基于多功能推車梯子的設計與研究

【摘要】本次設計是一款兼備多功能的推車梯子。日常生活中，常用的梯子、手推車、平板車、鏟車等功能單一，使用局限性大，為了滿足需求，本設計吸取以上工作特點，將其進行了功能合成，成為多功能梯子推車，主要增加了特殊的攀爬高層功能，符合人性化要求、極具實用性，并具有安全設計的人機和諧創新理念。

【關鍵詞】多種功能；推車梯子；攀爬

一、背景與意義

根據調查，在人們生活中，一些日常機械產品由于功能單一，使得人們不得不去購買很多不同功能的產品，這樣不但占用空間，而且花費頗多，給人們的正常生活和工作帶來很多不必要的麻煩。此設計很好地將梯子、拖車、鏟車、平板車四種常用機械工具合為一體，不但功能強大，而且使用方便、節省空間、節省開銷，給人們的生活和工作帶來了很大的方便。

二、多功能推車梯子的結構設計

（一）推車主輪部分結構設計與研究

推車部分是本設計的一個重要的組成部分，它是以腳輪和梯架為基礎來實現功能變形，推車部分可以組成多種形態：鏟車、手推車、平板車。設計中的輪子主要是分為：前輪和后輪兩大類，為了實現其功能：爬樓梯，前輪為三星輪，后輪設計為一組萬向腳輪。

（1）轉向問題。在鏟車組合形態下，三星輪只有一組是著地的，所以沒有轉向問題。因此，設計前輪為三星輪，后輪的設計是可轉向的腳輪。（2）鎖輪功能。在手推車和平板車的兩種不同的形態下，考慮到停靠時的斜率，如果無人值守，很容易自動滑動。為避免危害發生，設計中加入可轉動的鎖輪機構來對后輪進行限制。因此把后輪腳輪設計成帶有轉向和手動鎖輪功能的裝置。

（二）爬臺階部分的結構設計

（1）星輪的選擇。設計中的推車組合形態下，加了新的延伸功能-攀爬臺階的功能，它的主要部件在底部，也就是底輪，現采用星輪。常見星輪有五星輪和三星輪，經過調研，從現在各國市場流行的趨勢看，三星輪的使用率的比重遠高于五星形輪的使用。因為三星比五星形輪結構簡單、成本低，可以實現大部分的五星形輪可以爬階躍功能。所以，在此功能的設計中，選用三星的輪子。（2）爬臺階功能的實現。查閱當前的樓梯尺寸要求對這次設計中的三星輪的尺寸參數，結構有針對性的實現設計。現行的樓梯臺階的尺寸參數如下：階高：150-170mm；階面深度：220-270mm。

以上參數為依據，三星輪子輪的直徑設計為：150mm，由此設計的尺寸，是可以很好地實現爬臺階功能的。

（三）梯子部分的結構設計

這次爬梯實驗主要是為了從爬梯子的人的安全角度出發，來保證人在常規動作使用產品時，確保使用者自身的安全，鑒于熱體測量、力學等多因素的條件，比如體型、運動和力學。這些條件應確保事故的風險減少到最低，安全必須是第一位。

（1）上下梯子所需時間。梯子的傾角設計、高度變化會影響上下梯子的時間，通過多次實驗研究分析，選定梯子最佳傾斜角度為70°時，最佳的角度。在梯子傾斜時且與地面為70°時，消耗的能量最少。假設在工作效率不變，梯子展開70°傾角時，這種情況下的干擾，不良因素對人的影響很少，不僅如此，順利進行某動作所耗費的時間也相對較短。（2）梯子架材料的選用。梯子的制作，首先必須要慎重的考慮梯子可以攜帶人體的重量是多少，也就是指根據設計參數對梯子的材料和尺寸進行選擇設計。經過調查和比較，材質選用鋁合金梯子。

三、多功能推車梯子的三維建模各種形態功能的實現

多功能推車梯子在各功能下的狀態，如圖1所示。

其主要功能是實現攀爬動作，攀爬臺階的功能實現，設計在鏟車形態下保持不變（見上圖的圖1（d）所示），可以利用到三星輪的多項功能，使用時只要斜向上拉動即可實現臺階的攀爬動作功能。

四、小結

多功能推車梯子的設計是為了解決目前人們日常生活中對于搬運貨物中經常遇到的問題。本設計可以利用手推車、平板車、鏟車三種形態對物品進行運輸；在遇到樓梯、臺階時，可以利用獨有的爬臺階裝置進行順利的攀爬；在放置和提取位于高處的物品時，又可以利用梯子形態方便的進行工作。可以應用于普通家庭、超市、學校、醫院、工廠等適用場合。生產成本低，技術含量高，適合大多數廠家生產。

參考文獻

[1]陳波.兩種能爬樓梯的小手推車[J].建筑機械，1998（05）.

[2]于飛.斜度不同時人爬梯子的行為特點（三）[J].工業安全與環保，1995（08）.

作者簡介：朱英（1986.05—），碩士研究生，研究方向：數字化設計與制造。