可升降移動式書架

河北省唐山市路北區西山路小學 楊韻琳

一、研究目的和背景

書籍是人類進步的階梯，是伴隨著每個人成長的精神食糧。我從小酷愛讀書，隨著年齡的增長，我的書也越來越多?？赐陼笪伊晳T隨手亂放，每次都是媽媽為我將凌亂的書籍碼放整齊。我想要是有一個既節省空間又能對書籍進行收納管理的多功能書架該多好呀！

萬事開頭難，找準了目標后，我就從圖書館借閱了許多有關書架設計的資料，還去圖書館、超市仔細觀察書架和貨架的結構。結合自己的喜好，我為書架設計了幾種特殊的功能。第一，書架具有升降折疊功能，通過遙控器，書架和上面的書可以一起升降，降到最低處便折疊在一起，便于收納管理。第二，書架可以前后左右任意移動，也可旋轉，在家中任何地方看書，這個書架都可以像個機器人一樣跟著我。第三，外形美觀，材料環保，不占用太大的空間。第四，查找書籍必須方便，最好與電腦桌相匹配，高度要適宜，輪子要靈活。

帶著初步的設想和許多的疑問，我找到我校的科學老師馬老師，她耐心地給我講解了一些機械原理：如四桿機構的動作原理，拉伸彈簧和壓縮彈簧的區別與作用，滑動摩擦和滾動摩擦的用處等。雖然有些理論我不太懂，但我的創新熱情卻日益高漲，帶著這些美好的構想開始了我的研究之旅。

二、設計思路

第一步：構造設計。通過對各種書架的形狀和功能進行研究，并觀察小學生們的讀書寫作習慣，從設計上充分考慮到常用書本的取用方便問題。

第二步：上網查找相關的資料，找老師學習簡單的機械構造原理，畫草圖，對書架各部分具有的功能和結構進行反向推理論證，并且制作小模型，做功能的可行性演示。

第三步：初步設計出構造圖紙，并對各個功能部件從網上查找相關的零部件進行比對，對有改造價值的部件做標記。使用不銹鋼折疊晾衣架做書架兩端支撐，電源采用12V、6A的鋰電池。將不銹鋼折疊晾衣架改裝，制作書架底盤。對活動支腿加裝推拉裝置，并安裝助力彈簧。伸縮桿行程距離與書架伸縮高度要合適。使用10mm的不銹鋼管連接折疊衣架，用作墊板的支撐，并將底盤加裝行走機構和萬向軸承輪。

