王瑞紅　胡金奎　陳柏源　馬少凱

摘要：針對現有床桌存在占用空間大、使用不便、功能單一、價格昂貴、實用性差等問題，提出了一種軌道式折疊床桌的設計方案。該折疊床桌包括導軌機構、伸縮機構、折疊機構等，利用Solidworks軟件對其進行三維建模及運動仿真，驗證了該設計的可行性。

關鍵詞：軌道式折疊床桌;導軌;可折疊;伸縮桿

0 引言

在一些狹窄空間，比如學生宿舍、小型出租屋、醫(yī)院病房等，如果能有一款功能齊全、小巧靈便、占用空間小的書桌，將大大提高狹小空間的利用率。經相關研究調查表明，人體視平線向下15°是人體最舒適與自然的狀態(tài)，閱讀與書寫的視覺范圍在45°～60°，成年人的理想視距為305～460 mm，最小閱讀距離為406 mm[1]。由于個體身高存在差異，喜歡的坐姿也多種多樣，所以難以統(tǒng)一規(guī)范床桌的尺寸。為此，本文設計了一款軌道式折疊床桌，利用軌道和伸縮機構可滿足不同用戶的需求，使每個用戶都能以最舒服、最自然的姿態(tài)在床上辦公、學習或娛樂，更加節(jié)約空間，能很好地滿足個人的活動需求。

1 軌道式折疊床桌的總體設計

1.1? ? 總體方案設計

針對目前床桌折疊繁瑣、占用空間大、功能單一等一系列問題，本文基于《機械原理》[2]《機械設計》[3]的相關內容，參考許東的《基于UG的宿舍多用床桌設計》[4]提出了一種更加方便實惠的軌道式折疊床桌設計方案，利用導軌橫向移動與伸縮機構升降的配合，在狹小空間內充分實現了使用需求，不用時也能將床桌快速便捷地恢復到最小折疊狀態(tài)，基本不占用使用者的活動空間。軌道式折疊床桌總裝圖如圖1所示。

軌道式折疊床桌主要包括導軌機構、伸縮機構、折疊機構等裝置。

導軌機構由導軌、滑輪和固定機構組成，采用2個導軌、4個滑輪、4個固定機構實現滑動式位移，方便床桌的使用，使床桌在使用時能按照使用者的意愿省力高效地來回移動。導軌采用高強度鋁合金制造，耐腐蝕，強度高，質量輕，主要零配件均采用標準件，方便購買及更換。

伸縮機構采用2個內伸縮桿、2個外伸縮桿和2個鎖止裝置實現床桌高度調節(jié)和固定，結構簡單，工藝性好，操作方便，用最簡單的機構滿足了所需要的功能。

折疊機構主要由桌面、側面支撐板和銷組成。折疊功能依靠桌面繞著銷旋轉和伸縮桿繞著銷旋轉實現，另外還加裝一個折疊支撐板支撐展開狀態(tài)的桌面，在保證升降折疊功能的前提下極大地提升了桌子的支撐能力。

1.2? ? 使用方法

將滑軌用卡扣固定在床的兩側，滑輪總成提前裝入滑軌內部，然后將折疊床桌各部分按照順序組裝在一起，最后裝到滑輪總成上。使用時將桌子高度調整至合適的位置，利用鎖止機構將其固定，再利用滑軌將桌子拉到適當的位置即可使用。由于設計時已經為用電設備預留了安裝窗口，用戶既可以自行安裝燈管、風扇等用電設備，也可以選擇預裝在桌面上，使用時接通打開相應開關電源即可。不使用時，將其移動折疊收至床尾，完全折疊后，幾乎不占空間。

2 導軌機構設計

導軌機構承載著整個床桌的重量，采用導軌加滑輪的設計，使移動更加平順流暢，不需要潤滑保養(yǎng)，移動速度可隨使用者的意愿隨意調節(jié)，長度也可根據不同的尺寸進行調整。此外，導軌采用卡環(huán)固定，只需擰上螺栓即可使用，降低了床桌在使用時的安裝難度。

導軌機構三維模型如圖2所示。

3 伸縮機構設計

3.1? ? 伸縮桿設計

伸縮機構由一個內伸縮桿、一個外伸縮桿、一個鎖止裝置組成，可實現床桌的上下移動，此外還兼具固定桌面功能，折疊時通過旋轉將床桌折疊在合適的位置。伸縮機構工作原理如圖3所示。

