學生寢室用的拓展式床頭衣柜的設計

摘 要：衣柜是存放衣物的常用存儲家具，尤其是在大學寢室內(nèi)，一款多功能的衣柜十分重要。文章設計了一種能節(jié)省寢室空間的懸掛式衣柜，給出了具體結(jié)構(gòu)以及實現(xiàn)方法。

關鍵詞：寢室用；衣柜；設計

1 背景技術

衣柜是用于存放衣物的常用家具。現(xiàn)在國內(nèi)外市場衣柜種類繁多，有簡易組裝式，嵌入式等，衣柜是由柜體和柜門、五金配件構(gòu)成的，但是這些衣柜多為落地式結(jié)構(gòu)，十分占用空間，在國內(nèi)，大學寢室一般住二到八個人，寢室里布置了床，書桌等日用品后，寢室中同學的平均剩余空間十分少，由于空間受限制，不能制作成傳統(tǒng)的柜式衣柜用于放置衣服，然而，有些衣服必須進行懸掛，如若推放在衣柜里，容易導致衣服褶皺，從而影響衣服的美觀及使用壽命，同時考慮到大學可能需要搬寢的需要，傳統(tǒng)式衣柜不易搬運，故急需一種寢室用的便攜衣柜。

2 基本原理

本設計通過不斷實踐與研究，設計了一個能夠在寢室內(nèi)使用，又不占用空間的懸掛式衣柜。它由主框架，繩子和遮布構(gòu)成，效果圖如圖1所示，主框架由方形不銹鋼空心管和圓形不銹鋼空心管構(gòu)成，各管間采用螺栓連接，并用繩子將主框架綁在寢室用床的床頭架子上使得衣柜得到固定，衣柜主框架上裝套可拆卸的具有良好防塵功能的遮布，裝套上時可以防塵，取下時可以晾衣服。

圖1

3 設計過程

比起傳統(tǒng)落地式衣柜，懸掛式衣柜的下方還可以堆放更多物品，能更好的節(jié)省空間，因此本衣柜選用懸掛式。考慮到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，主框架形狀初步設計如圖2所示，為了減輕衣柜整體重量，所有主框架均選用空心管，衣柜掛放桿選擇圓形空心管，而其他桿考慮到固定時的貼合性均選用方形空心管。

初步設計主框架計形狀后，再對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行優(yōu)化，運用ansys仿真軟件進行有限元分析，根據(jù)市場調(diào)查和實際尺寸考慮，仿真具體數(shù)據(jù)如下，方形管為邊長19mm的薄壁不銹鋼方形管，圓形管為直徑16mm的薄壁不銹鋼圓形管，壁厚均為0.4mm，同時考慮到平均一個同學的掛放衣物重量，仿真承受重量選擇125N，各管長度如三視圖圖3所示，建立仿真模型。

建立模型后，對模型進行劃分網(wǎng)格，根據(jù)模型尺寸，取網(wǎng)格大小為10mm，使用六面體網(wǎng)格，進行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格為均勻的六面體網(wǎng)格，質(zhì)量較高，這有利于有限元分析結(jié)果的準確性經(jīng)過計算，得到應力云圖如圖4所示。由圖4可知，不銹鋼架中，方形管上除了與圓形管相交處附近外，其余位置應力均小于50Mpa；圓管上應力均小于140MPa。而在圓管與方型管相交位置，由于存在應力集中，應力超過了材料的屈服極限，使用中容易產(chǎn)生拉裂的情況。

圖4

圖5

因此對此結(jié)構(gòu)進行加強，改進方法為在薄弱處加兩處加強筋，如圖5所示，在圓管與方管相交處，增加長度為50mm的斜支撐，角度為45度。

對改進設計后的模型再進行仿真分析，強度滿足要求。由此，完成主框架形狀設計。

主框架形狀設計完成后，為了使衣柜易于搬運，進一步將其設計成可拆型，各部分連接處使用螺栓連接，考慮加強桿需要固定在圓管和側(cè)面桿之間，在加強桿兩端設計兩個彈簧件。

衣柜的固定方式選擇用繩子將其綁在寢室用床架處，這樣穩(wěn)定性較高，同時如若固定處損壞，較易維修。

最后設計衣柜外觀時考慮到衣柜的遮塵性，在主框架上裝套可拆卸的具有良好防塵功能的遮布，裝套上時可以防塵，取下時可以晾曬衣服。

4 應用效果

本設計主要針對大學寢室，解決了大學生寢室空間小，沒有地方掛衣服（尤其是一些容易出褶子的衣服）的問題，衣柜掛在床頭既能節(jié)省空間，也可以方便同學們拿取衣物，并且衣柜主框架設計成可拆卸裝置，方便運輸，不用時收起來也不占用空間。寢室應用本設計之后，將有效的節(jié)省寢室10%的空間，使得同學們可以充分利用空間，而對于學校來講，若為每個同學配備一個衣柜，以重慶大學為例，將至少需要約20000個衣柜，傳統(tǒng)落地式衣柜市場價為150元，而本設計成本比較低廉，經(jīng)計算批量投產(chǎn)后成本只需46塊，將會為學校節(jié)省不小的開支。該項目批量生產(chǎn)后，將以其功能強、易運輸、可靠性好、成本低等優(yōu)點而搶占市場，具有可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。