多功能組合晾曬架的研制

劉小虎，易建鋼，余志偉

（江漢大學(xué)，武漢 430056）

1 引言

目前，家用晾衣架大多固定在室外或涼臺(tái)上，缺點(diǎn)是易腐蝕、壽命短，功能單一。對(duì)此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款多功能組合式晾曬架，可以用作移動(dòng)伸縮式室內(nèi)掛衣架、折疊式晾衣架、窗外晾曬架。既可在伸縮桿頭部更換部件，作為衣叉頭、玻璃清潔擦使用，又可組成衣叉、墻刷等清潔工具。這項(xiàng)創(chuàng)新巧妙地運(yùn)用了連桿機(jī)構(gòu)及鎖緊機(jī)構(gòu)，解決了現(xiàn)階段衣物晾曬架不適用等問題。同時(shí)，在室外晾曬中，人不必探出窗外，保障了人身安全。

2 設(shè)計(jì)方案

如圖1 所示為多功能組合晾曬架造型圖，它由三腳架與帶掛衣鉤的伸縮桿套接而成，伸縮桿之間通過(guò)偏心輪鎖緊裝置鎖緊，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)高度，高度范圍1～2m。通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)，使得下部的三根腳桿可展開與收攏，不用時(shí)可折疊，方便搬運(yùn)，節(jié)省空間。底部安裝有三個(gè)萬(wàn)向輪，便于移動(dòng)。組合過(guò)程中，兩個(gè)三腳架置于室內(nèi)，帶掛衣鉤及帶方形框的伸縮桿分別套在兩個(gè)三腳架里面，并通過(guò)偏心輪鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊，將方形架穿套在伸縮桿上，菱形架一端掛在方形框上方，另一端掛在掛衣鉤上，組合成“門”狀結(jié)構(gòu)。三腳架底部有萬(wàn)向輪，可移動(dòng)到陽(yáng)臺(tái)或者窗戶邊晾曬衣服。若室內(nèi)空間不足或晾曬衣物較多時(shí)，可采用折疊式晾衣架。晾衣架采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，不僅方便折疊伸縮，而且強(qiáng)度高。

如圖2 所示，該室外晾曬架由三腳架、帶方形框的伸縮桿、菱形框架以及固定在天花板上的套筒組合而成。展開三腳架，將帶方形框的伸縮桿套接在三腳架上，掛衣架通過(guò)兩節(jié)伸縮桿向上伸，使細(xì)的伸縮桿頂部嵌入固定于天花板上的圓筒里面，保持支架平穩(wěn)。將菱形架掛在方形架上面，另一端伸出窗外。有些居民小區(qū)不允許在窗外安裝固定晾衣架，該設(shè)計(jì)有效地解決了此問題。

圖1 室內(nèi)晾曬架

圖2 室外晾曬架

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 三腳架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

圖3 三腳架機(jī)構(gòu)

如圖3 所示，該三腳架由固定桿、滑塊、連桿、腳架、萬(wàn)向輪組成?；瑝K可在固定桿上滑動(dòng)，且具有鎖死功能；滑塊與連桿、連桿與腳架、固定桿與腳架之間均通過(guò)鉸接而成。當(dāng)滑塊在固定桿上滑動(dòng)時(shí)，腳架可展開和收攏，收攏后占據(jù)空間極小。當(dāng)?shù)撞咳齻€(gè)相同的腳架展開處于同一平面時(shí)，滑塊鎖死，從而起到平衡支撐作用。

3.2 偏心輪鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

圖4 偏心輪鎖緊機(jī)構(gòu)

如圖4 所示，該偏心輪鎖緊機(jī)構(gòu)包括：偏心輪、O 型圈、螺紋銷、螺母。其中，O 型圈套在直徑較大的桿上，通過(guò)偏心輪旋轉(zhuǎn)使得O 型圈夾緊，進(jìn)而將兩桿鎖死。

4 受力分析及強(qiáng)度校核

圖5 晾曬架受力簡(jiǎn)圖

圖6 螺栓受力簡(jiǎn)圖

桿件受到支撐力：F≈G=20kg×10N/kg=200N，受到彎矩：M＝FL，0＜L＜1600mm。受力分析圖如圖8 所示。

圖7 衣架桿受力圖

圖8 彎曲力及彎曲圖

桿受到的彎曲應(yīng)力為：

選材為碳素結(jié)構(gòu)鋼，［σ］=235MPa，σ＜［σ］，故安全。

選材為碳素結(jié)構(gòu)鋼，［σ］=235MPa，σ＜［σ］，故安全。

采用SolidWorks CosmosXpress 對(duì)室外晾曬架進(jìn)行受力分析，可知整個(gè)裝置所受最大應(yīng)力點(diǎn)在菱形架和伸縮桿結(jié)合處，最大應(yīng)力σ=16.4MPa，桿件材料為鍍鉻不銹鋼，經(jīng)查得［σ］=17.3MPa，σ＜［σ］，故合格。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)人們的日常生活需要，我們采用組合創(chuàng)新法設(shè)計(jì)了具有多功能的晾曬架，其主要特點(diǎn)有：（1）實(shí)現(xiàn)了衣架功能的多樣化，集掛衣架、室外晾曬架、室內(nèi)晾曬架三大功能于一體。（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作和搬運(yùn)，可折疊，占空間小。（3）價(jià)格合理，性價(jià)比高，市場(chǎng)前景好。

該裝置對(duì)操作人員的要求不高，操作簡(jiǎn)單方便，適用場(chǎng)所廣泛。適用于高樓層的家庭，適應(yīng)單位小區(qū)建設(shè)要求安全、簡(jiǎn)單、美觀的功能，尤其是適合禁止室外安裝固定晾衣架的場(chǎng)所。所設(shè)計(jì)的多功能組合晾曬架已申報(bào)專利。

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