淺析改進裝配結(jié)構(gòu)蚊帳的設(shè)計與制作

高儒諒 黃松霖 杜慶喆 薛永杰 李偉印

摘 ?要：本文提出一種改進裝配結(jié)構(gòu)蚊帳的創(chuàng)新設(shè)計方法。該創(chuàng)新設(shè)計機械結(jié)構(gòu)包括一體化紗帳、可折疊伸縮的帳架，其中所述可折疊伸縮帳架包括四根支撐桿、四根連接桿、一套自動收縮機械裝置、導(dǎo)軌等，其可以輕松實現(xiàn)蚊帳的自由展開，以達到便捷安裝的目的。

關(guān)鍵詞：改進結(jié)構(gòu);蚊帳;步進電機;創(chuàng)新設(shè)計

中圖分類號：TU366.2? 文獻標(biāo)識碼：A ?文章編號：2096-6903（2019）02-0000-00

0 引言

機械創(chuàng)新設(shè)計是借助已取得的相關(guān)技術(shù)成果開展創(chuàng)新構(gòu)想，創(chuàng)造出具有新穎性與應(yīng)用性的機械類產(chǎn)品的一種技術(shù)活動。機械創(chuàng)新設(shè)計根據(jù)其產(chǎn)品的特征分為兩類。一是，通過改良現(xiàn)有的機器設(shè)備以提高現(xiàn)有機器設(shè)備的 經(jīng)濟性和實用性等。二是，發(fā)明創(chuàng)造出新的機器及新的產(chǎn)品，也是為了更好地滿足生產(chǎn)及生活需要。在現(xiàn)代經(jīng)濟生活中，創(chuàng)新性與實用性是評價新產(chǎn)品是否開發(fā)成功、是否具有相對比較廣闊的市場前景的一個基本要素。

當(dāng)今社會，便捷安裝與輕松使用是人們對生活的基本要求，在炎熱夏天蚊帳的安裝與固定問題成為人們的一大難題，如何解決該問題是此次創(chuàng)新設(shè)計的重點所在。

在市場調(diào)研的基礎(chǔ)上，本文對蚊帳進行了創(chuàng)新設(shè)計，簡化了蚊帳安裝的步驟，改進了蚊帳的整體裝配方式，在一定情況上實現(xiàn)了更加簡單的安裝與固定，使其在同類產(chǎn)品上更具性能優(yōu)勢。

1 設(shè)計目標(biāo)

本設(shè)計是關(guān)于一種用于日常生活的改進裝配結(jié)構(gòu)蚊帳。該蚊帳具有便于安裝與固定的特點，同時還像傳統(tǒng)蚊帳一樣，具有蚊帳最基本的防蚊防蟲功能。

與傳統(tǒng)蚊帳相比，本設(shè)計主要具有以下特點：蚊帳的支撐桿可以自由伸縮，并且可以較為簡便的進行蚊帳開合，使得蚊帳的安裝與固定可以單人獨立完成，降低了操作的不便性。為了適應(yīng)不同的使用場合，根據(jù)床的大小可以進行更換紗帳的規(guī)格，更改支撐桿的位置等，使得改進裝配結(jié)構(gòu)的蚊帳具有更大的靈活性與更好的適應(yīng)性，在不同的使用場合中都具有可靠的使用與適應(yīng)性。由此可見，該項創(chuàng)新設(shè)計具有更廣闊的市場前景。

2 改進裝配結(jié)構(gòu)蚊帳的創(chuàng)新設(shè)計

2.1 蚊帳拼裝的實現(xiàn)

由于工作范圍，使用場合的限制，在床邊的狹小區(qū)域內(nèi)需要安裝獨立于床體的的蚊帳。通過綜合分析與對比，使連桿與支架進行榫卯結(jié)構(gòu)的連接成為備選方案，其結(jié)構(gòu)簡單不需要額外的連接件，并且連接平穩(wěn)，操作方便，維修也較簡便。榫卯結(jié)構(gòu)同時也是中國傳統(tǒng)的連接方式，在天壇等建筑中都有大量應(yīng)用，由此可見榫卯結(jié)構(gòu)可以得到廣泛的信任與應(yīng)用。

2.2 蚊帳創(chuàng)新設(shè)計

蚊帳在日常生活中起到了防蚊防蟲作用，傳統(tǒng)蚊帳一般來說安裝較為繁瑣，在使用時也不是非常方便?；诖?，設(shè)計了該改進裝配結(jié)構(gòu)的蚊帳。該蚊帳的整體裝配結(jié)構(gòu)是由四根長度可伸縮的蚊帳支架和四根長度同樣可伸縮的與蚊帳支架相連接的連桿組成。支架與連桿之間的連接則是采用了上文所描述的榫卯結(jié)構(gòu)。因為支架與連桿的長度可以自由伸縮，所以適用于多種場合，比如學(xué)生宿舍，家庭等日常生活場合。蚊帳通過外置電機帶動連接桿上的滑軌進行開合，在后期可以將此蚊帳添加進智能生活中，進行語音等操作。蚊帳支架如圖1所示，蚊帳連桿如圖2所示。

