轨道式折叠床桌的设计与实现

摘

要：针对现有床桌存在占用空间大、使用不便、功能单一、价格昂贵、实用性差等问题，提出了一种轨道式折叠床桌的设计方案。该折叠床桌包括导轨机构、伸缩机构、折叠机构等，利用Solidworks软件对其进行三维建模及运动仿真，验证了该设计的可行性。关键词：轨道式折叠床桌；导轨；可折叠；伸缩杆

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引言在一些狭窄空间，比如学生宿舍、小型出租屋、医院病房等，如果能有一款功能齐全、小巧灵便、占用空间小的书桌，将大大提高狭小空间的利用率。经相关研究调查表明，人体视平线向下15°是人体最舒适与自然的状态，阅读与书写的视觉范围在45°～60°，成年人的理想视距为305～460mm，最小阅读距离为406mm。由于个体身高存在差异，喜欢的坐姿也多种多样，所以难以统一规范床桌的尺寸。为此，本文设计了一款轨道式折叠床桌，利用轨道和伸缩机构可满足不同用户的需求，使每个用户都能以最舒服、最自然的姿态在床上办公、学习或娱乐，更加节约空间，能很好地满足个人的活动需求。

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轨道式折叠床桌的总体设计1.1

总体方案设计针对目前床桌折叠繁琐、占用空间大、功能单一等一系列问题，本文基于《机械原理》《机械设计》的相关内容，参考许东的《基于UG的宿舍多用床桌设计》提出了一种更加方便实惠的轨道式折叠床桌设计方案，利用导轨横向移动与伸缩机构升降的配合，在狭小空间内充分实现了使用需求，不用时也能将床桌快速便捷地恢复到最小折叠状态，基本不占用使用者的活动空间。轨道式折叠床桌总装图如图1所示。轨道式折叠床桌主要包括导轨机构、伸缩机构、折叠机构等装置。导轨机构由导轨、滑轮和固定机构组成，采用2个导轨、4个滑轮、4个固定机构实现滑动式位移，方便床桌的使用，使床桌在使用时能按照使用者的意愿省力高效地来回移动。导轨采用高强度铝合金制造，耐腐蚀，强度高，质量轻，主要零配件均采用标准件，方便购买及更换。伸缩机构采用2个内伸缩杆、2个外伸缩杆和2个锁止装置实现床桌高度调节和固定，结构简单，工艺性好，操作方便，用最简单的机构满足了所需要的功能。折叠机构主要由桌面、侧面支撑板和销组成。折叠功能依靠桌面绕着销旋转和伸缩杆绕着销旋转实现，另外还加装一个折叠支撑板支撑展开状态的桌面，在保证升降折叠功能的前提下极大地提升了桌子的支撑能力。1.2

使用方法将滑轨用卡扣固定在床的两侧，滑轮总成提前装入滑轨内部，然后将折叠床桌各部分按照顺序组装在一起，最后装到滑轮总成上。使用时将桌子高度调整至合适的位置，利用锁止机构将其固定，再利用滑轨将桌子拉到适当的位置即可使用。由于设计时已经为用电设备预留了安装窗口，用户既可以自行安装灯管、风扇等用电设备，也可以选择预装在桌面上，使用时接通打开相应开关电源即可。不使用时，将其移动折叠收至床尾，完全折叠后，几乎不占空间。

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导轨机构设计导轨机构承载着整个床桌的重量，采用导轨加滑轮的设计，使移动更加平顺流畅，不需要润滑保养，移动速度可随使用者的意愿随意调节，长度也可根据不同的尺寸进行调整。此外，导轨采用卡环固定，只需拧上螺栓即可使用，降低了床桌在使用时的安装难度。导轨机构三维模型如图2所示。

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伸缩机构设计3.1

伸缩杆设计伸缩机构由一个内伸缩杆、一个外伸缩杆、一个锁止装置组成，可实现床桌的上下移动，此外还兼具固定桌面功能，折叠时通过旋转将床桌折叠在合适的位置。伸缩机构工作原理如图3所示。

内伸缩杆上每隔20mm打一个固定孔，用于伸缩位置的固定。当床桌在下铺时，最下端两个孔起固定作用，装上螺栓可以将内伸缩杆固定在滑轮外的挡板上。当床桌固定在上铺时，最上端的孔安装固定螺栓，另一个孔用螺栓固定折叠支撑板，用于将床桌收到最顶端固定。外伸缩杆在底部打三个孔，用于安装锁止装置和固定伸缩机构，同时在中部打两个孔用于固定床桌侧板。此处两根伸缩杆都是具有方向的，在床桌固定方式不同时可以调转方向以适应不同的装配方法，减少了配件种类，降低了成本。3.2

锁止装置设计锁止装置由一个底座、一个销、一个连接轴和一个把手组成。拧动把手会推动连接轴，进而推动销轴前进，穿入内外伸缩杆的孔内，达到锁止和移动状态。锁止装置工作原理图如图4所示。使用时将床桌拉升至指定位置，然后往前或往后拧动锁止装置，锁止装置内的销会前进穿过外伸缩杆和内伸缩杆，达到在指定高度固定的目的。由于外伸缩杆上的床桌部件与内伸缩杆没有直接相连，床桌承受力的部分主要为左右两个锁止销和内外伸缩杆的孔，所以这两个销和伸缩杆的材料将采用强度高的合金制作。同时由于锁止装置为纯机械结构，零部件较少，故不容易发生损坏，提高了产品的使用寿命。

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折叠机构设计折叠机构主要包括一个大桌面、一个小桌面、两个桌面侧板、两个折叠支撑板和一个背面挡板，具体设计如图5所示。

折叠机构的小桌面受力较小，故不采用折叠支撑板，仅在上侧板处设计一个凸台用于支撑，此外，小桌面上还可预装一个USB灯管，可以提供夜间照明功能。大桌面受力较大，故设计了一个折叠支撑板，在不占用额外空间的前提下能提供较大的支撑力，在桌面折起来后，折叠支撑板也可以收进折叠后的桌子里。两个侧板不仅可以起到收纳作用，而且可以提供桌面的附加支撑，桌面的折叠收纳也是绕着侧板上的销孔旋转折叠的。背面挡板主要配合侧板起收纳遮挡作用，防止桌面上的物品在折叠过程中滑落，同时还可以保护使用者的隐私。为了更好地利用桌子上的空间，我们还在桌子上还预留了一个USB插板位置、一个普通插板位置和一个小风扇位置，根据不同的需求选择不一样的加装，使设计更加人性化。

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三维建模及仿真为保证本设计的可行性，最终采用Solidworks软件对轨道式折叠床桌进行三维建模，完成了整体的装配并进行了简单的模拟仿真，实现了床桌的滑动、伸缩和折叠等功能，验证了设计功能的合理性。其工作状态如图6所示，收缩之后的状态如图7所示。6

结语

为满足学生、上班族、病人等在一些狭小空间中进行办公学习