陳堅(jiān) 馬峻洋

摘 要： 掛架是人們生活中運(yùn)用極為廣泛的機(jī)構(gòu)，同時(shí)滿足吸附、移送物體及掛物的功能，成本低，節(jié)省空間，使用快速，方便可靠。充分利用掛架的承載功能和吸盤的吸附功能，二者之間合理連接，使用面廣。

關(guān)鍵詞： 折疊掛架 真空吸盤 合理連接 節(jié)省空間 多功能

掛架是用來臨時(shí)掛小物件的，一般來說掛架可移動(dòng)，但不易固定，如果使用膨脹螺絲固定和夾固固定的話，則又不能移動(dòng)。如何使掛架既能移動(dòng)又隨時(shí)能固定，使用快速，方便可靠呢？這就是一個(gè)問題，如能解決此問題就大大擴(kuò)展了掛架的使用范圍。我們平時(shí)使用時(shí)往往需要放到哪里就固定到哪里，一般的固定方法是使用膨脹螺絲固定和夾固固定，非常復(fù)雜繁瑣，破壞表面且工作量大，所以通過大量實(shí)踐選用真空吸盤用于固定。將真空吸盤和掛架的功能糅合到一起，且能夠節(jié)約成本、節(jié)省空間是本次研究的重點(diǎn)。吸盤材料采用丁腈橡膠，具有較大扯斷力，因而廣泛應(yīng)用于各種真空吸持設(shè)備上，但是在生活中往往用來固定在墻壁、玻璃等物體上。

一、本品優(yōu)勢(shì)

把掛架和吸盤的功能結(jié)合起來。將掛架展開后可在家中或旅館中臨時(shí)掛物，也可用于汽車旅行、出差用戶、野外工作等，使用面廣。折疊起來時(shí)，又可以滿足吸盤的基本功能，可以吸起地板、瓷磚等重物；也可以吸附在光滑的墻面、玻璃等光面物上。由于吸盤是把內(nèi)部空氣擠出形成真空，與外界大氣壓壓強(qiáng)形成壓力差從而使吸盤固定在物體上，因此不會(huì)對(duì)被吸附的物體表面造成損傷。本品承載力強(qiáng)，經(jīng)試驗(yàn)，可承受50kg以上的物品懸掛一星期以上，現(xiàn)在市場(chǎng)上并沒有同類產(chǎn)品，且折疊后攜帶方便，不會(huì)對(duì)旅行、出差等造成太大負(fù)擔(dān)。

二、研制過程

1.發(fā)現(xiàn)問題

我利用業(yè)余時(shí)間在一家婚慶公司做攝像師。一次在婚禮前一天晚上在酒店布置好場(chǎng)地已經(jīng)很晚了，而且酒店和新人家都離市區(qū)較遠(yuǎn)，迎親的時(shí)間也早，所以就和主家商量住在酒店里。我和一個(gè)攝影師住一個(gè)房間，房間比較小，除了床就只有兩個(gè)床頭柜和一個(gè)電視機(jī)柜。房間里還堆滿了花、紅酒杯、蠟燭等婚慶用的易損裝飾品。這樣地方就更小了，隨身外套和機(jī)器沒地方放。攝像機(jī)、照相機(jī)及各種鏡頭既不能與花這些帶水的東西放在一起，房間里的掛鉤又太小，包也掛不上去，而且機(jī)器重，掛不住。后來只能把機(jī)器放在床上，整夜睡覺都小心翼翼。

經(jīng)過這次事件我開始考慮是否能有一種可以方便攜帶，隨時(shí)可以掛東西的、承載力又大的東西，避免這樣尷尬的情況再次發(fā)生?？梢允谷藗?cè)诼眯?、出差等活?dòng)中不會(huì)出現(xiàn)東西沒地方放的情況。而且現(xiàn)在市場(chǎng)上并沒有同類產(chǎn)品，制作成功后可立即投入市場(chǎng)，于是我和同學(xué)在陳堅(jiān)老師及張金橋老師的幫助下開始了吸盤式折疊掛架的研制。

2.研制產(chǎn)品

首先，既然是懸掛物品，利用三角杠桿就能解決，關(guān)鍵是解決如何固定的問題。而且要方便快速，無破壞。我們一開始想到的是家里用來掛衣服的小掛鉤上面的小吸盤。但是實(shí)際實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)小吸盤力不足、不可靠、承載力弱。不能裝載較重的物體，如果承受的力稍大就會(huì)使小吸盤上的掛鉤折斷；吸附在光面物上的力不夠，重物掛上之后容易掉落，不穩(wěn)定。試驗(yàn)了很多類型的小吸盤都發(fā)現(xiàn)有這樣的缺點(diǎn)。這違背了我們?cè)O(shè)計(jì)這個(gè)產(chǎn)品的最初理念，所以決定改用大吸盤。這樣可以安裝足夠大且堅(jiān)固的掛架，不會(huì)因?yàn)槭芰^大而折斷；且吸盤內(nèi)的空氣排出后，與外界的大氣壓壓強(qiáng)形成壓力差從而把吸盤“壓”在被吸附物上，所以承載力強(qiáng)、可靠、穩(wěn)定，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)掉落。