第四步：由于使用了電動遙控裝置，外觀要進行安全設計，必須加裝安全罩。另外，在書架的前面預留有空間用于放書簽和筆。

第五步：安裝太陽能電池板，用于給鋰電池充電或者作為備用電源。

三、項目內容介紹

我從網上查找工業用升降機圖片，并將搜集到的圖片和有用的書籍進行歸納整理，從中找出有用的內容進行借鑒。決定先畫草圖，我對比照片用直尺和三角板先畫平面圖。畫好圖紙后，我找來了硬紙板、裁紙刀、剪刀、鉛筆、鋼板尺、M6連接螺栓和膠水、膠布，決定先制作一個小模型。首先在硬紙板上用鉛筆畫好12個相同的連桿，將它們剪下來，用膠水把底座粘牢，同時把兩端的折疊支撐和底座連接起來，折疊書架的整體結構就顯現出來了。用細竹棍把它們連接起來，這時搬動細竹棍，折疊裝置跟著動了起來。模型做好后，按照所用材料的不同，爸爸和我在電腦上查找零件的型號?？偹愎Ψ虿回撚行娜?，我們分別從網上購買了包括不銹鋼管、角鐵、螺栓、白鐵板、12V電源、電動伸縮桿、遙控器、行走電機、不銹鋼圓鋼、折疊晾衣架、墊板、各種型號的螺絲、助力彈簧等制作所需材料。其實這些買來的零件并不合適，需要反復研究比對，比如將折疊晾衣架的銷軸改成螺栓，并將底架活動支腿的銷軸拆除，使用M10 的不銹鋼圓鋼，把兩個支架腿連接起來等。由于要用到鉆頭等工具，所以要完成這些加工工作都需要在爸爸的工作間操作。有些不合適的小零件需要我用銼刀進行修整。因此我從爸爸那里也學到了不少工具的使用操作方法，比如：銼刀、活扳手、平口鉗等。底座的角鋼下好料后焊接在一起，并在上面鉆孔，用來固定兩端的折疊架。助力彈簧用平口鉗掐斷并在兩邊彎出圓環。為了保證支腿推拉桿受力時不變形，爸爸用角鋼做了個推拉裝置。我把修整好的銷軸依次插入孔中，開口銷嵌入圓鋼兩端。四個萬向軸承輪和兩端的折疊裝置用螺栓安裝在底座上。推拉裝置與活動支腿連接好，同時用助力彈簧將活動支腿拽緊產生余盈拉緊力。用伸縮桿與推拉裝置連接緊固。電動遙控裝置安裝在伸縮桿的橫向位置，并將電動行走機構安裝在底座上。書架的隔段支撐我用10mm的不銹鋼管連接兩端的折疊銷軸，使用8mm 螺栓與不銹鋼管內螺紋連接。這樣既可以連接緊固，又可以調整書架的寬度。使用間隔板與書架的支撐管連接。

書架折疊后的狀態

折疊書架制作完成后，我覺得有以下幾個關鍵點還需要改進：

1.制作安全罩，將電動機構和推拉裝置封閉好。

2.加固底座行走電機輪，提高行走輪的附著力。

3.使用內置移動電源（12V 鋰電池），能夠更加方便地隨時操作折疊書架，不受限制。

4.外觀進行裝飾，使用白色噴漆對容易銹蝕的部位噴漆。

5.加裝太陽能電池板，既環保又節能。

四、作品的新穎性和創新點

1.書架采用折疊結構，可以在使用時展開升起，不用時又能折疊收起。書架在折疊后體積變小，節省空間，便于收納。

2.書架使用12V 安全電壓，采用移動電源（鋰電池）隨時隨地操作升降，不受電源的限制，并安裝了太陽能電池板，既節能又環保。

3.書架采用遙控升降，高度可調節，操作簡單方便，省時省力。

4.書架底部裝有行走機構和萬向軸承輪，可以靈活控制移動，能夠隨意行走并擺放在家中的任意位置。

5.書架外形材料全都使用不銹鋼，外形美觀，適用于圖書館及各類場所大廳內的展臺書架。

書架展開的狀態

6.書架使用了不銹鋼，沒有甲醛等有害氣體，不會對兒童的健康造成危害。

7.書架能夠隨著兒童身高的不同調節高低，便于查閱書籍。

五、存在問題和展望

1.此可升降移動式書架還應該制作得更加緊湊，折疊裝置更加小巧。如果使用鋁合金材料可使書架的重量更輕。

2.此可升降移動式書架雖然采用了太陽能電池板，節能環保，但如果將控制裝置改為人體感應、語音控制，可以使操作更加智能化。所以我覺得我的小書架還有很大的改進空間，今后我會更努力地學習知識，使自己的作品更加完美。

六、收獲和體會

我理想的書架終于做好了，它帶給我無限的快樂。創作的靈感在我心中早已生根發芽，我用知識的雨露細心地澆灌，用智慧的雙手耐心地培育。當看到自己的作品終于躍然在眼前時，我心里充滿了成功的喜悅。

這次創意書架的制作過程，也讓我學到了很多課本以外的知識。帶著濃厚的興趣，我查找資料，請教老師，反復研究，從設想構思到動手實踐，在困難面前我從沒有一絲懈怠。既然認準了的事，我就一定要把它干好！爸爸媽媽的鼓勵和老師的希望，是我創新的動力源泉。在這里我要衷心感謝馬云婷老師對我的幫助和指導，是她給我敞開了科學的大門，激發了我勇于創新、勇于學習新知識的熱情，今后我會更加努力地學習，用知識改變自己、改變生活。