一種多功能沙發(fā)床結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計研究

歐陽博，李博楊，張國福

（1.長春工業(yè)大學人文信息學院機械工程訓練中心，吉林 長春 130122；2.蘇州綠控傳動科技股份有限公司，江蘇 蘇州 215200；3.長春工業(yè)大學人文信息學院機械工程學院，吉林 長春 130122）

在現(xiàn)有的家具領(lǐng)域中，多用途的家具日益受到人們關(guān)注。發(fā)達國家在20世紀80年代初，開始使用多功能床椅。意大利的Twils等公司設(shè)計了多功能床，配備儲物空間，設(shè)置連體式床頭柜。加拿大一家醫(yī)院的護理人員設(shè)計了一款按摩床，可以通過機械結(jié)構(gòu)對人的背部和腰部進行自動按摩。瑞士的科技人員發(fā)明了一款音樂床，可以自動播放催眠曲。這些都是時代進步的體現(xiàn)，更是多功能床發(fā)展的典型代表[1-2]。國內(nèi)對多功能床的研發(fā)與設(shè)計，比較有代表性的是廣東東莞慕思家居和深圳CBD等企業(yè)[3]。本文提到的多功能床，可以展開為一種多功能沙發(fā)床，也可以折合為沙發(fā)椅；該多功能沙發(fā)床結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能夠有效提高室內(nèi)的空間利用率。該多功能床具備多種用途，能夠有效降低家具的入戶使用成本[4]。

1 沙發(fā)床的概念和特點

現(xiàn)代居室布置崇尚簡潔，多功能家具越來越成為大眾的選擇，沙發(fā)床就是其一。沙發(fā)床一般是指在原有傳統(tǒng)床的基本功能基礎(chǔ)上，按照消費者個性化要求及實用性，實現(xiàn)其他新功能的現(xiàn)代家居產(chǎn)品。本研究定義的沙發(fā)床是指能實現(xiàn)沙發(fā)和床兩用的家具。沙發(fā)床要滿足坐和臥兩種功能，必須牢固耐用且美觀，其材質(zhì)、工藝都應該有保障。

2 多功能沙發(fā)床總體設(shè)計方案

2.1 整體設(shè)計思路

市場上的沙發(fā)床主要特點是折疊時可以實現(xiàn)具有靠背的沙發(fā)的功能，展開時則成為一張單層床。本研究設(shè)計的多功能沙發(fā)床具有創(chuàng)新性，展開后可以變成上下鋪的兩張床，并具備安全性、堅固性、舒適性和環(huán)保性。安全性體現(xiàn)在產(chǎn)品的使用過程中，不能對消費者特別是兒童造成身體的傷害；堅固性體現(xiàn)在床身等架構(gòu)所需的材料，要具有足夠的剛度和韌性；舒適性體現(xiàn)在消費者在使用過程中的舒適程度；環(huán)保性體現(xiàn)在材料本身無毒并能夠回收，體現(xiàn)綠色和可持續(xù)發(fā)展理念?；谝陨纤悸罚旧嘲l(fā)床采用Q235鋼為主，連接件優(yōu)先選擇標準件和通用件。多功能沙發(fā)床的結(jié)構(gòu)，如圖1、圖2所示。包括安裝架1、上床體2、下床體3及第一連接結(jié)構(gòu)4，三者之間活動連接，下床體3與安裝架1連接。通過部件之間的活動連接和鉸接，可以在施加外力作用下實現(xiàn)上床體2與下床體3處于層疊或展開兩種狀態(tài)，從而具備雙層床、座椅或沙發(fā)的功能。

圖1 多功能沙發(fā)床結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 多功能沙發(fā)床展開狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖

第一連接結(jié)構(gòu)4包括第一連桿11和第二連桿12，第一連桿11及第二連桿12的兩端分別與安裝架1及上床體2鉸接，并且第一連桿11的轉(zhuǎn)動平面與第二連桿12的轉(zhuǎn)動平面異面，第一連桿11及第二連桿12在轉(zhuǎn)動的過程中不會相互干涉。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖3 多功能沙發(fā)床層疊狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖

上床體2通過第一連接結(jié)構(gòu)4與安裝架1活動連接，該多功能沙發(fā)床的上床體2能夠在外力的作用下相對于安裝架1翻轉(zhuǎn)，并向遠離或靠近安裝架1的方向運動，使該多功能沙發(fā)床具備與下床體3層疊及展開的狀態(tài)。

如圖1所示，下床體3通過第二連接結(jié)構(gòu)6與安裝架1活動連接，第二連接結(jié)構(gòu)6包括支撐連桿組13及第三連桿14，支撐連桿組13的兩端分別與安裝架1及下床體3鉸接，第三連桿14的兩端分別與下床體3及第一連接結(jié)構(gòu)4鉸接。支撐連桿組13的轉(zhuǎn)動平面與第三連桿14的轉(zhuǎn)動平面間隔開，在轉(zhuǎn)動的過程中不會相互干涉。第一連接結(jié)構(gòu)4在外力的作用下可帶動第三連桿14轉(zhuǎn)動，使得下床體3具備遠離安裝架1的層疊狀態(tài)以及靠近安裝架1的展開狀態(tài)。

