便攜式樓道折疊兒童車設計

茅爍 尚銳 黃勇淇 考長鴻

摘? 要：本文參考國內的兒童車，設計了一種便攜式樓道折疊兒童車。本文主要研究了兒童車的四桿機構死點位置問題，車身各桿長和車體平衡問題，介紹了折疊兒童車結構參數的計算方法，為設計者設計折疊兒童車提供了參考。

關鍵詞：兒童車;死點位置;車身桿長;車體平衡

中圖分類號：S23

Abstract： In this paper， a portable folding children's car is designed by referring to the children's car in China. This paper mainly studies the dead point position of four-bar mechanism of children's car， the length of each bar and the balance of the car body， introduces the calculation method of structural parameters of folded children's car， and provides a reference for designers to design folded children's car.

Keywords： Childrens car; Dead point position;The body length; balance

便攜式樓道折疊兒童車為了滿足方便大人帶孩子出行而研發的一種機械。它是將折疊兒童車打開后將孩子放入車中，大人可以推著嬰兒車帶孩子外出，上下樓時，車可沿樓梯扶手滑動。它的運用不僅解放了人力、提高了兒童的舒適度，還可以折疊，方便人們攜帶。本文主要介紹了四桿機構死點位置、車身各桿長、車體平衡三個組成部分的計算。

1 兒童車工作原理

整車由后背板1、槽輪2、桌板3、槽輪4、鎖緊爪5、后輪連桿6、后輪支桿7、后車輪8、底座9、座椅支架10前輪支架11、前輪12和連接桿13組成。兒童車的各個機構通過鉸鏈進行連接，各個桿件通過四桿機構來形成特定的變化。折疊嬰兒車時，通過搬動后背板1和桌板3使之相向運動，后背板1與桌板3、前輪支架11、底座9通過鉸鏈連接，構成四桿機構。當搬動后背板1和桌板3時，其帶動底座9和前輪支架11向上運動，于此同時，后背板1和桌板3同后輪連桿6、后輪支架7通過鉸鏈連接形成的四桿機構也隨之運動，后輪連桿6和后輪支架7向上運動，這時嬰兒車折疊完成。后背板上的槽輪搭在樓梯扶手，隨人沿扶手滑下。如圖1所示。

2 四桿機構死點位置計算

兒童車座椅存在兩個四桿機構，設計四桿機構時可能會出現死點位置，影響座椅的折疊，所以應對如圖2所示四桿機構進行分析，以下為對四桿機構的分析。

3 車身各桿長計算

（1）根據人機工程學，選定座椅的舒適角度 = 、座椅到扶手的高度h=150mm、扶手到地面的高度H=390mm、輪子直徑 =80mm、座椅長度為230mm，有效長度 =175mm。

（2）計算每個輪子的所受的摩擦力 ：

—輪子與地的摩擦系數， =0.5; ——車與所載物體總重量， =26kg; —重力系數， =9.8

（3）根據力的平衡原理

—輪直徑， =80mm， —桿在地面的投影長度， —每個輪支架承受的力， =60N

得出 =87mm

力與桿的角度

從而求出輪子支桿的長度為

兩輪支桿在扶手的距離為

根據雙搖桿機構的桿長條件，即

（1）最長桿長度+最短桿長度≤其他兩桿長度之和，連桿為最短桿。

（2）如果最長桿長度+最短桿長度>其他兩桿長度之和，此時無論何桿為機架，均為雙搖桿機構。

由以上求解可知，前輪支桿從扶手到座椅的距離為156mm，座椅的長度為230mm。座椅后背從扶手到座椅的距離為155mm。由雙搖桿機構的桿長條件可知，最短桿長度為155mm，最長桿長度為（100+X）mm，若要形成雙搖桿機構，則應滿足雙搖桿機構桿長條件的第二項。所以X的值應大于230mm，且使其折疊時的角度最小，X的值取231mm。同理可以求得其它桿的長度。求得的各個桿長如下圖5所示。

4 車體平衡計算

以座椅后背與座椅的交點為中心點，上方萬向輪的力臂為 ，下方萬向輪的力臂為 。每個萬向輪的重量 。得出到中心點的力矩之和為：

前輪支桿的力臂為 =230mm，后輪支桿的力臂為 =50mm，前、后輪支桿的重力均為8.31N。

得出到中心點的力矩之和為：

因為 ，所以車在完全展開后不會發生后翻的現象。

5 結語

本文設計的便攜式樓道折疊兒童車可實現折疊功能，便于攜帶，且安裝有槽輪，可在下樓時解放大人的雙手，使嬰兒車從樓上運輸到樓下，本嬰兒車具有結構簡單、成本低、易于攜帶，易于操作，外型美觀等特點，特別適用于有兒童的家庭，在人口眾多的中國市場必定會有極高的市場占有率和競爭力。

參考文獻：

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