机械性能，常将45号钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。45号钢的处理如下： 45钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格。 实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。 45钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺 调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨，可用调质表面淬火提高零件表面硬度。 渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质表面淬火高。其表面含碳量0.81.2，芯部一般在0.10.25（特殊情况下采用0.35）。经热处理后，表面可以获得很高的硬度（HRC5862），芯部硬度低，耐冲击。 如果用45钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏体，失去渗碳处理的优点。现在采用渗碳工艺的材料，含碳量都不高，到0.30芯部强度已经可以达到很高，应用上不多见。0.35从来没见过实例，只在教科书里有介绍。可以采用调质高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。GB/T699-1999标准规定的45钢推荐热处理制度为850正火、840淬火、600回火，达到的性能为屈服强度355MPa。 GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa，屈服强度为355MPa，伸长率为16，断面收缩率为40，冲击功为39J。3.3 婴儿床的其它材料3.3.1 床板的选材婴儿床的底板选用木质的，虽然金属材质的婴儿床结实，但质感不好，又冰冷又坚硬，不适合婴儿用，木质的小床板比较理想，材料取自天然，既结实又温和，不易伤着婴儿身体。铁床看上去冰冷冷的，而且用久了也会咯吱咯吱地响，表面也容易生锈。现在很多纯实木的床，尤其是松木的，材料环保，上透明油漆，天然的木纹看得见，摸得着，从婴儿健康的角度考虑，床板还是选用松木的。实木床板的好处如下：（1）实木拼板油漆后，表面没有拼胶缝和板条的高低不平现象，而且在长期使用过程中物理性能比较稳定；（2）木材利用率较高，符合原材料生态利用的原则。所以在使用和纹理色泽方面，实木板更适合于家具的使用和装饰功能；（3）板材表面不平和翘曲程度小，上下两面覆两张刨切薄木厚单板，能较好的消除板面翘曲不平、开裂变形现象，且能提高板材各个方向的物理强度；（4）刨切薄木厚单板是精选大径级的优等原木，而且按照纹理和颜色严格挑选，采用高精度的设备和科学的刨切方法制造而成。这样的加工工艺处理，在纹理和色泽方面正体感非常好，油漆后更突出质感，生产的正套家具能营造一种和谐高档的价值感。实木床的保护方法：实木床的流行主要是迎合了人们回归自然的心理，它的原汁原味，让许多人无法割舍。但实木床也有它致命的缺陷，最主要的是含水率的变化使它易变形，特别需要小心呵护，比如不能让阳光照射，不能过冷或巨热，过于干燥和潮湿的环境对实木床都是不适宜的。如果在使用时没有注意，频繁开关空调造成温湿度变化过大，即使是合格的实木床产品有时也会发生变形、开裂的现象。3.3.2 婴儿床的整体考虑婴儿床的四周一般都有栅栏。从安全角度来看，栅栏的间隔应取9cm以下，即孩子的拳头能伸得出为好。要是间隔太大，孩子的头就有可能伸出去。栅栏的高度一般要高出床垫50cm为宜。要是太低，等到孩子能抓住栅栏站立时，随时会有爬过栅栏掉下来的危险。如果太高，妈妈抱起或者放下婴儿都十分不便。一般婴儿床的要求：（1）围栏间距围栏间距太大，孩子的身体容易滑出，间距太小影响孩子观察床外的世界。标准的围栏间距应该是8cm左右。 （2）围栏高度围栏的高度应该不低于60cm。围栏的两面最好有方便上下拉动的“拉门”，这样便于看护宝宝。但要注意查看一下“拉门”的牢固度，以防宝宝坠床。 （3）铺位高度为宝宝选床时，还要根据自己的睡床高度来决定。宝宝床的高度，在铺上床垫后应该与大人的床在同一个平面上，或比大人床稍低一点，这样便于妈妈睡在床上就可以看到宝宝，监督他的活动情况。 （4）连接处夹缝宽度床板和床体、护栏和床头之间，如果存在大于5mm，小于12mm的夹缝，也就是611mm大小的距离属于危险夹缝。决定买一张安全的小床时，别忘了查查这个数字。 （5）做工是否精细一般情况下，做工较粗糙的床，铁管焊接处会非常毛糙。用这样的床宝宝的小手会遭殃。此外，还要仔细观察铁管的管口有无封闭。如果管口没有封闭，看到小洞洞，会引起宝宝的好奇。伸手探索时，难免被铁管里的焊渣、毛刺刺伤，严重者还会把宝宝的手指嵌在里面。制作小床时，少不了螺钉等物体，买床时别忘了观察一下床体内部有无螺钉突出等，以免误伤宝宝。 （6）甲醛浓度床板基本上都是由三合板、胶木板等木板组成，这些木板中会存有甲醛的成分。所以购床时，如果闻到有刺鼻的气味，说明甲醛含量超标，买这张床可要谨慎了。 综合以上的各种因素，我设计的婴儿床的四周用两层布包围，并且两层布之间用整块状的海绵填满。因为婴儿小的时候喜欢到处乱抓，乱撞，一不小心就会受伤，这样就减小了婴儿的受伤率，保证了婴儿的安全，有必要时还可以取下来清洗，同时也保证了婴儿的清洁卫生，让其有一个舒适的环境玩耍，睡觉。4 婴儿床传动机构的设计4.1机构传动方案的确定从人体功能学的角度来讲，摇动的频率要小于50次/分钟，并且摇动的幅度需要在520cm之间，摆动频受到摇动的损伤。因此本婴儿床的频率取40次/分钟，摇摆幅度选为10cm。率为3550次/分钟，这样的摇动产品才能尽量让婴儿感觉到摇动的快乐，又不至于受到摇动的损伤，因此本婴儿床的频率取40次/分钟，摇摆幅度取10cm。方案一：减速部分简图如下：查机械设计课程设计书本第13页表3-1：滚子轴承传动效率：0.98皮带轮传动效率：0.96弹性联轴器传动效率：0.99根据前面的分析取05岁的小孩最重质量为15kg，即：G=mg=15kg10N/kg=150N因此后支杆的受力为F=G/3=150N/3=50N带拔销的轮简图如下： 因为婴儿床的摆动幅度为10cm，所以， r=10cm，由此取R=15cm,因为婴儿床的摇动频率为3050次/分钟，即取n2=40r/min，取拔销与圆心段的直线与x轴的夹角为角，即婴儿床的横向运动距离：x=rcos婴儿床的纵向运动距离：y=rsin后支杆的转矩为：T=F x =F rcos 所以，当=0时，Tmax=F x =F r=50N0.1m=5又因为后支杆的功率为：P=Tn2/9550即，后支杆的最大功率为：Pmax= Tmaxn2/9550 由于床身自身也有将近15kg的重量，因此查资料选电动机为：ys5614(A02-5614)电机，其为三相电机，功率为60w，电动机满载转速为1400r/min，极数为4极。 （1） 总传动比： 式中：电动机满载转速， ；工作机转速，。 （2）传动比的分配：查机械设计课程设计书表3-2知，此传动需要二级减速传动。此传动用皮带传动。总传动比，式中、分别为一级和二级传动机构的传动比。 由机械设计课程设计书表3-2知，取i1=7，i2=5即可。 （3）各轴的转速： 轴1： 轴2： 轴3：（4）各轴输入功率：轴1：轴2：轴3：（5）各轴输入转矩：轴1：轴2： 轴3： 轴的确定： 选轴材料为45号钢，调质处理，由机械设计书370页表15-3知，A0=103126，取A0=112，所以由轴的公式D=A0知轴3的直径最大为：D3=A0 由此可看出该方案的各轴因直径小，加工比较复杂而且成本比较高，因此，我提出了下一个方案。方案二：本方案采用的是一个电动机直接驱动曲轴，曲轴驱动与床底板相连的连杆，从而达到使婴儿床运动的目的。传动部分简图：曲轴一般用中碳钢或中碳合金钢模锻而成。为提高耐磨性和耐疲劳强度，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工，以达到较高的表面硬度和表面粗糙度的要求。它与连杆配合使用，电动机转动带动曲轴旋转，曲轴带动与床底固定在一起的连杆，从而达到婴儿床摇动的目的。 工作时，曲轴承受连杆传来的压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。 曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐。在发动机中，曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。 曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，通过曲柄与主轴颈相连，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。直列发动机的连杆轴颈数目和气缸数相等。V型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半。