新型壁掛電視安裝支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計和使用

王霽楠， 王唯一， 王 亞， 李 爍， 黎 虹

（哈爾濱商業(yè)大學(xué)， 黑龍江哈爾濱 150028）

0 引言

隨著科技的不斷發(fā)展，人們的需求不斷提高，大尺寸的液晶顯示器應(yīng)用越來越廣泛。 各類新型顯示器支架設(shè)計不斷涌現(xiàn)。 調(diào)研家用壁掛電視支架的市場需求，，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)電視要么放在墻上某一固定的位置， 要么放在電視柜上。在墻壁上安裝平板電視會面臨散熱等問題，普通的平板電視墻面安裝支架， 在安裝好電視后往往將電視固定住不動，無法調(diào)整平板電視上下左右的角度，觀眾最佳的觀看位置只有安裝平面的正前方。為了滿足此類需求，雖然近些年來有電視架的出現(xiàn)，能夠讓電視來回移動，但安裝、拆卸，維修電視支架通常需要破壞墻壁，通用性不強。電視支架普遍存在安裝拆卸維修不方便、生產(chǎn)制造成本高或使用效率低等一系列問題， 究其原因主要是支架結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。本文采用新型電視軌道技術(shù)、背景技術(shù)等新型技術(shù)來解決現(xiàn)有的技術(shù)中存在的缺點， 對收集到的數(shù)據(jù)定量分析，找出可存在的問題并加以解決，設(shè)計得到了一款新型壁掛電視安裝軌道，利用簡單的機械原理，實現(xiàn)支撐液晶電視功能的同時又不影響美觀或破壞墻體結(jié)構(gòu)。且實用性更強，客戶可根據(jù)自己的習(xí)慣拼接軌道，并且可以根據(jù)軌道調(diào)整電視的位置，操作方便，安裝簡單。

1 壁掛電視軌道的結(jié)構(gòu)設(shè)計

壁掛式電視支架的規(guī)格一般由兩種， 對于14～32 寸的電視，支架長×寬為（22×26）cm；32 寸～57 寸的電視，支架長×寬為（47×43）cm。 電視可在支架長寬范圍內(nèi)根據(jù)電視型號的不同進(jìn)行調(diào)節(jié)。 本文設(shè)計的新型壁掛電視安裝支架結(jié)構(gòu)示意圖1 所示。 其工作原理是：電視5 通過螺釘與連接結(jié)構(gòu)4 連接。 第一支架1、第二支架2、第三支架3通過支架底部固定板6 與墻體固定， 連接結(jié)構(gòu)4 上的可在第一支架1、第二支架2、第三支架3 內(nèi)部滑槽移動從而實現(xiàn)電視上下、 左右方向調(diào)整。 而對于電視的左右傾斜， 上下俯仰角度的調(diào)節(jié)和通過連接結(jié)構(gòu)4 內(nèi)部連接件之間的配合實現(xiàn)。 第一支架1、第二支架2、第三支架3 的結(jié)構(gòu)類似，分別如圖2～圖4。

圖1 新型壁掛電視安裝支架的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 第一支架結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 第二支架結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 第三支架結(jié)構(gòu)示意圖

連接架構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖如圖5 所示。 連接件1 的一端有滑塊，滑塊可在支架的滑槽里滑動，滑塊的側(cè)面的定位孔可與支架的定位孔通過銷軸實現(xiàn)定位。 連接件1 的另一端與接件2 鉸接，可實現(xiàn)電視左右角度的調(diào)節(jié)，連接件2 的另一端與連接3 鉸接， 連接3 末端的承載板與電視連接，可實現(xiàn)電視俯仰角度的調(diào)節(jié)。

圖5 連接機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

2 壁掛電視軌道的三維建模及有限元受力分析

為了驗證支架設(shè)計的合理性， 對部分不影響受力的特征進(jìn)行簡化，建立如圖6 所示的三維模型。

圖6 電視支架三維模型

電視支架材質(zhì)選用美觀、加工能型好，且強度高的鋁合金6063-T5，密度2.69，抗拉強度為205MPa，屈服強度為170MPa。 將電視支架三維模型導(dǎo)入Ansys 進(jìn)行受力分析， 采用四面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖7 所示，節(jié)點個數(shù)52239，單元個數(shù)26445。

圖7 電視支架網(wǎng)格劃分

在電視連接的耳片上施加載荷800N，對支架與墻壁的安裝孔進(jìn)行固定約束。 電視支架的邊界條件如圖8 所示。

圖8 電視支架邊界條件

求解得到電視支架的變形云圖和等效應(yīng)力云圖，分別如圖9，10 所示。

圖9 視支架的變形云圖

圖10 視支架的等效應(yīng)力云圖

由圖可知當(dāng)電視支架承擔(dān)80kg 電視重量時，支架的最大變形量約為0.02mm，最大等效應(yīng)力約為9.93MPa，剛度和強度均滿足使用要求。

3 結(jié)論

本電視支架設(shè)計可實現(xiàn)電視在一定尺寸、角度范圍的調(diào)節(jié)，有較強的的適配性，可滿足市面上大多是尺寸電視使用。改以往“一款液晶電視只能用一款配套支架”的使用局限。

電視支架可以相互連接， 可以像積木一樣無需在意形狀，任意兩種都可以相互連接構(gòu)成軌道。軌道可以根據(jù)使用者意愿拼成各種形狀鑲嵌在墻體上， 由于本軌道是使用螺絲將軌道固定在上面，所以拆卸簡便，并且能夠重復(fù)利用。

支架安裝方便，安全可靠。 材料采用鋼化塑料，在靜態(tài)或受到?jīng)_擊時表現(xiàn)塑料的強度和剛性， 而在受到高速沖擊力時不容易發(fā)生脆性破壞。 此外材料的透明特性來弱化電視機支架的存在感，突出液晶電視屏幕，形成獨特視覺感受。

電視支架材質(zhì)選用美觀且力學(xué)性能良好的鋁合金，加工性能良好，且重量輕。通過有限元計算可知電視支架滿足強度和剛度的使用要求。