高校多功能寢室折疊椅的設(shè)計(jì)與研究

□齊笑月 潘 鍥 邵東偉 姜東華 黃 瑩 王曉野

大學(xué)生的寢室空間有限，一款多功能折疊椅可以有效解決寢室空間不足問題，本課題研究的多功能折疊椅，采用鉸鏈連接，通過拼裝可組合成梯子，書桌，同時(shí)還兼有儲(chǔ)物和掛衣的功能，多個(gè)拼裝到一起還可以變成大桌面，以滿足寢室的不同需求，不用時(shí)折疊收納，減少了空間的占用。

一、多功能折疊椅需解決的技術(shù)問題

該多功能椅的設(shè)計(jì)主要分為三部分：桌子、座椅、梯子。為減少占用空間，桌面的設(shè)計(jì)采用的是折疊式的，展開后要有足夠的承重能力，不會(huì)因?yàn)槭褂脮r(shí)用力引起變形。座椅的椅腿可以進(jìn)行升降，采用卡扣設(shè)計(jì)可以進(jìn)行高度的調(diào)節(jié)。梯子是由桌子和座椅組合成的。鑒于此需要解決的技術(shù)問題有：一是精簡(jiǎn)體積，減少占用空間；二是桌面展開后的承重、梯子承重、椅子的承重問題；三是各個(gè)結(jié)構(gòu)的連接穩(wěn)定可靠，使用時(shí)要能承受100kg的重量。

二、多功能折疊椅的設(shè)計(jì)方案

(一)關(guān)鍵尺寸的確定。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的理論，人性化的設(shè)計(jì)了多功能折疊椅的尺寸。本文參照國(guó)家辦公椅標(biāo)準(zhǔn)-2011以及國(guó)家辦公椅標(biāo)準(zhǔn)-2009這兩大辦公椅的設(shè)計(jì)尺寸標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比《中國(guó)成年人人體尺寸(GB/T 10000-1988)》(表1)對(duì)座椅各重要部分尺寸的確定[1]。一把好的多功能折疊椅尺寸很重要。桌椅的合理功能尺寸和形態(tài)，因就坐者的目的要求而異。高校宿舍的桌椅主要供學(xué)生學(xué)習(xí)休息用，屬于工作桌椅，就坐者要求是胸腹前的桌面進(jìn)行視覺作業(yè)，需要爆出上身前傾的姿勢(shì)在桌子進(jìn)行讀書和寫作。

表1 中國(guó)成年人坐姿的人體尺寸(單位mm)

1.折疊椅的高度。折疊椅的高度就是指地面到椅子就坐面坐骨承受部位的高度，也就是小腿加上足高[2]最高過高會(huì)導(dǎo)致腳接觸不到地面形成懸空的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會(huì)由于大腿此時(shí)的重量會(huì)對(duì)腿部的血管造成壓迫，導(dǎo)致大腿部位的血液在循環(huán)過程中不通暢。座椅的高度過低會(huì)造成腿部的大腿部位無(wú)法在落座中接觸椅面，這就使得全身的大部分壓力都要靠坐骨的節(jié)點(diǎn)來(lái)承擔(dān)，進(jìn)一步給背部的肌肉施加強(qiáng)度，長(zhǎng)時(shí)間就會(huì)導(dǎo)致背部酸痛、腰痛等癥狀[3]。所以最恰當(dāng)?shù)母叨仁菍W(xué)生坐在上面大腿保持水平，小腿與地面垂直。參考表1，折疊椅子的高度定在380mm至440mm才比較合理，現(xiàn)在大學(xué)生普遍身高高，選取的折疊椅的高度為410mm。

2.折疊椅的寬度。折疊椅的寬度就是指椅面的寬窄，應(yīng)該保證略大于就坐者的臀部使其能夠自如的變換坐姿，由于活動(dòng)面較大還應(yīng)滿足折疊變形的條件所以本產(chǎn)品設(shè)計(jì)的折疊椅寬度是480mm。

3.折疊椅的深度。折疊椅的深度就是指就坐的椅面前后距離，在膝窩不受壓，臀部能得到很好的支撐的情況下，坐深定為480mm。

4.折疊椅的背高。折疊椅的背高就是指就坐面到靠背最高點(diǎn)的高度，這與就坐者的坐姿有關(guān)。因此可以參考休閑座椅的設(shè)計(jì)來(lái)設(shè)計(jì)靠背高度，休閑座椅所采用的靠背高度大約在在510mm至700mm，現(xiàn)在取700mm作為折疊椅的背高，背寬與折疊椅的寬度相同取480mm。

(二)折疊椅結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)總裝圖，如圖1所示。

1-靠背座椅 2-加長(zhǎng)梯子 3-可調(diào)高度的凳子圖1 多功能折疊椅總裝圖

設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)主要包括三部分：第一部分：帶靠背座椅，座椅的靠背通過連桿和合頁(yè)旋轉(zhuǎn)后可展開成桌面，座椅靠背的支桿可以進(jìn)行升降，以便將桌面調(diào)整到適當(dāng)?shù)母叨取５诙糠郑杭娱L(zhǎng)梯子架，通過旋轉(zhuǎn)后加長(zhǎng)梯子架可安裝在靠背座椅的底端，需要使用梯子時(shí)，可安裝如圖2所示。第三部分：可調(diào)高度的凳子，當(dāng)靠背座椅變成桌子后，將可調(diào)高度的座椅拿出，調(diào)成適當(dāng)高度，進(jìn)行使用，如圖3所示。

圖2 梯子

圖3 書桌凳子的組合

三、主要構(gòu)件受力分析

(一)材料的設(shè)計(jì)與確定。選材上，以往桌椅的選材多以木材為主，而木材卻存在壽命短，易變形，資源有限的缺點(diǎn)。木材的椅子不便于清洗，而且容易留下劃痕，沾水易腐爛，使用壽命短，在更換時(shí)也造成了木材的浪費(fèi)，不符合我國(guó)倡導(dǎo)的綠色環(huán)保的理念。為了解決以上問題，將選材定為新型環(huán)保家具用材——鋁蜂窩板復(fù)合材料。

蜂窩板是一種典型的輕質(zhì)高強(qiáng)度符合材料[3-5]，其面板和背板都是由3003H24鋁合金板或者是5052AH14高錳合金作為基本材料，芯材是六邊形3003型鋁蜂窩芯，鋁蜂窩板的內(nèi)部是六邊形的蜂窩結(jié)構(gòu)，這種六邊形結(jié)構(gòu)的鋁蜂窩板具有密度小，材質(zhì)輕，強(qiáng)度高，韌性強(qiáng)，剛度大的特點(diǎn)，而且還減少了材料耗費(fèi)，還可以分散來(lái)自不同方向的外力，能承受較大的外力，且重量?jī)H僅是同面積同厚度木板的1/5、鋁材的1/7。

四、多功能折疊椅的推廣價(jià)值

目前各高校由于宿舍空間狹小，學(xué)習(xí)、休息、晾衣，很不方便，本作品將書桌、椅子、梯子完美的結(jié)合，不僅占地空間小，而且將書桌、椅子、梯子、儲(chǔ)物柜與晾衣架之間的轉(zhuǎn)換使用更加方便與快捷。多功能折疊椅的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了將椅子由單一功能型轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘤眯偷男滦图揖撸狭四壳案咝Ｋ奚岬氖褂眯枨蟆?/p>