解決了吸盤的問題之后處理的是掛架問題。我們從一塊廢舊的鐵片上鋸下一段長(zhǎng)300mm、厚約2mm的長(zhǎng)鐵片，為了使用時(shí)鐵片不會(huì)劃破手，把鐵片的四周挫平，兩端挫成兩個(gè)半圓（如圖1所示）。在長(zhǎng)鐵片的中間銑一道寬8mm的槽，在兩端打上兩個(gè)螺紋內(nèi)孔（為了方便后文描述，我們把這根掛桿稱作架1）。另外兩根掛桿在老師的幫助下從學(xué)校舊行軍床上拆下（下文統(tǒng)稱架2、架3。如圖所示，架2為與架1連接的掛桿，另外一根為架3）。

三根掛桿之間都用螺絲固定和連接，需要調(diào)整角度或折疊、拉開時(shí)，可旋松螺絲，調(diào)整好之后旋緊固定。架1和架2之間結(jié)構(gòu)與架2和架3之間的結(jié)構(gòu)略有不同。如圖所示，架1、架2之間的螺絲擰松之后可在架1的兩端之間移動(dòng)以調(diào)整角度，使掛架處于最佳工作位置，調(diào)整好之后擰緊即可固定。

掛架和吸盤都完成之后，再處理洗盤和掛架之間的連接問題。首先在吸盤背面的鋁合金部分打兩個(gè)深7mm的內(nèi)孔，打好后攻M6螺紋。后取兩段銅制的長(zhǎng)約40mm、直徑18mm的圓柱形毛坯。先在車床上車斷端面和外圓，車成直徑為15、長(zhǎng)度為37mm的圓柱。在圓柱的一端車φ6mm、長(zhǎng)度7mm的臺(tái)階，后用板牙加工M6螺紋。圓柱的另一端在老師的幫助下用銑床銑出一個(gè)厚約2mm的半圓，打孔并用絲錐加工出M6內(nèi)螺紋（下文統(tǒng)稱為件A）。連接時(shí)將件A有螺紋的一端與吸盤連接，擰緊。半圓形的一端用螺絲與架1連接。這樣可以隨時(shí)拆卸和組裝，可同時(shí)滿足吸盤與掛架的所有功能。

到這里吸盤式折疊掛架已初步制造完成了。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，該吸盤式折疊掛架可懸掛50Kg以上的重物并持續(xù)懸掛一星期以上不會(huì)掉落。使用安全可靠，可懸掛攝像機(jī)等高精或易損儀器并基本保證不會(huì)摔壞。

3.加工改進(jìn)

有一次家中陽臺(tái)翻修，偶爾在拆下的舊撐架上看到一個(gè)滑塊。于是我考慮能不能把架1換成這樣的滑塊結(jié)構(gòu)。用螺絲固定、連接，每次調(diào)整角度都需要把螺絲擰開，好了之后再擰緊。這樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力，操作也不太方便。我將舊的撐架拆下來一段帶回學(xué)校，把架1換成窗戶撐架，將架2固定在滑塊上，撐架的一端還是用件A與吸盤連接。完成后調(diào)整角度更加輕便，且整個(gè)吸盤式折疊掛架的質(zhì)量變輕了，更加方便攜帶。

三、缺點(diǎn)與不足

在經(jīng)過不斷嘗試和改進(jìn)之后，吸盤式折疊掛架已經(jīng)基本完工了。雖然整個(gè)小組在老師的幫助下對(duì)吸盤式折疊掛架做了很多實(shí)驗(yàn)和完善，但是它還有一些不足之處。

1.地吸盤過大

為了達(dá)到相應(yīng)的承載力，我們使用的是可以懸掛50Kg以上重物的大吸盤。但是強(qiáng)大的吸附能力和承載能力帶來的也是相對(duì)大的體積和重量。我們暫時(shí)無法找到一個(gè)吸力足夠體積又夠小、比較理想的吸盤。

2.可能適用范圍不廣

本產(chǎn)品雖然可以在出游、汽車旅行、出差等活動(dòng)中使用，但是對(duì)于吸盤的吸附物有較為嚴(yán)格的要求。它需要在比較光滑的平面上才能使用，如光玻璃、加工過的光木板、很光滑的墻面或瓷磚。這就使使用有了一定的局限性。