2.3 蚊帳結(jié)構(gòu)材料的選擇

蚊帳支架與連桿材料的選擇是蚊帳安裝后是否穩(wěn)固的重要部分，在進行材料選擇時主要考慮輕便、堅固與價格低廉三個因素。結(jié)構(gòu)的材料主要是選擇鋁合金，外層選擇不同類型的涂層，在不影響日常使用時還兼顧美觀等效果。鋁合金滿足日常使用中對堅固與輕便的要求，鋁合金這種材料易獲取、便于加工，在表面進行個性涂裝也不影響其外表，所以選擇鋁合金作為該蚊帳結(jié)構(gòu)的材料是比較合理與適合的。

2.4 蚊帳底座設(shè)計

蚊帳底座同樣采用榫卯結(jié)構(gòu)與支架進行連接，底座的設(shè)計主要是使蚊帳“站立”牢靠，并且需要兼具防滑，降低噪聲等功能。蚊帳底座的材料采用橡膠材質(zhì)，橡膠材質(zhì)具有防滑、耐衰老、不易變形等特點，所以蚊帳底座采用橡膠材質(zhì)可以保證日常的使用需要，而且橡膠材質(zhì)價格低廉，可以節(jié)省大量的制造成本。蚊帳底座如圖3所示。

2.5 蚊帳開合的創(chuàng)新設(shè)計

傳統(tǒng)蚊帳不具備自動開合的特點，在使用時都需要進行手動操作與搭建，并且安裝后的調(diào)整極為繁瑣。而使用改進裝配結(jié)構(gòu)蚊帳只需將蚊帳固定在連桿的滑軌中，使蚊帳紗帳可以沿固定路徑進行自動開合。在蚊帳中使用步進電機，則可以實現(xiàn)蚊帳的自動開合。步進電機可以采取小型化設(shè)計，外置電機不僅可以節(jié)省空間，還可以在供電上采取充電和持續(xù)供電的兩種方法來保證使用和體驗效果。

2.6 步進電機的選取

由四相異步電機作為蚊帳紗帳自動開合的動力，因為要考慮到使用場合，需要同時考慮在家庭與學(xué)生宿舍中使用，所以使用5V的直流電源來驅(qū)動步進電機，同時滿足充電需求以備不時之需，此外使用AT89C2051單片機作為驅(qū)動電路的控制中心。

四相異步電機通過數(shù)字信號來進行控制紗帳的正反向開合。在改進裝配結(jié)構(gòu)蚊帳的紗帳進行開合時，控制電路的數(shù)字信號頻率不可以恒定穩(wěn)定輸出，這樣會使電機堵塞，造成紗帳卡住不能正常進行開合，所以，在進行電路設(shè)計時，要將紗帳伸展打開時的脈沖頻率升高，將紗帳關(guān)合收回時的脈沖頻率降低。如圖4所示。

由于四相異步電機具有的這種特性，可以利用“加減法”的脈沖頻率來控制電機進行蚊帳紗帳的自由開合。

3 結(jié)語

在現(xiàn)有蚊帳的基礎(chǔ)上，對蚊帳的結(jié)構(gòu)進行重新改進和創(chuàng)新，通過更便捷的安裝，在減少操作不變性等方面來進行設(shè)計與改進，設(shè)計出適用于更多生活場合的蚊帳。同時在造型，涂裝工業(yè)設(shè)計等方面使其更加符合現(xiàn)代人的審美與生活需求。并且在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進行再次更新與設(shè)計，完善蚊帳的功能性與可靠性。

收稿日期：2019-05-06

作者簡介：高儒諒（1996—），男，河北張家口人，本科，研究方向：機械工藝技術(shù)、機械設(shè)計。

通信作者：黃松霖（1997—），男，山西大同人，本科，究方向：制造業(yè)信息化、數(shù)控加工工藝。

Improving the Design and Production of Assembly Structure Nets

GAO Ruliang，HUANG Songlin，DU Qingzhe，XUE Yongjie，LI WeiIn

（1.Institute of Mechanical Engineering， Tianjin University?of Technology and Education， Tianjin 300222; 2. Institute of Bioengineering， Chinese Academy of Medical Sciences， Tianjin 300110）

Abstract：?An innovative design method to improve the assembly structure of the mosquito net is proposed. The innovative design mechanical structure includes an integrated yarn account， foldable and retractable account holder， the collapsible retractable rack includes four support rods， four connecting rods， a set of automatic shrinking mechanism， rails， etc.， can easily achieve the free expansion of mosquito nets， in order to achieve the purpose of convenient installation.

Keywords：?Improved structure; mosquito net; stepper motor; innovative design