新型嬰幼兒搖籃設計

謝衛容 馬麗 周俊榮 柯勝亮

摘 要：本論文通過對傳統嬰幼兒搖籃的搖擺結構的機械創新設計，在確保安全的前提下，改進了傳統搖籃的搖擺結構，設計出了這款新型嬰幼兒搖籃。該裝置在電機、錐齒輪、彈簧、凸輪和凸輪軸等機械結構的相互配合和作用下，使搖籃床身能夠模仿母親懷抱嬰幼兒的動作和頻率作一定時間的多角度搖擺，運動輕柔，外形結構簡單實用美觀，內部結構配合好、傳動穩定、受力合理。

關鍵詞：嬰幼兒搖籃：機械：創新設計

1 引言

新生命的到來，讓全家充滿了喜悅，但快節奏的生活方式下，年輕的父母需要同時兼顧寶寶、家庭和工作，生活會感到非常疲憊。而且對于剛出生的嬰幼兒，需要保持在母親懷孕時羊水里的狀態，作合理舒適的搖動。針對上述這些特點，本論文通過對傳統嬰幼兒搖籃的搖擺結構的機械創新設計，設計出了這款新型嬰幼兒搖籃。該裝置在搖籃底板上前后兩側各裝有兩根緩沖彈簧，中間安裝有支撐彈簧桿機構，安裝在底板的支架上前面和側面各裝有一個凸輪，通過電機帶動一對圓柱齒輪將動力傳遞給凸輪軸，兩凸輪軸通過一對錐齒輪傳動，在凸輪和滑輪的作用下，能夠使搖籃床身模仿母親懷抱嬰幼兒的動作和頻率，使嬰幼兒坐臥舒服愜意，搖籃設有定時功能，可根據實際的需要來調節搖籃運行時間，然后自動關閉。

2 嬰幼兒搖籃的總體方案設計

本文所設計的嬰幼兒搖籃主要由：搖籃床身、支架和底板機構、彈簧桿、24V低壓電機驅動器、可移動電源、凸輪與滑輪等結構組成。這些結構合理的配合使用是我們對這款嬰幼兒搖籃的創新設計的關鍵所在，所以本文對嬰幼兒搖籃設計主要包括：外形設計、機械結構設計、動力要求設計，傳動方式等。

2.1 外形設計

外形設計方面，在良好的結構、實用的基礎上要求美觀、簡潔、流線型、人性化等。其中推手和護欄，底板和支架需相互連接，橢圓型的床身設計能模擬母親體內柔軟和舒適的環境，給初生嬰幼兒一個安全和自然的發展空間。搖籃外形尺寸根據實際的需要，選取合適產品尺寸為900*680*980mm。外形結構如下圖1所示。

2.2 機械結構設計

機械結構設計中主要有支架結構、電機傳動結構、凸輪和滑輪結構、彈簧結構等，其中支架和彈簧機構安裝在底板上，嬰幼兒搖籃的結構設計決定其功能，支架結構采取的是桿件結構連接裝配的，以底板支撐，根據整體尺寸將底板尺寸定為630*513*32mm，支架構件連接固定在底板上，支架間相互連接形成更緊密連接，同時在支架前后彎桿和左右彎桿間各有一根傳動軸，傳動軸兩端固定在彎桿上，錐齒輪與軸采用鍵連接來傳遞動力，如下圖2所示。

圖1 幼兒搖籃的外形結構

圖2 支架結構

在底板上兩側各有一根主支架，支架下端與底板連接，采取M5*4的螺紋將其連接。如下圖3所示。

圖3主支架與底板連接

2.3 動力要求

動力要求方面，根據設計功能要求，運動要盡量輕柔，運動姿勢盡量模仿母親懷抱的運動規律和頻率，同時突出擬人化設計。這就在運動情況的選擇控制和傳動方面提出了更高的要求。 動力驅動部分，由直流電機提供動力給凸輪桿軸，滑輪和四根彈簧以一定的配合方式連接。有一個接通家用可充電電源為電機提供穩定的動力，通過齒輪傳動，帶動凸輪桿軸做旋轉運動，兩個凸輪頂桿分別安裝固定在兩根凸輪桿軸上，兩軸由錐形齒輪帶動傳動，在兩個凸輪和滑輪的作用下，床身做縱向、傾斜和橫向運動。

2.4 傳動方式

圖4傳動原理圖

在傳動方式上采用電機驅動，由于對運動要求平穩，選擇精度等級比較高的圓柱齒輪和錐齒輪進行傳遞動力。電機帶動軸以一定的速度轉動，將動力通過一對傳動比為1：1.75的直齒圓柱齒輪傳遞給凸輪軸1，凸輪軸1通過一對錐齒輪將動力傳遞給凸輪軸2，兩個凸輪同時運動時就對床身底板有一個力的作用。傳動構件如下圖4所示：

3 結語

本文所設計的嬰幼兒搖籃在電機、齒輪、凸輪和定時器等相互作用下，使搖籃床身能夠作一定時間的多角度搖擺，運動輕柔，時間根據需要自己設定，同時要求床身承受嬰幼兒重量約30斤，電機扭矩達到設計要求，轉速完全模擬母親幅度和頻率。搖籃外形結構簡單實用美觀，內部結構配合好，傳動穩定，受力合理，運動擺幅幅度合理，凸輪和滑輪配合運動具有輕柔性。

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