劉加勇，李 輝

(1.機(jī)械工業(yè)教育發(fā)展中心，北京 100083；2.開封大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，河南 開封 475004)

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技的不斷發(fā)展，房車旅居逐漸成為人們一種新的生活方式，它是在戶外最能增進(jìn)家庭成員之間感情的度假方式之一。然而，就在這短短的十幾年時(shí)間里，房車的發(fā)展卻面臨著諸多問題，比如，現(xiàn)在房車還屬于高端產(chǎn)品，少則幾十萬，多則幾百萬甚至上千萬，一般的平民百姓想要過上房車旅居的生活尚需時(shí)日；現(xiàn)有多數(shù)房車追求豪華型，多采用體積大、柔軟的家具，占用了車內(nèi)很大一部分空間，使房車的內(nèi)部空間有限，實(shí)用效果不理想，給旅行過程中的人們帶來諸多不便；在房車設(shè)計(jì)中使用的尺寸、物件擺設(shè)方位無法接近理想的人機(jī)設(shè)計(jì)，不能把房車的有限空間充分利用起來，如單純整體增加房車的面積，那么在制造過程中，必定會(huì)增加原材料和輔助材料，浪費(fèi)了資源與能源，加大了成本，造成房車售價(jià)過高，使其經(jīng)濟(jì)效益下降；現(xiàn)有房車的減振效果不理想，降低了房車的平穩(wěn)性，尤其在面對(duì)復(fù)雜路況時(shí)，降低了其通過性[1-3]。為了解決上述問題，本文研究設(shè)計(jì)了一款多功能房車。

1 多功能房車的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的多功能房車(見圖1)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可有效節(jié)省車內(nèi)占地空間，并可擴(kuò)大房車多功能。多功能房車的設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

圖1 多功能房車實(shí)物圖

圖2 多功能房車的結(jié)構(gòu)示意圖

1.1 生活艙的設(shè)計(jì)

1.1.1 生活艙頂部的設(shè)計(jì)

生活艙的頂部設(shè)有中空的艙棚，艙棚包括前艙板和2個(gè)側(cè)艙板，其中一個(gè)側(cè)艙板和生活艙的頂部通過合頁連接，側(cè)艙板的側(cè)面和前艙板之間通過卡扣固定連接，側(cè)艙板的寬度等于伸縮板的徑向延伸長度。艙棚的底部開設(shè)有進(jìn)口，進(jìn)口對(duì)應(yīng)樓梯。艙棚內(nèi)通過伸縮桿連接遮陽棚架，根據(jù)需要對(duì)車棚進(jìn)行伸縮作業(yè)，這樣既能滿足車的限高要求，又能在使用時(shí)進(jìn)行提升，滿足人們多方位觀賞風(fēng)景的需要。遮陽棚架呈△形，兩側(cè)分別設(shè)有太陽能電池板，通過兩側(cè)的太陽能電池板形成倒V字型遮陽篷，使用時(shí)處于一定角度，使灰塵雜物順著遮陽篷表面滑下，避免其進(jìn)入房車內(nèi)部，同時(shí)遮陽篷又是太陽能電池板，可以滿足房車內(nèi)部的供電需求，一物兩用，節(jié)約又環(huán)保[4]。

1.1.2 生活艙內(nèi)部的設(shè)計(jì)

生活艙的設(shè)計(jì)既要滿足人們的基本需求，又要保證旅行的舒適度[5]。通過樓梯將生活艙分為臥室與客廳兩部分，便于滿足人們的不同需求。在使用時(shí)互不干涉，保證區(qū)域的整潔度。生活艙的內(nèi)部設(shè)樓梯(見圖3)，貼靠車內(nèi)壁，通過隔板將樓梯的側(cè)面分隔成多個(gè)用于存儲(chǔ)的隔板間，隔板間用于存儲(chǔ)物品。在現(xiàn)有物件的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)的改變，既不影響其作為樓梯的功能進(jìn)行攀登使用，又節(jié)約房車內(nèi)部的占地空間，保證了房車內(nèi)部的整潔，同時(shí)方便了房車內(nèi)部空間的整理。

