無障礙拉桿行李箱

【摘 要】本文所介紹的設(shè)計產(chǎn)品是通過對日常經(jīng)常使用的行李箱進(jìn)行改造，進(jìn)而滿足大眾在旅行中的特殊需求。該設(shè)計名為“無障礙拉桿行李箱”，主要通過三葉輪來實(shí)現(xiàn)障礙跨越，但又有美觀、舒適方面的大膽設(shè)計，兼顧多方面的優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】行李箱；三葉輪；無障礙

現(xiàn)在時代，出行成了社會現(xiàn)象中的一大特點(diǎn)，火車站、汽車站、碼頭、飛機(jī)場應(yīng)該是最富有代表性的了，人山人海恐怕都難以形容。在這來來往往的人群中，人們所攜帶的物品有一樣在有意識或無意識之中都已經(jīng)深深印入了人們的腦海中，那就是行李箱。當(dāng)然行李箱的種類更是讓人們耳目一新，從早期的木質(zhì)行李箱，到現(xiàn)在的合成材料行李箱；從早期的只具備手提功能的行李箱，到現(xiàn)在的各種各樣的輪式行走行李箱。變化萬千，是人們的需求在引導(dǎo)著進(jìn)步。本設(shè)計著眼于行李箱在高低不平地面或上下樓梯時行走不便的方面進(jìn)行設(shè)計，但考慮大眾對美觀、舒適等方面的需求，本設(shè)計加入了更多的元素。

一、工作原理

（1）三葉輪的原理。下圖所示為三葉輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計示意圖。該輪式結(jié)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)在不平坦地面行走和方便上下臺階。故設(shè)計時以臺階為參照標(biāo)準(zhǔn)以滿足這兩方面的要求。另外，在不需要特殊使用時，不需要用到該輪式結(jié)構(gòu)。同時從美觀、舒適的角度講，三葉輪應(yīng)該能收放。一般情況下，即是在平坦的道路上行走時，只需要簡單的兩輪結(jié)構(gòu)。這時，三葉輪的結(jié)構(gòu)不需要工作，即處于收起的狀態(tài)，外部大輪工作。在崎嶇或上下樓梯時，三葉輪處于工作狀態(tài)，即伸張狀態(tài)。此時，三個小輪工作，大輪協(xié)助支撐。本設(shè)計原理圖如下。

（2）拉桿結(jié)構(gòu)的原理。拉桿的結(jié)構(gòu)圖1所示，通過齒輪齒條、帶傳動實(shí)現(xiàn)對三葉輪收放的控制。該結(jié)構(gòu)拉桿臂在沒有與齒輪齒條及帶傳動結(jié)構(gòu)連接時和普通拉桿的功能一樣，當(dāng)拉桿臂和齒輪齒條及帶傳動結(jié)構(gòu)連接后，該拉桿就可以通過其對三葉輪進(jìn)行控制。

二、尺寸設(shè)計

本設(shè)計中因涉及較多尺寸，故整體尺寸協(xié)調(diào)設(shè)計，局部尺寸精確設(shè)計都需要不斷更改調(diào)試調(diào)試以達(dá)到某個限范圍。對于整體尺寸的把握，需要從行李箱的使用范圍，即體積和承重兩個方面考慮。按照通用標(biāo)準(zhǔn)，先確定行李箱的使用的范圍，這樣就對整體尺寸確定了一個重要的參考，也是界限。首先是初步尺寸。初步設(shè)計拉桿尺寸，按照常規(guī)伸縮桿的結(jié)構(gòu)分為兩段，一段起主要支撐作用，另一段起延伸拉手作用。根據(jù)箱體尺寸，可以確定桿長范圍。初步設(shè)計齒輪齒條及帶輪結(jié)構(gòu)尺寸，他們的尺寸跟桿長密切相關(guān)。拉伸桿的支撐段為該結(jié)構(gòu)的支持尺寸設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，拉桿的延伸段為該結(jié)構(gòu)功能尺寸的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。緊接著是三葉輪連桿尺寸的設(shè)計，先以大輪功能尺寸定下小輪伸縮范圍，然后據(jù)此設(shè)計小輪伸縮連桿的尺寸及其驅(qū)動連桿的尺寸。初步尺寸確定后，就可以進(jìn)行詳細(xì)尺寸的確定。這里要從一些標(biāo)準(zhǔn)化尺寸開始，如齒輪尺寸、帶輪尺寸、齒輪齒條的配合尺寸等。通過查閱相關(guān)國標(biāo)及詳細(xì)計算確定該部分尺寸。

三、機(jī)構(gòu)應(yīng)力分析

機(jī)構(gòu)的基本功能是實(shí)現(xiàn)行李的承載及運(yùn)輸，故需要對各構(gòu)架及整體機(jī)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析，用以判斷所設(shè)計的產(chǎn)品符不符合使用要求。本產(chǎn)品設(shè)計過程中對大輪機(jī)構(gòu)、三葉輪機(jī)構(gòu)和有支持作用的軸承套筒構(gòu)件進(jìn)行了詳細(xì)的應(yīng)力分析，并同時進(jìn)行了有限元分析。通過分析所得參數(shù)化確定設(shè)計的準(zhǔn)確性。

四、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析

機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理：拉桿通過開關(guān)按鈕作用于中間齒條1，齒條通過嚙合帶動齒輪2運(yùn)動，齒輪2的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過與其固結(jié)的同步帶帶輪1將運(yùn)動傳給同步帶6，帶動同步帶輪5轉(zhuǎn)動，帶輪5通過齒輪齒條機(jī)構(gòu)（齒輪4、齒條7）使齒條7產(chǎn)生直線運(yùn)動，這是固定與箱體的傳動機(jī)構(gòu)。作用的力由傳動機(jī)構(gòu)傳遞到三葉輪機(jī)構(gòu)后就能實(shí)現(xiàn)三葉輪的伸縮運(yùn)動。應(yīng)用Solidworks中的motion運(yùn)動分析對構(gòu)件的速度、加速度、位移等進(jìn)行分析，以確定其符合設(shè)計要求。

在設(shè)計的最初階段，有些數(shù)據(jù)僅僅能確定一個范圍，詳細(xì)數(shù)據(jù)計算確實(shí)有較大難度，但是先進(jìn)的建模工具對整個設(shè)計有著巨大幫助。設(shè)計的產(chǎn)品在未投入生產(chǎn)前就已經(jīng)能通過建模、分析工具得到其實(shí)用行的指標(biāo)，有效避免成本浪費(fèi)。本設(shè)計借助這些先進(jìn)的工具能在完成后進(jìn)行仿真模擬，效果良好。

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