內伸縮桿上每隔20 mm打一個固定孔，用于伸縮位置的固定。當床桌在下鋪時，最下端兩個孔起固定作用，裝上螺栓可以將內伸縮桿固定在滑輪外的擋板上。當床桌固定在上鋪時，最上端的孔安裝固定螺栓，另一個孔用螺栓固定折疊支撐板，用于將床桌收到最頂端固定。外伸縮桿在底部打三個孔，用于安裝鎖止裝置和固定伸縮機構，同時在中部打兩個孔用于固定床桌側板。此處兩根伸縮桿都是具有方向的，在床桌固定方式不同時可以調轉方向以適應不同的裝配方法，減少了配件種類，降低了成本。

3.2? ? 鎖止裝置設計

鎖止裝置由一個底座、一個銷、一個連接軸和一個把手組成。擰動把手會推動連接軸，進而推動銷軸前進，穿入內外伸縮桿的孔內，達到鎖止和移動狀態(tài)。鎖止裝置工作原理圖如圖4所示。

使用時將床桌拉升至指定位置，然后往前或往后擰動鎖止裝置，鎖止裝置內的銷會前進穿過外伸縮桿和內伸縮桿，達到在指定高度固定的目的。由于外伸縮桿上的床桌部件與內伸縮桿沒有直接相連，床桌承受力的部分主要為左右兩個鎖止銷和內外伸縮桿的孔，所以這兩個銷和伸縮桿的材料將采用強度高的合金制作。同時由于鎖止裝置為純機械結構，零部件較少，故不容易發(fā)生損壞，提高了產品的使用壽命。

4 折疊機構設計

折疊機構主要包括一個大桌面、一個小桌面、兩個桌面?zhèn)劝?、兩個折疊支撐板和一個背面擋板，具體設計如圖5所示。

折疊機構的小桌面受力較小，故不采用折疊支撐板，僅在上側板處設計一個凸臺用于支撐，此外，小桌面上還可預裝一個USB燈管，可以提供夜間照明功能。大桌面受力較大，故設計了一個折疊支撐板，在不占用額外空間的前提下能提供較大的支撐力，在桌面折起來后，折疊支撐板也可以收進折疊后的桌子里。兩個側板不僅可以起到收納作用，而且可以提供桌面的附加支撐，桌面的折疊收納也是繞著側板上的銷孔旋轉折疊的。背面擋板主要配合側板起收納遮擋作用，防止桌面上的物品在折疊過程中滑落，同時還可以保護使用者的隱私。為了更好地利用桌子上的空間，我們還在桌子上還預留了一個USB插板位置、一個普通插板位置和一個小風扇位置，根據不同的需求選擇不一樣的加裝，使設計更加人性化。

5 三維建模及仿真

為保證本設計的可行性，最終采用Solidworks軟件對軌道式折疊床桌進行三維建模，完成了整體的裝配并進行了簡單的模擬仿真，實現了床桌的滑動、伸縮和折疊等功能，驗證了設計功能的合理性。其工作狀態(tài)如圖6所示，收縮之后的狀態(tài)如圖7所示。

6 結語

為滿足學生、上班族、病人等在一些狹小空間中進行辦公學習的需求，本文設計的軌道式折疊床桌包括導軌機構、伸縮機構、折疊機構三部分，利用導軌橫向移動與伸縮機構的升降配合，滿足了不同客戶的需求，可最大限度地利用有限的空間。同時，采用Solidworks軟件對軌道式折疊床桌進行了三維建模及運動仿真，確保了設計的可行性。

[參考文獻]

[1] 張依萌，李丹婷，涂娟，等.寢室上下鋪空中儲物折疊桌的設計構想與現實意義[J].價值工程，2017，36（25）：123-124.

[2] 孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].8版.北京：高等教育出版社，2013.

[3] 濮良貴，陳國定，吳立言.機械設計[M].9版.北京：高等教育出版社，2013.

[4] 許東，唐明強，鄧國超，等.基于UG的宿舍多用床桌設計[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（18）：53.

收稿日期：2020-03-05

作者簡介：王瑞紅（1975—），女，河南鄭州人，講師，從事機械設計教學與研發(fā)工作。