嬰兒上下樓梯折疊推車的研制

【摘 要】嬰兒車在嬰兒0～3歲時扮演著重要的角色，對于家長來說，既省力又方便，受到了廣大家長的青睞。然而，目前我國還存在大量居住在樓房且沒有電梯的居民樓，樓梯在發揮優勢的同時也造成了諸多的不便。針對這個問題，本文研究了一種既可以在平地使用，又能上下臺階的多功能爬樓梯裝置，并完成了其機械結構和控制系統的設計。

【關鍵詞】嬰兒車 星輪式 上下樓梯 折疊式

【中圖分類號】TH137 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）11-0194-02

一 嬰兒車現狀分析

嬰幼兒這一特殊的群體一直是受到社會各個方面關注的。特別是對于現在中國大部分的家庭來說，對嬰幼兒的關注度越來越高。嬰幼兒作為直接消費者、影響市場者和主導未來市場者等多重角色，其產品市場蘊涵著巨大的商機。但目前還有很多的嬰幼兒產品尚欠缺人性化設計。以現在市場上已有的嬰兒車為例，手推車大致可分為適合普通型推車以及傘車兩種。

嬰兒傘車的最大優勢是價格便宜、輕便，適合能坐立的寶寶以及平坦路面推行。嬰兒傘車的缺點是不能完全滿足媽媽們的需求，作為車主的嬰兒寶寶，最需要的是安全和舒適，大部分的嬰兒傘車在避震性能上都不是特別好，如果出行環境有顛簸路面的話，這種避震性能不佳的傘車對1歲以內的寶寶來說還是有安全隱患的。

嬰兒推車的最大特點優勢是功能齊全，穩重舒適，安全上更有保障，一般0～3歲的寶寶都可以使用。這一類的推車靠背都可以調節，能夠滿足寶寶坐和躺的需要。同時雙向推行，避震性能、置物籃、冬夏通用等特點也非常適合出行使用。嬰兒推車的缺點是重量過重，體積大，對于收納和上下樓梯等有諸多的不便。

以上兩種嬰兒車，在家庭居住多層樓房層數較高或家長單獨帶寶寶外出時，如乘車、乘地鐵、打車時來了諸多不便。就是較輕便的嬰兒傘車，在一個人上下樓梯時也很難兼顧孩子和嬰兒車同時上下，只能求助于他人幫忙。

二 爬樓機構設計種類及優缺點工作原理

目前所考慮的爬樓機構有三種，分別是星輪式機構、履帶式機構和杠桿式機構。下面通過對這三種機構進行對比和分析，為本次設計做基礎。

1.履帶式

履帶式在爬樓機構中應用較多，為連續的行走方式。優點：傳動效率比較高。在上下樓梯過程中，輪椅的重心總是沿著與樓梯臺階沿的連線相平行的直線運動的，其重心的波動很小，運動非常平穩。缺點：平地行走時機構體積大，笨重，能量效率低，轉彎不方便。由于履帶與地面的接觸面積大而且摩擦系數較大，所以對地面及履帶磨損都比較嚴重，阻力較大，運動不靈活，在爬樓梯時履帶和樓梯都有一定的損壞。

2.星輪式

星輪式是每個輪組依照星形輪的方式進行的運動方式。平地行駛時，其中一小輪繞各自軸線自轉；爬樓梯時，各小輪一起繞中心軸公轉。優點：輪組式爬樓裝置與其他構型的裝置相比，質量輕便、運動靈活、操作方便，在無障礙環境下具有較好的行動性能。這種裝置在很大程度上避免了對樓梯的損壞。缺點：上下樓梯時該類型裝置重心起伏較大，會使乘坐者感到不適，因此只需要設計一種自適應座椅調平機構就能解決這個問題。

3.杠桿式

杠桿式的主要特點是具有兩套支撐裝置，兩套支撐裝置交替支撐，以實現自動上下樓梯的功能，這種機構的上下爬樓梯過程十分近似于人上下樓梯的過程，也有人稱之為步行式上下爬樓樓座椅。缺點：杠桿式樓座椅上下樓的過程中有明顯的間隙停頓時間，同時前進過程中顛簸、沖擊現象也比較嚴重，穩定性也比較差，操作不當是很容易出現翻轉現象的。