圖3 樓梯的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖

臥室部分設(shè)有拼裝折疊床和折疊書桌，根據(jù)需要進(jìn)行折疊、展開，減少了占地空間，保證了房車內(nèi)部的美觀度。拼裝折疊床由2個(gè)以上的折疊沙發(fā)對(duì)接，可根據(jù)需要進(jìn)行位置的移動(dòng)，方便人們的使用。折疊書桌包括桌面板和轉(zhuǎn)動(dòng)連接于桌面板上的桌腿，桌面板的后端鉸接至車內(nèi)壁，前端和車內(nèi)壁通過卡扣固定連接；桌腿和支撐桿均呈上小下大的階梯圓柱形，其豎截面呈⊥形，下部面積大于上部面積，在減小質(zhì)量的同時(shí)增加其與地面的接觸面積，提高其使用的穩(wěn)固性。圖4為折疊書桌和車內(nèi)壁連接的結(jié)構(gòu)示意圖。2個(gè)桌腿分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接于桌面板同一平面的兩側(cè)，桌腿的長度小于桌面板的長度，活動(dòng)連接為桌面板的兩側(cè)分別設(shè)有U形座，桌腿的小徑段夾固于U形座內(nèi)，桌腿的小徑段和U形座通過銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接。U形座位于桌面板的前端，桌面板的前端為和車內(nèi)壁鉸接的桌面板端的相對(duì)端。圖5為折疊書桌使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。另外，臥室部分還設(shè)有衣柜和電視機(jī)柜，電視機(jī)柜內(nèi)放置電視機(jī)。

圖4 折疊書桌和車內(nèi)壁連接的結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 折疊書桌使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖

客廳部分設(shè)有餐桌、餐椅、廚具、冰箱和壁櫥。壁櫥固定在車內(nèi)壁上，壁櫥和樓梯處于同一車內(nèi)壁。壁櫥位于樓梯的右側(cè)，折疊書桌位于樓梯的左側(cè)。

1.1.3 生活艙下部的設(shè)計(jì)

生活艙的下部抽插式連接有伸縮板。抽插式連接為生活艙的下部開設(shè)有便于伸縮板徑向往返運(yùn)動(dòng)的伸縮槽，伸縮槽內(nèi)的兩側(cè)壁上分別設(shè)有帶齒輪的電動(dòng)機(jī)，伸縮板的兩端分別固定連接有齒條，通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)伸縮板做徑向往返運(yùn)動(dòng)，根據(jù)需要增大或減小房車內(nèi)部的空間、面積，靈活性高，實(shí)用性好。

1.1.4 生活艙門的設(shè)計(jì)

延伸折疊結(jié)構(gòu)的生活艙門包括側(cè)壁艙門和加長艙門。加長艙門可隨合頁轉(zhuǎn)動(dòng)和側(cè)壁艙門形成90°的夾角。2個(gè)加長艙門內(nèi)分別設(shè)有推拉門，2個(gè)加長艙門和推拉門的長度之和等于生活艙的長度。側(cè)壁艙門的寬度和加長艙門的厚度之和等于伸縮板的徑向延伸長度。2個(gè)推拉門之間通過磁鐵相互吸附連接。

1.2 衛(wèi)生艙的設(shè)計(jì)

衛(wèi)生艙頂部設(shè)有蓄水箱，蓄水箱通過管道為生活艙和衛(wèi)生艙進(jìn)行供水作業(yè)。衛(wèi)生艙由2個(gè)中空方形的殼體組成。衛(wèi)生艙和生活艙為轉(zhuǎn)動(dòng)連接，衛(wèi)生艙的下端伸縮式連接有支撐桿，支撐桿呈上小下大的階梯圓柱形，其豎截面呈⊥形，支撐桿的延伸長度等于衛(wèi)生艙的下底面距地面的距離。衛(wèi)生艙和生活艙之間通過合頁連接，蓄水箱連接衛(wèi)生艙。

1.3 距離傳感器的設(shè)計(jì)

生活艙的側(cè)面設(shè)有延伸折疊結(jié)構(gòu)的生活艙門，底盤通過可調(diào)式懸架系統(tǒng)連接車橋，車橋的兩端分別設(shè)有車輪，靠近車輪的底盤處均設(shè)有距離傳感器。本設(shè)計(jì)中的距離傳感器為2個(gè)，分別固定在靠近前車輪和后車輪的底盤處，距前車輪、后車輪的縱向距離均為10 cm。