下床體3通過第二連接結(jié)構(gòu)6與安裝架1活動連接，第一連接結(jié)構(gòu)4在外力的作用下運動的過程中，能夠帶動上床體2和下床體3的狀態(tài)發(fā)生變化。簡化了該多功能沙發(fā)床的操作，即當上床體2處于層疊狀態(tài)時，通過外力帶動第一連接結(jié)構(gòu)4運動，上床體2翻轉(zhuǎn)并向遠離安裝架1的方向運動，轉(zhuǎn)換為展開狀態(tài)時；同樣會帶動下床體3的狀態(tài)發(fā)生變化，下床體3也由層疊狀態(tài)轉(zhuǎn)換為展開狀態(tài)。同理，上床體2及下床體3由展開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為層疊狀態(tài)的過程，與上述運動過程的原理相同。

為提高下床體3的連接穩(wěn)定性，支撐連桿組13包括至少兩根子連桿10，子連桿10的兩端分別與安裝架1及下床體3鉸接。安裝架1上設(shè)有抵靠架15，用于在上床體2處于層疊狀態(tài)時與其抵靠，以限制第一連接結(jié)構(gòu)4的轉(zhuǎn)動。

如圖2、圖4所示，為便于與第一連接結(jié)構(gòu)4連接，在安裝架1上設(shè)有第一連接部18以及伸出安裝架1的第二連接部19。第一連接部18用于與第一連桿11鉸接，第二連接部19用于與第二連桿12鉸接。為限制第一連接結(jié)構(gòu)4的轉(zhuǎn)動，在第一連接部18上設(shè)有第一卡合部8，用于在上床體2處于展開狀態(tài)時與第一連桿11卡合；第二連桿12上設(shè)有第二卡合部9，用于在上床體2處于層疊狀態(tài)時與第二連接部19卡合；從而確保上床體2處于展開狀態(tài)或?qū)盈B狀態(tài)時結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。第一卡合部8包括限位銷7，第一連桿11上設(shè)有用于與限位銷7卡合的卡槽。并且限位銷7具備用于與卡槽配合的鎖定狀態(tài)以及與卡槽脫離配合的解鎖狀態(tài)。當限位銷7與卡槽配合處于鎖定狀態(tài)時，上床體2始終保持展開狀態(tài)，防止上床體2的狀態(tài)在外力作用下發(fā)生變化。當限位銷7處于鎖定狀態(tài)時，第一連接結(jié)構(gòu)4不能夠帶動上床體2運動；當限位銷7處于解鎖狀態(tài)時，第一連接結(jié)構(gòu)4在外力作用下能夠帶動上床體2運動，從而使上床體2能夠轉(zhuǎn)換為層疊狀態(tài)。

圖4 圖2中IV處的放大示意圖

多功能沙發(fā)床還包括活動梯架5，并與上床體2鉸接，與限位銷7傳動連接?；顒犹菁?在外力的作用下可相對于上床體2轉(zhuǎn)動，并使限位銷7處于鎖定狀態(tài)或解鎖狀態(tài)。在外力的作用下，活動梯架5可以帶動第一連接結(jié)構(gòu)4運動，從而使上床體2向展開狀態(tài)發(fā)生位置變化。當上床體2向遠離安裝架1的方向運動并處于展開狀態(tài)時，上床體2與下床體3間隔，使活動梯架5相對于上床體2的轉(zhuǎn)動不會受到其他結(jié)構(gòu)的干涉。在上床體2處于展開狀態(tài)后，通過活動梯架5的轉(zhuǎn)動，限位銷7由解鎖狀態(tài)轉(zhuǎn)換為鎖定狀態(tài)，便可保持上床體2的展開狀態(tài)。

2.3 多功能沙發(fā)床實現(xiàn)原理

該床的上床體2通過第一連接結(jié)構(gòu)4與安裝架1活動連接，上床體2能夠在外力的作用下相對于安裝架1翻轉(zhuǎn)，具備與下床體3的層疊狀態(tài)及與下床體3的展開狀態(tài)。當處于層疊狀態(tài)時，下床體3被相對封閉，同時上床體2的背面22朝上，實現(xiàn)沙發(fā)結(jié)構(gòu)。在外力的作用下，處于層疊狀態(tài)的上床體2能夠翻轉(zhuǎn)，并向遠離安裝架1的方向運動，上床體2可以由層疊狀態(tài)轉(zhuǎn)換為展開狀態(tài)；此時，上床體2與下床體3間隔，并且下床體3的上方空間被開放，經(jīng)過翻轉(zhuǎn)后上床體2的正面21朝上；由此，處于開放狀態(tài)的上床體2便與下床體3形成雙層床結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語

筆者基于對現(xiàn)有家居產(chǎn)品的調(diào)查，提供了一種多功能的雙人折疊沙發(fā)床，探討了其結(jié)構(gòu)設(shè)計。該沙發(fā)床實用性強，加工成本低，折疊后體積小，質(zhì)量輕，方便包裝、運輸和存儲，提升了產(chǎn)品的用戶體驗感。其不足之處是在折疊過程中連接件易受磨損，要定期進行檢查與更新，或者選擇新型材料來提高性價比和安全性。