新型折叠床设计说明书

新型折叠床设计说明书第1页，共27页，2023年，2月20日，星期五利用关节原理和相对简单的机构设计一种新型的能够通过各种折叠方式折叠收放的简易床，它能够节省体积空间并且简单实用。该折叠床的机构具有能够在一定范围内调节倾斜角度的靠背，床腿和床身都可以折叠。在保证使用功能的前提下，尽可能简化机构，降低成本和床身的重量，缩减折叠后的体积，从而增强该新型折叠床的轻便性。通过对具体设计方案分析及Matlab和Inventor仿真计算选出最优的设计方案，最终将折叠床的功能性与便携性进行整合优化，从而获得集便携性、舒适性与多功能性于一体的新型折叠床。一.摘要第2页，共27页，2023年，2月20日，星期五

据相关书籍记载，我国最早的折叠床是战国晚期出现的，它的结构大体上分为床身，床栏和床屉三部分构成。每半边床身分别由床档、床枋、档枋连绞木等组成。这样的床可以折叠，折叠后床架的长和宽都会变小很多，在用料上一般都采用较坚硬的木材。古代折叠床又称榻（ta）。二.折叠床的历史和发展右图为古代一种黄花梨六足折叠式榻。这种折叠床是由梨花木制造，寸长208cm、宽265cm高49cm，床面做成两节，中间通过合页连接，可以折叠，展开后与牙子拍和而处于工作状态，供古人躺卧和书写文案。第3页，共27页，2023年，2月20日，星期五折叠床的种类繁多，下面就选取生活中常见的几种典型折叠床的机构及其特点进行举例分析：简易两折折叠床机构特点：该机构两个为铰链四杆机构，其机构简单，强度高，承重能力强；但是便携性能和舒适性一般。现场图片机构简图

F=3x3-2x4-0=1三.折叠床生活实例第4页，共27页，2023年，2月20日，星期五简易两折折叠床

材质：空心钢管+牛津布

尺寸（mm）长x宽x高=2000x1000x500现场图片机构简图：F=3x3-2x3-0=3该机构简单，轻便，便携性能好，床面柔软可以更换；但是，床体机构不紧凑，承重能力较弱，安全性和稳定性不高。第5页，共27页，2023年，2月20日，星期五现场图片机构简图F=3x8-2x11=2

电动折叠床

材质：木材尺寸（mm）：

长x宽x高=2000x1000x500该电动折叠床得机构比较复杂，用电能驱动机构实现床的折叠，省力并且自动化程度高，并且具有折叠椅的功能，舒适性也不错。但是由于床架不能折叠的缘故，使得该电动折叠床的便携性能大大下降。另外，由于需要驱动电机，因此成本相对普通的折叠床比较高。第6页，共27页，2023年，2月20日，星期五四.专利检索及典型专利分析综述：折叠床的专利现在共有480多项，其中有发明专利49项，实用新型专利400多项，以及外观设计专利120余项。总体来说个专利的机构都比较简单，一般为4杆机构，但也有一些多杆比较复杂的机构，虽然这些机构能够实现电动驱动床体，但是重量太大，体积也太大，这就使得它便携型大大下降；而其余的专利则是功能过于简单，没有什麽创新之处。因此，只有把两类设计的优点加以整合优化，才能设计出集功能性和便携性与一身的新型折叠床。第7页，共27页，2023年，2月20日，星期五典型专利分析：（仅取三种具有代表性的专利）第8页，共27页，2023年，2月20日，星期五第9页，共27页，2023年，2月20日，星期五第10页，共27页，2023年，2月20日，星期五五.折叠床机构设计1.方案设计2.方案选择与分析3.尺寸设计设计要求：新型折叠床的机构具有能够在一定范围内调节倾斜角度的靠背，床腿和床身都可以折叠。在保证使用功能的前提下，尽可能简化机构，降低成本和床身的重量，缩减折叠后的体积，从而增强该新型折叠床的轻便性。要将折叠床的功能性与便携性进行综合，最终获得一款集便携性、舒适性与多功能性于一体的新型折叠床。

新型折叠床机构三种状态：伸展（工作）状态、半折叠状态、全折叠状态第11页，共27页，2023年，2月20日，星期五

根据设计要求，一共设计了6套方案[方案一]1.方案设计第12页，共27页，2023年，2月20日，星期五[方案二]第13页，共27页，2023年，2月20日，星期五[方案三]第14页，共27页，2023年，2月20日，星期五[方案四]第15页，共27页，2023年，2月20日，星期五[方案五]第16页，共27页，2023年，2月20日，星期五[方案六]第17页，共27页，2023年，2月20日，星期五2.方案分析与选择第18页，共27页，2023年，2月20日，星期五第19页，共27页，2023年，2月20日，星期五方案选择:综合考虑以上各个方案的优缺点，考虑到折叠床的便携性能，若采用气缸伸缩杆机构，势必加重机构的重量，因此最终选用折叠杆或者螺旋机构；再考虑到靠背自由调节角度并且能够自锁的特性，最终选用螺旋机构；由于是人力驱动，所以功率有一定的限制，如果床腿部分仍然采用螺旋机构，导致末才阻力过大，不容易操作。综合以上的状况，最终选择设计方案一第20页，共27页，2023年，2月20日，星期五尺寸设计要求：尺寸的设计要合理，能够实现正常的折叠与展开状态。在符合一般人的使用的前提下，要尽可能的节省材料从而降低成本。床身总长GF=1900mm，靠背机构总长HA=500mm，AB=150mm，BC=100mm，GA=300mm，床腿高EP=450mm，NE=NL=150mm，NO=OL=150mm，床腿间距GE=1200mm;3.尺寸设计第21页，共27页，2023年，2月20日，星期五中间连接（齿轮凸轮）机构设计（1）齿轮设计：m=2.75.α=20oz=20p=3.14*m=6.46mm；h=2.25m=6.19mm;d=mz=2.75*20=55mm（2）凸轮设计：推程角36o,近休止角144o，远休止角144o，回程角36o3）推杆尺寸的设计推杆长：120mm；顶端厚度8.6mm（考齿轮齿距8.64mm）材质:为45#钢。第22页，共27页，2023年，2月20日，星期五六.机构运动分析及仿真整个运动过程中，输出的角度的变化过程还是比较圆滑的。因此在驱动的时候，机构应该比较稳定。在S=0~20mm的范围内，滑块的输出角速度随S的增加而急剧减少，呈二次曲线变化；输入距离S=20~90mm变化时，角速度基本恒定，

ѡ与s关系曲线Matlab仿真ѡ与s关系曲线φ与s关系曲线第23页，共27页，2023年，2月20日，星期五在S=0附近，滑块的输出角加速度随S的增加而急剧增大；之后角加速度基本恒定。因此在驱动的时候，应该尽量避开S=0这一有

角加速突变范围的距离.α与s关系曲线第24页，共27页，2023年，2月20日，星期五七.搭接设计机构物理模型和建模新型折叠床靠背床腿第25页，共27页，2023年，2月20日，星期五新型折叠床实体模型整体中间连接（齿轮凸轮）机构滚轮第26页，共27页，2023年，2月20日，星期五新型折叠床应力分析