1.4 可調(diào)式懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

底盤和車橋之間加設(shè)可調(diào)式懸架系統(tǒng)，包括空氣彈簧、減振器、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和車身高度控制系統(tǒng)，通過合頁連接的2個(gè)部件之間在固定時(shí)通過卡扣進(jìn)行連接。圖6為底盤、車橋、可調(diào)式懸架系統(tǒng)三者連接的結(jié)構(gòu)示意圖。通過自動(dòng)改變懸掛的軟硬來適應(yīng)不同路面的行駛需求，在高速行駛時(shí)懸掛變硬，以提高車身穩(wěn)定性；長時(shí)間低速行駛時(shí)懸掛變軟，來提高減振舒適性。通過改變懸掛的高低而降低或升高底盤離地間隙，以增加高速車身穩(wěn)定性或復(fù)雜路況的通過性，提升房車的減振效果。

圖6 底盤、車橋、可調(diào)式懸架系統(tǒng)三者連接的結(jié)構(gòu)示意圖

2 多功能房車的工作過程

房車在路上行駛時(shí)，距離傳感器實(shí)時(shí)進(jìn)行底盤距地面距離信號(hào)的監(jiān)測，按距離傳感器的輸出信號(hào)，行車計(jì)算機(jī)判斷出車身高度變化，繼而控制空氣壓縮機(jī)和排氣閥門，使可調(diào)式懸架系統(tǒng)中的空氣彈簧自動(dòng)壓縮或伸長，從而降低或升高底盤離地間隙。當(dāng)需要擴(kuò)大房車空間時(shí)，通過伸縮桿使遮陽棚架自艙棚內(nèi)升起，延伸房車高度，人們可從樓梯上去二層觀賞風(fēng)景。伸縮板沿生活艙下部的伸縮槽進(jìn)行徑向運(yùn)動(dòng)，通過電動(dòng)機(jī)上的齒輪帶動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)伸縮板自伸縮槽內(nèi)伸出，延長生活艙的底面長度。轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)壁艙門和與側(cè)壁艙門通過合頁連接的加長艙門，側(cè)壁艙門展開和生活艙的側(cè)壁處于同一水平面，加長艙門隨合頁轉(zhuǎn)動(dòng)和側(cè)壁艙門形成90°的夾角，2個(gè)加長艙門上的推拉門自加長艙門中拉出進(jìn)行對(duì)接并通過磁鐵相互吸附進(jìn)行固定，將艙棚上的側(cè)艙板放下，覆蓋在側(cè)壁艙門、推拉門和加長艙門的上部，使其形成一個(gè)密閉的空間，達(dá)到加長房車內(nèi)部空間的效果。

值得說明的是，當(dāng)人們想觀看電視時(shí)，將由3個(gè)折疊沙發(fā)對(duì)接而成的拼裝折疊床分離，轉(zhuǎn)動(dòng)其中一個(gè)沙發(fā)面對(duì)電視擺放，將沙發(fā)的兩端面從水平狀態(tài)折疊成豎直狀態(tài)，即可坐下觀賞電視。當(dāng)需要使用折疊書桌時(shí)，打開卡扣，將桌面板自車內(nèi)壁上放下，使其和車內(nèi)壁呈90°放置，轉(zhuǎn)動(dòng)桌腿，使桌腿和桌面板處于垂直狀態(tài)，桌腿的大徑段和車內(nèi)地板接觸完成折疊書桌的支撐作業(yè)，即可使用折疊書桌進(jìn)行作業(yè)。拼裝折疊床和折疊書桌使用完畢后，采用和展開時(shí)相反的步驟進(jìn)行折疊收納即可。

3 結(jié)語

由于現(xiàn)在房車屬于高端消費(fèi)產(chǎn)品，內(nèi)飾講求豪華氣派，可是中型房車的長度是一定的，在有限的空間里就顯得很狹小，感覺不舒服，并且豪華型的價(jià)位使得一般家庭很難支付起，所以本文設(shè)計(jì)了一般大眾能消費(fèi)起的，室內(nèi)空間合理優(yōu)化且有很大空間的房車。對(duì)房車內(nèi)部空間在環(huán)保材料、功能結(jié)構(gòu)和色彩搭配等方面加以優(yōu)化整合設(shè)計(jì)，可以讓使用者在有限的空間中得到最大化的享受，并降低生產(chǎn)成本。