三 星輪式嬰兒車設計工作原理

對比上面三種爬樓機構，嬰兒車本來重量就比較小，如果按照履帶式進行設計，那么車重必然會增加很多，不方便使用，成本也高；杠桿式機構的穩定性相當差，而嬰兒車的設計必須考慮其穩定性。因此，決定采用星輪式爬樓機構。由于考慮到嬰兒的安全性，本產品設計為人力驅動代替電機驅動，避免在使用過程中增加重量并出現漏電現象，對嬰兒的安全造成影響。另一方面也符合低碳環保。另外，當回到家中時，只要把前后輪收起，本產品立刻變為嬰兒搖床，方便您的使用。

1.嬰兒車主體參數

確定制作嬰兒車的主要參數如下：（單位：mm），車高1100mm；車長：800mm；車寬450mm

前輪半徑R=100 mm；后小輪半徑r=30mm；車重：G=35kg

2.乘坐部件

因為嬰兒車要適合嬰兒和幼兒兩個階段的孩子使用，所以本產品背椅設計為可調節式，通過調節嬰兒車側面的調節旋鈕來改變嬰兒車籃的角度，這樣在上樓梯時始終使嬰兒仍然保持平臥。另外由于椅背是直接和嬰兒接觸的，所以在設計上特別注重嬰兒的人體結構，選擇縱向縫合的椅背設計，符合人體工程學的要求，保護嬰兒尚未發育完全的頸部和背部。

3.行走部件

在嬰兒車原機構上進行機構的設計，將4組星輪分別按如右圖所示安裝到連接桿上，當在正常行駛時，通過旋轉，將前面的星輪收起于側面，只使用平常嬰兒車自帶的輪子。當需要爬樓時將前面的兩組星輪放下以供爬樓使用。

本嬰兒車在走平路時與一般的嬰兒車一樣，前輪是可靈活轉動的雙向輪，后輪為星型輪，在需要上樓梯時，只要把前面的兩個星輪放下即可，如右圖所示。另外考慮到不同的樓樓梯高度不同，把星輪鏈接桿設計為可調節長度的，這樣可以通過調節鏈接桿的長度來滿足不同家庭樓層的使用。

4.把手部件

把手部分是與成人直接接觸的部位，設計時充分考慮到成人手部及身高的不同，把手符合人體工程學的要求，考慮成人推車時的手部感受，此外針對不同身高可以調整把手高低的設計。此裝置可分折彎式與伸縮式兩種，可根據車身形態和構造的不同而設計。嬰兒車可分為單向和雙向推行，都是由把手能否換向決定的。

5.搖籃設計

將兩側的聯軸桿設計成圓弧形，這樣在回到家以后，只需將所有輪子收至側方，這時圓弧形的聯軸桿觸及地面，搖籃功能就得以體現了。

6.減震裝置

本搖籃嬰兒車輪子軸心部位采用螺旋彈簧減震，該彈簧利用彈簧鋼制成，平衡性好，價格便宜，擁有良好的韌性，以及優良的表面狀態和抗疲勞性能。螺旋彈簧和車軸配合，主要起到：轉換振動，在嬰兒車經過不平路段時能快速減小車體振動，使嬰兒車能平穩地通過。

7.剎車裝置

本嬰兒車采用的是鉗制式剎車，它是最常見的剎車裝置。操作者壓下手柄，剎車就卡住自行車輪緣。這樣的剎車裝置是由安裝在剎車構架里面的兩塊剎皮組成，相對地安裝在輪緣的兩側。剎皮跟輪緣接觸，靠摩擦力剎車。通過對剎車裝置的概述，可以將其利用于嬰兒車上，以便搖籃嬰兒車能穩妥地停在路上，防止在斜路上滑行，保障嬰兒安全。

四 結束語

設計的星形嬰兒車相對于普通嬰兒車增加了上下樓梯、翻越障礙等功能，解決了樓梯、路障對生活造成的不便，具有重大的實際意義和實用價值。嬰兒車爬樓梯結構的設計采用星形輪，通過車輪構造加以改進，使車輪同時滿足平地、上下樓梯的使用。其原理比較簡單，成本相對也較低，易為普通人群接受，具有潛在的市場價值。

參考文獻

[1]孫恒、葛文杰、陳作模主編.機械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2006

[2]歐陽文昭、廖可兵主編.安全人機工程學[M].北京：煤炭工業出版社，2002

[3]黃厚石、孫海燕編著.設計原理[M].南京：東南大學出版社，2005

[4]張知音.從中國嬰童商品的發展看市場的前景[J].上海：玩具世界，2005（11）：28～30

[5]祁卓婭.機械產品模塊化設計方法研究[D].機械科技研究院，2006

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